内定标法水中Cr元素LIBS定量分析

以提高激光诱导击穿光谱(LIBS)技术精准检测水体中的重金属元素Cr为研究目的,对实验室配制的7种不同质量浓度的含铬(Cr)水溶液采用护肤棉进行富集,并对自然晾干后的护肤棉进行LIBS试验。首先对试验参数进行了优化并确定425.43 nm为Cr的特征分析谱线。选择护肤棉中固有的钙(Ca)元素作为内定标元素,其特征谱线为422.67 nm。分别采用内定标法和直接定标法进行定量分析,取其中的五个样品建立定量分析模型,并利用另外的两个样品验证模型的准确性,得出拟合曲线的线性相关系数分别为0.99614、0.73655,两个验证样品的相对误差值分别为11.38%、4.84%和64.66%、11.58%;内定标法LIBS的检出限为5.27μg/m L,优于之前滤纸富集的6.06μg/m L。试验结果表明以护肤棉为吸附基质结合内定标法能提高LIBS检测水体Cr元素的准确性、并能降低检出限。     

棉结在线检测系统中的光源选择

梳棉机棉结检测系统是基于机器视觉理论提出的一种新型在线检测系统。光源在系统中起到照明的作用,是影响棉结检出率的重要因素。为满足棉结在线检测系统宽幅面、高速和高分辨率的检测要求,需要对光源系统进行优化设计。通过实验可以获知棉网上的棉结对何种波长范围的光具有最大的反射率,以及棉结和周边结构如何获得最好的对比度。在比较了传统的荧光灯、高压汞灯和发光二极管(LED)线光源的光谱曲线后,提出了采用He-Ne激光器与光学系统配合后进行照明的光源设计方案。实测结果表明.由于激光束的高亮度和高准直性的优点,这种光源较其他光源更适合棉结检测照明的实际环境,可以满足检测需要。     

棉麻纤维的中红外光谱的特异性探索

棉、麻纤维鉴别是纺织纤维定性分析的一个难点。它对检测人员的要求高,且检测结果易受人为因素影响。通过用相关分析法和峰强比值法对棉、麻的中红外光谱与反映棉、麻晶体结构的结晶度和取向度指标进行综合分析,得到了棉和麻的特征光谱和基准光谱。由于棉、麻的取向度存在显著差异,选取取向度的中红外特征波长,然后通过回归分析,得到了取向度与棉、麻中红外光谱的回归方程。该回归方程即可对棉、麻进行区分。该方法简便、快速、无损而且环保,无纺织背景的检测人员也可在1～2 min内得到检测结果。研究结果表明,该方法可有效简化棉、麻鉴别实验,从而提高工作效率。     

织物疵点在线检测的神经网络方法研究

<正>本文提出一种基于机器视觉的在线检测方法,用于圆形纬编机针织面料疵点的自动检测。在归纳总结针织面料疵点图像学特征的基础上,设计一种可检测织物疵点的深度学习神经网络。基于单阶段目标检测模型YOLOv3,修改网络结构中的两条支路后该网络可参照图像中的背景织物用以识别其上的疵点。并使用深度可分离卷积层降低模型参数、加快检测速度。实验表明,基于YOLOv3改进的纬编针织面料疵点检测算法的m AP(各类别平均准确率的平均值)为81.44%,相较于YOLOv3明显提升。     

常见服装面料的太赫兹光谱研究

利用自建的太赫兹时域光谱系统对生活中主要的常见服装面料进行了实验研究,实验中首先对棉、毛、麻、丝、涤纶、氨纶、混纺等这7 种典型面料分别进行测试,可以获得各自的太赫兹时域光谱,然后利用快速傅里叶变换关系分别对每个时域脉冲进行相关计算,最终获得这些面料的太赫兹频域光谱信息,尤其是样品的折射率和吸收系数等。研究表明,这些在可见光波段不透明的服装面料,在太赫兹频段几乎完全可透视,且没有特征吸收峰,该研究对于进一步开展隐藏危险物的识别和成像具有非常重要的意义。     

纺织混纺面料里纤维含量的红外光谱法测定

利用傅里叶红外光谱仪对棉涤混纺面料进行了衰减全反射实验,采用多元逐步回归法选取了特征波数1000~1400 cm-1来做回归分析,对光谱数据采用中心化和一阶导的预处理方法,建立数学模型,其检测精度达到了较高水平,表明用红外全反射光谱对混纺面料纤维含量的无损测定是行之有效的。     

荧光光谱技术在晚期糖基化终末产物中的应用

提出了一种把荧光光谱技术应用于检测晚期糖基化终末产物的方法,重点阐述了该荧光光谱检测系统的测量原理,设计了该荧光光谱检测系统.采用氙灯作为激发光源,利用该系统分别对发射波长为440 nm、445 nm、450 nm、455 nm进行激发光谱扫描测试,得出370 nm为最佳激发波长;采用370 nm的单色光作为激发光源,分别对正常人和糖尿病患者的皮肤组织进行荧光光谱检测,通过获得的荧光光谱分析可发现,两者在450 nm附近的荧光光谱存在明显差异.实验结果证明,该荧光光谱测量系统可应用于晚期糖基化终末产物的检测.     

基于分段主成分分析与波段比的鸡胴体表面粪便污染物检测

以鸡胴体为研究对象,应用高光谱图像技术结合分段主成分分析和波段比等数据处理方法来检测鸡胴体表面粪便污染物。首先采集400~1000 nm的鸡胴体表面高光谱图像;然后应用分段主成分分析获得7个特征波长(520.64,542.12,561.61,577.04,595.6,703.82和852.1 nm),并以577.04/520.64 nm波段比图像和852.1/703.82 nm波段比图像进行一次波段加运算后的图像作为检测鸡胴体表面粪便污染物的特征图像;最后运用阈值分割和数学形态学完成粪便污染物的提取。实验结果表明,对60个鸡胴体样本进行检测,盲肠、直肠和十二指肠粪便污染物检测正确率分别为100%,100%和96%,检测总正确率为93.3%。     

溶液中铬元素的激光诱导击穿光谱检测

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对含铬污水溶液中的重金属元素铬开展了探测实验。根据一系列含铬浓度不同的污水样品的LIBS实验结果,获得元素浓度和强度之间的关系曲线,即定标曲线。对CrⅡ(283.43nm)及CrⅠ(425.45nm)两处谱线进行了分析和比较。实验发现,283.43nm处原子辐射信号强度比425.45nm谱线强2倍;从定标曲线的线性相关度及信背比来看CrⅡ(283.43nm)谱线要优于CrⅠ(425.45nm)。计算二者检测限,质量浓度分别为80μg/mL(283.43nm)及170μg/mL(425.45nm)。实验采用CrⅡ(283.43nm)的定标曲线对含铬污水溶液进行了定量分析,测得该污水溶液的含铬质量浓度为333μg/mL,与采用原子吸收分光光度计所得到的检测结果(309μg/mL)符合较好。结果表明,在对铬元素进行LIBS检测时选用CrⅡ(283.43nm)谱线要优于CrⅠ(425.45nm)谱线。采用LIBS方法可实现对污水溶液中Cr元素的快速检测,具有很好的应用前景。     

人体头发中重金属元素铬含量的高光谱检测

头发中的重金属含量可以反映出人体健康的变化。提出了运用高光谱数据检测头发中重金属元素铬含量的方法。对头发的透射率波长曲线进行了包络线消除、吸收特征参量化等处理。以化学检测的铬含量作为标准数据,化学检测精度可达90%以上。然后训练人工神经网络,通过调节网络的隐含层层数、结点数和激活函数来优化模型。实验计算表明,隐含层层数为1,结点数为7或9的人工神经网络的预测效果较好。利用统计实验结果对人工神经网络的内部精度和外部精度进行评价。人体头发中铬的敏感波段为1380 nm～1550 nm、1880 nm～2100 nm、2120 nm～2210 nm;训练后的神经网络预测的均方根误差为13%,精度达87%。实验结果表明,应用高光谱技术可以快速无损地检测人体头发中的重金属元素铬的含量。     

An All-Fiber Coupled Multicolor Microspherical Light Source

We present results on the realization of an all-taper coupled, multicolor microspherical light source fabricated from the erbium-doped fluoride glass ZBLALiP. Whispering gallery mode lasing at 1555 nm and fluorescent emissions from the ultraviolet to the infrared (IR) have been observed. A tapered fiber is used to launch 980-nm pump light into the microresonator cavity and to collect the resulting IR lasing. A separate, half-taper fiber is used to outcouple the upconversion spectrum over several hundred nanometers. A number of discrete emissions from 400 to 850 nm have been observed in the upconversion spectrum, indicating the suitability of this scheme as a miniature device with a 450-nm-wide band and reasonable output coupling efficiency.     

近红外漫反射光谱在脱水剂脱水作用中的应用研究

分析了脑局部皮层的近红外漫反射光谱在研究脱水剂脱水作用中的可行性。将60只SD大鼠随机分成A、B、C三组,每组分别在尾静脉推注0.9% NaCl、20%甘露醇和7.5% NaCl(均为10ml/kg),利用双光纤微创探头实时在位采集推注前后大鼠局部脑皮质的近红外漫反射光谱,分析光谱变化。结果：A组(0.9% NaCl)推注前后光谱未见明显变化,B组(20% 甘露醇)和C组(7.5% NaCl)推注后近红外区光谱斜率绝对值的相对变化率分别上升（5.5±1.2）%和（10.5±2.5）%,三组间的差别存在统计学意义。可见,脑局部皮质的漫反射光谱可作为一种评估脱水剂脱水作用的新方法。     

自制宽带光源及其在光纤光栅制作中的应用

在光纤光栅制作过程中,宽带光源经常被应用于在线监测光纤光栅的反射率,以便适时有效地控制生成的光栅的透射率的高低程度.利用中心波长为971nm的半导体激光器抽运一段Yb+掺杂双包层光纤,制作出了一个宽带超荧光光源,该光源在最大功率输出时谱宽达到了75nm,并在1085nm附近10nm范围内荧光谱的输出功率高,有较好的光谱平坦性.还利用该宽带光源作为光纤光栅制作的监控光源,制作出了单模和多模光纤布喇格光栅,取得了令人满意的实验结果.结果表明,该宽带光源完全可以适应监控光纤光栅制作的需要.     

近红外脉冲刺激神经的初步实验研究

近红外光刺激因其非侵入性、高空间分辨率等优势,成为近年来正在研究的一项新的神经刺激技术。目的:探讨808nm近红外脉冲光刺激神经组织的有效性和安全性。方法:本文中搭建了808nm光刺激实验平台,主要包括808nm激光器、恒流源以及基于MC9S12XE的控制电路,根据实验要求对激光器脉冲输出性能进行了测试;经光纤耦合后,用频率2Hz,脉宽100至1000us脉冲光刺激大鼠初级运动皮层,记录并分析皮层神经元响应。结果:在控制电路调制下激光器脉冲近红外光输出参数稳定;随着脉冲光能量的增加,初级运动皮层神经元spike发放率增加,且在0.2894至2.8939J/cm2阈值范围内光刺激未对神经细胞造成可见性热损伤。结论:本文中实现了808nm激光器脉冲光控制,实验结果初步证实了短波近红外脉冲光刺激中枢神经系统的有效性和安全性。     

Ultra-wide electroluminescence spectrum of LED heterostructures based on GaPAsN semiconductor alloys

In this paper, we present the results of the white light-emitting diodes (LEDs) construction based on GaPAsN semiconductor alloys on a GaP substrate. Heterostructure electroluminescence with a continuous emission spectrum in the range from 350 nm to 1050 nm is observed. The output of light through the side walls and the face side of the sample enabled us to achieve white light emission by means of ultra-wide electroluminescence spectrum covering all visible spectrum and part of the near IR spectral range. While extracting emission through substrate, the short-wavelength part of the visible spectra is absorbed at GaP layer.     

基于光纤法布里-珀罗滤波器的便携式近红外光谱仪

介绍一种以光纤法布里-珀罗(FFP)滤波器为核心的便携式近红外光谱仪的设计方法。为克服FFP控制电压和扫描波长之间的迟滞和非线性效应, 实现光谱仪扫描波长的准确定位, 采用一组光纤光栅（FBG）的中心波长为参考, 利用粒子群优化（PSO）算法对每个FBG中心波长进行准确定位。在此基础上, 采用多项式拟合技术, 实现了在每一个FFP扫描周期内, 在线建立FFP扫描波长与其控制电压间的关系模型, 从而构建了一种准确度高、小型便携的近红外光谱仪。实验证明该光谱仪扫描波长范围为1490～1590 nm, 波长测量误差低于0.15 nm, 波长分辨率小于0.4 nm。     

A monolithically integrated HgCdTe short-wavelength infrared photodetector and micro-electro-mechanical systems-based optical filter

A monolithically integrated low-temperature micro-electro-mechanical systems (MEMS) and HgCdTe infrared (IR) detector technology is introduced, implemented, and characterized. The ultimate aim of this project is to develop a MEMS-based optical filter, integrated with an IR detector, that selects narrow wavelength bands within the short-wavelength IR (SWIR) region of the spectrum. The entire fabrication process is compatible with two-dimensional IR focal plane array technology, and needs to be compatible with a proposed electrically tunable MEMS filter based on a Fabry-Perot optical cavity. The fabricated device consists of an HgCdTe SWIR photoconductor, distributed Bragg mirrors formed of Ge-SiO-Ge, a sacrificial spacer layer within the cavity, and a silicon nitride membrane for structural support. Mirror stacks fabricated on silicon, identical to the structures that will form the optical cavity, have been characterized to determine the optimum filter characteristics. The measured full-width at half-maximum (FWHM) was 34 nm at the center wavelength of 1,780 nm with an extinction ratio of 36.6. Fully integrated filters on HgCdTe photoconductors with a center wavelength of approximately 1,950 nm give a FWHM of approximately 100 nm, and a peak responsivity of approximately 8×10⁴ V/W. The experimental results are in good agreement with the optical model, which takes into account mirror reflectivity, absorption within the cavity by the spacer material, and absorption by the silicon nitride support structure.     

中红外腔衰荡光谱技术的研究进展及应用

中红外基频指纹吸收谱具有吸收强、谱线宽且密集的特点。通常吸收红外光谱的气体分子在3000cm-1附近的中红外基频吸收强度比近红外吸收高约2个数量级,因此逐渐成为腔衰荡光谱(CRDS)技术的研究热点。简述了CRDS技术的工作原理及技术优势,介绍了中波红外CRDS技术特点并分析对比了近红外与中红外波段的CRDS技术差异,论述了基于中红外波段的CRDS技术研究现状,最后基于应用研究进展对其前景进行了展望。     

带宽为O.84 nm色散补偿100 km以上线性啁啾光纤Bragg光栅的研制

本文用传输矩阵法分析了啁啾Ｂｒａｇｇ光纤光栅的反射谱特性及时延特性,同时给出了用１４２ｍｍ长相位掩模板和扩束技术研制的色散补偿线性啁啾Ｂｒａｇｇ光纤光栅的反射谱特性及传输实验结果．实验研制的线性啁啾Ｂｒａｇｇ光纤光栅样品带宽为０．５６~０．８４ｎｍ,可实现对普通光纤色散补偿１００ｋｍ以上．     

空芯光子晶体光纤中光子带隙的测量

利用全矢量法对空芯光子晶体光纤的光子带隙的存在进行了数值模拟,并通过实验进行了证实。采用透射谱的方法对带隙型光子晶体光纤分别在可见光以及近红外波段进行了测量,光从光纤的一端注入,探测器从另一端接收,实验结果发现可见光附近没有明显的透射带,而在波长为2591nm处出现了一个很强的透射带,证明了光子带隙的存在,与理论模拟相一致,实验的重复性好。