基于最近邻比较和中值滤波的拉曼光谱spike自动检测及剔除方法研究

激光拉曼光谱技术具有原位、实时、多物质同时探测的优点,在实验室内已经得到了广泛研究,并逐渐应用于深海海底等极端环境下的原位探测。由于CCD等光谱探测器可能受到宇宙射线的干扰,会在拉曼谱图上形成位置随机的spike,对拉曼光谱分析造成干扰。将最近邻比较和中值滤波相结合的方法应用于海水实测拉曼光谱spike的检测剔除,首先将原始拉曼光谱分为拉曼峰区域和非拉曼峰区域,对拉曼峰区域使用最近邻比较法处理,对非拉曼峰区域使用中值滤波方法,结果显示该方法能将非拉曼峰区域和拉曼峰区域的spike完全剔除,没有出现误检和漏检,且不会对拉曼特征峰强度产生影响,有助于提高拉曼光谱定性定量分析的精确性和稳定性。     

拉曼-荧光联合水下探测系统及初步试验

深海热液环境中存在着巨大的化学和热梯度,快速剧烈的混合和生物合作过程产生了多种多样的矿物合作过程,并培养了大量的化学合成微生物。激光拉曼光谱非常适合于深海热液环境矿物过程的探测,然而要对矿物与微生物作用过程进行研究,还需要与荧光光谱技术进行联合。针对深海热液的探测需求,研发了一套拉曼-荧光联合光谱水下原位探测原理样机。该联合系统主要通过双波长激光器和两个微型光谱仪实现,双波长激光器同时发射266 nm和532 nm激光,其中532 nm激光用来激发拉曼光谱,266 nm激光用来激发荧光光谱。根据波长不同,双波长激光被分为两束分别经两片石英玻璃窗口照射到海水或液体样品上。产生的拉曼和荧光光谱经后向散射收集并分别耦合到拉曼和荧光光谱仪中。整个系统集成于L790 mm270 mm的舱体内,在舱体前端有光学窗口和水密插头,舱体内部主要包括双波长激光器、光谱仪、嵌入式计算机和供电装置,甲板控制终端通过电缆实现对系统的供电、控制和数据采集。利用搭建的原理样机在实验室对海水和拟棱形藻样品进行探测,实验结果初步证明拉曼-荧光联合光谱探测装置的可行性,之后系统在青岛近岸进行了实验并获得了实验数据。下一步将优化系统并应用于深海热液环境探测。     

生物/化学战剂激光遥测技术新进展

概述了生物/化学战剂激光遥测主要技术的原理和特点,分析了国外利用差分激光雷达技术、拉曼光谱技术和激光诱导荧光技术对生物/化学战剂进行激光遥测的发展现状,重点介绍了光声光谱、拉曼荧光复合探测、量子级联激光器和红外焦平面阵列等新兴技术在生物/化学战剂激光遥测中的应用,指出了生物/化学战剂激光遥测技术的发展趋势。     

基于激光光谱的远距离炸药探测技术

激光光谱技术能够提供炸药的光谱“指纹”信息,具有远距离快速探测能力,近年来得到国内外的广泛关注。重点阐述了激光拉曼光谱和激光诱导击穿光谱应用于远距离炸药探测的基本原理、技术特点和发展现状及趋势,并在此基础上,分析了激光光谱远距离炸药技术的应用前景。     

石英管增强拉曼光纤探头粉末样品探测

拉曼光谱技术以其多组分同时探测、分子指纹特性等优点被广泛应用于多个领域,但其较低探测灵敏度严重限制了此技术的进一步发展。为了提高拉曼光谱技术粉末样品原位分析能力,提出了一种基于石英管增强的高灵敏度拉曼光纤探头。探头采取内镀金属空芯光纤用于光信号的传输,有效减小了背景信号对拉曼光谱的影响;探头底端采用石英管设计,增大采样体积和收集效率,提高了拉曼光谱的探测灵敏度。理论分析了石英管拉曼光谱技术可提高粉末样品的探测灵敏度,详细介绍了探头的设计和实现,进一步评估探头的性能,结果表明:相较于球透镜拉曼探头,拉曼信号强度（NaHCO₃）增强2.92倍。为模拟实际应用场景,采用光纤拉曼探头成功获得了容器中不同深度粉末样品（Na₂SO₄和NaHCO₃）的拉曼光谱信息。文中设计的石英管增强拉曼探头具有外径尺寸小（外径仅为2 mm）、灵敏度高等优点,可对深层次粉末样品进行探测,为现场粉末样品原位分析提供了一种新途径。     

多光谱探测与激光多光谱探测技术的进展

主要介绍了多光谱探测及激光多光谱探测技术的发展及现状,并着重探讨了激光多光谱扫描成像系统的关键技术与发展趋势。鉴于激光多光谱主动探测技术的优势,这项技术将在制导、目标识别、地形匹配及其它激光主动探测领域具有广泛的应用前景。     

针尖增强拉曼光谱术原理与系统设计关键

最近10年,针尖增强拉曼光谱技术(TERS)以其极高的空间分辨率和探测灵敏度受到了人们的重视。针尖增强拉曼光谱技术为纳米科学与生命科学等学科的研究提供了强有力的工具,使得纳米尺度光谱学研究成为现实。简述了针尖增强拉曼光谱技术的基本原理,着重讨论了针尖增强拉曼光谱系统的结构、设计方法和评价指标。介绍了针尖增强拉曼光谱技术的最新应用和研究进展,并对目前面对的前沿问题和今后的发展方向进行了分析。     

中国海洋大学主持研制的“深海原位激光拉曼光谱系统”首次海试获得成功

在国家863计划海洋技术领域的支持下，由中国海洋大学研制的“深海原位激光拉曼光谱系统”于3月15日-4月1日期间搭载中国海洋大学“东方红2号”调查船承担的“质量控制及规范化海上试验”重大项目课题。进行了首次海上试验。本次海上试验主要是针对研制的深海拉曼光谱仪（Deep ocean compact automatic Raman spectrometer，DOCARS-532）实验样机，对照设计与验收指标，测试其在深海环境下的结构性能、工作性能及其稳定性，并通过自带部分样品，进行深海环境的现场测试。     

自然环境下拉曼光谱遥测技术及其应用进展

拉曼光谱遥测技术主要用于在安全距离之下对一些危险品、违禁品、变质食品等进行现场快速检测。早期拉曼光谱遥测技术大多采用可见光或近红外激光拉曼光谱技术,为了避免环境光影响,常在实验室或夜间进行。近年来,因日盲紫外激光的拉曼光谱检测具有共振效应强、不受环境光干扰、人眼相对安全等诸多特性逐渐开始被广泛应用。本文在分析自然环境下远程拉曼光谱遥测技术基础原理上,归纳了国内外可见光或近红外激光拉曼光谱遥测技术和国内外紫外激光拉曼光谱遥测技术的研究进展和现状,分析了远程紫外激光拉曼光谱应用在反恐、禁毒和食品安全等领域的优势,最后总结了自然环境下拉曼光谱遥测技术的研究难点和发展趋势。     

LIBS水下原位探测技术研究进展

作为一种分析技术,激光诱导击穿光谱(Laser induced breakdown spectroscopy, LIBS)近年来在各个领域有着快速的发展, 在水下的应用也逐渐受到关注。对LIBS水下研究从实验室模拟到现场试验、从机理研究到技术发展都进行了回顾,并以 中国海洋大学研制的深海LIBS原位探测系统LIBSea为例,给出了LIBS系统在海洋探测中获得的典型结果,最后对未 来5~10年LIBS水下研究方向进行了展望。     

采用SiPM探测三硝基甲苯的时间分辨拉曼光谱

硅光电倍增器（SiPM）是近年来迅速发展起来的新型固态弱光探测器,有望取代传统的光电倍增器（PMT）用于拉曼检测中。为了解决拉曼检测中的荧光干扰以及SiPM的高暗计数率的缺陷,建立了基于SiPM为光探测器的时间分辨拉曼光谱测量系统。以三硝基甲苯（TNT）为样品,重点研究了其拉曼峰的峰本比（PBR）随选通时间的变化规律。结果表明:随着选通时间增大,拉曼峰的PBR呈现先增大后减小的趋势,最后变化缓慢。当选通时间为400 ps时,该方法所测得拉曼峰的PBR要优于商业拉曼谱仪和参考文献[12]采用的门控方法的结果,并且此时系统所记录的SiPM暗计数水平与PMT相当。该方法在很大程度上实现了对样品荧光和SiPM高暗计数率的抑制,显著提高了拉曼谱的PBR。     

用于实时分析的光谱学方法

针对目前用于实时成分分析的几种光谱学方法 (傅立叶变换红外光谱、傅立叶变换拉曼光谱、近红外光谱 ) ,对这些能够进行实时分析的光谱方法的基本原理和仪器结构进行了说明 ,并以其在石油化工领域中的应用为例 ,比较了各自的特点和使用效果 ,从而得出 ,近红外光谱方法有着适于在线分析应用的独特优点。目前外光谱仪作为用于工业现场的专用在线分析测量系统 ,正在向集成化与小型化方向发展     

In‐Situ Vis–Near‐Infrared and Raman Spectroelectrochemistry of Double‐Walled Carbon Nanotubes

Double‐walled carbon nanotubes (DWCNTs) are studied using in‐situ visible–near‐infrared (vis‐NIR) and in‐situ Raman spectroelectrochemistry. Electrochemical vis‐NIR spectroscopy reveals a complex picture of DWCNTs due to the overlap of the features of the inner and outer tubes and possible optical transitions, which are not predicted by the simple tight‐binding model. The optical transitions are bleached upon electrochemical doping. This is qualitatively understood to be a consequence of the Fermi‐level shift by the applied potential relative to the van Hove singularity. In‐situ Raman spectra are quenched by the applied cathodic/anodic potentials due to the loss of resonance by electrochemical charging. The electrochemical tuning of Raman spectra proceeds distinctly for inner and outer tubes. While the bands of outer tubes rapidly follow the potential change, the features of inner tubes respond relatively slowly to electrochemical perturbations. The Raman D‐mode of DWCNTs was found to be bifurcated upon electrochemical charging, which is similar to the behavior of the tangential displacement mode. Ionic liquids are good electrolytes for the spectroelectrochemistry of DWCNTs, even at extreme applied potentials. They allow the deconvolution of the tangential modes of the inner and outer tubes at both cathodic and anodic doping.     

基于遥感图像的舰船目标检测与参数估计方法

利用遥感图像进行舰船检测与监视的研究和技术开发在海洋遥感领域得到了快速发展,并成为遥感数据重要的海洋应用之一。当海洋遥感图像用于舰船尾迹检测时,就可及时有效地发现和提取舰船目标信息。文中利用光学遥感图像的海面舰船尾迹特征以及相关参数,估测舰船目标的速度与航向。分别通过灰度累积法和Radon变换法两种不同的尾迹长度检测方法,对尾流长度进行了提取,并利用尾流长度特征简单估测了舰船航速与航向。对实验结果和误差进行了分析,并对影响舰船尾流检测的因素进行了讨论。估算结果初步验证了对航速与航向估算方法的有效性     

人体组织拉曼光谱研究进展

介绍了拉曼光谱测量技术在人体皮肤、血液、乳腺、胃、肺等组织疾病诊断中的研究概况,同时介绍了拉曼测量新技术的发展概况,展望了它的发展前景.     

消化系统肿瘤的拉曼光谱研究

综述了近几年拉曼光谱技术在胃癌、食管癌、肠癌等消化系统肿瘤诊断中的研究现状,并展望了拉曼光谱技术在肿瘤诊断领域中的研究前景。