原棉与医用脱脂棉纤维结构及热变性研究

探讨原棉与医用脱脂棉纤维结构及热变性。采用中红外(MIR)光谱开展了原棉与医用脱脂棉纤维结构研究,采用变温及二维MIR光谱开展了原棉与医用脱脂棉纤维热变性研究。结果表明:原棉与医用脱脂棉纤维主要官能团的红外吸收模式包括O—H基团伸缩振动模式(ν_(OH)),C—H基团弯曲振动模式(δ_(CH))及C—O基团伸缩振动模式(ν_(C-O))。原棉纤维中杂质结构的红外吸收模式包括CH2基团不对称伸缩振动模式(ν_(as CH2-杂质结构))、CH_(2)基团对称伸缩振动模式(ν_(s CH2-杂质结构))、C=O基团伸缩振动模式(ν_(C=O-杂质结构))、蛋白质酰胺Ⅰ带特征吸收峰(ν_(amide-Ⅰ-杂质结构))和蛋白质酰胺Ⅱ带特征吸收峰(ν_(amide-Ⅱ-杂质结构))。原棉纤维中杂质结构主要包含油脂及蛋白质。原棉纤维含有晶体结构及少量非晶体结构,而医用脱脂棉纤维中含有晶体及非晶体结构。热扰动因素下,原棉与医用脱脂棉纤维官能团(ν_(OH)、δ_(CH)和ν_(C—O)、晶体结构、非晶体结构)对热的敏感程度、分子间及分子内的相互作用力均存在着一定的差异性。

天然红宝石结构的原位漫反射中红外光谱研究

利用原位漫反射中红外光谱研究天然红宝石的结构,发现红宝石结构的红外吸收模式主要包括:α-Al_(2)O_(3)分子中O^(2-)对静止Al^(3+)位移对应的红外吸收模式(ν_(α-Al_(2)O_(3)-O-Al))、Cr_(2)O_(3)分子中O^(2−)对静止Cr^(3+)位移对应的红外吸收模式(ν_(Cr_(2)O_(3)-O-Cr))、Fe_(2)O_(3)分子中O_(2)−对静止Fe3+位移对应的红外吸收模式(ν_(Fe_(2)O_(3)-O-Fe))、α-Al_(2)O_(3)分子中Al^(3+)之间位移对应的红外吸收模式(ν_(α-Al_(2)O_(3)-Al-Al))及锌尖晶石特征红外吸收模式(νZnAl_(2)O4);红宝石的主要结构包括:α-Al_(2)O_(3)、Cr_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)及少量共生锌尖晶石。采用原位漫反射中红外光谱,研究小颗粒红宝石类矿物结构具有重要的应用价值。

大米淀粉晶体/非晶体结构耐热性研究

采用中红外(MIR)光谱及二维中红外(2D-MIR)光谱分别开展大米结构及其淀粉晶体/非晶体结构热变性研究。实验发现:大米的红外吸收模式主要包括:νOH-大米、νas CH2-大米、νs CH2-大米、νamide-Ⅰ-大米、νamide-Ⅱ-大米和νC-O-大米。随着测定温度升高(303~393 K),不同产地的大米淀粉晶体/非晶体结构对于热的敏感程度及变化快慢顺序均存在一定的差异性。进一步探究相关机理,认为不同大米淀粉晶体/非晶体结构耐热性存在一定差异性,因而进一步影响其口感。并拓展了MIR光谱及2D-MIR光谱技术在大米结构及其淀粉晶体/非晶体结构热变性的研究范围。

天然粉红蓝宝石结构的漫反射中红外光谱研究

采用漫反射中红外光谱原位开展了天然粉红蓝宝石结构的研究.实验发现:天然粉红蓝宝石主要红外吸收模式包括:Al_(2)O_(3)结构中O^(2-)离子对于静止Al^(3+)离子亚点阵振动对应的红外吸收模式(ν_(Al2O3-O-Al))、Cr2O3结构中O^(2-)离子对于静止Cr^(3+)离子亚点阵振动对应的红外吸收模式(ν_(Cr2O3-O-Cr))和Al_(2)O_(3)结构中Al3+离子之间相对振动对应的红外吸收模式(ν_(Al2O3-Al-Al)).利用漫反射中红外光谱开展粉红蓝宝石结构研究具有一定的应用研究价值.

高真空硅脂的结构研究

文章采用中红外(MIR)光谱技术开展了高真空硅脂的结构研究。研究发现:高真空硅脂结构的红外吸收峰对应的振动模式主要包括CH_(3)不对称伸缩振动(ν_(asCH_(3)-高真空硅脂))、CH_(3)不对称弯曲振动(δ_(asCH_(3)-高真空硅脂))、CH_(3)对称弯曲振动(δ_(sCH_(3)-高真空硅脂))、Si-O伸缩振动(ν_(Si-O-高真空硅脂))、Si-C伸缩振动(ν_(Si-C-高真空硅脂))和CH_(3)面内摇摆振动(ρ_(CH_(3)-高真空硅脂)),高真空硅脂中助剂结构的红外吸收峰对应的振动模式主要包括C=O伸缩振动(ν_(C=O-助剂结构-高真空硅脂))、CH_(2)对称伸缩振动(ν_(sCH_(2)-助剂结构-高真空硅脂))、COO^(-)不对称伸缩振动(ν_(asCOO^(-)-助剂结构-高真空硅脂))。MIR分析证明高真空硅脂与二甲基硅油的结构基本一致。进一步开展了半定量研究,发现高真空硅脂中的助剂主要包括羰基化合物抗氧化剂(相对质量分数约为1.0%)和羧酸盐稳定剂(硬脂酸锂,相对质量分数约为1.4%)。

聚苯乙烯分子结构及热变性研究

采用中红外(MIR)光谱(包括:一维MIR光谱及二阶导数MIR光谱)研究聚苯乙烯分子结构.实验发现,聚苯乙烯分子结构红外吸收模式主要包括:ν_(C)-H,ν_(asCH2),ν_(sCH2),ν_(C)=C,β_(C-H),γR=CH2和γC-H.采用二维MIR光谱进一步研究聚苯乙烯分子热变性.研究发现,聚苯乙烯分子主要官能团(ν_(C)-H,ν_(asCH2),ν_(sCH2),ν_(C)=C,β_(C-H),γ_(R)=CH2和γ_(C-H))热敏感程度及变化快慢顺序都存在着较大的差异性,并对相关机理展开研究,拓展了三级MIR光谱在重要的食品包装及机械材料(聚苯乙烯)分子结构及热变性的研究范围.

基于注入锁定技术的单频连续高功率1342 nm Nd:YVO_(4)激光器

研究了一种基于注入锁定技术的888 nm半导体激光器(LD)泵浦的高功率单频可调谐1 342 nm Nd:YVO_(4)激光器。采用最大输出功率20 mW分布式反馈单频半导体1 342 nm激光器作为注入种子,利用lock-in (LI)技术,对LD端泵的Nd:YVO_(4)环形腔激光器进行种子注入,实现了单频可调谐激光输出。激光器最大平均输出功率为13.9 W,测量的线宽为41 MHz,调谐范围为1 341.677 4~1 341.802 5 nm。x轴和y轴的光束质量M2因子分别为M_(x)^(2)=1.30和M_(y)^(2)=1.23。实验结果表明:与先前文献报道的注入锁定1 342 nm可调谐激光的结果相比,所需种子功率大幅减小,输出功率也有所提升。

生决明子和炒决明子结构中红外光谱研究

采用中红外(MIR)光谱(包括:一维MIR光谱、二阶导数MIR光谱、四阶导数MIR光谱及去卷积MIR光谱)开展了决明子(包括:生决明子和炒决明子)结构研究.试验发现,决明子结构的红外吸收模式主要包括:ν_(asCH_(3)-决明子)、ν_(asCH_(2)-决明子)、ν_(sCH_(3)-决明子)、ν_(sCH_(2)-决明子)、ν_(C=O-决明子)、ν_(amide-Ⅰ-决明子)、ν_(amide-Ⅱ-决明子)和ν_(C-O-决明子).研究发现,决明子结构的去卷积MIR光谱的谱图分辨能力要优于相应的一维MIR光谱、二阶导数MIR光谱和四阶导数MIR光谱.决明子主要成分包括:多糖类、蛋白质及油脂.本项研究拓展了MIR光谱技术在重要的中药(生决明子和炒决明子)结构的研究范围.

低温靶封口膜上铝镀层开裂对靶丸及冰层的影响分析

针对低温靶封口膜上铝镀层开裂现象,使用实验方法和CFD仿真方法研究了其对冰层均匀性和靶丸温度场均匀性的影响。通过实验方法确认了封口膜铝镀层开裂的原因是填充气体压力过高。通过CFD模拟方法对比了三种不同的开裂位置。结果表明,低温靶封口膜铝镀层开裂会使靶丸温度场均匀性变差,从而导致冰层均匀性恶化;为避免铝镀层开裂,应控制封口膜内外压差,对实验用靶来说应控制在10 kPa以内;实验中填充气体压力过高引起的铝镀层破裂方式应为整体开裂;封口膜中心区域铝膜开裂对靶丸温度场均匀性的影响最小,外围开裂影响最大。

非对称针尖结构对远红外超材料谐振性能的影响研究

为提高远红外超材料的品质因子Q和检测灵敏度,本文研究了一种用于金属远红外超材料的非对称针尖设计。以传统双开口方形谐振环为模型,通过理论模拟,研究了开口狭缝针尖角度变化对其电场分布、谐振频谱以及品质因子Q的影响。结果表明,非对称针尖增强了谐振环的表面电场局域性,减小了谐振峰的半峰全宽,并使品质因子Q提高到传统谐振环(非针尖设计)的三倍以上。该研究结果为开发高灵敏远红外超材料传感器提供了新的思路,并为传统开口谐振环提出了一种简单实用的Q因子优化方法。

乙基纤维素分子结构三级近红外光谱组学研究

基于一维漫反射近红外(NIR)光谱及一维原位漫反射NIR光谱分别研究了乙基纤维素分子结构及平均吸收频率/吸收强度。基于二维原位漫反射NIR光谱进一步研究了乙基纤维素分子官能团变化快慢顺序。实验发现,乙基纤维素分子结构的NIR光谱吸收模式主要包括:CH3官能团中红外(MIR)不对称弯曲振动模式(δ_(asCH3-一维-MIR))的2级倍频(ν_(1-一维-NIR))、缔合O-H官能团MIR伸缩振动模式(ν_(O-H(缔合)-一维-MIR))的1级倍频(ν_(2-一维-NIR))、缔合O-H官能团MIR伸缩振动模式的2级倍频(ν_(3-一维-NIR))、C-H官能团MIR伸缩振动模式(ν_(C-H-一维-MIR))和C-C官能团MIR伸缩振动模式(ν_(C-C-一维-MIR))的合频(ν_(4-一维-NIR))、C-H官能团MIR伸缩振动模式和CH_(3)官能团MIR对称伸缩振动模式(ν_(sCH3-一维-MIR))的合频(ν_(5-一维-NIR))、CH_(3)官能团MIR不对称伸缩振动模式(ν_(asCH3-一维-MIR))和CH_(2)官能团MIR不对伸缩振动模式(ν_(asCH2-一维-MIR))的合频(ν_(6-一维-NIR))。室温下,乙基纤维素分子官能团变化快慢顺序存在着一定的差异性。变化快慢顺序为,4250 cm^(-1)(ν_(1-2-二维-NIR))>4252 cm^(-1)(ν_(1-1-二维-NIR))>4248 cm^(-1)(ν_(1-3-二维-NIR)),6988 cm^(-1)(ν_(2-1-二维-NIR))>6976 cm^(-1)(ν_(2-2-二维-NIR)),11012 cm^(-1)(ν_(3-1-二维-NIR))>10998 cm^(-1)(ν_(3-2-二维-NIR)),4016 cm^(-1)(ν_(4-1-二维-NIR))>4012 cm^(-1)(ν_(4-2-二维-NIR)),5777 cm^(-1)(ν_(5-2-二维-NIR))>5774 cm^(-1)(ν_(5-3-二维-NIR))>5782 cm^(-1)(ν_(5-1-二维-NIR)),5895 cm^(-1)(ν_(6-2-二维-NIR))>5893 cm^(-1)(ν_(6-3-二维-NIR))>5900 cm^(-1)(ν_(6-1-二维-NIR))。三级漫反射NIR光谱组学(包括一维漫反射NIR光谱、一维原位漫反射NIR光谱和二维原位漫反射NIR光谱)技术可以有效开展乙基纤维素分子结构研究。

地塞米松棕榈酸酯分子结构导数中红外光谱研究

采用中红外(MIR)光谱开展地塞米松棕榈酸酯(DXP)的结构研究.实验发现:地塞米松棕榈酸酯分子结构的红外吸收模式主要包括:C—H伸缩振动模式(ν_(CH-DXP))、CH_(3)基团不对称伸缩振动模式(ν_(as CH3-DXP))、CH2基团不对称伸缩振动模式(ν_(as CH2-DXP))、CH_(2)基团对称伸缩振动模式(νs CH2-DXP)、C=O伸缩振动模式(νC=O-DXP)、C=C伸缩振动模式(νC=C-DXP)、CH_(2)基团变角振动模式(δ_(CH2-DXP))、CH_(3)基团对称变角振动模式(δ_(s CH3-DXP))和CH_(2)基团面内摇摆振动模式(ρCH2-DXP).地塞米松棕榈酸酯原始光谱进行不同阶数(包括:一阶、二阶、三阶及四阶)处理,其中二阶导数MIR光谱的谱图分辨能力优于其他导数MIR光谱,二阶导数MIR光谱在不同平滑点(包括:5、9、13、19、25、37、49、149个平滑点)下具有一定的差异性,其中5个平滑点的二阶导数MIR光谱提供的光谱信息最丰富,但随着平滑点的增加,二阶导数MIR光谱的谱图分辨能力进一步降低.

基于太赫兹时域光谱技术的农药残留检测方法

太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术是近年来涌现出来的崭新的光谱测量新技术．本研究提出了一种基于THz-TDS技术农药残留检测方法，并以灭多威和乙氧氟草醚两种农药作为实验介质证明此方法的可行性．应用太赫兹时域光谱系统测得了这两种农药的时域光谱信号，利用基于菲涅尔公式的数据处理模型得到了它们在THz波段的折射率谱和吸收系数谱．从实验结果可以看出两种农药在0．2—2．0THz范围内存在明显的特征吸收峰，且差别很大．经分析认为这些吸收峰是由分子的集体振动模式以及分子间相互作用引起，它们是农药分子的指纹吸收光谱，可以应用于分子识别中．本研究证明了THz—TDS技术应用于农药残留检测的可行性，表明其在农药残留检测中具有潜在的应用价值．

冠心病患者内关穴红外辐射光谱病理信息分析

采用特制PHE201体表红外光谱仪，检测50名冠心病患者和47名正常成年人内关穴的红外辐射光谱．结果显示，在1．5—16μm间的73个检测波长中，右内关穴的32个波长及左内关穴的23个波长的红外辐射强度，冠心病患者和正常人比较有显著差异（p〈0．05～p〈0．001），其中与能量代谢有关的2～2．5μm波长处的红外辐射强度冠心病患者明显低干正常人（p〈0．05-p〈0．005）.冠心病患者两侧内关穴红外辐射强度有显著差异的波长数明显多于正常人（p〈0．001）．结果提示，冠心病患者内关穴红外辐射光谱中存在特异性病理信息；冠心病患者内关穴区的能量代谢和气血功能活动低下．

利用近红外光谱监测皮肤血氧输运

利用近红外光谱无创监测移植手术后的皮瓣成活状况 ,是近红外组织氧检测技术的最新应用之一。本文介绍了我们设计的利用光纤传导的近红外皮肤血氧监测系统 ,该系统可以灵活调整光源～探测器间距以适应皮层检测。利用该系统进行的前臂皮肤阻断试验中 ,静脉阻断时皮肤内有显著的血液充盈现象 ,全阻断时氧含量明显下降。实验表明 ,利用近红外光谱法监测皮瓣血氧输运情况是非常有效的 ,特别是可以比较好地监测静脉回流情况。

近红外光谱技术在燕麦种子活力测定中的应用研究

快速准确无损测定牧草种子活力是当前种子生理研究中的一项重要内容，试验以甜燕麦种子为材料，采用近红外光谱结合主成分-马氏距离模式识别方法鉴别了3种不同活力的燕麦种子，研究结果表明，在4000—6900cm^-1波数范围内的光谱，通过SNV（Standard Normal Variate）预处理方法，用4个主成分建立的模型效果最佳，模型对校正集样本和预测集样本的鉴别率都分别达到100％，该研究利用近红外光谱技术为快速准确无损测定种子活力提供了一条新途径。

空间目标红外辐射特性研究

利用目标的红外光谱特性进行目标探测和识别是一种有效的方法。以空间卫星为目标,研究了其红外辐射特性形成的机理;利用所建立的数学模型,仿真了空间目标在探测面上所形成的红外光谱特性曲线;分析了模型中各参数对目标光谱特性的影响程度和卫星目标的红外光谱曲线。

硬脂酸亚甲基面外弯曲振动变温FT-IR光谱研究

在293～393 K温度范围内,分别采用傅里叶红外光谱、二阶导数红外光谱、四阶导数红外光谱及去卷积红外光谱测定硬脂酸亚甲基面外弯曲振动(ωCH2),来进一步研究温度对于硬脂酸脂肪链构象的影响。实验发现:在1180～1320cm-1范围内,硬脂酸ωCH2存在"第一特征谱带"和未见文献报道的"第二特征谱带"。硬脂酸脂肪链由全反式有序构象到无序构象的改变的临界温度为353～358K,并进一步研究了温度对于硬脂酸ωCH2红外吸收峰强度的影响。

20种氨基酸近红外光谱及其分子结构的相关性

旨在研究20种氨基酸的分子结构与其近红外光谱的相关性,为氨基酸近红外光谱在动物科学、食品和医药等方面的推广应用奠定一定的理论基础。应用岛津傅里叶变换红外光谱仪 IRPrestige-21及其近红外附件 FlexIRTM Near-Infrared Fiber Optics module,采集20种氨基酸标准物质在1000-2502 nm波长范围内的近红外光谱,分辨率8 cm-1,每个样品扫描3次,每次扫描50遍,取其平均值为氨基酸标准品的近红外光谱。根据氨基酸侧链基团的不同,分别比较脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸中各氨基酸分子结构与其近红外光谱的相关性。研究表明,20种氨基酸在1000-2502 nm区域有非常明显的近红外光谱吸收且差异显著。分子量较大的脂肪族氨基酸其近红外光谱受侧链基团的影响较大,而甘氨酸近红外光谱受羧基和氨基的影响较大；两种芳香族氨基酸近红外光谱的差异主要来自于苯环,酪氨酸苯环上的—OH 基团降低了苯分子的对称性,导致更多振动吸收峰的出现；杂环氨基酸因其侧链上杂环分子基团构成不同,其近红外光谱在1600-1800 nm区域差异较大。综上,20种氨基酸主要存在4个特征光谱区：第1特征光谱区为1050-1200 nm主要由C—H 基团的二级倍频构成；第2特征光谱区为1300-1500 nm主要由C—H基团的组合频构成；因侧链基团分子构成不同,在第3特征光谱区1600-1850 nm和第4特征光谱区2000-2502 nm表现出差异较大的特征吸收峰。因此,可以利用此4个近红外光谱特征区域对氨基酸进行定量和定性分析,提高氨基酸近红外光谱模型预测的准确性。

基于铌酸锂晶体的电光取样探测技术在近红外波段的频率响应和应用分析

电光取样探测(Electro-Optic Sampling,EOS)技术常用于探测宽带太赫兹辐射的电场时域波形,随后也被用于探测近红外-中红外波段的少周期激光脉冲电场波形。该技术中电光晶体的性能直接影响其探测的性能和频率响应带宽。研究了基于铌酸锂晶体的EOS技术在近红外波段的频率响应特征和带宽,并详细分析了该技术在探测近红外少周期激光脉冲中的应用,特别是探测过程中引起的少周期激光脉冲的畸变规律(包括其中心频率和带宽的变化规律)。经研究发现,在波长为900~2500 nm的近红外波段内,该技术对含有1.5个振荡周期的少周期脉冲产生的测量误差依赖于晶体厚度和待测的激光波长。当晶体厚度为10μm时,产生的带宽和中心频率偏差在1%以内;当晶体厚度为100μm时,产生的带宽最大偏差为25%,中心频率最大偏差为10%。对于含有2.5个振荡周期的少周期脉冲,产生的带宽和中心频率偏差明显减小。本文为实验中采用铌酸锂晶体EOS技术测量近红外波段少周期激光脉冲的电场波形提供了很好的理论参考。