基于可见光-近红外高光谱信息与数据融合的木质化鸡胸肉的判别模型构建

木质化鸡胸肉(wooden breast,WB)制约肉鸡行业发展,传统触诊检测方法耗时且效率低,为提升高光谱成像(hyperspectral imaging,HSI)技术检测鸡胸肉木质化程度的效果,本论文以白羽鸡鸡胸肉为研究对象,将其划分4个木质化等级,采集其在400~1000和1000~2000 nm内的HSI信息,通过不同光谱预处理算法和特征波段筛选方法,建立基于全波段、特征波段和HSI数据融合的偏最小二乘判别分析(Partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA)模型和支持向量机(Support vector machine,SVM)模型。结果显示,SVM模型比PLSDA模型更适于判别鸡胸肉木质化程度,基于1000~2000 nm内全波段和特征波段的最佳模型预测集总体正确率均高于400~1000 nm内的模型,基于两波段HSI数据融合的木质化判别模型优于基于单一波段(包括全波段和特征波段)的模型,最佳模型预测集总体正确率为96.7%,能较好地区分出4个木质化等级,且对4个等级的判别准确率均可达90%以上。研究结果为HSI实现木质化鸡胸肉的准确无损检测提供技术支持。

根据动力学-光谱数据解析高锰酸钾氧化草酸钠的反应过程

通过在线测量硫酸介质中高锰酸钾氧化草酸钠反应过程的光谱变化.获得了动力学-光谱二维数据。借助主成分分析法,确定了高锰酸钾的单信息区,并确认反应过程中产生了一种有吸收的中间体。根据最小二乘回归等化学计量学方法,结合相关组分间存在等吸收点这一光谱特征及质量平衡原理,成功地解析出反应体系中相关组分的实际动力学谱及纯光谱。根据Savitsky-Golay求导法,获得了各组分的速率曲线。对解析结果的进一步研究表明,该反应符合自催化模式。

基于瞬态吸收光谱的2,3-二氨基吩嗪动力学研究

瞬态吸收光谱是研究分子的光诱导动力学的重要方法之一,为探究分子光物理、光化学和光生物反应过程提供了良好研究平台。本工作旨在利用瞬态吸收光谱展开对2,3-二氨基吩嗪(DAP)分子溶解在甲苯(TOL)和四氢呋喃(THF)溶剂中的动力学过程进行系统研究。实验结果表明,DAP在甲苯中可以实现单线态向三线态转移的过程,而在THF中没有三线态形成,这是由于溶剂的极性差异造成的。通过对纳秒瞬态光谱中吸收信号的动力学拟合和飞秒瞬态吸收动力学的全局拟合,我们得到DAP在甲苯溶液中单线态向三线态转移的时间大约是2.42ns。此外,并通过对DAP甲苯溶液除氧和通氧实验,我们直接证明了三线态的存在,也表明DAP的三线态可以与氧气发生能量转移从而生成单线态氧。

两维紫外吸收光谱解析有机污染物降解动力学过程

通过解析降解反应过程中测得的两维紫外吸收光谱 ,可较简便地获得有关污染物降解的动力学模型、速率常数等动力学信息 .研究结果表明 ,苯酚在Ti SnO2 +Sb2 O3电极上的电催化降解反应是按串连反应动力学模型进行的 ,降解中必须经历有紫外吸收的芳香中间体生成过程 .中间产物的产生和进一步氧化分解的速率在较大程度上决定了电极对有机污染物的电催化降解效率 .

2-乙酰基-1-甲基吡咯激发态结构动力学及溶剂效应的共振拉曼光谱和密度泛函理论计算

获取了覆盖紫外光谱中A带和B带吸收的共7个不同激发波长的共振拉曼光谱,并结合密度泛函理论方法研究了2-乙酰基-1-甲基吡咯(2-Ac-NMP)的A带和B带电子激发和Franck-Condon区域结构动力学.在TD-B3LYP/6-311++G(d,p)计算水平上,A带和B带吸收的跃迁主体为π→π*.A带和B带共振拉曼光谱分别指认为13个振动模式和8个振动模式的基频、泛频和组合频,其中C O伸缩振动(ν8)、C3—C4—C5不对称伸缩振动+C2—C6伸缩振动(ν14)及环上CH面内摇摆(ν18)对拉曼光谱强度贡献最大,表明2-Ac-NMP的Sπ激发态结构动力学主要沿反应坐标展开.考察了溶剂对共振拉曼光谱强度模式的影响,结果表明,在同一溶剂中,随激发波长由长变短,C O伸缩振动模(ν8)的强度呈现出由强变弱再变强的现象.这种变化规律与Franck-Condon区域Sn/Sπ态混合或势能面交叉相关,并受溶剂的有效调控.

N-甲基吡咯-2-甲醛激发态结构动力学及其溶剂效应的共振拉曼光谱和密度泛函理论研究

获取了覆盖N-甲基吡咯-2-甲醛(NMPCA)A-带和B-带电子吸收共7个激发波长的共振拉曼光谱,并结合含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究了的A-带和B-带电子激发和Franck-Condon区域结构动力学.TD-B3LYP/6-311++G(d,p)计算表明:A-带和B-带电子吸收的跃迁主体为π→π*.共振拉曼光谱可以指认为,11-13振动模式(A-带激发)或者7-11振动模式(B-带激发)的基频、倍频和组合频,其中C=O伸缩振动(ν7)、环的变形振动+N1-C6伸缩振动(ν17)、环的变形振动(ν21)和C6-N1-C2/C2-C3-C4不对称伸缩振动(ν14)占据了绝大部分.这表明NMPCA的Sπ激发态结构动力学主要沿C=O伸缩振动、环的变形振动和环上N1-C6伸缩振动等反应坐标展开.在同一溶剂的共振拉曼光谱中随激发波长由长变短,ν7与ν14的强度比呈现出由强变弱再变强的现象,这种变化规律被认为与Franck-Condon区域Sn/Sπ态混合或势能面交叉有关.溶剂对Sn/Sπ态混合或势能面交叉具有调控作用.

酸度-光谱双线性数据矩阵秩消失因子分析法定量分析混合物中的铀

为探究不经分离直接定量分析含有钍、镧等元素混合物中的铀,以偶氮胂Ⅲ为显色剂,建立了酸度-光谱双线性数据矩阵秩消失因子分析法。结果表明,当pH=0.3～4.8,λ为600～680 nm时,方法的检出限为0.085 mg/L;当混合物中铀的质量浓度为1.19～4.76 mg/L时,相对标准偏差为1.5%～4.2%。用该方法对实际样品进行了测定,加标回收率为97.5%～103.4%。

紫外-可见吸收光谱研究CdS量子点生长动力学

近年来，CdS、Cdse、ZnS等发光量子点由于其独特的量子尺寸效应和光稳定性在光学生物标记、传感、太阳能电池、发光器件等领域具有广泛的应用前景而受到持续的关注。由于量子点纳米晶的光学和电学性质与其尺寸、表面状态及微观缺陷结构密切相关，如何调控量子点尺寸、表面状态及微观缺陷结构成了获得优质发光性质的关键。

AlH分子10个Λ-S态和26个Ω态光谱性质的理论研究

在修正了各种误差(自旋-轨道耦合效应、标量相对论效应、核价相关效应及基组截断)的基础上,本文利用内收缩的多参考组态相互作用(icMRCI)+Q方法计算了AlH分子10个L-S态和26个W态的势能曲线.利用包含自旋-轨道耦合效应的icMRCI/AV6Z*理论计算了X^(1)∑_(0+)^(+),a^(3)П_(0+),a^(3)П_(1),a^(3)П_(2)和A^(1)П_(1)态之间的跃迁偶极矩.计算得到的光谱常数和跃迁数据与现有的实验值符合很好.研究发现:1)A^(1)П_(1)-X^(1)∑_(0+)^(+)(0,0),(0,1),斯坦Δv≠0,(0,2),(1,0),(1,1),(1,2),(1,8),(1,4)和(1,5)带Q(J″)支的跃迁比较强,随着J″的增大,Δv=0带的爱因斯坦A系数和振动分支比值逐渐减小,加权的吸收振子强度值逐渐增大;Δv≠0带的爱因斯坦A系数、振动分支比和加权的吸收振子强度值逐渐增大;2)A^П_(1),v'=0和1能级的辐射寿命随着J的增大而缓慢增大;3)AlH分子的A^(1)П_(1)(v'=0和1,J'=1,+)→X^(1)+∑_(0+)^(+)(v″=0-3,J″=1,-)跃迁满足双原子分子激光冷却的准则,即对角化分布的振动分支比,A^(1)П_(1)(v'=0和1,J′=1,+)态极短的辐射寿命,a^(3)П_(0+),a^(3)П_(1)和a^(3)П_(2)中间电子态不会对激光冷却产生干扰.因此,基于A^(1)П_(1)(v'=0和1,J'=1,+)←→X^(1)∑_(0+)^(+)(v″=0-3,J″=1,-)循环跃迁,本文提出了激光冷却AlH分子的可行性方案,冷却时使用四束可见光波段的泵浦激光就可以散射2.641×10^(4)个光子,这足以冷却到超冷温度,并且主跃迁的多普勒温度和回弹温度为μK量级.

单壁碳纳米管内受限溶剂中振动光谱探针的混合量子-经典动力学模拟

利用混合量子-经典动力学模拟方法,考察了不同管径的单壁碳纳米管(SWCT)中受限溶剂氩的径向分布以及溶质I2分子的振动弛豫动力学,给出了I2分子的振动频率位移、振动弛豫时间随受限碳纳米管管径尺寸变化的关系.以I2分子的振动频率位移为探针,根据I2分子与周围环境作用的实时信息,分析了管壁、受限溶剂对光谱探针的贡献,在原子、分子层次上揭示了诱导频率位移的微观机制;此外,通过分析探针光谱的敏感性以及探针分子频率位移与振动弛豫时间的关系,进一步阐明了振动频率位移是考察受限凝聚相中分子间相互作用的较好的探针.

用MATLAB处理光栅-氢光谱数据

本文阐明了光栅光谱仪测量氢原子光谱实验的原理,并用MATLAB软件对实验数据进行了处理,计算出了里德伯常数,并以实验数据拟合出了曲线,还进一步分析了误差形成的原因,使研究氢原子的光谱更加准确和便捷。

动力学光谱数据解析的奇异值分解最小二乘法

奇异值分解最小二乘法用于解析模拟的二组份可见 /紫外动力学光谱数据。该方法不仅可获得组成动力学光谱变化的组份分数及其光谱 ,而且能够给出各组份随时间的变化规律 ,与动力学和非线性回归相结合 ,可用于处理复杂体系动力学光谱数据。

航空高光谱CASI-SASI数据蚀变矿物信息提取与应用——以甘肃省敦煌市小金窝子地区为例

航空高光谱遥感数据具有“空谱合一”的优势,深入挖掘并应用高光谱数据中蕴含的蚀变矿物地质信息具有重要意义。本文应用航空高光谱CASI-SASI数据,建立了基于“整体谱形-特征参量协同”的蚀变矿物信息提取流程,并在甘肃省敦煌市小金窝子地区开展了蚀变矿物信息提取、地质涵义分析和野外查证。基于高光谱CASI-SASI数据成功提取了褐铁矿、绿泥石、绿帘石、短波云母、中短波云母、中长波云母、长波云母共7种蚀变矿物。高光谱CASI-SASI数据提取的大面积区域性分布的蚀变矿物多为区域热液作用产物,小范围定向分布的蚀变矿物与断裂、岩脉等成矿热液活动关系密切,局部产出且具定向性的中短波云母与断裂构造及酸性脉体关系密切,基于野外地质调查和ASD光谱实测的蚀变矿物野外查证工作证实蚀变矿物提取结果可信。褐铁矿+中短波云母的蚀变矿物组合具有金矿化指示意义,为基础地质调查和矿产资源勘查提供了重要的遥感信息。

基于FPGA马赫-泽德干涉仪的光谱数据采集系统

针对马赫-泽德(M-Z)干涉仪中干涉条纹采集和处理的要求,为了使其具有高速实时光谱数据处理能力,设计了一种通过FPGA硬件编程实现干涉条纹采集处理的方法。系统由CMOS探测器采集马赫-泽德干涉仪获取的干涉图像,再将干涉图像中的灰度信息输入到FPGA芯片中,通过去噪、切趾、快速傅里叶变换、标定等求解入射激光的光谱特征。系统通过切趾加窗等处理,采用基2的快速傅里叶变换及标准波长对比的方法进行标定。在FPGA软件环境中仿真后,时序正确。硬件调试采用中心波长为580 nm,690 nm,870 nm三种激光器,由马赫-泽德干涉仪及FPGA组成的系统进行分析,实验结果与GSI8013NIR型近红外光纤光谱仪进行对比,误差小于1 nm,满足设计要求。

金属-糖胺配合物的合成,光谱表征及催化酯类水解的动力学研究

合成了4种新的糖胺 金属配合物,分别为[Ni(HL) (H2 O) 2 ]2 + Cl2 ·CH3OH·2H2 O ,[Cu(HL) ]2 + Cl2 ·CH3CH2 OH·3H2 O ,[Zn(HL) ]2 + Cl2 ·H2 O ,[Co(HL) (H2 O) (OH) ]2 + Cl2 ·CH3OH·2H2 O (HLN ,N′ 二βD 葡萄糖基乙二胺) ,并用元素分析、红外、紫外、核磁共振氢谱对其结构进行了表征。结果表明,Ni(Ⅱ) ,Co(Ⅲ)配合物为八面体构型,而Cu(Ⅱ) ,Zn(Ⅱ)配合物为四面体构型。最后研究了其对对硝基苯吡啶甲酸酯(PNPP)催化水解的催化速率常数。

分子荧光光谱法结合分子动力学模拟研究2′-OH-BDE-68与HSA的相互作用

结合分子荧光光谱法、分子对接和分子动力学模拟等方法研究了在生理条件(pH 7.40)下2′-羟基-2,3′,4,5-四溴二苯醚(2′-OH-BDE-68)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用及其对HSA构象的影响。结果表明:1 2′-OH-BDE-68对HSA内源性荧光的猝灭属静态猝灭和非辐射能量转移过程;2两者之间的反应是以疏水作用力为主辅以微弱的静电作用的自发反应过程;3 2′-OH-BDE-68与HSA的结合在10ns内趋于平衡,结合位点在SiteⅠ;4复合物的形成使HSA分子中的色氨酸的疏水性增加,从而HSA的二级结构发生改变。

WT-L1与Co(Ⅱ)-L1的光谱表征及催化水解β-内酰胺类抗生素的动力学研究

目的表征金属β-内酰胺酶(MBL)L1的结构和动力学特性,以其发展MBL的通用型抑制剂。方法在大肠埃希菌BL21(DE3)中表达并纯化野生型L1(Wild type L1,WT-L1),以SDS-PAGE电泳确认;用EDTA除去WT-L1中的Zn(Ⅱ)离子得Apo-L1,再用Co(II)滴定制得Co(Ⅱ)-L1;通过UV-Vis,CD及荧光光谱表征WT-L1及Co(Ⅱ)-L1活性中心的结构;采用稳态动力学方法测定WT-L1及Co(Ⅱ)-L1催化3类9种β-内酰胺类抗生素水解反应的酶动力学参数,确定抗生素对L1的稳定性。结果获得纯化的WT-L1和重组的Co(Ⅱ)-L1;光谱表征表明L1具有两个金属活性中心,Co(II)-L1的二级结构发生显著变化;WT-L1对碳青霉烯类抗生素的酶促活性最强,青霉素类次之,头孢类抗生素较弱,Co(Ⅱ)-L1比WT-L1的酶催活性弱。结论 Co(Ⅱ)-L1的重组实现了对MBL-L1的结构表征,L1对青霉素类抗生素呈现强的催化活性,对头孢类抗生素稳定。

γ-巴豆酰内酯激发态动力学的共振拉曼光谱和完全活性空间自洽场(CASSCF)计算研究

采用共振拉曼光谱和完全活性空间自洽场(CASSCF)方法研究了γ-巴豆酰内酯的光吸收S2态的结构动力学和衰变机制.采用含时密度泛函理论方法结合光谱实验确认了紫外光谱和振动光谱.获得了涵盖A-带吸收的4个激发波长下的共振拉曼光谱.用CASSCF计算得到了S1,min,S2,min,T1,min,T2,min和T3,min及其相关势能面交叉点的结构与能量.研究了A-带共振拉曼光谱强度模式与S2,min和CI(S2/S1)交叉点结构的关系.借助El-Sayed规则分析了各系间窜跃路径的效率,提出了γ-巴豆酰内酯从S2,FC弛豫到基态S0的2条主要路径:内转换路径和系间窜跃路径.

基于光微热量-荧光光谱联用技术研究光催化热力学和动力学的温度效应

利用光微热量-荧光光谱联用技术,对光催化过程的热谱和光谱信息同步监测,获取了五个温度下,g-C3N4@Ag@Ag3PO4光催化降解罗丹明B的原位热动力学、光谱动力学信息,探究了温度对相关参数的影响。结果表明,催化降解反应分为三个阶段:(i)污染物和催化剂的光响应过程;(ii)光响应吸热和污染物降解放热的竞争过程;(iii)保持稳定的放热率。吸热和放热的竞争过程符合一级动力学,降解速率随着温度的升高而增大;稳定放热阶段为拟零级反应,在283.15 K、288.15 K、293.15 K、298.15 K、303.15 K下的放热速率分别为0.4668±0.3875μJ·s^-1、0.5314±0.3379μJ·s^-1、0.5064±0.3234μJ·s^-1、0.5328±0.3377μJ·s^-1、0.5762±0.3452μJ·s^-1。本研究为探究光催化过程的原位热力学、热动力学及光谱信息及机理的推测提供科学依据。

头孢西丁与金属β-内酰胺酶BcⅡ相互作用的光谱分析及分子动力学模拟

利用同步荧光光谱、三维荧光光谱及分子动力学模拟方法研究了β-内酰胺类抗生素头孢西丁(CFX)与金属β-内酰胺酶BcⅡ之间的相互作用机制.荧光光谱分析表明,CFX与BcⅡ在结合过程中可诱导BcⅡ构象发生改变.分子动力学模拟结果表明,上述构象变化是BcⅡ在CFX的诱导下通过改变其结合口袋附近Loop构象,使二者达到完美匹配的一个诱导契合过程,并最终形成一个洞穴状疏水口袋以利于CFX的结合及催化水解.