基于X射线吸收光谱法的塑料薄膜厚度测量

塑料薄膜是我国塑料产品中占比五分之一的大宗类型,在厂家生产时最重要的指标之一为塑料薄膜厚度,如何准确、快速、方便地测量塑料薄膜厚度是一项具有重大经济价值的研究课题。为验证X射线吸收光谱法测量塑料薄膜厚度的可行性,制作了不同厚度的聚乙烯塑料薄膜实验样本,设置30 kV的管电压以及1μA的管电流激发X射线,照射不同厚度的塑料薄膜样品,用X射线探测器采集空白光谱数据和不同样本的原始X射线吸收光谱数据,得到各光谱在256个通道中的光子强度。在数据分析过程中,为达到数据降维的效果,选择主成分分析法处理所采集的数据;再将维数降低后的新数据集分两次分析,一次直接进行机器学习,另一次进行归一化处理后再进行机器学习。在机器学习中,其中的70%作为训练集,剩余的30%作为测试集,输入数据为各组样本X射线吸收光谱,输出数据为模型预测的塑料薄膜厚度。同时,为降低随机性导致的误差,多次训练,以平均的准确率来评价厚度估计的效果。最后,对比分析实验数据的结论是,当误差包容度设置为50μm时,使用归一化处理后经机器学习的X射线吸收光谱法测量塑料薄膜厚度的准确率可以达到98.4%。同时,只要增加原始光谱数据的样本数,并有效规划不同厚度的采样分布,理论上可以大大提高该方法的精度,而且可以推广到其他材料的测厚任务。与市场上的其他测厚方式相比,X射线吸收光谱法测厚具备无损检测、快速检测以及适用范围广的优势,这对于丰富厂家生产线以及相关监管部门的塑料薄膜测厚技术、提高测厚效率、提升测量准确率具有较好的应用前景。

近边X射线吸收精细结构光谱法研究土壤腐殖质组分含碳官能团组成及磷酸根影响

应用同步辐射近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)光谱技术研究了土壤腐殖质各组分(富里酸、胡敏酸及胡敏素等)的含碳官能团组成信息,并通过分析PO43-存在条件下胡敏酸、胡敏素的官能团组成变化特征,探讨了PO43-与土壤腐殖质之间的微观作用机制。结果表明,土壤腐殖质不同组分的官能团分布具有类似的光谱特征,但组成比例存在明显差异。随着腐殖质组分的酸不溶性增加,胡敏酸、胡敏素疏水性脂肪基官能团比例显著高于富里酸,芳构化程度也明显增加,而亲水性羧基官能团比例趋于降低;PO43-通过静电作用、取代反应可以选择性释放胡敏酸中部分小分子羧基官能团,从而改变胡敏酸官能团的组成特征。此研究结果对于应用NEXAFS研究有机碳官能团形态、结构及理解PO43-在土壤微界面上的反应机制具有重要意义。

不同种群蜈蚣草中砷形态的X射线吸收光谱研究

研究选择了分布于我国安徽、重庆、湖南、台湾、福建、广西、广东等7个省、市、自治区中10个不同地理区域的13个蜈蚣草种群,通过同步辐射X射线吸收光谱研究不同种群蜈蚣草中的砷形态差异,为揭示其富集机理奠定基础。蜈蚣草根部的砷主要以与O结合的方式存在,各种群的蜈蚣草根部还存在As—S配位的砷,但含量较少。蜈蚣草根部中的砷以As（Ⅴ）为主,As（Ⅴ）的比例为59.6%±0.6%～83.8%±3.8%。不同种群的根部砷形态具有较大差异,HN5种群具有明显高于其他种群的As（Ⅲ）比例,FJ种群具有明显低于其他种群的As（Ⅲ）比例,而来自湖南和广西的几种种群具有较高的As-GSH比例。As（Ⅴ）比例由低到高的顺序为：HN5HN3〉HN1〉TW〉CQ〉AH〉FJ〉HN5〉HN2〉GX2〉GX3〉HN4〉GX1。对蜈蚣草中砷形态的种群差异揭示有利于对蜈蚣草砷富集能力的种群差异来源机制进行深入研究。

同步辐射X射线吸收光谱在环境矿物学中的应用

本文介绍了同步辐射X射线吸收光谱(XAS)在环境矿物学中的应用与进展,尤其是在矿物载体催化剂的环境催化活性研究、固-液界面的微观机制研究、毒性痕量元素在矿物中赋存状态的研究、核废料的矿物处置研究等方面的发展现状。最后指出,XAS对推动环境矿物学的发展、优化环境矿物材料和原料的工艺流程具有独特的优势,在我国还有待进一步加强其发展和应用。

X射线吸收光谱技术中的滤光片研制

在同步辐射X射线吸收光谱(XAS)实验中,X射线滤光片用于吸收样品的康普顿散射和弹性散射,改善荧光信号的质量。我们将ZnO颗粒分散在聚氨酯溶液里,通过恰当的喷涂工艺,获得ZnO滤片。X射线衍射(XRD),X射线荧光(XRF)及X射线吸收光谱(XAS)实验结果表明:在滤片制备过程中,ZnO结构保持不变。进一步地,ZnO滤片用于测量Ga2O3的Ga K边XAS谱,显示出好的信噪比。采用同样的方法还制备了其它X射线滤光片,表明这种X射线滤光片制备技术的可行性和实用性。

Hep-2细胞经X射线照射后其培养基吸收光谱的研究

采用日本岛津UV-3101分光光度计测量了受不同剂量X射线照射后继续培养24,48,72 h的人上皮样喉癌细胞株Hep-2的培养基RPMI1640(10%胎牛血清)的紫外吸收光谱,分析了该培养基中蛋白质的紫外吸收特性。结果发现:不同剂量组培养基的吸收光谱存在明显的差别,RPMI1640培养基(10%胎牛血清)原在233 nm处的吸收峰在受照细胞生长过程中位移至235 nm附近,278 nm处的吸收峰随着细胞培养时间的增加而逐渐变的平滑直至消失;各剂量组细胞培养基吸收光谱强度随时间而增加,在细胞受X射线照射后继续培养24,48 h时各组培养基吸收强度均低于空白对照组,但到了第72 h时均超过了空白组,这反映了该培养基中芳香族氨基酸中各种氨基酸(如色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸)的含量及比例变化,说明癌细胞在生长过程中对芳香族氨基酸的改变不是按等量比的。这些改变与X射线照射引起Hep-2细胞的凋亡及坏死程度有密切的关系,这将为研究人喉癌最佳X射线放射剂量奠定基础。

矿物和玻璃中MgK-边X射线吸收光谱研究

The coordination of Mg in spinel, diopside and pyrope is 4,6 and 8,respectively. The spectral profiles of these minerals are different, and the Mg K edge shifts towards higher energy with increase in the coordination number of Mg. The former may be related to the coordination geometry, and the latter to the Mg—O band distance. Mg K edge(peak 1) tends to shift to higher energy with the increase in Mg-O band distance, but also to shift to lower energy with increase in the band valence of Mg with oxygen. Mg in CaMgSi 2O 6(Di) NaAlSi 3O 8(Ab)glasses may be multiple structural sites.

X射线照射Hep-2细胞对其培养基吸收光谱的影响

采用分光光度计分别测量了受不同剂量X射线照射后继续培养48h时的人上皮样喉癌细胞株Hep-2的培养基RPMI1640的紫外吸收光谱,分析了该培养基中蛋白质的紫外吸收特性。结果发现:各组培养基的吸收光谱存在明显的差别,新鲜培养基RPMI1640(10%胎牛血清)233nm处的吸收峰在细胞生长过程中位移至235nm,275nm处的吸收峰位移至278nm。反映出各组培养基中芳香族氨基酸中各种氨基酸如色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸的含量的变化,说明癌细胞在生长过程中对这几种氨基酸的改变不是按等量比的。实验还发现细胞培养基的吸收光谱强度与各剂量组细胞数基本成正相关,进而与细胞所受X射线照射的剂量有内在的联系。这些结果将为利用光谱技术研究人喉癌最佳X射线放射剂量奠定基础。

用延展X射线精细结构吸收光谱研究Zn(Ⅱ)-TiO_2体系的颗粒物浓度效应和吸附可逆性

用延展X射线精细结构吸收光谱(EXAFS)研究了不同颗粒物浓度(Cp)下重金属Zn(Ⅱ)在锐钛型TiO2上吸附产物的微观构型,考察了Cp、吸附微观构型与可逆性的关系。宏观的吸附-解吸等温线结果表明,Zn(Ⅱ)-TiO2体系的吸附等温线随Cp的增加而显著降低,有明显的Cp效应;且吸附可逆性随Cp的增加逐渐减小。EXAFS结果表明,Zn(Ⅱ)主要是通过共用水合Zn(Ⅱ)离子及TiO2表面上的O原子结合到TiO2表面上,其平均Zn-O原子间距为(1.98±0.01)。同时,第二配位层(Zn-Ti层)的EXAFS图谱分析结果表明存在两个典型的Zn-Ti原子间距,即R1=(3.26±0.01)(边-边结合的强吸附)和R2=(3.70±0.01)(角-角结合的弱吸附)。吸附密度相近、平衡浓度不同的三个吸附样品,随Cp的增加,强吸附位(N1)基本不变而弱吸附位(N2)减少,两者比值(N1/N2)由0.629增加至0.690。该比值的变化从微观角度解释了宏观吸附-解吸实验中Cp增加,可逆性减小的实验现象。同时,EXAFS实验结果也从微观上证明了亚稳平衡态吸附理论(MEA理论)的吸附密度(Γ)不是状态函数的基本假设。

X射线荧光光谱仪恒温装置改造

介绍了荧光光谱仪恒温装置的作用 ,加热器国产化改造应用 ,提出了改造加热器应注意的几个问题 。

X射线吸收光谱及发展

X射线吸收精细结构光谱是一种比较复杂的光谱,因其发生机理在不同能量段是不同的,故不同段有不同的用处,经历了一个数十年的发展过程。本文按其发展逐步深入地介绍了其各能量段的产生机理及由此可得的结构参数,择要介绍了它在一些领域的应用及在技术和应用等各方面的发展近况,还简要总结了它在我国的发展历程。

广西黎塘红土风化壳X射线衍射和红外吸收光谱分析研究

广西黎塘碳酸盐岩红土风化壳发育良好。经鉴定的矿物有三水铝石、针铁矿、赤铁矿、高岭石、伊利石、锐钛矿、金红石、锂硬锰矿、蛋白石、石英和白云石等。研究表明,红土风化壳剖面自下而上,伊利石、高岭石减少,三水铝石、针铁矿、赤铁矿增多。因此,依矿物组合与演化次序,可分为以白云石为主的原生带,以高岭石为主的淋溶带和以三水铝石、针铁矿为主的水解带。在针铁矿中存在着铝的类质同象置换现象。这种置换,使X射线衍射峰的d值向低值方向偏移,偏移值和置换量呈线性关系,从而可计算其中铝的置换量;在红外吸收光谱分析图谱中,导致900cm^(-1)和800cm^(-1)两个吸收峰变得平缓,900cm^(-1)峰值向高频偏移,偏移量与铝的置换量亦呈线性关系,同理可以计算置换量。

水底原位X射线荧光光谱分析测量装置研制

为尽可能地规避、弱化不平度效应对水底原位X射线荧光光谱分析的影响,研制了一套水底原位X射线荧光光谱分析测量装置。该装置将水下视频摄像系统与倾角测量系统组合为一体,安装于便携式X射线荧光仪探头上,用于水底原位X射线荧光光谱测量。测量时就像在地面一样能有效选择测量面,有效地规避、弱化不平度效应。该装置为组合式安装,水下使用最大深度为30m,其倾角测量系统除用在本系统以外,也可用于其他需测量倾角的地方。实验结果表明:研制的测量装置较好地解决了水底原位X射线荧光光谱分析的不平度效应问题。

纳米薄膜X射线吸收光谱的鉴定

采用X射线吸收光谱研究了热丝化学气相沉积 (CVD)合成的纳米金刚石薄膜和脉冲激光沉积的纳米SiC薄膜。结果表明 :纳米金刚石薄膜的碳K边X射线吸收精细结构光谱显示的激发峰相当于微米金刚石薄膜的蓝移 ,是量子效应的显著特征 ,证明制备的是纳米金刚石薄膜 ,与高分辨透射电镜的结果完全吻合 ;纳米SiC薄膜的硅K边X射线吸收精细结构光谱和扩展X射线吸收精细结构光谱也显示了纳米薄膜短程有序的结构特征 。

X射线照射对Hep-2细胞吸收光谱的影响

本文采用分光光度法研究了不同剂量X射线照射人上皮样喉癌细胞株(Hep-2)后对其吸收光谱的影响。旨在能为临床X射线放射治疗喉癌提供最佳剂量的参考。通过对六个剂量组与空白对照组吸收光谱的研究,发现不同剂量组的Hep-2细胞内蛋白质及核酸所受伤害与修复的程度不同,且发现癌细胞所受照射的剂量与其生长所受抑制程度、吸收光谱之间有一定的联系。为下一步用光谱技术的研究喉癌X射线放射最佳剂量的问题奠定了基础。

硅纳米线的X射线吸收谱与X射线激发发光谱研究

采用X射线吸收精细结构谱(XAFS)和X射线激发发光谱(XEOL),在Si的K边和L3,2边研究了硅纳米线的光电特性。在XAFS中虽然没有观察到跃迁边的明显蓝移,但可观察到跃迁边平缓上升和特征峰逐渐变得模糊,这意味着长程有序被破坏并产生了显著的量子尺寸效应,XAFS测量的是各种小尺寸的硅纳米线分布的平均特性。XEOL的结果表明硅纳米线的发光来自于包裹的二氧化硅和镶嵌在氧化物层中的纳米硅晶体颗粒以及硅与二氧化硅之间的界面。

原子吸收分光光度法与X射线荧光光谱法测定土壤中铅的方法比对

X射线荧光光谱法和原子吸收分光光度法测定土壤中的铅均具有精密度好,准确度高的特点。

使用手持式X射线荧光光谱仪临场检测爆炸装置塑料碎片

目的针对爆炸案件中常见的自制爆炸装置,建立适用于自制爆炸装置关键组件爆炸后残留塑料碎片临场快速检验的方法。方法利用手持式X射线荧光光谱仪对自制爆炸装置中51个常见塑料部件样品进行元素成分测定,采用SPSS软件的最远邻元素聚类分析法结合夹角余弦法对测定数据进行分类。结果手持式X射线荧光光谱仪测定样品元素成分具有简便快速、结果准确、无损样品的特点,采用聚类分析法分析塑料部件样品元素成分,能较好地对样品进行区分。结论该方法适合爆炸案件现场自制爆炸装置塑料碎片元素成分的的快速检验与比较。

基于GA-BP神经网络的塑料X射线吸收光谱的辨识

采集15种塑料样本的X射线吸收光谱(XAS),对光谱数据进行预处理和主成分分析,建立误差反向传播(BP)神经网络和遗传算法优化的误差反向传播(GA-BP)神经网络模型,利用训练集进行网络训练,并通过测试集进行验证。结果表明,GA-BP神经网络相比于BP神经网络可以更好更稳定的对塑料样本的XAS进行识别,这对塑料的回收具有重要的指导意义。

利用同步辐射X射线吸收光谱技术表征Ziegler-Natta催化剂活性位点的研究进展

Ziegler-Natta催化剂是聚烯烃生产的核心,但在原子层面对催化剂结构和聚合机理的认识仍不够清晰。同步辐射X射线吸收光谱(XAFS)技术可有效观测催化剂活性中心原子临近壳层的化学结构,辅助探究聚合机理。综述了利用XAFS技术对Ziegler-Natta催化剂进行表征的研究进展,重点关注催化剂各组分对活性中心结构的影响,并对聚合机理的研究进行总结。