基于能量色散型X射线荧光光谱技术的小麦产地识别研究

以黑龙江省、河北省和安徽省共计68份小麦样本为对象,对采集的X射线荧光光谱进行光谱预处理后,进行主成分分析,并应用Fisher判别分析+二次识别分析建立小麦产地识别模型。结果表明,训练集中样本识别准确率达97.06%,测试集中样本识别准确率达94.12%。模型稳健可靠,可实现小麦产地信息的快速、准确识别。

工作曲线法和偏最小二乘回归分析在XRF定量分析软玉样品中的应用

由于块状固体标准玉石样品的缺乏,造成了便携式X射线荧光分析技术(pXRF)利用工作曲线法对玉石文物样品进行无损定量分析的困难。试图寻找一种pXRF可采用,但不需要块状固体玉石标准样品的定量分析方法。选取24件软玉样品,其中17件为校准样品,7件为测试样品。所有软玉样品利用质子激发X射线荧光分析技术(PIXE)获得定量分析结果。根据校准软玉样品的PIXE定量分析结果建立兴趣元素的工作曲线,利用工作曲线对测试软玉样品进行定量分析;然后,利用pXRF对所有软玉样品进行定性分析,获得其定性分析图谱,利用校准软玉样品的定性分析图谱和PIXE定量分析结果,采用最小偏二乘法对测试软玉样品兴趣元素含量进行分析。最后,将工作曲线法、PLS方法和PIXE的定量分析结果进行了相互对比。通过误差分析,评估了工作曲线法和PLS方法定量分析软玉样品的精确度。结果表明,PLS方法可以代替工作曲线法对玉石类样品进行定量分析。

基于迁移学习与TrAdaBoost-SVM方法的XRF中药重金属超标研究

中药材重金属超标问题日趋严重,将阻碍中药产业的未来高质量发展,因此研究高效、准确、便捷的超标鉴定方法对于了解中药的安全性具有重要意义。X射线荧光(XRF)光谱分析具有无损检测、快速准确、样品制备方便等优势,在元素分析领域获得广泛应用。由于中药材重金属超标阈值低(如中国药典2020年版规定铅超标为5 mg·kg-1),中药的种类繁多,基体复杂,国家标准样本匮乏,常规的分类算法难以准确鉴定超标问题。将迁移学习与多分类支持向量机(TrAdaBoost-SVM)方法结合,以金银花为例,采用与金银花相似的国家土壤标准样品的光谱特征信息用于数据增强,将土壤标准样品和少量中药样本混合建立迁移学习和支持向量机分类模型。通过实验验证,迁移学习和TrAdaBoost-SVM结合的分类优化方法,与传统SVM、AdaBoost分类算法相比,鉴定重金属元素铅(Pb)的超标准确率有显著提高。通过测试数据集的预测验证,TrAdaBoost-SVM模型的预测准确率为96.7%,高于传统SVM及AdaBoost分类模型的准确率。所提出的迁移学习与TrAdaBoost-SVM结合的方法,可在小样本条件下建立分类模型,并对中药的重金属超标准确预测,具有一定的理论意义和应用价值。

南海一号出水景德镇窑与龙泉窑青瓷特征的无损分析研究

古代陶瓷产地研究是陶瓷考古的重要内容,也是科技考古工作者研究的重点。目前国内古代陶瓷产地研究主要依赖化学成分分析技术,对陶瓷釉层结构特征的无损分析研究却相对缺乏,难以对古代陶瓷进行全方位的认知。该研究首次将光学相干层析(OCT)与X射线荧光(XRF)光谱分析技术相结合,对南海一号沉船出水的南宋初期景德镇窑和龙泉窑青瓷瓷釉的断层结构特征和化学成分特征进行综合无损分析研究。首先采用扫频OCT成像系统对两个窑址青瓷瓷釉断层结构及装饰工艺特征进行了研究,分析了青瓷瓷釉类型、釉层厚度、釉层内气泡、包裹体、表面裂纹等特征及分布状况,对比了两窑址青瓷瓷釉断层结构特征,确定了可能采用的装饰工艺。其次,利用X射线荧光(XRF)光谱分析获得了两窑址青瓷胎釉的化学成分,对比研究了两个窑址青瓷胎釉化学成分差异,进而探讨了瓷釉断层OCT图像特征与釉层化学成分之间存在的联系。实验结果表明,景德镇青瓷和龙泉青瓷样品在釉层厚度、气泡、裂纹、包裹体等瓷釉断层结构特征上差异明显,在胎釉化学成分方面,两类青瓷在胎釉着色相关元素、釉层碱性氧化物等成分含量上也存在差异。同时,瓷釉断面结构特征差异与釉层化学成分差异存在紧密联系。实验证明,将OCT与XRF相结合是一种有效的辨别瓷器窑口的科学技术方法。