光谱技术论文范文1
关 键 词: 遥感地质 光谱地质矿产资源勘查
中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：
1 前 言
现代遥感不仅能提取地质和蚀变信息, 还能进行其他手段无法进行的有效填图, 结合地球物理、地球化学、野外和实验室光谱等, 并且加深对矿床成因的理解。
2 测谱学基础
反射光谱是化学家和矿物学家在1900年就开始应用的技术,WW Coblenz 1905) 1910年出版了矿物红外光谱数据Farmer出版了理论和实用方面的专著,Marel等编纂了粘土矿物光谱; Hunt等 出版了主要是土壤中的矿物的光谱, 包括氢氧化物, 氧化物, 层状硅酸盐, 碳酸盐和硫酸盐; Hunt等 编辑了矿物短波红外光谱, 目前被广为应用。
除VN IR-SW IR 识别的铁氧化物赤铁矿、针铁矿、褐铁矿和硫酸盐黄钾铁矾外, Thompson等[ 16] 综述了用PIMA-II进行蚀变矿物填图的技术与实例。PIMA-II主要识别粘土矿物、碳酸盐矿物和硫酸盐矿物(表1, 2)。没有识别铁氧化物的波段, 不如ASD光谱仪全面。
表1 SW IR 识别矿物的勘查应用实例
表2 用于矿产勘查的在SW IR有特征吸收的矿物(黑体字为关键矿物)
3 宽波段遥感
TM /ETM是我们工业的关键技术, 主要识别粘土矿物和铁氧化物。1999年发射升空的ASTER, 在粘土区SW IR有5个波段, 提供了区分粘土矿物类型。
3.1 Landsat TM 信息提取技术
用于蚀变填图和区域地质概览和靶区选择。1972年发射MSS, 80 m分辨率, 没有SW IR 波段, 能探测铁氧化物和区域地质概览, Landsat1-4 类似;1982年发射的Landsat5有30m 分辨率, 在SW IR有7波段；999年发射的Landsat7加上了15m分辨率的Pan波段, 探测简单的铁氧化物和粘土；2003年因扫描线校正仪( SLC )故障, ETM 不再接收。Sab ine 对处理技术进行了综述, C rosta等综述了主要的处理技术如下:
(1) Abrams 波段比值算法: 使用指定的影像创建RGB 合成图。R 图层对应粘土比率( B and 5 /Band 7), G 图层对应铁比率( Band 3 /Band2) , B图层对应植被比率( Band 4/Band3)。
(3) 选择性主成分分析: 选择2个波段做主成分分析； 选择B and1和Band3做PCA 变换, 其中第二主成分PC2代表铁比率；PC2中Band1对应的成分为负值, 应该对PC2* ( - 1), 这样才能使像素值大的像元对应高铁比率；选择Band5 和Band7做PCA 变换, 其中第二主成份PC2代表粘土比率；如果PC2中Band5对应的成分为负值, 应该对PC2* (-1) , 这样才能使像素值大的像元对应高粘土比率。
(4) 定向主成分分析 : 将Band4 /B and3 的结果和Band5 /Band7的结果进行PCA 变换, 其中第二主成分PC2代表粘土比率; 将Band3 /Band1 的结果和Band4 /Band1的结果进行PCA 变换, 其中第二主成分PC2代表铁比率。
3.2TM /ETM 应用
3.2.1Crosta技术的国外应用
Crosta技术是TM 数据处理的成功突破, 可避免如植被等假信息, 保留原始信/噪比。自Crosta技术提出以来, 该技术被持续应用于矿床蚀变岩增强中 。
内华达是新发现的金矿区。用Crosta技术在详细地质填图的密集勘探区, 新发现了表生蚀变带: 400 m ×600 m 的沸腾脉群, 即方解石后的叶片状石英和角砾。这里从未被填图出来和立桩标界与钻探, 2004年首选钻探。表明1982年来的TM仍可导致新的发现 。
3.2.2 ASTER应用和ASTER与TM /ETM联合应用
ASTER提供UTM投影, 但需要线性移动200 m保证精度。ASTER 矿物提取要结合野外光谱测量。用经验线法等大气校正后的光谱与原始像元光谱往往有大的差异在发射仅2年后的2001年在N evada识别了石膏及其2个矿物种, 鼓舞人心, 后继持续应用。
4 高光谱遥感
4.1高光谱技术的发展
过去40年, 测谱学、机载、星载传感器技术和软件技术长足发展, 使高光谱成为常规的矿产勘查技术。
实验室和野外光谱测量学: 20世纪60~ 70年代Hunt等开始岩矿光谱测量。
20世纪70年代开始用TM 探测粘土矿物和铁氧化物; 80年代JPL 开发了50 kg 重至少2人操作的野外光谱仪: PFRS, GER 也开发了很重的红外智能野外光谱仪: IR IS；10年后, JPL 又开发了便携式红外辐射仪: PFES; 90 年代私人公司开发了轻便的光谱仪: ASD、PIMA, D&P 开发了野外热辐射光谱仪; 野外测量光谱用于定标机载和星载光谱数据。
( 3) 高光谱数据: 高光谱数据量在1景10 km2以1m 分辨率、最小12-b it辐射分辨率要获取5 GB数据, 只有90年代后的计算机才可处理, 数据需要定标、校正, 需要ENV I这样的软件处理。
(4) 高光谱测量科学: 过去20年的经验表明:10 nm光谱分辨率1 000 /1信噪比适合探测大部分端元矿物。但总存在光谱与空间分辨率的交易( T rade-off)。还有大气的影响, 应用4 款软件进行大气校正: ATREM、ACORN、FLAASH、MODTRAN。
4. 2航空高光谱应用
热红外遥感的物理基础是Planck定律, W ien置换定律和K irchoff定律。光谱范围为2. 5 ~ 14 μm。热红外传感器从宽波段、多波段、高光谱测量地表热发射。宽波度热红外测量地面温度和热惯量, 多波段和高光谱作发射率填图。应用于火山、地热温度填图, 岩石、土壤物理性质分析, 岩、矿和火山气体成分分析。闫柏琨等对此进行了综述。热红外遥感对硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、粘土等进行地表矿物填图, 识别蚀变带, 数据处理流程是ENV I 软件上的高光谱数据处理流程。
4.3高分辨率图像
有同行在内蒙古乌拉特后旗三贵口超大型锌铅矿床的勘查和矿山建设设计中制作了1 B5000 和1B2000比例尺Qu ickB ird 图像(图5),
图5 紫金乌拉特后旗三贵口超大型锌铅矿床Quickbird影像
在图像中, 可以清晰地看到不同的岩石地层单元、断层分布、钻机机台、车辆以及以前施工的探槽等, 为勘查钻孔等工程的布设以及矿井选厂布设以及建设提供了强有力的依据。另外, 在坦桑尼亚一些矿权区为新区, 工作程度很低, 借助高分辨率遥感图像, 对矿区的快速评价以及下一步的勘查部署起到事半功倍的作用, 节省了大量的人力、物力和和时间。也就是说高分辨率遥感图像对无论是工作程度很低的地区、高级勘查区以及矿山建设都可以提供快捷有效的帮助。
6 结 语
应用Crosta等技术找矿, 需要围绕主成矿带, 系统研究成矿背景、普适与
局部成矿模型, 选择能形成大富矿床的工业类型, 作为找矿目标, 运用ETM、ASTER、ALOS、Quickb ird等数据和地面、航空高光谱, 系统制图, 凝炼靶区, 集中在不大的重点区, 开展系统深入的野外验证工作。找到矿床, 野外是关键。而且, 野外人员与数据处理人员需要互动。
遥感技术主要应用于前期勘查, 但目前的宽波段、高光谱、高分辨遥感数据也可以应用于“新区开拓”、“老区扩边”、勘探工程规划部署等各个环节。遥感可以从成矿靶区的圈定明确从地面开始的目标；高空间遥感数据, 如Qu ickb ird, 可以应用于1B5 000, 1B2 000大比例尺制图, 应用于大比例尺勘探和勘探工程部署。尤其是在主成矿区(带) , 在不同的矿产勘查、勘探阶段, 可以运用从宽波段到高光谱、高分辨遥感数据, 从1B100 000到1B2 000系统填图、勘查。
参考文献
遥感技术与经济A.全国遥感技术研讨论文集体C.
光谱技术论文范文2
关键词：遥感地址勘查技术；具体应用；研究
中图分类号： P627 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）31-152-2
1 遥感地质及勘查技术概述
遥感技术所取得的地面图像和数据及相应的数据和信息处理技术在地质学的应用 。又称地质遥感。遥感地质一般包括4个方面的研究内容：①各种地质体和地质现象的电磁波谱特征。②地质体和地质现象在遥感图像上的判别特征。③地质遥感图像的光学及电子光学处理和图像及有关数据的数字处理和分析。④遥感技术在地质制图、地质矿产资源勘查及环境、工程、灾害地质调查研究中的应用。
1.1 遥感地质勘查技术的概念
利用飞机与卫星等遥感器对检测地标的地质数据进行电磁、光谱的扫描与识别的技术称之为遥感地质勘查技术，其在地质勘探工作中的应用有助于对检测地标的地质特性进行深入分析，进而可通过摸清地质信息与地质特征为地质勘探提供更为科学可靠的理论与数据。较之传统地质勘查技术，遥感地质勘查技术具有多层次、综合性与宏观性的特点，因而地质勘查检测结果的精准性可得到大大提升。近些年，遥感地质勘查技术凭借技术先进、检测结果准确等优势在现代地质勘查工作中发挥了越来越重要的作用。
1.2 遥感地质勘查技术的特点
1.2.1 科学性
遥感技术在地质勘查工作中的应用为其数据采集环节提供了大量更具科学性的理论依据。以遥感地质勘查技术在我国的应用为例，使用卫星、飞机等高端遥感器可科学计算、检测出待检测地标的具体地质状况，有效结合电磁技术、光谱技术同现代化计算机技术以及现代化航拍器械可使地质扫描工作更具科学性，进而可为我国地质勘查与地质研究工作提供更为科学、准确的勘察数据与地质资料。
1.2.2 精确性
不断增大的矿产需求量使得我国地质勘查工作逐渐细化，这对地质勘查技术也提出了越来越高的精细化要求。遥感地质勘查技术可通过电磁技术与光谱技术的应用扫描并分析地质状况，现代地质勘查工作的精细化需求可得到满足。遥感地质勘查技术的应用实例显示，其可对地质状况进行全方位的检测与计算，这对现代地质勘查工作精确性以及矿产开采效率的提高均十分有利。
2 遥感地质勘查技术的应用
2.1 获取地质构造信息
在应用遥感技术找矿的过程中，我们可通过空间信息观察到相关地质标志，而提取空间信息的过程中则需应用到遥感技术所呈现出的与检测区域成矿相关的线性图像，从推覆体以及断裂等相似类型中提取出有用信息是这一过程中需注意的部分。遥感地质勘查技术还可应用于获取酸性岩体、火山盆地等地质的信息。由于影响遥感技术成像的因素较多，因而其在地质勘查工作中极有可能会发生地质图像模糊的情况，这将直接导致地质线性形迹和地质纹理信息无法清楚显示出来，地质勘测工作随之面临困难。针对这一问题，目前主要采用人机交互、目视解译等方式来突出显示地质构造图像中的关键信息。
2.2 通过获取植被光谱来确定矿产位置
矿区感测区中的金属或矿物较易因地下水文因素和地下微生物作用的影响而改变底层结构，随之将会对土壤层中的成分造成矿物元素增加等影响，土壤成分受到的影响将直接体现在地表的职务上。土壤层中成分的变化将会改变地表植物对金属元素的剧集程度和吸收程度，继而将会使得植物内含水量及叶绿素也发生改变，后种变化将通过植物的反射光谱特征显示体现出来，遥感技术正是利用了这一系列的变化将检测区域地表植物的反射光谱特征显示出来，并通过分析植物异常光谱信息来确定该区域是否存在矿产。不同种类的植物，甚至是同种植物的不同器官在金属含量方面将会呈现不同的特点，因而需大量收集检测矿区的植被样品，并在分析植被光谱信息的基础上统计出具有良好金属吸收能力和聚集能力的植被。植物反射光谱的色调是应用光谱特征增强技术处理遥感图像的主要依据。分离提取出异常色调后，遥感技术可直观展现出这些异常色调，分析出植被对金属的吸收能力和聚集能力后则可为确定矿产位置提供一定的依据。
2.3 利用岩矿光谱技术进行识别
作为遥感地质勘查技术的理论基础，岩矿光谱技术适用于多光谱技术与高光谱技术，其主要是通过提取多光谱蚀变信息实现岩性识别与高光谱矿物识别的目的。多光谱技术较低的光谱分辨率使得岩矿的光谱特征表现力较弱，因此岩矿光谱技术在分析岩矿反射率差异时主要以图像线性信息与图像灰度特征为基础。较之多光谱技术，高光谱技术则既可获取到连续光谱信息，也可对地质类型加以直观地识别。综合使用多光谱技术与高光谱技术可对岩矿类型、与成矿作用有直接关系的矿物蚀变信息加以有效地识别，并可对蚀变强度进行定量，进而可为地质勘探工作提供强有力的技术支持。
3 加强遥感地质勘查技术应用的措施
前文笔者简要分析了遥感地质勘查技术的概念与特点，并探讨了其在地质勘探工作中的具体应用。由于我国在应用遥感地质勘查技术过程中仍存在不少问题，因而我们在实际应用过程中还需采取合理的措施来保证其应用效果。
3.1 加强对遥感技术理论研究
理论是实践的基础，遥感地质勘查技术的实际应用离不开有效的理论研究。因此我们首先需深入研究并分析大量与遥感技术相关的理论文献，为遥感技术的应用打下坚实的理论基础。除此以外，我们还需依据勘测区域的特点进行理论创新，不断丰富地质勘查技术应用的理论成果。
3.2 加强技术支持
技术支持在遥感地质勘查技术应用中处于十分关键的地位，因此我们首先需保持所应用的相关遥感设备的技术先进性，保证硬件基础；其次需加大引进与培养先进遥感技术人才的力度，以为遥感技术应用的准确性、合理性和科学性提供人才保证。
3.3 完善相关制度
遥感地质勘查技术的有效应用离不开相关制度的指导与规范，因此我们需积极完善诸如技术岗位责任制度的一系列制度，及时发现遥感地质勘查技术在应用过程中出现的问题，以促进我国遥感地质勘查技术的可持续发展。
4 结束语
综上所述，迅猛发展的国民经济使得国家对矿产资源的需求量越来越大，这对地质勘查技术的效率与精确度提出了越来越高的要求。对此，本文简单介绍了遥感地质勘查技术及其在地质勘探工作中的应用，并提出了加强其应用的具体措施，以期为相关人士提供理论参考。
参 考 文 献
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[3] 罗庆霞，苏吉祥.遥感地质勘查技术在矿山中的应用[J].世界有色金属，2016，10：203+205.
光谱技术论文范文3
关键词：IP板 激光喇曼 拉曼光谱
引言
传统的X线成像是经X射线透照被检查物件，将影像信息记录在胶片上，在显定影处理后，影像才能在照片上显示。计算机射线照相检测（简称CR）则不同，它是一种模拟数字照相成像系统，将透过物体的X射线影像信息记录在由辉尽性荧光物质制成的存储荧光板上，这种存储荧光板又称影像板或成像板（简称IP板），即用IP板取代传统的X射线胶片来接受X射线照射。拉曼光谱分析技术已经在化工 化学、生物医学、环境科学、和半导体电子技术等各种领域得到广泛应用。很多高 等学校都开设了拉曼光谱的实验课程。本论文主要对IP板的拉曼光谱进行测量，并 对结果进行分析，从而判断IP板的成分[1]。
一、成像板技术简介
（一）数字化的射线照相图像
IP板又称为无胶片暗盒、拉德成像板等，可以与普通胶片一样分成各种不同大 小规格以满足实际应用需要。IP板是基于某些荧光发射物质（可受光刺激的感光聚 合物涂层）具有保留潜在图像信息的能力，当对它进行X射线曝光时，这些荧光物 质内部晶体中的电子被投射到成像板上的射线所激励并被俘获到一个较高能带（半 稳定的高能状态）,形成潜在影像（光激发射荧光中心），再将该IP板置入CR读出设 备（读出器，CR阅读器）内用激光束扫描该板，在激光激发下（激光能量释放被 俘获的电子），光激发射荧光中心的电子将返回它们的初始能级，并产生可见光发射，这种光发射的强度与原来接收的射线剂量成比例（IP板发射荧光的量依赖于一次激发的X射线量，可在 1:104 的范围内具有良好的线性），光电接收器接收可见光 并转换为数字信号送入计算机进行处理，从而可以得到数字化的射线照相图像[2]。 CR技术利用的IP板可重复使用（IP板经过强光照射即可抹消潜影，因此可以重复使用）。
（二）IP 板图像信息的读出经X射线曝光后保留有潜在图像信息的IP板置入CR读出设备内，用激光束以2510x2510 的像素矩阵（像素约 0.1mm大小）对匀速移动的IP板整体进行精确而均 匀的扫描，激发出的蓝色可见光被自动跟踪的集光器（光电接收器）收集，再经光 电转换器转换成电信号，放大后经模拟/数字转换器（A/D）转换成数字化影像信息，送入计算机进行处理，最终形成射线照相的数字图像并通过监视器荧光屏显示出人眼可见的灰阶图像供观察分析。读出器分为多槽自动排列读出处理式和单槽读出处理式，前者可在相同时间内处理更多IP板。读出器输出的图像格式符合国际通用影 像传输标准DICOM 3.0，因此可以经过网络传输、归档及打印。
二、激光拉曼光谱的发现与发展
（一）激光拉曼光谱的发现
激光拉曼光谱得名于印度物理学家拉曼(Raman)。1928 年，拉曼首先从实验中 观察到单色的入射光投射到物质中产生的散射，通过对散射光的光谱进行分析，他 发现散射光除了含有与入射光相同频率的光之外，还包含有与入射光不同频率的 光。以后人们将这种散射光与入射光不同频率的现象称为拉曼散射(Raman scattering)。拉曼本人也因此荣获 1930 年的诺贝尔物理学奖。
（二）激光拉曼光谱的发展
在 1928-1940 年期间。由于可见光分光技术和照相感光技术已经发展起来，拉 曼光谱受到广泛的重视，曾经是研究分子结构的主要手段。1940-1960 年，拉曼光 谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱（光强约为入射光强的 10-6），并要 求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等等。所以到 40 年代中期， 红外技术的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落。1960 年以后，激光技术 的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等众多方面的 优点，成为拉曼光谱的理想光源。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、化学、医药、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用，越来越受研究者的重视。
我国科学家在国内开展的拉曼光谱学研究已涉及了广泛的学科领域，并取得了 许多世界一流的研究成果，在高温超导体、新型碳材料、功能晶体和催化剂等方面 的成就举世公认，尤其是在低维纳米材料和过渡金属增强拉曼光谱研究领域已步入 世界前沿。在理论方面，黄昆于 1988 年发表了超晶格拉曼散射的微观模型－黄－ 朱模型。该模型不仅正确地解释了选择定则问题，还揭示了界面模的物质本质，被人们广泛承认为超晶格拉曼散射的最正确的理论，也为更低维体系的拉曼散射理论 打下了基础。在实验方面，目前观察到的6种单声子模中，美国、德国和印度学者 各占一种，而我国学者却占了三种，并且张树霖教授还在国际上第一次观察到了超 晶格微观界面声子的单声子和多声子拉曼散射。因此可以说，我国低维结构的拉曼 光谱研究已进入世界最前沿。另外，我国是世界上最早开展表面增强拉曼光谱研究 的国家之一，近年厦门大学所做的过渡金属表面增强拉曼光谱研究，已两次被国际 拉曼光学大会安排作邀请报告。
（三）激光拉曼光谱的应用 拉曼光谱技术以其信息丰富，制样简单，水的干扰小等独特的优点，在化学、材料、物理、高分子、生物、医药、地质等领域有广泛的应用。拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定和分子相互作用的手段，它与 红外光谱互为补充，可以鉴别特殊的结构特征或特征基团。拉曼位移的大小、强度 及拉曼峰形状是鉴定化学键、官能团的重要依据。
在高聚物方面，拉曼光谱可以提供关于碳链或环的结构信息。在确定异构体（单体异构、位置异构、几何异构和空间立现异构等）的研究中拉曼光谱可以发挥其独特作用。电活性聚合物如聚毗咯、聚噻吩等的研究常利用拉曼光谱为工具，在 高聚物的工业生产方面，如对受挤压线性聚乙烯的形态、高强度纤维中紧束分子的 观测，以及聚乙烯磨损碎片结晶度的测量等研究中都采用了拉曼光谱。
拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段，由于水的拉曼光谱很弱、谱图又很简 单，故拉曼光谱可以在接近自然状态、活性状态下来研究生物大分子的结构及其变化。拉曼光谱在蛋白质二级结构的研究、DNA 和致癌物分子间的作用、视紫红质在光循环中的结构变化、动脉硬化操作中的钙化沉积和红细胞膜的等研究中的应用均有文献报道。在表面和薄膜方面，拉曼光谱在材料的研究方面，在相组成界面、晶界等课题中可以做很多工作。
参考文献：
[1]李大鹏.浅析 IP 板的使用[J].实用医技杂志,2008(12):1570-1571
光谱技术论文范文4
关键词：拉曼光谱；农药检测方法；水果
引言
为了解决传统农药残留检测方法比较繁琐、耗时、破坏样品、检测单一性等问题，即一种方法或程序只能对一两种农药的残留进行分析。这些方法的分析过程比较复杂，取样时间较长，不能实行现场实时检测等。采用拉曼光谱在检测农药残留进行农药残留检测，首先必须获得各种样品水果的拉曼数据，然后分别测量样品农药的拉曼光谱，分别形成数据库以便识别，最后看喷有农药的水果的拉曼光谱。根据不同分子间的拉曼光谱震动，通过和无农药残留样品光谱对比，峰值对比，来实现检测水果表皮是否有农药残留的以及可能的农药品种。
1 国内外研究现状分析
随着各国经济的飞速发展和居民收入及生活水平的稳步提高，人们的饮食文化的改变，这对食品质量提出了很多要求。实现食品快速无损的农药残留检测需要技术先进、性能优良的设备来实现检测，是满足人们对食品安全健康的需求的发展方向。
目前，国外检测农药残留的方法已经建立健全的检测机制和检测标准，国内只是对一部分使用农药建立了检测标准，大多集中在传统的方法，国内使用拉曼光谱仪器检测农药残留的研究的并多，大多数集中在液体农药，忽视了粉末农药，不是很符合农药残留检测的实际情况。基于拉曼光谱技术检测水果表面农药残留的方法。本研究旨在利用拉曼光谱技术，以水果为研究载体，不探究水果常用农药残留检测的方法，为实现农药残留无损、快速、在线检测奠定技术基础。
2 研究目标
通过对农药残留检测方法的调查研究，建立快速无损的检测数据库主要目标如下：
（1）学习拉曼光谱技术，了解仪器原理和熟练操作拉曼光谱仪器
（2）分析农药残留检测现状，采集样品农药拉曼光谱，掌握样品农药的拉曼光谱特征。
（3）采集水果样品的拉曼光谱图，掌握水果样品表皮的拉曼光谱特征
（4）建立该样品农药在水果样品快速无损检测的光谱特征，为实现快速无损检测提供
3 研究内容
为了解决传统农药残留检测方法比较繁琐、耗时、破坏样品、检测单一性等问题，即一种方法或程序只能对一两种农药的残留进行分析。这些方法的分析过程比较复杂，取样时间较长，不能实行现场实时检测等。采用拉曼光谱在检测农药残留进行农药残留检测，首先必须获得各种样品水果的拉曼数据，然后分别测量样品农药的拉曼光谱，分别形成数据库以便识别，最后看喷有农药的水果的拉曼光谱。根据不同分子间的拉曼光谱震动，通过和无农药残留样品光谱对比，峰值对比，来实现检测水果表皮是否有农药残留的以及可能的农药品种。
4 拟解决的关键问题
4.1 解决传统检测方法的不足
4.2 单一方法检测多样品农药留
4.3 实现农药残留的快速、无损、实时现场检测
5 结束语
首先从理论上查找农药残留的方法，找出各个方法的优缺点，学习拉曼光技术的相关理论知识，同时学习实验仪器的使用为方案实施奠定基础。主要完成农药光谱的采集，水果样品选定和采集样品数据，并通过配套软件对样品采集数据进行分析并得出结论。
参考文献
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光谱技术论文范文5
[关键词]VOC检测 色谱法 PID检测法
中图分类号：X830 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0318-01
VOC是挥发性有机化合物（Volatile Organic Comounds）的英文缩写，但是这里主要指的是对人类身体和环境造成不利影响的挥发性有机物。在常温下容易挥发的有机物主要包括苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醇、乙醇、十四碳烷、酮类等。这些化合物由于其易挥发和亲油的特性被人们广泛用于烟草、纺织、玩具、装修、汽车配件、电子电气、化妆品等行业。该物质的易挥发性质使其融入空气，造成空气污染，从而危害人体健康，下面简要分析VOC的检测方法以及未来的研发方向。
一、 VOC的检测方法
目前VOC的检测方法主要分为两类：一类是气相色谱法；另一类是高效的PID检测法。
1 气相色谱法
1.1原理
气相色谱法即利用气体作为移动相的色谱法。该技术是气相色谱仪的核心技术。气象色谱仪中有一根流通型的狭长管道，被人们称为色谱柱。选中7种样品作为参照物，利用气相色谱技术将混合挥发性有机化合物进行分离，即有机化合物随着气流的运动而运动，逐渐被吸附剂吸附或被固体液溶解，由于不同物质的吸附和溶解速度的不同而被分离。有机化合无分离后从管道流出，被检测仪检测，反射出不同的信号，再将其信号传变成电信号输出。
1.2空气中甲醛的检测
甲醛是室内常见的有害有机化合物，对人体健康造成不利影响。在酸性环境下，空气中的甲醛吸附于二硝基苯的但体形成稳定的甲醇腙，再经过二硫化碳洗脱和色谱柱分离，并利用氢焰离子化检测仪对其进行检测，根据甲醛在色谱柱中保留时间的长短和峰值的高低来判断甲醛的性质和含量。
气相检测法师目前检测空气中甲醛含量较为先进的检测方法。利用该技术选取顶空气相色谱法来对其进行测定，该方案的高效性、灵敏度和回收率都适于检测汽车空气中的甲醛含量。该方案在0.2L/min流量和20L样品的条件下，其测定范围为0.02-1.00mg/m3。
1.3空气中苯系物的检测
苯系物被世界卫生组织认定为强烈致癌物质，其挥发性和有毒性极易被人们吸收，会产生头晕、恶心等不适现象，长期接触会引起慢性中毒，导致人体神经衰弱等症状。苯系物中甲苯、二甲苯做为装修的化工原材料，使其成为室内空气检测的重点。
空气中的苯系物经过活性炭的吸附，将水分、氧气等杂质去除，然后经过二硫化碳提取，再通过气相色谱法将其分离，其中色谱柱为6%腈丙苯基和94%聚二甲基硅氧烷的毛细管柱，进样口温度控制在250℃，然后经过检测仪检测定性，最后根据色谱峰的面积确定苯系物的含量。
2 PID检测法
PID指的是光离子检测仪，简单来说可以将其看做没有分离柱的气相色谱仪，相对于气相色谱仪而言能够得到更为精确的数据，特别是对PPM级有毒化合物具有较好的灵敏度和准确度，但是其选择性不大的缘故，被人们认为很难普及推广。实际上VOC常用的检测方法的选择性也并不宽广，PID检测法的优势在于它的针对性，小巧轻便，可连续测量，其可以为检测者提供实时数据，该检测仪还具有记录功能，可以对相关数据进行回放，便于检测者对其动态数据进行分析。PID检测是目前较为先进的挥发性有机化合物检测法，其检测达到0.1ppm分辨率，测量0-1000ppm的有机物质，PID测量技术为预防长期中毒提供可能，也是应急事故处理的最佳测量仪。
二、 空气中VOC检测方法的发展方向
空气中VOC传统的检测方法都有着自身的优缺点，未来检测法必然走向多元化的发展方向，提高数据的精确度和灵敏度。将电子技术、计算机技术与检测技术相结合，共同促进VOC检测法的进步。
1. 远红外便携光谱技术
结合现代分子运动与量子力学理论的研发成果，各个分子和原子被分成不同的能级，其释放的能量各不相同，对光谱的吸收特征也各不相同，从而判断空气中是否具有VOC成分，但是其检测原理由于受到光源的限制，传统的激光器输出的波长在紫外线的波长范围内，而这一波段中的有机化合物吸收的光谱有部分重叠的部分，因此需要针对多个色谱峰的面值进行计算。根据根据各个有机化合物的色谱峰特征的观察，可以发现大多数的色谱特征都体现在远红外波段内，利用这一特征，科学家致力于研发远红外波的激光器，从而增加气相色谱法的灵敏度和精确度。将远红外波激光器与二次谐波锁的探测技术相结合实现提升有机化合物检测的灵敏度。
2. 高场不对称波形离子迁移谱技术
波形离子迁移谱技术具有检测速度快、灵敏度高、微型化的优势，在各个领域内被广泛应用前景。该技术的原理是利用离子在高电场中迁移率的非线性变化将离子进行分离，即因为离子的质量和截面积的不同使其在高电场中的迁移率的不同，在电场条件保持一致的前提下，不同的离子有不同的运行轨迹，从而实现离子的分离。该技术与微电子机械系统相结合，实现对VOC检测的速率、分辨率和灵敏度等的提升。
3. 薄膜光波导技术
薄膜光波导技术具有高灵敏度、高精确度、简易操作、携带方便的优势，适用于需要快速检测的应急事故现场使用。光波导气敏传感元件是以光波导技术为核心的先进技术，该元件能够高效率的检测出挥发性有机化合物的气体。例如SnO2薄膜与玻璃光波导相组合有效检测空气中二甲苯的含量。
4. 激光光谱技术
激光光谱技术使用激光激发某类物质，物质被激发后会释放出其它的波段，再用光谱仪检测器光谱，从而判定其物质的性质与含量，该技术具有密度高、高亮度、方向性强和单色性强等优势。该技术推动气相色谱技术的灵敏度和分辨率得到很大的提升，例如荧光光谱、拉曼光谱等。
结束语
综上所述，目前空气中VOC检测法都具有自身的优缺点，根据自身技术的特点运用在不同的领域，但是该检测技术的应用存在一定的不足之处。针对未来VOC检测技术没有具体的发展方向，而是根据目前检测技术的现状与当下先进的科学与其它现代技术相结合，促进其检测技术的多元化，实现VOC检测技术的检测速率、灵敏度和精确度的提升，从而推动我国VOC检测技术的进一步发展。
参考文献
[1] 王黎明，周瑶，赵捷等.空气中VOC检测方法的现状及研究方向[J].上海工程技术大学学报.2011（2）.
[2] 季军宏，陈嘉文.涂料中VOC检测方法的建议与展望[J].涂料工业.2015（4）.
光谱技术论文范文6
目的:了解人鼻咽癌细胞的光谱吸收特性。方法：利用单光束光声光谱技术测量两株人鼻咽癌细胞（CNE1、CNE2）的归一化光声光谱。结果：在波长为380nm～700nm范围内，这两株人鼻咽癌细胞的光声光谱吸收特性存在着显著差异，它们的光谱吸收强度大小为：CNE2> CNE1。结论：利用光声光谱技术能够区分不同的人鼻咽癌细胞株的光谱差异性，从而表明该技术能为鼻咽癌的研究提供一种新方法。
【关键词】 光声光谱 鼻咽癌 细胞株
The Photoacoustic Spectroscopy of CNE1 and CNE2 Human
Nasopharyngeal Carcinoma Cell Lines
Abstract Objective: To investigate optical absorption characteristics of human nasopharyngeal carcinoma cell lines. Methods: The standardized photoacoustic spectroscopy of the two human nasopharyngeal carcinoma cell lines (CNE2 and CNE1) were measured respectively using single beam photoacoustic spectroscopy technique. Result: In the range from 380nm to 700nm， the marked difference between CNE2 and CNE1 is found in the photoacoustic spectroscopy absorption characteristics. Optical ahsorqtion intensity of the two cell lines is : CNE2> CNE1. Conclusion: The results shows that tells the difference about different nasopharyngeal carcinoma cell lines on spectroscopy using the photoacoustic spectroscopy technique.The photoacoustic spectroscopy technique may provide a new way on further research on nasopharyngeal carcinoma.
Key words photoacoustic spectroscopy; nasopharyngeal carcinoma; cell line
光声光谱技术是一种灵敏度高和普适性强的吸收光谱探测新技术。研究物质的光声光谱对样品制备要求简单，不需预处理，特别适用于具有强散射、不透明和粘糊状样品的光谱吸收特性测量。目前该技术已用于生物组织及血液的研究，能区分正常组织与异常组织、正常血液与异常血液的光谱差异性，从而为医学的研究提供一种新技术［1～4］。人鼻咽癌细胞株CNE1和CNE2在光谱方面是否存在差异性值得我们探讨。为此，本研究应用一套单光束光声光谱测量装置，获得人鼻咽癌细胞株CNE1和CNE2的归一化光声光谱，发现它们的光声光谱吸收特性存在着显著差异，它们的光谱吸收强度大小为：CNE2>CNE1，结果提示光声光谱技术能为鼻咽癌的研究提供一种新方法。
1 实验方法
1.1 实验装置
本研究采用单光束光声光谱测量装置，如图1所示。光源是磁场稳弧卧式1000W球形短弧氙灯，工作电压为220V， 工作电流为34A。单色仪是北京第二光学仪器厂生产的WDP5002A型平面光栅单色仪，扫描速度为25nm/min。锁相放大器是美国Stanford Research Systems公司生产的SR530型锁相放大器，斩波频率为22Hz，时间常数为30S。样品池是气体传声器型光声池。数据采集卡为PCL818HG型采集卡。计算机为暜通的微型计算机，在计算机上安装了用于采集数据和数据处理的软件。
1.2 样品制作
将人鼻咽癌细胞株CNE1和CNE2分别作常规传代培养，培养液为含10%胎牛血清的RPMI1640（100g青霉素/ml+100g链霉素/ml）。待细胞处于指数生长期时，用0.05%胰蛋白酶消化、计数并配成每支离心管含1106个细胞的单细胞悬液，离心后分别把上述两种沉淀的细胞涂贴在做好标记的光声池内，让其自然干涸后测量。
1.3 光谱测量
为了获得被测样品的归一化光声光谱，本研究用图1所示的实验装置进行测量。先用炭黑作为测试样品，扫描波长为380nm～700nm，用数据采集卡对光声信号进行采集，存入计算机，就得到了氙灯的功率谱。在同等的条件下，再对被测样品的光声信号进行采集，存入计算机。然后以炭黑的光声信号作为归一化的分母，以被测样品的光声信号作为归一化的分子，在计算机用Matlab软件实现数据除法和画图。这样，在计算机上即可显示被测样品的归一化光声光谱图。
2 结果
通过对两株人鼻咽癌细胞CNE1和CNE2样品进行检测，获得如图2所示的归一化光声光谱图。
3 讨论
本研究应用单光束光声光谱测量装置，获得了两株人鼻咽癌细胞CNE1和CNE2光声光谱吸收特性。由图2可知，在扫描波长为380nm～700nm范围内，CNE1和CNE2的归一化光声光谱曲线形状相似，在420nm附近的光谱吸收强度都为最大值，但它们的吸收峰值是有显著差异的。而且在整个扫描波长范围内，它们的光谱吸收强度大小为：CNE2 > CNE1。实验结果显示，人鼻咽癌细胞株CNE1和CNE2光声光谱吸收特性存在着显著差异。而通过了解这些差异，我们可以把不同的人鼻咽癌细胞株区分出来，这对鼻咽癌的研究、诊断和治疗是很有意义的。
本实验所获得的两株人鼻咽癌细胞的光声光谱，是在未经任何预处理的原始状态下直接测量所得的，而且样品用量很少，不但操作简便，更重要的是保持样品的自然状态，该测量方法是一种无损检测的有效方法［5］。因此其结果比较真实地反映了两株人鼻咽癌细胞在自然状态下的光谱吸收特性，从而为研究人鼻咽癌细胞提供可靠的光谱资料。实验结果表明，应用光声光谱技术很容易直接获得人鼻咽癌细胞株的吸收光谱，而且很容易区分不同的人鼻咽癌细胞株的光谱差异性，从而很便于研究人鼻咽癌细胞株的光谱吸收特性。因此该技术能为鼻咽癌的研究提供一种新方法。
参考文献
1 Rosencwaig A.Photoacoustic spectroscopy of biological materials.Science，1973，181:657～660.
2 Huang M C， Shen J， H W .Study of normal and cancerous urine using photoacoustic spectroscopy. J Biomed Eng，1990，12:425～429.
3 周篪声，郭周义，吴宏岳，等.癌变组织的光声光谱研究.光谱学和光声分析，1995，15（4）：35～38.
