光谱技术论文精选(九篇)

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第1篇：光谱技术论文范文

关键词： 决策树； 高光谱； PCA降维； 分类

中图分类号：TP751.1 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2017）05- 40-03

Application of PCA dimensionality reduction and decision tree

in hyperspectral image classification

Hao Shangrong

（Institute of Data and Knowledge Engineering， School of computer and information engineering，Henan University， Kaifeng， Henan 475004， China）

Abstract： PCA dimensionality reduction and decision tree methods are used to classify and recognize the hyperspectral images of handwriting with different inks and the hyperspectral remote sensing images with different objects. The experimental results show that the classification effect of handwriting image is better but the remote sensing image is poor， which may be caused by the signal to noise ratio of the image. This paper provides a solution for the classification of different ink.

Key words： decision tree； hyperspectral； PCA dimensionality reduction； classification

0 引言

研究了C器学习[1]中分类算法之一的决策树以及神经网络中PCA降维在高光谱图像中的分类应用。分析了可能受信噪比低的原因，可以利用高光谱分类的不同墨水；对于遥感信息由于卫星拍摄时其信噪比较高的原因，具体表现为每一个光谱图像产生的能量较小，而噪声影响较大，这样多光谱信息的有效信息太少而失去分类的意义。

1 样本的提取

由于不同的墨水在纸张上画的笔迹产生不同的化学反应，进而可以通过高光谱相机获得含有不同高光谱信息笔迹的光谱图。高光谱信息是指不同波段的图像信息。本文的采样过程如下。

对于笔迹，采用9只不同的笔，对于遥感影像，采用9类对象，对应101个波段的光谱信息进行采样。笔迹的采样是对每一类笔迹随机采样200个位置，获得总的像素值为9*200*101维特征值。遥感影像采用boundingbox工具，对图像中9类对象200个相应4*4区域，取像素值的均值，总的特征值纬度是9*200*101。

2 训练过程

PCA降维的思想是，在特征较多的情况下，通过减少对分类产生很小影响特征数量的方式，达到简化计算效果的目的。决策树是机器学习中十分强大的方法，其重要作用在于分类，其特点是每一次只针对一个最重要的特征进行分类，形成一层的决策树的时候抛弃该特征，多次循环通过相对次重要特征分类的方式。采用机器学习的思想对这些信息进行采样、降维、采用决策树的方法进行训练，经过拟合验证后，获得一棵决策树用在高光谱图像的分类工作中。

2.1 PCA降维

由于采样后的样本特征数太多，尽管采用了矩阵进行数据运算的技术，但是由于特征数太多造成的纬度过大，对于矩阵的存储、计算都会有很大的影响，而大部分的纬度并不对结果产生较大的影响。PCA降维[2-3]的思想就是对矩阵计算出协方差矩阵，进而依据矩阵计算出每一列的特征向量、特征值。求出每一特征值与所有特征值之和的比例，对比例值由大到小排序，计算若干个最大值之和大于99%的特征向量对应的特征作为有效特征。

2.2 决策树的选取及训练

决策树[4]按照不同的评判标准分为三种分别为：信息的增益、信息的增益比、基尼系数。但都是基于信息熵的思想。信息熵的计算公式为：

其中，P（ui）为类别为i的样本个数在总样本中的概率，S为样例个数。

本文采用的C4.5的决策树[5]算法，其评判条件为信息的增益，具体含义：以某特征进行分类后的信息熵同分类前的信息熵的差值。同时，本文中对笔迹和遥感影像的分类是9类。所以，采用预剪枝的思想，限定了决策树为九层。由于该分类方法是二分类的，所以就存在十个叶子节点，分别对应九类结果和一类的其他类别。

接着，采用十折交叉验证的思想进行过拟合验证。十折交叉验证是数据分为十份，一份为训练，九份为测试，循环十次观测准确率变化。过拟合是训练时准确率高而测试的准确率偏低的现象。通过多次调整训练集、测试集的样本个数的比例，最终获得平均准确率为实验结果。

3 对比及结论

求准确率和召回率时，分别对笔迹和遥感影像分类都要按照上述取样的方式获得101维的测试样本，并进行训练、测试，其对应的准确率为0.9504、0.671；对应的召回率为0.796和0.971。结果表明本方法适合多光谱图像不同墨水的分类；同时说明多光谱的遥感影像可能受信噪比高低的影响，需要进一步研究。

4 结束语

本文结合了PCA降维和决策树方法解决了不同墨水笔迹分类的问题，表现出了较高的准确率。讨论了PCA降维和决策的优点，以及在高光谱图像中分类的应用，可以在迹伪造检测中，通过是否是相同的墨水进行第一步区别操作，具有一定的使用价值。未来可以进一步研究高光谱图像分类与信噪比的关系，以便于确定高光谱信息在分类问题中的应用范围。

参考文献（References）：

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[3] 张小勤.基于PCA与K-NN的故障检测与诊断方法的研究[D].西南大学硕士学位论文，2016.

第2篇：光谱技术论文范文

关键词：原子吸收仪 方法原理 元素

一、原子吸收仪技术

1.方法原理

原子吸收是指呈气态的原子对由同类原子辐射出的特征谱线所具有的吸收现象。它的原理是将光源辐射出的待测元素的特征光谱通过样品的蒸汽中待测元素的基态原子所吸收，由发射光谱被减弱的程度，进而求得样品中待测元素的含量。

2.技术手段

化学形态分析主要采用色谱法。对一些具有挥发性的化合物，气相色谱（GC）是主要的分析手段。但由于一般色谱检测器对大多数金属元素的测定不够灵敏和特效，使得GC在有机金属化合物的形态分析方面受到许多限制。原子吸收光谱（AAS）作为元素特效检测器与GC联用已成为金属形态分析的主要方法，这种联用技术既具备GC分离能力强、基体干扰少等优点，也具备AAS灵敏度高和选择性好的特点，弥补了GC检测器对金属不灵敏和AAS对同一元素的不同形态无法区分的缺陷。

3.GC―AAS联用

它的原理是：待测样品由进样口注入，在气化室气化后由载气带入色谱柱，由于进入色谱柱的待分离组分具有不同的物理或化学性质，它们在固定相和流动相中具有不同的分配系数，当这些组分随着流动相（载气）移动时，它们在两相间反复多次分配，从而使各组分得到完全分离，分离后的各组分在载气和辅助尾吹气的共同作用下进入加热的不锈钢管，分解后得到待测物的元素态并通过T型管的吸收管进入石英原子化器并被原子吸收仪测定。

二、原子吸收光谱技术分析的特点

原子吸收光谱分析能在短短的三十多年中迅速成为分析实验室的有力武器，由于它具有许多分析方法无可比拟的特点。

1.检出限低，灵敏度高

采用火焰原子方法，主要是通过高温将样品送人雾化室，其操作简便，重现性好，大多数元素的灵敏度可达ppm级，少数元素可达ppb级；石墨炉原子化器，是一类将试样放置在石墨管壁、石墨平台、碳棒盛样小孔或石墨坩埚内用电加热至高温实现原子化的系统，其原子效率在可调的高温下试样利用率达100%，其灵敏度的检测限达10-6～10-14。

2.操作简单、方便

原子吸收光谱分析与分光光度分析极为相似，其仪器结构、工作原理也大致相同，对长期从事化学分析的人来说，使用极为方便，其中火焰原子吸收分析的速度也比较快。

3.抗干扰能力强

在化学、物理、电离、光谱，背景等干扰下，可改变火焰温度、加入释放剂、保护络合剂等化学药品来减少干扰，从波尔兹曼方程我们还可以了解到，火焰温度的波动对发射光谱的谱线强度影响很大，而对原子吸收分析的影响则要小的多，因此抗干扰能力强。

4.速度快

全自动分析光谱仪完全由微机自动控制的，是目前市场上最紧凑的原子吸收光谱仪，仪器可自动设定操作参数，自动调解燃烧头高度及气体流量和助燃比，自动进样，自动样品测量，自动样品稀释、浓缩，自动校正；强大的方法开发扩展能力，多元素序列分析操作，降低了分析时间和运行成本，提高了速度。

5.选择性高

由于原子吸收线比原子发射线少得多，因此，本法的光谱干扰少，加之采用单元素制成

的空芯阴极灯作锐线光源，光源辐射的光谱较纯，对样品溶液中被测元素的共振线波长处不易产生背景发射干扰。

6.准确度高

空芯阴极灯辐射出的特征谱线仅被其特定元素所吸收。所以，原子吸收分析的准确度较高。当然，原子吸收光谱分析也存在一些不足之处。原子吸收光谱法的光源是单元素空芯阴极灯，测定一种元素就必须选用该元素的空芯阴极灯，这一原因造成本法不适用于物质组成的定性分析，对于难熔元素的测定不能令人满意。

三、原子吸收仪技术分析应用

1.在金属材料的分析应用

在用原子吸收光谱仪的技术方法进行分析与测定铝及铝合金、铜合金、钛合金等材料，以及银锌电池，隔镍电池、热电池与太阳电池等电源材料中，所得实验数据的准确度、精确度都很好，优化了实验条件。

2.在粉末材料的分析应用

原子吸收光谱仪常用于各种混合粉末电源材料的微量和常量分析与测试，其中包括对各种中间产物和最终产品添加剂及杂质含量的控制分析。如日本岛津公司制造的AA-670型的原子吸收光谱仪的准确度和精确度也很高，银粉中铜铁含量的回收率平均达到97%左右。

3.在液体材料的分析应用

液体材料溶液分析包括电解液，电镀液、浸渍液和其他各种溶液金属离子含量的分析与测定。通常待测金属离子已存在于溶液中，所以只需选择一种有足够灵感度的检测方法即可。如被测浓度高于测定范围上限。需要将试样溶液进一步稀释，并根据情况适当加入一定体积的硝酸铜、柠檬酸铵和硝酸稀释液，提高原子吸收光谱仪在液体材料分析中的应用，获得相对较好的结果。

4.在化学试剂的分析应用

原子吸收仪也常用于化学试剂的分析应用中，如研制出的TH-2005红外吸收法二氧化碳分析仪，它应用于环境保护、卫生防疫，劳动保护及科研院等部门。分析仪主要由采样装置，流程控制装置，二氧化碳光学检测室，微电脑检测、控制、分析系统组成。还有美国热电公司制造的M-5型的原子吸收光谱仪也常用于化学试剂的微量和常量元素分析，如化学试剂中的硝酸银、硝酸钴、氢氧化钠等杂质含量的相对标准偏差大约在0.5%左右，精确度较高。

5.在医学方面的分析应用

原子吸收光谱法因其强大的生命力，迅速应用于分析化学的各个领域，尤其在医学方面，使得正确检测各种含量在ppm或ppb级的微量元素成为可能，在我国的各级医保单位，已将人体元素检测作为常规项目，其检测结果精确可靠。因此，原子吸收光谱分析法在疾病控制中心更是作为“金标准”。

四、结论

原子吸收仪的不断更新与发展，标志着人类的不断进步与探索，会使得原子吸收仪应用技术不断提高，不断强大，也为科学事业的良好发展奠定了基础，更好的造福于人民，造福于社会。

参考文献

第3篇：光谱技术论文范文

关键词：甘蔗叶片；光谱反射率；叶绿素含量；PCA算法；BP神经网络

中图分类号：O657.3； TP722.4文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.10036199.2017.01.008

1引言

甘蔗是广西地区最重要的经济作物，新台糖22号甘蔗是广西蔗区种植面积最广的品种。但是与发达地区相比，广西的甘蔗生产水平相对较低，生产成本偏高，产品的国际竞争力不强。了解甘蔗的生长状况，建立与作物长势有关的作物生化指数（这里指的是叶绿素含量）的预测模型是精细农业研究的重要内容。叶片叶绿素含量植物的状态，而光谱为无损估算叶片叶绿素含量提供了[1-4]。

Gitelson等[5]通过对不同作物的冠层反射光谱进行研究，发现在波长550 nm和700 nm附近的光谱与叶绿素的含量相关性显著；Hansena and Schjoerring[6]通过比较预先假设的NDVI的两个长波段的预测模型，采用偏最小二乘法选择相关性最高的波段组合，结果发现用于估算叶片叶绿素含量的模型准确度高；赵春江、张金恒等[7-8]研究认为利用红边波段的反射光谱可以估算叶片叶绿素含量。

BP（Back Propagation）神经网络通常是指基于误差反向传播算法的多层前向神经网络。目前BP神经网络已成为近红外光谱定量分析中应用最广的非线性多元校正方法。刘建学等[9-12]基于BP神经网络建立了大米淀粉含量的预测模型；王艳斌[7]等针对不同馏程柴油的近红外光谱进行校正，认为人工神经网络具有较好的准确性和抗干扰性；张钦礼等[13]针对矿岩可爆性进行预测分析，建立了基于主成分析（Principal Component Analysis，PCA）和BP组合的矿岩可爆性分级评价模型，预测值与期望值之间的相对误差控制在6%以内；陈建宏等[14]建立了基于PCA和BP相结合的采矿方法优选模型了数据处理速度较慢的缺陷。王栋等[15]研究发现基于灰色关联和BP神经网络的汽车保有量预测模型具有较高的精度，最大相对误差为2.2%，平均相对误差为1.5%。

人工神经网络方法具有很强的非线性逼近能力，已经在近红外分析中得到广泛的应用。针对甘蔗作物光谱特性进行研究的文献少，研究基于PCA和BP神经网络算法，建立了甘蔗叶片叶绿素含量的预测模型。

2实验数据获取

该实验是在2015年5月26日，在广西大学农学院试验田进行。甘蔗品种选择新台糖22号（ROC22）。采用“3414”施肥方案，肥料选择尿素（N）、氯化钾（K）和钙镁磷肥（P）。此次试验是在每个小区，共42个样本。实验使用的是岛津紫外可见分光光度计UV-2600，其测量的测波长范围是220-1400 nm，分辨率为0.1 nm。可用于测量甘蔗叶片的反射光谱和叶绿素含量

a和Cb分别为叶绿素a、b的浓度，叶绿素浓度。A645与A663分别为645 nm与663 nm波长下的萃取液吸光度。3基于PCA和BP神经网络的叶绿素含量预测模型设计

本实验利用甘蔗叶片在可见光-近红外区域的反射率数据作为该模型的输入，光谱矩阵X，叶绿素的含量值作为其输出。本研究主要基于BP算法的思想建立预测叶绿素含量的模型。但是直接将光谱矩阵X作为神经元的输入，导致BP网的规模比较大，训练也较为复杂。我们首先利用PCA消除光谱数据之间的多重共线性，对原始光谱矩阵进行降维处理，提取出主成分。进一步确定最终主成分的数目，并将这些主成分作为BP网的输入。另外，根据BP神经网络理论，编写BP算法的程序，建立叶绿素含量的预测模型。

3.1PCA算法和BP神经网络算法的原理

PCA是对多变量数据进行统计处理的一种数据线性投影方法，它在尽可能保留原有信息的基础上将高维空间中的样本映射到较低维的主成分空间中。其基本思路是以一种最优的方法把相互相关的一组数据，通过正交变换使其变为一组相互无关的变量，以达到简化光谱矩阵，降低维数的目的。对于一个具有n个样本p个波长点光谱矩阵

以上测试结果表明：在一定的误差范围内，利用经过改进的BP神经网络模型能较好预测叶绿素含量。这主要是因为前5个主成分几乎原始光谱信息另外BP神经网络自身的结构特点也决定了其具有较好的预测能力。

4结语

本论文主要研究了处于分蘖初期的甘蔗叶片在可见-近红外波段的光谱特性对其叶绿素含量的预测能力。首先对光谱范围为400 nm～1000 nm的甘蔗叶片反射率进行了主成分分析，以尽可能地减少冗余信息；接下来，采用前5个主成分作为BP神经网络的输入，建立了叶绿素的预测模型。研究发现，采用PCA及BP神经网络算法相结合的方法建立的预测模型具有较强的预测能力（R2=0.8929，pvalue=0.0016）。但是，利用全波段的光谱信息来作为预测模型的输入，数据量较大，数据获取成本较高，增加了模型的复杂性及应用成本，不利于后期推广。另外，由于研究中用到的样本数据较少，该模型仍存在一定的不稳定因素，后期可通过增加训练样本数量集，进一步增加模型的鲁棒性。

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第4篇：光谱技术论文范文

本书共9章：1. 引言：以创新点为引线讲述了LIBS的发展史；2. LIBS等离子体的基础知识：讲述了等离子体原子发射光谱学的基本原理，以及LIBS等离子体形成、寿命及衰败等复杂过程；3. LIBS的基本装置：LIBS是现代激光器、检测器、计时电路、数据采集系统和传统光谱仪系统的集成；4. LIIBS的分析校正曲线及特性曲线；5. 定性的LIBS分析；6. 定量的LIBS分析；7. LIBS的化学计量分析：论述了LIBS的模型计算，以及统计方法在LIBS中的应用；8. LIBS的远程测量；9. LIBS的应用案例。前言的后面有缩写词、常数及符号表。每章的结尾有参考书目。书的末尾有5个附录：A. LIBS操作中的安全注意事项；B. 主要的LIBS参考文献；C. 文献中给出的检出限；D. LIBS的光谱图；E. 问题及解答。最后是主题索引。

本书第一著者David A.Cremers博士任职于美国应用研究联合公司，有60年从事激光诱导击穿光谱学研究的经验，在LIBS的方法研究以及应用研究方面曾发表过大量论文。

本书从LIBS的基本原理出发，全面地阐述了LIBS的装备、方法和技术，并提供了大量的图片和照片来清晰地说明主题，是从事光学仪器分析工作者的必备手册，也可作为化学系或物理系大学生、研究生的参考书。

第5篇：光谱技术论文范文

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仪器分析是用精密仪器测量表征物质的某些物理或物理化学性质的参数以确定其化学组成、含量及化学结构的分析方法，是化学、物理、数学、光学、电学、机械、自动控制、计算机等多门学科相互渗透、相互促进的边缘学科。随着现代科学技术的发展，各种分析仪器应运而生，仪器分析的应用日益广泛，在化工冶金、环境保护、食品保健、卫生检验、医学检验和生物监测等各领域中都发挥着重要作用。因此，仪器分析己成为高等院校许多专业教学中一门必修基础课。

 

经过近20年的高速发展，如化学发光、非质子核磁共振波谱、电感耦合等离子体、原子质谱、变性高效液相色谱、超临界流体色谱和毛细管电泳等新技术己广泛使用，仪器分析内容日益丰富。如何在有限的课时内让学生更好地掌握仪器分析的内容，同时了解到最新前沿，是分析工作者必须关注的问题。笔者在医学检验等专业的教学实践中进行了一些探讨，现提出有关教学改革问题，尚期同行商榷与指导。

 

1突出重点，精心安排教学内容

 

仪器分析是教学内容更新较快的技术基础课，要在有限的学时内完成教学任务，就要求教师对教学内容融会贯通，在内容上有所侧重，重点系统学习某些仪器分析方法的基本概念及原理，并抽提出共性1]。例如光谱分析是仪器分析中内容最多、最复杂的一部分。这部分包括原子发射、原子吸收、原子荧光、分子荧光、紫外、可见、红外等光谱法，而这些方法可概括为两部分一原子光谱和分子光谱。因此，我们授课时以原子吸收光谱法为重点讲授原子仪器分析中有许多种分析方法，每种分析方法在不同专业中的应用是不同的。如红外分光光度法、核磁共振波谱法和质谱法主要用于对物质结构的测定，在医学检验专业中对物质结构的测定较少，所以只要求学生对红外分光光度法、核磁共振波谱法和质谱法有个了解，所需的教学时数就要适当少些。而原子吸收分光光度法、紫外分光光度法、发光分析法和电位分析法等章的内容在医院检验科应用很普及，对于这些章节的教学要适当増加课时的投入，要求学生通过学习掌握其基本原理、定量分析方法、仪器结构、具体操作程序和方法等。

 

现在的分析仪器，基本上带有计算机及数据处理系统，过去较复杂的数据处理，现在也许只需按一下键就完成了。因此，教材中关于手工处理数据的内容，可以不讲。如离子选择性电极的定量分析方法中介绍格氏作图纸的绘制及应用技巧。

 

2运用多媒体教学，提高教学效果

 

仪器分析课程信息量大，内容多，所涉及的仪器品种和元件多而杂，教学内容又涉及到多门学科，加之我校医学检验仪器分析课程按50学时设置，理论教学30学时，实验教学20学时，存在内容多学时少，且抽象难于理解的问题。我校从1999年起对该课程运用多媒体教学进行了尝试，2001年开始普及，取得了非常好的教学效果。

 

2.1解决了内容多课时少的矛盾，増大了教师授课信息量仪器分析内容丰富，涉及面广。如果将平时讲课中很难甚至根本无法在黑板上画出的实验装置、光路图、电路图、仪器外观图制作成PowerPoint省了课堂板书时间。

 

2.教学内容形象生动，提高了学生的学习热情仪器分析中有许多内容需要发挥空间想象力如仪器的组成、结构、图谱等，采用传统的教学模式学生感到枯燥和抽象，难以理解。但如果采用图片、动画和视频演示方式，让学生在动静结合，图文并茂的情景下学习，有利于激发学生学习兴趣，提高教学效果。2.弥补了仪器设备的不足目前许多高等院校的分析仪器设备严重不足，而仪器分析又是一门实验科学，为了培养学生的实验技能，对于实验室没有的仪器，可通过计算机多媒体进行模拟，在一定程度上掌握和増加学习内容，使理论与实际操作有机结合^。对于实验室有的仪器，学生可在完成了预习内容的模拟实验后，再进入实验室可更快更好地进入实际操作过程。

 

笔者在多媒体教学实践中体会到还需注意一些问题。如多媒体教学中信息量大，学生容易疲劳，情绪产生抑制。展现一张新的幻灯片时，应稍作停顿，让学生有足够时间浏览，同时也惊醒一些己经走神的学生。如每张幻灯片的文字叙述尽量少而精，注意语言的锤炼，便于学生做笔记，同时幻灯片中颜色不宜太多，否则易产生眼花缭乱的感觉，反而会分散学生的注意力。由于笔者的学识水平的限制，制作的课件还较简单、粗糙，有待在今后的教学实践中不断修改完善。

 

3科研促进教学，介绍最新前沿知识

 

随着分析仪器的快速发展，仪器分析是发展较快的基础课之一，这就要求我们在教学中要根据检验专业的特点及本学科的发展现状和发展趋势，针对教学内容作适当的调整，将一些旧的内容适当压缩或作为阅读材料，充实一些新的内容和前沿性知识，使学生在学好基础理论的同时，了解最新科技信息。如学习高效液相色谱时，介绍近年来在高效液相色谱基础上发展起来的变性高效液相色谱。随着人类基因组计划的完成，迫切需要一种敏感、高效、经济的方法来检测庞大的序列变异，变性高效液相色谱法是少数能同时满足上述条件的技术之一。变性高效液相色谱主要用于基因变异的检测、DNA微卫星鉴定、肿瘤杂合性缺失的检测等方面。将这些与检验专业有关的新知识、新领域适时地反映到课堂上，对教和学都起到了很好的促进作用。

 

4加强学生综合能力的培养

 

在实验教学中，不仅要锻炼学生的动手能力，也要培养学生的科研能力。以往的实验只是机械地按书本的实验步骤操作，照葫芦画瓢，片面追求结果，不明白实验设计原理，结果学生做完实验后很快就忘记，更不用说掌握。我们在实验教学中不仅要求学生掌握实验目的和实验原理，还要求学生了解实验过程中实验的关键和影响实验结果的各种因素，充分调动学生的兴趣和主动性。如邻菲罗啉分光光度法测定铁的实验中，既要掌握铁含量的测定，也要掌握分光光度法测定铁的条件及方案的拟定方法。这样不仅培养了学生的实验技能，同时培养了学生严谨、实事求是的科学态度和掌握正确的实验研究方法。

第6篇：光谱技术论文范文

关键词：食品安全，检测技术，现状，原子荧光，免疫分析

前言

近几年来我国食品安全问题不断出现，从而引起了人民对食品安全的极大关注。尽管我国已经出台了新的食品安全法，但是就我国食品安全的现状来看，人民对新的食品安全的认知还是远远不够的，如消费者对食品营养卫生知识的贫乏，生产者为追求利益，不惜违反食品安全法，食品安全监管力度不够和分析检测技术的水平低等导致了一些食品安全事件的发生。

1、食品安全的概论

1.1食品安全的认知

国际食品卫生法典委员会(CAC)对食品安全的定义是：消费者在摄入食品时，食品中不含有害物质，不存在引起急性中毒、不良反应或潜在疾病的危险性。在我国，食品安全一般理解为食品(食物)的生产、加工、包装、储藏、运输、销售和消费等活动中符合强制性标准和要求，不存在可能危害人体健康的有毒有害物质以导致消费者病亡或者危及消费者后代的隐患。食品应当无毒、无害，符合人体必需的营养要求，具有相应的色、香、味、形等感官性状。

2、我国食品安全现状

2.1我国食品安全现状形成的原因

人们对食品营养卫生知识不够重视，我国人民日常的饮食安排，存在着一些缺陷。同时一些不法分子为了得到更大的利益，滥用食品添加剂、化学成分，使用劣质原料。这些并不是因为科技落后，而是因为部分生产者素质较低，卫生意识淡薄，经不住利益的诱惑，在生产食品的过程中不能严格按照生产规章制度来执行等，都极易造成食品污染和中毒事件的发生。

3、食品分析检测技术

3.1微波消解（辅助萃取）技术在食品分析中的应用

怎样准确测定食品样品中的微量或痕量元素呢？关键是样品的前处理，因样品的前处理直接影响分析结果的精密度和准确度。

微波消解法，它结合了高温消解和微波快速加热两面性能。此方法具有加热速度快且均匀，无滞后效应，消解时间短只需几分钟至几十分钟，溶剂用量少且没有蒸发损失，一般只需5-10ml，避免有害气体排放，样品采用密闭消解有效地减少了易挥发元素的损失等优点。

3.2食品分析中常用的检测技术

3.2.1近红外光谱在食品分析中的应用

近红外光是指介于可见光和中红外光之间的电磁波，波长范围是700-2500nm，一般有机物在该区的近红外光谱吸收主要是含氢基团(OH，CH，NH，SH，PH)等的倍频和合频吸收[7]。近红外光谱常用的测量技术有透射法、漫反射法和反射透射法，近红外光线可以穿透许多透明材料，因此，无需打开玻璃瓶盖，可以直接对玻璃瓶内的物品进行测量，极适合于生产过程和恶劣环境下的样品分析等等。

3.2.2生物酶法和免疫分析技术在食品分析中的应用

生物酶不仅在食品发酵工业中应用广泛，而且还在食品检测技术中有着一定的作用。如在国际果汁市场中，苹果汁是仅次于橙汁的第二大果汁产品，苹果汁中添加苹果酸是比较常见的掺假象。免疫分析主要是利用抗体能够与相应抗原及半抗原发生自发的、高选择性的特异性结合这一性质，通过将特定抗体（或抗原）作为选择性试剂来对相应待测抗原（或抗体）进行分析测定的方法。

4、结论

就我国食品安全的现状来看，食品安全存在着如下问题：消费者对食品营养卫生知识的认识不够；生产者对《中华人民共和食品安全法》不够重视；监管体系的不完善；检测技术水平落后等。

基于这个问题监管部门采用一些新的检测技术是必要的，如近红外光谱、原子荧光、免疫分析技术等在食品分析中的应用。新的检测技术缩短了分析时间、提高了分析的灵敏度、实现了在线分析、定性和定量分析、多种组分同时进行分析等优点。

参考文献：

[1]高阳，杨薇，王佳江等．我国食品安全现状——问题及对策．中国食物与营养，2009（1）：15-16

[2]陈亚成，赵德明．中国食品安全现状及其监控体系的建立．《现代农业科技》，2009（9）：281-283

[3]中华人民共和国食品安全法.畜牧兽医科技信息，2009（11）：14-16

[4]蔡支农，郑丰杰．浅析我国食品安全现状及其对策，科技创业月刊，2006（9）:88-89

[5]郑丰杰．我国食品安全现状及其对策．黄冈师范学院学报，2006（l2），26（6）：73-75

[6]蒋士强，陈万金．食品安全保障体系建设与分析测试技术．现代科学仪器，2003（1）：4-7

[7]王多加，周向阳，金同铭等．近红外光谱检测技术在农业和食品分析上的应用．光谱学与光谱分析Spectroscopy and Spectral Analysis，2004（4），24（4）：447-450

[8]王海水，汪冬梅，席时权．近红外光谱在品质分析和定量分析中的应用．分析测试技术与仪器，2002（9），8（3）：136-138

第7篇：光谱技术论文范文

论文关键词：DT143DA红外测温仪，环境因子，操作因素，解决办法，操作方法

 

0 前言

温度作为研究物态的重要参数之一，它的精确测量一直是工业的重要需求，非接触式测温从上世纪初的隐丝式光学高温计的出现到现在的多光谱测温仪器的应用，辐射测温技术现在仍然在不断的发展中。辐射测温仪器的制造原理大多数是和黑体辐射定律相关。红外测温也属于辐射测温范畴，在高炉测温时显示了相对于热电偶测温的一系列优越性，动态性好、不破坏温度场的分布、不与铁水接触、节约重金属、可多次使用等等。但是测量过程同时也显示了其相对的不足，测温的抗干扰性不强，易受操作和环境的影响物理论文，测得的温度可靠性不好。现在将针对这些造成测量结果偏差的原因进行定性的分析并指出解决的方法。

2 铁水表面的反射对测温的影响试验

任何的实际物体都有反射外来的光线的能力，铁水表面肯定会反射周围物体的红外辐射，探头接受的光线不只是铁水的辐射，所以测得的数据并不能反映铁水表面的实际红外辐射特性，测出的结果将是不精确的。

2.1包钢高炉现场试验简图与试验数据

在实际测量中未插入铁水和插入铁水中测得的温度是不同的，插入铁水则避免了外界的红外辐射光波，下表时未插入铁水和插入铁水中测得的温度对比表

表2 未插入铁水和插入铁水中测得的温度对比表

Table 2 Molten iron and molten iron is notinserted into the temperature measured in comparison table

 

图2-a测得铁水温度

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图2-b测得铁水温度

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第8篇：光谱技术论文范文

关键词：原子吸收光谱法 干扰消除 故障分析

原子吸收光谱法（AAS）是一种基于待测基态原子对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法，是测定痕量和超痕量元素的有效方法。1953年，Walsh博士发明锐线光源，1954年全球第一台原子吸收仪在澳大利亚诞生，1955年，Walsh的论文《原子吸收光谱在化学中的应用》奠定了原子吸收光谱法的应用基础[1，2]。20世纪60年代初，PerkinElmer和Varian公司先后推出商品化原子吸收光谱仪，原子吸收技术进入迅速发展时期。目前，商品化原子吸收光谱仪的生产厂家主要有PerkinElmer、Varian、Jena、Thermo和Unicam等。

1 原子吸收光谱法的原理及技术特点

1.1 基本原理 对于每种元素来说，它的原子核周围都有特定数量的电子，每种原子常见的和最稳定的轨道结构称为基态，当原子获得一定能量后其外层电子被激发到不稳定的形态，即激发态。激发态原子是很不稳定的，最终将会返回到基态，同时发射出一定波长的电磁波。原子吸收是指气态自由原子对同种原子发射出的特征波长光的吸收现象，原子吸收光谱法是基于样品蒸气中被测元素的基态原子，对光源发出的该种元素的共振发射线的吸收程度大小进行定量分析方法，其波长区域在近紫外和可见光区。

1.2 原子吸收光谱法的应用 原子吸收光谱仪也称原子吸收分光光度计，常见的有单光束和双光束两种类型，主要由光源、原子化器、分光系统、检测器、数据处理及显示系统等5个部分组成。它主要用于测定各类样品中的微量、痕量金属元素，如水质分析、环境监测、生命科学研究、农林科学、地质普查、食品商检、医疗卫生、药检、冶金和石油化工等领域，在部分领域已被列入标准分析方法。

①优点：检出限低，灵敏度高；选择性好，精密度高；光谱干扰少，准确度高；可测元素多（70多种），操作简便，应用范围广。②局限性：测定W、Ta、Zr等高温元素不如发射光谱法，不能同时测定多种元素，测定复杂基体样品中的微量元素时易受主要成分影响，火焰在紫外区存在一定程度的自吸现象。

环境监测中常见重金属的火焰原子吸收测定参数详见表1。

2 原子吸收光谱测定中的干扰及其消除

原子吸收光谱法是一种干扰很少的技术，在实验室检测过程中，通常存在的干扰有背景吸收、化学干扰、电离干扰、基体干扰、发射干扰、吸收干扰及噪声干扰等七类[3，4]，消除或补偿这些干扰的方法如下。

2.1 背景吸收 产生原因：火焰中离子对光的散射，未分解的混合物分子对光的吸收。背景吸收特异性较差（区别于特征吸收），可在很宽波长范围内观察到。消除方法：连续光源法（氘灯、碘钨灯），自吸收法，塞曼效应校正法。

2.2 化学干扰 化学干扰是指对于被测元素形成自由原子的干扰。消除方法：调节燃烧器高度，使用更高温度火焰；加入释放剂或保护剂；协调标液与样液的组成（让标准液与样液所含的无机酸种类和浓度相同），如：测定钙时改用笑气-乙炔火焰，或加入一定量的硝酸镧溶液消除磷酸根的干扰。

2.3 电离干扰 电离干扰是指火焰提供的能量使待测元素外层电子脱离原子，降低了基态原子数量。消除方法：加入电离抑制剂，使用低温火焰，调节燃烧器高度，如：测定肥料中钾时加入电离电位更低的硝酸镧或硝酸铯溶液。

2.4 基体干扰 产生原因：样品的物理性质（温度、浓度、粘度、表面张力、燃烧性质等）与标液物理性质相差过大。消除方法：使样液、标液、空白液的组分相匹配，加入基体改进剂，标准物添加法。

2.5 发射干扰 发射干扰产生于空心阴极灯，包括被测元素本身各条发射线间的影响，即当样品浓度很高时，其他发射信号落在使用的光谱通带内。消除方法：减小狭缝宽度，增加等电流，稀释样品，改用温度较低的火焰。

2.6 吸收干扰 吸收干扰指样品中某共存元素的吸收波长落在待测元素的吸收线带宽内就会引起吸收干扰，使测定结果偏高。消除方法：减小狭缝宽度，选择次灵敏线，降低原子化温度，选择适当背景校正方式。

2.7 噪声干扰 噪声指测量信号（吸光度）随时间的波动，如白噪声、闪烁噪声、漂移噪声和分立频率噪声，光源、原子化器、检测器等都有可能成为噪声来源。白噪声：主要指由光源及其与检测器的相互作用产生的散粒噪声，延长测量时间或增加发射谱线强度可有效降低吸光度的RSD。闪烁噪声和漂移：低频部分占主要成分，变化较慢，采用调制（光源或样品）法可克服，但必须保证调制频率远大于噪声变化频率。分立频率噪声有时具有周期性，有时则不固定，可以找出仪器设计或工作环境方面的原因进行消除，或对数据进行统计处理。

3 原子吸收光谱仪常见故障分析

3.1 基线偏移 静态基线漂移。这是光源系统和检测系统故障，方法：首先查明仪器是否受潮，放置吸潮硅胶，仪器通电去潮，一段时间后仪器会逐渐正常；任何电磁感应都会使仪器产生漂移；用示波器检查“同步解调控制电路”检测点的波形，并与标准波形比较，如果波形异常，应调整使之正常。点火基线漂移。这是静态基线漂移或原子化系统故障，方法：排除静态基线漂移；检查毛细管有无堵塞和“气泡”，废液排放是否畅通和雾室内有无积水；气源压力不稳和燃烧器预热不够均会引起漂移；检查波长是否调准。

3.2 精密度变差 这是典型的分离频率噪声。方法：点火状态下吸入纯水或稀酸几分钟，冲走堵塞毛细管杂质，或用铜丝清除杂物，甚至可将雾化器拆卸后清洗；此外，空气和乙炔不纯或压力不稳、试液基体浓度过高、燃烧器缝积炭也会引起读数不稳定。

3.3 标准曲线线性差 阴极灯老化或使用高的灯电流引起分析谱线的衰弱扩宽，应及时更换光源灯或调低灯电流；狭缝过宽，使通过的分析谱线超过一条，可减小狭缝宽度；测定样品的浓度太大，高浓度溶液在原子化器中生成的基态原子不成比例，使校准曲线产生弯曲，应缩小测量浓度范围或用灵敏度较低的分析谱线。

4 原子吸收光谱分析法发展趋势

AAS的发展大致分为三个方面：一是原子化方式的改进，二是背景校正方式的变化，三是联用技术。激光光源和激光原子化技术的开发，将为微区分析和薄膜分析提供新方法。GC、LC高效分离技术的引入，拓展了AAS在痕量、超痕量分析领域内的应用空间。流动注射与AAS联用技术的应用，实现了基体复杂的元素，如As、Se等的测定。配合物、多元配合物与AAS的结合提高了检测灵敏度，大大拓展了AAS的应用范围。随着理论研究的深入与技术的不断进步，在不久的将来可能会出现更高分辨率、使用连续光源的原子吸收光谱仪。

参考文献：

[1]叶宪曾，张新祥，等.仪器分析教程（第二版）[M].北京：北京大学出版社，2007.

[2]李昌厚.原子吸收分光光度计仪器及其应用的最新进展[J].生命科学仪器，2006，4（8）：3-8.

[3]张扬祖.原子吸收光谱分析技术应用基础[M].上海：华东理工大学出版社，2007.

[4]汪雨，陈舜琮，杨啸涛.连续光源原子吸收光谱法的研究进展及应用[J].冶金分析，2011，31（2）： 38-47.

第9篇：光谱技术论文范文

提要：本文用分光光度计采集正常人及白血病患者血液吸收谱，分析200-800nm范围内的光谱，发现两者的紫外光谱的峰峰比I275/I541和I541/I576的比值有差别。同时，由于血液蛋白质各组分的含量与血浆不同，血液275nm附近的吸收峰较血浆279nm附近的吸收峰出现蓝移。

关键词：白血病；血液；紫外-可见吸收光谱

血液是人体特殊而重要的一种组织,含有各种营养成分，如无机盐、氧、代谢产物、激素、酶和抗体等，人体各器官的生理和病理变化，往往会引起血液成分的改变。因此临床上常常将化验血的结果作为诊断很多疾病的重要依据，光谱技术在这方面具有良好的应用前景[1-3]。

白血病是一种造血系统的恶性疾病，其主要特征为异常的白细胞及其幼稚细胞（即白血病细胞）在骨髓及其他造血组织中进行性、失控制的异常增殖，最终浸润、破坏全身任何器官组织，造成正常造血和免疫功能受抑，使正常血细胞生成减少，导致贫血、出血、感染和浸润等征象，并伴有周围血中白细胞质和量的改变，是一种异质性疾病[4，5]。

一、实验部分

样品：健康人样品13例，由郑州市骨科医院提供；

白血病患者样品17例，由郑州大学第一附属医院检验科提供

试验仪器：日本岛津公司的UV-3150型分光光度计，石英池。

参数设定：测试范围200-800nm，采样间隔0.5nm，狭缝宽度5.0nm，中速自动扫描，检测器为光电倍增管。

实验方法：在参照池与样品池(均为石英池)中分别加入3ml双蒸水作基线校准，之后参照池不动，从样品池中取出0.01ml双蒸水，再加入0.01ml健康人或白血病患者的血浆样品混匀后测紫外光谱

二、实验结果与分析

测得光谱如图1所示：

图1 血液的吸收光谱

a为健康人血液紫外光谱；b为白血病血液紫外光谱；c为抗凝剂肝素钠紫外光谱

两种血液的紫外光谱在276nm、344nm、414nm、541nm、576nm附近出现吸收峰 ，254nm、307nm、369nm、559.5nm附近出现吸收谷，414nm附近的吸收峰强度最大。而根据我们之前的研究血浆的紫外光谱只在279nm出现吸收峰在254nm附近出现吸收谷[6]，较血浆279nm附近的吸收峰血液的吸收峰出现在276nm附近，有位移。有资料表明414nm附近的吸收峰是红细胞的贡献[7]，葛向红等也作实验证明了这一点[8]。由于我们实验采用的是双蒸水，而红细胞遇水后会发生溶血而破裂释放出血红蛋白，血红蛋白（Hb）与O2结合生成氧合血红蛋白（HbO2）。有资料表明氧合血红蛋白的在可见区的吸收峰在540nm、576nm附近[9]； 275nm附近的吸收峰是血液中白蛋白的贡献 [10，11]，因此，我们认为实验中血液紫外光谱414nm、541nm、576nm附近的吸收峰是红细胞的贡献，275nm附近的吸收峰来自白蛋白。我们已知血浆紫外谱279nm的吸收峰是血浆蛋白质的贡献，来自蛋白质中的吸收峰在272nm附近的酪氨酸、吸收峰在282nm附近的色氨酸和吸收峰在254nm附近的苯丙氨酸[12]，血液紫外谱275nm附近的吸收峰较血浆紫外谱279nm附近的吸收峰有蓝移，这是血液蛋白质各组分的含量较血浆不同引起的，我们推测可能是血液中酪氨酸含量较血浆多的缘故，具体原因有待于进一步分析。

抗凝剂肝素钠在大于250nm的区域几乎没有吸收，在200-250nm区域，其吸收率也远低于人血液的吸收率，因此，它基本不影响这一波段血液的吸收特性。

三、血液紫外光谱分析

数据处理：采用美国Microcal公司的Origin数据分析和绘图软件

图2I275/I541的散点图图2 I541/I576的散点图

对30例血浆光谱作白蛋白和氧合血红蛋白相对峰峰比I275/I541和氧合血红蛋白的两个吸收峰的峰峰比I541/I576的散点图（如图2-3所示）。

散点图2-3的分析：

I275/I541：

健康人血液I275/I541>3.25 12例符合率92.3%

白血病患者血液I275/I541

I541/I576：

健康人血液 I541/I576∈（0.975--0.985）10例 符合率占76.9%

白血病患者 I541/I576 （0.975--0.985）13例 符合率占76.4%

四、小结

我们研究了白血病患者血液的紫外光谱，试图找出能区分健康人与白血病的血液光谱的参数，为白血病未来的快速、准确的发现和辨别提供一个光谱基础。研究结果表明通常情况下，健康人和白血病患者血液的紫外光谱是相似的，均在276nm、344nm、414nm、541nm、576nm附近出现吸收峰；254nm、307nm、369nm、559.5nm附近出现吸收谷；414nm附近的吸收峰强度最大； 275nm附近的吸收峰较血浆紫外光谱279nm附近的吸收峰有蓝移。观察到的峰谷比的变化表明白血病患者血液中某些成分的含量较健康人有所不同（如白蛋白、血红蛋白）。

血液样品的紫外光谱在不加任何处理手段的情况下，区分健康人和白血病患者符合率已经较高，若能再使用模式识别等其它智能手段，对数据作进一步处理分析，符合率可能会更高。

参考文献：

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[2]血液百科［EB/OL］. baike.省略/view/18631.htm

[3] 人体血液的成份与功能［EB/OL］.

省略/blogger/post_show.asp?BlogID=559592&PostID=6876879

[4] 达万明，裴雪涛.现代血液病学[M].北京：人民军医出版社,2003：773.

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[7]Xie ji yun (谢济运), Jiang zhi liang (蒋治良), Zhong fu xin (钟福新). Analysis and Testing Technology and Instruments[J]. 2000,9(3):178-181

[8]葛向红.癌细胞、乳腺疾病样品的吸收光谱和拉曼光谱研究[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库，2005：23.

[9]inf.hainmc.省略/jingpin/biochem/sy2.files/main.htm

[10]许少锋，林上忠，陈荣.人和兔血液不同组分吸收光谱的研究[J].应用激光.1997，17（6）：283-284.