2023年, 第35卷, 第1期　刊出日期：2023-03-15

  

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  锇在高压下发生电子拓扑转变的拉曼谱学证据

  刘静仪, 张雷雷, 吴彬彬, 陶雨, 范春梅, 雷力

  光散射学报. 2023, 35(1): 1-7. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202301001

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  过渡金属元素锇（Os）在高压下的电子拓扑转变（ETT）一直存在争议。迄今为止，除个别基于高压同步辐射的X射线衍射数据外，并无其它能够支持Os存在高压ETT的实验报道。本文基于比较光谱学原理，在0~220 GPa内，研究了金属Os的高压晶格动力学行为。分析结果表明，Os的E_2g拉曼模压力系数（dω/dP）在~110 GPa处发生突变，且mode-Grüneisen参数（γ_i）产生了相应的数值突降。高压下拉曼声子和mode-Grüneisen参数的突变位置与高压同步辐射衍射实验的异常点接近，这很可能与Os在高压下发生ETT有关。本文从晶格动力学角度讨论了Os的ETT特性，为Os的压致ETT提供了拉曼谱学的证据。
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  基于玫瑰花状MoS2@Au复合材料的SERS效应研究

  于鸿艳, 陈丹瑜, 孙欢欢, 宋燕平

  光散射学报. 2023, 35(1): 8-15. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202301002

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  本文通过水热法合成了玫瑰花状的MoS₂纳米粒子，结合氧化还原法制备了MoS₂@Au复合材料，并将其作为表面增强拉曼散射(SERS)的活性基底。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪以及拉曼光谱仪分别对MoS₂和MoS₂@Au复合材料进行表征。以罗丹明6G (R6G)作为探针分子，对MoS₂和MoS₂@Au两种材料的SERS性能进行研究。SERS结果表明在532 nm激光线的激发下，相比于MoS₂对R6G分子的检测极限为5×10^-6 M，MoS₂@Au复合材料的检测极限高达5 QUOTE  10^-9 M，明显提高了3个数量级，这得益于Au纳米粒子的电磁场增强与基底-分子间电荷转移增强的协同作用。并计算得到基底的SERS信号相对标准偏差(RSD)值为12.2%，表明MoS₂@Au基底的SERS信号具有较好的均匀性。
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  基于拉曼光谱的药品智能分析

  卢青, 牟涛涛 , 陈少华

  光散射学报. 2023, 35(1): 16-23. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202301003

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  拉曼光谱分析技术应用于药品分析领域，传统的拉曼光谱分析方法依赖于人工的专业性和测试条件，耗费大量的时间和人力。针对此问题，本文提出一种将拉曼光谱与深度学习中卷积神经网络（CNN）结合的方法，可以更加高效、便捷地用于药品分析。实验采集了4种药品拉曼光谱，分别使用了非对称最小二乘法（ALS）进行基线校正和S-G平滑滤波以及最大最小标准化对原始拉曼光谱进行预处理。结合了包括将多条狄利克雷分布的光谱混合的方法在内的6种数据增强的方法来生成新的拉曼光谱以扩充数据，数据增强方法提高了模型的拟合能力和表达能力。使用主成分分析（PCA）方法对测得的原始拉曼光谱进行降维，将光谱数据作为输入，搭建一维卷积神经网络模型预测药品类别，实现药品分类，为药品分析提供了智能方法。
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  基于反常衍射近似理论的血红细胞光散射建模和仿真

  张梓培, 徐佳星, 陈梅, 杨克成, 郭文平, 李微

  光散射学报. 2023, 35(1): 24-32. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202301004

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  光散射法是区分正常和病变血红细胞的有效方法，然而当前缺少对于病变血红细胞建模和光散射特性的研究。本文以反常衍射近似理论为基础构建了正常双凹圆饼形血红细胞以及病变椭圆形、镰刀型和聚集血红细胞的光散射模型，确定了该理论应用于血红细胞时的适用角度范围，应用数值仿真探究了异常形态、异常尺寸和异常聚集血红细胞与正常血红细胞的光散射空间分布的差异。仿真结果表明，不同半径和形态血红细胞的散射光强曲线的极值个数和对应角度均有有较大差异，而聚集血红细胞散射曲线的极小值对应的角度基本一致，极小值大小有22%以上的差距。这一结论对于使用光散射法检测和区分正常和病变血红细胞以及建立血红细胞形貌特征反演算法有重要意义。
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  光谱对妊娠期高血压疾病的预测价值

  赵慧莹, 李文君, 刘福元

  光散射学报. 2023, 35(1): 33-38. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202301005

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  妊娠期高血压疾病( hypertensive disorder of pregnancy，HDP)是一系列严重威胁母婴生命安全的妊娠期特有并发症 ^{ADDIN NE.Ref.{16468DB4-8315-49F7-A697-9AB944AA3F6D}[1]}，主要包括妊娠期高血压、子痫前期、子痫、慢性高血压并发子痫前期、妊娠合并慢性高血压，是孕产妇和围产儿死亡的最常见原因 ^{ADDIN NE.Ref.{585702D6-56AA-4EBD-850C-4551BB147ECB}[2]}，近年来HDP的发病率正呈现出逐年上升的趋势 ^{ADDIN NE.Ref.{3EFB42FD-AE76-4AAF-9F28-C80D580B4059}[3]}；这组疾病影响着全球10%-12%的孕妇和胎儿的生命健康 ^{ADDIN NE.Ref.{E8AB653C-1987-4400-965F-3ADEA7C0F170}[4]}，是孕产妇和围产期发病率和死亡率的主要原因之一，全世界每年有超过76000名妇女和500000名婴儿死于这组疾病 ^{ADDIN NE.Ref.{F42BD2FF-668E-4FAC-A288-B0D0422CDDA6}[5-7]}。当前国内外研究对于HDP相关疾病的早期预测，仍然缺乏有效、可靠的研究手段 ^{ADDIN NE.Ref.{B9DD1871-9915-476C-B7CA-890B937D232D}[8]}；因此通过简单的检测技术来评估孕妇是否发生不良事件结局进行预测，进而为临床早期干预措施提供一个新的思路，就具有极大的临床指导意义。

  
  

      拉曼光谱（Raman spectroscopy），也称为拉曼散射，是1928年由印度科学家C.V.Raman发现，并以他的名字命名的一种振动光谱 ^{ADDIN NE.Ref.{99E8D95E-58ED-4ED0-8A44-52BEF1570F0F}[9]}。近几十年来，拉曼振动光谱技术被广泛应用于生物医学领域研究尿液、血浆和血清样品 ^{ADDIN NE.Ref.{9D75ACB7-DF89-47EB-91D4-3DD873A9D110}[10]}。拉曼光谱用于研究生物样本如：单个细胞、组织、体液等，可以实现“无标记、无损”检测，甚至原位采集信息 ^{ADDIN NE.Ref.{5B0648AB-E025-47A9-ADF8-743A8F9C86F5}[11, 12]}。拉曼光谱能反映出血浆和血清样品的化学成分、所含官能团及化学反应所带来变化等，从而反映生物标本中的生物大分子特征 ^{ADDIN NE.Ref.{AC664650-B7C0-4FFA-BF83-BCCCAAEC52DE}[13]}。每个分子都有特定的拉曼图谱，能反映样本中生化组分定性、定量、多维、动态信息。这些信息构成了被检测样本表型的指纹信息，反应其生理生化状态，可用于差异性物质的鉴别。复习文献有报道Raman光谱在肿瘤、感染性疾病及其他生物医学中的应用价值，但在HDP的预测性诊断中未检索到有关报道。

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  两种蜘蛛大壶状腺丝的拉曼光谱与力学性能研究

  王敏, 杨自忠, 司民真,

  光散射学报. 2023, 35(1): 39-45. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202301006

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  偏振拉曼光谱能有效分析蜘蛛丝的蛋白质结构特征，早期的研究对象多为人工抽取的络新妇属蜘蛛的曳丝，而同为大壶状腺丝的骨架丝及其他科属的蛛丝却很少被研究报道。为探讨自然状态下蛛丝蛋白二级结构与力学性能之间的关系，使用偏振拉曼光谱对艾蛛属的黑腹艾蛛、希蛛属的翘腹希蛛的骨架丝进行研究。结果表明，这两种丝有着相似的氨基酸序列和结构，且β-折叠平行于丝的轴线，但翘腹希蛛丝其余大部分的二级结构却垂直于丝的轴线，这一特殊结构也导致翘腹希蛛丝的断裂伸长率（42.18±11.84%）高于黑腹艾蛛丝（23.85±5.18%）。同时，从不同峰强比、方向不敏感光谱得出，翘腹希蛛丝β-折叠结构的取向度比黑腹艾蛛丝的高，但相近的β-折叠结构、络氨酸氢键含量导致两丝的断裂强度变化差异不显著。蛛丝拉曼光谱的重现性较好，可用于研究更多种类的蛛丝，为开发利用蛛丝提供依据。
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  青绿山水画绘画颜料及调色方法的光谱法分析 --以《雷璘绢本设色山水人物轴》为例

  吴娜, 李郑, 王克青

  光散射学报. 2023, 35(1): 46-54. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202301007

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  本文使用显微镜、大幅面X射线荧光扫描成像、拉曼光谱仪等手段对清代《雷璘绢本设色山水人物轴》颜料种类和调色方法等信息进行研究。研究结果表明这幅青绿山水人物图轴绘制青绿山顶时使用了颜料石青、石绿和Smalt，绘制青绿山坡、山脚、绿色树叶等部位时使用了颜料石青、石绿，绘制棕色树干时使用了赭石，绘制墨色树枝、屋顶、小桥等部位时使用了炭黑。调色方法上，青绿山顶相较于颜色相近的山坡和山脚，增加使用了蓝色Smalt，石青、石绿的颜料浓度从山顶到山坡逐渐降低，说明画家通过不同颜料的混合使用、改变颜料浓度等方法，突出山脉的起伏变化，增加画面的立体感。测试结果表明，面扫描采集方法可以获得更加全面的文物信息，避免检测信息的缺失，再结合传统的点采集方法，可以实现对中国传统卷轴画使用的颜料种类、调色方法等信息的研究。
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  基于Kubelka-Munk理论的矿物颜料颗粒光散射特性及颜色研究

  赵安然 刘振 樊硕 刘莉 刘思鲁

  光散射学报. 2023, 35(1): 55-63. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202301008

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  针对矿物颜料颗粒大小对光学特性和颜色的影响问题，本文结合光散射理论和Kubelka-Munk理论构建单颜料颗粒的光学模型，将其映射到颜料介质群的光学特性中，建立光谱反射率、散射系数及吸收系数的微分映射模型。实验结果表明，颜料颗粒粒径尺寸与散射系数、光谱反射率、明度及三刺激值呈明显的负相关性。本研究验证了将光学理论和色彩学理论相结合的合理性，揭示了粒径变化对矿物颜料的光学特性及色度值的影响机理，为计算机配色中的彩绘文物修复提供了一定的理论工具价值。
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  基于反向传播神经网络结合便携式拉曼光谱特级初榨橄榄油掺假定量分析

  张凯萍 李国霞

  光散射学报. 2023, 35(1): 64-70. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202301009

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  低品质橄榄油冒充或掺假特级初榨橄榄油的行为屡见不鲜，为实现特级初榨橄榄油掺假的快速鉴定，本文提出一种便携式拉曼光谱结合人工神经网络算法的特级初榨橄榄油掺伪鉴定方法。首先，将低品质的橄榄油和特级初榨橄榄油按不同体积比混合并静止24小时。然后，利用便携式拉曼光谱仪检测不同掺伪浓度混合油样的拉曼光谱，并基于反向传播神经网络算法构建定量分析模型。最后，利用密度泛函理论的B3LYP/6-31+G（d, p）基组对特级初榨橄榄油的主要分子进行拉曼光谱的理论计算，从机理出发讨论特级初榨橄榄油掺伪定量分析的依据。实验结果表明反向传播神经网络结合拉曼光谱技术可以实现低品质橄榄油掺假特级初榨橄榄油的定量分析，定量分析模型的决定系数达0.996，均方根误差优于0.017。因此，反向传播神经网络结合拉曼光谱技术能够实现对特级初榨橄榄油掺假的有效分析，为保障国内橄榄油市场的稳定和保护消费者的合法权利提供了一种可靠的技术参考。
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  电子初始位置对高能电子空时间辐射特性的影响

  高周景明, 蒋凌峰, 朱佳宇, 田友伟

  光散射学报. 2023, 35(1): 71-77. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202301010

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  为了研究电子初始位置对圆偏振紧聚焦激光脉冲中高能电子的运动时间谱和空间分布特征的影响，本文通过结合相关理论，对高能电子的全时间运动方程和空间运动方程进行推导，同时运用MATLAB程序进行数值模拟，作出空间辐射三维图和时间谱。结果表明，当激光脉冲中电子的初位置逐渐向方向移动时，空间辐射特征呈现出四向对称性的趋势，单位立体角辐射功率时间谱中峰值辐射的半高全宽也不断增大，从初位置为时的3.5as变为时的7.9as，并且与初始位置成近似正向线性关系，因此可以得到电子初位置对电子的能量分布有较大影响的结论，这也为后续研究电子初位置对激光脉冲中高能电子的辐射影响提供了一定的理论基础。
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  初相位对激光驱动高能电子辐射空间谱和频谱的影响

  夏伶榆, 袁一锐, 朱森源, 薛洪涛, 田友伟

  光散射学报. 2023, 35(1): 78-83. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.202301011

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  为了研究不同初相位所对应的激光驱动高能电子辐射空间谱和频谱，以Thomson散射经典理论和单电子模型为基础，借助MATLAB软件完成了数值模拟，深入讨论了初相位对激光驱动高能电子辐射空间谱和频谱的影响。研究结果表明:电子在焦点处对撞情况下，不同初相位的散射频谱特性并无较大差异，即单色性无明显变化；电子在远离焦点处对撞情况下，初相位的改变使得散射光的最大单次谐波能量及其对应的谐波次数呈周期性变化，其周期为