基于太赫兹光谱技术的山核桃内部虫害检测初步研究-论文.pdf

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1、第34卷，第5期光谱学与光谱分析Vo1．34，No．5，ppl196—12002014年5月SpectroscopyandSpectralAnalysisMay，2014基于太赫兹光谱技术的山核桃内部虫害检测初步研究李斌，WANGNing，张伟立，赵春江，张保华1．北京市农林科学院，北京农业智能装备技术研究中心，北京1000972．OklahomaStateUniversity，Stillwater，74075，USA3．北京市农林科学院，北京农业信息技术研究中心，北京100097摘要美洲山核桃是美国

2、最重要的坚果之一，内部虫害是影响山核桃质量的重要因素。为了实现美洲山核桃内部虫害的有效快速、无损检测，初步探索应用太赫兹光谱技术检测山核桃虫害研究。收集山核桃样本并制作核桃仁1，2，3FIlIn均匀厚度的切片，切片大小为2cm~1cm，按照同样的尺寸制作核桃壳和核桃仁中间夹层的切片；利用太赫兹时域光谱设备采集不同切片0~2THz波段的太赫兹吸收光谱，并对比分析了所测切片的光谱特性；采集了活体烟草天蛾切片和干燥的山核桃虫害切片的太赫兹时域光谱，由于活体害虫的较高含水量以及太赫兹光谱对水分等极性分子的强吸

3、收特性，与山核桃切片对比发现，活体虫害呈现非常明显的光谱吸收特性；最后，对整个山核桃样本进行了无损透射试验。研究表明，太赫兹光谱技术在检测山核桃内部虫害方面具有较好的应用潜力，为进一步认识太赫兹光谱性质，掌握样品制备方法、实验测试方法和数据获取及光学参数计算方法，应用太赫兹光谱技术开展山核桃内部虫害快速无损检测提供参考。关键词太赫兹；山核桃；无损检测；内部虫害中图分类号：TN29；0657．3文献标识码：ADOI：10．3964／j．issn．1000—0593(2014)05—1196—05具。太赫

4、兹(terahertz，THz)波(或称THz辐射、rr_射线、亚引言毫米波，通常简称为THz)指的是频率在0．1～lOTHz(波长在3mm~30)范围内的电磁辐射(1THz=10Hz)cl。美洲山核桃是美国最重要的坚果之一。山核桃有着光滑在电磁波谱上，太赫兹波位于微波与红外线之间，其两侧波的外壳，核桃仁占全部重量的4o％～6o，因其营养丰富、段均有了较多的研究应用，低频太赫兹波部分呈现微波辐射口味香美，山核桃有着很高的消费群体和经济价值口]。尺特性，高频太赫兹波部分呈现光学辐射特性，处于由电子学寸、

5、重量、密度、内核颜色等是影响山核桃品质的主要因素，向光子学过渡区域，安全无电离辐射【5]。太赫兹波的特殊位而内部虫害则是影响山核桃质量的重要因素之一。对于存储置使其波谱具有一些独特的性质，有着良好的研究潜力和应过程中的山核桃，及时检测、隔离虫害山核桃，可以避免虫用前景。害的传播，降低同一批次山核桃的经济损失；对于销售到市近十几年来，超快激光技术的迅速发展，为太赫兹脉冲场上的山核桃，在使用时发现虫害，不仅损伤了消费者的胃的产生提供了稳定、可靠的激发光源，使太赫兹辐射机理研口，也严重影响了品牌形象，给相应

6、的企业造成很大的经济究、检测技术和应用探索得到了蓬勃发展。物质的THz响应损失_2]。对于遭受内部虫害的山核桃来讲，仅仅通过重量光谱(包括透射光谱和反射光谱)包含着丰富的物理和化学信或外观品质进行内部虫害检测具有一定的难度。目前主要通息，研究物质的THz波谱响应，对于探索和分析物质结构，过抽样的方法进行山核桃内部虫害的有损检测，尚无山核桃开展THz波的现实应用研究等，具有十分重要的价值。内部虫害安全无损检测的相关报道。因此建立有效的山核桃当前，世界各国科学家都在加快推动太赫兹技术在各领内部品质无损检测

7、系统对于实现山核桃品质与安全监测、推域的应用探索研究，取得了较好的进展『6J11_。然而，太赫兹动山核桃产业健康发展具有重要意义。光谱技术在农业和食品领域的研究和探索才刚刚开始，它的光谱技术已成为农产品品质质量与安全检测的有力工特性还有待于不断的通过实验加以认识，研究其潜在的科学收稿日期：2013-07—17，修订日期：2013—12—15基金项目：国家自然科学基金项目(31301237)和北京市自然科学基金项目(6132009)资助作者简介：李斌，1983年生，北京市农林科学院博士e-mail：li

8、b@nercita．org．cn*通讯联系人e-mail：zhaocj@nercita．org．cn1200光谱学与光谱分析第34卷PreliminaryResearchonInsectDamageDetectioninPecansUsingTerahertzSpectroscopyLIBin，WANGNinge，ZHANGWei—li，ZHAOChun-jianga，ZHANGBao-hua1．BeijingResearchCenterofIntell