[發明專利]一種采用多譜線比值法提高激光探針分析精確度的方法

有效

• 申請號: 201410852515.4
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104483292A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 李祥友;李闊湖;曾曉雁;郭連波;陸永楓;楊新艷;李嘉銘;王旭朝;朱光正;鄒孝恒;喻惠武
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于激光探針的成分分析領域，具體為一種采用多譜線比值法(multi-spectral-line?calibration，簡稱MSLC)提高激光探針定量分析準確度和精密度的方法。

背景技術

激光探針技術，即激光誘導擊穿光譜(laser-induced?breakdown?spectroscopy，簡稱LIBS)技術，是一種原子發射光譜技術，近些年得到越來越多的應用。激光探針技術利用高強度脈沖激光燒蝕樣品，產生等離子體，通過光譜儀對等離子體的發射光譜進行采集和分析，得到樣品的元素種類及含量。激光探針技術具有可快速檢測，較少或不需樣品制備，較低的樣品損耗，可在線、原位檢測，可分析多種物態等優點，越來越廣泛地應用于生物醫學，冶金，環境監測，文物分析鑒定，太空探索和能源開發等諸多領域。

然而，激光探針光譜是瞬態光譜，其特征受激光能量，聚焦距離，樣品表面狀況，激光與樣品相互作用等激發條件的影響，這些激發條件的變化將造成等離子體中光譜發射強度及其分布、等離子體形狀等的變化，從而影響定量分析精度。

最常用的激光探針定量分析方法是內標法，即使用基體元素的某條譜線作為參考線(或加入一定含量的某種元素成分，以其譜線為參考線)，然后用被測元素的分析線強度除以參考線強度，用得到的譜線強度比值與校準樣品的元素含量建立校準曲線，用此校準曲線獲得被測物的成分及其含量。內標法雖然在一定程度上能減弱等離子體光譜波動帶來的影響，但其分析準確度和精密度仍然不高，難以得到令人滿意的結果。

發明內容

針對現有激光探針定量分析方法的不足，本發明提出一種提高激光探針分析精確度的方法，該方法采用多譜線比值法來提高激光探針定量分析準確度和精密度。

本發明提供的一種提高激光探針分析精確度的方法，首先在采集的標準樣品光譜中找到至少一條能反映被測元素含量變化的譜線，另外根據決定系數選擇基體元素的至少二條譜線，其譜線強度能夠反映其所處位置的等離子體狀態信息；利用找到的標準樣品中被測元素的譜線和基體元素的譜線的一部分強度比值作為輸入值，標準樣品中被測元素的含量作為標準輸出，對選取的分析模型進行訓練，獲得訓練好的分析模型和被測元素最優譜線比值集C1的構成規則，再按下述過程對被測元素進行分析：

第1步使用激光探針系統采集被測物的光譜，并找到和標準樣品中該被測元素的最優譜線比值集C1中比值所用到的被測元素譜線和基體元素譜線；

第2步根據分析模型校準環節獲得的被測元素最優譜線比值集C1的構成規則，構建被測物中被測元素的最優譜線比值集C2；

第3步將被測元素最優譜線強度比值集C2中的譜線強度比值作為輸入值，代入訓練后的分析模型，輸出被測元素的含量。

基于多譜線比值法(multi-spectral-line?calibration，簡稱MSLC)的激光探針定量分析技術，將多個譜線強度比值代入分析模型以實現元素含量的定量分析。

較之傳統的內標法，該方法具有分析準確度和精密度高等優點。并且經過對用于分析被測元素的譜線強度比值集的優化，去除了不合適的譜線比值，只留下那些能準確反映被測元素含量和等離子體狀態的信息，另外在較寬的譜線強度比值選擇范圍內，本發明方法的分析準確度和精密度都優于內標法，說明其魯棒性好，有利于定量分析。

附圖說明

圖1為本發明實例提供的方法的流程示意圖；

圖2為計算譜線強度比值的示意圖；

圖3為獲得分析模型和最優譜線比值集構成規則的流程示意圖；

圖4為譜線比值優化過程的示意圖；

圖5為采集光譜用的激光探針系統實現方式之一的結構示意圖；

其中，1.激光器；2.激光波長反射鏡；3.聚焦透鏡；4.電動平臺；5.光收集器；6.光纖；7.光譜儀；8.ICCD；9.觸發線；10.數據線；11.系統控制及數據處理計算機；

圖6為Cr元素預測含量和標準含量符合程度的對比圖；

圖7為Ni元素預測含量和標準含量符合程度的對比圖；

圖8為Cr元素預測含量相對標準偏差的對比圖；

圖9為Ni元素預測含量相對標準偏差的對比圖。

具體實施方式