[發明專利]基于多元線性回歸法的液體陰極輝光放電光譜分析方法

有效

• 申請號: 201710472016.6
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107314999B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王金梅;翟翔;鄭培超;唐鵬飛
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G01N21/67
• 分類號: G01N21/67;G01N21/69
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 周慶路

本發明公開了一種基于多元線性回歸法的液體陰極輝光放電光譜分析方法，包括以下步驟：首先將待測樣品溶液激發為等離子體，通過光譜儀采集等離子體的光譜信息。然后計算待測元素的濃度與待選定元素之間擬合曲線的斜率，斜率的絕對值越大意味待測元素和待選定元素之間相互影響越大。選取絕對值較大的斜率所對應的元素，作為多元線性回歸方程中的自變量。最后，建立待測元素與選定元素的多元線性回歸方程，通過該回歸方程，即可分析具有與待測液相成分類似的樣品溶液。本發明技術方案，通過選擇最佳的自變量，并在此基礎上使用多元線性回歸法來矯正基體效應，從而達到提高測量精度的目的。

技術領域

本發明屬于液體陰極輝光放電光譜定量分析領域，具體為通過多元線性回歸法來分析光譜信號，從而提高定量分析的精度。

背景技術

隨著近二十年的發展，液體陰極輝光放電光譜分析技術已經被廣泛地公認為一種有效的手段去檢測水體中金屬元素的含量。而且該種技術相對于傳統的水體元素檢測技術，比如比色法和電化學法，具有很高的靈敏度，以及較低的檢測限。該種技術完全可以用來檢測水體中各種金屬含量，特別是在測量水體中對人體有害的重金屬元素(比如鉛和汞)方面，有較高的檢測靈敏度。而且基于液體陰極輝光放電光譜分析技術的檢測裝置，例如申請號為201410211206.9的中國專利和申請號為201510238942.8的中國專利中所描述的裝置，都是在大氣壓的情況下就可以直接地被用來檢測溶液中金屬元素，這兩種不需要真空的檢測裝置，具有成本相對較低、靈敏度高、便攜的特點。

目前，對于如何處理液體陰極輝光放電裝置中產生的光譜信息，大多數國內外研究人員都在使用標準曲線法建立數學模型。但是這種處理方法，建立的是溶液中某一個元素的濃度和其對應的某一條光譜線強度的線性關系，不能充分地利用所得到的光譜信息。由于液體陰極輝光放電等離子體存在較強的基體效應，使得這這種處理方法在進行復雜樣品測量時變得更不精確。為了修正標準曲線法的不足，很多研究人員采用內標法，該種方法在測量過程引入一種內標元素，利用待測元素譜線強度與內標元素譜線強度比值建立與溶液濃度關系的定標曲線，克服等離子體波動所引起信號波動，一定程度提高了測量的準確性。但是對于內標法，其局限性在于，對于不同的元素，究竟選用何種元素來內標合適，需要大量的實驗才能得到結果，而且內標法利用的只是光譜中某兩條線的信息，利用這兩條譜線的強度比抑制光譜波動，然而內標法還不能充分的利用光譜信息，在克服基體效應方面尚顯不足。

發明內容

本發明提出液體陰極輝光放電光譜的多元線性回歸分析，旨在降低樣品溶液中基體效應對金屬元素檢測帶來的不利影響。并且還提供了一套方法來確多元線性回歸方程中的自變量的方法。

通過具體步驟如下：

a、配置一系列含有不同濃度的待測元素的樣品溶液，并向其每份樣品溶液中添加多種定量的、待選定的元素，并對這一系列樣品溶液進行預處理；

b、將步驟a中的一系列樣品溶液通入液體陰極輝光放電裝置，啟動該裝置后，在高壓直流電源的激勵下，樣品溶液被激發為等離子體后產生光譜，然后通過光譜儀采集等離子體的發射光譜，每一份樣品溶液均會得到一張光譜圖；

c、根據NIST數據庫，從步驟b中的光譜選出待測元素的譜線，以及待選定元素的譜線；

d、根據步驟c中的光譜數據，建立待測元素濃度與某一條待選定元素譜線強度的線性擬合曲線，并得出該曲線的擬合斜率，斜率的絕對值越大，表明待測元素與該待選定元素的相互影響越大；

e、重復步驟d，建立待測元素濃度和每一條待選定元素譜線之間的擬合曲線，并可以得到每一條擬合曲線的斜率絕對值；

f、對步驟e中得到的一系列斜率絕對值進行排序，選取斜率絕對值最大的1-3條擬合曲線所對應的待選定元素，這些待選定元素與待測元素之間相互影響較大，并將這1-3個元素的譜線強度作為自變量元素，即作為回歸模型中的自變量；