基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的物質(zhì)成份分析方法研究.pdf

1、激光誘導(dǎo)擊穿光譜（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新型光譜分析技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)快速原位、實(shí)時(shí)在線、多元素同時(shí)檢測(cè)，在諸多領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力。但是目前激光誘導(dǎo)擊穿光譜的分析方法還不成熟，特別是定量分析精度還無(wú)法和傳統(tǒng)的光譜分析方法相比，LIBS技術(shù)距離實(shí)用化還有一段距離。
　　本文以促進(jìn)LIBS技術(shù)實(shí)用化為目標(biāo)，從LIBS分析方法入手，對(duì)定性分析和定量分析中的若干重

2、要問(wèn)題進(jìn)行了研究，重點(diǎn)是研究定量分析方法。本文完成的主要工作包括:
　　(1)設(shè)計(jì)、搭建了一套LIBS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，能夠同步完成光譜采集和等離子體成像任務(wù)。并研究了若干關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)LIBS的影響，對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化。
　　(2)針對(duì)LIBS定性分析在物質(zhì)識(shí)別與分類(lèi)中應(yīng)用問(wèn)題，提出了一種基于主成份分析和自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的LIBS光譜無(wú)監(jiān)督分類(lèi)方法，并成功運(yùn)用在巖石巖性的識(shí)別分類(lèi)上。
　　(3)針對(duì)LIBS連續(xù)背景對(duì)譜線干擾導(dǎo)

3、致的定量分析不準(zhǔn)確問(wèn)題，結(jié)合LIBS連續(xù)背景的特點(diǎn)，提出了一種動(dòng)態(tài)背景自動(dòng)校正方法，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證經(jīng)過(guò)背景校正后定標(biāo)曲線的決定系數(shù)得到改善。
　　(4)針對(duì)LIBS光譜不穩(wěn)定，隨機(jī)起伏較大的問(wèn)題，提出了一種基于等離子體成像強(qiáng)度的光譜歸一化方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種方法比起傳統(tǒng)的全譜歸一化方法，能夠更好地降低光譜起伏，提高信號(hào)穩(wěn)定性。
　　(5)針對(duì)現(xiàn)有分析方法的前提假設(shè)“等離子體是局部熱平衡的”與實(shí)際等離子體狀態(tài)不完全一致的問(wèn)題，提

4、出了一種多元非線性定量分析方法，這種方法對(duì)溫度不敏感，不需要等離子體處于局部熱平衡狀態(tài)。對(duì)合金鋼中Mn元素的定量分析表明，這種方法定量分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性均優(yōu)于常規(guī)的內(nèi)標(biāo)法。
　　(6)針對(duì)復(fù)雜基體中共存元素效應(yīng)對(duì)定量分析結(jié)果的影響，改進(jìn)了現(xiàn)有的PLS分析方法，并將其運(yùn)用在爐渣中多種成份的定量分析上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，改進(jìn)后的PLS分析方法對(duì)爐渣中四種成份的測(cè)量誤差均小于傳統(tǒng)的PLS分析方法。
　　本文的研究成果豐富了LIB