微波产生形式会影响激光诱导击穿光谱(LIBS)中等离子体光谱信号的强度和稳定性。实验选择重金属镉(Cd)质量分数为1.5×10-5的叶菜样品作为研究对象, 对比分析了双针、单针、环形、双环4种微波探针和前、中、后3个探针位置处传导微波对等离子体光谱信号强度和稳定性的影响, 以优化微波辅助LIBS(MA-LIBS)实验中的微波作用形式, 达到更好的辅助增强效果。分析MA-LIBS光谱图发现, Cd元素的等离子体光谱信号增强了2.58倍, Si、P元素的等离子体光谱信号强度分别增强了2.70倍和3.08倍, 有较好的增强效果。这表明：选择合适形状的微波探针和微波加载位置可以提高微波辅助增强效果, 增强LIBS技术在低浓度样品检测方面的应用性能。

为了快速识别茶叶品种,提出了激光诱导击穿光谱全光学诊断方法。采集7种茶叶样品在200~480 nm波长范围的激光诱导击穿光谱的全谱数据,分别运用九点平滑和九点平滑/一阶导数方法对光谱进行降噪、消除干扰预处理,再结合主成分分析对预处理后的光谱进行降维。选择判别分析(DA)、径向基函数网络(RBF)和B-P反向传播网络(又称MLP)三种模型对7种茶叶进行品种识别。结果显示:综合九点平滑和一阶导数预处理后,再结合主成分分析降维,可使三种模型对茶叶品种的识别准确率均有一定程度的提高,MLP的识别准确率高于DA和RBF,其训练集识别准确率为99.6%,测试集识别准确率为99.1%。选择合适的激光诱导击穿光谱预处理及模型构建方法,对快速准确识别茶叶品种具有可行性。

为了对脐橙产地进行快速鉴别, 提出了激光诱导击穿光谱(LIBS)全光学诊断方法。选取江西赣州4区县及湖北、四川等6省市共10产地的纽荷尔脐橙, 清洗表皮后直接采集等离子体羽时间演变形貌图及LIBS光谱, 定性分析脐橙产地鉴别的可行性; 采用15点平滑结合多元散射处理(15SM+MSC)预处理脐橙的LIBS光谱, 分别运用主成分分析(PCA)、主成分分析结合多层感知器神经网络(PCA-MLP)鉴别脐橙产地。实验结果显示：采用一定的数据预处理方法结合PCA-MLP对全国7省市大地域范围脐橙产地鉴别的训练集总准确率为97.8%, 预测集总准确率为95.3%; 对赣州4区县小地域范围脐橙产地鉴别的训练集总准确率为100%, 预测集总准确率为96.2%。这说明, 采用合适的数据预处理及分类模型对脐橙产地进行快速鉴别具有一定的可行性。

食品重金属污染日趋严重,常规的实验室化学分析方法难以满足现代农业发展的需求.激光诱导击穿光谱是一种新兴的快速无损检测新方法,但该技术存在检测稳定性、灵敏度和精确度不高的瓶颈问题.本工作以江西特色水果赣南脐橙中的Cu元素为研究对象,探讨采用LIBS技术检测的可行性问题.首先对脐橙样品进行实验室污染处理,再利用优化的试验参数(激光能量120 mJ、光谱采集延迟时间1.14 μs、采集积分时间2 ms)采集样品表皮的LIBS光谱信息,然后利用AAS对激光击打部位果皮进行Cu元素真实含量检测.提取Cu Ⅰ324.7 nm与Cu Ⅰ 327.4 nm作为Cu元素定量分析特征光谱,建立Cu元素真实浓度与Cu Ⅰ 324.7强度、Cu Ⅰ 327.4强度、Cu Ⅰ 324.7与Cu Ⅰ 327.4强度之和的关系模型,并对模型的灵敏度和预测准确度进行了分析.结果显示,三个关系模型的浓度预测相对误差均在7.01%以下,最小分别达到了0.02%,0.01%和0.02%,平均相对误差分别为2.33%,3.10%和2.63%.试验表明,寻找合适的特征变量能明显提高定量分析结果的精确度.此外,该研究有助于为重金属元素在果皮果肉中的传输规律提供理论依据。

应用激光诱导击穿光谱(LIBS)对脐橙中Cu元素进行快速检测,并结合偏最小二乘法(PLS)进行定量分析,探索光谱数据预处理方法对模型检测精度的影响.针对实验室污染处理后的52个赣南脐橙样品的光谱数据,进行不同数据平滑、均值中心化和标准正态变量变换三种预处理方法.然后选择包含Cu特征谱线的319~338 nm波段进行PLS建模,对比分析了模型的主要评价指标回归系数(r)、交互验证均方根误差(RMSECV)和预测均方根误差(RMSEP).采用13点平滑、均值中心化的PLS模型3个指标分别达到了0.992 8,3.43和3.4,模型的平均预测相对误差仅为5.55%,即采用该前处理方法模型的校准质量和预测效果都最好.选择合适的数据前处理方法能有效提高LIBS检测果蔬产品PLS定量模型的预测精度,为果蔬产品LIBS快速精准检测提供了新方法.

果蔬重金属污染日趋严重，急需发展一种绿色快速无损检测技术。激光诱导击穿光谱（LIBS）是一种新兴的快速检测技术，为了验证LIBS 检测蔬菜中重金属含量的可行性，以新鲜蕹菜为样品，应用共轴双脉冲LIBS 对比分析了有无Pb 污染的蕹菜菜叶的特征光谱。实验选取铅405.78 nm 处的特征谱线作为分析谱线，对7 个样品的发射光谱进行研究，并得到了铅元素真实浓度与其LIBS 强度拟合曲线，相关系数为0.9857。定标模型浓度预测的相对误差在0.928%~15.05%之间，平均为8.31%，而高浓度污染的测量相对误差均低于3%。试验结果表明，LIBS 用于定量分析蕹菜中重金属元素含量是可行的。

激光诱导击穿光谱(LIBS)检测的稳定性和灵敏度不高是制约其发展的两大瓶颈问题。本实验采用集成ICCD的单、双脉冲LIBS 系统，对经滤纸富集后的Pb(NO3)2水溶液中的Pb 元素进行了分析，比较了采样门宽、积分延迟时间、双脉冲两束激光延迟时间等参数对光谱质量的影响，确定了水溶液中Pb 元素的LIBS 检测最佳实验条件，结果表明双脉冲具有更好的稳定性。在优化的实验条件下，获取了6 个含Pb 溶液浓度系列的单、双脉冲LIBS 光谱信息，建立了元素真实浓度与其光谱强度之间的关系模型，得到溶液中痕量Pb 元素的LIBS 检测限分别为15.95 μg /mL 和5.48 μg/mL 。拟合结果表明双脉冲具有较高的线性相关系数以及较好的检测灵敏度和检测精度。说明集成ICCD双脉冲LIBS 能够改善水体中重金属元素的检测效果。

激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对水体中重金属元素的检测精度低是制约其发展的瓶颈问题, 针对不同的元素, 单双脉冲检测结果各有优势。为了综合比较单双脉冲对水体重金属Cr的检测效果, 试验运用集成ICCD的单、双脉冲LIBS分别对经滤纸富集后的6种不同质量浓度含Cr水溶液进行了试验。确立了Cr的特征分析谱线为 425.43 nm, 并对试验所得的数据进行了线性拟合, 建立了Cr元素浓度与其特征谱线LIBS强度定量分析模型, 对于单双脉冲, 拟合后的曲线相关系数分别为0.898 36和0.994 44, 斜率分别为22.693 86和30.539 77, 预测浓度与其真实浓度的相对误差分别为14.97%和4.52%。试验结果表明双脉冲的稳定度、灵敏度和准确度均较单脉冲好。

食品重金属污染日趋严重, 为了证明LIBS快速检测大米中重金属元素含量的可行性, 采用LIBS技术对经实验室含Cd溶液浸泡过的大米中Cd元素进行分析。首先采用LIBS和AAS技术, 获取5个浓度系列的大米中Cd元素的LIBS光谱及真实浓度信息, 再采用一元一次和一元二次定标分析模型, 对Cd元素的特征光谱Cd II 214.4、Cd II 226.5和Cd I 228.8进行定量分析。结果表明, 原子谱线Cd I 228.8具有较高的线性相关性, 并且一元二次回归模型具有较好的预测精度。试验结果表明, LIBS技术用于大米中重金属Cd元素的快速检测在理论和实践上具有可行性。

为提高激光诱导击穿光谱（LIBS）检测水体中铜元素（Cu）的检测灵敏度。采用实验室配置的不同质量浓度硫酸铜溶液分别用直接打击液面方式和滤纸富集方式对水溶液中的Cu进行LIBS实验，优化实验参数，比较不同方法下的检测结果。结果显示，应用LIBS检测水体中Cu最佳分析谱线为324.7 nm；最佳延迟时间为1400 ns；最优激光能量值为100 mJ。对两种方法下Cu元素的定标曲线进行线性拟合，其线性相关系数分别为0.97047和0.99901，检测限分别为74 μg/mL和1.5 μg/mL。结果表明采用滤纸富集的方法可以明显提高LIBS检测水体中铜元素的灵敏度，降低检测限。