激光诱导击穿光谱(LIBS)技术因其在线、原位、多元素同时测量等优点,在物质成分检测上得到广泛应用。但是,LIBS技术常受到自吸收及基体效应的干扰,分析的准确度较低,同时,随着光谱仪分辨率的不断提高,数据维度越来越高,其中包括大量对成分分析无用的冗余信息,这就增加了建模的复杂度。为了降低建模的复杂度,减少光谱数据维度以提取最有用的光谱信息,同时减少自吸收及基体效应的非线性干扰对定量分析精度的影响,在传统偏最小二乘(PLS)方法的基础上,提出了利用循环筛选特征变量来校正自吸收及基体效应影响的非线性PLS模型。以铁精矿矿浆样本为分析对象,结果表明,与传统PLS方法相比,所提出的基于循环变量筛选的非线性PLS模型的定量分析精度显著提高,测试样品的均方根误差(RMSE)从1.15%降到0.70%,决定系数R²从0.51提高到0.86。

激光诱导击穿光谱（LIBS）定量分析中的自吸收效应不仅会降低谱线强度和增加线宽, 而且使定标结果饱和, 从而影响最终的分析精度。 为了消除该效应的影响, 提出了一种基于共振双线与非共振双线选择的自吸收免疫激光诱导击穿光谱（SAF-LIBS）技术, 通过比较所测谱线强度比值和理论强度比值来确定等离子体的光学薄时刻, 并使用共振线与非共振线来拓展元素含量的可测量范围。 该技术可以分为定标和定量两个分析过程, 其定标过程为： 计算待测元素的共振双线及非共振双线的理论强度比, 通过对比不同待测元素含量样品的共振双线及非共振双线在不同延时下的强度比和理论比, 确定等离子体的光学薄时刻； 使用一系列标准样品建立LIBS非共振线的单变量定标曲线； 利用准光学薄谱线建立共振线和非共振线的SAF-LIBS单变量分段定标曲线。 其定量分析过程为： 先用非共振线和LIBS定标曲线确定未知样品所属的含量分段, 再用准光学薄谱线以及与所属分段的共振或非共振SAF-LIBS定标曲线完成定量分析。 对Cu元素的单变量定标结果表明, 对于共振线, 最佳延时随着样品含Cu量的增加而增加, 且只有当含Cu量低于0.05%时, 才可能获得准光学薄的共振线, 而随着Cu含量的增加, 自吸收变得非常严重, 以至于无法获得光学薄的共振线； 对于非共振线, 当含Cu量在0.01%~30%范围内, 均可获得准光学薄的非共振谱线, 而当Cu含量大于50.7%时, 将无法在等离子体寿命期内捕获到光学薄谱线。 对Cu元素的定量分析结果表明, 基于共振双线与非共振双线的自吸收免疫LIBS技术可以有效地避免自吸收效应的影响, 各分段定标曲线的线性度均大于0.99, 对两个未知样品中Cu元素含量的绝对测量误差分别为0.01%和0.1%, 探测限达到了1.35×10-4%, 最大可测量范围拓展至50.7%。

利用积分球比较法测量灯具光通量时，常采用分光光谱法和光度法，这两种方法都需要引入修正系数以补偿灯具自吸收效应造成的光通量损失。研究了分光光谱法和光度法测量灯具光通量自吸收效应补偿的差异，从两种方法测量灯具光通量的基本原理出发，得到了光通量修正值的表达式。通过实验测量数据和理论分析，探讨了不同光谱分布的辅助灯对两种方法测量灯具光通量的影响。研究结果表明，分光光谱法测得的光通量修正值与辅助灯相对功率分布无关，光度法测得的光通量修正值与辅助灯相对功率分布有关，分光光谱法选择不同光谱的辅助灯测得的光通量修正值具有唯一性，而光度法选择不同光谱的辅助灯测得的光通量修正值不同。

为了减小激光诱导等离子体发射光谱中光谱线的自吸收效应, 提高激光光谱分析技术对物质中高含量元素的检测水平, 实验采用了一种平面反射镜装置约束等离子体, 比较了有或无平面反射镜装置时光谱线的线型变化。实验表明, 在无平面反射镜装置时, 样品元素Al, Mg和Mn的光谱线半高全宽度分别为0.16, 0.24, 0.058 nm, 而采用由四块平面反射镜组成的装置在空间上约束激光等离子体时分别为0.11, 0.13, 0.047 nm。结果表明, 光谱线的自吸收明显减小, 谱线线型变得比较锐且强度显著提高。通过观测等离子体照片, 测量等离子体温度和电子密度, 分析讨论了激光光谱自吸收效应降低的原因。

为了减小激光等离子体发射光谱的自吸效应, 提高激光诱导击穿光谱技术对物质成分的检测能力, 设计了一种平面反射镜装置对等离子体进行空间约束, 研究了不同实验条件下的光谱线线型, 定量分析了钢样品中的元素Mn和Ni.实验结果表明, 利用平面反射镜装置约束激光等离子体以后, 光谱线的自吸效应比常态条件下有明显减小;通过定量分析样品元素Mn和Ni的结果看出, 无平面反射镜装置时的相对标准偏差分别为3.70%和6.23%, 而实验中加入面反射镜装置以后分别降至1.86%和2.16%, 显著提高了分析结果的测量精度.

为了减小激光诱导等离子体中光谱线自吸收对分析结果的影响, 提高发射光谱的谱线质量, 实验利用组合式多功能光栅光谱仪和CCD探测器等组成的光谱分析系统记录光谱信息, 采用平面反射镜装置对激光等离子体进行约束, 比较了不同实验条件下光谱线的线型演化过程, 并且通过测量等离子体的温度、 电子密度以及样品蒸发量给出了合理解释。 实验结果表明, 当采用合适的平面反射镜装置约束激光等离子体时, 等离子体的轴向温度有所升高, 径向温度分布趋于均匀; 等离子体的电子密度有较大幅度的提高; 然而, 样品蒸发量却有比较明显的减小。 这几个方面的原因能够有效地降低光谱线的自吸收程度。 由此可见, 利用平面反射镜装置优化实验条件以后, 可以有效减小激光诱导等离子体发射光谱的自吸收效应, 在常量元素的定量分析中, 允许选择灵敏谱线作为分析线, 这为提高激光诱导击穿光谱技术的精确测量奠定了基础。

受自吸收等因素的影响，由发光二极管（LED）归一化光谱模型得到的光谱与实测LED光谱之间存在差异。为得到与实测LED光谱相吻合的归一化光谱模型，将由归一化光谱模型得到的理论光谱与实测光谱相减得到近似的自吸收谱。通过分析自吸收谱的峰值强度和半峰全宽与温度之间的关系以及其峰值能量与实测光谱峰值能量之间的定量关系，结合LED光谱的高斯模型和归一化光谱模型给出了自吸收谱的拟合表达式，并作为归一化光谱模型的修正项，对归一化光谱模型进行修正。在不同测试温度下的实验结果表明修正后的平均模型误差小于4%，证明由修正后的归一化光谱模型得到的光谱与实测光谱相吻合。