原位分析和在线检测是激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的一大优势, 但是, 在野外环境中, 人们无法对样品进行统一预处理, 面对各种形态的待测样品如何保证LIBS的检测精度是函待解决的一大难题。 提出一种多谱线内定标的方法来解决上述问题, 即通过求解多条分析谱线的强度和与内标元素谱线的强度比值来建立定标曲线, 进而降低光谱信号波动带来的误差, 提高线性相关性和检测精度。 实验中以铅黄铜合金样品为例, 采用LIBS对厚度不一(最大变化值为±2 mm)的铅黄铜样品中的Pb元素进行了定量检测研究, 并分别采用传统定标法和多谱线内定标法对这种不规则样品进行校正和建立定标曲线。 实验发现, 对于不规则样品, 传统定标法的检测精度大大降低, 定标曲线没有明显的线性关系。 当采用单条谱线的内定标方法时, 定标曲线线性相关度大大提高, 校正决定系数达到0.724 89。 而采用多条谱线内标方法(考虑多条分析谱线的相对强度总和)计算发现, 当选取5条Pb谱线(Pb 261.42 nm, Pb 280.20 nm, Pb 368.35 nm, Pb 405.78 nm和Pb 520.14 nm)进行计算时, 定标曲线线性拟合度达到0.984 6, 由此可见该方法消除了样品不规则所带来的光谱强度波动误差, 显著提高了测量精度。 虽然继续增加分析谱线数目可以进一步提升线性相关度, 但是也会增加计算的复杂度, 所以选择合适的分析谱线是十分重要的。 此外, 通过多谱线内标法也能一定程度上消除基体效应和光谱干扰等影响, 是一种简单有效且具备普适性的数据处理方法。 当然, 该方法也存在一定的局限性(如样品成分分布极不均匀、 样品表面极不规则致使激光能量低于击穿阈值等), 不过通过调整和优化检测装置方案(例如增大激光能量、 增大聚焦光斑、 采用长焦距聚焦透镜等)可以更好的发挥该方法的优势。 该研究内容可以为LIBS原位检测和在线检测的应用提供一种新思路。

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术定量分析缅甸翡翠中Fe元素的浓度。 选择Fe元素的275.57 nm光谱线作为定量分析谱线, 选取Si元素的288.17 nm光谱线作为内标谱线, 选取12个缅甸翡翠样品作为研究对象, 以其中9个样品绘制了传统定标法和内定标法的Fe元素定标曲线, 并将定标曲线用于3个检验样品的Fe含量的实际预测。 实验结果表明, 采用传统定标方法时, 定标样品光谱强度的相对标准偏差(RSD)在1.4%～8.3%之间, 所建立的Fe元素浓度含量定标曲线的拟合相关系数R2为0.979, 使用该方法建立的定标曲线对3个检验样品中Fe元素含量进行测定, 最大相对误差为10.6%; 而采用内定标法时, 定标样品光谱强度的比值(IFe/ISi)的相对标准偏差(RSD)在0.9%～5.7%之间, Fe的拟合相关系数R2达到0.989, 样品中Fe元素的测定相对误差均可降低到7%以下。 结果证明, 利用内定标法定量分析翡翠中Fe的含量比传统定标法相对误差更小, 采用LIBS技术结合内定标法更适于缅甸翡翠样品中Fe元素定量分析。

对测绘一号卫星相机的各个光谱通道进行了光谱定标和辐射定标以验证其光谱辐射性能是否达到设计指标要求.进行光谱定标时,利用单色仪分光谱扫描波长提供准直单色辐射照明,同时同步采集定标图像数据;然后将图像灰度值与已经过校准的参考标准探测器的输出进行比对和数据处理,得到相机各个谱段的相对光谱响应函数曲线,从而进一步获得各项光谱特性参量.辐射定标时,采用近距离面源法充满相机的孔径和视场进行端对端的绝对和相对辐射定标.星上内定标则采用经老炼和筛选过的发光二极管(LED)作为星上定标光源,对焦平面阵列探测器及其成像电路的状态和辐射响应性能变化进行在轨监测,在必要的情况下予以校正.定标结果显示:测绘一号卫星相机的各项光谱和辐射性能均达到了设计指标要求,经过相对辐射校正后响应非均匀性由1.93%下降到0.22%,相机全色谱段信噪比超过90倍,多光谱各通道信噪比优于180倍;发射后在轨星上内定标数据与发射前实验室测试结果的比对显示相机的辐射响应性能未发生明显变化,暂时无须校正.

由于现有的大口径短波红外测量系统的辐射定标需要制备大口径红外平行光管, 不仅机动性差且成本较高, 故提出了一种基于内、外定标修正的辐射定标新方法。该方法将一个中、高温腔型黑体置于红外系统内部, 通过切换反射镜, 将中、高温腔型黑体辐射引入红外光学系统, 并对部分光路进行中、高温段的内定标。然后, 使用大面源黑体对全系统进行中温段的外定标; 提取并处理公共温度范围的内、外定标数据以获取内、外定标之间的修正系数。最后, 对中、高温段的内定标数据进行修正从而获取全系统的辐射定标数据。使用该方法对某Φ400 mm口径的红外测量系统进行了辐射定标, 并根据定标结果反演了黑体的辐射亮度和温度。 结果显示: 辐射亮度反演的最大误差为1.67%, 温度反演的最大误差为1.02 ℃。实验结果证明了该方法可以准确、有效地对大口径短波红外测量系统进行辐射定标。

现有的大口径、宽动态范围红外测量系统的辐射定标需要制备大口径红外平行光管，该方法机动性差且成本较高。为了解决这一问题，提出了一种基于内、外定标修正的辐射定标新方法。该方法通过切换反射镜将中、高温腔型黑体辐射引入红外光学系统，并对部分光路进行中、高温段的内定标；使用面源黑体对全系统进行中、低温段的外定标；提取公共温度范围的内、外定标数据并处理以获取内、外定标之间的修正系数；对中、高温段的内定标数据进行修正可以获取全系统在中、高温段的辐射定标数据，结合外定标结果就得到了全系统、宽动态范围的辐射定标数据。使用该定标方法对某Φ400 mm口径的红外测量系统进行辐射定标，并根据定标结果反演黑体的辐射亮度和温度，辐射亮度反演的最大误差为1.35%，温度反演的最大误差为0.76 ℃，实验结果证明了该定标方法的有效性。

采用激光诱导击穿光谱分析技术对钢样中锰、 铬两种微量元素的含量进行了测量。 实验研究发现， 最优取样的延迟时间为2.0 μs， 最佳激光光束聚焦位置和光谱收集探头分别位于样品表面以下3.5 mm和表面以上1.5 mm处。 以Mn Ⅰ: 403.07 nm和Cr Ⅰ: 427.48 nm作为分析线， 分别采用传统定量分析和内定标的方法对钢样中的Mn和Cr进行了定量分析。 通过对比发现， 采用内定标方法得到的拟合曲线的相关指数R2分别为0.998和0.979， 均高于传统定标方法拟合曲线的相应相关指数。 利用内定标建立起来的定标曲线， 计算得到Mn和Cr的检测限分别是0.005%和0.0406%。