1 西安交通大学电气绝缘与电力设备国家重点实验室，陕西 西安 710049
2 中国原子能科学研究院，北京 102413
3 西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室，陕西 西安 710049
针对核工业辐照环境下铀等元素组分远程测量的需求，基于光纤式激光诱导击穿光谱系统，研究了铀矿石样品中铀元素谱线强度的影响因素及其定量测量方法。在实验中，采用光纤传输30 mJ脉冲激光并将其聚焦在铀矿石粉末压片上产生激光诱导等离子体，然后通过同轴光纤回传等离子体自发光。首先，研究了气氛环境对铀元素谱线的影响。结果显示：氦气气氛下铀质量分数为0.425%的样本的U II 409.013 nm谱线的信噪比相比空气气氛下提高了1.37倍，同时，氦气气氛下铀质量分数为0.0726%的样本的U II 409.013 nm谱线的信噪比达到了8.9。其次，根据谱线信噪比、信背比和净强度将系统的探测延时优化至1000 ns。最后，提出了一种基于内标法原理的多元线性定标方法，通过引入基质元素与铀的谱线比值进行回归，使得铀的检测限达到142 mg/kg，定量限达到426 mg/kg。与基于谱线峰值的单变量回归方法相比，所提多元线性定标方法将铀元素的定标决定系数R2从0.9711提升到0.9984，均方根误差从0.200%减小到0.0404 %。本文方法和研究结果可为铀元素含量的测量提供技术支撑。
光谱学 激光诱导击穿光谱 铀矿 元素检测 多元定标法
1 南京信息工程大学 物理与光电工程学院, 南京 210044
2 南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044
为了研究残缺蛋壳的分类方法以及某些蛋制品中存在的食品安全问题, 采用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)和反向传播神经网络(BPNN)相结合的方法开展了对于蛋壳元素的探究、不同种类蛋壳的甄别以及蛋壳中污染元素的检测工作。结果表明, 鸭蛋壳中含有Si, Cu, Ca, Mg, C, Na和Al等元素; 采用LIBS测量并标定污染的皮蛋壳中的元素组成, 成功探测到了明显的铅元素特征峰; 对鸡蛋壳、鸭蛋壳和鹌鹑蛋壳进行快速的甄别, 得到了94.167%的准确率; 对鸭蛋壳和皮蛋壳进行不同制作方法的蛋壳分类, 获得了97.5%的准确率。LIBS与BPNN的结合为蛋壳的分类与甄别提供了一个新的思路与研究方法。
光谱学 蛋壳元素检测 激光诱导击穿光谱 神经网络 铅污染 spectroscopy eggshell element detection laser-induced breakdown spectroscopy neural network lead pollution
1 湖北工程学院 物理与电子信息工程学院，湖北 孝感 432000
2 华中科技大学 武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
3 湖北大学 物理与电子科学学院，湖北 武汉 430062
4 湖北省计量测试技术研究院，湖北 武汉 430223
作为一种新型快速的物质成分分析技术，激光诱导击穿光谱（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS）已经在越来越多的工业领域中被证明具有巨大的应用潜力。然而，由于野外作业或工业现场检测环境嘈杂恶劣，对仪器设备的尺寸和抗恶劣环境的能力提出了更高的要求。近年来，新型激光器的发展进一步促进了LIBS仪器化的进程，使得其逐渐从实验室迈向工业应用，同时也使得LIBS系统逐渐趋于仪器化、专业化、便携化。本文综述了便携式LIBS的发展历程，对各种激光光源（小型Nd:YAG固体激光器、二极管泵浦固体激光器、微片激光器、光纤激光器以及光纤传能的方案）应用于便携式LIBS系统的最新研究进展进行了综述和分类讨论，探讨了当前便携式LIBS存在的基本问题，并对其未来发展趋势进行了展望。
激光诱导击穿光谱 便携式 激光器 元素检测 laser-induced breakdown spectroscopy portable laser element detection
1 重庆邮电大学光电工程学院, 重庆市光电信息感测与传输技术重点实验室, 重庆 400065
2 北京农业智能装备技术研究中心, 北京市农林科学院, 北京 100097
溶液阴极辉光放电发射光谱法易受水体样品中的基体效应影响, 而且对于实际水体样品组份相对复杂, 含有多种元素, 受基体效应干扰更加明显, 导致金属元素浓度预测精度降低。 为了减少溶液阴极辉光放电发射光谱法中水体样品基体效应的影响, 常常利用定量分析方法对金属元素进行分析。 这些定量分析方法中, 标准加入法尤其适合于待测物质基体效应较为显著或者含有干扰物质等情况, 然而标准加入法容易受到背景信号的干扰, 使测量结果产生误差, 因此在进行标准加入法之前需要消除光谱数据的背景干扰。 最简单的谱线干扰消除法是离峰校正法, 此法扣除线峰左右两侧的背景强度值, 以达到消除背景干扰的目的； 小波变换法同样也适用于消除背景干扰, 并且具备普适性, 利用此法对小波进行多尺度分层, 而后对小波低频系数进行处理, 获得校正后的数据。 在独立开发的溶液阴极辉光放电发射光谱系统上, 利用基于标准加入法的离峰校正法和小波变换法对水溶液样品中Ca和Mg含量进行预测。 实验结果比较发现, 基于传统的标准加入法, 测得5, 10和20 mg·L-1浓度的Ca样品的相对误差分别为157.0％, 105.1％和47.0％, Mg的相对误差分别为20.1％, 3.1％和2.8％。 然而, 结合标准加入法和离峰校正法后, Ca的相对误差分别降低至15.4％, -8.8％和3.3％, Mg的相对误差分别降低至14.5％, 0.1％和0.8％。 采用小波变换算法消除背景干扰后的标准加入法, Ca元素的相对误差分别降至13.2％, -7.6％和-1.4％, Mg的相对误差分别降至13.4％, -0.4％和0.5％。 结果表明, 离峰校正法和小波变换法结合标准加入法测量Ca和Mg的准确度显着提高, 两种方法能有效地消除背景干扰, 降低基体效应, 使预测精度升高。 其中, 小波变换法结合标准加入法可用于多种类型的背景校正场合, 无需选择合适的背景校正点, 而且预测精度更高, 相比离峰校正法具有一定的优势。
溶液阴极辉光发射光谱法 金属元素检测 标准加入法 SCGD-AES Metal element detection Standard addition method
上海交通大学激光与等离子体教育部重点实验室, 上海 200240
介绍了激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的原理，重点讨论了该技术在液体样品方面的技术发展和应用，分析并比较了选取不同样品形式(液体内部、液体表面、液体喷流、液滴以及将液体转化为固体等)的优劣，指出提高元素检测限的关键。液体LIBS 技术因其可在线、快速检测等优点，在环境检测、污水处理、生物医药、工业控制等诸多方面具有巨大的应用潜力。
光谱学 激光诱导击穿光谱 液体 元素检测 激光与光电子学进展
2014, 51(10): 100001
1 长春理工大学理学院, 吉林 长春130022
2 长春新产业光电技术有限公司, 吉林 长春130103
激光诱导击穿光谱技术（LIBS）是一种近年来随着激光技术和光谱检测技术的发展而兴起的对元素定性和定量分析的光谱技术。 详细介绍了LIBS技术最新的研究发展情况, 以及在冶金、 环境污染检测、 生物医学、 植物学、 空间探索等领域的最新应用进展。
激光诱导击穿光谱 等离子体 成分分析 元素检测 LIBS Plasma Composition analysis Elements detection 光谱学与光谱分析
2013, 33(10): 2593
将激光诱导击穿光谱(LIBS)技术直接应用于钢液成分的检测。 研究结果表明, 氩气作为保护气不仅可以避免钢液表面的氧化, 同时可以增强等离子体信号强度。 在氩气氛围下, 钢液表面被聚焦成高功率密度的脉冲激光击穿形成等离子体, 利用耦合CCD的多通道光纤光谱仪探测等离子体在冷却过程中发射的光谱信号, 得到钢液组分的相关信息。 根据分析谱线选取原则, 确定了主要合金元素Mn, Si和Cr的特征谱线, 并建立了相应元素的定标曲线, 曲线的线性拟合度均在0.925以上, 对应的质量浓度检测限分别为75.7, 23.8和724.5 μg·g-1。
钢液 激光诱导击穿光谱 多元素检测 定量分析 Liquid steel Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) Multi-elemental analysis Quantitative analysis
