科研进展简报

基于单标样和多谱线定标的LIBS定量分析新方法

来源:武汉光电国家研究中心    作者:激光与太赫兹技术功能实验室    发布时间:2018年09月08日

       激光诱导击穿光谱技术(LIBS)因其快速、原位、远程等特性已被广泛应用于工业、农业、生物医药、环保和能源等领域。然而定量分析一直是LIBS技术发展的短板,需要大量标准样品建模限制了LIBS技术的原位和现场应用,也削弱了LIBS技术快速检测的优势。已有自由定标(Calibration-free,CF)LIBS方法虽然不需要标样,但计算复杂,只对高含量元素有较好效果,需对样品中所含元素进行归一化处理,造成不同元素分析结果相互影响。

       武汉光电国家研究中心激光探针技术研究小组李祥友研究员及博士后郝中骐等人针对LIBS快速定量分析新方法展开研究,提出一种基于单标样和多谱线定标(One-point and multi-line calibration,OP-MLC)的LIBS定量分析新方法。该方法只需一个标准样品即可对未知样品元素进行定量分析,它利用未知样品与标准样品中分析元素的多条特征谱线强度获得线性拟合斜率,利用该斜率值和标准样品元素含量值就可计算出未知样品元素含量。本研究以微合金钢中痕量元素Mn、Cr、Ni和Ti的检测为例,对OP-MLC-LIBS方法进行了验证。结果表明,OP-MLC-LIBS方法不需要复杂计算,可实现低含量元素的精准定量分析,无需对所含元素含量的归一化处理,不同元素分析结果互不影响;对6个测试样品中痕量元素Mn、Cr、Ni和Ti的定量分析平均相对误差分别为9、22、21和36%。OP-MLC方法的提出为LIBS技术的快速定量分析提供了新的途径。


       2018年9月3日,题为“One-point and multi-line calibration method in laser-induced breakdown spectroscopy,” (单标样多谱线激光诱导击穿光谱定标方法研究)研究成果发表在美国光学学会下期刊Optics Express(26(18), 22926-22933 (2018))上。

       该项工作得到国家自然科学基金(No. 61575073)和中国博士后科学基金(No. 2017M622415)等项目的资助。

图1. 未知样品和标准样品中分析元素归一化谱线强度关系:(a)Mn;(b)Cr;(c)Ni;(d)Ti.

图2. 采用OP-MLC-LIBS方法对Mn、Cr、Ni和Ti元素含量的预测结果与标定值的比较。虚线表示探测含量和标定含量的理想关系。