不同顆粒度鐵屑LIBS光譜的基體效應及定量分析研究

龔停停，田 野，陳 倩，薛博洋，黃甫臻，王林濤，李 穎

中國海洋大學光學光電子實驗室，山東 青島 266100

引 言

激光誘導擊穿光譜(laser induced breakdown spectroscopy，LIBS)是一種近年來發展迅速的光譜分析技術[1]，具有遠程、快速、實時、在線、無需復雜樣品預處理、可實現多組分同時探測等優點，已被廣泛應用到海洋探測[2-4]、環境污染[5-6]、食品安全[7-8]、工業[9-10]等領域。 目前，限制LIBS用于定量檢測的重要因素之一是基體效應，引起基體效應的原因是樣品的物理和化學性質差異，以及激光與物質相互作用的非線性，這種非線性導致在激光燒蝕、等離子體產生、膨脹等過程中電子溫度、電子密度和燒蝕量等受到影響[11]。 因此，基體效應的研究對LIBS在線定量檢測有重要的意義。

國內外學者在校正基體效應、提高定量準確度等方面做了很多研究[12]。 通過研磨、添加粘合劑、固定、稀釋等樣品預處理方法，有效降低了激光采樣過程中樣品飛濺、移動、凹凸不平、不均勻等物理因素帶來的影響[13-15]。 此外，LIBS光譜預處理方面也有大量研究，最常見的是信號歸一化，參考信號包括內標元素的譜線強度、背景強度、等離子體參數等[16-18]，也可通過平滑、降噪、多元散射校正(multiple scattering correction，MSC)、標準正態變量變換、求導等方法來校正光譜信號的波動[19-20]。 在定量方法方面，除常用的線性偏最小二乘方法外，非線性的人工神經網絡、支持向量機(support vector machine，SVM)等化學計量學方法也逐漸被應用到LIBS中，這些方法能夠對復雜的光譜數據進行快速處理，并能夠降低噪聲干擾和其他無用信息的影響，提高模型對樣品的預測能力。……