[发明专利]基于加权多谱线标定的远程LIBS元素定量分析方法

摘要

本发明公开了一种基于加权多谱线标定的远程激光诱导击穿光谱元素定量分析方法。该方法首先完成测试现场远距离目标LIBS光谱采集，在该过程中定性获得远距离待测目标的主要元素组成及待测元素多条谱线的谱线强度;第二步完成实验室样品定标，获得待测元素多条谱线强度与百分比含量之间的关系拟合方程;最后根据多谱线加权法定量计算待测元素的百分比含量。该方法可较好地解决远程LIBS元素定量分析难题。

主权项

一种基于加权多谱线标定的远程激光诱导击穿光谱元素定量分析方法，其特征在于包括以下三个步骤：步骤一、完成测试现场远距离目标LIBS光谱采集在测试现场（5）架设远程LIBS测试设备，在远程LIBS测试设备与远距离目标（6）之间为化学污染区域、崖壁或险恶地理环境等测试人员无法进入的区域，固体脉冲激光器（1）发出的激光脉冲经远程LIBS光电系统（2）聚焦激发远距离目标（6）诱导形成LIBS光谱信号经远程LIBS光电系统（2）接收并保存在光纤光谱仪（3）中；同时用测试装置上携带的激光测距仪（4）测量远距离目标（6）离远程LIBS测试设备的距离L，为了提高可靠性并消除扰动，对激光脉冲诱导出的100次LIBS光谱数据进行平均，获得远距离目标（6）的平均LIBS光谱数据；根据平均LIBS光谱曲线，得到远距离目标（6）的主要元素组成以及待测元素X谱线I，II，III对应的谱线强度TI，TII，TIII；步骤二、实验室样品标定根据步骤一得到的远距离目标（6）的主要元素组成，选择含有待测元素X及远距离目标（6）主要组成元素的三种化合物，并将这三种化合物以不同的比列配制三个样品A，B，C，用天平测出样品中各化合物的质量，根据分子式分别计算A，B，C中待测元素的百分比含量KA，KB，KC；在实验室（10）中，与测试现场（5）一样的方式安装好远程LIBS测试设备，此时测试人员可在距离远程LIBS测试设备L远的位置上放置样品A（7）；对样品A（7）采集的100次LIBS光谱数据进行平均，获得待测元素X谱线I，II，III的谱线强度TIA，TIIA，TIIIA；类似地，用同样的方法，对样品B（8）获得待测元素X谱线I，II，III的谱线强度TIB，TIIB，TIIIB;对样品C（9）获得待测元素X谱线I，II，III的谱线强度TIC，TIIC，TIIIC；以谱线强度为纵坐标，待测元素X的百分比含量为横坐标，根据坐标点（KA，TIA），（KB，TIB），（KC，TIC）进行线性拟合，绘制待测元素X谱线I的拟合直线方程T(K)I;用类似的方法，得到待测元素X谱线II的拟合直线方程T(K)II及谱线III的拟合直线方程T(K)III；步骤三、多谱线加权法定量计算待测元素X的百分比含量K根据步骤一得到的TI以及步骤二得到的谱线I的拟合直线方程T(K)I，可得到待测元素X的基于谱线I所得的百分比含量KI；类似地，根据TII与T(K)II，可得到待测元素X的基于谱线II所得的百分比含量KII;根据TIII与T(K)III，可得到待测元素X的基于谱线III所得的百分比含量KIII；KI，KII，KIII的置信度与三条谱线强度TI，TII，TIII的权重成正比，根据下式定量计算待测元素X的百分比含量K： K = T I T I + T II + T III K I + T II T I + T II + T III K II + T III T I + T II + T III K III = T I K I + T II K II + T III K III T I + T II + T III .