現場雷射誘導擊穿光譜的化學計量學理論及方法集成

《現場雷射誘導擊穿光譜的化學計量學理論及方法集成》是依託西北大學，由李華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：現場雷射誘導擊穿光譜的化學計量學理論及方法集成
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李華
• 依託單位：西北大學

項目摘要

本項目擬對現場雷射誘導擊穿光譜（LIBS）分析的化學計量學理論和方法等展開研究, 構建基於LIBS基礎上的光譜預處理及光譜分析系統，研究基於LIBS技術的特徵峰識別方法及定性和定量分析方法，發展實時定標理論和方法，實現LIBS中電漿基體效應校正，從而達到實時自動校正電漿光譜的目的，進而發展系列性能優良、易於實現的研究現場和線上LIBS分析的化學計量學新算法。在研究自由定標法（CF-LIBS）的基礎上，探索基於內參考線校正自吸收效應的自由定標方法（Internal reference for self-absorption correction，IRSAC），以提高 CF-LIBS方法的定量分析性能，實現少標樣或無標樣的自由定標分析，將各種可用於LIBS光譜預處理及光譜分析的化學計量學方法集成在相應的模組中，進一步提高LIBS現場測量及其他分析套用中的可行性與可靠性。

結題摘要

本項目從現場LIBS分析的化學信息學理論和方法的實際需要出發，對現場LIBS分析的化學計量學理論和方法等展開了一系列研究,開發了適用於現場LIBS分析檢測的新理論和新方法。建立了適合於現場LIBS技術檢測方法和平台，開展了現場LIBS分析測試方法研究，研究並建立了適用於現場複雜LIBS分析信號的新控制方法與策略；以發展實時定標理論和方法為目的，研究了基於LIBS技術的特徵峰識別方法及定性和定量分析方法，實現了LIBS技術電漿基體效應校正以及電漿光譜的實時自動校正；以傳統的偏最小二乘法、支持向量機以及人工神經網路等化學計量學方法為基礎，發展了適用於現場LIBS分析的多元校正和模式識別方法，重點研究了小波神經網路、最小二乘支持向量機、隨機森林以及N最近鄰法等一系列機器學習算法，建立了系列性能優良且易於實現的現場和線上LIBS分析的智慧型化數據採掘技術和策略；在傳統自由定標法（CF-LIBS）的基礎上，提出了基於內參考線的自吸收效應校正方法（Internal reference for self-absorption correction，IRSAC），通過引入一個標樣結合化學計量學策略實現了電漿溫度的準確求解，解決了目前自由定標法準確度低的問題，提高了CF-LIBS方法的定量分析性能，實現了少標樣或無標樣的自由定標分析；在此基礎上，將所發展現場LIBS分析的化學信息學方法進行功能化集成，並建立了LIBS分析的基本型和專屬型資料庫，研發集數據預處理、定性分析、定量分析與資料庫等為一體的LIBS測量學方法與分析軟體系統，所開發的系統具有操作簡便、自動化程度高等特點，適用於現場分析。同時所開發的LIBS測量學方法與分析軟體系統已套用於科技部國家重大儀器設備開發專項的LIBS分析儀器中，操作簡便，運行穩定，得到了用戶的好評。本項目所發展的現場LIBS分析的化學計量學理論與方法，解決了現場LIBS分析等一系列重要問題，豐富了LIBS現場分析技術和策略，為現場分析提供了先進的分析手段和理論支撐，同時為LIBS技術在太空探測、油氣勘探、科技考古、地質勘察、環保、軍事安全等領域的實際套用奠定了理論和技術基礎。