新型便携式激光诱导击穿光谱仪器及其应用研究

发布时间：2024-05-30 23:12

　　针对我国成熟且商业化的便携式激光诱导击穿光谱仪器缺乏,且现有便携设备光谱稳定性和抗干扰性能差的现状,提出并成功开发了一种新型小型化、集成化的便携式激光诱导击穿光谱仪器。采用该仪器成功实现了对24种金属矿石的准确分类和微合金钢样品中Cr、Ni、Si、Cu、Ti、V元素的精准定量分析,其对24种金属矿石的平均分类准确率达到了95.83%,微合金钢中各元素定量分析模型的决定系数R²分别达到了0.993、0.984、0.996、0.990、0.980、0.999,检出限(LOD,质量分数)分别达到了0.035 5%、0.058 7%、0.077 3%、0.012 0%、0.008 5%和0.008 2%,交叉验证的平均相对误差(ARECV)分别达到了5.20%、11.30%、18.18%、9.63%、9.73%、9.17%。结果表明,所开发仪器具备良好的定性、定量分析性能,其为便携式激光诱导击穿光谱仪器的国产化提供了新的解决方案。

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【部分图文】：

图1便携式LIBS系统结构图

为解决工业现场或野外恶劣环境下的系统防尘问题和光谱波动问题，以及传统镜片防尘方案的光谱衰减等问题，本研究所开发的新型便携式LIBS系统在传统台式LIBS系统结构的基础上还增加了空气增强模块，该模块功能由光学设计和硬件控制相结合实现。再者，为提高便携式LIBS仪器的安全性和现场适用....

图2便携式LIBS系统软件控制流程图

本文所开发的新型便携式LIBS系统采用了模块化设计方法，根据实际应用需求及系统目标功能，本研究将便携式LIBS仪器的控制系统分为8个子模块，分别为激光控制模块、光谱仪控制模块、安全防护模块、人机交互模块、电量监控模块、信号采集模块、空气增强模块以及电源模块，以上诸模块均由微型工控....

图3新型便携式激光探针（LIBS）成分分析仪实物图

根据新型便携式LIBS系统总体结构及其软件控制流程，将其光学系统、硬件系统以及软件系统进行了整机集成，对各系统进行优化及综合调试后研发出了新一代便携式LIBS成分分析仪，仪器实物如图3所示，其性能指标如表2所示。由于该仪器采用了空气增强技术，其在岩石、矿石等样品检测时的系统防尘性....

图4微合金钢样品中各元素的定量分析模型

图4中R2、平均相对误差（Averagerelativeerrorofcross-validation,ARECV）、均方根误差RM-SECV(Rootmeansquarederrorofcross-validation,RMSECV）、以及检出限（Limit....

本文编号：3984820