記者8月9日從中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所獲悉，該所激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱“LIBS”)科研團(tuán)隊(duì)在光譜測(cè)量領(lǐng)域取得新突破，有效提升了LIBS測(cè)量的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《原子光譜分析》。

在光譜類科學(xué)儀器領(lǐng)域，長(zhǎng)期穩(wěn)定性是衡量?jī)x器性能的重要指標(biāo)，也是實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量和選礦數(shù)字化的重要基礎(chǔ)。LIBS以檢測(cè)速度快、無(wú)需樣品預(yù)處理及實(shí)時(shí)原位檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)，在光譜檢測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。但在實(shí)際應(yīng)用中，特別是在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境下，環(huán)境干擾導(dǎo)致的信號(hào)漂移問題制約著LIBS的廣泛應(yīng)用。

針對(duì)上述難題，科研團(tuán)隊(duì)提出了ID-PLS方法。他們首先引入強(qiáng)度比漂移值，即檢測(cè)值與理想值之間的偏差，實(shí)現(xiàn)了光譜在長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)過程中波動(dòng)情況的精準(zhǔn)表征。

之后，他們?cè)倮脵C(jī)器學(xué)習(xí)中的偏最小二乘算法(即PLS算法)，將光譜檢測(cè)值校準(zhǔn)到理想值附近，確保其校準(zhǔn)效果的下限不低于傳統(tǒng)的平均內(nèi)標(biāo)法，從而顯著提升光譜測(cè)量的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，ID-PLS方法可有效提升LIBS測(cè)量的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。該成果應(yīng)用于自主研發(fā)的LIBS鋼水成分傳感器上，并在不同低合金鋼樣品上進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的漂移校正方法相比，ID-PLS方法在對(duì)碳、硅、鉬、鎳、銅和錳等多種元素的綜合校準(zhǔn)中性能更優(yōu)異。這為提升光譜傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性提供了切實(shí)可行的解決方案。

近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所LIBS科研團(tuán)隊(duì)從核心技術(shù)攻關(guān)和儀器研制兩方面發(fā)力，在鐵礦原料、金屬分析、選礦工業(yè)、深海探測(cè)等領(lǐng)域探索攻關(guān)并取得一系列成果。其中，LIBS在煉鋼廠成功示范應(yīng)用，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了40噸級(jí)鋼包的鋼水成分在線測(cè)量，并開發(fā)了基于LIBS的系列化高端在線分析儀器，使我國(guó)貧鐵礦、磷礦選礦生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了礦漿品位高精度在線測(cè)量。