Shenyang Institute of Automation gör nya framsteg när det gäller att förbättra långtidsstabiliteten för spektroskopiska mätningar

Journal of Analytical Atomic Spectrometry Cover Story

Schematiskt diagram över ID-PLS-metoden
Inom området spektroskopi har långtidsstabilitet alltid varit en viktig indikator på instrumentprestanda, vilket är avgörande för att realisera högprecisionsmätningar, och LIBS (laserinduced breakdown spectroscopy) har visat stor potential inom området spektroskopi p.g.a. dess fördelar med snabb detektionshastighet, ingen provförbehandling och realtidsdetektion på plats, etc. I praktiska tillämpningar, särskilt inom området för laserinducerad nedbrytningsspektroskopi (LIBS), är det dock mycket svårt att uppnå lång- siktstabilitet på fältet. Men i praktiska tillämpningar, särskilt i komplexa industriella miljöer, har signaldriftproblemet orsakat av miljöstörningar blivit en stor flaskhals som begränsar den breda tillämpningen av LIBS-teknologi. Nyligen har LIBS-forskargruppen vid Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, gjort nya framsteg på detta område.
För att möta denna utmaning föreslog LIBS-teamet ID-PLS-metoden efter djupgående forskning. Först fick forskarna det ideala värdet av intensitetsförhållandet baserat på en kvantitativ modell, och introducerade sedan driftvärdet för intensitetsförhållandet (dvs. avvikelsen mellan det detekterade värdet och det ideala värdet), vilket insåg den exakta karakteriseringen av fluktuationen av spektrum i processen för långtidsdetektering. För det andra använder forskarna algoritmen för partiella minsta kvadrater (dvs. PLS-algoritmen) i maskininlärning för att lära sig förhållandet mellan driftvärdet och spektrumets inneboende lag, kalibrera spektraldetektionsvärdet i närheten av det ideala värdet och säkerställa att den nedre gränsen för dess kalibreringseffekt inte är lägre än den för den traditionella genomsnittliga internstandardmetoden, vilket förbättrar spektralmätningens långsiktiga stabilitet avsevärt. De experimentella resultaten visar att den långsiktiga stabiliteten av LIBS-mätningar effektivt förbättras av ID-PLS-metoden.
För att ytterligare verifiera effektiviteten av ID-PLS-metoden tillämpade forskargruppen den på den egenutvecklade LIBS stålsammansättningssensorn och testade den på olika låglegerade stålprover. Testresultaten visar att jämfört med den traditionella driftkorrigeringsmetoden presterar ID-PLS-metoden bättre i den omfattande kalibreringsprestandan för flera element som C, Si, Mo, Ni, Cu och Mn, vilket ger en praktisk lösning för att förbättra den långa -tidsstabilitet hos spektralsensorn.
Forskningsresultatet, med titeln Combination of Internal Standard and Dominant Factor PLS for Improving Long-term Stability of LIBS Measurements, har publicerats i Journal of Analytical Atomic Spectroscopy (JASP), en tidskrift inom området spektroskopi. Journal of Analytical Atomic Spectrometry som omslagspapper. Denna forskning stöddes av Kinas nationella nyckelforsknings- och utvecklingsprogram.