[发明专利]一种基于多谱线内定标校准的激光诱导击穿光谱快速检测方法

说明书

本发明公开一种基于多谱线内定标校准的激光诱导击穿光谱快速检测方法，所述方法通过选择并计算多条分析谱线强度之和与多条内标谱线强度之和的比值(作为纵坐标)，并与分析元素的浓度值(作为横坐标)建立校准曲线，获得高相关系数的校准曲线，用于定量分析元素成分的应用。所述方法可以避免样品的不规则形态而引入的分析误差，提高LIBS检测准确度。

技术领域

本发明属于材料检测领域，具体是指激光诱导击穿光谱快速检测方法，特别是指基于多谱线内定标校准的激光诱导击穿光谱快速检测方法。

背景技术

激光诱导击穿光谱法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)简称为LIBS，是由美国Los Alamos国家实验室的David Cremers研究小组于1962年提出和实现的。自从1962年该小组成员Brech最先提出了用红宝石微波激射器来诱导产生等离子体的光谱化学方法之后，激光诱导击穿光谱技术开始被广泛应用于气体、液体和固体等各个领域。

激光诱导击穿光谱技术基于原子光谱和离子光谱的波长与特定的元素一一对应的关系，而且光谱信号强度与对应元素的含量也具有一定的量化关系，激光经透镜聚焦在样品表面，当激光脉冲的能量密度大于击穿门槛能量时，就会在局部产生等离子体，称作激光诱导等离子体。等离子体随着向外界环境膨胀过程而逐渐冷却，并发射表征样品组分信息的光谱，利用光电探测器和光谱仪对等离子体发射光谱进行采集。通过解析等离子体光谱，并结合定量分析模型，可以得到分析样品组分的类别和含量信息。

元素成分的原位和在线分析是现代光谱技术最重要的发展方向之一。尤其在地质勘探、环境监测、煤质在线分析、钢铁冶炼质量监测等实时分析领域，原位分析和在线分析显得极其重要。相较于传统光谱分析方法(例如AAS、ICP、ICP-MS等)，激光诱导击穿光谱技术(LIBS)具备原位分析和在线分析的能力，无需对样品进行预处理，能够快速实现远程或在线定性和定量分析，可用于固体、液体或气体样品的检测，因此具有非常广阔的市场应用前景。

但是，激光诱导击穿光谱技术在进行原位分析和在线分析的应用过程中，存在检测精度低，重复性差等缺点，分析过程容易受激光能量密度、聚焦参数、样品表面特性、基体效应、光谱采集参数等影响。尤其在定量分析应用中，激光诱导击穿光谱技术检测结果准确度远不如实验室分析结果，从而对激光诱导击穿光谱技术的原位分析和在线分析应用造成了一定的困扰。

其中，影响原位分析和在线分析的一个重要因素为样品表面的不规则形态。通常，原位分析和在线分析要求样品实时检测，无需样品预处理，但是在实际应用过程中发现，待检测的样品形态各异，例如矿石或煤炭等。不规则的样品表面会影响激光诱导击穿光谱技术(LIBS)检测过程中的激光能量密度大小，进而影响样品烧蚀量和等离子体光谱强度，从而给实验结果带来较大的误差。为了提高检测精度就必须对样品进行预处理，但是这样就违背了原位分析和在线分析的本意。

因此，在野外环境中无法对样品进行统一预处理的前提下，面对各种形态的待测样品，如何保证LIBS的检测精度和重复性是函待解决的一大难题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种基于多谱线内定标校准的激光诱导击穿光谱快速检测方法，通过该方法在不做样品预处理的前提下大大提高LIBS检测精度，从而极大地提高了激光诱导击穿光谱技术的应用价值。

为实现上述目的，本发明的技术方案是

(1)建立多谱线内定标校准曲线，对待测对象取样进行激光诱导击穿光谱检测，并在激光诱导击穿光谱图中选择并计算多条的分析谱线强度之和与多条内标谱线强度之和的比值，作为第一坐标，其具体为：在数据处理过程中，选择多条分析元素谱线和多条内标元素谱线，并计算其强度和的比值：其中p为分析元素谱线强度，q为内标元素谱线强度；以分析元素的浓度值作为第二坐标，建立多谱线内定标校准曲线；