在光譜類科學(xué)儀器領(lǐng)域，長期穩(wěn)定性一直是衡量儀器性能的重要指標(biāo)，對于實(shí)現(xiàn)高精度測量至關(guān)重要。LIBS技術(shù)(激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù))以其檢測速度快、無需樣品預(yù)處理及實(shí)時(shí)原位檢測等優(yōu)勢，在光譜檢測領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。然而，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)漂移問題成為制約LIBS技術(shù)廣泛應(yīng)用的主要瓶頸。近日，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所的LIBS研究團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域取得了新進(jìn)展。
 

ID-PLS方法示意圖
 

　　針對這一難題，LIBS團(tuán)隊(duì)經(jīng)過深入研究，提出了ID-PLS方法。首先，科研人員基于定量模型得到強(qiáng)度比理想值，進(jìn)而引入了強(qiáng)度比漂移值(即檢測值與理想值之間的偏差)，實(shí)現(xiàn)了光譜在長時(shí)間檢測過程中波動(dòng)情況的精準(zhǔn)表征。其次，科研人員利用機(jī)器學(xué)習(xí)中的偏最小二乘算法(即PLS算法)，學(xué)習(xí)漂移值與光譜內(nèi)在規(guī)律之間的關(guān)系，將光譜檢測值校準(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，從而顯著提升了光譜測量的長期穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用ID-PLS方法后，有效提升了LIBS測量的長期穩(wěn)定性。
 

　　為了進(jìn)一步驗(yàn)證ID-PLS方法的有效性，研究團(tuán)隊(duì)將其應(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)行了測試。測試結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的漂移校正方法相比，ID-PLS方法在C、Si、Mo、Ni、Cu和Mn等多種元素的綜合校準(zhǔn)性能上表現(xiàn)更加優(yōu)異，為提升光譜傳感器的長期穩(wěn)定性提供了一種切實(shí)可行的解決方案。
 

　　該研究成果以Combination of Internal Standard and Dominant Factor PLS for Improving Long-term Stability of LIBS Measurements為題，在光譜學(xué)領(lǐng)域1區(qū)期刊Journal of Analytical Atomic Spectrometry上以封面論文形式發(fā)表。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的支持。(工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)研究室)