第七屆中國LIBS學術研討會閉幕2020相約大連

　　分析測試百科網訊 2019年3月31日，第七屆中國激光誘導擊穿光譜學術研討會繼續召開（相關報道：LIBS前沿探討 第七屆中國激光誘導擊穿光譜研討會召開）。在諸多專家帶來精彩報告的同時，會議主辦方中國光學工程學會激光誘導擊穿光譜專業委員會還選出了優秀墻報獎，并將下屆會議地點定為大連。

會議現場

中國海洋大學教授 鄭榮兒

　　中國海洋大學教授鄭榮兒帶來了題為《LIBS水下原位探測技術研究與系統研發》的精彩報告。深海熱液化學成分的檢測對于海洋資源的開發利用以及熱液區生態研究都極為重要，隨著水下新型運載平臺的發展，深海原位化學傳感器的研究日益成為研究的熱點。基于激光誘導擊穿光譜技術的化學傳感器由于其無需樣品預處理、非接觸、分析速度快、多種成分同時探測等特點而具有海洋原位探測優勢。報告介紹了課題組對LIBS系統進行了小型化升級改進，在保證工作深度和探測靈敏度不受影響的情況下，樣機重量從60kg減小為25kg(水中重量10kg),體積也僅有原來的40%。使得應用深潛器ROV機械手夾持LIBS系統進行原位探測成為可能。報告重點展示了2018年應用該系統進行測試所取得的最新進展包括: 系統的實驗室測試、1000 米深度剖面測量、淺海自帶固體樣品測試:并從系統與ROV機械手聯調和夾持固體探測的評估測試出發，對將其應用于深海實際固體樣品原位測量的可行性進行討論。

中科院沈陽自動化研究所研究員 孫蘭香

　　中科院沈陽自動化研究所研究員孫蘭香帶來了題為《引入等離子體圖像反饋的LIBS信號波動補償方法及LIBS幾個典型應用進展》的精彩報告。提高測量重復性是激光誘導擊穿光譜(LIBS) 技術的一個重要研究目標。被測樣品表面高度的不致， 同時影響著激光的聚焦深度和收集系統的相對位置。而激光聚焦深度的變化和收集系統相對位置的變化，都會嚴重影響光譜信號的穩定性。報告介紹了通過在水平收集的LIBS系統中增加ICCD成像模塊，觀察樣品表面位置變化引起的等離子體形貌變化，并通過等離子體圖像的差異，提取等離子體位置信息，建立一個特征譜線相對強度與等離子體相對位置的對應函數模型,再利用模型校正特征譜線的強度。之后，又通過在垂直方向增加普通CCD相機，觀察等離子體形貌變化，構建形貌變化與光譜強度抖動之間的模型，認而補償光譜強度的抖動。這種垂直方式收集等離子圖像的方式結構簡單，非常適合于工程應用，可以克服因測最距離變化而帶來的光譜強度波動問題。

　　中科院沈陽自動化所LIBS團隊一直致力于將LIBS技術應用于冶金、選礦、分選等行業的應用研究與產品開發，2018年度取得系列進展。 在選礦行業，所開發的礦漿LIBS在線分析儀、液態金屬在線分析儀實現了工廠示范應用，基于LIBS的自動分選設備開發了原型樣機，效率高達40件/秒。

江西農業大學教授 姚明印

　　江西農業大學教授姚明印帶來了題為《基于LIBS的柑橘黃龍病研究及柑橘重金屬在線檢測裝置的應用》的精彩報告。黃龍病是世界柑橘生產上的毀滅性病害，該病傳染性極強，被稱為柑橘的“癌癥”。為實現對黃龍病柑橘的快速鑒別，提出了激光誘導擊穿光譜(LIBS)全光診斷方法。姚明印課題組對江西贛州的健康柑橘和黃龍病感染柑橘直接采集表皮光譜信息，進行平滑處理和多元散射校正；利用隨機森林(RF)模型基于連續小波變換(CWT)和主成分分析(PCA)對黃龍病柑橘進行鑒定。結果表明，訓練集CWT-RF模型的平均準確率為96 86%,測試集為97.45%；PCA-RF模型訓練集的平均準確率為97.64%，測試集的平均準確率為97.89%，LIBS 聯合CWT-RF或PCA-RF作為一種有價值的分析工具，可用于黃龍病感染柑橘的鑒定。基于此，搭建了一種柑橘元素成分快速檢測裝置，包括水果運輸機構、激光器頭，長焦深光路、收光光路、檢測平臺及控制柜，其中運輸部分將柑橘排列、分離成單個，送達檢測部分，激光器發出激光，經長焦深光路整形，聚焦于檢測柑橘表面激發等離子體，等離子體產生的光由收光路收集，匯聚于光纖操頭，由光譜儀完成采集。

大連理工大學博士 李聰

　　大連理工大學博士李聰帶來了題為《LIBS研究在核聚變裝置中的等離子體壁相互作用：east tokamak and W7-X stellarator》。

華中科技大學碩士研究生 高培源

　　華中科技大學碩士研究生高培源帶來了題為《土壤重金屬銻和鈷的共振激發LIBS方法研究》。

長春理工大學教授 高勛

　　長春理工大學教授高勛帶來了題為《飛秒激光誘導擊穿光譜技術用于環境污染分析研究進展》的精彩報告。飛秒激光在空氣中傳輸，由于kerr透鏡自聚焦和等離子體散焦效應，形成具有“強度鉗制”的長距離等離子體絲，絲內激光功率密度維持在1013 W/cm2.基于等離子體絲誘導擊穿光譜克服了樣品與透鏡之間位置的依賴關系。針對“綠水青山就是金山銀山”新時代環鏡要求，長春理工大學團隊圍繞飛秒激光等離子體絲誘導擊穿光譜技術用于環境污染分析開展了大量工作。基于光譜法和熒光成像法，對長距離等離子體絲產生進行了優化，研究能量、透鏡焦距對等離子體絲形成影響；研究脈沖能量對等離子體絲輔助燒蝕土壤等離子體特性影響規律；研究等離子體絲不同空間位置對FIBS的土壤重金屬探測能力的影響；研究等離子體絲燒蝕土壤產生低密度顆粒的時間演化規律；研究等離子體絲納秒DP-LIBS的等離子體特性以及土壤重金屬元素定量分析；研究FIBS用于環境污染元素分析；研究空間約束FIBS光譜增強方法及其合金元素定量分析。

西北大學博士 閆春華

　　西北大學博士閆春華帶來了題為《LIBS技術結合化學信息學策略的煤質快速分析方法研究》的精彩報告。LIBS作為一種激光燒蝕原子發射光譜技術，具有無需復雜樣品預處理、實時快速、多元素同時分析等優勢，目前已在煤質分析領域得到廣泛應用。然而，分析對象的多樣性和化學成分的復雜性嚴重影響了LIBS定性定量分析的準確度。為此閆博士提出使用一種非線性多元校正方法核極限學習機(KELM)對煤LIBS光譜進行解析，實現了煤中碳和硫元素以及灰分、揮發分和熱值的測定:而在使用KELM對LIBS光譜數據進行分析的過程中，由于LIBS光譜包含大量的復雜數據，其中除了攜帶煤樣信息外，還包含大量噪聲以及冗余信息，對模型的復雜度，速度以及結果的準確度帶來極大的負面影響。為此課題組提出基于粒子群優化(PSO)的特征選擇方法進一步提高 KELM模型預測性能；并基于PSO在特征選擇過程中存在的問題，提出一種基于小波變換(WT)和平均影響值(MIV)的混合變量選擇方法，進一步提高了模型的預測準確度，減少了優化時間。將上述理論與方法用于煤質的快速在線分析與篩選，為化石能源的高效清潔利用提供了理論依據與技術支撐。

中國科學院西安光學精密機械研究所博士 雷冰瑩

　　中國科學院西安光學精密機械研究所博士雷冰瑩帶來了題為《非規則樣品LIBS探測增強技術研究》的精彩報告。報告介紹了針對非規則樣品中，脈沖激光非正入射而導致激光燒蝕物質效率低下的問題，提出單光源雙光束激光誘導擊穿光譜LIBS增強技術。實驗結果表明在相同脈沖激光能量下，通過合理的激光分束可使得光譜信號強度提高4倍，等離子體壽命延長2μs。這在一定程度上提高了LIBS技術的分析靈敏度，以及激光與樣品相互作用的效率，克服了因樣品形狀的不規則性所帶來的不利影響。該技術在維持低成本的優勢下，為室外LIBS定性和定量分析提供更可靠的方法和手段。

西安電子科技大學碩士 馮中琦

　　西安電子科技大學碩士馮中琦帶來了題為《結合PCA和PLS-DA的植物LIBS分類研究》的精彩報告。報告介紹了采用3種植物(女貞、珊瑚樹、竹子)樹葉模擬了有機物LIBS實驗。實驗使用了自行搭建的LIBS裝置，采集了每種樣品的100個LIBS光譜，每個光譜為100次激光脈沖的平均結果，將采集到的光譜按照7:3的比例劃分為訓練集和檢驗集，并從每個光譜中提取23條特征譜線作為輸入數據，利用主成分分析法(PCA)和偏最小二乘判別分析法(PLS-DA)進行分析。在抽取14個主成分時，對于樣品訓練集兩種方法分類的正確率都達到了100%，而對于檢驗集PCA分類的正確率為93.3%，PLS-DA 分類的正確率為97.8%。研究結果表明，PLS-DA對植物樣品種類的識別能力優于PCA。課題組還研制了一套遠程LIBS系統，下一步將結合PLS-DA方法與遠程LIBS測量數據開展有機物分類工作。

山東東儀光電儀器有限公司高級工程師 張勇

　　山東東儀光電儀器有限公司高級工程師張勇帶來了題為《基本參數法CF-LIBS發展現狀及展望》的精彩報告。CF-LIBS與傳統LIBS定量分析方法相比較，其優點在于無需標準物質，依據等離子體的基本物理參數(電子數密度、等離子體參數及光學深度等)從而實現對未知樣品進行準確定量的分析方法，報告介紹了對CF-LIBS定量分析基礎理論及在此基礎之上發展的單點標準樣品校正CF-LIBS方法進行了理論回顧，探討了影響CF-LIBS定量分析準確度的相關因素(激光誘導等離子體是否處于LTE平衡、分餾效應、自吸收效應及等離子體均勻性等)，在此基礎之上，對CF-LIBS近些的應用研究進行了簡介并對CF-LIBS發展進行展望。

安徽師范大學教授 崔執鳳

　　安徽師范大學教授崔執鳳帶來了題為《水溶液中多種衡量重金屬的高靈敏度激光誘導擊穿光譜》的精彩報告。崔執鳳課題組以含有Cr、Mn、Pb、Cd、Ca、Al、Co等七種微量金屬元素的混合水溶液為分析樣品，主要開展了兩方面研究: (1) 建立了一套水溶液中多種微量重金屬元素定量分析的ns-SP-LIBS實驗裝置，確定了最優化實驗參數為:脈沖激光能量50mJ、ICCD探測延時2000ns LOD為247mm、樣品流速為40m/min。實驗證實在最優的實驗參數下，產生的激光等離子體滿足局部熱平衡和光學薄的；揭示了激光等離子體形成和演化過程中電子密度、電子溫度、譜線強度、SNR 和實驗參數之間的關系，結果表明，譜線積分強度及其測定偏差、譜線信噪比是精確描述激光等離子體發射光譜特性的關鍵參數:譜線信噪比和強度值決定了最優化的實驗參數選取；(2) 在等離子體滿足局部熱平衡和光學薄時，從理論上建立了一個能克服常規定標方法中基體效應的微量重金屬元素絕對濃度的LIBS非定標定量分析方法，實驗表明該定量分析計算方法能夠克服基體效應，并具有非常好的穩定性。

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