LIBS前沿探讨 第七届中国激光诱导击穿光谱研讨会召开

  uedbet体育讯 2019年3月30日,由中国光学工程学会激光诱导击穿光谱专业委员会主办,安徽师范大学承办、物理与电子信息学院和光电材料科学与技术安徽省重点实验室协办的第七届中国激光诱导击穿光谱学术研讨会在安徽芜湖举办。

  本次会议通过学术报告与海报展示等环节对LIBS技术的重要科学问题、最新研究结果及发展趋势等方面展开探讨,旨在为LIBS领域科技工作者、相关企业提供学习和交流的平台,共吸引了近300名专家学者参加。uedbet体育作为支持媒体全程参与报道。

嘉宾合影

大会现场

大会主席、安徽师范大学副校长彭凤莲

大会执行主席 崔执凤教授

清华大学教授 王哲

  清华大学教授王哲带来了题为《定量化研究最新进展》的精彩报告。激光诱导击穿光谱(LIBS)信号不确定度较高严重影响了LIBS 定量测量及大规模应用。报告介绍了等离于子体时空演化过程、结合等离子体光谱发射机理及误差传递理论,明确了在离子体产生初期,信号不确定性受温度波动的影响较大,而在后期(LIBS测量信号时间段),总粒子数密度的波动成为不确定性的主要来源,并对产生等离子体总粒子数密度波动的机理进行了探索。根据以上理解,王哲教授提出了以下两种方法:一是通过光束整形技术把常用的高斯光束整形为平顶光束,降低电子屏蔽效应,使得更多的激光能量用于烧蚀物质和加热等离子体,增加等离子体高温核心区的体积和稳定性,从而降低收光系统观测到的总粒子数的波动:二是采用多种惰性气体的混合气体作为保护气,通过调节不同气体的比例,优化环境气体的密度、电离能、导热系数等特性,使得等离子体与环境气体之间的物质和能量交换过程更为平稳,获得更为稳定的等离子体,降低信号不确定性。

山西大学博士侯佳佳

  山西大学博士侯佳佳带来了题为《SAF-LIBS理论和技术应用研究》的精彩报告。报告介绍了光学薄等离子体判断条件及自吸收免疫激光诱导击穿光谱(SAF-LIBS)、激光诱导等离子体自吸收程度量化与评估、谱线属性与元素含量解析关系。

西北师范大学副教授孙对兄

  西北师范大学副教授孙对兄带来了题为《激光诱导等离子体状态诊断及时空演化特性》的精彩报告。激光等离子体演化过程中的发光特性与其状态密切相关,尤其是等离子体温度和电子数密度的准确诊断对CF-LIBS的准确性具有重要的意义。此外,进行激光等离子体演化过程中的状态诊断是深入认识和理解激光等离子体的有效途径,也是优化实验条件以满足相关领域研究需求的依据,具有非常重要的意义。报告介绍了利用激光干涉法和汤姆逊散射法进行了激光等离子体的状态诊断和演化特性研究。利用激光干涉法获得了等离子体羽和冲击波的空间演化,获得了激光等离子体电子密度的二维分布,并对干涉法与光谱法的诊断结果进行了比较。利用汤姆逊散射法实现了激光离子体的电子温度和电子密度诊断,同时,报告还探讨了探针激光对等离子体的加热效应。

华南理工大学副教授姚顺春

  华南理工大学副教授姚顺春带来了题为《基于基体改性和数据融合的LIBS测量煤质优化研究》的精彩报告。激光诱导击穿光谱(LIBS) 测量煤质时,激光和煤样作用产生的热效应导致煤的挥发分析出燃烧,不可避免地对光谱特性产生影响。研究发现挥发分含量不同的煤及其煤焦的光谱特性,发现挥发分含量越高的煤的元素(C. N. O. Si. AI)特征谱线和其煤焦对应特征谱线的强度比值越高。这种由于挥发分含量不同导致的光谱特性差异,必然对LIBS刑量煤质的准确性产生影响。报告介绍了在煤压片中添加KBr粘结剂的解决方案。以实现纯媒基体改性,降低挥发分对LIBS光谱特性的影响:实验结果表明,添加KBr的最修比例为60%此时对碳含量定标曲线的拟合度R由不添加KBr时的0835提高到了01983.这表明煤祥中添加KBr能够有效降低基体效应对LIBS测量煤质的负面影响。但是,由于LIBS仅能探测元素组或信息,添加粘结剂实现基体改性对提高既和元票组成相关爱和分子结构相关的复质(如挥发分、发热量)测量准确性是有限的。报告还介绍了联用LIBS和傅里叶转换红外(FTIR)光谱同时探测煤的元素信息和分子结构信息,进而通过数据融合提高煤质测量的准确性,研究结果表明,联用LIBS和FTIR分行挥发分的预测均方限误差RMSEP (1.046%)优于单独使用UIBS (2.059%) 和FTIR (2.9379%) 2类似地,联用LBS和FTIR分析发热量的RMSEP (0.559 MJkg)也优于单独使用UBS (0613MJkg)和FTIR (1.095MJkg)。

西安交通大学副教授王珍珍

  西安交通大学副教授王珍珍带来了题为《水下金属靶材的长短双脉冲LIBS测量方法研究》的精彩报告。目前激光诱导击穿光谱(LIBS)技术应用于大气环境下的气体、固体研究可达到极高的灵敏度,有些应用甚至实现了产品化。但将LIBS技术直接用于水下环境时,等离子体在水内部膨胀,水对等离子体的膨胀存在很强的抑制作用且存在较快的热交换,使等离子体的寿命大大缩短,等离子体辐射微弱:水及其中含有的杂质对激发光产生吸收和散射等作用在很大程度上降低了水下物质的烧蚀效率:同时大量的气泡伴随等离子体的形成而产生,对等离子体的发射光存在强烈的折射、散射及吸收作用,进一步增加了水下光谱探测的难度。长短双脉冲LIBS是近几年提出的一种新方法,它通过在传统LIBS方法中引入长脉冲实现对样品表面预加热及稳定等离子体的作用,空气中的实验已经表明该方法能够显著提高等离子体信号发射强度及稳定性。报告介绍了在去离子水环境中开展的不同金属靶材的实验研究,光谱数据表明长短双脉冲LIBS方法能够削弱水下环境中等离子体光谱的自吸收。此外实验结果还表明,长脉冲和短脉冲激光束的延迟时间及能量配比对水下等离子体的产生、扩张和衰减过程有显著影响。本研究所采用的长短双脉冲LIBS方法能够减弱水下等离子体的自吸收,这为进一步开展水下LIBS定量分析提供了条件。

浙江师范大学研究员周卫东

  浙江师范大学研究员周卫东带来了题为《激光诱导击穿光谱增强技术及机理》的精彩报告。研究表明,提高LIBS光谱信号强度是可能提高LIBS检测灵敏度的可选途径之一,报告介绍了若干LIBS光谱信号增强技术及其增强机理展开讨论:包括共线双脉冲LIBS技术、正交双脉冲LIBS技术、快脉冲放电增强LIBS技术、以及腔体约束增强LIBS技术等。

华中科技大学副教授郭连波

  华中科技大学副教授郭连波带来了题为《LIBS技术在3D打印过程监测和生物医学中的应用研究》的精彩报告。金属3D打印(增材制造)具有效率高、成本低、易于自动化特点,是金属增材制造的重要发展方向。金属由于含有丰富的自由电子,以及较低的击穿阈值,特别适合采用激光诱导击穿光谱进行快速检测分析。报告介绍了利用自主研发的激光诱导击穿光谱元素分析仪同源结合激光超声检测仪,即同时采集激光烧蚀样品激发等离子体光谱和激光超声波信号,实现对金属增材制造样件的缺陷、应力和元素分布的同时检测。实验结果表明,采用LIBS和超声结合的办法能够提高检测效率为在线闭环反馈提供效率保障。其中针对金属表面元素分布分析,激光诱导击穿光谱能够更高效的实现大视场的元素分布检测,采用超声对应力和缺陷的检测能基本满足检测要求。

   鼻咽癌具有地域分布差异性和早期难以检测的特点,传统的PET和X-Ray检测方法检测效率低,费用昂贵。而激光诱导击穿光谱具有快速检测的优势且可以对液体进行检测,报告介绍了利用LIBS检测血清实现对鼻咽癌的诊断。针对生物质样本的激光诱导击穿光谱的检测主要有光谱稳定性差,光谱差异小等难题。利用多元散射矫正对激光诱导击穿光谱进行矫正降低光谱的相对标准偏差(RSD)。针对光谱差异小的问题,采用随机森林对光谱特征重要性进行评估, 结果表明K、 Na、Mg等元素针对鼻咽癌诊断具有重要作用,采用极限学习机进行|模式识别器准确率高于98%。同时也采用高光谱对检测结果进行佐证,高光谱的检测结果与之相当。