第七届中国LIBS学术研讨会闭幕 2020相约大连

  uedbet体育讯 2019年3月31日,第七届中国激光诱导击穿光谱学术研讨会继续召开(相关报道:LIBS前沿探讨 第七届中国激光诱导击穿光谱研讨会召开)。在诸多专家带来精彩报告的同时,会议主办方中国光学工程学会激光诱导击穿光谱专业委员会还选出了优秀墙报奖,并将下届会议地点定为大连。

会议现场

中国海洋大学教授 郑荣儿

  中国海洋大学教授郑荣儿带来了题为《LIBS水下原位探测技术研究与系统研发》的精彩报告。深海热液化学成分的检测对于海洋资源的开发利用以及热液区生态研究都极为重要,随着水下新型运载平台的发展,深海原位化学传感器的研究日益成为研究的热点。基于激光诱导击穿光谱技术的化学传感器由于其无需样品预处理、非接触、分析速度快、多种成分同时探测等特点而具有海洋原位探测优势。报告介绍了课题组对LIBS系统进行了小型化升级改进,在保证工作深度和探测灵敏度不受影响的情况下,样机重量从60kg减小为25kg(水中重量10kg),体积也仅有原来的40%。使得应用深潜器ROV机械手夹持LIBS系统进行原位探测成为可能。报告重点展示了2018年应用该系统进行测试所取得的最新进展包括: 系统的实验室测试、1000 米深度剖面测量、浅海自带固体样品测试:并从系统与ROV机械手联调和夹持固体探测的评估测试出发,对将其应用于深海实际固体样品原位测量的可行性进行讨论。

中科院沈阳自动化研究所研究员 孙兰香

  中科院沈阳自动化研究所研究员孙兰香带来了题为《引入等离子体图像反馈的LIBS信号波动补偿方法及LIBS几个典型应用进展》的精彩报告。提高测量重复性是激光诱导击穿光谱(LIBS) 技术的一个重要研究目标。被测样品表面高度的不致, 同时影响着激光的聚焦深度和收集系统的相对位置。而激光聚焦深度的变化和收集系统相对位置的变化,都会严重影响光谱信号的稳定性。报告介绍了通过在水平收集的LIBS系统中增加ICCD成像模块,观察样品表面位置变化引起的等离子体形貌变化,并通过等离子体图像的差异,提取等离子体位置信息,建立一个特征谱线相对强度与等离子体相对位置的对应函数模型,再利用模型校正特征谱线的强度。之后,又通过在垂直方向增加普通CCD相机,观察等离子体形貌变化,构建形貌变化与光谱强度抖动之间的模型,认而补偿光谱强度的抖动。这种垂直方式收集等离子图像的方式结构简单,非常适合于工程应用,可以克服因测最距离变化而带来的光谱强度波动问题。

  中科院沈阳自动化所LIBS团队一直致力于将LIBS技术应用于冶金、选矿、分选等行业的应用研究与产品开发,2018年度取得系列进展。 在选矿行业,所开发的矿浆LIBS在线分析仪、液态金属在线分析仪实现了工厂示范应用,基于LIBS的自动分选设备开发了原型样机,效率高达40件/秒。

江西农业大学教授 姚明印

  江西农业大学教授姚明印带来了题为《基于LIBS的柑橘黄龙病研究及柑橘重金属在线检测装置的应用》的精彩报告。黄龙病是世界柑橘生产上的毁灭性病害,该病传染性极强,被称为柑橘的“癌症”。为实现对黄龙病柑橘的快速鉴别,提出了激光诱导击穿光谱(LIBS)全光诊断方法。姚明印课题组对江西赣州的健康柑橘和黄龙病感染柑橘直接采集表皮光谱信息,进行平滑处理和多元散射校正;利用随机森林(RF)模型基于连续小波变换(CWT)和主成分分析(PCA)对黄龙病柑橘进行鉴定。结果表明,训练集CWT-RF模型的平均准确率为96 86%,测试集为97.45%;PCA-RF模型训练集的平均准确率为97.64%,测试集的平均准确率为97.89%,LIBS 联合CWT-RF或PCA-RF作为一种有价值的分析工具,可用于黄龙病感染柑橘的鉴定。基于此,搭建了一种柑橘元素成分快速检测装置,包括水果运输机构、激光器头,长焦深光路、收光光路、检测平台及控制柜,其中运输部分将柑橘排列、分离成单个,送达检测部分,激光器发出激光,经长焦深光路整形,聚焦于检测柑橘表面激发等离子体,等离子体产生的光由收光路收集,汇聚于光纤操头,由光谱仪完成采集。

大连理工大学博士 李聪

  大连理工大学博士李聪带来了题为《LIBS研究在核聚变装置中的等离子体壁相互作用:east tokamak and W7-X stellarator》。

华中科技大学硕士研究生 高培源

  华中科技大学硕士研究生高培源带来了题为《土壤重金属锑和钴的共振激发LIBS方法研究》。

长春理工大学教授 高勋

  长春理工大学教授高勋带来了题为《飞秒激光诱导击穿光谱技术用于环境污染分析研究进展》的精彩报告。飞秒激光在空气中传输,由于kerr透镜自聚焦和等离子体散焦效应,形成具有“强度钳制”的长距离等离子体丝,丝内激光功率密度维持在1013 W/cm2.基于等离子体丝诱导击穿光谱克服了样品与透镜之间位置的依赖关系。针对“绿水青山就是金山银山”新时代环镜要求,长春理工大学团队围绕飞秒激光等离子体丝诱导击穿光谱技术用于环境污染分析开展了大量工作。基于光谱法和荧光成像法,对长距离等离子体丝产生进行了优化,研究能量、透镜焦距对等离子体丝形成影响;研究脉冲能量对等离子体丝辅助烧蚀土壤等离子体特性影响规律;研究等离子体丝不同空间位置对FIBS的土壤重金属探测能力的影响;研究等离子体丝烧蚀土壤产生低密度颗粒的时间演化规律;研究等离子体丝纳秒DP-LIBS的等离子体特性以及土壤重金属元素定量分析;研究FIBS用于环境污染元素分析;研究空间约束FIBS光谱增强方法及其合金元素定量分析。

西北大学博士 闫春华

  西北大学博士闫春华带来了题为《LIBS技术结合化学信息学策略的煤质快速分析方法研究》的精彩报告。LIBS作为一种激光烧蚀原子发射光谱技术,具有无需复杂样品预处理、实时快速、多元素同时分析等优势,目前已在煤质分析领域得到广泛应用。然而,分析对象的多样性和化学成分的复杂性严重影响了LIBS定性定量分析的准确度。为此闫博士提出使用一种非线性多元校正方法核极限学习机(KELM)对煤LIBS光谱进行解析,实现了煤中碳和硫元素以及灰分、挥发分和热值的测定:而在使用KELM对LIBS光谱数据进行分析的过程中,由于LIBS光谱包含大量的复杂数据,其中除了携带煤样信息外,还包含大量噪声以及冗余信息,对模型的复杂度,速度以及结果的准确度带来极大的负面影响。为此课题组提出基于粒子群优化(PSO)的特征选择方法进一步提高 KELM模型预测性能;并基于PSO在特征选择过程中存在的问题,提出一种基于小波变换(WT)和平均影响值(MIV)的混合变量选择方法,进一步提高了模型的预测准确度,减少了优化时间。将上述理论与方法用于煤质的快速在线分析与筛选,为化石能源的高效清洁利用提供了理论依据与技术支撑。

中国科学院西安光学精密机械研究所博士 雷冰莹

  中国科学院西安光学精密机械研究所博士雷冰莹带来了题为《非规则样品LIBS探测增强技术研究》的精彩报告。报告介绍了针对非规则样品中,脉冲激光非正入射而导致激光烧蚀物质效率低下的问题,提出单光源双光束激光诱导击穿光谱LIBS增强技术。实验结果表明在相同脉冲激光能量下,通过合理的激光分束可使得光谱信号强度提高4倍,等离子体寿命延长2μs。这在一定程度上提高了LIBS技术的分析灵敏度,以及激光与样品相互作用的效率,克服了因样品形状的不规则性所带来的不利影响。该技术在维持低成本的优势下,为室外LIBS定性和定量分析提供更可靠的方法和手段。

西安电子科技大学硕士 冯中琦

  西安电子科技大学硕士冯中琦带来了题为《结合PCA和PLS-DA的植物LIBS分类研究》的精彩报告。报告介绍了采用3种植物(女贞、珊瑚树、竹子)树叶模拟了有机物LIBS实验。实验使用了自行搭建的LIBS装置,采集了每种样品的100个LIBS光谱,每个光谱为100次激光脉冲的平均结果,将采集到的光谱按照7:3的比例划分为训练集和检验集,并从每个光谱中提取23条特征谱线作为输入数据,利用主成分分析法(PCA)和偏最小二乘判别分析法(PLS-DA)进行分析。在抽取14个主成分时,对于样品训练集两种方法分类的正确率都达到了100%,而对于检验集PCA分类的正确率为93.3%,PLS-DA 分类的正确率为97.8%。研究结果表明,PLS-DA对植物样品种类的识别能力优于PCA。课题组还研制了一套远程LIBS系统,下一步将结合PLS-DA方法与远程LIBS测量数据开展有机物分类工作。

山东东仪光电仪器有限公司高级工程师 张勇

  山东东仪光电仪器有限公司高级工程师张勇带来了题为《基本参数法CF-LIBS发展现状及展望》的精彩报告。CF-LIBS与传统LIBS定量分析方法相比较,其优点在于无需标准物质,依据等离子体的基本物理参数(电子数密度、等离子体参数及光学深度等)从而实现对未知样品进行准确定量的分析方法,报告介绍了对CF-LIBS定量分析基础理论及在此基础之上发展的单点标准样品校正CF-LIBS方法进行了理论回顾,探讨了影响CF-LIBS定量分析准确度的相关因素(激光诱导等离子体是否处于LTE平衡、分馏效应、自吸收效应及等离子体均匀性等),在此基础之上,对CF-LIBS近些的应用研究进行了简介并对CF-LIBS发展进行展望。

安徽师范大学教授 崔执凤

  安徽师范大学教授崔执凤带来了题为《水溶液中多种衡量重金属的高灵敏度激光诱导击穿光谱》的精彩报告。崔执凤课题组以含有Cr、Mn、Pb、Cd、Ca、Al、Co等七种微量金属元素的混合水溶液为分析样品,主要开展了两方面研究: (1) 建立了一套水溶液中多种微量重金属元素定量分析的ns-SP-LIBS实验装置,确定了最优化实验参数为:脉冲激光能量50mJ、ICCD探测延时2000ns LOD为247mm、样品流速为40m/min。实验证实在最优的实验参数下,产生的激光等离子体满足局部热平衡和光学薄的;揭示了激光等离子体形成和演化过程中电子密度、电子温度、谱线强度、SNR 和实验参数之间的关系,结果表明,谱线积分强度及其测定偏差、谱线信噪比是精确描述激光等离子体发射光谱特性的关键参数:谱线信噪比和强度值决定了最优化的实验参数选取;(2) 在等离子体满足局部热平衡和光学薄时,从理论上建立了一个能克服常规定标方法中基体效应的微量重金属元素绝对浓度的LIBS非定标定量分析方法,实验表明该定量分析计算方法能够克服基体效应,并具有非常好的稳定性。

优秀墙报奖