Shenyang Institute of Automation gjør nye fremskritt i å forbedre langtidsstabiliteten til spektroskopiske målinger

Journal of Analytical Atomic Spectrometry Cover Story

Skjematisk diagram av ID-PLS-metoden
Innen spektroskopi har langtidsstabilitet alltid vært en viktig indikator på instrumentytelse, noe som er avgjørende for å realisere høypresisjonsmålinger, og LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy) har vist stort potensiale innen spektroskopi pga. dens fordeler med rask deteksjonshastighet, ingen prøveforbehandling og sanntids in-situ deteksjon osv. I praktiske applikasjoner, spesielt innen laserindusert nedbrytningsspektroskopi (LIBS), er det imidlertid svært vanskelig å oppnå lang- terminstabilitet i feltet. I praktiske applikasjoner, spesielt i komplekse industrielle miljøer, har imidlertid signaldriftproblemet forårsaket av miljøinterferens blitt en stor flaskehals som begrenser den brede anvendelsen av LIBS-teknologi. Nylig har LIBS-forskerteamet ved Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, gjort nye fremskritt på dette feltet.
For å møte denne utfordringen foreslo LIBS-teamet ID-PLS-metoden etter grundig forskning. Først oppnådde forskerne den ideelle verdien av intensitetsforholdet basert på en kvantitativ modell, og introduserte deretter driftverdien for intensitetsforholdet (dvs. avviket mellom den oppdagede verdien og den ideelle verdien), som realiserte den nøyaktige karakteriseringen av fluktuasjonen av spekteret i ferd med langtidsdeteksjon. For det andre bruker forskerne den partielle minste kvadraters algoritmen (dvs. PLS-algoritmen) i maskinlæring for å lære forholdet mellom driftverdien og spekterets indre lov, kalibrere spektraldeteksjonsverdien i nærheten av den ideelle verdien, og sikre at den nedre grensen for kalibreringseffekten ikke er lavere enn for den tradisjonelle gjennomsnittlige interne standardmetoden, og dermed forbedres den langsiktige stabiliteten til spektralmålingen betydelig. De eksperimentelle resultatene viser at den langsiktige stabiliteten til LIBS-målinger forbedres effektivt av ID-PLS-metoden.
For ytterligere å verifisere effektiviteten til ID-PLS-metoden, brukte forskerteamet den på den egenutviklede LIBS stålsammensetningssensoren og testet den på forskjellige lavlegerte stålprøver. Testresultatene viser at sammenlignet med den tradisjonelle driftkorreksjonsmetoden, presterer ID-PLS-metoden bedre i den omfattende kalibreringsytelsen til flere elementer som C, Si, Mo, Ni, Cu og Mn, og gir en praktisk løsning for å forbedre den lange -tidsstabilitet av spektralsensoren.
Forskningsresultatet, med tittelen Combination of Internal Standard and Dominant Factor PLS for Improving Long-term Stability of LIBS Measurements, er publisert i Journal of Analytical Atomic Spectroscopy (JASP), et tidsskrift innen spektroskopi. Journal of Analytical Atomic Spectrometry som omslagspapir. Denne forskningen ble støttet av det nasjonale nøkkelforsknings- og utviklingsprogrammet i Kina.