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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 用于矿物原位原子与分子分析的激光诱导击穿光谱与拉曼光谱新型联合仪器

    摘要： 研发了一种结合激光诱导击穿光谱（LIBS）与拉曼光谱的仪器，用于矿物原位原子与分子组成分析。该装置由光学系统、样品室、拉曼光谱仪和LIBS光谱仪以及配备自主编写软件的控制系统组成。选取石膏、方解石、葡萄石、珍珠、青金石及多种溴化钠与碳酸钙混合物作为样品评估仪器性能。通过高斯拟合方法，成功识别出硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐及结晶水，并清晰区分了不同结构的碳酸钙。拉曼光谱对溴化钠混合物中碳酸钙的检测限为5.7毫克/克。该新系统采用LIBS技术测定钙、镁、铁、钠、铝和碳元素，其中钙、钠和碳的检测限分别为90.2微克/克、84.6微克/克和2.5毫克/克。商用拉曼光谱仪的实验数据被用于验证并支持该新型仪器的测量结果。

    关键词： 仪器设备、拉曼光谱、激光诱导击穿光谱（LIBS）、矿物、LIBRAS

    更新于2025-11-25 10:30:42

  • 拉曼成像与激光诱导击穿光谱联用技术用于文化遗产中原始材料与降解材料的定量分析

    摘要： 尽管非破坏性技术在文化遗产领域的量化应用颇具价值，但其发展尚不完善。过去数十年间，虽有多项研究采用拉曼光谱进行量化分析，但根据所用方法的不同，该技术提供的信息往往不够完整，在处理未知样本时可能导致误解。本研究提出一种创新的双重量化方法——结合拉曼成像（其代表性优于逐点分析）与激光诱导击穿光谱（LIBS）技术来分析文化遗产样本。为优化这一新方法，我们检测了多种含方解石杂质（部分覆盖草酸钙[土尿酸，CaC2O4·H2O]层、部分未覆盖）的白云质大理石样本。独立进行的拉曼成像数据分析与LIBS数据量化结果具有良好一致性，其偏差范围符合两种技术固有的不确定度。此外，采用便携式仪器对相同样本进行逐点拉曼分析与便携式LIBS检测时，所得结果不仅相互吻合，也与实验室仪器的分析结论高度一致。

    关键词： 水合盐、量化分析、文化遗产、激光诱导击穿光谱（LIBS）、拉曼成像

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 利用激光诱导击穿光谱法（LIBS）检测FTU环形限制器中滞留的氘

    摘要： 本文报道了在FTU钼（TZM）环形限制器瓦片上，利用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术对氘（作为氚的替代物）滞留量及表面元素组成的远程测量（操作间隙或设备维护期间，距离约2.5米）。实验采用单脉冲技术，在FTU真空室高真空、氮气或氩气环境下进行。真空实验中清晰分辨出Dα和Hα谱线；而在氩气环境（5×10?帕）下，由于斯塔克展宽导致两条谱线部分重叠。氮气环境（10?帕）的首次测量结果显示未检测到Dα和Hα谱线。这些测量还为未来计划使用机械臂对FTU容器组件中滞留氘进行扩展LIBS分析提供了支持依据。

    关键词： 环形限制器，氘滞留，FTU托卡马克，激光诱导击穿光谱

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [IEEE 2018年第37届中国控制会议(CCC) - 武汉(2018.7.25-2018.7.27)] 2018年第37届中国控制会议(CCC) - 基于LIBS技术和随机森林回归的合金钢元素在线检测与分析

    摘要： 激光诱导击穿光谱（LIBS）技术可用于实时检测合金钢中的元素。传统LIBS技术的定量分析方法主要有校准法和无标样法，但存在预测精度低和过拟合两个缺点。随机森林回归（RFR）算法可用于分类和回归，能有效避免"过拟合"现象。因此，本文将随机森林回归算法与激光诱导击穿光谱相结合，应用于冶金行业中合金钢元素浓度的检测。同时，与基于LIBS的偏最小二乘法相比，结果表明结合LIBS技术的随机森林算法具有更高的预测精度、更低的均方根误差和更好的鲁棒性。

    关键词： PLS（偏最小二乘法），均方根误差，定量分析，激光诱导击穿光谱（LIBS），随机森林回归（RFR）

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • BiSn共晶的多脉冲激光烧蚀：非化学计量元素转移与形貌分析

    摘要： 采用波长351纳米、脉宽20纳秒的准分子激光器，对共晶BiSn靶材表面多个位点进行多组脉冲烧蚀。通过扫描电子显微镜、光学轮廓仪和能量色散光谱仪(EDS)分析了不同脉冲数下形成的烧蚀坑形貌。每组脉冲的最后一发激光均进行了激光诱导击穿光谱(LIBS)测量。不同脉冲组烧蚀坑的LIBS谱线中Bi I 472.25纳米与Sn I 563.16纳米峰强比从单脉冲最大值降至70脉冲组后的稳定值。各脉冲组的EDS元素面分布显示Bi原子丰度随LIBS谱Bi峰归一化强度降低而减少?；诳伺舴⒛Ｐ徒馐土松帐辞С煞直浠?。首次观测到显著流体力学效应形成的50微米高边缘结构，该异常形貌特征通过流体力学效应与反冲压力机制得以阐释。

    关键词： 激光诱导击穿光谱（LIBS）、铋锡共晶、激光烧蚀、能量色散X射线光谱（EDS）、扫描电子显微镜（SEM）

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 利用激光诱导击穿光谱结合机器学习方法识别格雷夫斯眼病

    摘要： 格雷夫斯眼病的诊断仍是一项重大挑战。我们采用激光诱导击穿光谱（LIBS）结合机器学习方法，成功区分了格雷夫斯眼病组织与健康对照样本。本研究对石蜡包埋的格雷夫斯眼病样本进行LIBS光谱采集，选取金属元素（钠、钾、铝、钙）、非金属元素（氧）及分子谱带（C-N、C-O）作为诊断指标。将选定光谱线分别输入线性判别分析（LDA）、支持向量机（SVM）、k近邻算法（kNN）和广义回归神经网络（GRNN）等监督分类模型。结果显示：LDA、SVM、kNN和GRNN的预测准确率分别为76.33%、96.28%、96.56%和96.33%；灵敏度分别为75.89%、93.78%、96.78%和96.67%；特异度分别为76.78%、98.78%、96.33%和96.00%。这表明LIBS联合非线性模型可显著提高格雷夫斯眼病的鉴别准确率。在三种非线性模型中，kNN表现最优。因此，LIBS结合机器学习方法是鉴别格雷夫斯眼病的有效手段。

    关键词： 支持向量机（SVM）、线性判别分析（LDA）、格雷夫斯眼病、激光诱导击穿光谱（LIBS）、k近邻算法（kNN）、广义回归神经网络（GRNN）

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 研究目标温度升高及空腔约束尺寸对激光诱导等离子体的影响

    摘要： 本工作研究了样品温度对调Q掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）激光器在基频1064 nm波长下产生的镁（Mg）和钛（Ti）等离子体的影响。我们观察到提高样品温度显著增强了等离子体的发射强度。对比100°C与300°C工况下的发射峰值强度，记录到后者较前者出现显著提升。这些结果表明提高样品温度对等离子体发射强度具有重要影响。我们还研究了等离子体动力学特性，发现升高样品温度会降低镁样品表面周围的空气密度。空气密度的降低导致辐射过程减弱并减少碰撞概率。此外，随着等离子体膨胀，其压力也随之下降。另外，我们采用圆形和方形腔体约束钛等离子体，探究了腔体尺寸对钛等离子体的影响。观察到圆形和方形腔体均普遍提升了发射强度，这归因于腔体内等离子体产生的冲击波对等离子体起到压缩效应。

    关键词： 电子温度，激光诱导击穿光谱，镁合金，电子密度，腔体约束，钛合金

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 利用激光诱导击穿光谱检测巴基斯坦胡椒粉中的营养元素与有毒元素

    摘要： 在本研究中，我们采用标准校准曲线激光诱导击穿光谱（CC-LIBS）技术，对巴基斯坦市售辣椒粉中的营养元素与微量重金属进行元素分布测定。检测发现样品含有K、Ca、Mg、Na、Fe、Zn、Al、Pb、Cu和Cr等元素。通过光谱还识别出氢的Hα大气谱线，用于估算电子数密度。为建立高灵敏度LIBS系统以测定辣椒粉中营养元素及痕量有毒金属并实现最佳检测限，我们通过研究LIBS信号强度与激光辐照度、聚焦透镜与靶材间距变化以及门宽的依赖关系来优化系统。为验证LIBS结果，采用电感耦合等离子体-光学发射光谱法（ICP-OES）标准方法消化样品，测定了平行样品浓度。根据校准曲线确定了痕量重金属的最低检测限。LIBS结果与ICP-OES分析数据具有显著一致性。两种技术均清晰显示：钾是所有辣椒粉中最丰富的元素，其次为钙、镁、钠、铁、铝、铅、锌、铜和铬。在2.5%误差置信水平下，LIBS系统相对于ICP技术的相对准确度范围为0.08-0.3。研究表明，LIBS技术因其快速、无损且环保的特性，在食品安全领域具有重要应用价值。

    关键词： 电感耦合等离子体发射光谱法、重金属检测、辣椒分析、激光诱导击穿光谱、等离子体参数、有毒金属的健康影响、激光应用

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于两种化学计量方法的激光诱导击穿光谱植物分类

    摘要： 激光诱导击穿光谱（LIBS）在复杂天然有机物分类中的应用相对有限，且其准确度仍有待提高。为研究复杂有机物的分类方法，本研究采用LIBS技术对三种新鲜叶片进行了测量。每种叶片的100个样本各采集了100条光谱，并按7:3的比例划分为训练集和测试集。运用偏最小二乘判别分析（PLS-DA）和主成分分析马氏距离（PCA-MD）两种化学计量学算法对这些叶片进行识别。以16种元素或分子的23条谱线作为输入数据时，这两种方法均能成功实现三类叶片的分类。PCA-MD和PLS-DA对训练集的分类准确率分别达到100%，对测试集的分类准确率分别为93.3%和97.8%。这表明PLS-DA在植物叶片分类方面优于PCA-MD，因其处理过程中的组分比PCA-MD更适用于分类。我们认为本研究可为LIBS技术应用于植物溯源提供参考。

    关键词： 复杂有机物的分类、偏最小二乘判别分析、主成分分析马氏距离、激光诱导击穿光谱

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 利用皮秒激光诱导等离子体光谱技术研究激光参数对铜等离子体轮廓的影响

    摘要： 激光诱导等离子体生成及其特性受激光参数和样品物理性质影响，在诸多应用领域中具有重要意义。本研究采用单发皮秒Nd:YAG激光，系统探究了激光波长与脉冲能量的优化组合对等离子体特性的影响。通过单发170皮秒激光脉冲（波长266/355/532/1064纳米，能量密度10-41焦耳/平方厘米）的激光诱导击穿光谱技术(LIPS)，成功激发纯铜样品产生等离子体羽焰，并观测到Cu I 324.75、327.39、515.32及521.82纳米谱线强度。基于局部热力学平衡(LTE)假设，分别通过玻尔兹曼图谱和等离子体谱线斯塔克展宽轮廓测定电子温度与密度。研究发现：随着激光波长增加和脉冲能量密度提升，电子温度从约10,000K升至20,000K，电子密度从约2×10^17 cm^-3增至1.5×10^18 cm^-3。该现象可归因于质量烧蚀率、逆轫致辐射及光电离效应随脉冲波长与能量的变化规律。本研究成果为通过精确调控皮秒脉冲参数来控制特定等离子体特性提供了新思路，该方法在材料科学光谱分析及等离子体相互作用动力学调控等领域具有重要应用价值。

    关键词： 斯塔克展宽、皮秒、玻尔兹曼图、电子温度、局部热力学平衡、激光诱导等离子体光谱、铜、电子密度、等离子体羽流、激光诱导击穿光谱

    更新于2025-09-23 15:21:01