Shenyang Institute Of Automation macht neue Fortschritte bei der Verbesserung der Langzeitstabilität spektroskopischer Messungen

Titelgeschichte des Journal of Analytical Atomic Spectrometry

Schematische Darstellung der ID-PLS-Methode
Im Bereich der Spektroskopie war die Langzeitstabilität schon immer ein wichtiger Indikator für die Leistungsfähigkeit eines Geräts, was für die Durchführung hochpräziser Messungen von entscheidender Bedeutung ist. LIBS (laserinduzierte Plasmaspektroskopie) hat aufgrund seiner Vorteile wie schnelle Erfassungsgeschwindigkeit, keine Probenvorbehandlung und Echtzeit-In-situ-Erkennung usw. großes Potenzial in diesem Bereich gezeigt. In der Praxis, insbesondere im Bereich der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS), ist es jedoch sehr schwierig, im Feld eine Langzeitstabilität zu erreichen. In der Praxis, insbesondere in komplexen Industrieumgebungen, ist das durch Umgebungsstörungen verursachte Signaldriftproblem jedoch zu einem großen Engpass geworden, der die breite Anwendung der LIBS-Technologie einschränkt. Vor kurzem hat das LIBS-Forschungsteam am Shenyang Institute of Automation der Chinesischen Akademie der Wissenschaften neue Fortschritte auf diesem Gebiet erzielt.
Um diese Herausforderung zu bewältigen, schlug das LIBS-Team nach eingehender Forschung die ID-PLS-Methode vor. Zunächst ermittelten die Forscher den Idealwert des Intensitätsverhältnisses auf Grundlage eines quantitativen Modells und führten dann den Intensitätsverhältnis-Driftwert (d. h. die Abweichung zwischen dem erfassten Wert und dem Idealwert) ein, wodurch eine genaue Charakterisierung der Schwankungen des Spektrums im Prozess der Langzeiterfassung möglich wurde. Zweitens nutzten die Forscher den Partial-Least-Squares-Algorithmus (d. h. den PLS-Algorithmus) im maschinellen Lernen, um die Beziehung zwischen dem Driftwert und dem Eigengesetz des Spektrums zu erlernen, den spektralen Erfassungswert auf die Nähe des Idealwerts zu kalibrieren und sicherzustellen, dass die Untergrenze seines Kalibrierungseffekts nicht niedriger ist als die der herkömmlichen Methode des durchschnittlichen internen Standards, wodurch die Langzeitstabilität der Spektralmessung deutlich verbessert wird. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Langzeitstabilität von LIBS-Messungen durch die ID-PLS-Methode effektiv verbessert wird.
Um die Wirksamkeit der ID-PLS-Methode weiter zu verifizieren, wendete das Forschungsteam sie auf den selbst entwickelten LIBS-Stahlzusammensetzungssensor an und testete sie an verschiedenen niedrig legierten Stahlproben. Die Testergebnisse zeigen, dass die ID-PLS-Methode im Vergleich zur herkömmlichen Driftkorrekturmethode bei der umfassenden Kalibrierung mehrerer Elemente wie C, Si, Mo, Ni, Cu und Mn bessere Ergebnisse liefert und eine praktische Lösung zur Verbesserung der Langzeitstabilität des Spektralsensors bietet.
Das Forschungsergebnis mit dem Titel „Kombination von internem Standard und dominantem Faktor PLS zur Verbesserung der Langzeitstabilität von LIBS-Messungen“ wurde im Journal of Analytical Atomic Spectroscopy (JASP), einer Zeitschrift auf dem Gebiet der Spektroskopie, veröffentlicht. Journal of Analytical Atomic Spectrometry als Titelblatt. Diese Forschung wurde vom National Key Research and Development Program of China unterstützt.