光诱导击穿光谱技术(Laser-induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)在元素检测分析中具有快速、实时在线、无需样品预处理、多元素同时检测等优点。目前,它已在工业、农业、环境科学、医学等领域获得了初步应用。激光探针定量分析通常采用多点定标法,虽然该方法检测精度高,但需要一系列标准样品建立定标曲线。然而,在太空探索、环境保护、地质勘测等缺乏标样的领域,多点定标法的应用存在极大的局限性。另一方面,无需标样的自由定标方法,由于没有标样作为参考,导致检测精度低。因此,为了兼顾定量分析的精确性和简便性,寻找一种单标样或少标样定标的方法成为了当下的研究重点之一。
武汉光电国家研究中心激光先进制造技术研究团队LIBS研究组郭连波副教授带领硕士生袁锐等人,提出了一种基于单标样的激光探针定量分析新方法(Single-sample calibration LIBS, SSC-LIBS)。该方法的计算公式由Lomakin-Scherbe公式推导获得,只需利用一个标准样品和待测样品的全谱,代入各元素光谱强度到公式即可获得待测样品的元素含量。本研究将SSC-LIBS分别应用到黄铜合金、微合金钢和镍基合金标准样品的定量分析中。以黄铜样品为例,相比于多点定标法,Cu元素的R2,RMSECV,ARE,ARSD分别从0.40,3.55 wt.%,5.19%,16.22%改善到了0.97,0.76 wt.%,1.05%,1.15%,结果表明,SSC-LIBS能显著提高主量元素定量分析的精确性和稳定性。SSC-LIBS为激光探针定量分析提供了一种更加简便、精确的定标手段,对于激光探针技术在实际生活中的应用推广具有重要意义。
图 SSC-LIBS和MPC-LIBS关于黄铜合金定量分析的对比
2019年3月7日,相关研究成果“Accuracy improvement of quantitative analysis for major elements in laser-induced breakdown spectroscopy using single-sample calibration”,在线发表在爱思唯尔(Elsevier)下期刊Analytica Chimica Acta上(Analytica Chimica Acta, 2019, 1064: 11-16)。该项工作得到国家自然科学基金(No. 61575073)的资助。
文章链接https://doi.org/10.1016/j.aca.2019.02.056。