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    LIBS 精确定量分析

    时间:2017-05-27 10:09作者:鹤壁量热仪厂家点击:

LIBS 技术简介:
     激光诱导击穿光谱,全称为Laser Induced Breakdown Spectroscopy,简称LIBS。是一种利用高能激光脉冲烧蚀样品产生等离子体并分析等离子体发射光谱,从而实现元素定性和定量分析的技术。
     LIBS具有快速与全元素分析、无需样品准备、遥测等优势,具有在线、原位测量能力等诸多优点,被誉为“未来化学分析之星”,在煤炭、冶金、水泥、环保、外太空探索等各个行业有着巨大的应用潜力及市场前景。
    目前,实现LIBS大规模商业化的主要问题是定量化水平较低,其两大瓶颈是:测量不确定度较高,测量重复性差,受基体效应影响,测量误差较大。针对这两大关键问题,本课题组通过研究不确定性及基体效应的产生机制,提出一套精确定量化方法。

 
研究内容&创新点

降低测量不确定性:
 
首次明确提出LIBS测量不确定性主要原因是所观测到的待测元素总粒子数的波动,其主要来源是等离子体空间形状的波动。提出了三种方法提高测量可重复性:
(1)圆孔空间限制(或配合快速放电)
(2)光谱标准化方法
(3)基于自适应光谱大数据库的辨识方法。

提高测量准确性:
(1)提出结合等离子体物理规律与统计 学方法的主导因素偏最小二乘(PLS)模型
(2)明确不确定性是影响准确性的重要  原因之一,提出结合光谱标准化的主导因素PLS模型。

 

应用&研究成果

煤质快速/在线分析


    重复性和准确性显著优于常规PLS方法,测量结果重复性接近100%。一次测量,获得碳、氢、灰分、挥发分、热值、灰熔点等指标。测量时间小于3分钟。
    已获得具有国家鉴定资质的第三方鉴定:精度达到传统化学分析方法的国家标准要求获得国电集团、美国TSI等单位的支持,正在推进在线测量示范项目。


水泥生料在线分析

在线测量三率值并指导原料配比,水泥生料合格率由~50%提高至88%,大幅提高了水泥成品率。已在太原示范,显著提高了企业效益。

     图示了在技术应用前后三率值的变化

玉石产地鉴定

识别正确率99.8%,显著优于常规PLS-DA方法的86.5%纳克级烧蚀量,肉眼不可见,不影响玉石品相。极速鉴定,一个激光脉冲即可获得鉴定结果。

金属元素成分分析


测量可重复性和准确性显著优于常规PLS方法;可重复性接近XRF,准确性优于XRF,并且可以测量轻元素(如碳、硅)。无辐射风险。
已经获得中国光学工程学会第三方鉴定。