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小波变换改良算法提高激光探针分析准确性

  激光探针(又称激光诱导击穿光谱,简称LIBS)技术具有检测速度快、无需样品预处理、可进行实时在线及远程测量等优点,在地质分析、生物医学和环境监测中均有着广泛的应用。典型的激光探针光谱是由元素特征谱线和连续背景叠加而成,连续背景的存在会影响光谱真实强度的测定,降低了定量分析的准确度。因此,探索合适的算法对光谱的连续背景进行准确估计和扣除,可以降低光谱背景干扰,有效提高光谱信背比,对于激光探针分析的准确性具有重要意义。

  国家光实验室激光先进制造技术研究团队曾晓雁教授、李祥友教授带领邹孝恒、郭连波等人提出了一种基于小波变换的背景扣除改良算法,以微合金钢样品为研究对象,利用待分析元素的单变量回归模型的定标均方根误差(RMSEC)为优化标准,依次确定小波函数类型、分解层数和小波分解低频分量中的比例因子γ,对激光探针光谱进行了校正。结果表明:采用该改良算法扣除背景后,微合金钢样品中的Cr、V、Cu和Mn等元素的定量分析准确度均得到明显改善。

LIBS实验装置原理图

小波函数和分解层数的优化

比例因子γ对RMSEC的影响

背景扣除前后的光谱图对比

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