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激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种通过激光诱导击穿样品并测量所产生的辐射光谱来分析样品成分的技术。
随着激光技术的发展，LIBS在冶金、环境监测、食品安全等领域得到了广泛的应用。
在实际应用中，光谱数据的分析对于提取样品的特征信息至关重要。
如何快速高效地提取激光诱导击穿光谱数据的特征成为了研究的热点之一。
本文针对激光诱导击穿光谱数据的特征自动提取方法展开研究，通过对相关文献的综述和实验研究，总结了目前常见的激光诱导击穿光谱数据特征自动提取方法，并提出了一种基于机器学习的新方法。
1. 基于特征工程的方法在传统的方法中，研究者们通常会通过专业知识和经验，提取激光诱导击穿光谱数据中的特征信息。
这些特征信息可以包括波峰强度、波峰位置、谱线宽度等。
然后利用数学统计方法对这些特征进行分析和处理，从而得到样品的成分信息。
虽然这种方法在一定程度上可以取得不错的效果，但是需要依赖领域专家，并且提取的特征可能不全面、有一定主观性。
2. 基于机器学习的方法近年来，随着机器学习技术的发展，人们开始尝试利用机器学习方法来自动提取激光诱导击穿光谱数据的特征。
对于这种方法，研究者们通常会将原始的光谱数据输入到机器学习模型中，让模型自动学习和提取其中的特征信息。
在经过足够数量的训练样本和模型训练之后，这种方法能够达到比较理想的效果。
3. 基于深度学习的方法除了传统的机器学习方法，深度学习技术也被应用于激光诱导击穿光谱数据的特征自动提取中。
深度学习模型可以通过多层神经网络自动学习数据中的特征，并且对于复杂的非线性关系具有较强的表征能力。
基于深度学习的方法在激光诱导击穿光谱数据特征提取方面也展现出了良好的潜力。
在激光诱导击穿光谱数据特征自动提取方法的研究中，我们提出了一种基于深度学习的新方法。
具体来说，我们设计了一个卷积神经网络模型，将原始的光谱数据输入到模型中，让模型自动学习数据中的特征信息。
经过大量的实验验证，我们发现这种方法能够有效地提取激光诱导击穿光谱数据的特征，并且相较于传统的方法具有更高的准确性和鲁棒性。
北京富尔邦科技发展有限责任公司【专业铸造信任服务赢得合作】激光诱导击穿光谱法(LIBS)鉴别油漆样品简介犯罪现场可以为调查所发生的事情提供有价值的信息。
尽管DNA分析盛行，但痕量证据可以为破案奠定坚实的基础。
痕量证据包括玻璃、头发、纤维、油漆和聚合物等物品。
痕量证据可以帮助建立人、物和地点之间的联系。
这里提到的案例将着眼于确定从嫌疑人的车辆中找到的油漆的元素特征是否与从犯罪现场找到的油漆样品进行区分的能力。
研究人员从护栏、交通标志和嫌疑人的汽车上提取了蓝色油漆样本。
可以使用光学显微镜、扫描电子显微镜/能量色散x射线光谱(SEM/EDS)、XRF 或XRD来比较油漆样品。
光学显微镜用于视觉比较，但不是决定性的。
SEM/EDS 可以区分不同的油漆样品，但油漆是不导电的，所以需要进行样品制备。
X射线荧光光谱(XRF)或X射线衍射光谱(XRD)可以分析单层油漆，多层油漆样品可能存在问题，且其元素覆盖范围有限。
激光诱导击穿光谱(LIBS)为样品中的每一个元素提供了快速微区分析。
LIBS光谱数据丰富，提供了独特的类指纹数据，用于提供良好的识别能力。
另外，LIBS比XRF具有分析多层油漆样品的能力。
深度分析是很重要的，因为许多汽车OEM涂层(如BASF)通常由4层组成，包括电泳层、中涂层、色漆层和清漆层。
最近，LIBS深度分析报告指出，彩色油漆和白色油漆的分辨率分别为99.6%和85.6%。
北京富尔邦科技发展有限责任公司【专业铸造信任服务赢得合作】工作参数Applied Spectra的J200 LIBS仪器266nm Nd：YAG激光（ns）使用Applied Spectra Axiom软件进行控制使用氦气或氩气吹扫的样品室三个蓝色油漆样品样品1：可疑车辆样品2：防护栏样品3：交通标志图1 3个样品正面及背面照片利用Applied Spectra数据分析软件对LIBS数据进行分析并转换成图像样品分析在本案例研究中，我们从嫌疑人的车上取得一个油漆样本，并与案发当时从一北京富尔邦科技发展有限责任公司【专业铸造信任服务赢得合作】条护栏及一个交通标志上获取的符合嫌疑人车辆颜色的油漆样本进行比较。
第6卷 第4期2013年8月 中国光学 Chinese Optics Vol.6 No.4Aug.2013 收稿日期:2013⁃04⁃11;修订日期:2013⁃06⁃13 基金项目:国家自然科学基金面上项目(No.31270680,No.61076064);江苏省“六大高峰人才”资助项目(No.2011⁃XCL⁃018);江苏高校优势学科建设工程资助项目文章编号 1674⁃2915(2013)04⁃0490⁃11激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展侯冠宇1,王 平1∗,佟存柱2(1.南京林业大学化学工程学院,江苏南京210037;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林长春130033)摘要:激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是一种基于原子发射光谱学的元素定性、定量检测手段。
本文介绍了LIBS 技术的原理、应用方式、检测元素种类及检测极限;综述了该项技术在固体、液体、气体组分检测方面的技术发展,以及在环境检测、食品安全、生物医药、材料、军事、太空领域的应用进展。
最后,提出了高功率、高稳定的激光光源和准确的定量分析方法是LIBS 技术目前所面临的问题和挑战。
关 键 词:激光诱导击穿光谱;激光产生等离子体;元素分析;检测限中图分类号:O433.54;O657.319 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20130604.0490Progress in laser⁃induced breakdown spectroscopyand its applicationsHOU Guan⁃yu 1,WANG Ping 1∗,TONG Cun⁃zhu 2(1.College of Chemical Engineering ,Nanjing Forestry University ,Nanjing 210037,China ;2.State Key Laboratory of Luminescence and Applications ,Changchun Institute of Optics ,Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130033,China )∗Corresponding author ,E⁃mail :wp_lh@ Abstract :Laser⁃induced Breakdown Spectroscopy(LIBS)based on atomic emission spectral technology is a kind of convenient and sensitive approach for the qualitative and quantitative detection of elements.In this pa⁃per,the mechanism,detecting element types,detection limit and the recent progress of LIBS technology are reviewed.The progress of LIBS technology in component testing for solid,liquid and gas samples is expoundedin detail.The applications of LIBS in the environment test,food security,biological and medicines,material sciences,military and space fields are also presented.Finally,the challenges and problems for the LIBS tech⁃nology in high power and stable laser sources and accurately quantitative analysis method are discussed.Key words :laser⁃induced breakdown spectroscopy;laser⁃induced plasmon,element analysis;detection limit1 引 言 激光诱导击穿光谱(Laser⁃Induced Breakdown Spectroscopy,简称LIBS)技术是利用激光照射被测物体表面产生等离子体[1⁃2],通过检测等离子体光谱而获取物质成分和浓度的分析技术。
第23 卷第 1 期2024 年 3 月宁夏工程技术Vol.23 No.1 Ningxia Engineering Technology Mar. 2024激光诱导钛合金等离子体电子温度和电子密度的时间分辨测量胡桢麟1，高阳2，林楠1*，郭连波3（1.中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800； 2.华东理工大学机械与动力工程学院，上海200237；3.华中科技大学武汉光电国家研究中心，湖北武汉430074）摘要：以波长为532 nm的纳秒脉冲激光器为激发源，使用中阶梯光栅光谱仪和增强电荷耦合器件（ICCD）获得了激光诱导钛合金等离子体的时间分辨发射光谱；基于发射光谱，利用玻尔兹曼图法和萨哈-玻尔兹曼图法计算了等离子体电子温度；采用斯塔克展宽法计算了电子密度。
研究结果表明，相较于玻尔兹曼图法，萨哈-玻尔兹曼图法可提供更为准确的电子温度计算结果。
此外，光谱采集门宽的增大会导致等离子体电子温度和电子密度计算值的减小。
以上研究结果为钛合金的激光诱导击穿光谱（LIBS）分析提供了实验指导。
关键词：钛合金；激光诱导等离子体；电子温度；电子密度；时间分辨测量；激光诱导击穿光谱中图分类号：O433.4 文献标志码：A激光诱导击穿光谱（LIBS）技术是一种热门的元素成分分析技术，其原理是采用高能量的脉冲激光聚焦烧蚀待测样品表面，诱导产生等离子体，然后通过等离子体的发射光谱对样品中的元素种类及含量进行分析［1-3］。
由于LIBS技术具有无需或简单制样，可实现原位、实时、远程和全元素检测等优点，目前已被应用于冶金［4］、燃煤［5］、核工业［6］、环保［7］、勘探［8］和火星探测［9］等领域。
在冶金领域中，LIBS技术常用于合金样品的元素成分分析，高能量脉冲激光与固体的相互作用会经历加热、熔化、气化和电离等复杂过程，最终诱导产生等离子体。
产生的等离子体在冷却过程中其电子温度与电子密度等特性在微秒尺度上快速变化，进而会影响LIBS光谱的成分、强度与稳定性等特性。
纳秒脉冲激光除漆过程中作用机制的仿真研究
毛洪涛;蔡继兴
【期刊名称】《应用物理》
【年(卷),期】2024(14)4
【摘要】本文利用有限元法建立了纳秒脉冲激光去除铝合金表面漆层的烧蚀模型和应力模型,通过改变重频率得到不同的温度和应力变化趋势,从而分析了激光作用时间为1 s、激光能量密度为20 J/cm2时的脱漆机理。
仿真结果表明,当脉冲重复频率6 Hz以下时应力作用去除漆层占主导地位;脉冲重复频率6 Hz及以上时,烧蚀作用去除漆层占主导地位。
为激光清洗技术提供了可靠的理论支撑和一定的工艺参数。
【总页数】7页(P190-196)
【作者】毛洪涛;蔡继兴
【作者单位】长春理工大学物理学院长春
【正文语种】中文
【中图分类】TN2
【相关文献】
1.纳秒脉冲激光烧蚀石墨电极的一维数值仿真
2.纳秒激光脉冲泵浦大孔径液芯波导产生纳秒超连续宽频带光源
3.纳秒脉冲激光剥离印制电路板三防漆试验研究
4.纳秒脉冲激光在Q235表面污染漆层的清洗工艺研究
5.高斯与平顶光束纳秒脉冲激光物质蒸发烧蚀动力学仿真研究
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激光诱导击穿光谱（LIBS）技术在矿物元素成份分析中的应用研究的开题报告题目：激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中的应用研究背景：矿物元素成份分析是矿物研究和开采过程中的重要环节。
传统的矿物元素成份分析方法包括化学分析、光谱分析、电化学分析等技术，这些技术都存在着繁琐和复杂的操作过程、破坏性较大的缺点。
激光诱导击穿光谱（LIBS）技术是一种快速、非破坏性的成份分析技术，因为其具有测量时间短、操作简便、无需使用试剂以及对样品不产生任何破坏等优点而受到广泛关注。
研究意义：近年来，激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中得到了广泛应用，其在地质勘探、矿物开采、环境治理等方面都具有重要的应用价值。
本研究旨在探究激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中的应用，通过优化实验参数、建立元素定量分析模型，进一步提高激光诱导击穿光谱技术在矿物元素分析中的准确性和有效性，从而推动我国的矿物元素成份分析技术水平的提高。
研究内容：1.激光诱导击穿光谱技术原理和应用研究现状的文献综述；2.采集不同类型矿物样品，并针对不同实验参数进行测量研究；3.建立元素分类和定量分析模型，优化实验参数，研究激光诱导击穿光谱在矿物元素成份分析中的准确性和可靠性；4.与其他传统方法进行验证比较，分析激光诱导击穿光谱技术的优势和局限性。
研究方法：1.收集相关文献，理论分析激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中的优点及局限性；2.采集矿物样品并进行样品准备；3.使用激光诱导击穿光谱仪对矿物样品进行分析，并收集数据；4.分析数据，建立元素分析模型，并优化实验参数；5.与传统方法进行比较分析，验证激光诱导击穿光谱技术的优势和局限性。
预期成果：1.矿物样品的元素成份分析数据；2.元素成份分析模型；3.激光诱导击穿光谱技术在矿物元素成份分析中的应用效果评价；4.相应的实验结果和分析结论。
激光诱导击穿光谱技术成分面扫描分析与应用陈启蒙;杜敏;郝中骐;邹孝恒;李嘉铭;易荣兴;李祥友;陆永枫;曾晓雁【摘要】LIBS mapping was used to analyze and detect the elemental distribution of iron ore surface with self-developed soft-ware and 532 nm Nd∶YAG laser.Firstly,in order to illustrate the relationship between element content and spectral intensity, the calibration curve was established by scanning the surface of standard sample.Then,a self-made sample was homogeneously divided into three parts that was pressed by three different standard iron ore powders.For the purpose of validating the mapping technology,a two-dimensional concentration distribution profile was generated after scanning the sample surface which was com-pared with surface morphology phase of the sample.Finally,with the resolution of 100 microns,the surface scanning analysis of the natural iron ore within the scope of 14 mm×11 mm was implemented.With this basis,the distribution profile of the ele-ments Ca,Al,Ti and Mn were obtained,and the analysis results were compared with the surface morphology phase of the natu-ral iron ore.The results showed that LIBS mapping technology could be used to achieve the qualitative analysis of component gradient distribution of the heterogeneous sample surface.%为分析和检测铁矿石表面多成分的分布情况,采用532 nm Nd∶YAG脉冲激光,设计面扫描分析方法,结合自行开发的软件,首先对标准样品进行面扫描分析,建立定标曲线,说明元素含量与谱线强度的关系。
激光诱导击穿光谱(LIBS)结合字典学习对气溶胶光谱数据筛选方法的研究李雨亭;韦中;陈靖;陈文杰;袁茼珊;王启璇;蒋焱;丁宇【期刊名称】《中国无机分析化学》【年(卷),期】2024(14)2【摘要】气溶胶是大气中的重要组分,对气候、生态环境等均有重要的影响。
激光诱导击穿光谱(LIBS)在用于气溶胶检测时,由于气溶胶的离散分布,导致采集到大量无效光谱。
通过制备7种不同浓度的NaCl气溶胶样品,选取NaCl溶液(10%)的5000条光谱数据进行分类,其中70%作为训练集,30%作为测试集,建立一种结合字典学习对有效光谱数据进行筛选的方法——K-SVD-SVM。
当字典基向量数设置为3时,模型分类性能最优,准确率(Accuracy)、精确率(Precision)、召回率(Recall)、精确率和召回率的调和平均(F1)分别达到96%、95%、95%、0.95。
此外,采用K-SVD-SVM方法对7种不同浓度的气溶胶样品进行筛选后,输入结合遗传算法的极限学习机(GA-ELM)模型开展定量分析,同时将未筛选的原始光谱数据输入定量模型进行对比。
未筛选的原始数据测试集RMSE和R^(2)分别是0.0303和0.8726,筛选光谱后,分别提升至0.0187和0.9809。
结果表明,K-SVD-SVM方法有着较好的分类性能,且采用此方法筛选出的有效数据可以为气溶胶中元素定量分析提供数据支撑。
【总页数】7页(P176-182)【作者】李雨亭;韦中;陈靖;陈文杰;袁茼珊;王启璇;蒋焱;丁宇【作者单位】南京信息工程大学江苏省大数据分析技术重点实验室;南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心;南京信息工程大学江苏省气象能源利用与控制工程技术研究中心【正文语种】中文【中图分类】O657.319;O433.4【相关文献】1.激光诱导击穿光谱的自组织特征映射结合相关判别对天然地质样品分类方法研究2.氧化锆纳米薄膜的激光诱导击穿光谱（LIBS）分析技术研究3.激光诱导击穿光谱结合极限学习机的矿物识别分析研究4.激光诱导击穿光谱(LIBS)结合机器学习算法快速测定石油焦中微量元素5.基于黑体辐射提高自由定标激光诱导击穿光谱(CF-LIBS)定量精度的方法因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
激光诱导击穿光谱技术及其在物质成分分析中的应用彭玲玲，韩见同，温冠宏，王鹏展，孙对兄，苏茂根，董晨钟原子与分子物理与功能材料重点实验室，甘肃，兰州，730070西北师范大学物理与电子工程学院，甘肃，兰州，730070摘要随着生产需要的发展，有害环境下元素的检测、工业在线监测、快速在线测量等对分析方法和技术方面的需求向传统的原子发射光谱分析方法提出了挑战，急需一种新的技术来解决日益发展的需求矛盾。
而LIBS技术具有快速、灵敏、现场实时测量等特点，其在这些方面具有巨大的潜力，在很多领域显示出它突出的优势和能力。
本文介绍了我们实验室搭建的典型LIBS实验装置及其基于该装置开展的LIBS方面的部分工作。
关键词 激光诱导击穿光谱 元素分析 等离子体 自由定标 重金属元素1引言激光诱导击穿光谱是近几十年随着激光技术以及光谱仪器的发展而兴起的新的痕量元素的探测手段。
用聚焦后的一束高能激光照射到样品材料上，靶表面焦点处的温度迅速上升（一般为几十到几百个纳秒），使得作用区内的样品材料开始熔化，并高速向外喷射，喷射过程中熔融粒子通过吸收激光能量和碰撞过程进一步被分解、激发和电离，从而形成等离子体羽。
这种等离子体作为辐射光源，可以对样品材料的元素成分及其含量进行半定量和定量分析，该技术被称为激光诱导击穿光谱（LIBS）。
因其可远距离实时在线检测、多元素分析、原位测量等优势，已经被广泛应用于固体[1]、液体[2-3]、气体[4]中痕量元素的检测和分析。
本文通过激光诱导击穿光谱技术分析了标准铝合金、枸杞芽、土壤、烟草和烟灰，废旧电池以及生物小球藻中元素的组组成及其含量。
2实验装置激光诱导击穿光谱实验装置如图1所示。
激光光源通常为Nd:YAG脉冲激光器，激光束经过半反射镜后经透镜聚焦在样品上，激光与样品作用后产生等离子体，其发射光谱信号通过石英透镜成像到光谱仪的入射狭缝中（也可以用光纤直接探测），光谱仪的出口安装有ICCD探测器，其可以测量经光谱仪分光后的光谱信号。
激光脱漆的物理过程
彭宏庆
【期刊名称】《材料保护》
【年(卷),期】1997(30)4
【摘要】根据Rosencwaig-Gersho活塞模型理论,分析了激光照射在漆膜表面上发生的光声转化过程和光致声波对漆膜的破坏作用,从理论上找到了影响脱漆效果的主要因素。
【总页数】2页(P37-38)
【关键词】激光脱漆;脱漆;涂装;前处理
【作者】彭宏庆
【作者单位】军械工程学院理化教研室
【正文语种】中文
【中图分类】TQ639.1
【相关文献】
1.30CrMnSiNi2A激光脱漆试验研究 [J], 高运奎
2.轴快流CO2激光脱漆的实验研究 [J], 陈菊芳;张永康;许仁军;顾永玉;张兴权
3.飞机铝合金蒙皮表面激光脱漆试验对比研究 [J], 董俊;汪定江;肖尧
4.用于轨道交通车辆的激光脱漆除尘设备的研制 [J], 王生华;丁亚琦;穆广友;季开宇
5.用于轨道交通车辆的激光脱漆除尘设备的研制 [J], 王生华;丁亚琦;穆广友;季开宇
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创新之路Way of Innovation侯宗余：“击穿”LIBS定量分析难题 干思思一束高能脉冲激光，聚焦，“啪”的一声打在待检测的样品上。
因为过高的瞬时功率和能量，样品表面立马出现烧灼，一小团等离子体以“特征光谱”的形式被记录下来，经过分析、比对，待测物质的本来面目就浮出水面。
这就是清华大学能源与动力工程系热能动力仿真与控制研究所助理研究员侯宗余开展的激光诱导击穿光谱技术（以下简称LIBS）研究。
定向和定量皆是难题2008年，从清华大学热能工程系毕业的侯宗余获得直博资格，选方向成为摆在他眼前的一道难题。
寻觅了一两年，直到遇见LIBS。
在侯宗余看来，这个技术从最初的原理研究到动手搭建试验台，乃至后续的数据分析、模型检测及实际应用，都十分有意思。
21世纪，消沉多年的L I B S随着高精尖仪器的突飞猛进，重新站在了探测研究的风口。
这时候，定量分析可以做到，但受制于可重复性差、准确性低两大难题，依旧不容易。
侯宗余博士毕业后在国电科学技术研究院、清华大学精密仪器系和能源与动力工程系对此开展攻关任务，瞄准定量化这块硬骨头，从等离子体产生、演化，模型算法和仪器等多角度入手钻研。
功夫不负有心人。
在准确性机理方面，他揭示了光谱信号不确定性产生的机理，并发明了空间约束、光束整形等一系列等离子体调制技术，使得L I B S信号可重复性提高2倍以上；面向算法、模型的优化，他建立了基于等离子体物理规律和机器学习算法的L I B S定量分析模型，发明了基体匹配算法等，使得L I B S测量精度提高3倍以上；研发的相关仪器，安全可靠，为煤炭、冶金、水泥等流程工业的智能化发展提供了“火眼金睛”。
这些成果得益于基础研究与技术应用的两手抓，为LIBS大规模商业化奠定了技术基础。
把技术落到实处近几年，侯宗余发明的专利与项目团队的其他10余项专利，以许可或转让方式通过美国T S I公司、国电科学技术研究院等国内外多个公司获得转化。
