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药物分析中的激光诱导击穿光谱技术研究及应用概述：激光诱导击穿光谱技术（LIBS）是一种基于激光诱导击穿效应的光谱分析方法。
该技术具有无损、快速、灵敏度高等优点，在药物分析领域得到广泛应用。
本文将对激光诱导击穿光谱技术在药物分析中的研究现状及应用进行探讨。
一、激光诱导击穿光谱技术原理激光诱导击穿光谱技术是一种原位、无损的样品分析方法。
其基本原理是通过激光脉冲的高能量密度，使样品表面产生等离子体，进而激发样品原子、离子和分子的内部能级跃迁，产生特征光谱。
通过分析和解释激光诱导击穿光谱所得到的光谱信息，可以获得样品中的元素组成和化学成分。
二、激光诱导击穿光谱技术在药物分析中的应用1. 药物质量控制激光诱导击穿光谱技术在药物质量控制中具有重要的应用价值。
通过对药物样品进行激光诱导击穿光谱分析，可以准确测定药物中的元素含量和杂质成分，确保药物的质量稳定性和合规性。
此外，激光诱导击穿光谱还可以用于药物中残留金属离子的检测和定量。
2. 药物痕量分析激光诱导击穿光谱技术对于药物痕量分析具有较高的敏感度和选择性。
在药物痕量分析中，常常需要检测微量元素或者特定化合物的含量，激光诱导击穿光谱技术可以通过对样品进行精确的激光能量控制和谱线解析，实现对药物中微量成分的快速准确测定。
3. 药物新药研发激光诱导击穿光谱技术在药物新药研发过程中的应用越来越广泛。
通过对药物原料、中间体和最终产品进行激光诱导击穿光谱分析，可以了解药物的化学成分和含量分布，为药物品质的改进和优化提供科学依据。
4. 药物非破坏性分析激光诱导击穿光谱技术是一种非破坏性的样品分析方法，对于药物分析非常有优势。
传统的样品分析方法通常需要样品的破坏性处理，而激光诱导击穿光谱技术可以直接对样品进行分析，避免了样品的损伤和浪费，同时提高了分析效率和数据可靠性。
三、激光诱导击穿光谱技术的研究进展激光诱导击穿光谱技术的研究一直处于不断发展的阶段。
随着激光技术、光谱仪器和数据处理算法的不断改进，激光诱导击穿光谱技术在药物分析领域的应用也得到了不断拓展。
激光诱导击穿光谱技术在铜矿石元素分析中的应用摘要:文章通过对激光诱导击穿光谱技术在铜矿石元素分析中的应用，得出矿石中钙、镁、铜、铁、碳、钠、硅、铝等元素含量。
同时结合运用玻尔兹曼法，基于原子谱线计算得到矿石等离子体的电子温度及等离子体的离子温度。
基于实验结果，该方法可以满足实验要求，如普及运用的话，还需做专业论证。
关键词: 激光诱导击穿光谱技术；等离子体，铜矿石laser-induced breakdown spectroscopy in elemental analysis of copper oreLei Bo Li Qing-cui Jing MiaoShaanxi Institute of Geology and Mineral Resources Co.Ltd,xi’ancity shaanxi 710000Abstract:The content of calcium, magnesium,copper,iron,carbon,sodium,silicon and aluminum in copper ore was obtained through the application of laser-induced breakdown spectroscopy in elemental analysis of copper ore.At the sametime,boltzmann method is used to calculate the electron temperatureand ion temperature of plasma based on atomic spectra.Based on the experimental results,this method can meet the experimental requirements.If it is widely used,professional demonstration is needed.Key words:laser-induced breakdown spectroscopy;Plasma,copper ore1引言获取矿石元素的组成成分对于了解地质演变及成矿是很重要的。
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。
激光诱导击穿光谱及其应用研究进展钢铁研究总院测试所贾云海激光诱导击穿光谱原理激光诱导击穿光谱法（Laser Induced Breakdown Spectroscopy 或Laser Induced Plasma Spectroscopy）简称为LIBS或LIPS，由美国 Los Alamos 国家实验室的 David Cremers 研究小组1962年提出和实现。
该技术是目前国际非常流行，极具价值，非常有前景的分析工具激光经透镜聚焦在样品表面，当激光脉冲的能量密度大于击穿门槛能量时，就会在局部产生等离子体，称作激光诱导等离子体。
用光谱仪直接收集样品表等离子体产生的发射谱线信号，根据发射光谱的强度进行定量分析。
激光诱导等离子体发射谱线的形成过程（a）多光子电离形成等离子体(b) 轫致辐射及电子自由跃迁形成的宽带发射，主要为等离子体中各元素的电离线形成的连续背景谱线，该过程需几百纳秒。
(c)能级跃迁形成的谱线发射，谱线强度与元素浓度成正比。
该过程通常持续几微秒，是进行元素定量分析的重要环节激光诱导击穿光谱技术的优势⏹分析简便、快速，无须烦琐的样品前处理过程；⏹对样品尺寸、形状及物理性质要求不严格，可分析不规则样品；可分析导体、非导体材料，以及难熔材料；可测定固态样品，还可以测定液态、气态样品；⏹LIBS具有高灵敏度与高空间分辨率，可进行原位微区分析；⏹可进行样品痕量分析，现场分析以及高温、恶劣环境下的远程分析激光诱导击穿光谱在环境领域中的应用激光感生击穿光谱的应用研究进行得最早、最深入的是环境领域，libs主要用于探测水、土、空气中重金属，监控水、土、空气的污染状况。
以土壤分析为例：☐传统的化学检测方法需要在实验室里进行并耗费大量的时间用来进行制备、溶解、离子交换等工序☐Libs可实现实时快速分析土壤中的Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb和Zn等7种重金属元素，与用ICP-AES的测量方法比较,误差都不超过6%激光诱导击穿光谱在冶金领域中的应用激光诱导击穿光谱可应用于炼钢工艺流程中各个环节：1 高炉炉气分析2 炉渣分析3 液钢分析4 钢材缺陷分析5 成品钢材料筛选激光诱导击穿光谱在冶金领域中的应用 - 炉气分析不影响冶金工艺流程的情况下，通过对炉气的探测监控冶炼过程中的传热传质过程高炉炉顶条件:⏹平均温度；180℃⏹气体流速；10～20m/s⏹平均气压：2.3 bar.氮气作为一种吹扫气体，炉顶气体中氮氩比室检测取样系统故障的标志，而且对于计算铁水冶炼过程中的物质平衡也非常重要，采用双脉冲技术，可实现对氮气的探测。
libs激光诱导击穿光谱激光诱导击穿光谱（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）是一种分析技术，通过激光脉冲诱导样品形成等离子体，然后使用光谱仪来分析等离子体中的发射光谱，从而确定样品中元素的存在和浓度。
LIBS技术具有以下几个特点：非接触性、快速、无需样品预处理以及对大多数样品均适用。
这些特点使得LIBS在很多领域得到了广泛应用，如环境监测、冶金学、博物馆保护、食品和饮料质量检测等。
LIBS技术的基本原理是，在激光脉冲照射样品表面时，激光能量会被吸收并加热样品，达到等离子体形成的温度。
当激光能量足够高时，样品表面会发生等离子体产生的现象，形成一个包含高温等离子体的小火球。
这个高温等离子体内部的原子和离子会发射出光，形成光谱信号。
LIBS结果的分析主要依赖于光谱仪测量到的光谱信号。
利用光谱信号，可以确定不同元素产生的光谱线，从而确定样品中的元素种类。
通过测量光谱信号的强度，可以推测元素的相对浓度。
此外，利用激光与样品的相互作用，还可以获取有关样品中化学反应和材料特性的信息。
LIBS技术的应用非常广泛。
在环境监测方面，LIBS可以用于检测土壤中的重金属含量，以及检测大气污染物。
在冶金学中，LIBS可以用来分析金属合金中的成分，以及检测炉渣中的杂质。
在博物馆保护领域，LIBS可以用来鉴别文物中的材料成分，以及检测文物表面的污染物。
在食品和饮料质量检测中，LIBS可以用来检测农产品中的重金属污染，以及检测饮料中的成分。
LIBS技术的快速、非接触和无需样品预处理的特点，使得它成为了一种非常有潜力的分析技术。
然而，LIBS技术还存在一些挑战，如激光能量的均匀性、等离子体温度的测量和校正、光谱数据处理等。
因此，在进一步推广和应用LIBS技术时，需要进一步改进仪器设计和数据分析算法，以提高其分析精度和稳定性。
总之，LIBS技术是一种非常有潜力和应用广泛的分析技术，可以用来快速、准确地分析样品中的元素成分和浓度。
激光诱导击穿光谱技术用于工业粉末定量分析方法研究粉末状物质是工业中十分常见的物质形态。
在工业生产和加工过程中,经常会需要对粉末状物质进行分析和检测,比如水泥生产过程中的水泥生料粉末、燃煤电厂中的煤炭粉末等。
对于这些工业粉末的元素组成进行快速、在线检测,能够为工业生产过程的在线监测提供重要依据,进而达到节约资源和能源的目的,具有巨大的社会和经济效益。
激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种近年新兴的光谱分析技术,其所具有的无需样品准备、分析速度快、可实现远程测量及设备价格相对低廉等优点使得其在工业粉末物质定量检测上极具应用潜力。
然而,LIBS的定量分析性能往往会受到基体效应及测量不确定性的影响,导致其定量测量的准确性和稳定性尚不能满足大规模工业应用的需求。
针对这一问题,本文首先分析了造成LIBS定量分析效果较差的原因,然后通过数据处理和实验硬件改进等方法,针对不同应用情景下LIBS用于工业粉末测量时的定量分析问题加以解决。
本文首先基于辐射传递方程及LIBS基础理论建立了一维等离子体模型并对等离子体参数对LIBS测量过程的影响加以讨论,说明LIBS的定量分析效果会受到等离子体温度和电子密度、等离子体组分以及等离子体形态的影响。
针对等离子体温度及电子密度的影响,本文直接利用与待测元素相对应的特征谱线光谱强度的比值来对样品中的元素质量分数比值进行定标,并在此基础上建立了消除等离子体参数对LIBS光谱信息波动影响的改进光谱标准化模型,并将其应用于水泥生料粉末三率值的测量上。
针对由样品基体效应所导致的等离子体组分的影响,本文通过相关分析及基于主导因素的偏最小二乘(PLS)标准化模型对其加以分析并消除,通过该方法的运用,对煤粉分析中水分含量的影响进行消除,使得LIBS对于碳含量测量的准确性及精确性得到提高。
最后,针对由于等离子体形态的影响所导致的LIBS用于气溶胶测量时测量不确定度较大的问题,本文通过对其产生机制进行分析并设计了碗状坑洞片来对等离子体的形态及位置加以限制,从而对等离子体形态加以稳定,实验结果表明该方法有利于LIBS测量不确定性的降低。
激光诱导击穿光谱技术在钛合金、中低合金钢定量分析中的应用及其影响因素探究摘要：激光诱导击穿光谱技术是一种非接触、无损的分析技术，被广泛应用于金属元素的分析中。
本文探讨了激光诱导击穿光谱技术在钛合金、中低合金钢定量分析中的应用及其影响因素进行了探究。
起首介绍了激光诱导击穿光谱技术的基本原理，然后对钛合金、中低合金钢进行了检测，探究了其在激光功率、脉冲能量、样品组成、谱线选择等方面的影响因素。
试验结果表明，在适当的激光功率和脉冲能量下，可以得到较好的分析效果，并能准确测定钛合金、中低合金钢中的元素含量。
此外，还探究了不同分析条件下激光诱导击穿光谱技术造成的氧化、脱谱线与谱线叠加效应、烧孔等问题的影响机制及其解决方法。
本文探究结果对于激光诱导击穿光谱技术在金属元素分析中的应用具有一定的指导意义。
关键词：激光诱导击穿光谱技术；钛合金；中低合金钢；影响因素；氧化；脱谱线；烧激光诱导击穿光谱技术是一种利用激光将样品击穿并激发元素原子产生的光谱信号进行元素分析的技术，具有非接触、无损等优点。
在钛合金、中低合金钢等材料的分析中，激光诱导击穿光谱技术也得到了广泛应用。
起首，在激光功率和脉冲能量的影响下，需要选择适当的参数来获得高质量的光谱信号。
较高的激光功率和脉冲能量可以提高元素的激发量，从而增加信号强度，但过高的参数可能会造成氧化甚至烧孔等问题。
因此，在试验中需要依据样品的特性和分析要求进行调整。
其次，在不同的样品组成下，需要选择合适的谱线进行分析。
钛合金中常见的主要元素为Ti、Al、V等，中低合金钢中常见的元素有Fe、C、Si、Mn等。
不同元素的光谱特性不同，需要选择适合的谱线来进行分析。
同时，不同的样品组成也可能对谱线的信号强度产生影响。
此外，激光诱导击穿光谱技术在分析过程中可能会出现氧化、脱谱线与谱线叠加效应、烧孔等问题，这些问题会影响分析结果的准确性。
为了解决这些问题，可以接受加入保卫气体来缩减氧化，利用谱线选择技术防止谱线叠加效应，以及优化激光参数和调整试验条件等方法。
利用激光诱导击穿光谱技术定量分析矿石元素成分及其系统优化的开题报告一、研究背景及意义：当前，矿山勘探中确定矿石元素成分的方法主要包括常规化验、光谱分析等技术。
常规化验具有准确度高的优势，但其样品处理时间长、操作复杂，不利于实时监测；而光谱分析技术则在无损检测、实时性等方面优势明显，但其准确性、稳定性仍有待提高。
近年来，利用激光诱导击穿光谱技术的定量分析矿石元素成分已成为热门研究方向。
该技术通过将样品置于激光束中，在激光束的作用下，样品表面压强升高，形成微量等离子体，在等离子体的辐射下，可以采集到包含矿石元素信息的光谱信号。
相较于常规化验和光谱分析技术，利用激光诱导击穿光谱技术具有对微量元素检测敏感、数据处理速度快、无损检测等优点。
因此，研究利用激光诱导击穿光谱技术定量分析矿石元素成分及其系统优化，对于提升矿山勘探与资源利用效率，具有重要的实际意义和科学价值。
二、研究内容：本文拟从以下几个方面对利用激光诱导击穿光谱技术定量分析矿石元素成分及其系统优化进行研究：1. 激光诱导击穿光谱技术的基本原理研究。
2. 矿石元素成分的诊断光谱分析及其定量分析方法的建立。
3. 矿石元素成分分析过程中关键技术问题的攻关与解决，包括激光诱导击穿的实验条件、数据采集与处理方法等。
4. 利用激光诱导击穿光谱技术进行矿石元素成分定量分析的系统优化。
5. 对建立的矿石元素成分定量分析方法进行验证实验及结果分析。
三、研究方法：本文所提出的研究方案主要基于实验研究方法。
具体包括以下几个步骤：1. 设计实验方案，建立矿石元素成分分析模型；2. 选择适合的激光源，开展激光诱导击穿的实验研究，对实验条件进行优化；3. 选择合适的光谱仪，收集激光诱导产生的等离子体辐射光谱信号数据，并对数据进行处理；4. 利用收集的数据，建立矿石元素成分的定量分析方法，验证并优化该方法；5. 对优化后的方法进行应用实验，验证该技术在矿山勘探中的可行性；6. 对实验结果进行统计与分析，深入探讨激光诱导击穿光谱技术定量分析矿石元素成分的优缺点与局限性。
激光诱导击穿光谱数据处理方法研究
激光诱导击穿光谱（LIBS）是一种基于激光诱导击穿现象的光谱分析技术。
在LIBS实验中，激光脉冲通过聚焦到样品表面，使样品中的元素在瞬间被加热到足够高的温度，产生等离子体并辐射出光谱。
通过对这些光谱进行分析，可以确定样品中的元素种类和含量。
对于LIBS数据处理方法，以下是一些常用的方法：
1.光谱信号处理：在实验中获取的原始光谱数据往往受到多种因素的干扰，如激光噪声、基线漂移等。
因此，需要进行一系列信号处理步骤，如噪声去除、基线校正、谱线提取等，以提高光谱数据的准确性和可靠性。
2.元素识别和定标：通过比较实验光谱与标准光谱库中的谱线，可以确定样品中的元素种类。
同时，利用已知标准样品的定量信息，可以对未知样品中的元素含量进行定标。
常用的定标方法有内标法、外标法等。
3.校正和校准：由于实验条件和设备的影响，实验光谱往往存在一定的偏差。
因此，需要对实验光谱进行校正和校准，以消除这些偏差。
常用的校正方法有归一化法、多元线性回归法等。
4.数据分析和解释：通过对处理后的光谱数据进行进一步的分析和解释，可以获得样品中元素的种类、含量以及它们之间的相互作用等信息。
常用的数据分析方法有主成分分析、聚类分析等。
需要注意的是，不同的数据处理方法适用于不同的实验条件和数据类型。
因此，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的数据处理
方法。
同时，为了保证数据处理结果的准确性和可靠性，需要进行严格的实验操作和数据处理流程控制。
基于激光诱导击穿光谱技术定性分析矿石成分摘要利用激光诱导解析光谱方法，在小型化的实验装置上对铜矿石样品的元素成分进行了检测，定性分析了矿石的光谱特性并检测到包括Cu，Fe，Ca 等在内的多种元素。
结果表明，激光诱导解析光谱方法是一种潜在的快捷且有效的材料定性分析手段。
关键词:激光诱导解析光谱；元素分析；定性分析；矿石1 引言激光诱导击穿光谱（Laser Induced Breakdown Spectroscopy，简称LIBS）技术是一种借助于分析物质等离子体发光光谱而获取物质化学元素成分信息的测试手段，可实现对固体、液体、气体元素成分进行实时测量与定性/ 定量分析，具有简单、快捷和可以同时对多种元素进行分析等特点。
同时LIBS为全光学方法，基本不需要对样品进行复杂的预处理，可以应用于多种环境，例如恶劣环境状况分析、生产线的产品加工监控以及采用小体积的激光器与光谱仪组成便携式分析系统用于岩石成分分析等。
正因为LIBS检测技术具有显著的特点和广阔的应用前景，LIBS一直是若干年来国内外相关领域的研究热点。
虽然，国外应用LIBS 技术开发出多种测试系统并逐步被引入到国内，但LIBS 的应用在国内尚处在起步阶段，因此LIBS技术的开发应用具有很大的潜力，例如LIBS技术可在野外矿产化探元素检测中发挥其快速检测与分析的特点。
本设计利用激光诱导解析光谱的方法，在利用一台微型光谱仪组成的小型化LIBS实验装置上对铜矿石样品进行了LIBS光谱研究，定性分析了矿石样品中的部分元素成分，为进一步进行定量检测与分析提供了依据。
2 实验装置小型化的LIBS 实验系统由激发源、样品台、微型光谱仪和计算机等构成，如图1 所示。
其中激发源为小型化的固体脉冲激光器（Big Sky Laser），输出波长为1064nm，脉冲宽度6ns，最大单脉冲能量超过40mJ （2～40mJ 可调），重复率1～20Hz 可调；微型光谱仪（HR2000，Ocean Optics）的光谱响应范围为200～1100nm，光谱分辨率优于1nm。
用于矿石成分分析的激光诱导击穿光谱定量化测量技术研究的开题报告一、选题背景和意义随着矿石资源的日益枯竭，迫切需要利用现代科技手段提高矿石资源的采选效率和质量，同时对于对矿石成分的分析也变得越来越重要。
传统的矿石成分分析方法如化学分析、物理分析等存在着操作时间长、过程繁琐等缺点。
而激光诱导击穿光谱技术（Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS）因其非接触、无损、快速、多元化等显著优越性，因此在矿石成分分析方面得到了广泛的应用。
目前，国内外已经有很多学者对激光诱导击穿光谱技术在矿石成分分析方面进行了大量的研究工作，并取得了一些重要的成果。
但是，该技术在实际应用过程中仍存在一些问题，如LIBS信号的不稳定、对基质效应的敏感性等，这极大地限制了该技术的应用范围和精度。
因此，针对这些问题进行更深入的研究，对推广和应用该技术具有重要的现实意义和科学价值。
二、研究目标和内容本研究旨在通过系统探究和分析LIBS技术在矿石成分分析方面应用中存在的问题和限制因素，寻找提高其分析精度和应用效果的途径和方法，具体研究目标和内容如下：1. 探索LIBS技术在矿石成分分析中存在的问题和限制因素，如信号的不稳定性、对基质效应的敏感性等。
2. 优化实验方案，拟采用不同的样品制备方法、激光参数、光谱仪参数等条件，以提高LIBS技术在矿石成分分析方面的应用效果。
3. 建立矿石成分分析的LIBS定量化测量模型，通过实验和统计分析，探索建立合理的模型和算法。
4. 对所研究的模型进行实际应用和测试，以验证其准确性和可行性，为实际应用提供可靠的技术支持。
三、研究方法和技术路线1.文献综述法：通过查阅相关的文献资料，全面掌握LIBS技术在矿石成分分析方面的理论基础、实验方法和研究现状。
2.实验法：根据研究目标和内容，设计和开展合理的实验，优化LIBS技术在矿石成分分析中的应用效果。
3.数据处理法：对实验数据进行处理和分析，探索建立矿石成分分析的LIBS定量化测量模型。
激光诱导击穿光谱技术在液体中的研究进展作者：甘兰萍来源：《报刊荟萃（上）》2018年第02期摘要：激光诱导击穿光谱技术是一种利用高功率激光作用于物质表面激发等离子体信号，进而对元素进行定性、定量检测的有效途径。
本文介绍了LIBS技术的原理，双脉冲相对于单脉冲的优势，重点讨论了该技术在液体样品方面的技术发展和应用，并分析比较了液体内部、液体表面、液体喷流、液滴以及将液体转化为固体的优势，LIBS技术在液体中的检测方面还具有重大的应用潜力。
关键词：光谱学；激光诱导击穿光谱；液体；元素检测一、激光诱导击穿光谱技术简介激光诱导击穿光谱（laser induced breakdown spectroscopy，LIBS）是一种最为常用的激光烧蚀光谱技术，是典型的一种能够实现在线、无损、快速的物质成分检测方法。
其工作原理是利用高功率激光经透镜聚焦在气体、液体或固体样品上，当激光脉冲的能量密度大于击穿门槛能量，就会在局部产生等离子体，称作激光诱导等离子体；通过光学收光系统对激发的等离子体中的原子和离子发射特征光谱进行收集，再通过光谱仪测量这些特征谱线的波长和对应的光谱强度，进而实现对物质成分进行定性和定量分析。
由于这种等离子体局部能量密度及温度相当高，因而可用于取样、原子化、激发及离子化等工作。
用光谱仪直接收集样品表面等离子体产生的发射谱线信号，从理论上可以根据发射光谱的强度进行定量分析。
LIBS突出的优势在于检测速度快、破坏性小，无需样品制备或只需对样品进行简单的物理制备，可用于有毒和有害环境以及远程实时多元素同时检测，且不受样品形态的影响，可广泛应用到固体、液体、气体的元素分析中。
基于这些优势，使得LIBS技术在环境污染的痕量分析研究中受到越来越多的重视。
由于单脉冲LIBS的检测限、稳定性等方面还不能真正满足实际应用的需要，对于如何提高LIBS技术检测的灵敏度和稳定性的问题成为了很多课题组的研究重点，继而出现了多种有关激光诱导击穿光谱在各个领域的探测新技术，双脉冲激光诱导击穿光谱技术的产生就是其中之一。
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。
药物分析中的激光诱导击穿光谱技术研究进展激光诱导击穿光谱技术（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）是一种基于激光诱导击穿的原子与分子光谱分析方法。
它以其快速、无损、高选择性和对复杂样品适用等特点，在药物分析中得到了广泛的应用。
近年来，随着激光器、光谱仪器技术的不断发展，药物分析中的LIBS技术也取得了重要的研究进展。
本文将探讨药物分析中激光诱导击穿光谱技术的原理、应用以及研究进展。
一、激光诱导击穿光谱技术原理激光诱导击穿光谱技术是利用激光脉冲的高能量将样品表面击穿形成等离子体，通过等离子体中的原子激发发射和原子吸收光谱来实现对样品成分的分析。
其基本原理包括：激光诱导击穿、等离子体形成和光谱信号采集与分析。
1.1 激光诱导击穿激光脉冲通过对样品表面的聚焦，使局部区域的能量密度达到足够高，从而产生击穿效应，形成等离子体。
击穿时，激光能量迅速转化为离子与自由电子能量，导致局部区域电离。
1.2 等离子体形成激光诱导的高能量使样品表面原子和分子发生碰撞碰积，形成等离子体。
等离子体中的原子和分子经过激发与复合过程，会产生特征光谱。
1.3 光谱信号采集与分析对形成的等离子体进行光谱信号的采集和分析，通过原子与分子的特征发射光谱或原子吸收光谱，来推测样品的化学成分及其含量。
二、药物分析中的激光诱导击穿光谱技术应用激光诱导击穿光谱技术在药物分析中具有广泛的应用，涵盖了药物质量控制、成分鉴定、药物痕量元素分析等方面。
2.1 药物质量控制药物的质量控制是保证药品稳定性和疗效的关键环节。
激光诱导击穿光谱技术通过快速分析药物样品中的元素含量，可以准确判断药物的纯度、是否受到污染等情况，为药品的质量控制提供了一种有效的手段。
2.2 成分鉴定药物中的成分鉴定是药物研发、生产和质量监管的重要内容。
传统的成分鉴定方法需要破坏性样品制备和复杂的分析过程，而激光诱导击穿光谱技术可以实现对复杂药物样品的无损、快速、准确的成分鉴定，大大提高了药物研发过程中对成分的分析效率。
第50卷第5期V〇1.50 No.5红外与激光工程Infrared and Laser Engineering2021年5月May 2021机器学习结合激光诱导击穿光谱技术铁矿石分类方法杨彦伟U2,张丽丽a郝晓剑2,张瑞忠3(1.吕梁学院物理系，山西吕梁033000;2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西大原030051;3.山西华兴铝业有限公司，山西吕梁033603)摘要：铁矿石是非常重要的矿产资源，它的开发利用对钢铁产业的发展有很大的影响，铁矿石的选 检与分类是冶金行业必不可少的环节，不同种类的铁矿石及其品质会直接影响与其他物质的配比，因此对铁矿石的选检分类研究在冶金行业具有重要意义。
激光诱导击穿光谱技术（LIBS)是近年来发展 起来的一项成分检测技术，具有无损、快速、原位在线检测等优点，在化学成分检测及样品分类领域有 一定的优势。
为了提高铁矿石的分类精度，提出将激光诱导击穿光谱技术与机器学习相结合对赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、云母赤铁矿、磁铁矿、磁赤铁矿、鲕状赤铁矿、黄铁矿、钴磁铁矿、磁黄铁矿等10种 天然铁矿石进行分类研究。
在研究中，首先通过激光诱导击穿光谱技术烧蚀10种天然铁矿石样品获 得其对应的光谱数据；然后通过设定阈值的方法选定最大光谱强度对应的10个光谱特征；最后通过 KNN、RF、SVM机器学习模型对选定的特征光谱进行分类训练及测试。
结果表明：1CNN、RF、SV M三 种机器学习模型的分类准确度分别为83.0%、80.7%、90.3%。
从分类准确度可以看出，激光诱导击穿光 谱技术与机器学习相结合可以实现对铁矿石的快速、精确分类，这将为冶金行业的铁矿石选检分类提 供一种全新的方法。
关键词：激光诱导击穿光谱；机器学习；矿石分类；随机森林；支持向量机中图分类号：0433.4 文献标志码：A DO丨：10.3788/IRLA20200490Classification of iron ore based on machine learning andlaser induced breakdown spectroscopyYang Yanwei1,2,Zhang Lili12.Hao Xiaojian2.Zhang Ruizhong3(1. Department of Physics, Luliang University, Lvliang 033000, China;2. K e y Laboratory of Instrumentation Science and D y n a m i c Measurement,North University of China, Taiyuan 030051, China;3. Shanxi Huaxing A l u m i n u m Industry Co.Ltd., Lvliang 033603, China)Abstract:Iron ore is a very important mineral resource.Its development and utilization have a great impact on the development of the iron and steel industry.The selection and classification of iron ore is an indispensable link in the metallurgical industry.Different types of iron ores and its grade will directly affect the ratio of other substances,so the research on the selection and classification of iron ore is of great significance in the metallurgical ser-induced breakdown spectroscopy(LIBS)is a recently developed component detection technology.It has the advantages of non-destructive,fast,in-situ online detection,etc.,and has certain收稿日期:2020-12-10;修订日期:2021-(H-25基金项目:国家自然科学基金（6147326);山西省自然科学基金（201901D11丨162); 2020年山西省高等学校科技创新项目（2020L0677);山西省“1331工程”重点学科建设计划经费资助作者简介:杨彦伟，男，博士生，研究方向为激光诱导击穿光谱、光谱分析。
激光诱导击穿光谱定量分析玉石中的Mg,Fe和Ca马芳丽;董前民;梁培;吴燕雄【摘要】基于对样品进行的激光诱导击穿光谱和 X射线荧光光谱分析测试建立了天然玉石中主要元素 Mg , Ca和微量元素 Fe的定标曲线。
实验采用纳秒级的Nd∶YAG激光器(波长：1064 nm)为光源,在延迟时间为3μs,激光脉冲累积数量为110,单个脉冲能量为100 mJ,脉冲重复频率为10 Hz的实验条件下,采用激光诱导击穿光谱技术装置对天然南阳独山玉石样品中的元素进行等离子体激发测试,得到波长在300~1000 nm的等离子光谱图。
通过将得到的光谱图中特征峰与美国国家标准与技术研究院数据库进行对比,发现测试样品中含有 Mg,Fe和Ca等元素,以X射线荧光光谱分析技术对四种南阳独山玉标准样品中测量出的Mg,Fe和Ca元素氧化物含量作为标准数据,选取含量比较高的Al元素作为内标元素,采用内标法对玉石光谱图中 Mg,Fe和Ca元素特征峰值进行线性拟合,从而得出 Mg,Fe和Ca三种元素的定标曲线,求出待测样品中这3种元素氧化物的含量,结果表明这三种元素氧化物的含量与中国珠宝宝石收藏鉴赏全集资料中所给出的元素氧化物含量的百分比范围 MgO (0.28%~1.73%),Fe2 O3(0~0.8%),CaO (18%~20%)相符合,相比于常用的方法,激光诱导击穿光谱技术可以快速地对待测样品进行检测,样品预处理简单且对样品损害较小。
进一步验证了激光诱导击穿光谱技术对于玉石应用的可行性。
%Based on laser induced breakdown spectroscopy and X-ray fluorescence spectroscopy,The calibration curve of the main elements Mg,Cr and trace element Fe in the Jade samples is obtained based on experimental results.In the experiment, LIBS experiment conditions were 3μs delay,110 accumulated laser pulse,100 mJ·pulse-1 ,10 Hz pulse repetition frequency, plasma in Nanyang jade was induced using nono-second Nd∶YAG (wavelength:1 064 nm)laser as the excitation source in the atmosphere envtronment of the laboratory.The spectral lines in the 300~1 000 nm wavelength range have been identified with the laser-induced breakdown spectroscopy.Through comparing the characteristic spectrum with the National Institute of stand-ards and Technology Research Institute (NIST)database,the element of Mg,Ca and Fe are found in the Jade ing the X-ray fluorescence spectra analyzed the metal elements Mg,Cr and Fe in Nanyang standard jade and obtained the content of elemental oxides,taking the content as standard data and selecting the high content element Al as internal standard element. According to LIBS calibration curve,we can calculate the content of 3 elements in the measured sample.The result shows that the concentration of elements locate in their corresponding standards range,for example,go(0.28%~1.73%),and Fe2 O3 (0~0.8%),CaO (18%~20%).Because of its unique features,like the absence of sample preparation,the ability to perform real-time,and in situ analysis as well as the quasi non-destruction and micro-analysis character of the measurements,so as to verify the feasibility of LIBS application in j ade.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2016(036)010【总页数】4页(P3337-3340)【关键词】激光诱导击穿光谱;X射线荧光光谱;玉石;内标法【作者】马芳丽;董前民;梁培;吴燕雄【作者单位】中国计量学院光学与电子科技学院，浙江杭州 310018;中国计量学院光学与电子科技学院，浙江杭州 310018;中国计量学院光学与电子科技学院，浙江杭州 310018;中国计量学院光学与电子科技学院，浙江杭州 310018【正文语种】中文【中图分类】O657.3玉石作为一种天然品, 不仅可以作为首饰、摆饰及装饰, 而且还可以用于养生健体。
目前对玉石样品的定量分析技术比较多, 例如X射线荧光光谱法[1], 红外光谱技术[2], 拉曼光谱[3]等, 这些传统方法虽然能够得到理想的结果, 但是前处理时间长, 过程复杂。
因此急需要一种快速, 无损, 实时检测元素的方法。
激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)是一种原子发射光谱, 利用高能量脉冲激光烧蚀物体, 在物体表面产生激光等离子体, 发射出带有样品内元素特征波长的等离子体光谱。
激光诱导击穿光谱技术具有无需取样和样品制备, 对样品没有破坏性、可对任何类型的样品进行元素成分检测和快速实时在线检测多元素等优点, 被广泛应用于水污染检测、工业、土壤和生物医学等领域[4-11]。
在实验数据处理方面, 虽然有神经网络、主成分分析法[12]和偏最小二乘法等各种处理数据的方法, 但是这几种方法需要的样品数量多, 且需要几十或几百组数据, 对于条件不优越的情况下, 过程复杂, 繁琐, 采用定标曲线的方法数据量少, 处理过程简单快速。
在LIBS的应用方面, LIBS对于玉石中定量分析[13]元素成分的研究甚少, 所以本文利用激光诱导击穿光谱技术定量分析玉石中的金属元素, 实验中选取Mg(517.268 4 nm)，Fe(358.119 nm)，Ca(396.847 0 nm)作为分析线对玉石中的3种元素进行分析, 通过对四种标准样品的测量绘制出了Mg，Fe，Ca三种元素氧化物的百分含量与谱线强度比的定标曲线, 得到线性相关系数, 得到了待测玉石样品中元素的含量。
1.1 装置及样品激光诱导击穿光谱的实验装置如图1所示, 该系统采用1 064 nm Nd∶YAG脉冲激光器, 单个脉冲能量为100 mJ, 脉冲重复频率为10 Hz, 光谱采集波长范围为300～1 000 nm。
光谱仪采用的是LTB ARYELLE型超高分辨率中阶梯光栅光谱仪, 探测器为CCD, 将中阶梯光栅与CCD检测器联用可以同时获得许多不同波长的光谱信息。
然后再将光谱仪获得的信号传输给计算机经光谱软件(ARYELLE Sophi软件)进行处理, 对光谱数据进行分析和处理。
实验室选用的玉石样品属于南阳独山玉系列, 其中四种标准样品, 分别是NY2-a，NY2-b，NY5，NY6, 两种待测样品, 分别是NY3-e和NY3-f。
表1为标准样品中Mg，Fe，Ca三种元素氧化物的百分含量, 这些标准样品数据是上海光机所通过PURSTEX 100FA型能量色散型X射线荧光光谱仪测量(X-ray fluorescence, XRF)得到的，该仪器的靶材为钯靶，X射线管的电压最高可达40 kV，最大功率为50 W，探测器采用外部场效应管硅漂移探测器，能量分辨率可达145 cV(Mn Kα)。
1.2 特征谱线的选取本文采用延迟时间为3 μs, 激光脉冲累积数量为110, 单个脉冲能量为100 mJ, 脉冲重复频率为10 Hz的实验条件下对所有样品进行实验, 每个样品采集5幅光谱, LIBS光谱强度为5幅光谱的平均值。
图2是样品NY5的激光诱导击穿光谱图, 可知在波长为300～1 000 nm之间存在着上千条谱线。
由于玉石样品中谱线复杂, 数量较多, 若全部选取, 工作量会大大增加, 因此需要对其进行筛选, 选取每种特定元素最具代表性的一条谱线作为特征谱线进行后续分析。
根据特征谱线筛选原则(1)为避免谱线自吸收和干扰现象, 应尽可能选取没有重叠的曲线；(2)谱线强度高, 减小噪声对谱线强度读取的干扰；(3)周围无强干扰谱线, 可以排除其他元素谱线对特征谱线的影响。
按上述原则, 将得到的光谱图与系统自带软件的美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology, NIST)数据库进行对比, 查找与元素对应的谱线, 发现图中特征谱线主要是由Mg，Fe，Ca等元素产生的, 说明玉石样品中含有Mg，Fe和Ca元素, 与XRF测试的结果相一致。
所以本实验选取Mg(517.268 4 nm)，Fe(358.119 nm)，Ca(396.847 0 nm)作为LIBS分析谱线。
图3是样品NY5中Mg，Fe和Ca元素在其对应波长的LIBS光谱图。
其中图3(a)为Mg(517.2684)的光谱图；图3(b)为Fe(358.119)的光谱图；图3(c)为Ca(396.847 0)的光谱图。
内标法是光谱分析中一种较准确的定量方法。
