赣南脐橙中的铜的激光诱导击穿光谱检测分析

激光诱导击穿光谱分析技术激光诱导击穿光谱技术是一类基于高功率激光器的光谱分析技术。

光谱分析技术是一种古老的化学成分或者物种组成分析技术，其基本依据在于原子和分子的光谱具备指纹特征，即：不同的原子或者分子的特有能级结构决定了它们发生的光谱谱线的波长具有本征性，通过识别谱线波长的识别和关联分析，以原子分子光谱数据库为比照依据，可以实现化学成分的定量分析。

如要使得原子或分子成分发生光谱过程，必须对样品进行光学激发，产生原子或者分子的诸多激发态。

传统的光谱分析技术中，样品的激发手段包括:火焰燃烧、ICP炬、微波炬等。

利用高功率激光加热样品，也可以实现样品的快速高温激发，因为激光激发的过程中发生电子加热、样品气化和蒸汽击穿的过程，因此这种技术称为激光诱导击穿光谱技术（Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）。

在上世纪80年代，美国的Los Alamos National Laboratory首先实现了LIBS技术，并将其应用于物质的化学分析，但是该技术当时并没有在美国国内引起多少反响，反而其他许多国家却对此表现了很大的兴趣。

在9·11恐怖袭击后，美国军方开始将该技术应用于各种安检，快速检测分析疑似爆炸物。

经过近30年的发展，LIBS已经成为研究激光与物质相互作用的重要工具，在光谱分析，激光薄膜沉积和惯性约束核聚变等方面也有着广泛的应用，成为原子光谱分析技术的最活跃领域。

LIBS技术与传统的火焰原子光谱、ICP发射光谱技术迅速结合，在很多领域得到广泛的应用。

1.发展概况LIBS已被广泛地应用到多个领域，如钢铁成分在线分析、宇宙探索、环境和废物的监测、文化遗产鉴定、工业过程控制、医药检测、地球化学分析，以及美国NASA的火星探测计划等，并且开发出了许多基于LIBS技术的小型化在线检测系统。

LIBS系统的技术发展历程可以分为三个阶段：第一个阶段是60年代到70年代中期，伴随着激光器的发明，其出色的高功率特性使之成为诱发气体电离和击穿的有力手段之一，同时，伴随等离子体物理学的产生和发展，激光诱导击穿等离子体发展成为研究激光与物质相互作用的重要领域。

激光诱导击穿光谱技术在重金属环境监测中的应用研究进展摘要：重金属污染对环境和人类健康造成了严重威胁。

因此，开发高效准确的监测方法至关重要。

激光诱导击穿光谱（LIBS）技术是一种无损、快速、便携和高灵敏度的方法，近年来在重金属环境监测中得到了广泛应用。

本文概述了激光诱导击穿光谱技术的原理和优势，并总结了其在重金属环境监测中的应用研究进展。

通过分析文献和研究成果，我们发现LIBS技术在重金属元素分析、样品分类和质量控制等方面展现出良好的前景。

然而，目前仍存在一些挑战需要克服，如定量分析的准确性和标准化方法的建立。

因此，今后的研究需要着重解决这些问题，进一步提高激光诱导击穿光谱技术在重金属环境监测中的应用水平。

1. 引言重金属是一类具有毒性的元素，常见的有铅、汞、镉和铬等。

它们由于工业生产和废物处理等活动被排放到环境中，严重污染了土壤、水体和大气等环境介质。

重金属的积累和富集对生物体产生毒性作用，给生态系统和人体健康带来了极大的风险。

因此，建立一种高效准确的重金属环境监测方法对于环境保护和人类健康至关重要。

2. 激光诱导击穿光谱技术原理激光诱导击穿光谱技术利用激光的能量作用于样品表面，使其蒸发和电离形成等离子体。

等离子体中的原子和离子经过激发和跃迁过程，发射出特定频率的光谱线。

通过分析这些发射光谱，可以确定样品中的元素成分和浓度。

LIBS技术具有无损性、快速性、便携性和高灵敏性等优点，因此被广泛应用于各个领域。

3. 激光诱导击穿光谱技术在重金属环境监测中的应用3.1 重金属元素分析通过LIBS技术可以实现对重金属元素的快速分析。

研究表明，LIBS技术可以准确测定土壤、水体和废物中重金属元素的含量，并且与传统的分析方法具有相当的准确性和可靠性。

此外，由于LIBS技术的快速性，大量的样品可以在短时间内进行分析，从而提高了分析效率。

3.2 样品分类重金属环境监测中，样品来源多样，种类繁多。

利用LIBS技术可以对不同来源的样品进行分类和鉴别。

火焰原子吸收光谱法测定赣南脐橙中6种微量元素含量刘为贱;李洪亮【摘要】将赣南脐橙经硝酸和高氯酸消化后,在样品中加入氯化镧作为释放剂以消除共存离子的干扰,采用火焰原子吸收光谱法测定了Ca、Mn、Zn、Fe、Cu和Pb 元素的含量.结果表明,标准加入法的回收率为96.58％～104.31％,10次平行测定结果的相对标准偏差RsD均小于2％.该法灵敏度高、操作简便快速,结果准确,重现性好.可见赣南脐橙中各元素含量差异显著,其中Ca的含量比较丰富,Mn、Fe和Zn 的含量中等,含有人体必需的微量元素,而对身体有害的元素如Pb含量却相当低,这说明赣南脐橙具有一定的药用和经济价值,为进一步探讨赣南脐橙开发利用提供实际依据.【期刊名称】《广东微量元素科学》【年(卷),期】2012(019)003【总页数】4页(P44-47)【关键词】微量元素;赣南脐橙;原子吸收光谱法【作者】刘为贱;李洪亮【作者单位】江西赣州卫生学院,江西赣州 341000;赣南医学院药学院,江西赣州341000【正文语种】中文【中图分类】O657.31赣南脐橙(Gannan orange)是多年生草本植物，是一种集医药医疗、保健、食用和观赏功能于一身的经济作物［1］。

赣南脐橙中含有人体不可缺少的多种微量元素，如Fe，Zn和Mn等，现代药学证明，适量的微量元素对人体健康，生长发育和治疗疾病、延缓衰老有密切的关系［2］。

癌症不但与遗传、环境、生活习惯等因素有关，与微量元素也有较为密切的联系。

近年来，国内外已有一些文献报道了采用原子光谱法检测一些植物和药品中微量元素，但是赣南脐橙中微量元素的检测却鲜见报道。

本文采用干法消化法对2011年度产赣南脐橙样品进行处理，再用火焰原子吸收光谱法测定了其中Ca、Zn、Fe、Mn、Cu和Pb的含量，为探讨科学合理化种植赣南脐橙提供有效的科学依据［3］。

1.1 仪器及工作条件TAS-990型原子吸收分光光度计(北京普析仪器公司);Fe、Cu、Zn、Mn、Ca、Pb 空心阴极灯(威格拉斯仪器北京有限公司);New Human 900型(韩国)超纯水器，WX-4000型温压双控微波消解系统(上海屹尧分析仪器有限公司)。

第28卷 第3期光 学 学 报V ol.28,N o.32008年3月ACTA OPTICA SINICAMarch,2008文章编号:0253 2239(2008)03 0478 04可见/近红外光谱法无损检测赣南脐橙可溶性固形物刘燕德1 陈兴苗1 欧阳爱国2(1江西农业大学工学院,江西南昌330045;2江西蓝天学院汽车系,江西南昌330098)摘要 应用可见/近红外光谱法对赣南脐橙可溶性固形物进行了无损检测研究。

通过主成分分析,获取光谱的有效信息,将其作为人工神经网络的输入变量进行非线性建模。

90个建模样品训练结果是,样品参考值与预测值之间的相关系数为0.9147,训练均方差为0.5203;38个未知样品预测结果是:样品参考值与预测值之间的相关系数为0.9033,预测均方差为0.6964,相对预测偏差4.5709%。

实验结果表明基于人工神经网络的可见/近红外光谱法无损检测赣南脐橙可溶性固形物是可行的。

关键词 医用光学与生物技术;可见/近红外光谱;无损检测;人工神经网络;主成分分析;可溶性固形物;赣南脐橙中图分类号 O657.33;T N247 文献标识码:A收稿日期:2007 06 15;收到修改稿日期:2007 10 31基金项目:国家自然科学基金(60468002,30560064)、教育部新世纪优秀人才资助计划(N CET 06 0575)和江西省青年科学家(井冈之星)培养对象资助课题。

作者简介:刘燕德(1967-),女,江西泰和人,教授,博士生导师,主要从事生物光电及应用等方面的研究。

E mail:jx liuy d@Non Destructive Measure ment of Soluble Solid Conte nt in GannanNavel Oranges by V isible /Near Infrare d SpectroscopyLiu Yande 1Chen Xingmiao 1Ouyang Aiguo21En gineer ing College ,J ian gxi Agr icult ur e Un iver sit y ,Na n cha ng ,J ian gxi 330045,Chin a 2Depa r tm ent of Aut om obile ,J ia ngxi Blue Sky College ,Nan chan g ,Jia ngx i 330098,ChinaAbstract Non destructive m ea surement of soluble solid content in G annan navel oranges was carried out by visible/near infrared spec troscopy detec tion method.Effective information of spectra was obtained by principal component analysis,and was used as the input variables of artificia l neural network for building the nonlinear model.The results,based on calibration for 90samples,are 0.9147and 0.5203for calibration correlation coeffic ient and root m ean square error of ca libration.The results,based on prediction for 38unknown samples,are 0.9033,0.6964and 4.5709%for prediction correlation coeffic ient,root mean square error of predic tion,and relative standard deviation (RSD),respectively.Experimental results show that visible/nea r infrared spectroscopy detection method,based on a rtificial neural network,for non destructive measurement of soluble solid c ontent in Gannan navel oranges is feasible.Key wo rds medical optics and biotec hnology;visible/near infrared spectrosc opy;non destructive measurement;a rtificial neural network;principa l component ana lysis;soluble solid content;Gannan navel oranges1 引 言近红外光谱所含信息极其丰富,主要是有机分子(含氢基团)的倍频与合频吸收光谱,与中红外光谱一样,能得到分子的结构、组成、状态的信息。

文献标识码 ： Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ４ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — ０ ５ ９ ３ （ ２ ０ １ ６ ） １ ２ — ４ ０ ３ ４ — ０ ５
中图分类号 ： ＴＰ ３ ９ １
像 对鱼微生物腐败检测 进行 了研 究ｌ ｇ ］ ；Ｘ ｉ ｅ等利 用高 光谱成
第３ ６ 卷， 第１ ２ 期
２ ０ １ ６ 年 １ ２月
光
谱学与Fra bibliotek光谱
分
析
Ｖ ｏ Ｌ ３ ６ ， Ｎ ｏ ． １ ２ ， ｐ ｐ ４ ０ ３ ４ — ４ ０ ３ ８
Ｄｅ ｃ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ，２ ０ １ ６
Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
法， 但 大都费 时、速 度慢 ，而且是 破坏性 的检测 。高 光谱成
像 分析技术不同于光谱分析技术 ，可以同时处理样 品 的图像 信息和光谱信息 ， 采集样 品高 光谱 成像 数据 时，样 品的每个
波段都有一幅灰度图像与之对应 ， 样 品的每个像 素点都有 一 条 光谱 与之对应 。 高光谱成像技术具备 图像 和光谱 的双重优
摘 要 高光谱成像技术具备 图像和光谱 的双重优势 ， 作为一种快速无损检测分析技术 ， 检测过程无损 、 无 污染和无接触 。高光谱成像 数据包括样本的图像信息和光谱信息 ， 采 集样 本高光谱成像数据时 ， 样本 的每个 像素点都有一条光谱与之对应 ，样本 的每个波长都 有一 幅灰度 图像 与之 对应 。研究采 用高光 谱成像技 术无
收稿 日期：２ ０ １ ５ — ０ ５ — ０ ７ ．修订 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ９ — １ ３ ２ ０ １ ４ ２ Ｂ Ｄ Ｈ８ ０ ０ ２ １ ） 资助 作者简 介：李增芳 ，１ ９ ７ １ 年生 ，浙江水利水 电学 院教授 ＊通讯联系人 ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｙ ｈ ｅ ＠ｚ ｉ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． Ｃ Ｉ ｌ

场 。脐橙 不 仅 可 以当鲜 果 吃 ， 能生 产 出果 汁 、 酱 、 还 果
果 冻 、 油 等 多种 深 加 工 产 品 ， 些 都 需 要 对 脐 橙 的 橙 这 质 量 进 行严 格 监 控 ， 中农 药 残 留就是 一 项 重 要 的检 其 测指标。
农 药危 害健 康 已经 是普 通 常识 ，农 药 残 留物 通过
二乘（ａｔ ｌｅｓ ｓｕ ｒｓＰ Ｓ方法建 立农药残 留的预测模 型 ， Ｐｒａ ｌ ｔ ｑ ａｅ ，Ｌ ） ｉ ａ 并找 出最 佳光谱 区间 ， 然后 应用支 持 向量 Ｊ （ ｐ ｏｔ ｅｔｒ ￣ Ｓ ｐ ｒ ｖｃｏ ／ ｕ Ｌ ｍ ｃ ｉ ，Ｖ 方法在最佳光谱 区间的基础上建立农药残 留的预测模型 ： ａｈｎ Ｓ Ｍ） ｅ 所建模型结果其预测集样品 的农药残 留量实测值
薛龙 １， 宏 黎 静 刘 木 华 ， 晓 罗春 生 Ｉ庄 ２ ， ， ，王 ｖ ，
（． 东 交通 大 学机 电工 程学 院 ，南 昌市 ，３ ０ １ ；２ 江 西农业 大 学工 学 院生物 光 电实验 室 ，南 昌市 ，３ ０ ４ ； １华 ３０ ３ ． ３ ０ ５ ３ 无 损检 测技 术教 育部 重点 实验 室 ，南 昌市 ，３ ０ ２ ） ． ３０ ９
至 皮肤 ， 达血 液甚 至致 命 ， 多人 受 害于 农 药残 留而 重 很
收稿 日期 ：０ １ １ ６日 ２１年 月
基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（０ ６ １ １； 世 纪 优 秀 人 才 支 持 计 划 资 助 项 目（Ｃ Ｔ ０ — １８； 西 省 科 技 支 撑 计 划 项 目 国 ３ ７ ０ ０ ）新 Ｎ Ｅ 一 ９ ０６ ）江 （ ０ Ｂ Ｂ ５ ０ ）江 西 省青 年科 学 家 （ 岗 之 星） 养 ２ ９ Ｎ ０ ７ ５； ０ 井 培 薛 龙 ， ，９７ 生 ， 宁 本 溪 人 ， 士 ， 男 １７ 年 辽 硕 华东 交通 大学 机 电 工程 学 院讲 师 ； 究 方 向 为 机 械 设计 及 光 学 检 测 。 研 庄 宏 ， ，９ ５ 生 ， 海 人 ， 士 ， 东 交 通 大 学 馆 员 ； 究 方 向为 计 算 机 应 用 。 男 １６ 年 上 学 华 研 黎 静 ， ，９ ８ 生 ， 西 宜 春 人 ， 士 ， 西 农业 大 学 工 学 院讲 师 ； 究 方 向为 农 产 品 品 质 光 学 无 损 检测 女 １７ 年 江 硕 江 研

ｃ ａ ｎ ｌ ｂ ｒｓ ｅ ｔ ｍｅ ｅ ．Ｔ ｅ ｒ ｌｔ ｅ ｉｔ ｎ ｉ ｅ ｆ ｕ， ， ｉ ｒ ａ ｒｗｅｅ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｙ ｈ ｎ ｅ ｅ ｐ ｃ ｒ ｉ ｆ ｏ ｔｒ ｈ ｅ ａｉ ｅ ｓｔ ｓｏ ｖ ｎ ｉ Ｃ Ｎｉ Ｔ ，Ｓ ，Ｂ ，Ｃ ｒ ｏ ａ ｅ ｎ ｎ ｚ ｄ ｂ ｌ
关键词 ： 激光诱导击穿光谱 ； 橙皮 ； 肉； 属元 素 橙 金
中图分类 号 ：４ ３ １ ０ ３ ． 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：０ ０— ２ ６ ２ １ ） — ８０—０ １０ ２ ８ （ ０ １ ０ ０ ３ ４ ５
Ｑｕ ｎｉ ｔ ｅＡｎ ｌｓ ｆＭ ｅａ ｌ ｎｓｉ ｖ ｌ ａ ｇ ａ ｔ ａｉ ａｙｉ ｏ ｔｌ ｅ ｔ ｖ ｓ Ｅ ｍｅ ｔ ｎＮａ ｅ Ｏｒ ｎ ｅ
ｓａ ｉｔｃ ｔ ｏ ． Ｔ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｉｈｅ ｅ ａ ｉｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｎ ｉ ｌ ｇ ｅ ｅ ａｉｅ ｃ ｎｔｎ ｆＢａ ｔｔｓｉ ａ ｍｅ ｈ ｄｓ ｈｅ ｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｄ ａ ｈ ｇ ｒｒ ｌｔｖ ｏ ｔ ｎ ｆＴｉａ ｄ ａ ｌｔ ｅ ｈｉｈ ｒｒ ｌｔｖ ｏ ｅ ｔｏ ｌ ｔ ｉ ｒ ｎ ｅ ｆｅ ｈ ｔ ｎ ｉ ｒ ｎ ｅ ｐｅ １ ｎ ｏ ａ ｇ ｓ ｈａ ｎ ｏ ａ ｇ ｅ ．Ａｎ ｈｅ ｒ ｌｔｖ ｏ ｔ ｎ ｆｔ ｅ ｆｕ ｔ ｓＳｒ ｌ ｄ ｔ ｅａ ｉｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｈ ｏ ｒｍｅａ ，Ｃｕ，Ｎｉａ ｄ Ｃｒ ｌ ｎ ，ｗｅ ｅｈ ｇ － ｒ ｉｈ ｅ ｎ ｏ ａ ｇ ｅ １ ｒｉ ｒ ｎ ｅ ｐ ｅ ．Ｔｈ ｘ ｒｍｅ ａ ｅ ｕ ｔ ｓ ｈ ｗｅ ｈ ｔＬＩ ｅ ｈ ｑｕ ｓａ ｒ ｐ ｄ ａ ｄ ｅｆ ｃｉ ｅ ｍｅ ｎｓｆｒ ｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎｔｌｒ ｓ ｌｓ ａ ｏ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ＢＳ ｔ ｃ ｎｉ ｅ ｉ ａ ｉ ｎ ｆ ｔ ａ ｏ ｌ ｅ ｖ ｄ ｔ ｃｉ ｇ ｔ ｏ ｔ ｎ ｓ ｏ ｔ ｓ ｉ ｒ ｉｓ ｅ ｅ ｔｎ ｈｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｆｍｅ ａ ｎ ｆ ｔ． ｌ ｕ Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： Ｉ Ｌ ＢＳ；ｏ ａ ｇ ｅ ｌ ｒ ｎ ｅ ｆｅ ｈ；ｍｅ ａ ｌ ｍｅ ｔ ｒ ｎ ｅ ｐ ｅ ；ｏ ａ ｇ ｓ ｌ ｔｌｅｅ ｎ ｓ

基于微晶片激光的诱导击穿光谱系统设计与研究【摘要】 LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy),即激光诱导击穿光谱技术,是把激光作为激发光源,通过激光与物质的某种相互作用,产生特种类型的光谱辐射,通过分析这些光谱特征实现物质分析目的的一种技术。

本文采用高功率,小体积的微晶片激光器,设计并实现了便携式激光诱导击穿光谱(LIBS)检测系统。

此系统适用于金属物质的快速检测,系统对样本制作的要求简单而环保,具有广泛的实用价值和经济效益,有广阔的市场前景。

本文首先阐述了国内外LIBS研究的历史和现状,详细说明了等离子体的产生以及LIBS进行物质检测的原理,并且对其优点和缺点进行了对比。

接着对于LIBS检测的影响因素进行分析,从而构建整个LIBS检测系统。

该LIBS系统采用高峰值功率,高重复频率,Q-开关微晶片激光器作为激发光源,由激光器驱动模块、微晶片激光模块、样品和光谱分析模块及显示处理模块四部分组成。

光源驱动控制模块给激光源提供稳定的温度和电源；荧光光谱检测模块采用CCD为探测器；数据分析处理模块对测量的LIBS谱图进行预处理和分析。

接着,本文用所设计的LIBS系统对多种金属进行了测试和分析实验,验... 更多还原【Abstract】 Laser Induced Breakdown Spectroscopy is a technique to analysis material. We take the Laser as stimulate illuminant. Then through analyzing the spectrum characteristics of certain interactions between laser and material, we can achieve material-detection.A portable detection system based on LIBS is designed and realized by using the high-power and small-volume microchip laser.This system suitable for material rapid detection in metal experiments. In ourcountry, it has broad market prospects and... 更多还原【关键词】激光诱导击穿光谱；金属检测；检测系统；分析算法；【Key words】Laser-Induced Breakdown Spectroscopy；metal detection；Detection system；Analysis algorithm；摘要5-6Abstract 6第1章绪论9-161.1 研究背景和意义9-101.2 历史和现状10-121.3 LIBS技术的优点和缺点12-141.3.1 LIBS技术的优点12-141.3.2 LIBS技术的缺点141.4 本文研究内容141.5 论文的组织结构14-16第2章LIBS技术的基本原理及影响因素16-222.1 激光诱导离解技术的基本原理16-192.1.1 等离子体的产生原理172.1.2 气体电离理论模型之—多光子吸收电离17-182.1.3 LIBS物质检测的原理18-192.2 影响LIBS光谱的因素19-212.2.1 激光波长19-202.2.2 透镜到样品表面距离202.2.3 延迟时间20-212.2.4 脉宽212.3 本章小结21-22第3章基于微晶片激光的小型LIBS系统设计22-533.1 基于微晶片激光的小型LIBS系统设计22-253.2 Q-开关微晶片固体激光器原理25-313.3 激光器设计31-383.3.1 简介313.3.2 泵浦源31-333.3.3 谐振腔33-343.3.4 倍频与和频晶体的选择34-363.3.5 激光器设计的考虑因素36-383.4 光源驱动控制模块原理与设计38-443.5 光谱模块原理与设计44-483.6 实验及分析48-523.6.1 对金属样品的实验及结果分析48-493.6.2 结果分析49-513.6.3 部分金属实验的光谱图像51-523.7 本章小结52-53第4章基于部分谱线匹配的元素识别方法53-654.1 光谱预处理53-554.2 传统的寻峰法元素识别55-574.2.1 谱线自动寻峰55-564.2.2 谱线的标定56-574.3 基于部分谱线匹配的LIBS元素识别57-604.3.1 基于部分谱线匹配的物质识别原理57-584.3.2 基于部分谱线匹配的物质识别具体实现58-604.3.3 实验仿真结果和分析604.4 光谱数据库的简历和软件实现60-634.4.1 光谱数据库的建立60-614.4.2 数据库查询界面和实现61-624.4.3 数据库的改进62-634.5 LIBS技术的定量化原理63-644.6 本章小结64-65第5章总结与期望65-67参考文献67-71作者在研究生期间参与项目及发表论文71-72致谢【索购全文】Q联系Q：138113721 1030850491全文提供服务费：25元RMB 即付即发支付宝账号：xinhua59168@【说明】1、本站为中国学术文献总库合作代理商，作者如对著作权益有异议请与总库或学校联系；2、为方便读者学习和引用，我们可将图片格式成WORD文档，费用加倍。

赣南脐橙可溶性固形物近红外光谱在线无损检测刘燕德;胡军;欧阳玉平;朱丹宁;韩如冰;肖怀春;吴明明;孙旭东【摘要】通过应用近红外漫透射光谱技术结合最小二乘支持向量机等算法,探索脐橙可溶性固形物含量在线无损检测的可行性.1 39个样本被分成建模集和预测集(103∶36),分别用于建立检测模型和验证检测模型的预测能力.漫透射近红外光谱,经过一阶微分、多元散射校正和移动窗口平滑组合预处理后,分别建立了偏最小二乘、偏最小二乘支持向量机模型,经比较发现,偏最小二乘支持向量机模型的预测能力更强,模型预测的均方根误差和相关系数分别为0.6423％、0.9059.通过对比发现,主成分分析和径向基函数有利于提高最小二乘支持向量机模型的预测能力.结果表明:采用近红外漫透射光谱技术结合最小二乘支持向量机算法能够很好地实现脐橙可溶性固形物含量的在线无损检测.【期刊名称】《广东农业科学》【年(卷),期】2016(043)009【总页数】7页(P105-111)【关键词】近红外光谱;漫透射;赣南脐橙;可溶性固形物;最小二乘支持向量机【作者】刘燕德;胡军;欧阳玉平;朱丹宁;韩如冰;肖怀春;吴明明;孙旭东【作者单位】华东交通大学机电工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电工程学院,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】S24刘燕德，胡军，欧阳玉平，等. 赣南脐橙可溶性固形物近红外光谱在线无损检测［J］.广东农业科学，2016，43（9）：105-111.赣南脐橙营养丰富，可溶性固形物含量较高。

可溶性固形物是单糖、双糖、多糖等可溶性糖类的总称，是衡量脐橙成熟度和口感品质的主要指标之一［1］。

快、 效率高 、 无损 伤 、 无 污染等优 点 ， 被应用 于工农 业
相关 行 业 Ｌ ９ 。 国 内学者 采用 可 见 近红 外 光谱 技 术 ，
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ 一 Ｏ ４ — ２ ４
效像 元面 积 为 ２ ４ ． ５ ７ ６ ｍ ｍ× １ ． ３ ９ ２ ｍ ｍ， 波 长范 围 为
２ ０ １ ４年 ４月
农 机 化 研 究
第 ４期
赣南脐橙 叶片 Ｓ Ｐ Ａ Ｄ 值 可 见 近 红 外 光 谱 无 损 检 测
孙 东 交通 大 学 机 电工 程 学 院 ，江 西 南 昌 ３ ３ ０ ０ １ ３ ） 摘 要 ： 为 了提 供果 树 精 准肥 水 管 理 参考 数 据 ， 进 行 了果 树 叶 片 Ｓ Ｐ Ａ Ｄ值 近 红 外 光 谱 无 损 检 测 研 究 。 采 用 反 射
１ 材 料 与 方 法
１ ． １ 试 验材 料
试 验 用赣 南 脐橙 果 树 叶片 样 本 ， 从 江西 省 万 安 县 某 盛果 期 果 园 的不 同脐 橙 果 树 上 随机 采 集 ， 选 择 植 株
上无生理病斑、 无机械损伤 、 不 同叶色 、 无病虫害 的叶
片 。共 选 择 赣 南 脐 橙 果 树 １ ０株 ， 每 株 在 不 同 的 位 置
随机 采 集 ｌ ０片 ， 共采集 １ ０ ０片 叶 片样 本 ， 放 入 暗箱 带
回实 验 室 。对 叶片 进 行 简单 清 洗 ， 待 叶片 表 面 残 留水 滴 自然 风 吹干 后 ， 靠 近 主 叶脉 且 避 开 叶脉 位 置 随机 标 注 ３处 位置 ， 作 为 可 见 近红 外 光 谱 采集 和 叶绿 素 实 际
进 行 了黄 瓜 叶 片 、 玉米 叶片 、 金银 木叶片、 油 菜 叶 片和

激光诱导击穿光谱技术在光谱数据的增强和定量分析上的基础
研究
彭颖婕;陈建军
【期刊名称】《现代仪器与医疗》
【年(卷),期】2024(30)1
【摘要】激光诱导击穿光谱技术(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)是一种通过脉冲激光聚焦样品产生等离子体,对等离子体发射光谱进行分析进而得到物质成分和含量的一种原子发射光谱技术。

LIBS由于其成本低、适用范围广、样品无需复杂的预处理、检测速度快且可实现原位检测等特点成为了元素分析的一大热门,在工业、环境保护、生物医学、珍贵物品鉴定、军事等领域都有着很
好的应用前景。

但在分析元素种类与含量时,对光谱结果的分析常会受到基体效应、自吸收效应、等离子体屏蔽效应等因素的影响,使得提高LIBS技术的精确度成为了一大议题。

本文基于LIBS的简介和基本原理和技术优点,详细分析了LIBS现阶段
存在的问题及光谱增强的途径,并综述了定量分析的指标和方法,为LIBS更精确的检测提供了更多途径。

【总页数】8页(P50-57)
【作者】彭颖婕;陈建军
【作者单位】新疆医科大学公共卫生学院;新疆医科大学医学工程技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH77;TN249
【相关文献】
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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。

且 预 测 相 关 系 数 和 预 测 标 准 误 差 很 好 。蔡 剑 华 ＿ ３ 等 对 土 壤 的
全氮和有机质含量测定的影响 ， 土壤风干 、 磨碎后 ， 过２ Ｏ目
的筛子 ， 得 到大致相 同粒径 的样 品。
１ ． ２ 样 品理 化 分 析
土壤全氮含量 的测定 按照 国家标 准 Ｌ Ｙ／ Ｔ ５ ３ —１ ９ ８ ７执 行 ；土壤 有 机 质 含 量 的测 定 按 照 国家 标 准 ＮＹ／ Ｔ １ １ ２ １ ． ６ －
引 言
赣南是我 国著 名的脐橙 生产基地 ， 有“ 中国脐橙之 乡” 之
壤 中全氮 和有 机质 两个 指标进行 分析 ，为近红外光 谱技术快 速检测脐橙 园土壤参数 的可行性做相关研究 。
称 。氮 、磷 、钾 、有机质 等是果 树生长 发育所 必须 的营养元
素 ，这些元素直接影响果树 的长 势和产 量 。 土 壤是植 物生 长 的基质 ， 为植物生 长提 供各 种营 养物 质 和水分 。传 统农 业 ， 为了提高果树的产量 ， 使用 大量 的有机 肥和无 机肥 。精细农 业变 量施 肥是当今农业研究 的趋 势 ，了解土壤 养分分 布 ， 快
有机质含量用近红外光谱检测 ， 证明 了经验模 态分解方 法在 光谱处理过程 中的可靠性 ， 提高 了土壤有机质 含量 近红 外光
谱的定量分析精度 。
２ ０ ０ ６执行 。 理化分析发现脐橙 园内土壤含氮量较高 ， 见表 １ 。
Ｔａ ｂ ｌ ｅ １ １ ＇ ｌ ｌ ｅ ｃ ｏｎｔ ｅ ｎｔ ｏ ｆ ＴＮ ａ ｎｄ Ｓ０Ｍ
机质的可行性 。 采集 的近红外 光谱 采用多元散射校正 、一阶微分、二 阶微分 、七点平滑等多种预处理对 比分 析， 分别建立 了有 机质和全氮含量偏最小二乘模型 。实验得出全氮预测模 型在 ４ ０ ０ ０ ７ ５ ０ ０ ｃ ｍ＿ １ 范 围内采

药物分析中的激光诱导击穿光谱技术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效应的光谱分析方法。

它通过激光脉冲对样品进行瞬时加热，使其产生等离子体，并通过等离子体发射光谱对样品进行分析。

在药物分析领域，激光诱导击穿光谱技术已经得到广泛应用，并取得了显著的成果。

一、激光诱导击穿光谱技术的原理及特点激光诱导击穿光谱技术利用激光脉冲对样品进行高能量的瞬时激发，从而使样品产生等离子体。

在等离子体的形成和衰减过程中，样品中的元素会产生特定的光谱。

通过分析这些光谱，可以确定样品中元素的种类和含量。

激光诱导击穿光谱技术具有以下几个特点：1. 非接触性：激光脉冲与样品的作用是瞬时的，不需要接触样品表面，避免了样品污染和损伤。

2. 快速性：激光诱导击穿光谱技术可以在极短的时间内完成样品分析，实时性强，适用于高通量分析。

3. 多元素分析：由于激光诱导击穿光谱技术可以同时检测多个元素的光谱，因此在多元素组分分析中具有明显的优势。

4. 无需预处理：相比于传统的分析方法，激光诱导击穿光谱技术不需要对样品进行显著的预处理，简化了分析过程。

二、药物分析中激光诱导击穿光谱技术的应用1. 药物成分分析激光诱导击穿光谱技术可以用于药物成分的快速分析与检测。

通过对药物样品进行激光照射，可以得到药物中各个成分的光谱信息，从而确定药物的组分和含量。

这对于药物生产过程的质量控制和药品的合成工艺改进具有重要意义。

2. 药物杂质检测在药物的生产和质量控制过程中，杂质的检测是至关重要的。

传统的杂质检测方法通常需要样品的处理和分离步骤，不仅费时费力，而且易产生误差。

而激光诱导击穿光谱技术可以直接对药物样品进行分析，无需样品处理，大大提高了检测的速度和准确性。

3. 药物真伪鉴别药物的真伪鉴别一直是药品监管部门和消费者关注的问题。

通过激光诱导击穿光谱技术可以对药物的光谱信息进行分析，从而判断药物是否为正品。

药物分析中的激光诱导击穿光谱法激光诱导击穿光谱法（Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS）是一种在药物分析领域被广泛应用的技术。

它通过激光诱导药物样品产生等离子体，在等离子体形成和衰减的过程中，测量样品中的元素光谱特性，从而实现对药物组分的快速、非破坏性分析。

本文将介绍激光诱导击穿光谱法在药物分析中的原理、应用以及展望。

一、激光诱导击穿光谱法原理激光诱导击穿光谱法利用激光脉冲对药物样品进行瞬时激发，使样品产生等离子体。

当激光脉冲能量足够大时，样品表面的分子、原子等被激发离解为等离子体。

等离子体产生的同时，快速冷却、膨胀，形成一个微小的烟云。

在等离子体形成和衰减的过程中，药物样品中的各种元素会产生不同波长的光谱发射，这些光谱可以通过光谱仪进行测量和分析。

二、激光诱导击穿光谱法应用1. 药物质量控制激光诱导击穿光谱法可用于药物质量控制。

通过测量药物样品中的元素含量，可以准确评估药物的成分和纯度。

这对于保证药物质量的一致性和可靠性非常重要。

2. 药物疗效评估利用激光诱导击穿光谱法可以对药物的疗效进行评估。

不同药物成分对元素含量的影响是不同的，通过分析药物样品中的元素光谱，可以了解药物的成分及其与疗效的关系，为临床治疗提供科学依据。

3. 药物安全监测激光诱导击穿光谱法还可以用于药物的安全监测。

药物中可能存在着一些有害元素或杂质，这些有害成分可能对人体健康产生负面影响。

通过激光诱导击穿光谱法对药物样品进行分析，可以及时检测到其中的有害成分，保障人们用药的安全性。

三、激光诱导击穿光谱法展望激光诱导击穿光谱法在药物分析中具有广阔的应用前景。

随着技术的不断发展和突破，激光诱导击穿光谱法的分析速度将会更快，分析结果将更加准确可靠。

同时，该技术也可以与其他分析方法进行结合，如质谱法、红外光谱法等，以提供更全面、多维度的信息。

总结激光诱导击穿光谱法作为一种非破坏性、快速、高灵敏度的药物分析技术，为药物质量控制、疗效评估和安全监测提供了一种有效的手段。

可见近红外漫反射光谱法测定赣南脐橙的表面色泽文建萍,陈兴苗,孙旭东,刘燕德*(江西农业大学,江西南昌330045)摘要 [目的]建立赣南脐橙颜色指标定量数学模型,探索用颜色进行水果分级的新方法。

[方法]采用色差计来测量50个赣南脐橙样本的表面颜色,用近红外漫反射光谱并结合多元校正算法偏最小二乘法(P L S),建立了赣南脐橙颜色指标L 、a 、b 的定量模型。

[结果]在全波段范围内,原始光谱所建模型最佳,其颜色指标L 所建校正模型相关系数(r)为0.933,预测均方根偏差(RM SE P )为1.330,完全交互验证相关系数(r cros s )达0.926;颜色指标a 所建校正模型相关系数为0.970,预测均方根偏差为1.524,完全交互验证的相关系数达0.967;颜色指标b 所建校正模型相关系数为0.893,预测均方根偏差为2.676,完全交互验证的相关系数达0.875。

[结论]原始光谱所建模型最好,但其模型的校正均方根偏差和完全交互验证均方根偏差都偏高。

关键词 近红外光谱;偏最小二乘法;表面颜色中图分类号 Q 657.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2007)36-11805-02D e te rm in a t ion o f th e S urfa c e C o lo r o f N av e l O ran g e in th e S ou th o f J ian g x i w ith N e a r-in fra re d D iffu s e R e fle c ta n c e Sp e c tro s c op y W EN J ian -p in g e t a l (J ian g x i A g r icu ltu ra l U n iv e rsity ,N an ch an g ,J ian g x i 330045)A b s tra c t [O b jectiv e]T h e qu an tita tive m a th em a tica l m ode l o f co lor in dexin N av e l O ran g e inth e S ou tho f J ian gx i w a s se t u p an d a n ew m e th ods o f cla s-sify in g fru its by co lo r w as d iscu ssed .[M e th od]T h e su rface co lors i n 50o f N ave l O ran g es sam p le s w e re m ea su red by u s in g co lo r reade r.T h e qu an tita tive m ode ls o f th e co lo r i n dex s(L,a ,b)w as de ve lop by th e N ea r -in frared d iffu se re flec tan ce spectroscopy w ith pa r tia l lea st squ a re s m e th od.[R esu lt]In w h o le w a ve band ran ge ,th e op ti m umm ode l w a s e stablish ed by u sin g o r ig in a l spectrum,t h e co rre la tion coe fficien t(r )o f th e ca libra tion m ode l es tab lish ed by co lo r inde x L w a s 0.933,th e ro o t m ean squ a re e rro r o f th e p red iction (RM SE P )w as 1.333and th e co r re la tion co e fficien t o f fu ll cross va lida tion (r cros s )w a s 0.926.T h e co rre la tion coe fficien t o f th e ca libra tion m ode l es tablish ed by co lo r in dex a w a s 0.970,RM SE P w as 1.524and th e co rre la tion co e fficien t o f fu ll cross va lida tion (r c ross )w a s 0.967.T h e co rre la tioncoe ffic ien t o f th e ca libra tion m ode l e stab lish ed by co lo r i n dex b w as 0.893,RM SEP w as 2.676and th e co r re la tion coe fficien t o f fu ll cross v a lida tion (r cros s )w a s 0.875.[C on clu sion]T h e m ode l es tab lish ed by or ig in a l spectrum w as be st ,th e ro o t m ean squ a re e rro r o f fu ll cro ss va lida tion w e re bo th sligh tly h igh er.K e y w o rd s N ea r-in fra red spectro scopy ;P a rtia l le ast squ are s ;S u r face co lo r基金项目 国家自然科学基金项目(30560064)。

Ｉ。 。
。
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 （ ｇ ｋ Ｌ ｓ ｒ ，输 出 Ｂｉ Ｓ ｙ ａ ｅ ）
捷且 有 效 的材料 定性 分析 手段 。
激 光诱导 解析 光谱 ；元 素分析 ； 定性 分析 ；
砖 毛
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光谱技术定性分析矿石成分
王智宏 汪家升 北京 交通 大学理 学院 １０ ４ ０４ ０
分析等特 点。同时 ＬＢ Ｉ Ｓ为全光学方法 ，基
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 ｅｕ，Ｆ ｅ，ｃａ等在 内的 多种 元素 结果 表
域等离子体 （ 激光弧光 ） 其 中的原子和离 ， 子等在其弛豫过程中产 生光辐射 。发射的 光谱经 由光纤耦合到微 型光谱仪 中，所获 得的光谱信号 由计算机 直接处理 。激光 器
研 究 ，定 性分 析 了矿石 样 品中 的部分 元
Ｌ ｓ ｒ ｎ ｕ ｅ Ｂｒ ａ ｄ ｗｎ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ Ｙ；Ｅ ｅ ｅ ｔ ｌ ａ ｅ Ｉｄ ｃ ｄ ｅ ｋ ｏ Ｓ ｅ ｔ ｏ ｃ Ｐ ｌｍ ｎ ａ
波长为 １６ ｎ ０ ４ ｍ，脉 冲宽度 ６ ｓ ｎ ，最大单脉
冲能量超过 ４ ｍＪ （ ～４ ｍＪ ０ ２ ０ 可调 ） ，重复 率 １ ０ 可调 ；微 型光谱仪 （ Ｒ２ ０ ， ～２ Ｈｚ Ｈ ００ Ｏｃａ ｔ ｓ ｅ ｎ Ｏｐｉ ）的光谱响应范 围为 ２ ０ ｃ ０～ １０ ｎ 光谱分辨率优于 ｌ ｍ。从脉冲激 ０ ｍ， １ ｎ 光 器射 出的激光光 束经透镜 （ ２ ｍｍ） ｆ ０ － 被 聚焦到矿石样品表面上 ，该聚焦区域 （ 光 斑直径＜１ ｍｍ，峰值功率密度 ～０ ２ ．ＧＷ／ ｃ ）的样品材料被蒸发 ，造成样 品材料 ｍ 的化学键断裂、化学元素被离化而形成局