Relative spectral response calibration using Ti plasma lines

This work introduces the branching ratio(BR) method for determining relative spectral responses,which are needed routinely in laser induced breakdown spectroscopy(LIBS). Neutral and singly ionized Ti lines in the 250–498 nm spectral range are investigated by measuring laser-induced micro plasma near a Ti plate and used to calculate the relative spectral response of an entire LIBS detection system. The results are compared with those of the conventional relative spectral response calibration method using a tungsten halogen lamp, and certain lines available for the BR method are selected. The study supports the common manner of using BRs to calibrate the detection system in LIBS setups.     

无监督数据挖掘辅助激光诱导击穿光谱用于铜冶炼光谱结构解析

在有色冶炼领域,元素成分检测是保证冶炼质量的重要一环。目前国内有色冶炼企业多采用X射线荧光光谱法进行检测,该方法需要样品制备,造成冶炼状态无法实时反馈,严重影响冶炼过程优化。研究了无监督数据挖掘算法辅助激光诱导击穿光谱技术用于铜冶炼光谱结构解析。实验中,首先选择4种铜冶炼物料作为实验样品,然后利用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)激发样品获得18750个光谱数据,通过盲源分离技术对所有光谱进行分析,最终提取得到3个特征光谱。进一步研究发现,3个特征光谱与Cu、Fe、Ca元素光谱有一一对应关系。在此基础上,提出了LIBS光谱的定量化评价指标,量化结果表明分解模型对18750个光谱都能达到很高的评分,说明铜冶炼光谱能够良好地被3个特征光谱重构,即铜冶炼光谱存在显著的光谱结构。以上结论在实际应用中具有重要研究价值,可用于光谱快速评价、异常光谱剔除、光谱信号提纯、元素谱线选取、样品定性/半定量分析等,为LIBS技术应用于在线铜冶炼成分分析奠定基础。     

用激光诱导等离子体光谱法分析碳钢样品中碳元素的实验研究

激光诱导等离子体光谱法作为一种新兴的元素成份分析方法近年受到广泛关注,采用这种方法可以快速对物体进行元素成分的定量分析。在实验中用激光诱导等离子体光谱法（LIPS）来测量碳钢中的碳含量。将Nd:YAG激光器发射的激光聚焦到样品表面产生等离子体,选择等离子体发射光谱中的193.09nm碳谱线进行分析。得到固态碳钢样品的碳含量的定标曲线,检测限为460ppm。这个结果说明LIPS方法可以用于钢铁中元素成份的直接定量测量。     

激光诱导击穿光谱设备在线冰铜成分检测应用进展

利用自主研发的基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的激光成分分析仪对铜冶炼现场冰铜固体和熔体成分进行了在线检测,并与取样制样后实验室的X射线荧光光谱(XRF)检测结果进行了对比。分析数据为研发设备现场投用后具备对比数据的1 294炉次,包括878炉次固体冰铜和416炉次熔体冰铜。LIBS设备在线检测与取样制样后固体XRF检测结果相比,检测平均绝对误差为0.61%,平均相对误差为1.1%。针对熔体在线检测性能进行验证测试,其同一炉次出铜过程中检测结果极差平均值为0.64%,与XRF取样检测结果最小误差平均值为0.32%。结果表明,LIBS技术可实现不同状态冰铜的可靠在线测量,其性能满足生产工艺对元素检测的实时性和可靠性需求。设备应用实现了冶金行业冶炼过程熔体成分的稳定可靠在线检测,可为冶炼生产过程精细化控制、金属平衡完善和信息化管理提供必要基础。     

多光谱成像技术辅助书画配色与修复

利用多光谱成像技术,讨论了一种对书画图像进行扫描和分析的系统修复方法,避免了传统化学、物理分析方法对书画造成不必要的损害.在计算机的辅助下对书画进行多光谱图像的采集、光谱反射率重建、光谱图像降维以及图像颜色重建等,实现了书画颜色的高保真再现,在颜色修复上提出了基于Kubelka-Munk理论的颜料重构方法,为书画的修复提供技术上的支持.采用该方法不仅可降低修复过程中书画损坏的风险,而且可提高修复质量.     

Detection of Al,Mg, Ca,and Zn in copper slag by LIBS combined with calibration curve and PLSR methods

The precise measurement of Al, Mg, Ca, and Zn composition in copper slag is crucial for effective process control of copper pyrometallurgy. In this study, a remote laser-induced breakdown spectroscopy(LIBS) system was utilized for the spectral analysis of copper slag samples at a distance of 2.5 m. The composition of copper slag was then analyzed using both the calibration curve(CC) method and the partial least squares regression(PLSR) analysis method based on the characteristic spectral intensi...     

无监督数据挖掘辅助激光诱导击穿光谱用于铜冶炼光谱结构解析

在有色冶炼领域,元素成分检测是保证冶炼质量的重要一环。目前国内有色冶炼企业多采用X射线荧光光谱法进行检测,该方法需要样品制备,造成冶炼状态无法实时反馈,严重影响冶炼过程优化。研究了无监督数据挖掘算法辅助激光诱导击穿光谱技术用于铜冶炼光谱结构解析。实验中,首先选择4种铜冶炼物料作为实验样品,然后利用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)激发样品获得18750个光谱数据,通过盲源分离技术对所有光谱进行分析,最终提取得到3个特征光谱。进一步研究发现,3个特征光谱与Cu、Fe、Ca元素光谱有一一对应关系。在此基础上,提出了LIBS光谱的定量化评价指标,量化结果表明分解模型对18750个光谱都能达到很高的评分,说明铜冶炼光谱能够良好地被3个特征光谱重构,即铜冶炼光谱存在显著的光谱结构。以上结论在实际应用中具有重要研究价值,可用于光谱快速评价、异常光谱剔除、光谱信号提纯、元素谱线选取、样品定性/半定量分析等,为LIBS技术应用于在线铜冶炼成分分析奠定基础。     

An efficient procedure in quantitative analysis using laser-induced breakdown spectroscopy

Laser-induced breakdown spectroscopy has become a general-purpose technique, and internal standard calibration is a common method for quantitative analysis. Calibration models should be reconstructed for different systems and application environments. This study presents an efficient procedure in the construction and selection of calibration models for LIBS analysis. The procedure concludes data preprocess, calibration model construction, and concentration calculation. These steps can be programmed without manual intervention. Results of the quantitative analysis of Ni-based alloys using the proposed procedure are presented in this study.Ten elements are calibrated, and most have an average relative standard error of less than 10%.The proposed procedure is an effective process for constructing and selecting calibration models.     

激光诱导击穿光谱在铜精矿成分在线检测中的应用

目前铜精矿成分检测多为实验室离线取样检测，存在取样代表性差、检测时间长、检测结果滞后等问题。针对上述问题，实验利用基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的激光成分分析仪对铜精矿中Cu、S、Fe和Si关键元素含量进行了在线检测，同时采用X射线荧光光谱仪(XRF)对相同样品采用离线检测进行对照。结果表明：激光成分分析仪在线检测结果与实验室X射线荧光光谱仪(XRF)离线检测结果相比，Cu、S、Fe和Si元素的平均绝对误差分别为0.50%、0.56%、0.65%和1.67%,平均相对误差分别为2.80%、2.28%、2.74%和12.89%,各元素重复性在线检测最大差值和相对标准偏差(RSD)均与以国家标准的化学湿法分析检测结果表征的样品不均匀性相吻合，在线检测具有较好的稳定性和重复性。基于LIBS技术的在线成分检测仪器可满足铜冶炼过程中铜精矿成分检测的实时性和可靠性要求，并为配料品质提升和冶炼工艺优化提供有力支撑。     

LIBS成分检测与Ausmelt数模系统协同优化铜熔炼用氧实践

奥斯麦特炉（Ausmelt）熔池熔炼受输入原料、结焦脱落等动态变化因素的影响，炉内熔池温度、冰铜品位和炉渣渣型易发生变化，若炉况调整不及时易造成炉内结壳，严重时甚至会出现死炉。鉴于此，探索了依靠激光诱导击穿光谱（LIBS）技术快速对冰铜和炉渣完成在线成分检测，然后将检测数据人工传输到Metcal冶金数模软件中反馈指导生产的可行性，并就奥斯麦特炉用氧量指标进行仿真及实践效果比对。通过LIBS熔体在线检测设备的长期运行实践，验证了其检测的可靠性和准确性，以X射线荧光光谱仪（XRF）检测结果为基准的LIBS熔体检测偏差在±1.0%以内的为 96.2%，固体检测偏差在±1.0%以内的为 81.7%，基本可实现以 LIBS取代 XRF检测。基于高实时性在线检测结果，随机抽取15炉次奥炉平均实际用氧量与LIBS指导数模用氧量，可见偏差由7.65%降低至2.77%，达到了精准调控炉况控制参数的效果，为奥炉稳定生产和节能降耗提供了重要保障。