[发明专利]一种基于激光诱导击穿光谱的元素定量分析方法

说明书

本发明涉及激光诱导击穿光谱技术领域，尤其是指一种基于激光诱导击穿光谱的元素定量分析方法，其包括以下步骤：输入需要绘制Saha‑Boltzmann图的元素；读取已匹配的对应元素原子和离子信息；预设等离子体温度；更新等离子体温度，绘制Saha‑Boltzmann图；利用Saha‑Boltzmann图曲线计算等离子体温度；判断计算的等离子体温度是否与预设的等离子体温度接近；计算配分函数，使用CF法得出各组分浓度。本发明设计巧妙，提高了工作效率；读取光谱，去除背景噪声，校准光谱强度，寻找峰值对应谱线，计算配分函数，得出各组分浓度；极大地减少了计算量，降低了人为失误的可能；有利于提高定量分析的准确度。

技术领域

本发明涉及激光诱导击穿光谱技术领域，尤其是指一种基于激光诱导击穿光谱的元素定量分析方法。

背景技术

激光诱导击穿光谱(LIBS)技术常被用来进行固体样品的元素分析，是一直处于分析科学领域前沿的研究课题。LIBS技术具有无需复杂的样品准备过程、分析速度快、可实时在线或远程分析以及可以分析任何形态样品、任何元素的优点，因而在包括材料科学、生物医药、农业、环境科学、考古学、空间探测等领域均获得了广泛的应用。1999年，Ciucci等人提出自由定标激光诱导击穿光谱(CF-LIBS)技术，该技术利用检测到的元素原子光谱，实现了对单个样品的元素定量分析。随后在2007年，Tognoni等人改进了CF-LIBS技术，在原有的基础上增加使用了元素的离子光谱，极大的提高了分析的准确性。至此，CF-LIBS技术开始被广泛应用。但由于处理样品的光谱是一件极其繁杂的事情，涉及大量的运算，从头到尾由人工计算需要耗费大量的时间，且随着识别元素种类的增加，计算量也会成倍增加，发生错误的概率也会大大提高。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种基于激光诱导击穿光谱的元素定量分析方法，设计巧妙，本发明包含了分析光谱所需要的所有流程，极大的提高了工作效率；读取光谱，去除背景噪声，校准光谱强度，寻找峰值对应谱线，绘制Saha-Boltzmann斜线，计算配分函数，得出各组分浓度；极大地减少了计算量，降低了人为失误的可能；进行谱线强度校准，获得更准确的谱线强度有利于提高定量分析的准确度。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种基于激光诱导击穿光谱的元素定量分析方法，包括以下步骤：

S1、输入需要绘制Saha-Boltzmann图的元素；

S2、判断需要匹配的对应元素原子和离子信息是否均已存在，若不存在，则读取光谱文件，生成对应元素原子和离子信息；若存在，则进行步骤S3；

S3、读取已匹配的对应元素原子和离子信息；

S4、预设等离子体温度；

S5、更新等离子体温度，绘制Saha-Boltzmann图；

S6、拟合Saha-Boltzmann图；

S7、利用Saha-Boltzmann图曲线计算等离子体温度；

S8、判断计算的等离子体温度是否与预设的等离子体温度接近，若否，则执行步骤S5；若是，则执行步骤S9；

S9、计算配分函数，使用CF法得出各组分浓度；

S10、结束。

其中，所述步骤S2中，读取光谱文件，生成对应元素原子和离子信息的方法包括以下步骤：

S21、读取光谱文件；

S22、进行中值滤波，保存滤波后的文件；

S23、判断是否有需要校准的点的文件，若是，则执行步骤S24；

S24、读取需要校准的点的文件；