[发明专利]一种LIBS成分分析中元素最优工作曲线的建立方法

摘要

一种LIBS成分分析中元素最优工作曲线的建立方法，属于材料成分分析领域。本方法的基本思想是在获得材料每个元素的多条工作曲线的基础上，按照曲线确定度值高和曲线各点浓度偏差加权和小的约束条件，优选出各元素的最佳工作曲线。本方法由两个约束条件和六个操作步骤组成。运用该方法，以铅黄铜标样GSB04-2146-2008为实施对象，得到了样本中各元素的最优工作曲线。

主权项

一种LIBS成分分析中元素最优工作曲线的建立方法，基于内标法建立元素的工作曲线并优化；其特征在于，包括如下工艺步骤：(1)对于每个给定元素，工作曲线最优化目标函数为：1)对于该元素的所有工作曲线，曲线拟合的确定度值R最高；2)对于该元素的所有工作曲线，曲线上各样本浓度的相对偏差加权和sum_dif最小；其中R和sum_dif的定义如下：$R=\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_1^n{|f\left(i\right)-\stackrel{\‾}{y}|}^2/{\mathrm{\Σ}}_1^n{|y\left(i\right)-\stackrel{\‾}{y}|}^2}---\left(1.1\right)$dif(i)＝|(f(i)‑y(i))/y(i)|i＝1,2…n        (1.2)$\mathrm{sum}\_\mathrm{dif}={\mathrm{\Σ}}_1^{n}W\left(i\right)*\mathrm{dif}\left(i\right)---\left(1.3\right)$i：样本号，n：样本总数，R：工作曲线的确定度值，f(i)：元素第i个样本的浓度的拟合值，元素n个样本的浓度的平均值，y(i)：元素第i个样本的浓度值，dif(i)：元素第i个样本的浓度的相对偏差，W(i)：元素第i个样本的相对偏差的加权值，满足W(i)>＝0,求和sum_dif：元素的相对偏相差加权和，(2)各元素工作曲线最优化计算方法为：1)测量一组P个标准样本的实际光谱数据，分别存放在不同路径下的PracSpectraData文件中。每个文件中第1列是光谱波长，第2列到第N+1列是光谱强度；2)选择第1个样本，进行谱线自动识别，获得各个元素的实际谱线波长InstrMatPracWaveLen4(i,j)；其中，i为元素号，j为谱线号；3)对于第1个到第P个样本的每一个样本，对光谱数据PracSpectraData中的N次光谱数据做平均，得到SpectraOrgWav(j,k)，SpectraOrgStren(j,k)，k为样本号，j为谱线号。对于每个样本k，判断其光谱数据的波长SpectraOrgWav(i,j,k)和InstrMatTheoWaveLen4(i,j)，是否相等。如果相等，就将SpectraOrgStren(i,k)存储在SpectraStren(i,j,k)中，其中i为元素号，j为谱线号，k为样本号；其中SpectraStren(i,j,k)在i＝1和i>1时分别存放的是基体元素的光谱强度和非基体元素的光谱强度；4)对于每个样本k，计算每个非基体元素的各条谱线的相对强度值并存储；相对强度值得计算方法是：ele_relative(m,n,k,s)＝SpectraStren(m,k,s)/SpectraStren(n,k,1)其中m为非基体元素谱线号，n为基体元素谱线号，k为样本号，s>1为非基体元素号；5)读取每个非基体元素的样本浓度，并拟合曲线，计算R值和sum_dif值。读取每个非基体元素的所有样本的浓度，并存储在concentration(k,s)中，其中k为样本号，s>1为非基体元素号；对相对光谱强度ele_relative(m,n,k,s)和元素浓度concentration(k,s)进行线性拟合，得到工作曲线curve(m,n,s)。根据公式(1.1)和(1.3)分别计算出R值和sum_dif值，并分别存储在R(m,n,s)和sum_dif(m,n,s)中，其中m为非基体元素的有效谱线号，n为基体元素的有效谱线号，s>1为非基体元素号；6)对于每个非基体元素，将其各条曲线的R值按从大到小的顺序排序，得到R值较高的前N条曲线；这里排序过的R值和相应的曲线分别记为order_R(m,n,s)和order_curve(m,n,s)；找到这些曲线对应的sum_dif值，存储在order_sum_dif(m,n,s)中；寻找这些sum_dif值的最小值，其相应的工作曲线即为该元素的最优工作曲线OptCurve(s)。