Shenyang Institute of Automation boekt nieuwe vooruitgang in het verbeteren van de langetermijnstabiliteit van spectroscopische metingen

Coververhaal van het tijdschrift voor analytische atoomspectrometrie

Schematisch diagram van de ID-PLS-methode
Op het gebied van spectroscopie is stabiliteit op de lange termijn altijd een belangrijke indicator geweest voor de prestaties van instrumenten, wat cruciaal is voor het realiseren van metingen met hoge precisie, en LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy) heeft een groot potentieel getoond op het gebied van spectroscopie vanwege de voordelen van een hoge detectiesnelheid, geen voorbehandeling van monsters en realtime in-situ detectie, enz. In praktische toepassingen, met name op het gebied van laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), is het echter erg moeilijk om stabiliteit op de lange termijn in het veld te bereiken. In praktische toepassingen, met name in complexe industriële omgevingen, is het probleem van signaaldrift veroorzaakt door omgevingsinterferentie echter een groot knelpunt geworden dat de brede toepassing van LIBS-technologie beperkt. Onlangs heeft het LIBS-onderzoeksteam van het Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, nieuwe vooruitgang geboekt op dit gebied.
Om deze uitdaging aan te pakken, stelde het LIBS-team de ID-PLS-methode voor na diepgaand onderzoek. Eerst verkregen de onderzoekers de ideale waarde van de intensiteitsverhouding op basis van een kwantitatief model en introduceerden vervolgens de driftwaarde van de intensiteitsverhouding (d.w.z. de afwijking tussen de gedetecteerde waarde en de ideale waarde), die de nauwkeurige karakterisering van de fluctuatie van het spectrum in het proces van langdurige detectie realiseerde. Ten tweede gebruiken de onderzoekers het partial least squares-algoritme (d.w.z. het PLS-algoritme) in machinaal leren om de relatie tussen de driftwaarde en de intrinsieke wet van het spectrum te leren, de spectrale detectiewaarde te kalibreren op de buurt van de ideale waarde en ervoor te zorgen dat de ondergrens van het kalibratie-effect niet lager is dan die van de traditionele gemiddelde interne standaardmethode, waardoor de langetermijnstabiliteit van de spectrale meting aanzienlijk wordt verbeterd. De experimentele resultaten tonen aan dat de langetermijnstabiliteit van LIBS-metingen effectief wordt verbeterd door de ID-PLS-methode.
Om de effectiviteit van de ID-PLS-methode verder te verifiëren, paste het onderzoeksteam deze toe op de zelfontwikkelde LIBS-staalcompositiesensor en testte deze op verschillende laaggelegeerde staalmonsters. De testresultaten tonen aan dat de ID-PLS-methode, vergeleken met de traditionele driftcorrectiemethode, beter presteert in de uitgebreide kalibratieprestaties van meerdere elementen zoals C, Si, Mo, Ni, Cu en Mn, wat een praktische oplossing biedt om de stabiliteit van de spectrale sensor op de lange termijn te verbeteren.
Het onderzoeksresultaat, getiteld Combination of Internal Standard and Dominant Factor PLS for Improving Long-term Stability of LIBS Measurements, is gepubliceerd in het Journal of Analytical Atomic Spectroscopy (JASP), een tijdschrift op het gebied van spectroscopie. Journal of Analytical Atomic Spectrometry als omslagartikel. Dit onderzoek werd ondersteund door het National Key Research and Development Program van China.