简化的激光诱导等离子体光谱标准化的元素测量方法

摘要

简化的激光诱导等离子体光谱标准化的元素测量方法，可用于激光诱导等离子光谱原理的元素浓度检测。该方法利用多条待测元素特征谱线强度和表征待测元素总粒子数，利用特征谱线强度比的对数表征温度，利用谱线半高宽表征电子密度，然后利用其波动表征等离子体物理参数的波动，最后建立了反映元素浓度与特征谱线强度以及表征元素粒子数，温度和电子密度波动的量之间关系的定标模型。对于未知成分的样品进行测量时，根据定标模型可得到待测元素浓度。由于该定标模型考虑了烧蚀质量，等离子体温度和电子密度对测量信号影响，补偿了由于等离子物理参数的波动造成的光谱强度的波动，测量精度得到很大提高。

主权项

1.简化的激光诱导等离子体光谱标准化的元素测量方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)对于各元素浓度已知的一个定标样品，在保护气体氛围中利用激光诱导等离子体测量系统对样品表面的不同位置进行检测，每个位置得到一幅包含各个元素原子和离子特征谱线的光谱；2)选取符合洛伦兹线型的待测元素的原子和离子特征谱线，求待测元素原子特征谱线强度其中I为的特征谱线的强度，上标I代表待测元素的原子，下标i和j分别表示上能级和下能级、待测元素离子特征谱线强度其中上标II代表待测元素的离子，下标m和n分别表示上能级和下能级、待测元素得原子和离子特征谱线强度和I_T，O；选取两条原子特征谱线，分别编号1和2，计算其中I₁代表特征谱线1的强度，I₂代表特征谱线2的强度；求得特征谱线半高宽W；3)对于一组各元素浓度已知的不同的定标样品，每个样品重复步骤1)和2)，然后求取所有不同的定标样品的所有次测量的的平均值作为标准值特征谱线半高宽W的平均值作为特征谱线半高宽标准值W₀；4)建立待测元素的定标曲线方程；a.对于待测元素的原子特征谱线，以待测元素浓度C为目标，以待测元素原子特征谱线强度原子和离子特征谱线强度和I_T，O、和(W-W₀)C为变量，进行多元线性回归，得到定标曲线方程：$C=a_1{I}_{\mathrm{ij}}^I+a_2{I}_{T,O}+a_3(\ln \left(\frac{I_2}{I_1}\right)-\ln {\left(\frac{I_2}{I_1}\right)}_0)C+a_4(W-W_0)C+a_5---\left(I\right)$其中a₁，a₂，a₃，a₄，a₅为回归系数；公式(I)变形，得，$C=\frac{a_1{I}_{\mathrm{ij}}^I+a_2{I}_{T,O}+a_5}{1-a_3(\ln \left(\frac{I_2}{I_1}\right)-\ln {\left(\frac{I_2}{I_1}\right)}_0)-a_4(W-W_0)}---\left(\mathrm{II}\right)$b.对于待测元素的离子特征谱线，以待测元素浓度C为目标，以I_T，O和(W-W₀)C为变量，进行多元线性回归，得到定标曲线方程：$C=b_1{I}_{\mathrm{mn}}^{\mathrm{II}}+b_2{I}_{T,O}+b_3(\ln \left(\frac{I_2}{I_1}\right)-\ln {\left(\frac{I_2}{I_1}\right)}_0)C+b_4(W-W_0)C+b_5---\left(\mathrm{III}\right)$公式(III)变形，得，$C=\frac{b_1{I}_{\mathrm{mn}}^{\mathrm{II}}+b_2{I}_{T,O}+b_5}{1-b_3(\ln \left(\frac{I_2}{I_1}\right)-\ln {\left(\frac{I_2}{I_1}\right)}_0)-b_4(W-W_0)}---\left(\mathrm{IV}\right)$其中b₁，b₂，b₃，b₄，b₅为回归系数；5)待测元素浓度预测；对于待测样品，按照步骤1)所述方法进行检测，每个位置得到一幅包含各个元素原子和离子特征谱线的光谱；选取符合洛伦兹线型的待测元素的原子和离子特征谱线，求待测元素的原子特征谱线强度待测元素的离子特征谱线强度待测元素的原子和离子特征谱线强度和I_T，O；计算利用洛伦兹线型拟合计算特征谱线半高宽W；a.对于待测元素的原子特征谱线，把I_T，O和代入定标曲线方程(II)求得待测元素的浓度C；b.对于待测元素的离子特征谱线，把I_T，O和代入定标曲线方程(IV)求得待测元素的浓度C。