Viện Tự động hóa Thẩm Dương đạt được tiến bộ mới trong việc cải thiện tính ổn định lâu dài của phép đo quang phổ

Tạp chí Phân tích Phổ nguyên tử Câu chuyện trang bìa

Sơ đồ phương pháp ID-PLS
Trong lĩnh vực quang phổ, độ ổn định lâu dài luôn là một chỉ số quan trọng về hiệu suất của thiết bị, điều này rất quan trọng để thực hiện các phép đo có độ chính xác cao và LIBS (quang phổ đánh thủng cảm ứng laser) đã cho thấy tiềm năng to lớn trong lĩnh vực quang phổ do các ưu điểm về tốc độ phát hiện nhanh, không cần xử lý mẫu trước và phát hiện tại chỗ theo thời gian thực, v.v. Tuy nhiên, trong các ứng dụng thực tế, đặc biệt là trong lĩnh vực quang phổ đánh thủng cảm ứng laser (LIBS), rất khó để đạt được độ ổn định lâu dài trong lĩnh vực này. Tuy nhiên, trong các ứng dụng thực tế, đặc biệt là trong các môi trường công nghiệp phức tạp, vấn đề trôi tín hiệu do nhiễu môi trường đã trở thành một nút thắt lớn hạn chế ứng dụng rộng rãi của công nghệ LIBS. Gần đây, nhóm nghiên cứu LIBS tại Viện Tự động hóa Thẩm Dương, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã đạt được tiến bộ mới trong lĩnh vực này.
Để giải quyết thách thức này, nhóm LIBS đã đề xuất phương pháp ID-PLS sau khi nghiên cứu chuyên sâu. Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã thu được giá trị lý tưởng của tỷ lệ cường độ dựa trên mô hình định lượng, sau đó đưa ra giá trị trôi tỷ lệ cường độ (tức là độ lệch giữa giá trị phát hiện được và giá trị lý tưởng), giúp nhận ra đặc tính chính xác của sự dao động của quang phổ trong quá trình phát hiện trong thời gian dài. Thứ hai, các nhà nghiên cứu sử dụng thuật toán bình phương tối thiểu một phần (tức là thuật toán PLS) trong học máy để tìm hiểu mối quan hệ giữa giá trị trôi và quy luật nội tại của quang phổ, hiệu chuẩn giá trị phát hiện quang phổ theo vùng lân cận của giá trị lý tưởng và đảm bảo rằng giới hạn dưới của hiệu ứng hiệu chuẩn của nó không thấp hơn giới hạn của phương pháp chuẩn nội trung bình truyền thống, do đó cải thiện đáng kể tính ổn định lâu dài của phép đo quang phổ. Kết quả thực nghiệm cho thấy tính ổn định lâu dài của phép đo LIBS được tăng cường hiệu quả nhờ phương pháp ID-PLS.
Để xác minh thêm hiệu quả của phương pháp ID-PLS, nhóm nghiên cứu đã áp dụng phương pháp này vào cảm biến thành phần thép LIBS do chính họ phát triển và thử nghiệm trên các mẫu thép hợp kim thấp khác nhau. Kết quả thử nghiệm cho thấy so với phương pháp hiệu chỉnh trôi truyền thống, phương pháp ID-PLS hoạt động tốt hơn về hiệu suất hiệu chuẩn toàn diện của nhiều nguyên tố như C, Si, Mo, Ni, Cu và Mn, cung cấp giải pháp thực tế để tăng cường độ ổn định lâu dài của cảm biến quang phổ.
Kết quả nghiên cứu có tên là Sự kết hợp của chuẩn nội và yếu tố chi phối PLS để cải thiện tính ổn định lâu dài của phép đo LIBS đã được công bố trên Tạp chí Phân tích phổ nguyên tử (JASP), một tạp chí trong lĩnh vực quang phổ. Tạp chí Phân tích phổ nguyên tử làm trang bìa. Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi Chương trình nghiên cứu và phát triển trọng điểm quốc gia của Trung Quốc.