【摘要】：激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(Laser-induced Breakdown Spectroscopy,LIBS),具有無需復(fù)雜樣品處理,可實時原位檢測,能夠?qū)δ繕藢嵤┻h距離檢測的優(yōu)點。但是目前利用LIBS技術(shù)進行遠距離檢測時,存在檢測儀器價格昂貴,體積龐大不利于攜帶,檢測靈敏度與準確度普遍較低等諸多問題�；诖�,本文提出了一種基于仿生復(fù)眼結(jié)構(gòu)的多探頭(Multi-collector,MC)遠距離LIBS系統(tǒng),以巖石樣品為研究對象,以提高遠距離LIBS定性與定量分析的精準度為目標,進行了細致的研究。具體研究內(nèi)容如下:首先,提出了基于仿生復(fù)眼結(jié)構(gòu)的多探頭遠距離LIBS系統(tǒng),并對其特性進行深入研究。與大口徑望遠鏡采集系統(tǒng)相比,當二者有效采集面積相同時,盡管兩種系統(tǒng)的檢測性能處于同一水平,但多探頭采集系統(tǒng)的體積遠小于望遠鏡系統(tǒng),裝置復(fù)雜度低,適用性更強,同時多探頭檢測系統(tǒng)具有更高的定量分析準確度與更高的檢測靈敏度。其次,研究了基于多探頭遠距離LIBS系統(tǒng)的巖石樣品分類方法。分別采用主成分分析(PCA)和線性判別分析(LDA)算法對巖石粉末樣品進行了分類。并針對遠距離LIBS檢測的需求,提出了一種自動譜峰識別的LDA分類算法(ASPI-LDA),將其應(yīng)用于塊狀巖石的定性分類研究,分類結(jié)果表明,該方法高效實用,定性分類準確。接著,研究了基于多探頭遠距離LIBS系統(tǒng)的定量分析方法。實驗采用常規(guī)定量方法與偏最小二乘回歸(PLSR)算法對巖石粉末進行了定量分析,并對其分析能力進行了對比。另外,采用自由定標方法對塊狀大理石樣品中的元素含量進行了估算,計算結(jié)果與實際樣品中各元素含量基本相符,初步滿足了無標準樣品遠距離定標的需求。最后,利用Solidworks軟件對多探頭遠距離LIBS系統(tǒng)進行了整機集成設(shè)計。綜上所述,本文對基于仿生復(fù)眼結(jié)構(gòu)的多探頭遠距離LIBS技術(shù)進行了系統(tǒng)研究,提高了遠距離LIBS技術(shù)的檢測性能,相關(guān)成果為遠距離LIBS技術(shù)的實際應(yīng)用提供理論和技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN249
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文對于常規(guī) LIBS 系統(tǒng)，可通過單片聚焦鏡對激光光束進行聚焦；而當檢測則需要通過透鏡組來聚焦激光（3）探測系統(tǒng)：主要由光譜儀與探測器兩部等離子體發(fā)射的復(fù)合光的分光與光電信號轉(zhuǎn)化。（4）計算機：通過軟件控譜采集并完成數(shù)據(jù)分析與處理。

圖 1-2 LIBS 應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域圖 1-3 遠距離 LIBS 技術(shù)（a）出版物數(shù)量（b）研究方向占比1.3.1 遠距離 LIBS 技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀遠距離誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)具有可以對危險、封閉、人無法進入的環(huán)境進行檢測等優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)冶金、地質(zhì)勘探和深空探測等方面。下面就遠距離 LIBS 技

3圖 1-3 遠距離 LIBS 技術(shù)（a）出版物數(shù)量（b）研究方向占比.3.1 遠距離 LIBS 技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀遠距離誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)具有可以對危險、封閉、人無法進入的環(huán)境進行檢測等，因而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)冶金、地質(zhì)勘探和深空探測等方面。下面就遠距離 LIBS在不同領(lǐng)域應(yīng)用成果的研究情況進行簡要介紹。1）工業(yè)冶金成分監(jiān)測1987 年 Cremers 等人[24]首次提出將 LIBS 技術(shù)應(yīng)用于遠距離金屬分類，檢測距 0.5~2.4 米，分類準確率達到 100%。隨后，Palanco 等人[25]開發(fā)了一套可在線分析

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2770580