【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(shí)時(shí)原位檢測(cè),能夠?qū)δ繕?biāo)實(shí)施遠(yuǎn)距離檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。但是目前利用LIBS技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測(cè)時(shí),存在檢測(cè)儀器價(jià)格昂貴,體積龐大不利于攜帶,檢測(cè)靈敏度與準(zhǔn)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(yuǎn)距離LIBS系統(tǒng),以巖石樣品為研究對(duì)象,以提高遠(yuǎn)距離LIBS定性與定量分析的精準(zhǔn)度為目標(biāo),進(jìn)行了細(xì)致的研究。具體研究?jī)?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(yuǎn)距離LIBS系統(tǒng),并對(duì)其特性進(jìn)行深入研究。與大口徑望遠(yuǎn)鏡采集系統(tǒng)相比,當(dāng)二者有效采集面積相同時(shí),盡管兩種系統(tǒng)的檢測(cè)性能處于同一水平,但多探頭采集系統(tǒng)的體積遠(yuǎn)小于望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng),裝置復(fù)雜度低,適用性更強(qiáng),同時(shí)多探頭檢測(cè)系統(tǒng)具有更高的定量分析準(zhǔn)確度與更高的檢測(cè)靈敏度。其次,研究了基于多探頭遠(yuǎn)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(duì)巖石粉末樣品進(jìn)行了分類。并針對(duì)遠(yuǎn)距離LIBS檢測(cè)的需求,提出了一種自動(dòng)譜峰識(shí)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(shí)用,定性分類準(zhǔn)確。接著,研究了基于多探頭遠(yuǎn)距離LIBS系統(tǒng)的定量分析方法。實(shí)驗(yàn)采用常規(guī)定量方法與偏最小二乘回歸(PLSR)算法對(duì)巖石粉末進(jìn)行了定量分析,并對(duì)其分析能力進(jìn)行了對(duì)比。另外,采用自由定標(biāo)方法對(duì)塊狀大理石樣品中的元素含量進(jìn)行了估算,計(jì)算結(jié)果與實(shí)際樣品中各元素含量基本相符,初步滿足了無標(biāo)準(zhǔn)樣品遠(yuǎn)距離定標(biāo)的需求。最后,利用Solidworks軟件對(duì)多探頭遠(yuǎn)距離LIBS系統(tǒng)進(jìn)行了整機(jī)集成設(shè)計(jì)。綜上所述,本文對(duì)基于仿生復(fù)眼結(jié)構(gòu)的多探頭遠(yuǎn)距離LIBS技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,提高了遠(yuǎn)距離LIBS技術(shù)的檢測(cè)性能,相關(guān)成果為遠(yuǎn)距離LIBS技術(shù)的實(shí)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN249
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文對(duì)于常規(guī) LIBS 系統(tǒng)，可通過單片聚焦鏡對(duì)激光光束進(jìn)行聚焦；而當(dāng)檢測(cè)則需要通過透鏡組來聚焦激光（3）探測(cè)系統(tǒng)：主要由光譜儀與探測(cè)器兩部等離子體發(fā)射的復(fù)合光的分光與光電信號(hào)轉(zhuǎn)化。（4）計(jì)算機(jī)：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(yuǎn)距離 LIBS 技術(shù)（a）出版物數(shù)量（b）研究方向占比1.3.1 遠(yuǎn)距離 LIBS 技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀遠(yuǎn)距離誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)具有可以對(duì)危險(xiǎn)、封閉、人無法進(jìn)入的環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)冶金、地質(zhì)勘探和深空探測(cè)等方面。下面就遠(yuǎn)距離 LIBS 技

3圖 1-3 遠(yuǎn)距離 LIBS 技術(shù)（a）出版物數(shù)量（b）研究方向占比.3.1 遠(yuǎn)距離 LIBS 技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀遠(yuǎn)距離誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)具有可以對(duì)危險(xiǎn)、封閉、人無法進(jìn)入的環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)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(cè)等方面。下面就遠(yuǎn)距離 LIBS在不同領(lǐng)域應(yīng)用成果的研究情況進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。1）工業(yè)冶金成分監(jiān)測(cè)1987 年 Cremers 等人[24]首次提出將 LIBS 技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)距離金屬分類，檢測(cè)距 0.5~2.4 米，分類準(zhǔn)確率達(dá)到 100%。隨后，Palanco 等人[25]開發(fā)了一套可在線分析

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號(hào)：2770580