在光譜類科學儀器領域，長期穩定性一直是衡量儀器性能的重要指標，對于實現高精度測量至關重要。LIBS技術(激光誘導擊穿光譜技術)以其檢測速度快、無需樣品預處理及實時原位檢測等優勢，在光譜檢測領域展現出巨大潛力。然而，在實際應用中，特別是在復雜的工業環境下，環境干擾導致的信號漂移問題成為制約LIBS技術廣泛應用的主要瓶頸。近日，中國科學院沈陽自動化研究所的LIBS研究團隊在這一領域取得了新進展。
 

ID-PLS方法示意圖
 

　　針對這一難題，LIBS團隊經過深入研究，提出了ID-PLS方法。首先，科研人員基于定量模型得到強度比理想值，進而引入了強度比漂移值(即檢測值與理想值之間的偏差)，實現了光譜在長時間檢測過程中波動情況的精準表征。其次，科研人員利用機器學習中的偏最小二乘算法(即PLS算法)，學習漂移值與光譜內在規律之間的關系，將光譜檢測值校準到理想值附近，確保其校準效果的下限不低于傳統的平均內標法，從而顯著提升了光譜測量的長期穩定性。實驗結果顯示，采用ID-PLS方法后，有效提升了LIBS測量的長期穩定性。
 

　　為了進一步驗證ID-PLS方法的有效性，研究團隊將其應用于自主研發的LIBS鋼水成分傳感器上，并在不同低合金鋼樣品上進行了測試。測試結果表明，與傳統的漂移校正方法相比，ID-PLS方法在C、Si、Mo、Ni、Cu和Mn等多種元素的綜合校準性能上表現更加優異，為提升光譜傳感器的長期穩定性提供了一種切實可行的解決方案。
 

　　該研究成果以Combination of Internal Standard and Dominant Factor PLS for Improving Long-term Stability of LIBS Measurements為題，在光譜學領域1區期刊Journal of Analytical Atomic Spectrometry上以封面論文形式發表。該研究得到了國家重點研發計劃項目的支持。(工業控制網絡與系統研究室)