(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210148091.8 (22)申请日 2022.02.17 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 郭连波　胡桢麟　邓凡　张登　 (74)专利代理 机构 武汉华之喻知识产权代理有 限公司 42 267 专利代理师 邓彦彦　廖盈春 (51)Int.Cl. G01N 21/71(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于单标样定标的激光诱导击穿光谱 定量方法及系统 (57)摘要 本发明提供了一种基于单标样定标的激光 诱导击穿光谱定量方法及系统， 包括： 使用激光 诱导击穿光谱仪对待测样品和标准样品进行检 测， 获得待测样品和标准样品的特征光谱数据； 从特征光谱中， 对每一种元素各选择一条谱线作 为分析线， 并选择一条无自吸收的参考线， 测量 分析线和参考线的实际展宽， 计算出分析线的相 对自吸收系数R； 通过相对自吸收系数 R对待测样 品和标准样品的分析线强度进行校正； 进而根据 校正后的分析线强度以及标准样品中目标元素 的含量计算出待测样品中各个目标元素的含量。 本发明通过利用相对自吸收系数R对 单标样法定 量公式中的谱线强度进行校正可大幅提高激光 诱导击穿光谱单标样法的定量分析准确度。 权利要求书2页 说明书9页 附图2页 CN 114460062 A 2022.05.10 CN 114460062 A 1.一种基于单 标样定标的激光 诱导击穿光谱定量方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 分别获取待测样品和标准样品受激光诱导激发出的等离子体对应的特征光谱； 所述标 准样品包含待测样品中需要待定量的多个元素， 且各个待定量元素在标准样品中的含量已 知； 从对应的特征光谱上， 分别为待测样品和标准样品中待定量的每一种元素， 选取任一 条谱线作为分析光谱， 并选取一条无自吸收效应的谱线作为参考光谱； 根据所述分析光谱 的实际展宽和参考光谱的实际展宽确定 分析光谱的相对自吸收系数； 所述分析谱线的相对 自吸收系 数与其自吸收系 数的比值为预设值， 所述预设值由分析谱线的斯塔克半宽系 数、 参考谱线的简化 斯塔克半宽系数以及等离 子体参考电子数密度决定； 基于各个待定量元素在标准样品中的含量、 各个待定量元素在待测样品中分析光谱的 实测强度、 各个待定量元素在待测样品中分析光谱的相对自吸收系 数、 各个待定量元素在 标准样品中分析光谱的实测强度以及各个待定量元素在标准样品中分析光谱的相对自吸 收系数确定待测样品中各个待定量元 素的含量。 2.根据权利要求1所述的激光诱导击穿光谱定量方法， 其特征在于， 根据 所述分析光谱 的实际展宽和参 考光谱的实际展宽确定分析光谱的相对自 吸收系数， 具体为： 其中， R为分析光谱的相对自吸收系数， Δλ为分析光谱受自吸收效应影响时的实际展 宽， 为参考光谱的实际展宽， α 为0.54； 设所述预设值 为M， 则分析光谱的自 吸收系数SA为： SA＝R ×M； 其中， neref是等离子体参考电子数密度， α1/2是参考谱线的简 化斯塔克半宽系数， ωs是分析光谱斯塔克半宽系数。 3.根据权利要求1所述的激光诱导击穿光谱定量方法， 其特征在于， 所述待测样品中各 个待定量元 素的含量如下 所示： 其中， C表示元素含量， I表示光谱实测强度， R表示光谱相对自吸收系数； 下标t代表待 测样品， 下标s代表标准样品， 下标p和q分别代表第p种元素和第q种元素， n代表元素种类总 数， n≥2。 4.根据权利要求2所述的激光诱导击穿光谱定量方法， 其特征在于， 所述α1/2为基于简 化的斯塔克线型对参 考谱线进行拟合得到的半宽值。 5.根据权利要求1至4任一项所述的激光诱导击穿光谱定量方法， 其特征在于， 所述参 考谱线可以选择 氢原子巴尔末系的第一条谱线Hα线。 6.一种基于单 标样定标的激光 诱导击穿光谱定量系统， 其特 征在于， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114460062 A 2特征光谱获取单元， 用于分别获取待测样品和标准样品受激光诱导激发出的等离子体 对应的特征光谱； 所述标准样品包含待测样品中需要待定量的多个元素， 且各个待定量元 素在标准样品中的含量已知； 相对自吸收系数确定单元， 用于从对应的特征光谱上， 分别为待测样品和标准样品中 待定量的每一种元素， 选取任一条谱线作为分析光谱， 并选取一条无自吸收效应的谱线作 为参考光谱； 根据所述分析光谱的实际展宽和参考光谱的实际展宽确定分析光谱的相对自 吸收系数； 所述分析谱线的相对自吸收系 数与其自吸收系 数的比值为预设值， 所述预设值 由分析谱线的斯塔克半宽系数、 参考谱线的简化斯塔克半宽系数以及等离子体参考电子数 密度决定； 元素定量单元， 用于基于各个待定量元素在标准样品中的含量、 各个待定量元素在待 测样品中分析光谱的实测强度、 各个待定量元素在待测样品中分析光谱的相对自吸收系 数、 各个待定量元素在标准样品中分析光谱的实测强度以及各个待定量元素在标准样品中 分析光谱的相对自 吸收系数确定待测样品中各个待定量元 素的含量。 7.根据权利要求6所述的激光诱导击穿光谱定量系统， 其特征在于， 所述相对自吸收系 数确定单元， 根据所述分析光谱的实际展宽和参考光谱的实际展宽确定分析光谱的相对自 吸收系数， 具体为： 其中， R为分析光谱的相对自吸收系数， Δλ为分析光谱受自吸收效应影响时的实际展 宽， 为参考光谱的实际展宽， α 为0.54； 设所述预设值 为M， 则分析光谱的自 吸收系数SA为： SA＝R ×M； 其中， neref是等离子体参考电子数密度， α1/2是参考谱线的简 化斯塔克半宽系数， ωs是分析光谱斯塔克半宽系数。 8.根据权利要求6所述的激光诱导击穿光谱定量系统， 其特征在于， 所述元素定量单元 定量的待测样品中各个待定量元 素的含量如下 所示： 其中， C表示元素含量， I表示光谱实测强度， R表示光谱相对自吸收系数； 下标t代表待 测样品， 下标s代表标准样品， 下标p和q分别代表第p种元素和第q种元素， n代表元素种类总 数， n≥2。 9.根据权利要求7所述的激光诱导击穿光谱定量系 统， 其特征在于， 所述α1/2为基于简 化的斯塔克线型对参 考谱线进行拟合得到的半宽值。 10.根据权利要求6至9任一项所述的激光诱导击穿光谱定量系统， 其特征在于， 所述参 考谱线可以选择 氢原子巴尔末系的第一条谱线Hα线。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114460062 A 3