מכון שניאנג לאוטומציה עושה התקדמות חדשה בשיפור היציבות ארוכת הטווח של מדידות ספקטרוסקופיות

כתב העת של ספקטרומטריה אטומית אנליטית

תרשים סכמטי של שיטת ID-PLS
בתחום הספקטרוסקופיה, יציבות ארוכת טווח הייתה מאז ומתמיד אינדיקטור חשוב לביצועי המכשיר, שהוא חיוני למימוש מדידות ברמת דיוק גבוהה, ו-LIBS (ספקטרוסקופיה נגרמת על ידי לייזר) הראתה פוטנציאל רב בתחום הספקטרוסקופיה עקב יתרונותיו של מהירות זיהוי מהירה, ללא טיפול מקדים בדגימה וזיהוי בזמן אמת במקום וכו'. עם זאת, ביישומים מעשיים, במיוחד בתחום ספקטרוסקופיה הנגרמת על ידי לייזר (LIBS), קשה מאוד להגיע לטווח ארוך- יציבות טווח בשטח. עם זאת, ביישומים מעשיים, במיוחד בסביבות תעשייתיות מורכבות, בעיית סחף האותות הנגרמת מהפרעות סביבתיות הפכה לצוואר בקבוק מרכזי המגביל את היישום הרחב של טכנולוגיית LIBS. לאחרונה, צוות המחקר של LIBS במכון שניאנג לאוטומציה, האקדמיה הסינית למדעים, עשה התקדמות חדשה בתחום זה.
כדי להתמודד עם אתגר זה, צוות LIBS הציע את שיטת ID-PLS לאחר מחקר מעמיק. ראשית, החוקרים השיגו את הערך האידיאלי של יחס העצימות בהתבסס על מודל כמותי, ולאחר מכן הציגו את ערך הסחיפה של יחס העצימות (כלומר, הסטייה בין הערך שזוהה לערך האידיאלי), שהבין את האפיון המדויק של התנודה של הספקטרום בתהליך של זיהוי ממושך. שנית, החוקרים משתמשים באלגוריתם הריבועים הקטנים החלקיים (כלומר, אלגוריתם PLS) בלמידת מכונה כדי ללמוד את הקשר בין ערך הסחיפה לחוק הפנימי של הספקטרום, לכייל את ערך הזיהוי הספקטרלי לקרבת הערך האידיאלי, ולהבטיח שהגבול התחתון של אפקט הכיול שלו אינו נמוך מזה של שיטת התקן הפנימי הממוצע המסורתי, ובכך משפר משמעותית את היציבות ארוכת הטווח של המדידה הספקטרלית. תוצאות הניסוי מראות שהיציבות ארוכת הטווח של מדידות LIBS מוגברת ביעילות על ידי שיטת ID-PLS.
על מנת לאמת עוד יותר את היעילות של שיטת ID-PLS, צוות המחקר יישם אותה על חיישן הרכב הפלדה LIBS שפותח בעצמו ובדק אותו על דגימות שונות של פלדה מסגסוגת נמוכה. תוצאות הבדיקה מראות כי בהשוואה לשיטת תיקון הסחף המסורתית, שיטת ID-PLS מתפקדת טוב יותר בביצועי הכיול המקיפים של אלמנטים מרובים כגון C, Si, Mo, Ni, Cu ו-Mn, ומספקת פתרון מעשי לשיפור האורך הארוך. יציבות טווח של החיישן הספקטרלי.
תוצאת המחקר, שכותרתה שילוב של תקן פנימי וגורם דומיננטי PLS לשיפור יציבות ארוכת טווח של מדידות LIBS, פורסמה בכתב העת Journal of Analytical Atomic Spectroscopy (JASP), כתב עת בתחום הספקטרוסקופיה. Journal of Analytical Atomic Spectrometry כמאמר שער. מחקר זה נתמך על ידי תוכנית המפתח הלאומית למחקר ופיתוח של סין.