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基于萨哈-玻尔兹曼图与自吸收校正的单点修正激光诱导击穿光谱

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量子电子学报 2024年第3期41卷 455-462页

作者：胡桢麟王天泽郭连波林楠中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074

为进一步提高单点修正激光诱导击穿光谱(OPC-LIBS)的定量分析精度,提出了基于萨哈-玻尔兹曼图与自吸收校正的OPC-LIBS方法,利用该方法对两个钛合金样品中的Ti、V和Al元素进行了定量分析,并将其定量结果与基于玻尔兹曼图的OPC-LIBS、基... 详细信息

为进一步提高单点修正激光诱导击穿光谱(OPC-LIBS)的定量分析精度,提出了基于萨哈-玻尔兹曼图与自吸收校正的OPC-LIBS方法,利用该方法对两个钛合金样品中的Ti、V和Al元素进行了定量分析,并将其定量结果与基于玻尔兹曼图的OPC-LIBS、基于萨哈-玻尔兹曼图的OPC-LIBS以及基于玻尔兹曼图和自吸收校正的OPC-LIBS的结果进行了对比分析。研究结果表明,所提出的改进方法在4种方法中可获得最小的定量误差,测量两个钛合金样品中3种元素的平均相对误差(MREs)分别为4.11%和3.99%,证明所提出的改进方法可有效提高OPC-LIBS的定量分析精度。

关键词：光谱学单点修正激光诱导击穿光谱萨哈-玻尔兹曼图自吸收校正等离子体温度

基于深度学习的扇束X射线荧光CT自吸收校正

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激光与光电子学进展 2024年

作者：孙孟英蒋上海李相朋黄鑫汤斌胡新宇罗彬彬石胜辉赵明富周密重庆理工大学理学院重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室

在X射线荧光计算断层扫描成像过程中，样品本身对入射X射线以及荧光X射线的吸收衰减是制约其高质量图像重建的重要因素之一。本文提出一种基于深度学习的X射线荧光CT自吸收校正方法，利用基于U-net的卷积神经网络学习原始投影数据中的... 详细信息

在X射线荧光计算断层扫描成像过程中，样品本身对入射X射线以及荧光X射线的吸收衰减是制约其高质量图像重建的重要因素之一。本文提出一种基于深度学习的X射线荧光CT自吸收校正方法，利用基于U-net的卷积神经网络学习原始投影数据中的对称结构分布，实现从受自吸收影响的正弦图中恢复完备的投影数据；通过数值模拟建立扇束XFCT成像系统获得20000组荧光正弦图实现网络训练、测试与验证，并通过Geant4软件仿真获得受自吸收影响的投影数据作进一步验证。结果表明，训练良好的神经网络能对不完整的投影数据实现自吸收校正，进而提高重建图像的质量。

关键词：深度学习自吸收校正 X射线荧光CT 数值模拟

基于多粒子LIBS谱线的自吸收校正方法研究

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光谱学与光谱分析 2014年第9期34卷 2523-2528页

作者：倪志波董凤忠陈兴龙王静鸽贺文干付洪波中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009

为克服自吸收效应对炉渣样品定量分析结果的影响,基于快速模拟退火算法的优化过程,结合等离子体发射光谱的基本理论,发展了一种基于多种粒子发射谱线的自吸收校正算法,给出了该算法的流程图。利用前述自吸收校正算法分别对精炼渣和高炉... 详细信息

为克服自吸收效应对炉渣样品定量分析结果的影响,基于快速模拟退火算法的优化过程,结合等离子体发射光谱的基本理论,发展了一种基于多种粒子发射谱线的自吸收校正算法,给出了该算法的流程图。利用前述自吸收校正算法分别对精炼渣和高炉渣样品的激光诱导等离子体发射光谱强度进行校正,并结合无标分析法,对比分析了自吸收校正算法对样品成分定量分析结果的影响。对比自吸收校正前后的Boltzmann图可以看出,经自吸收校正后,等离子体中各粒子的温度均稳定在11600K左右,结果明显趋于一致。利用自吸收校正后同种粒子的等离子体光谱构建的Boltzmann图中,除一组数据外,其他数据在Boltzmann图中的截距基本一致。利用经自吸收校正后的谱线,对两种炉渣样品成分进行定量分析的结果表明:对于精炼渣,MgO的定量分析结果精度不高,若不分析MgO的含量,则CaO,Al2O3和SiO2等成分定量分析结果的相对误差会明显降低;对于MgO含量为8.49%的高炉渣样品,Al2O3定量分析结果的精度最高,相对误差为2.38%,MgO最低,相对误差为28.27%,但基本可以反映出该成分在样品中的含量。

关键词：激光诱导击穿光谱自吸收校正定量分析无标分析法

基于激光诱导击穿光谱的海盐气溶胶检测和自吸收校正研究

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基于激光诱导击穿光谱的海盐气溶胶检测和自吸收校正研究

作者：周云鹏武汉工程大学

学位级别：硕士

随着工业的发展,大气污染已经成为影响我国发展极其严重的问题,其中气溶胶状污染物尤为突出,海盐气溶胶（Sea salt aerosols,简称SSAs）是大气气溶胶中的主要来源之一。其不仅是气溶胶状污染物的主要成分,还直接或间接影响海洋气候系统... 详细信息

随着工业的发展,大气污染已经成为影响我国发展极其严重的问题,其中气溶胶状污染物尤为突出,海盐气溶胶（Sea salt aerosols,简称SSAs）是大气气溶胶中的主要来源之一。其不仅是气溶胶状污染物的主要成分,还直接或间接影响海洋气候系统。及时检测和分析SSAs的主要成分有助于治理大气污染,对气候系统的预测和监管也有着重要意义。激光诱导击穿光谱技术（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,简称LIBS）是一种新兴的光谱分析技术,具有简单、快速、实时在线、全元素和无需制样等优点,其主要原理是通过脉冲激光与待测样品相互作用产生等离子体,通过等离子体发射光谱对待测元素进行信息获取。LIBS技术凭借其全元素快速检测等优势,也非常适用于气溶胶SSAs检测。但是由于气溶胶样品粒径小、分散性强的特点,再加上脉冲激光与气溶胶样品相互作用时产生的等离子体形状与固体和液体有较大区别,所以使得检测气溶胶样品对实验光谱采集系统的要求较高,其次由于LIBS技术在对气溶胶样品进行检测时,会产生自吸收效应,严重影响定量分析精准度。本文就以上检测气溶胶时出现的问题,从光谱采集系统的对比选择出发,对其存在的自吸收效应使用反射镜法进行校正,主要研究成果如下:（1）由于气溶胶样品粒径小,离散性强的特点,针对其对LIBS实验系统要求较高的问题,通过优化激光能量发现,LIBS检测气溶胶时所使用的激光能量与固体液体不同,由于其气溶胶样品的离散性导致脉冲激光大部分情况下与空气先相互作用,产生等离子体后再与气溶胶样品激发,需要200m J大能量,对光谱采集系统有较高要求。本课题满足LIBS检测气溶胶样品时对采集系统要求,通过不同光谱仪的定量实验和检测限的计算,选择合适光谱仪。（2）针对LIBS检测气溶胶产生的自吸收问题,使用反射镜增强法对SSAs样品进行了校正,并提出一种新的确定参数R的方法,最终实验结果表明,定标曲线的线性拟合度有明显改善,校正后的定标曲线线性拟合决定系数均在0.99以上,交叉验证均方根误差RMSECV小到可以忽略不计,也验证了确定参数R新方法的可靠性,大大的提高了定量精度,推进了LIBS检测SSAs的应用。综上所述,本文进行了LIBS检测SSAs的系统研究,包括激光能量和光谱采集系统优化选型,就LIBS检测气溶胶出现的自吸收问题使用著名的自吸收法进行校正,并提出新的确定参数R的方法,提高了LIBS检测SSAs的定量精度,可推广至气体、其他气溶胶的定量分析中,拥有较广的应用前景。

关键词：激光诱导击穿光谱海盐气溶胶反射镜增强法自吸收校正

激光诱导击穿光谱技术在绝缘子污秽快速定量检测中的应用

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绝缘材料 2024年第6期57卷 96-101页

作者：顾黎强钱朝军孙明刚张龙施浩波国网安徽省电力有限公司建设分公司安徽合肥230071 中国电力科学研究院有限公司北京100192

为研究激光诱导击穿光谱技术在绝缘子污秽快速定量检测中的应用,提升绝缘子污秽检测精度与速度,本文搭建基于激光诱导击穿光谱技术的检测平台对人工污秽与自然污秽样本进行测试,其中人工污秽样本由NaCl、CaSO_(4)、CaCO_(3)与高岭土混... 详细信息

为研究激光诱导击穿光谱技术在绝缘子污秽快速定量检测中的应用,提升绝缘子污秽检测精度与速度,本文搭建基于激光诱导击穿光谱技术的检测平台对人工污秽与自然污秽样本进行测试,其中人工污秽样本由NaCl、CaSO_(4)、CaCO_(3)与高岭土混合形成,自然污秽样本则取自南方某地区电网中运行2年与4年的硅橡胶绝缘子,借助自由定标激光诱导击穿光谱方法对绝缘子污秽进行快速定量检测。结果表明:两个人工污秽样本中存在不同比例的9种元素成分,而两个自然污秽样本则分别存在9种和11种不同的元素;经过自吸收校正后,绝缘子污秽元素在玻尔兹曼图中表现为分布点排列整齐、回归线斜率一致、拟合程度高以及各元素的谱线强度明显增强,有效降低了自吸收效应对绝缘子污秽快速定量检测的影响,使检测精度得到提升。

关键词：光谱采集等离子体污秽成分自吸收校正定量检测激光诱导击穿光谱

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裂变气体核素γ射线效率刻度中的自吸收校正

原子能科学技术 2010年第10期44卷 1153-1156页

作者：解峰何小兵包敏姜文刚西北核技术研究所陕西西安710024

针对裂变气体核素HPGe探测器效率刻度中的自吸收校正问题,本工作详细描述了源盒、探测器和源物质等计算中需要的参数,按照实际的几何布局建立了HPGe探测器效率的蒙特卡罗计算模型,并编制了相应计算程序。计算模型可靠性得到实验数据的验... 详细信息

针对裂变气体核素HPGe探测器效率刻度中的自吸收校正问题,本工作详细描述了源盒、探测器和源物质等计算中需要的参数,按照实际的几何布局建立了HPGe探测器效率的蒙特卡罗计算模型,并编制了相应计算程序。计算模型可靠性得到实验数据的验证,用该模型计算了裂变气体核素在不同源介质下的探测效率,得到了相应的自吸收校正因子。

关键词：蒙特卡罗方法 HPGe探测器探测效率自吸收校正

铀生产工艺设备中滞留量测量的自吸收校正方法

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原子能科学技术 2014年第5期48卷 908-912页

作者：何丽霞甘霖隋洪志陈立君中国原子能科学研究院放射化学研究所北京102413 中国核工业集团公司北京100086

实现铀生产工艺设备中滞留量的准确测量是核材料衡算与控制过程的一个关键点。由于γ射线的自吸收效果显著,工艺设备几何结构特殊,无法采用常规校准方法进行数据处理。本文开展该情况下的自吸收校正方法研究,在物料厚度、介质成分、几... 详细信息

实现铀生产工艺设备中滞留量的准确测量是核材料衡算与控制过程的一个关键点。由于γ射线的自吸收效果显著,工艺设备几何结构特殊,无法采用常规校准方法进行数据处理。本文开展该情况下的自吸收校正方法研究,在物料厚度、介质成分、几何参数不确定的条件下,初步建立了自吸收二维校正模型。模拟样品验证表明,建立的自吸收二维校正模型满足铀生产工艺设备滞留量测量的需求。

关键词：滞留量核材料衡算自吸收校正自吸收二维校正模型

自吸收系数校正的激光诱导击穿光谱增强技术应用

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武汉理工大学学报 2023年第7期45卷 1-6页

作者：江冰卢景琦武汉理工大学理学院武汉430070

针对我国当前纺织物重金属检测技术成本高、难满足快速检测需求等问题,研究了激光诱导击穿光谱技术(LIBS)用于纺织物中重金属铬(Cr)元素定量分析,并提出一种新的求解自吸收系数(SAC)近似值的方法,校正激光诱导击穿光谱的自吸收效应。搭... 详细信息

针对我国当前纺织物重金属检测技术成本高、难满足快速检测需求等问题,研究了激光诱导击穿光谱技术(LIBS)用于纺织物中重金属铬(Cr)元素定量分析,并提出一种新的求解自吸收系数(SAC)近似值的方法,校正激光诱导击穿光谱的自吸收效应。搭建纳秒LIBS实验系统,制备了含Cr纺织物样品,优化实验条件,并对光谱进行预处理。结果表明,自吸收系数校正可以提高LIBS技术分析能力,单变量定标模型检测限降低至3.54 mg/kg,预测误差约5%。

关键词：激光诱导击穿光谱技术自吸收校正纺织物铬

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聚乙烯样品源γ自吸收校正的MC模拟

核电子学与探测技术 2015年第9期35卷 936-939页

作者：郑洪龙庹先国石睿刘宇琦西南科技大学核废物与环境安全国防重点学科实验室绵阳621010 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059

介绍了一种放射性样品检测的γ射线自吸收校正方法。对聚乙烯为介质的均匀体源样品进行了无损透射测量和发射测量实验,并使用MCNP程序对透射测量和发射测量过程进行模拟,由透射测量得到样品对多个能量γ射线的线衰减系数,拟合得到线衰... 详细信息

介绍了一种放射性样品检测的γ射线自吸收校正方法。对聚乙烯为介质的均匀体源样品进行了无损透射测量和发射测量实验,并使用MCNP程序对透射测量和发射测量过程进行模拟,由透射测量得到样品对多个能量γ射线的线衰减系数,拟合得到线衰减系数随能量变化的特征方程,从而获取发射γ射线在样品中的线衰减系数以及自吸收校正因子,结合发射γ射线的探测效率,计算得到校正后的样品活度。验证实验表明:样品校正活度相对误差均在6%以内。

关键词：均匀体源自吸收校正蒙特卡罗模拟 HPGe探测器