激光光谱智能分析仪

对物质成分的快速、准确分析在环境监测、工业检测、食品安全、生物医学等各个领域有广泛需求。激光光谱技术是具有响应速度快、灵敏度高的纯光学接触方法，非常适于放射性、高温等极端环境物质的非接触远距离探测，或是发展为便携式仪器设备进行现场快速检测。激光诱导击穿光谱（LIBS）是近年来正在发展的一种元素快速分析技术，它是利用高功率激光聚焦烧蚀待测样品形成等离子体，通过测量等离子体发射光谱中原子、离子以及部分分子的特征谱线对样品成分进行分析，以谱线强度标定元素含量。结合机器学习方法对光谱特征进行分析，可实现对有机物、爆炸物等复杂物质的智能定性、定量分析，从而为爆炸物的探测和识别、合金牌号识别与微量元素定量分析、农产品产地溯源、文物碎片鉴别分析等提供新工具。

项目团队在国内最早开展激光诱导击穿光谱技术研究，研制成台式、微型等多种规格激光光谱智能分析仪，也实现了30米国内最远探测距离的LIBS光谱测量。针对复杂材料中元素成分快速检测、材料种类快速识别等问题，将机器学习算法引入到光谱分析中，实现了固体、液体、气体中微量元素以及复杂有机物种类快速识别以及国内最远距离的远程探测等，所研制装备已服务于中国科学院多个研究所，在航空合金牌号识别、血清快速检测、农产品产地溯源、液体中重金属检测、文物碎片识别、痕量爆炸物以及核材料检测等方面进行了应用。在Optics express、Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy等期刊发表论文30余篇，授权发明专利5项，并获得陕西省高等学校科学技术研究优秀成果奖、陕西省第六届研究生创新成果展一等奖等。

本项目解决了激光烧蚀高精度定位、集成化光谱收集模块、激光远程传输与聚焦、液体测量中的溅射污染、光谱智能分析方法等一系列技术难题，研制成高精度靶点定位台式激光物质分析仪，靶点定位精度好于0.05mm，对合金中微量元素含量测量误差小于5%；利用自研微型纳秒激光器研制的微型LIBS测量装置总重量小于3kg；远程激光诱导击穿光谱测量装置探测距离可达30m。所研制的设备已提供给多个单位，在航空合金分析、植物产地溯源、痕量爆炸物探测、土壤分析、液体中重金属检测、血清检测、霉菌分类等方面应用。产地溯源与物质分类准确性达到97%以上。