zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-121Research Article******УМЕНЬШЕНИE ЭФФЕКТА МАТРИЦЫ В АНАЛИЗЕ МЕТАЛЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНО-ИНДУЦИРОВАННОЙ СПЕКТРОСКОПИИPROCEDURE FOR MATRIX EFFECT REDUCTION IN METAL ANALYSIS USING LASER-INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPYAl-EshaikhM. A.Al-EshaikhM. A.maleshaikh@gmail.comИсследовательский центр инженерного колледжа, Университет Короля СаудаРоссияResearch Center, College of Engineering, King Saud UniversityRussian Federation201710032020844673(1)-673(6)Copyright © Al-Eshaikh M.A., 20202020Al-Eshaikh M.A.Al-Eshaikh M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/121

Предлагаемая процедура уменьшения эффекта матрицы позволяет улучшить точность и снизить неопределенность количественного анализа металлических сплавов с помощью лазерной спектроскопии пробоя. Эта процедура основана на применении ряда последовательных действий по коррекции флуктуации сигнала, обусловленной взаимодействием плазмы и эффектом матрицы. Первый шаг - выбор оптимальных параметров системы детектирования: мощности лазера, времени задержки и фокусного расстояния. Второй этап - внутренняя стандартная калибровка для оценки абсолютных или относительных величин, характеризующих примеси. Третий - анализ металлической основы сплава, используемого в качестве внутреннего стандарта, который требует усреднения спектра, нормировки полного интегрального спектра и коррекции самопоглощения. Для калибровки и тестирования использованы три набора эталонных стандартных сплавов на основе алюминия, стали и меди. При выполнении предлагаемой процедуры наблюдались последовательные улучшения неопределенности и качества калибровочных кривых.

A procedure for matrix effect reduction is proposed to enhance the precision of quantitative analysis of metal alloys using laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS). This procedure is based on a number of successive steps in order to correct the signal fluctuations caused by plasma interaction and the matrix effect. The first step is the selection of optimum parameter settings of the detection system, such as laser power, delay time, and focal distance. The second step is the estimation of the absolute or relative values of impurities on the basis of the internal standard calibration. The third step is the analysis of the metal basis of the alloy used as an internal standard, which requires spectrum averaging, whole integral spectrum normalization, and self-absorption correction. Three sets of metal-based alloys (aluminum, steel, and copper) are used in this investigation as reference standards for calibration and validation. Successive improvements of the quality of calibration curves are observed during the proposed procedure.

количественный анализ методом лазерно-индуцированной спектроскопии пробояснижение эффекта матрицывнутренняя стандартная калибровканормировкакоррекция самопоглощенияLIBS quantitative analysisreduction of matrix effectinternal standard calibrationnormalizationcorrection of self-absorptionReferencesD. A. Cremers, L. J. Radziemski, Handbook of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, Copyright, John Wiley & Sons Ltd. (2006).D. A. Cremers, L. J. Radziemski, Handbook of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, Copyright, John Wiley & Sons Ltd. (2006).D. Hahn, Nicollo’ Omenetto, J. Appl. Spectrosc., 64, 335-366A (2010).D. Hahn, Nicollo’ Omenetto, J. Appl. Spectrosc., 64, 335-366A (2010).D. A. Cremers, R. C. Chinni, Appl. Spectrosc. Rev., 44, 457-506 (2009).D. A. Cremers, R. C. Chinni, Appl. Spectrosc. Rev., 44, 457-506 (2009).A. P. M. Michel, Spectrochim. Acta, B, 65, 185-191 (2010).A. P. M. Michel, Spectrochim. Acta, B, 65, 185-191 (2010).F. Anabitarte, A. Cobo, J. M. Lopez-Higuera, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy: Fundamentals, Applications, and Challenges, Int. Scholarly Res. Network, ISRN Spectroscopy (2012); ID 285240; doi: 10.5402/2012/285240.F. Anabitarte, A. Cobo, J. M. Lopez-Higuera, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy: Fundamentals, Applications, and Challenges, Int. Scholarly Res. Network, ISRN Spectroscopy (2012); ID 285240; doi: 10.5402/2012/285240.R. Gaudiuso, M. Dell’Aglio, O. Pascale, G. S. Senesi, A. D. Giacomo, Sensors, 10, 7434-7468 (2010); doi: 10.3390/s100807434.R. Gaudiuso, M. Dell’Aglio, O. Pascale, G. S. Senesi, A. D. Giacomo, Sensors, 10, 7434-7468 (2010); doi: 10.3390/s100807434.K. X. Li, W. D. Zhou, Q. M. Shen, J. Shao, H. G. Qian, Spectrochim. Acta, B, 65, 420-424 (2010).K. X. Li, W. D. Zhou, Q. M. Shen, J. Shao, H. G. Qian, Spectrochim. Acta, B, 65, 420-424 (2010).A. Koujelev, S. L. Lui, Artificial Neural Networks for Material Identification, Mineralogy and Analytical Geochemistry Based on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, Canadian Space Agency (2011), ISBN: 978-953-307-220-3, InTech.A. Koujelev, S. L. Lui, Artificial Neural Networks for Material Identification, Mineralogy and Analytical Geochemistry Based on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, Canadian Space Agency (2011), ISBN: 978-953-307-220-3, InTech.B. Salle, D. A. Cremers, S. Maurice, R. C. Wiens, Spectrochim. Acta, B, 60, 479-490 (2005).B. Salle, D. A. Cremers, S. Maurice, R. C. Wiens, Spectrochim. Acta, B, 60, 479-490 (2005).I. Osticioli, N.F.C. Mendes, S. Porcinai, A. Cagnini, E. Castellucci, Bioanal. Chem., 394, 1033-1041 (2009); doi: 10.1007/s00216-009-2653-8.I. Osticioli, N.F.C. Mendes, S. Porcinai, A. Cagnini, E. Castellucci, Bioanal. Chem., 394, 1033-1041 (2009); doi: 10.1007/s00216-009-2653-8.A. Jurado-López, M. D. Luque de Castro, Talanta, 59, No. 2, 409-415 (2003); doi: 10.1016/S0039-9140(02)00527-1.A. Jurado-López, M. D. Luque de Castro, Talanta, 59, No. 2, 409-415 (2003); doi: 10.1016/S0039-9140(02)00527-1.S. Y. Oh, F. Y. Yueh, J. P. Singh, C. C. Herman, K. Zeigler, Spectrochim. Acta, B, 64, 113-118 (2009).S. Y. Oh, F. Y. Yueh, J. P. Singh, C. C. Herman, K. Zeigler, Spectrochim. Acta, B, 64, 113-118 (2009).T. Ctvrtnickova, L. Cabalin, J. Laserna, V. Kanicky, G. Nicolas, Appl. Surf. Sci., 255, 5329-5333 (2009).T. Ctvrtnickova, L. Cabalin, J. Laserna, V. Kanicky, G. Nicolas, Appl. Surf. Sci., 255, 5329-5333 (2009).S. Pandhija, A. K. Rai, J. Phys., 70, 553-563 (2008).S. Pandhija, A. K. Rai, J. Phys., 70, 553-563 (2008).V. Lazic, F. Colao, R. Fantoni, V. Spizzichino, S. Jovicevic, Spectrochim. Acta, B, 62, 30-39 (2007).V. Lazic, F. Colao, R. Fantoni, V. Spizzichino, S. Jovicevic, Spectrochim. Acta, B, 62, 30-39 (2007).J. Hermann, L. Mercadier, E. Mothe, G. Socol, P. Alloncle, Spectrochim. Acta, B, 65, 636-641 (2010).J. Hermann, L. Mercadier, E. Mothe, G. Socol, P. Alloncle, Spectrochim. Acta, B, 65, 636-641 (2010).B. C. Windom, D.W. Hahn, J. Anal. At. Spectrom., 24, 1665-1675 (2009).B. C. Windom, D.W. Hahn, J. Anal. At. Spectrom., 24, 1665-1675 (2009).C. Aragon, J. A. Aguilera, Spectrochim. Acta, B, 63, 893-916 (2008).C. Aragon, J. A. Aguilera, Spectrochim. Acta, B, 63, 893-916 (2008).D. Hahn, Nicollo’ Omenetto, Appl. Spectrosc., 66, 337-419 (2012).D. Hahn, Nicollo’ Omenetto, Appl. Spectrosc., 66, 337-419 (2012).J. A. Aguilera, C. Arago´n, V. Madurga, J. Manrique, Spectrochim. Acta, B, 64, 993 (2009).J. A. Aguilera, C. Arago´n, V. Madurga, J. Manrique, Spectrochim. Acta, B, 64, 993 (2009).N. B. Zorov, A. A. Gorbatenko, T. A. Labutinand, A. M. Popov, Spectrochim. Acta, B, 65 (2010) 642-657.N. B. Zorov, A. A. Gorbatenko, T. A. Labutinand, A. M. Popov, Spectrochim. Acta, B, 65 (2010) 642-657.J. Feng, Z. Wang, Z. Li, W. Ni, Spectrochim. Acta, B, 65, 549-556 (2010).J. Feng, Z. Wang, Z. Li, W. Ni, Spectrochim. Acta, B, 65, 549-556 (2010).A. Hrdlicka, L. Zaorálková, M. Galiová, T. Ctvrtnícková, V. Kanický, V. Otruba, K. Novotný, P. Krásenský, J. Kaiser, R. Malina, K. Páleníková, Spectrochim. Acta, B, 64, 74-78 (2009).A. Hrdlicka, L. Zaorálková, M. Galiová, T. Ctvrtnícková, V. Kanický, V. Otruba, K. Novotný, P. Krásenský, J. Kaiser, R. Malina, K. Páleníková, Spectrochim. Acta, B, 64, 74-78 (2009).Z. Wang, J. Feng, L. Li, W. Ni, Z. Li, J. Anal. At. Spectrom., 26 (11), 2175-2182 (2011).Z. Wang, J. Feng, L. Li, W. Ni, Z. Li, J. Anal. At. Spectrom., 26 (11), 2175-2182 (2011).A. Kadachiand, M. El-Eshaikh, Spectrosc. Lett., 48, 403-410 (2015).A. Kadachiand, M. El-Eshaikh, Spectrosc. Lett., 48, 403-410 (2015).L. Fornarini, F. Colao, R. Fantoni, V. Lazic, V. Spizzicchino, Spectrochim. Acta, B, 60, 1186-1201 (2005).L. Fornarini, F. Colao, R. Fantoni, V. Lazic, V. Spizzicchino, Spectrochim. Acta, B, 60, 1186-1201 (2005).Spectrochim. Acta, B, 74-75, 38-45 (2012).Spectrochim. Acta, B, 74-75, 38-45 (2012).N. B. Zorov, A. A.Gorbatenko, T. A. Labutin, A. M. Popov, Spectrochim. Acta, B, 65, 642-657 (2010).N. B. Zorov, A. A.Gorbatenko, T. A. Labutin, A. M. Popov, Spectrochim. Acta, B, 65, 642-657 (2010).David Harvey, Standardizing Analytical Methods; http://www.saylor.org/site/wp-content/uploads/2012/07/Chapter511.pdf.David Harvey, Standardizing Analytical Methods; http://www.saylor.org/site/wp-content/uploads/2012/07/Chapter511.pdf.Ashraf Mohmoud El Sherbini, Abdulaziz Saad Al Aamer, J. Signal Inform. Process, 3, 502-515 (2012).Ashraf Mohmoud El Sherbini, Abdulaziz Saad Al Aamer, J. Signal Inform. Process, 3, 502-515 (2012).J. W. Robinson, E. S. Frame, G. M. Frame, II. Undergraduate Instrumental Analysis, 7th Ed., 2014 by CRC Press, Textbook-1264.J. W. Robinson, E. S. Frame, G. M. Frame, II. Undergraduate Instrumental Analysis, 7th Ed., 2014 by CRC Press, Textbook-1264.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.