zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-2362Research ArticleАННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLESМетод коррекции самопоглощения на основе алгоритма оптимизации роя частиц с использованием излучения черного телаSelf-Absorption Correction Method Based on Blackbody Radiation Referenced-Particle Swarm OptimizationLinJ.LinJ.

Чанчунь, Цзилинь 

Changchun, Jilin 

RuanN.RuanN.

Чанчунь, Цзилинь 

Changchun, Jilin 

YangJ.YangJ.

Чанчунь, Цзилинь 

Changchun, Jilin 

HuangY.HuangY.

Чанчунь, Цзилинь 

Changchun, Jilin 

LinX.LinX.

Чанчунь, Цзилинь 

Changchun, Jilin 

1124270941@qq.comЧанчуньский технологический университет ; Цзилиньская международная лаборатория по сотрудничеству в области производства и испытанийКитайChangchun University of Technology ; Jilin Provincial International Cooperation Key Laboratory for High-Performance Manufacturing and TestingChinaЧанчуньский технологический университетКитайChangchun University of TechnologyChina20260809202693458111Copyright © Lin J., Ruan N., Yang J., Huang Y., Lin X., 20262026Lin J., Ruan N., Yang J., Huang Y., Lin X.Lin J., Ruan N., Yang J., Huang Y., Lin X.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/2362

Повышение точности количественного анализа в лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии без калибровки (CF-LIBS) требует глубокого понимания методов коррекции самопоглощения. В качестве метода коррекции самопоглощения представлена оптимизация роя частиц с использованием излучения черного тела (BRR-PSO). Сравнивается интенсивность спектра, измеренная с помощью оптимизации роя частиц (PSO), с излучением черного тела, что позволяет быстро корректировать самопоглощение. Скорректированные интенсивности спектра получены путем итеративного уточнения начальных значений с использованием метода PSO. Для проверки эффективности метода проведены эксперименты на образцах сплавов. Показано, что по сравнению с традиционной CF-LIBS-методологией метод CF-LIBS с BRR-PSO значительно улучшает среднюю относительную ошибку, которая снижается с ~27.35–43.75% до ~5.14–7.86% для шести образцов сплавов. Для Fe I, Mn I, Cr I, Mo I, C I и Si I коэффициент детерминации (R2) линейной аппроксимации графика Больцмана увеличивается с 0.9220, 0.8050, 0.8801, 0.7102, 0.9064 и 0.9146 до 0.9887, 0.9813, 0.9662, 0.9809, 0.9542 и 0.9459 соответственно. Метод CF-LIBS, улучшенный с помощью BRR-PSO, демонстрирует преимущество перед традиционным CF-LIBS, значительно повышается точность количественного анализа и адаптивность.

Enhancing the precision of quantitative analysis in calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy (CF-LIBS) requires a thorough understanding of self-absorption correction techniques. This work introduces blackbody radiation referenced-particle swarm optimization (BRR-PSO) as a self-absorption correction technique. This method compares the measured spectral intensity to blackbody radiation using Particle Swarm Optimization (PSO) to enable quick self-absorption correction. Corrected spectral intensities are obtained by iteratively refining initial values using the PSO optimization technique. Experiments were conducted on alloy samples to verify the efficacy of this method. The results show that as compared to the traditional CF-LIBS methodology, the CF-LIBS with the BRR-PSO method significantly improves the mean relative error (MRE). The MRE decreased from a range of ~27.35–43.75% to ~5.14–7.86% for the six alloy samples. For Fe I, Mn I, Cr I, Mo I, C I, and Si I, the Boltzmann plot linear fit coefficient of determination (R2) increased from 0.9220, 0.8050, 0.8801, 0.7102, 0.9064, and 0.9146 to 0.9887, 0.9813, 0.9662, 0.9809, 0.9542, and 0.9459, respectively. By greatly increasing both quantitative analysis accuracy and adaptability, the CF-LIBS approach improved with BRR-PSO demonstrating a clear advantage over conventional CF-LIBS. This development makes CF-LIBS technology more dependable and adaptable for real-world analysis, which is crucial for extending its useful applications.

лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия без калибровкисамопоглощениеизлучение черного телаоптимизация роя частицcalibration-free laser-induced breakdown spectroscopyself-absorptionblackbody radiationparticle swarm optimizationThis paper was supported by the National Natural Science Foundation of China (NSFC, No. 62405029) and the Department of Science and Technology of Jilin Province of China (grant No. 20240302043GX).ReferencesO. Samek, D. C. S. Beddows, H. H. Telle, J. Kaiser, M. Liška, J. O. Cáceres, A. González Ureña, Spectrochim. Acta B, 56, 865–875 (2001).O. Samek, D. C. S. Beddows, H. H. Telle, J. Kaiser, M. Liška, J. O. Cáceres, A. González Ureña, Spectrochim. Acta B, 56, 865–875 (2001).S. Couris, A. Hatziapostolou, D. Anglos, A. Mavromanolakis, C. Fotakis, Proc. SPIE, 2965, 83–87 (1996).S. Couris, A. Hatziapostolou, D. Anglos, A. Mavromanolakis, C. Fotakis, Proc. SPIE, 2965, 83–87 (1996).Y. Zhang, T. Zhang, H. Li, Spectrochim. Acta B, 181, 106218 (2021).Y. Zhang, T. Zhang, H. Li, Spectrochim. Acta B, 181, 106218 (2021).W. R. Archer, M. D. Schulz, Soft Matter, 16, 8760–8774 (2020).W. R. Archer, M. D. Schulz, Soft Matter, 16, 8760–8774 (2020).V. Andruch, R. Halko, J. Tuček, J. Płotka-Wasylka, TRAC – Trend Anal. Chem., 147, 116510 (2022).V. Andruch, R. Halko, J. Tuček, J. Płotka-Wasylka, TRAC – Trend Anal. Chem., 147, 116510 (2022).C. B. Ojeda, F. S. Rojas, Talanta, 71, 1–12 (2007).C. B. Ojeda, F. S. Rojas, Talanta, 71, 1–12 (2007).E. Marguí, I. Queralt, E. De Almeida, Chemosphere, 303, 135006 (2022).E. Marguí, I. Queralt, E. De Almeida, Chemosphere, 303, 135006 (2022).P. Li, W. Li, K. Wang, H. Zhao, S. P. Shah, Constr. Build. Mater., 392, 131925 (2023).P. Li, W. Li, K. Wang, H. Zhao, S. P. Shah, Constr. Build. Mater., 392, 131925 (2023).Y. Huang, S. S. Harilal, A. Bais, A. E. Hussein, IEEE Trans. Plasma Sci., 51, 1729–1749 (2023).Y. Huang, S. S. Harilal, A. Bais, A. E. Hussein, IEEE Trans. Plasma Sci., 51, 1729–1749 (2023).Z. Yu, S. Yao, Y. Jiang, W. Chen, S. Xu, H. Qin, J. Lu, J. Anal. At. Spectrom., 36, 2473–2479 (2021).Z. Yu, S. Yao, Y. Jiang, W. Chen, S. Xu, H. Qin, J. Lu, J. Anal. At. Spectrom., 36, 2473–2479 (2021).L. B. Guo, D. Zhang, L. X. Sun, S. C. Yao, L. Zhang, Z. Z. Wang, Q. Q. Wang, H. B. Ding, Y. Lu, Z. Y. Hou, Z. Wang, Front. Phys., 16, 22500 (2021).L. B. Guo, D. Zhang, L. X. Sun, S. C. Yao, L. Zhang, Z. Z. Wang, Q. Q. Wang, H. B. Ding, Y. Lu, Z. Y. Hou, Z. Wang, Front. Phys., 16, 22500 (2021).K. Keerthi, S. D. George, S. D. Kulkarni, S. Chidangil, V. K. Unnikrishnan, Opt. Laser Technol., 147, 107622 (2022).K. Keerthi, S. D. George, S. D. Kulkarni, S. Chidangil, V. K. Unnikrishnan, Opt. Laser Technol., 147, 107622 (2022).D. Fernandes Andrade, E. R. Pereira-Filho, D. Amarasiriwardena, Appl. Spectrosc. Rev., 56, 98–114 (2021).D. Fernandes Andrade, E. R. Pereira-Filho, D. Amarasiriwardena, Appl. Spectrosc. Rev., 56, 98–114 (2021).A. Ciucci, M. Corsi, V. Palleschi, S. Rastelli, A. Salvetti, E. Tognoni, Appl. Spectrosc., 53, 960–964 (1999).A. Ciucci, M. Corsi, V. Palleschi, S. Rastelli, A. Salvetti, E. Tognoni, Appl. Spectrosc., 53, 960–964 (1999).S. Sánchez-Esteva, M. Knadel, R. Labouriau, G. H. Rubæk, G. Heckrath, Appl. Spectrosc., 75, 22–33 (2021).S. Sánchez-Esteva, M. Knadel, R. Labouriau, G. H. Rubæk, G. Heckrath, Appl. Spectrosc., 75, 22–33 (2021).L. C. L. Borduchi, D. M. B. P. Milori, M. C. Meyer, P. R. Villas-Boas, Spectrochim. Acta B, 198, 106561 (2022).L. C. L. Borduchi, D. M. B. P. Milori, M. C. Meyer, P. R. Villas-Boas, Spectrochim. Acta B, 198, 106561 (2022).J. Lin, X. Lin, L. Guo, Y. Guo, Y. Tang, Y. Chu, S. Tang, C. Che, J. Anal. At. Spectrom., 33, 1545–1551 (2018).J. Lin, X. Lin, L. Guo, Y. Guo, Y. Tang, Y. Chu, S. Tang, C. Che, J. Anal. At. Spectrom., 33, 1545–1551 (2018).L. Quackatz, A. Griesche, T. Kannengiesser, Spectrochim. Acta B, 193, 106439 (2022).L. Quackatz, A. Griesche, T. Kannengiesser, Spectrochim. Acta B, 193, 106439 (2022).J. Jia, Z. Liu, C. Pan, H. Xue, Plasma Sci. Technol., 26, 025507 (2024).J. Jia, Z. Liu, C. Pan, H. Xue, Plasma Sci. Technol., 26, 025507 (2024).D. Bulajic, M. Corsi, G. Cristoforetti, S. Legnaioli, V. Palleschi, A. Salvetti, E. Tognoni, Spectrochim. Acta B, 57, 339–353 (2002).D. Bulajic, M. Corsi, G. Cristoforetti, S. Legnaioli, V. Palleschi, A. Salvetti, E. Tognoni, Spectrochim. Acta B, 57, 339–353 (2002).H. Shirvani-Mahdavi, S. Z. Shoursheini, H. Gholami, Z. Dini-Torkamani, S. Ghahari-Korani, Appl. Phys. B, 117, 823–832 (2014).H. Shirvani-Mahdavi, S. Z. Shoursheini, H. Gholami, Z. Dini-Torkamani, S. Ghahari-Korani, Appl. Phys. B, 117, 823–832 (2014).J. Hou, L. Zhang, W. Yin, S. Yao, Y. Zhao, W. Ma, L. Dong, L. Xiao, S. Jia, Opt. Express, 25, 23024–23034 (2017).J. Hou, L. Zhang, W. Yin, S. Yao, Y. Zhao, W. Ma, L. Dong, L. Xiao, S. Jia, Opt. Express, 25, 23024–23034 (2017).Z. Hu, F. Chen, D. Zhang, Y. Chu, W. Wang, Y. Tang, L. B. Guo, Anal. Chim. Acta, 1183, 339008 (2021).Z. Hu, F. Chen, D. Zhang, Y. Chu, W. Wang, Y. Tang, L. B. Guo, Anal. Chim. Acta, 1183, 339008 (2021).G. C. He, K. W. Zhang, L. N. Shi, Opt. Laser Technol., 157, 108714 (2023).G. C. He, K. W. Zhang, L. N. Shi, Opt. Laser Technol., 157, 108714 (2023).J. Hermann, D. Grojo, E. Axente, V. Craciun, Spectrochim. Acta B, 144, 82–86 (2018).J. Hermann, D. Grojo, E. Axente, V. Craciun, Spectrochim. Acta B, 144, 82–86 (2018).T. Li, Z. Hou, Y. Fu, J. Yu, W. Gu, Z. Wang, Anal. Chim. Acta, 1058, 39–47 (2019).T. Li, Z. Hou, Y. Fu, J. Yu, W. Gu, Z. Wang, Anal. Chim. Acta, 1058, 39–47 (2019).

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