Метод коррекции самопоглощения на основе алгоритма оптимизации роя частиц с использованием излучения черного тела

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.

1. 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).

2. S. Couris, A. Hatziapostolou, D. Anglos, A. Mavromanolakis, C. Fotakis, Proc. SPIE, 2965, 83–87 (1996).

3. Y. Zhang, T. Zhang, H. Li, Spectrochim. Acta B, 181, 106218 (2021).

4. W. R. Archer, M. D. Schulz, Soft Matter, 16, 8760–8774 (2020).

5. V. Andruch, R. Halko, J. Tuček, J. Płotka-Wasylka, TRAC – Trend Anal. Chem., 147, 116510 (2022).

6. C. B. Ojeda, F. S. Rojas, Talanta, 71, 1–12 (2007).

7. E. Marguí, I. Queralt, E. De Almeida, Chemosphere, 303, 135006 (2022).

8. P. Li, W. Li, K. Wang, H. Zhao, S. P. Shah, Constr. Build. Mater., 392, 131925 (2023).

9. Y. Huang, S. S. Harilal, A. Bais, A. E. Hussein, IEEE Trans. Plasma Sci., 51, 1729–1749 (2023).

10. Z. Yu, S. Yao, Y. Jiang, W. Chen, S. Xu, H. Qin, J. Lu, J. Anal. At. Spectrom., 36, 2473–2479 (2021).

11. 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).

12. K. Keerthi, S. D. George, S. D. Kulkarni, S. Chidangil, V. K. Unnikrishnan, Opt. Laser Technol., 147, 107622 (2022).

13. D. Fernandes Andrade, E. R. Pereira-Filho, D. Amarasiriwardena, Appl. Spectrosc. Rev., 56, 98–114 (2021).

14. A. Ciucci, M. Corsi, V. Palleschi, S. Rastelli, A. Salvetti, E. Tognoni, Appl. Spectrosc., 53, 960–964 (1999).

15. S. Sánchez-Esteva, M. Knadel, R. Labouriau, G. H. Rubæk, G. Heckrath, Appl. Spectrosc., 75, 22–33 (2021).

16. L. C. L. Borduchi, D. M. B. P. Milori, M. C. Meyer, P. R. Villas-Boas, Spectrochim. Acta B, 198, 106561 (2022).

17. J. Lin, X. Lin, L. Guo, Y. Guo, Y. Tang, Y. Chu, S. Tang, C. Che, J. Anal. At. Spectrom., 33, 1545–1551 (2018).

18. L. Quackatz, A. Griesche, T. Kannengiesser, Spectrochim. Acta B, 193, 106439 (2022).

19. J. Jia, Z. Liu, C. Pan, H. Xue, Plasma Sci. Technol., 26, 025507 (2024).

20. D. Bulajic, M. Corsi, G. Cristoforetti, S. Legnaioli, V. Palleschi, A. Salvetti, E. Tognoni, Spectrochim. Acta B, 57, 339–353 (2002).

21. H. Shirvani-Mahdavi, S. Z. Shoursheini, H. Gholami, Z. Dini-Torkamani, S. Ghahari-Korani, Appl. Phys. B, 117, 823–832 (2014).

22. J. Hou, L. Zhang, W. Yin, S. Yao, Y. Zhao, W. Ma, L. Dong, L. Xiao, S. Jia, Opt. Express, 25, 23024–23034 (2017).

23. Z. Hu, F. Chen, D. Zhang, Y. Chu, W. Wang, Y. Tang, L. B. Guo, Anal. Chim. Acta, 1183, 339008 (2021).

24. G. C. He, K. W. Zhang, L. N. Shi, Opt. Laser Technol., 157, 108714 (2023).

25. J. Hermann, D. Grojo, E. Axente, V. Craciun, Spectrochim. Acta B, 144, 82–86 (2018).

26. T. Li, Z. Hou, Y. Fu, J. Yu, W. Gu, Z. Wang, Anal. Chim. Acta, 1058, 39–47 (2019).