一种激光诱导击穿光谱检测系统

摘要

本发明提供一种激光诱导击穿光谱检测系统，包括激光诱导光源、分光单元、光谱参数监测单元、数据筛选单元和分析单元；其中，数据筛选单元分别与分光单元、光谱参数监测单元和分析单元连接；激光诱导光源用于向待检测材料输出激光以激发待检测材料产生等离子体光；分光单元用于对等离子体光进行分光，并输出光谱数据；光谱参数监测单元用于监测分光单元输入侧等离子体光和/或输出侧光谱数据的光谱参数；数据筛选单元根据光谱参数对光谱数据进行筛选和/或修正，并输出有效光谱数据；分析单元根据有效光谱数据获取待检测材料的成分。本发明提供的系统，降低了分光单元不稳定导致的干扰，提高了光谱数据稳定性，实现了高精度的成分分析。

权利要求

1.一种激光诱导击穿光谱检测系统，其特征在于，包括激光诱导光源、分光单元、光谱参数监测单元、数据筛选单元和分析单元；

其中，所述数据筛选单元分别与所述分光单元、光谱参数监测单元和分析单元连接；

所述激光诱导光源用于向待检测材料输出激光以激发所述待检测材料产生等离子体光；

所述分光单元用于对所述等离子体光进行分光，并输出光谱数据；

所述光谱参数监测单元用于监测所述分光单元输入侧等离子体光和/或输出侧光谱数据的光谱参数；

所述数据筛选单元根据所述光谱参数对所述光谱数据进行筛选和/或修正，并输出有效光谱数据；

所述分析单元根据所述有效光谱数据获取所述待检测材料的成分。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光谱参数包括所述分光单元输入侧的等离子体光的能量强度、漂移情况以及所述分光单元输出侧的光谱数据的能量强度、信噪比和信倍比中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据筛选单元基于筛选规则，根据所述光谱参数对所述光谱数据进行筛选，所述筛选规则通过预先设定或人工智能算法获取。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，当所述光谱参数为所述等离子体光的能量强度，所述筛选规则为所述等离子体光的能量均值波动范围时，所述数 据筛选单元根据所述能量强度计算所述等离子体光能量的实际波动值；

若所述实际波动值在所述波动范围内，则所述光谱数据为有效光谱数据；否则，剔除所述光谱数据。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，当所述光谱参数为所述光谱数据的能量强度，所述筛选规则为所述光谱数据的能量均值波动范围时，所述数 据筛选单元根据所述能量强度计算所述光谱数据能量的实际波动值；

若所述实际波动值在所述波动范围内，则所述光谱数据为有效光谱数据；否则，剔除所述光谱数据。

6.根据权利要求3至5中任一权利要求所述的系统，其特征在于，当存在多个所述光谱参数时，每一所述光谱参数对应的评价标准通过与或逻辑关系组合构成所述筛选规则。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述光谱参数为所述等离子体光的漂移情况时，所述数据筛选单元根据所述漂移情况修正所述光谱数据，修正后的所述光谱数据为有效光谱数据。

8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述光谱参数为 所述光谱数据的能量强度，所述数据筛选单元根据所述光谱数据的能量强度对其中任一波长的能量强度进行统计，获取所述任一波长的参考能量，并根据所述参考能量等比例修正所述光谱数据，修正后的所述光谱数据为有效光谱数据。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括预处理单元，所述预处理单元分别与所述数据筛选单元和分析单元连接；所述预处理单元用于预处理所述有效光谱数据；

所述预处理包括去噪算法、波长校准算法、强度校准算法、寻峰算法和强度插值算法中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括采集单元，所述采集单元和分光单元连接；所述采集单元用于采集所述等离子体光。

说明书

一种激光诱导击穿光谱检测系统

技术领域

[0001] 本发明涉及激光诱导击穿光谱技术领域，尤其涉及一种激光诱导击穿光谱检测系统。

背景技术

[0002] 激光诱导击穿光谱技术(Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)是基于激光和材料相互作用产生的发射光谱的一种元素成分分析技术。激光诱导击穿光谱技术通常由激光诱导光源产生激光，在待测样品上烧蚀产生等离子体，通过光谱仪(或分光光度计等)进行等离子的光信号采集，然后选择待分析元素特定波长的光谱信号进行处理，得到样品成分的定性定量信息。该技术在测量过程中，对样品的破坏性小，样品消耗量极低，属于非破坏测量，并且无需对样品进行预处理即可实现对任何物理状态物质的元素分析，具有适用范围广、分析速度快、测量破坏性小、可远程非接触测量以及可实现实时检测等优点。

[0003] 目前，基于激光诱导击穿光谱技术的研究，主要集中于对不同应用领域的检测、不同的检测方法及对光谱数据的处理方法上。

[0004] 针对不同领域的应用，研究人员先后提出了基于激光诱导击穿光谱的水稻品种鉴别、钢水成分的在线检测、水体金属污染物的探测、痕量元素分析和煤质分析等技术方案。而针对不同的激光诱导技术、光谱探测方法，有部分激光诱导检测技术实现了信号的增强和改进。例如一种基于二维能量相关的激光诱导击穿光谱的分析系统及方法，能够更为清晰地解析光谱特征，提高常规激光诱导击穿光谱方法的检测能力和重复性。又例如采用特殊的测量容器，让待测液体匀速通过该测量容器，然后将高能量脉冲激光聚焦到容器中流动的待测样品表面，诱导等离子体光谱，同时容器内液体表面采用鼓风机加大空气流通，以便清除测量中产生的悬浮物或者尘埃，提高测量精度。此外在不同的激光诱导光学结构及数据处理算法研究领域，人们先后提出采用双向分光的二向色光学器件实现对特定波长光透射和反射、选用有孔镜片来实现同轴收发。

[0005] 上述各个方向的研究均对激光诱导击穿光谱技术的发展产生了巨大的推动作用。然而，在现有的激光诱导击穿光谱检测系统中，存在着由于关键部件输出的不确定性，导致测量结果不确定的问题。例如光谱仪自身的噪声波动、外界干扰、波长漂移导致得到的光谱信号发生波动。上述不确定因素严重制约了激光诱导击穿光谱检测的精度。

发明内容

[0006] 本发明为解决现有技术中存在的部件输出的不确定性导致的测量结果不确定的问题，提供了一种激光诱导击穿光谱检测系统。

[0007] 一方面，本发明提出一种激光诱导击穿光谱检测系统，包括激光诱导光源、分光单元、光谱参数监测单元、数据筛选单元和分析单元；其中，所述数据筛选单元分别与所述分光单元、光谱参数监测单元和分析单元连接；所述激光诱导光源用于向待检测材料输出激光以激发所述待检测材料产生等离子体光；所述分光单元用于对所述等离子体光进行分光，并输出光谱数据；所述光谱参数监测单元用于监测所述分光单元输入侧等离子体光和/或输出侧光谱数据的光谱参数；所述数据筛选单元根据所述光谱参数对所述光谱数据进行筛选和/或修正，并输出有效光谱数据；所述分析单元根据所述有效光谱数据获取所述待检测材料的成分。

[0008] 优选地，所述光谱参数包括所述分光单元输入侧的等离子体光的能量强度、漂移情况以及所述分光单元输出侧的光谱数据的能量强度、信噪比和信倍比中的至少一种。

[0009] 优选地，所述数据筛选单元基于筛选规则，根据所述光谱参数对所述光谱数据进行筛选，所述筛选规则通过预先设定或人工智能算法获取。

[0010] 优选地，当所述光谱参数为所述等离子体光的能量强度，所述筛选规则为所述等离子体光的能量均值波动范围时，所述据筛选单元根据所述能量强度计算所述等离子体光能量的实际波动值；若所述实际波动值在所述波动范围内，则所述光谱数据为有效光谱数据；否则，剔除所述光谱数据。

[0011] 优选地，当所述光谱参数为所述光谱数据的能量强度，所述筛选规则为所述光谱数据的能量均值波动范围时，所述据筛选单元根据所述能量强度计算所述光谱数据能量的实际波动值；若所述实际波动值在所述波动范围内，则所述光谱数据为有效光谱数据；否则，剔除所述光谱数据。

[0012] 优选地，当存在多个所述光谱参数时，每一所述光谱参数对应的评价标准通过与或逻辑关系组合构成所述筛选规则。

[0013] 优选地，当所述光谱参数为所述等离子体光的漂移情况时，所述数据筛选单元根据所述漂移情况修正所述光谱数据，修正后的所述光谱数据为有效光谱数据。

[0014] 优选地，当所述光谱参数所述光谱数据的能量强度，所述数据筛选单元根据所述光谱数据的能量强度对其中任一波长的能量强度进行统计，获取所述任一波长的参考能量，并根据所述参考能量等比例修正所述光谱数据，修正后的所述光谱数据为有效光谱数据。

[0015] 优选地，还包括预处理单元，所述预处理单元分别与所述数据筛选单元和分析单元连接；所述预处理单元用于预处理所述有效光谱数据；所述预处理包括去噪算法、波长校准算法、强度校准算法、寻峰算法和强度插值算法中的至少一种。

[0016] 优选地，还包括采集单元，所述采集单元和分光单元连接；所述采集单元用于采集所述等离子体光。

[0017] 本发明提供的一种激光诱导击穿光谱检测系统，根据分光单元输入侧和/或输出侧的光谱参数对光谱数据进行筛选，降低了分光单元自身不稳定导致的干扰因素，有效提高了光谱数据的稳定性，实现了高精度的成分分析。

附图说明

[0018] 图1为本发明具体实施例的一种激光诱导击穿光谱检测系统的结构示意图。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0020] 图1为本发明具体实施例的一种激光诱导击穿光谱检测系统的结构示意图，如图1所示，一种激光诱导击穿光谱检测系统，包括激光诱导光源101、分光单元102、光谱参数监测单元103、数据筛选单元104和分析单元105；其中，所述数据筛选单元104分别与所述分光单元102、光谱参数监测单元103和分析单元105连接；所述激光诱导光源101用于向待检测材料106输出激光以激发所述待检测材料106产生等离子体光；所述分光单元102用于对所述等离子体光进行分光，并输出光谱数据；所述光谱参数监测单元103用于监测所述分光单元102输入侧等离子体光和/或输出侧光谱数据的光谱参数；所述数据筛选单元104根据所述光谱参数对所述光谱数据进行筛选和/或修正，并输出有效光谱数据；所述分析单元105根据所述有效光谱数据获取所述待检测材料106的成分。

[0021] 具体地，本发明具体实施例在传统激光诱导击穿光谱检测系统所包括的激光诱导光源101、分光单元102和分析单元105的同时，还包括光谱参数监测单元103和数据筛选单元104，其中，所述数据筛选单元104分别与所述分光单元102、光谱参数监测单元103和分析单元105连接。

[0022] 传统激光诱导击穿光谱检测系统，所述激光诱导光源101向待检测材料106输出激光，用于激发所述待检测材料106产生等离子体光；所述分光单元102将所述待检测材料106在所述激光诱导光源101激励下产生的等离子体光按照波长进行分光处理，并输出分光后的光谱数据。

[0023] 基于上述传统激光诱导击穿光谱检测系统，本发明具体实施例中加入的光谱参数监测单元103对所述分光单元102输入侧的等离子体光和/或输出侧的光谱数据的光谱参数进行采集监测，并将其采集的光谱参数发送给数据筛选单元104。

[0024] 所述数据筛选单元104接收所述光谱参数监测单元103发送的所述光谱参数，还接收所述分光单元102输出的所述光谱数据。所述数据筛选单元104根据所述光谱参数对所述光谱数据进行筛选和/或修正，并将筛选和/或修正后的光谱数据作为有效光谱数据输出。

[0025] 所述分析单元105接收所述数据筛选单元104进行筛选和/或修正后获取的有效光谱数据，并对所述有效光谱数据进行处理，获取定性定量的所述待检测材料106的成分分析结果。

[0026] 本发明具体实施例根据分光单元102输入侧和/或输出侧的光谱参数对光谱数据进行筛选，降低了分光单元102自身不稳定导致的干扰因素，有效提高了光谱数据的稳定性，实现了高精度的成分分析。

[0027] 基于上述具体实施例，一种激光诱导击穿光谱检测系统，所述激光诱导光源用于向待检测材料输出激光，激发所述待检测材料产生等离子体光。所述激光诱导光源的种类、输出方式、调制手段和输出波长均不受限制。

[0028] 进一步地，所述激光诱导光管包括但不限于半导体激光器、固体激光器、气体激光器中的至少一种，例如Nd:YAG激光器、通过光纤耦合输出的半导体激光器以及二氧化碳激光器。

[0029] 所述激光诱导光源包括但不限于脉冲输出激光器和/或连续输出激光器。

[0030] 所述激光诱导光源还能够通过电源或者光学调制的方法，实现间隔时间可调节的多个脉冲输出。

[0031] 所述激光诱导光源还包括由统一时序的输出设备控制的多个激光器的组合结构，以及根据等离子的激发需要能够输出多波长激光的激光器或激光器组合结构。

[0032] 基于上述任一具体实施例，一种激光诱导击穿光谱检测系统，所述待检测材料的种类、物态和测试环境均不受限制。具体地，所述待检测材料可以是固体、液体、气体试样，可以是任何能够通过激光激发产生等离子体，并实施光谱分析的材料。且所述待检测材料可以是处于远距离、真空、水下、高气压等条件下的进行检测的材料。

[0033] 基于上述任一具体实施例，一种激光诱导击穿光谱检测系统，所述分光单元将所述等离子体光按照波长进行分光处理，并输出分光后的光谱数据。所述分光单元包括若干个光谱信号探测设备，所述光谱信号探测设备包括但不限于光谱仪、分光光度计、CCD/CMOS感光器件与分光器件结构的分光模块，例如线阵光谱仪、中阶梯光栅光谱仪、CCD或CMOS感光器件与线光栅、闪耀光栅或二次分光光栅结合的分光模块。所述分光单元能够输出一维或二维分光后的光谱数据。

[0034] 基于上述任一具体实施例，一种激光诱导击穿光谱检测系统，所述光谱参数包括所述分光单元输入侧的等离子体光的能量强度、漂移情况以及所述分光单元输出侧的光谱数据的能量强度、信噪比和信倍比中的至少一种。

[0035] 具体地，所述光谱参数监测单元用于对所述分光单元输入侧的等离子体光和/或输出侧的光谱数据的光谱参数进行监测。

[0036] 其中，所述光谱参数能够包括所述分光单元输入侧的等离子体光的能量强度和/或漂移情况。

[0037] 所述等离子体光的能量强度包括但不限于等离子体光的峰值强度、多数等离子体光的强度组合、等离子体光的信号峰面积、组合信号峰面积以及相对于典型等离子体光较为稳定的信号相对强度。

[0038] 所述等离子体光的漂移情况可通过所述等离子体光的中心波长监测。本发明具体实施例中，在所述分光单元的输入侧耦合卤素灯或其他具有固定波长的光谱信号峰，监测所述中心波长，获取所述等离子体光的漂移情况。此外，还可以通过窄带光谱对卤素灯或其他具有固定波长的光谱信号进行滤光，保证一定波长范围内的带通，减少对所述等离子体光的干扰。本发明具体实施例中，所述波长范围为1-300nm。

[0039] 所述光谱参数还能够包括所述分光单元输出侧的光谱数据的能量强度、信噪比和信倍比中的至少一种。

[0040] 对应地，所述等离子体光和光谱数据的能量强度通过能量采集装置获取。所述能量参数采集装置包括能量计、四象限光电探测器和光电二极管中的至少一种。

[0041] 基于上述任一具体实施例，一种激光诱导击穿光谱检测系统，所述数据筛选单元基于筛选规则，根据所述光谱参数对所述光谱数据进行筛选，所述筛选规则通过预先设定或人工智能算法获取。

[0042] 具体地，所述数据筛选单元接收所述光谱参数监测单元发送的所述光谱参数，还接收所述分光单元输出的所述光谱数据。所述数据筛选单元判断所述光谱参数是否符合筛选规则，并根据判断结果对所述光谱数据进行筛选：若所述光谱参数符合所述筛选规则，则对应的光谱数据为有效光谱数据；若所述光谱参数不符合所述筛选规则，则剔除所述光谱数据。

[0043] 其中，所述筛选规则为通过人工预先设定获取的规则，或通过人工智能算法获取的规则。所述人工智能算法包括但不限于神经网络算法、自适应信号滤波算法和动态规划算法。

[0044] 基于上述任一具体实施例，一种激光诱导击穿光谱检测系统，当所述光谱参数为所述等离子体光的能量强度，所述筛选规则为所述等离子体光的能量均值波动范围时，所述据筛选单元根据所述能量强度计算所述等离子体光能量的实际波动值；若所述实际波动值在所述波动范围内，则所述光谱数据为有效光谱数据；否则，剔除所述光谱数据。

[0045] 具体地，当所述光谱参数监测单元对输入所述分光单元的等离子体光的能量强度进行采集监测，且对应的所述筛选规则为所述等离子体光的能量均值波动范围时，则所述筛选单元根据所述光谱参数监测单元采集的等离子体光的能量强度计算所述等离子体光能量均值的实际波动值，并以此为依据判断对应的光谱数据是否为有效光谱数据。

[0046] 例如，筛选规则为20个脉冲的均值波动±0.1～10％范围为有效光谱数据的判据。依照上述筛选规则选取光谱参数监测单元监测的所述等离子体光能量强度中前20个脉冲输出能量，计算其均值的实际波动值。

[0047] 若所述实际波动值为3％，在所述筛选规则设置的波动范围内，则确定所述能量参数对应的光谱数据为有效光谱数据；

[0048] 若所述实际波动值为12％，超出所述筛选规则设置的波动范围，则剔除所述能量参数对应的光谱数据。

[0049] 本发明具体实施例公开了基于等离子体光的能量强度的光谱数据筛选方法，有效剔除了由于等离子体光能量的抖动导致的不稳定性，有效提高了成分分析的精度。

[0050] 基于上述任一具体实施例，一种激光诱导击穿光谱检测系统，当所述光谱参数为所述光谱数据的能量强度，所述筛选规则为所述光谱数据的能量均值波动范围时，所述据筛选单元根据所述能量强度计算所述光谱数据能量的实际波动值；若所述实际波动值在所述波动范围内，则所述光谱数据为有效光谱数据；否则，剔除所述光谱数据。

[0051] 具体地，当所述光谱参数监测单元对所述分光单元输出的光谱数据的能量强度进行采集监测，且对应的所述筛选规则为所述光谱数据的能量均值波动范围时，则所述筛选单元根据所述光谱参数监测单元采集的光谱数据的能量强度计算所述光谱数据能量均值的实际波动值，并以此为依据判断对应的光谱数据是否为有效光谱数据。

[0052] 例如，筛选规则为20个脉冲的均值波动±0.1～10％范围为有效光谱数据的判据。依照上述筛选规则选取光谱参数监测单元监测的光谱数据能量强度中前20个脉冲输出能量，计算其均值的实际波动值。

[0053] 若所述实际波动值为3％，在所述筛选规则设置的波动范围内，则确定所述能量参数对应的光谱数据为有效光谱数据；

[0054] 若所述实际波动值为12％，超出所述筛选规则设置的波动范围，则剔除所述能量参数对应的光谱数据。

[0055] 本发明具体实施例公开了基于光谱数据的能量强度的光谱数据筛选方法，有效剔除了由于分光单元自身的噪声波动、干扰等原因导致的不稳定性，有效提高了成分分析的精度。

[0056] 基于上述任一具体实施例，一种激光诱导击穿光谱检测系统，当存在多个所述光谱参数时，每一所述光谱参数对应的评价标准通过与或逻辑关系组合构成所述筛选规则。

[0057] 具体地，当存在多个所述光谱参数时，建立对应每一所述光谱参数的评价标准，并通过“与”和“或”等逻辑关系对上述多个评价标准进行组合，构成筛选规则，并应用所述筛选规则对光谱数据进行筛选。

[0058] 本发明具体实施例提出了筛选规则的设置方法，为对光谱数据进行筛选和分光单元相关的干扰因素影响的降低提供了规则，有助于提高了光谱数据的稳定性。

[0059] 基于上述任一具体实施例，一种激光诱导击穿光谱检测系统，当所述光谱参数为所述等离子体光的漂移情况时，所述数据筛选单元根据所述漂移情况修正所述光谱数据，修正后的所述光谱数据为有效光谱数据。

[0060] 具体地，应用光谱参数监测单元监测输入所述分光单元的等离子体光的漂移情况，并将所述漂移情况发送给数据筛选单元。所述数据筛选单元根据所述等离子体光的偏移情况，标定中心波长，并根据所述中心波长，对所述分光单元输出的光谱数据进行修正。本发明具体实施例中，通过平移和对齐实现对所述光谱数据的修正。最后，将修正后的所述光谱数据作为有效数据输入分析单元进行分析。

[0061] 本发明具体实施例中，通过监测等离子体光的漂移情况对光谱数据进行修正，剔除了由于分光单元自身的波长漂移导致的不稳定性，有效提高了成分分析的精度。

[0062] 基于上述任一具体实施例，一种激光诱导击穿光谱检测系统，当所述光谱参数所述光谱数据的能量强度，所述数据筛选单元根据所述光谱数据的能量强度对其中任一波长的能量强度进行统计，获取所述任一波长的参考能量，并根据所述参考能量等比例修正所述光谱数据，修正后的所述光谱数据为有效光谱数据。

[0063] 具体地，应用光谱参数监测单元监测所述分光单元输出的光谱数据的能量强度，并对其中某一特定波长信号的能量进行统计分析，获取所述特定波长信号的参考能量强度。在所述分光单元自身产生波动时，根据所述特定波长信号的参考能量强度对整个光谱数据进行等比例修正，并将修正后的光谱数据作为有效数据输入分析单元进行分析。

[0064] 本发明具体实施例中，通过监测光谱数据的能量强度获取特定波长信号的参考能量强度，并以此对光谱数据进行修正，剔除了由于分光单元自身的波动导致的不稳定性，有效提高了成分分析的精度。

[0065] 基于上述任一具体实施例，一种激光诱导击穿光谱检测系统，还包括预处理单元，所述预处理单元分别与所述数据筛选单元和分析单元连接；所述预处理单元用于预处理所述有效光谱数据；

[0066] 具体地，所述数据筛选单元将经过筛选和/或修正的有效光谱数据发送给预处理单元，所述预处理单元对所述有效光谱数据进行预处理后，将经过预处理的有效光谱数据发送给分析单元。

[0067] 其中，所述预处理包括去噪算法、波长校准算法、强度校准算法、寻峰算法和强度插值算法中的至少一种。所述去噪算法包括但不限于小波变换算法。

[0068] 本发明具体实施例中，预处理单元的应用，进一步提高了成分分析的精度。

[0069] 基于上述任一具体实施例，一种激光诱导击穿光谱检测系统，还包括采集单元，所述采集单元和分光单元连接；所述采集单元用于采集所述等离子体光。

[0070] 具体地，所述采集单元用于将所述待检测材料在所述激光诱导光源激励下产生的等离子体光收集起来，并发送给所述分光单元。所述采集单元由若干个光学汇聚元件组成，能够实现宽光谱范围内的信号光收集，所述光学汇聚元件包括但不限于微透镜阵列、非球面透镜、球面透镜、非球面反射镜和抛物面反射镜中的至少一种。

[0071] 所述采集单元采集的光谱范围通常在100至600nm范围内。也可以根据具体的需要，在某个具体应用的范围上进行光谱收集，例如仅针对C元素进行探测时，可以在193至193.5nm的范围内进行光谱收集；针对C、S、Si、P几种元素进行测试时，可以在190至350nm的范围内进行光谱收集。

[0072] 基于上述任一具体实施例，一种激光诱导击穿光谱检测系统，所述分析单元的分析方法包括但不限于标样定标法和自由定标法。

[0073] 为了更好地理解与应用本发明提出的一种激光诱导击穿光谱检测系统，本发明进行以下示例，且本发明不仅局限于以下示例。

[0074] 激光诱导光源为一台Nd:YAG工作物质的脉冲激光器，能够形成单脉冲能量100mJ、重复频率10Hz、脉冲宽度20ns的激光输出。激光诱导光源输出的激光在待检测材料上激励形成等离子体，进行探测分析。本示例中，待检测材料是一块多元素成分的合金材料。采集单元是由非球面反射镜和一个焦距为500mm的透镜组合成的光学镜头，能够实现对等离子体发射出等离子体光的汇聚。分光单元选用的是andor公司的中阶梯光栅光谱仪，光栅分辨率0.02nm，光谱范围200～600nm。所述分光单元输出的光谱数据是一个二维矩阵数组，其中一列为信号强度，另一列为对应的波长。在每次激光诱导产生等离子体后都进行光谱数据的采集。

[0075] 光谱参数监测单元包括设置在分光单元入口处的光电探测器，用于检测输入所述分光单元的等离子体光的稳定性。所述光谱参数监测单元还在所述分光单元的入口处耦合镁光灯，并通过一块280-290nm的带通滤光片进行滤光，保证镁光波长为285.12nm光谱峰的通过，监测所述285.12nm光谱峰的漂移。此外，所述光谱参数监测单元还在所述分光单元的输出侧对光谱数据进行信噪比分析，获取所述光谱数据的信噪比。

[0076] 数据筛选单元通过软件实现对光谱数据的筛选和修正。

[0077] 针对光谱参数监测单元通过光电探测器测得的等离子体光的能量强度，设定在前10个脉冲的均值波动±2％范围为有效光谱数据的评价标准。如果获得的光谱数据对应的脉冲能量的波动值在±2％范围以内，判断符合评价标准；如果脉冲能量超出均值±2％的范围，将所述光谱数据被视为无效数据。

[0078] 针对光谱参数监测单元测得的光谱数据的信噪比，设定信噪比阈值为有效光谱数据的评价标准。如果获得的光谱数据对应的信噪比大于或等于所述信噪比阈值，判断符合评价标准；如果获得的光谱数据对应的信噪比小于所述信噪比阈值，将所述光谱数据被视为无效数据。

[0079] 如果光谱数据对应的等离子体光的能量强度和信噪比均符合上述评价标准，则针对采集到的光谱峰的漂移情况，标定中心波长，并根据所述中心波长，对所述分光单元输出的光谱数据进行修正。

[0080] 成分分析单元通过标样定标的数据处理方法对待检测材料的成分进行定性定量的分析。在建立标样数据库过程中和对待测材料进行光谱数据采集的过程中，均选用通过光谱参数监测单元和数据筛选单元进行光谱数据采集、筛选和处理的过程；也用于标样定标过程中对未知样品进行数据采集分析的过程。

[0081] 本示例根据分光单元输入侧和输出侧的光谱参数对光谱数据进行筛选，降低了分光单元自身不稳定导致的干扰因素，有效提高了光谱数据的稳定性，实现了高精度的成分分析。

[0082] 最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。