第35卷，第2期 2015年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 35,No. 2-pp309-314 February, 2015
阻尼最小二乘法用于激光诱导击穿光谱重叠特冠
谱线分离提取
王寅，赵南京，刘文清，余洋，方丽，孟德硕，胡丽，张大海，马明俊，肖雪，王煜，刘建国
230031
中国科学院环境光学与技术重点实验室，中国科学院安徽光学精密机碱研究所，安微合肥
摘要近年来，激光诱导击穿广谱技术发展迅速。作为一种用于物质成分探测的新技术，它具有简单，快速、无需复杂样品制备、多种元系同时检测等优点，可实现待测样品物质成分现场、在线的检测，在很多领域都极具应用前景。激光诱导击穿光谱特征谱线的分离拟合提取是光谱特征识别与后续元素浓度定量反演研究的基确。为实现激光诱导击穿光谱重叠特征谱线的有效分离拟合提取，采用阻尼最小二乘法，分析并确定了送代前的初始拟合参数值，实现了在重叠特征谱线情况下对某火力发电厂粉煤灰申的铬元素特征谱线的分离提取，阻尼最小二乘法基于高斯一牛赖送代，在送代步长中引人阻尼因子，在送代的过程申根据每步送代后所反馈的信息动态的调整送代步长，从而有效防止了送代的发微，保证了送代的快速收敏，最终使得元素特征谱线拟合提取的效果更佳、所得到的特征谱线强度值更准确。分别采用阻尼最小二乘法和最小二乘法对不同浓度的样品申铬元系特征谱线进行分离拟合提取并给出特征谱线的强度值，作出特征谱线强度值关于元系浓度的定标曲线并对比两种方法所得结果的线性相关性，结果表明，阻尼最小二乘法所得结
果的线性相关性更高，该方法稳定、可靠，适用于激光诱导击穿光谱重叠特征谱线的分离拟合提取。关键词激光诱导击穿光谱：阻尼最小二乘法：特征光谱分离提取
中图分类号：0433
引言
文献标识码：A
D0I: 10, 3964/j. issn. 10000593( 2015 )02-030906
准确、有效的提取特征光谱谱线是激光诱导击穿光谱的技术关键之一，该过程建立了LIBS光谱与待测样品物质成分信息之间的联系，并为后续钩质成分的定量反演提供了基
微光诱导击穿光谱技术(LIBS)是目前正在被广产泛研究的用于物质成分探测的新技术。该技术起源于20世纪60年代，并在最近几十年得到了迅猛的发展1.，传统的物质成分方法有：原子吸收光谱3，电感耦合等离子体原子发射光谱、X射线荧光光谱等，相比之下，激光诱导击穿光谱技术具有简单、快速、无需复杂样品制备、多种元素同时测量、可实现无损检测以及检出限较低等优点[-8]。激光诱导击穿光谱技术使得现场、在线的物质成分检测成为可能，并为相应的便携式检测仪器的研发提供了技术支持。如今，激光诱导击穿光谱技术已经极其应用前景，在很多领域得到了广泛的应用，如：金属冶炼、环境污染检测、考古、空间探测、以及军事上的地雷探测等9。
收稿日期：2013-12-06，修订日期：2014-03-05
础。LIBS特征光谱谱线加宽的机制主要为撞加宽，因此谱线线型为含有非线性参数的洛伦盈线型。阻尼最小二乘法在传统的最小二乘法高斯一牛顿选代的基础上引人了控制送代步长的阻尼因子，在送代过程中申阻尼因子动态的调整送代的步长，降低了送代过程对参数初始值的要求，同时保证了送代的迅速收效11-13。该方法非常适用于洛伦兹谱线线型的拟合提取，并得到了一定的应用。如刘立拓等采用阻尼最小二乘法对单一特征谱线进行拟合，相关系数达到了0.98 以上，取得了很好的效果，
但是由于特征光谱自身的性质或者仪器硬件的局限性， LIBS光谱中将不可避免的存在大量特征光谱重叠的现象，为此，需要将重叠谱线进行分离提取，基于阻尼最小二乘法
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学院仪器设备功能开发技术创新项目(yg2012071)资助
作者简介：王寅，1986年生，中国科学院安徽光学精密机械研究所博士研究生
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