基于差分进化算法的ICP-AES谱线重叠干扰校正方法研究

在电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测量系统中,光谱的叠加现象会导致大部分谱线受到不同程度的重叠干扰,引起后续的定量分析误差。根据光谱叠加产生机理,重点阐述谱线重叠干扰校正思路,建立干扰校正评价函数;基于有限差分法计算重叠谱线的近似二阶导数,根据其极小值分布确定重叠谱线中子峰谱线特征波长的最小取值区间,并以此作为差分进化算法的初始条件之一,然后利用差分进化算法求解评价函数的最优解,作为重叠谱线的最佳特征向量,进而解析出重叠谱线中的干扰谱线和目标谱线。通过构造的模拟重叠谱线数据,研究差分进化算法的种群数量和进化代数对算法性能的影响,并通过实测重叠谱线数据验证了提出的谱线重叠干扰校正方法在工程领域中应用的可行性。实验结果表明,差分进化算法能够较为准确地计算出评价函数的最佳特征向量,并解析出重叠谱线中的目标谱线和干扰谱线,从而实现谱线重叠干扰校正,为待测溶液中元素含量的定量分析奠定了基础。

X射线荧光光谱分析中谱线重叠校正系数的测量

应用整套标准样品法和基本参数(FP)法计算谱线重叠校正系数(K)效果较好。应用整套标准样品法需选用与被测样品具有相同基体和近似组成的标准样品;由于共存组分的谱线重叠的干扰常导致校正曲线产生较大的负截距,需通过多次迭代计算消除截距而使曲线通过原点,因为只有这样得到的K和M才是真值。实践中常有一些例子不能用整套标准样品法计算K值,例如钢中测定低含量铬时受到钒的重叠干扰问题。在此实例中除了钒对铬的谱线重叠干扰之外,还有仪器通道材料的干扰,此时,必须先用瑞利散射校正法消除此干扰后,选用铁基的标准样品,用FP法计算K值,可消除钒对铬的谱线重叠干扰。

X射线荧光光谱法同时测定土壤和水系沉积物中23种主次痕量组分

提出了X射线荧光光谱法(XRF)同时测定土壤和水系沉积物中Br、Cl、Al_(2)O_(3)、CaO、Cr、Cu、Fe_(2)O_(3)、Ga、K_(2)O、MgO、Mn、Na_(2)O、Nb、Ni、P、Pb、Rb、SiO_(2)、Ti、Zn、Zr、V、Y等23种主次痕量组分的方法。利用粉末压样机将样品压制成圆形样片后,按照仪器工作条件进行测定。以120个国家标准物质为校准样品绘制校准曲线,采用经验系数法和康普顿散射内标法校正基体效应,研究了Pb对Ga、Br测定结果的影响。结果表明:高含量Pb会对Ga、Br产生谱线重叠干扰,因此选择Pb为Ga、Br谱线重叠干扰的校正元素,并将Br的校正系数由负值-0.000 48调整为正值0.000 48;23种组分检出限为1~1 000μg·g^(-1);以两个未参与曲线校正的土壤和水系沉积物标准物质进行方法验证,所得测定值与认定值基本一致,测定值的相对标准偏差(n=12)均小于10%,符合DZ/T 0258-2014要求。

混合气体测量中重叠吸收谱线交叉干扰的分离解析方法

在基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)进行多种组分混合气体测量时,经常会遇到吸收谱线之间存在相互干扰的现象,这也是使用该技术测量过程中的主要“瓶颈”.比如在前期的应用中:微量一氧化碳(CO)和甲烷气体(CH_(4))在同时检测时两者的吸收谱线存在严重的重叠干扰现象,特别是在高浓度CH_(4)存在的环境下,微量CO气体吸收信号会被干扰甚至湮没,无法实现有效解调,这是通过谱线选取所不能解决的问题.因此,针对此问题本文提出了基于支持向量回归模型,以CO和CH_(4)吸收谱线的严重重叠干扰问题为例,通过选择线性核函数建立CO支持向量回归模型和CH_(4)支持向量回归模型,可对CO和CH_(4)的混合气体吸收谱线进行解调,最终获得两种气体浓度的准确测量结果.通过实验分别实现了四种不同浓度CH_(4)环境下微量CO气体的检测,得到的CO和CH_(4)浓度(气体的体积分数)测量的绝对误差分别小于2×10^(-6)和0.2×10^(-2);通过不同浓度的固定配比实验分析,CO和CH_(4)气体的测量值与实际值之间的相关系数分别达到了0.998和0.9995,且CO和CH_(4)气体测量结果的绝对误差分别不超过2×10^(-6)和0.1×10^(-2),完全满足了混合气体的精确测量,为实现多场合混合气体目标的实时监测提出了解决方案.

激光吸收光谱中谱线重叠干扰的解析方法

激光吸收光谱常被用于测量大气痕量气体,但某些气体在某波长附近会出现多条谱线重叠的现象,导致吸收信号产生重叠峰。以NH3气体为例,研究6529cm-1附近的4条重叠谱线,通过Voigt线型模拟不同压强下的谱线,搭建直接吸收光谱测量实验系统。实验发现,低浓度NH3气体的谱线峰值并没有随着压强的减小而减小,反而逐渐增大。由于NH3存在吸附性,因此,采用无吸附性的CH4气体进行验证。结果表明:当气体压强为0.18atm(≈18kPa)时,实验谱线与模拟谱线相差最小,NH3的最大吸收峰吸光度与气体浓度成正比。研究结果为后续多气体测量过程中的干扰问题提出了解决方法。

X射线荧光光谱法测定化探样品中主、次和痕量组分

采用粉末样品压片制样,用PW2440X射线荧光光谱仪对化探样品中氯、溴、硫、氧化钠、氧化镁、三氧化二铝、二氧化硅、磷、氧化钾、氧化钙、钛、锰、三氧化二铁、钴、铌、锆、钇、锶、铷、铅、钍、锌、铜、镍、钒、铬、钡、镧、铈、钕、钪、镓、砷、铪等34个组分进行测定。讨论了微量元素的背景选择和谱线重叠校正及氯测定的问题。使用经验系数法和康普顿散射线作内标校正基体效应,经标准物质检验,分析结果与标样值吻合,用GBW07308国家一级标准物质作精密度试验,统计结果RSD(n=12)除砷、钒、镍、铜<6.0%,溴、硫、铈、铪、钕、钪、氧化钠、镧、铬、钴和钍<14.0%以外,其余各组分均小于3.0%。

X射线荧光光谱法测定多目标地球化学调查样品中主次痕量组分

采用低压聚乙烯镶边垫底的粉末样品压片制样,用PW2440X射线荧光光谱仪对多目标地球化学调查样品中Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P、K2O、CaO、Ti、Mn、Fe2O3、Co、Nb、Zr、Y、Sr、Rb、Pb、Th、Zn、Cu、Ni、V、Cr、Ba、La等组分进行测定。重点讨论了微量元素的背景选择和谱线重叠校正问题。使用经验系数法和康普顿散射线作内标校正基体效应,经标准物质分析检验,结果与标准值吻合,用GBW07308和GBW07310水系沉积物国家一级标准物质作精密度试验,统计结果RSD(n=12)除La、Cr、Co和Th<14.00%以外,其余各组分均小于6.00%。

激光诱导击穿光谱定量分析中的分析线自动选择方法

为了实现激光诱导击穿光谱分析中的分析线自动选择,定义了元素发射谱线的相对强度比(RDTIR)、波长偏差(WDDT)两个参数,并据此对检测谱线进行筛选,通过设定合理的阈值,剔除自吸收和干扰严重的谱线。通过对高合金钢(GBW01605)实验数据的分析,分别选定了样品中主要元素铁、铬、镍、锰、铜的分析线,选线结果符合谱线的选取原则。

X射线荧光光谱法测定铬、钒、钛共存的钛合金中12种元素

采用X射线荧光光谱分析钛合金时,由于共存元素之间存在严重谱线干扰和基体效应,使元素含量与谱线强度之间相关性差,影响测定结果的准确度和精密度,尤其是铬、钒、钛3元素共存的钛合金是X射线荧光光谱检测遇到的难题。试验通过利用多套钛合金标准样品制作校准曲线,选择适合谱线和测试条件,校正谱线重叠干扰和基体效应的方法有效地解决钛合金中共存元素的干扰,其中谱线重叠干扰通过测量计算钛元素Kβ线对钒元素Kα线的重叠系数,钒元素Kβ线对铬元素Kα线的重叠系数来解决。方法已用于钛合金样品中钼、锡、锆、钒、铝、锰、铁、铬、钨、镍、铜、硅共12个主次元素含量的测定,测定值与化学法测定值相符,各元素测定结果的相对标准偏差(RSD,n=10)均小于1.0%。方法可供航空用α、β、α+β3类钛合金中主次元素的检测。

X射线荧光光谱分析铸铁中28种元素

对铸铁的X射线荧光光谱分析方法进行系统的研究,包含C、Mg、Al、Si、Mn、P、S、V、Ti、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Zr、Nb、Mo、Sn、Nd、Ce、La、W、Pb、Bi、Te、Sb 28种元素进行测定。试验通过利用国内外21块铸铁标准样品拟合成一套铸铁的通用校准曲线,选择合适谱线和测量条件并进行有效的背景扣除,其中,测定P、S、Mn、Co、As受共存元素谱线重叠干扰的校正系数,解决了元素之间谱线重叠干扰的问题;Pb元素选用Lβ1谱线做分析线,以避免As元素的谱线干扰;Te、Sb、Sn均选用Kα谱线,并采用高分辨狭缝以提高峰背比;C、Mg采用高灵敏狭缝,有效解决了元素间干扰问题及超轻元素、微量杂质元素的检测难题。方法用于铸铁标准样品中主次元素的检测,测定值与认定值相符,各元素测定结果的相对标准偏差(RSD,n=10)均小于1.5%。

全谱直读发射光谱仪分析中铜对铅谱线干扰机理的探讨

在使用全谱直读等离子体发射光谱仪分析铅时,发现Cu221.810线对Pb220.3线形成干扰。产生这种干扰的原因是由于全谱直读等离子体发射光谱仪采用了固态阵列检测器和中阶梯光栅,从而在两条谱带之间发生了纵向干扰校正。可以采用干扰系数校正法或者选择在灵敏度稍低的VIS段摄谱进行干扰。

X射线荧光光谱法测定煤中常量和微量元素的实验分析

文章分析采用的样品是硼酸镶边垫底样品,样品经过压片制粉。然后通过Bruker-axs公司生产S4 Pioneer X射线专用荧光光谱仪来监测多煤田样品中的主要元素。第一种是Al2O3;第二种是Ca O;第三种是Fe2O3;第四种是K2O;第五种是Mg O;第六种是Na2O;第七种是Si O2。通过X射线来具体对上述元素进行测定。文章主要从X射线荧光光谱法的角度来测定煤中的常量以及微量元素。通过实验的方式来具体分析,希望通过文章的分析以及阐述能够有效的提升我国X射线荧光光谱法的应用以及推广,为我国元素测定做出一定的贡献。

X射线荧光光谱法测定不锈钢注射成型零部件中化学成分

提出了用X射线荧光光谱法测定不锈钢注射成型零部件中化学成分的方法。采用一套不锈钢标准样品建立校准曲线，对谱线的重叠干扰和基体效应进行校正。在优化的条件下，对YSBS20111-99-6不锈钢标准样品中Si、Mn、Cr、Ni、Cu、Mo、Co、V等元素进行了12次测定，各元素的测定值与该标样的标准值相一致，测定结果的相对标准偏差均小于1％。用本方法对不锈钢注射成型零部件样品进行了测定，其分析结果与用ICP-AES法的测定值相一致。本方法快速、简便、准确和可靠，可用于不锈钢注射成型或其他类似零部件中化学成分的分析。

粉末压片-波长色散X射线荧光光谱法测定地球化学样品中氯的方法研究

在对比已有相关分析方法的基础上,建立了粉末压片-波长色散X射线荧光光谱法测定地球化学样品中氯元素的分析方法。采用岩石、沉积物和土壤等78种国家一级地球化学标准物质作为校准系列建立校准曲线;利用经验系数法进行基体效应校正,利用含量校正法进行谱线重叠干扰校正;总结了地球化学样品中氯元素测定值随测定次数的变化规律及原因。结果表明:氯的检出限为7.95μg/g;分析3种国家一级地球化学标准物质12次,得到测定值的相对标准偏差均小于10%;采用国家一级地球化学标准物质验证方法准确度,测定值与标准物质认定值相吻合,测定平均值与标准物质认定值的对数差值的绝对值(∆lgω)均小于或等于0.02,满足多目标区域地球化学调查规范的要求。

理论α系数和经验系数法相结合校正-X射线荧光光谱法测定铁矿石中14种组分

采用熔融法制样，建立了X射线荧光光谱法（XRF）测定铁矿石中14种组分（TFe、CaO、Si02、MgO、A1203、MnO、Ti02、K2O、Na2O、Ni、Cu、Co、P、S）含量的方法。通过试验确定熔解铁矿石最佳的熔剂为混合熔剂[翮（Li2B407）：m（LiB02）=67：33]，稀释比为1：2O，预氧化条件为700℃下预氧化10rain。此措施很好地解决了低含量元素和轻元素因熔剂影响而测量强度下降的问题。使用理论0t系数和经验系数法相结合进行校正，有效地消除了基体效应和重叠谱线干扰的影响，校正后校准曲线的离散度（RMS）较小。各组分的检出限在O．61～335．09μg／g之间。对铁矿石试样进行精密度考察，各组分含量的相对标准偏差在O～8．7％范围内；对铁矿石标准样品进行分析，各组分的测定值与认定值相符。相对于其他铁矿石分析的XRF方法，实验方法可用于Co、Ni、Cu及难于准确测量的Na和S的测定，且满足进出口商品检验工作对效率和准确度的要求。

粉末压片-X射线荧光光谱法测定钒渣中的化学成分

采用试样粉末直接压片,基体效应用仪器软件方法校正,谱线重叠干扰以本文提出的"干扰增量法"测量与计算出重叠校正系数K,输入仪器自动校正。用X射线荧光光谱法测定了钒渣中V2O5,SiO2,A l2O3,CaO,MgO,MnO,TiO2,Cr2O3,S,P含量。该方法测定钒渣标样的结果与认可值符合良好,试样9次压片测定各成分的相对标准偏差在0.09%—0.64%范围内。

铜合金X射线荧光光谱通用工作曲线制作—FP法虚拟合成标样应用

X射线荧光光谱仪的问世给铁、镍、铝、钛、镁和铜等合金的成分分析提供了有力的工具,它快速、准确,尤其是在准确性和高含量分析方面比直读光谱法更具有优越性。文章所述方法选择了6套标准样品,采用FP法虚拟合成一个单标样,该方法可供分析铜合金中16个元素,分析结果可靠,分析范围宽广。

X-射线荧光光谱法测定镁牺牲阳极中的元素含量

建立了X-射线荧光光谱测定镁牺牲阳极中铝、硅、锌、锰、铁、铜和镍元素含量的分析方法。利用能量扫描,根据样品中所含元素的种类确定谱线重叠干扰系数。通过分析标准样品,对仪器的灵敏系数进行了重新校正,建立了镁牺牲阳极中元素含量的测定模板。精密度试验结果表明,常量待测元素的相对标准偏差在1%内,微量待测元素的相对标准偏差在10%以内。用于实际样品分析,测定结果与现行国家标准方法的测定值相符。

合金钢X射线荧光光谱通用工作曲线制作——P法虚拟合成标样应用

本文针对合金钢的化学成分,选择适宜于合金钢中各元素分析的激发电压和电流、测量角度及脉冲范围等仪器条件,选择两套合金钢标准样品,采用FP法虚拟合成了一个标样,建立适合合金钢成分分析的单标灵敏度曲线。该方法可用于分析合金钢中的18个元素,基本涵盖了低合金钢、中合金钢、结构钢及工具钢,甚至可以拓展至不锈钢中可能存在元素的准确分析,检测结果可靠,分析范围广。

基于X射线荧光光谱法测定煤中常量和微量元素

采用硼酸镶边垫底的粉末样品压片制样,用Bruker-axs公司的S4 PioneerX射线荧光光谱仪对多煤田勘探样品中Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、Na2O、SiO2等组分进行测定。重点讨论了微量元素的背景选择和谱线重叠校正问题。使用经验系数法、变动α系数法和康普顿散射线作内标校正基体效应,经标准物质分析检验,结果与标准值吻合,用GBW07401—GBW07408水系沉积物国家一级标准物质作精密度试验,统计结果RSD(n=12)除La、Sc和Th<14.00%以外,其余各组分均小于5.00%。