侯宗余:“击穿”LIBS定量分析难题
2021-01-16干思思
科学中国人 2020年24期
干思思

侯宗余
一束高能脉冲激光,聚焦,“啪”的一声打在待检测的样品上。因为过高的瞬时功率和能量,样品表面立马出现烧灼,一小团等离子体以“特征光谱”的形式被记录下来,经过分析、比对,待测物质的本来面目就浮出水面。这就是清华大学能源与动力工程系热能动力仿真与控制研究所助理研究员侯宗余开展的激光诱导击穿光谱技术(以下简称LIBS)研究。
定向和定量皆是难题
2008年,从清华大学热能工程系毕业的侯宗余获得直博资格,选方向成为摆在他眼前的一道难题。寻觅了一两年,直到遇见LIBS。在侯宗余看来,这个技术从最初的原理研究到动手搭建试验台,乃至后续的数据分析、模型检测及实际应用,都十分有意思。
21世纪,消沉多年的LIBS随着高精尖仪器的突飞猛进,重新站在了探测研究的风口。这时候,定量分析可以做到,但受制于可重复性差、准确性低两大难题,依旧不容易。
侯宗余博士毕业后在国电科学技术研究院、清华大学精密仪器系和能源与动力工程系对此开展攻关任务,瞄准定量化这块硬骨头,从等离子体产生、演化,模型算法和仪器等多角度入手钻研。功夫不负有心人。在准确性机理方面,他揭示了光谱信号不确定性产生的机理,并发明了空间约束、光束整形等一系列等离子体调制技术,使得LIBS信号可重复性提高2倍以上;面向算法、模型的优化,他建立了基于等离子体物理规律和机器学习算法的LIBS定量分析模型,发明了基体匹配算法等,使得LIBS测量精度提高3倍以上;……
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