本发明专利技术公开了一种基于偏最小二乘法的墨水中重金属检测方法，首先利用氧化锌作为吸附剂将定标样品中的离子附着在吸附剂上，随后采用LIBS系统对已知含量的定标样品进行检测，根据得到的谱线强度矩阵对定标样品建立PLS回归方程；然后对待测样品进行检测并得到LIBS光谱，将光谱的谱线强度矩阵代入到相应的PLS回归方程中计算待测样品中各元素的质量浓度。该方法充分利用了LIBS光谱的有效信息，克服了元素互干扰造成的谱线强度的多重相关性，减小了基体效应的影响，比起传统的单变量定标方法具有拟合优度好、重复性强、预测精度高的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光诱导击穿光谱技术(简称LIBS)结合偏最小二乘法（PLS)对墨水 中重金属进行定量分析的方法。
技术介绍
在植物、地质及环境等样品采集过程中，在电子线路板、电池、半导体芯片等电子 产品制造等诸多领域，经常要使用不同颜色的记号笔或墨水对样品标本及产品进行标记 或标号，使记号笔中的墨水或染料写在或印在样品或产品上，而这些墨水或染料许多是金 属络合染料，其中含有一定的金属离子，这些常见的金属是铜、铬和钴。如果不加注意，这些 金属离子会残留或渗入到样品或产品上造成重金属污染、掺杂。因此，对这些被使用的记号 笔和染料中的金属离子进行测定具有重要意义，通过检测，使用不含金属离子的染料作成 的记号笔和墨水，可避免样品分析测试中的质量事故，或提高产品质量。 目前常用的测定重金属离子的方法为电感耦合等离子体，原子吸收光谱法，然而 这些方法需要复杂的样品前处理，需要额外的一些试剂且耗时，最大的缺点就是无法进行 多元素同时分析且对样品有所破坏。 近年来，LIBS技术由于具有高灵敏度、无损于样品，无需复杂的样品预处理和实现 多元素同时测量等优点，成为一种新的激光分析技术。可是该技术在测定液体样品时有很 大的缺点，比如溅射，淬火和等离子体的短暂寿命，这都会影响到测量，并且由于该技术基 体效应明显，也限制了该技术在液体中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出了一种基于偏最小二乘法的墨水的重金属测量方法，针对液 体样品，采用吸附剂将其重金属离子附着在吸附剂上。由于LIBS光谱中存在各种干扰现象 如自吸收效应、元素互干扰以及环境噪音等，本专利技术通过建立PLS模型，即可实现墨水的重 金属元素分析，又可提高测量精度。 本专利技术的技术方案是： 一种基于偏最小二乘法的墨水中重金属检测方法，包括以下步骤： 1) 墨水样品通过吸附剂氧化锌进行吸附制样，利用激光诱导击穿光谱系统对11个样 品的不同测量位点进行光谱数据采集，11个样品中10个为已知浓度样品，1个为待测样 品； 2) 将10个已知浓度样品的光谱数据作为校正模型的校正集，1个待测样品对应的光 谱数据作为测试集； 3) 利用校正集数据对PLS校正模型的参数一潜变量进行优化； 4) 确定模型最优参数后利用校正集数据建立PLS校正模型； 5) 利用建立的PLS模型预测未知样品墨水中重金属的含量； 6) 将定标曲线与PLS进行比较。 本专利技术克服了激光等离子体光谱数据处理中，由于元素互扰以及环境噪音等干扰 因素造成的变量的多重相关性。通过PLS方法，建立了墨水中各元素浓度与LIBS光谱的定 量分析模型。一方面从光谱中提取了尽可能多的变异信息，另一方面使得这些变异信息与 墨水中重金属元素浓度达到最大的相关性。此模型的特点是最大程度地利用了光谱中包含 的大量信息，剔除了与分析变量无关的噪音信息，减少了实验过程中参数波动和基体效应 造成的不良影响，提高了回归方程的预测精度。【附图说明】 图1是基于标准曲线的定量分析； 图2是基于PLS的校正模型图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。 实施例1 如图1所示，一种基于偏最小二乘法的墨水中重金属的测定方法，其步骤如下： 首先使用各元素浓度已知的10种标准样品进行分析，其铬元素的浓度含量如表1所 示。标样制备如下：称取重铬酸钾溶解于去离子水中，配制不同浓度的铬标样，然后分别称 取Ig的吸附剂氧化锌加入20ml不同浓度的铬溶液中，搅拌20h，酸度保持在6-7,其次将 悬浮液过滤并且在70°C下烘干，最后压片使用激光诱导等离子光谱系统对标样进行检测： 以脉冲激光器为激发光源，从激光器出射的激光经过聚焦透镜聚焦后作用于样品表面，在 聚焦点产生等离子体，等离子体产生的辐射光信号通过采焦透镜被实时收集，通过光纤并 经过光谱仪处理后转换成电信号而被计算机采集，得到各元素质量浓度已知的标样的光谱 谱线，进一步得到定标样品中各元素的激光诱导等离子特征光谱谱线强度。所需的激光脉 冲能量为12. 5mJ，延迟时间为3μ8。【主权项】1. 一种基于偏最小二乘法的墨水中重金属检测方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 墨水样品通过吸附剂氧化锌进行吸附制样，利用激光诱导击穿光谱系统对11个样 品的不同测量位点进行光谱数据采集，11个样品中10个为已知浓度样品，1个为待测样 品； 2) 将10个已知浓度样品的光谱数据作为校正模型的校正集，1个待测样品对应的光谱 数据作为测试集； 3)利用校正集数据对PLS校正模型的参数一潜变量进行优化； 4)确定模型最优参数后利用校正集数据建立PLS校正模型； 5)利用建立的PLS模型预测未知样品墨水中重金属的含量； 6)将定标曲线与PLS进行比较。【专利摘要】本专利技术公开了一种基于偏最小二乘法的墨水中重金属检测方法，首先利用氧化锌作为吸附剂将定标样品中的离子附着在吸附剂上，随后采用LIBS系统对已知含量的定标样品进行检测，根据得到的谱线强度矩阵对定标样品建立PLS回归方程；然后对待测样品进行检测并得到LIBS光谱，将光谱的谱线强度矩阵代入到相应的PLS回归方程中计算待测样品中各元素的质量浓度。该方法充分利用了LIBS光谱的有效信息，克服了元素互干扰造成的谱线强度的多重相关性，减小了基体效应的影响，比起传统的单变量定标方法具有拟合优度好、重复性强、预测精度高的特点。【IPC分类】G01N21-63【公开号】CN104730043【申请号】CN201510102862【专利技术人】李华, 张天龙, 魏娇 【申请人】西北大学【公开日】2015年6月24日【申请日】2015年3月10日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于偏最小二乘法的墨水中重金属检测方法，其特征在于包括以下步骤：1）墨水样品通过吸附剂氧化锌进行吸附制样，利用激光诱导击穿光谱系统对11个样品的不同测量位点进行光谱数据采集，11个样品中10个为已知浓度样品，1个为待测样品；2）将10个已知浓度样品的光谱数据作为校正模型的校正集，1个待测样品对应的光谱数据作为测试集；3）利用校正集数据对PLS校正模型的参数‑‑潜变量进行优化；4）确定模型最优参数后利用校正集数据建立PLS校正模型；5) 利用建立的PLS模型预测未知样品墨水中重金属的含量；6) 将定标曲线与PLS进行比较。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李华，张天龙，魏娇，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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