聚焦“政產學研用”共研國產光譜儀器的發展之路

　　分析測試百科網訊 2019年11月22日-23日，第二十三屆“全國光譜儀器學術研討會”在上海召開。本次會議由上海理工大學與中國儀器儀表學會分析儀器分會光譜儀器學術專家組聯合主辦，分析測試百科網承辦。

　　23日的會議上，譜育科技俞曉峰，中國地質大學朱振利教授，復旦大學陳良堯教授，清華大學王哲教授，浙江大學周建光教授，廈門大學杭緯教授分別帶來精彩的大會報告。

譜育科技 俞曉峰

　　譜育科技的俞曉峰帶來的報告題目是“小型化LIBS定量分析方法研究”。

　　LIBS是指激光誘導擊穿光譜儀，其工作原理是利用脈沖激光產生的等離子體燒蝕并激發樣品中的物質，通過光譜儀獲取被等離子體激發的原子所發射的光譜，以此來識別樣品中的元素組成成分，進而可以進行材料的識別、分類、定性以及定量分析。LIBS系統包括光源，脈沖激光器，光學系統，檢測器。

　　俞曉峰總結道，對于LIBS定量而言，光譜儀分辨率越好對于定量越有利；在0.1nm光譜分辨率情況下，標準曲線法和多元回歸法均能取得較好的分析結果，大部分元素可以取得1%的測量精密度；在光譜儀分辨率不佳的情況下，利用多光譜多元回歸能夠取得更好的分析結果；適當的光譜預處理能夠極大的改善定量結果；當光譜干擾很大且含量極低時，算法能起的作用有限，需要更好的光譜分辨率來解決定量不準的問題。

中國地質大學 朱振利教授

　　中國地質大學的朱振利教授帶來的報告題目是“基于微等離子體技術的元素分析方法”，主要介紹了低功耗微等離子體激發源的研發和等離子體蒸汽發生方法。

　　APGD微等離子體激發源具有低功耗、低氣體消耗的優點，具有良好的激發性能，可以通過氣流調控等手段來改善等離子體源的性能，可適用于金屬、非金屬的檢測。

　　等離子體蒸汽發生方法具有綠色、高效的優點和優異的抗干擾性能，靈敏度可以提升1個數量級以上，不需要預還原或者預先氧化，可實現多元素的同時檢測，適用于微量樣品的快速分析。

復旦大學 陳良堯教授

　　復旦大學的陳良堯教授帶來的報告題目是“超高分辨寬帶折疊光譜的快速檢測與分析”。

　　經典光柵光譜儀的串聯檢測分析模式，對光柵和濾色片等色散器件進行精細機械掃描，實現高分辨率，掃描速度慢，檢測效率低，依賴高精度機械裝置，重復和可靠性差。受到基礎工業等條件限制，我國高端精密光譜分析儀器和核心技術仍需依賴國際引進，缺少自主知識產權。

　　陳良堯教授介紹了課題組進行的高分辨二維折疊光譜儀和基于BSI-CMOS面陣傳感器的雙通道二維光譜分析儀的最新進展。雙通道二維光譜分析儀具有高靈敏BSI-CMOS面陣傳感器；4×2=8雙通道光柵集成模塊，可擴展至更多組通道；具有自由曲面雙焦距反射鏡和高動態范圍（16-Bit，＞6萬灰度值）；波長區范圍在200-950nm；優于0.1nm/像元分辨率；光譜實時獲取的優值系數K=7500，達到了國際先進指標。

　　陳良堯強調，科學儀器研究和發展需要原理和方法創新，核心工藝和技術創新，培育市場、促進推廣應用，優秀的研發團隊和較高強度的研發投入，任重而道遠。

清華大學 王哲教授

　　清華大學王哲教授帶來的報告題目是“Uncertainty Origination Mechanism and its Reduction”，介紹了LIBS研究的瓶頸，光譜標準化方法，等離子體圖像等。

　　報告總結了信號不確定性的根源，一是等離子體與周圍氣體的相互作用導致等離子體上部碰撞和下部碰撞，從而導致等離子體形態不穩定；二是等離子體形態的波動導致觀察到的元素總數密度的變化；三是總觀測數密度的變化引起LIBS不確定性。

浙江大學 周建光教授

　　浙江大學周建光教授帶來的報告題目是“Cyber Spectral Technology 光譜技術+機器學習的思考”。

　　深度卷積網絡基于自學習的特征，從伴有嚴重噪聲和基線漂移的光譜中，學習出應用于物質鑒別、含量預測等實際應用問題的有效特征，更可以消除非線性關系對矯正模型預測性能的影響，進一步提高性能。

　　基于CNN的光譜預處理器，采用Savitzky-Golay和多項式擬合加權最小二乘基線方法對測得的原始光譜去燥、基線矯正后，建立PLS-DA、SVM分類模型的分類結果對比可以看出CNN模型在去燥、基線矯正上較傳統方法具備更優的性能。

廈門大學 杭緯教授

　　廈門大學杭緯教授帶來的報告題目是“近場光濺射解吸質譜/光譜技術”。

　　現有的顯微鏡表征技術，包括電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡和熒光顯微鏡等；現有的二次離

　　子質譜表征技術難以進行定量分析，譜圖復雜難解；現有的針尖增強拉曼表征技術橫向分辨率高，能提供部分化學信息，但可分析的分子體系少，譜峰分辨率差，靈敏度低。

　　杭緯教授介紹了近場針尖增強激光源在發射光譜中的應用研究，包括顯微激光誘導擊穿光譜-高數值孔徑物鏡，飛秒激光誘導擊穿光譜，近場孔徑光纖激光源、近場針尖增強激光源，近場針尖增強激光剝蝕效應，近場增強發射光譜成像分析等。

頭腦風暴 國內光譜儀器未來該走向何方

　　至此，第二十三屆全國光譜儀器學術研討會圓滿閉幕。下午，會議專家組舉辦了圓桌會議，就國內光譜儀器的研發方向、技術瓶頸和未來發展等方面展開了熱烈而積極的討論。

圓桌會議現場

中國儀器儀表學會分析儀器分會常務副理事長 劉長寬

復旦大學 陳良堯教授

原上海光譜儀器有限公司的總經理 陳建鋼

清華大學分析中心 邢志老師

譜育科技 俞曉峰

上海分析儀器產業技術創新戰略聯盟理事長 馬蘭鳳

分析測試百科網總經理 卞利萍