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激光诱导击穿光谱——理论、方法及应用


作者:
王哲、丁洪斌、郭连波、王茜蒨、孙兰香、张雷、姚顺春 著
定价:
169.00元
ISBN:
978-7-04-064003-8
版面字数:
630.00千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
精装
重点项目:
暂无
出版时间:
2025-08-08
物料号:
64003-00
读者对象:
学术著作
一级分类:
自然科学
二级分类:
信息与通信工程
三级分类:
信号与信息处理

激光诱导击穿光谱(LIBS)具有快速、多元素同时实时分析、便于原位在线和远程测量等独特优势,被称为化学分析的“未来超级巨星”,在煤炭、电力、冶金、核能、环境、食品安全、外太空探测等领域都展现出巨大的应用潜力,对现代能源、绿色环保、先进制造、物联网等国家重大发展战略具有关键技术支撑作用,也是未来人工智能和大数据时代的重要技术组成。本书是以LIBS定量化为核心的首部专著,内容涵盖LIBS基础理论、仪器结构、等离子体诊断、光谱数据分析、场景应用等方面,并综述了最新的研究成果。主要内容包括:①LIBS基本原理及与定量化紧密相关的基础理论,在此基础上着重探讨等离子体演化、关键实验参数、光学系统设计等对定量化性能的影响;②LIBS不确定性和误差的产生机理和抑制措施;③LIBS定量技术方面的最新进展,包括机器学习、人工智能等先进算法以及这些算法如何与LIBS物理机理结合来提高定量化性能;④针对不同的应用场景,介绍了应用背景、样品特性、仪器优化设计、采制样系统、定量算法设计等在实际中需注意的问题,以及最新的工业应用与系统设计经验。本书可作为光谱分析相关科研人员和专业技术人员的参考书籍,也适用于光学工程、分析化学、光谱学等专业教学参考。

  • 前辅文
  • 第1章 导论
    • 1.1 LIBS基本原理和特点
    • 1.2 LIBS发展历程
    • 1.3 LIBS发展面临的核心问题
      • 1.3.1 技术原因
      • 1.3.2 非技术原因
    • 1.4 本书的撰写目的、内容和特色
    • 参考文献
  • 第2章 激光诱导击穿光谱的基础理论
    • 2.1 激光诱导等离子体的特征
    • 2.2 激光诱导等离子体的产生机理
    • 2.3 激光与等离子体的相互作用
    • 2.4 激光诱导等离子体的光谱特性及演化
    • 2.5 环境因素对激光诱导等离子体的影响
    • 2.6 LIBS的定性及定量分析
      • 2.6.1 定性分析
      • 2.6.2 定量分析
      • 2.6.3 光谱分析的评价参数
      • 2.6.4 LIBS分析误差的来源
    • 2.7 激光诱导等离子体的参数诊断
      • 2.7.1 电子数密度
      • 2.7.2 等离子体激发温度
      • 2.7.3 电离率
    • 2.8 本章小结
    • 参考文献
  • 第3章 激光诱导击穿光谱实验系统及硬件
    • 3.1 LIBS实验系统的硬件组成
    • 3.2 LIBS实验系统的类型
    • 3.3 硬件参数对LIBS测量的影响
      • 3.3.1 激光器
      • 3.3.2 光谱仪和探测器
      • 3.3.3 激光聚焦系统
      • 3.3.4 等离子体光采集系统
    • 3.4 本章小结
    • 参考文献
  • 第4章 精确定量关键瓶颈及解决思路
    • 4.1 信号不确定性及基体效应对定量性能的影响
      • 4.1.1 信号不确定性及基体效应耦合作用机制
      • 4.1.2 信号不确定性及其影响补充说明
    • 4.2 信号不确定性的产生机理
    • 4.3 提高LIBS定量化性能的关键思路
    • 4.4 本章小结
    • 参考文献
  • 第5章 环境气体的影响
    • 5.1 环境气体压强的影响
    • 5.2 环境气体温度的影响
    • 5.3 环境气体分子量的影响
    • 5.4 环境气体电离能的影响
    • 5.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第6章 自吸收效应
    • 6.1 引言
    • 6.2 自吸收的研究现状
    • 6.3 LIBS自吸收机理研究
      • 6.3.1 谱线属性与自吸收关系
      • 6.3.2 等离子体特征属性与自吸收关系
      • 6.3.3 自吸收量化评估
    • 6.4 自吸收表征及演化
      • 6.4.1 自吸收系数法
      • 6.4.2 光学深度系数法
    • 6.5 自吸收量化表征等离子体参数
      • 6.5.1 理论分析
      • 6.5.2 实验验证
      • 6.5.3 适用性及误差分析
    • 6.6 自吸收效应的消除
    • 6.7 本章小结
    • 参考文献
  • 第7章 等离子体调制方法
    • 7.1 空间约束等离子体调制
      • 7.1.1 原理
      • 7.1.2 实验装置类型及主要方法
      • 7.1.3 空间约束对于光谱稳定性的影响
      • 7.1.4 空间约束对等离子体时空分布演变的影响规律
    • 7.2 磁约束等离子体调制
      • 7.2.1 原理
      • 7.2.2 实验装置类型及主要方法
      • 7.2.3 磁-空约束等离子体调制对等离子体时空演变的影响
    • 7.3 双脉冲等离子体调制
      • 7.3.1 原理
      • 7.3.2 主要装置类型及方法
      • 7.3.3 双脉冲等离子体调制机理
    • 7.4 火花放电等离子体调制
      • 7.4.1 简介
      • 7.4.2 主要类型及装置
    • 7.5 微波辅助等离子体调制
      • 7.5.1 原理
      • 7.5.2 实验装置
    • 7.6 其他LIBS等离子体调制技术
      • 7.6.1 纳米粒子辅助等离子体调制
      • 7.6.2 表面增强辅助等离子体调制
      • 7.6.3 气氛保护等离子体调制
      • 7.6.4 光束整形等离子休调制
    • 7.7 本章小结
    • 参考文献
  • 第8章 光谱数据分析方法
    • 8.1 评价指标
      • 8.1.1 定性分析评价指标
      • 8.1.2 定量分析评价指标
    • 8.2 光谱预处理方法
      • 8.2.1 数据选择
      • 8.2.2 变量选择
      • 8.2.3 基线修正
      • 8.2.4 降噪
      • 8.2.5 归一化方法
      • 8.2.6 光谱标准化
    • 8.3 定性分析模型
      • 8.3.1 主成分分析
      • 8.3.2 K均值
      • 8.3.3 偏最小二乘判别分析
      • 8.3.4 线性判别分析
      • 8.3.5 支持向量机
      • 8.3.6 K最近邻
      • 8.3.7 人工神经网络
      • 8.3.8 典型半监督学习方法
    • 8.4 定量分析模型
      • 8.4.1 免定标模型
      • 8.4.2 定标模型
    • 8.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第9章 煤质分析应用
    • 9.1 LIBS煤质分析概述
      • 9.1.1 引言
      • 9.1.2 煤质检测技术
      • 9.1.3 LIBS应用于煤质分析的难点
      • 9.1.4 解决思路和方案
    • 9.2 LIBS在煤质分析中的应用
      • 9.2.1 发热量分析
      • 9.2.2 工业分析
      • 9.2.3 元素分析
      • 9.2.4 LIBS煤质分析仪
    • 9.3 本章小结
    • 参考文献
  • 第10章 冶金与选矿应用
    • 10.1 引言
    • 10.2 固体金属合金离线分析
      • 10.2.1 钢
      • 10.2.2 铝合金
      • 10.2.3 其他合金
    • 10.3 熔融金属合金在线分析
      • 10.3.1 系统结构
      • 10.3.2 钢水成分在线分析
      • 10.3.3 铝水成分在线分析
    • 10.4 偏析与夹杂的显微分布分析
      • 10.4.1 分析原理
      • 10.4.2 系统结构
      • 10.4.3 应用案例
    • 10.5 废旧金属分类分选
      • 10.5.1 概述
      • 10.5.2 系统结构
      • 10.5.3 分类方法
      • 10.5.4 应用案例
    • 10.6 矿浆品位在线分析
      • 10.6.1 概述
      • 10.6.2 系统结构
      • 10.6.3 应用案例
    • 10.7 本章小结
    • 参考文献
  • 第11章 水泥生料检测应用
    • 11.1 引言
    • 11.2 传统水泥生料检测方法
    • 11.3 LIBS水泥检测优势及应用
      • 11.3.1 LIBS检测优势
      • 11.3.2 LIBS检测水泥应用范围
      • 11.3.3 LIBS水泥检测挑战及解决措施
    • 11.4 检测方法技术
      • 11.4.1 元素分析
      • 11.4.2 检测精度优化
      • 11.4.3 数据优化
      • 11.4.4 在线检测装备研发
    • 11.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第12章 海洋应用
    • 12.1 引言
    • 12.2 LIBS分析的难点和问题
    • 12.3 解决思路和方案
    • 12.4 探测系统的设计
    • 12.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第13章 化生爆危险品检测应用
    • 13.1 引言
    • 13.2 现有化生爆危险品检测技术
    • 13.3 化生爆危险品LIBS检测的优势及面临挑战
      • 13.3.1 化生爆危险品LIBS检测优势
      • 13.3.2 LIBS检测危险品面临的挑战和解决措施
    • 13.4 检测方法技术和应用效果
      • 13.4.1 爆炸物检测
      • 13.4.2 化学危险品检测
      • 13.4.3 生物危险品检测
    • 13.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第14章 生物医学应用
    • 14.1 引言
    • 14.2 现有生物医学检测技术分析
    • 14.3 生物医学LIBS检测的优势及面临的挑战
    • 14.4 检测方法技术和应用效果
      • 14.4.1 疾病诊断
      • 14.4.2 元素分布成像
      • 14.4.3 元素测定
      • 14.4.4 术中指导与在线反馈
    • 14.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第15章 文化遗产应用
    • 15.1 引言
    • 15.2 文化遗产的特点及常用分析方法
    • 15.3 LIBS在文化遗产分析中的可行性
    • 15.4 文化遗产分析中的LIBS实验装置
    • 15.5 LIBS在文化遗产中的定性和定量分析
    • 15.6 LIBS在文化遗产中的应用
      • 15.6.1 颜料分析
      • 15.6.2 陶瓷、大理石、玻璃和地质相关文化遗产的分析
      • 15.6.3 金属类文物的分析
      • 15.6.4 生物遗骸的分析
      • 15.6.5 文物清洗
    • 15.7 本章小结
    • 参考文献
  • 第16章 农业应用
    • 16.1 引言
    • 16.2 其他分析技术在农业生产应用中的现状
    • 16.3 LIBS技术在农业生产应用中的难点
    • 16.4 LIBS技术在农业生产中的实际应用
      • 16.4.1 环境类
      • 16.4.2 生命类
    • 16.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第17章 其他应用
    • 17.1 地质材料
      • 17.1.1 地球大气环境下的地质材料分析
      • 17.1.2 地外环境下的地质材料分析
    • 17.2 气溶胶
    • 17.3 聚合物
    • 17.4 同位素
    • 17.5 化妆品
    • 17.6 无机非金属材料
    • 17.7 本章小结
    • 参考文献
  • 第18章 光谱联用技术
    • 18.1 引言
    • 18.2 LIBS与拉曼光谱技术联用
      • 18.2.1 拉曼光谱技术简介
      • 18.2.2 LIBS与拉曼光谱技术联用
      • 18.2.3 典型实验台架
      • 18.2.4 LIBS与拉曼光谱技术联用的应用及展望
    • 18.3 LIBS与激光诱导荧光光谱技术联用
      • 18.3.1 LIBS-LIF技术简介
      • 18.3.2 典型实验台架
      • 18.3.3 LIBS-LIF技术关键测量参数优化
      • 18.3.4 LIBS-LIF技术的应用及展望
    • 18.4 LIBS与红外光谱技术联用
      • 18.4.1 红外光谱技术简介
      • 18.4.2 红外分析仪
      • 18.4.3 LIBS与红外光谱联用的应用及展望
    • 18.5 LIBS与高光谱技术联用
      • 18.5.1 高光谱技术简介
      • 18.5.2 高光谱成像实验系统
      • 18.5.3 LIBS与高光谱技术联用的应用及展望
    • 18.6 LIBS与火花诱导击穿光谱技术联用
      • 18.6.1 火花诱导击穿光谱技术简介
      • 18.6.2 LIBS与电火花诱导击穿光谱技术联用
      • 18.6.3 典型实验台架
      • 18.6.4 LIBS与电火花诱导击穿光谱技术联用的应用及展望
    • 18.7 LIBS与分子同位素光谱技术联用
      • 18.7.1 LIBS检测同位素困境
      • 18.7.2 LIBS与分子同位素光谱技术联用
      • 18.7.3 典型实验台架
      • 18.7.4 LAMIS技术的应用及展望
    • 18.8 本章小结
    • 参考文献
  • 第19章 结论与展望
  • 索引
  • 附图

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