[发明专利]基于多元线性回归法的液体阴极辉光放电光谱分析方法

说明书

本发明公开了一种基于多元线性回归法的液体阴极辉光放电光谱分析方法，包括以下步骤：首先将待测样品溶液激发为等离子体，通过光谱仪采集等离子体的光谱信息。然后计算待测元素的浓度与待选定元素之间拟合曲线的斜率，斜率的绝对值越大意味待测元素和待选定元素之间相互影响越大。选取绝对值较大的斜率所对应的元素，作为多元线性回归方程中的自变量。最后，建立待测元素与选定元素的多元线性回归方程，通过该回归方程，即可分析具有与待测液相成分类似的样品溶液。本发明技术方案，通过选择最佳的自变量，并在此基础上使用多元线性回归法来矫正基体效应，从而达到提高测量精度的目的。

技术领域

本发明属于液体阴极辉光放电光谱定量分析领域，具体为通过多元线性回归法来分析光谱信号，从而提高定量分析的精度。

背景技术

随着近二十年的发展，液体阴极辉光放电光谱分析技术已经被广泛地公认为一种有效的手段去检测水体中金属元素的含量。而且该种技术相对于传统的水体元素检测技术，比如比色法和电化学法，具有很高的灵敏度，以及较低的检测限。该种技术完全可以用来检测水体中各种金属含量，特别是在测量水体中对人体有害的重金属元素(比如铅和汞)方面，有较高的检测灵敏度。而且基于液体阴极辉光放电光谱分析技术的检测装置，例如申请号为201410211206.9的中国专利和申请号为201510238942.8的中国专利中所描述的装置，都是在大气压的情况下就可以直接地被用来检测溶液中金属元素，这两种不需要真空的检测装置，具有成本相对较低、灵敏度高、便携的特点。

目前，对于如何处理液体阴极辉光放电装置中产生的光谱信息，大多数国内外研究人员都在使用标准曲线法建立数学模型。但是这种处理方法，建立的是溶液中某一个元素的浓度和其对应的某一条光谱线强度的线性关系，不能充分地利用所得到的光谱信息。由于液体阴极辉光放电等离子体存在较强的基体效应，使得这这种处理方法在进行复杂样品测量时变得更不精确。为了修正标准曲线法的不足，很多研究人员采用内标法，该种方法在测量过程引入一种内标元素，利用待测元素谱线强度与内标元素谱线强度比值建立与溶液浓度关系的定标曲线，克服等离子体波动所引起信号波动，一定程度提高了测量的准确性。但是对于内标法，其局限性在于，对于不同的元素，究竟选用何种元素来内标合适，需要大量的实验才能得到结果，而且内标法利用的只是光谱中某两条线的信息，利用这两条谱线的强度比抑制光谱波动，然而内标法还不能充分的利用光谱信息，在克服基体效应方面尚显不足。

发明内容

本发明提出液体阴极辉光放电光谱的多元线性回归分析，旨在降低样品溶液中基体效应对金属元素检测带来的不利影响。并且还提供了一套方法来确多元线性回归方程中的自变量的方法。

通过具体步骤如下：

a、配置一系列含有不同浓度的待测元素的样品溶液，并向其每份样品溶液中添加多种定量的、待选定的元素，并对这一系列样品溶液进行预处理；

b、将步骤a中的一系列样品溶液通入液体阴极辉光放电装置，启动该装置后，在高压直流电源的激励下，样品溶液被激发为等离子体后产生光谱，然后通过光谱仪采集等离子体的发射光谱，每一份样品溶液均会得到一张光谱图；

c、根据NIST数据库，从步骤b中的光谱选出待测元素的谱线，以及待选定元素的谱线；

d、根据步骤c中的光谱数据，建立待测元素浓度与某一条待选定元素谱线强度的线性拟合曲线，并得出该曲线的拟合斜率，斜率的绝对值越大，表明待测元素与该待选定元素的相互影响越大；

e、重复步骤d，建立待测元素浓度和每一条待选定元素谱线之间的拟合曲线，并可以得到每一条拟合曲线的斜率绝对值；

f、对步骤e中得到的一系列斜率绝对值进行排序，选取斜率绝对值最大的1-3条拟合曲线所对应的待选定元素，这些待选定元素与待测元素之间相互影响较大，并将这1-3个元素的谱线强度作为自变量元素，即作为回归模型中的自变量；