LIBS技术在壁画保护及中药材重金属筛查中的应用与仪器研发OA
LIBS in mural conservation and Chinese herbal analysis:a review of applications and in strumentation
激光诱导击穿光谱(LIBS)技术因其快速、原位、微损及多元素同时分析等优势,已成为物质元素分析领域的研究热点.近年来,该技术在复杂基体样品的分析中展现出巨大潜力.文中综述了本课题组在LIBS技术3个前沿领域的研究进展:在文化遗产保护领域,重点介绍在敦煌壁画颜料种类识别、颗粒度评估及层位分析中LIBS测量的方法研究,探讨结合光谱匹配算法与机器学习模型在解决矿物颜料识别中的优势;在中药材重金属超标筛查中的应用,系统阐述LIBS技术结合化学计量学与机器学习方法在中药材产地溯源、重金属及微量元素定量分析中的研究,并对不同定量分析模型的性能进行比较;在分析仪器研发领域,总结了面向野外和现场快速检测需求的便携式、手持式及流水线式LIBS分析仪器的设计与研制进展,探讨了仪器小型化、自动化和智能化的发展趋势.
Laser-induced breakdown spectroscopy(LIBS)has become a research hotspot in the field of elemental analysis due to its advantages of rapid,in-situ,minimally destructive,and simultaneous multi-element analysis,demonstrating significant potential for complex matrix samples in recent years.This paper reviews the research progress of our group in three frontier application areas of LIBS technology:In cultural heritage conservation,we highlight measurement methodologies for pigment identification,grain size assessment,and stratigraphic analysis of Dunhuang murals,while discussing the advantages of combining spectral matching algorithms with machine learning for mineral pigment recognition.In the screening of heavy metal contamination in traditional Chinese medicine(TCM),we systematically elaborate on the integration of LIBS with chemometrics and machine learning for geographical origin tracing and the quantitative analysis of heavy metals and trace elements,providing a performance comparison of various analytical models.In analytical instrumentation,we summarize the design and development of portable,handheld,and online pipeline LIBS instruments tailored for rapid field and on-site detection,while exploring the trends toward miniaturization,automation,and intelligence.
韩伟伟;殷耀鹏;张国鼎;苏茂根;董晨钟;孙对兄
西北师范大学 物理与电子工程学院,甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室,甘肃 兰州 730070敦煌研究院 保护研究所,甘肃 敦煌 736200西北师范大学 物理与电子工程学院,甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室,甘肃 兰州 730070西北师范大学 物理与电子工程学院,甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室,甘肃 兰州 730070西北师范大学 物理与电子工程学院,甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室,甘肃 兰州 730070西北师范大学 物理与电子工程学院,甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室,甘肃 兰州 730070
机械制造
激光诱导击穿光谱壁画分析中药材重金属检测便携式仪器机器学习
laser-induced breakdown spectroscopy(LIBS)mural analysisChinese medicinal materialheavy metal detectionportable instrumentmachine learning
《西北师范大学学报(自然科学版)》 2026 (2)
132-141,10
国家自然科学基金资助项目(12474411,12374384,61965015)
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