近日,西安石油大学李华教授团队在国际分析化学领域权威期刊《Trends in Analytical Chemistry》(中国科学院一区TOP期刊,影响因子13.5)发表题为“Laser-induced breakdown spectroscopy in rare earth analysis: technological innovations, AI-driven modeling and field applications”的综述文章,系统总结了近十年激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在稀土全生命周期物质智能分析的研究进展与发展方向。

围绕样品处理、信号激发、光谱采集与模型分析等关键环节,该综述系统梳理了已有研究进展。在样品制备方面,通过压片、熔融等方式处理固体样品,并借助富集与特殊基底实现液体样品的稳定测试;在信号增强方面,采用双脉冲、磁场等手段提升光谱强度,结合高分辨探测与显微成像定位稀土在矿物中的赋存位置,同时推进便携式设备研发,将检测延伸至野外现场;在测试环节,合理优化激光参数,并在谱线选取中排除其他元素的信号干扰;在数据分析方面,不再以模型对已有样本的拟合效果为唯一标准,转而以陌生样品及不同基体条件下的测试误差评判方法优劣,并辨识各类技术组合的适用场景。经过十余年发展,LIBS已超越单纯的稀土元素识别,逐步应用于地质找矿、冶金生产、新材料研发与废旧资源回收分选等实际场景,为稀土资源的快速筛查与现场研判提供了新的技术途径。
该综述指出,后续可发展基于LIBS的多模态融合策略,通过深度学习算法引入基体特征信息,并借助模型轻量化技术适配便携式分析设备,优先实现稀土组分的识别与精准分辨;同时推进取样、仪器、模型与验证的一体化建设,完善基体匹配标样、共享谱图库与统一数据规范,拓展AI在测点选择、参数优化、异常识别等环节的应用。方法评价最终落脚于可复现、可迁移、可支撑决策,以及资源利用层面的实际效益等指标,以期为稀土资源高效开发、循环利用与战略管控提供理论基础与技术支撑。
该工作第一作者为西安石油大学化学化工学院李茂刚副教授,西安石油大学为第一署名单位;西安石油大学化学化工学院李华教授、西北大学化学与材料科学学院张天龙教授为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金(22573076、22503066、22173071)等项目资助。(通讯员:李茂刚)
编辑:瞿凯侠