深空探测中的激光诱导击穿光谱探测仪

舒嵘; 徐卫明; 付中梁; 万雄; 袁汝俊

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.007

深空探测中的激光诱导击穿光谱探测仪

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.007

1.
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083;上海科技大学, 上海 201210;中国科学院大学, 北京 100049
2.
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
3.
探月与航天工程中心, 北京 100190
4.
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083;中国科学院大学, 北京 100049

Laser Induced Breakdown Spectroscopy Detector in Deep Space Exploration

1.
Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China;ShanghaiTech University, Shanghai 201210, China;University of Chinese Academy Sciences, Beijing 100049, China
2.
Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China
3.
Lunar Exploration and Space Program Center, Beijing 100190, China
4.
Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China;University of Chinese Academy Sciences, Beijing 100049, China

摘要: 物质成分探测是深空探测领域非常重要的技术领域，激光诱导击穿光谱技术是一种可以非接触式快速获得物质元素成分信息的手段，论文针对2020年我国首次火星探测任务提出的火星表面成分探测仪，阐述了激光诱导击穿光谱技术基本原理，国内外的技术发展现状和趋势，重点围绕火星环境、有效载荷生存性进行了分析，最后论文详细探讨了激光诱导击穿光谱技术中的数据反演和定量化技术。
- 火星 /
- 激光诱导击穿光谱 /
- LIBS /
- 定量分析 /
- 物质成分
Abstract: The detection of material composition is a key technology in deep space exploration. Laser induced breakdown spectroscopy(LIBS) is a non-contact and rapid method to acquire element information of the material. This paper aims at the detection of the Mars surface in China's first Mars exploration mission in 2020. The basic principle of laser-induced breakdown spectroscopy,and the development status and trends of this technology is introduce firstly. Then the Martian environment and the survivability of the payloads under the harsh environment are analyzed. Finally,the data inversion and quantitative analysis technologies of LIBS are discussed.
- Mars exploration /
- laser-induced breakdown spectroscopy /
- LIBS /
- quantitative analysis /
- material composition

[1]	于登云,孙泽洲,孟林智,等. 火星探测发展历程与未来展望[J]. 深空探测学报,2016,3(2):108-113 YU D Y,SUN Z Z,MENG L Z. The development process and prospects for Mars exploration[J]. Journal of Deep Space Exploration,2016,3(2):108-113
[2]	HOFFMAN S J,KAPLAN D I. Human exploration of Mars:the reference mission of the NASA Mars exploration study team[J]. Journal of the Japanese Society,1997
[3]	FRANCISCO J F. Laser induced breakdown spectroscopy[M]. UK:Cambridge University Press,2006.
[4]	DYAR M D,TUCKER J M,HUMPHRIES S,et al. Strategies for Mars remote laser-induced breakdown spectroscopy analysis of sulfur in geological samples[J]. Spectrochimica Acta Part B:Atomic Spectroscopy,2011,66(1):39-56
[5]	WIENS R C, MAURICE S, RULL P F. The SuperCam remote sensing instrument suite for the Mars 2020 rover mission:A preview[J]. Spectroscopy,2007,68(4):1023-1028
[6]	WIENS R C,MAURICE S,MCCABE K,et al. The SuperCam remote sensing instrument suite for Mars 2020[C]//47th Lunar and Planetary Science Conference. USA:[s.n.],2016.
[7]	陆同兴,崔执凤. 激光等离子体镁光谱线Stark展宽的测量与计算[J]. 中国激光,1994,21(2):114-120
[8]	LU T X,CUI Z F. Measurment and calculation of Stark broadening of Mg spectral lines in laser plasma[J]. Chinese Journal of Lasers,1994,21(2):114-120
[9]	吴戈,陆继东,余亮英,等. 激光感生击穿光谱技术测量飞灰含碳量[J]. 热能动力工程,2005,20(4):365-368 WU G,LU J D,YU L Y,et al. The measurement of carbon content in fly ash by laser-induced breakdown spectroscopy[J]. Journal of Engineering for Thermal Energy and Power,2005,20(4):365-368
[10]	章婷婷,舒嵘,刘鹏希,等. 远程激光诱导击穿光谱技术分析岩石元素成分[J]. 光谱学与光谱分析,2017,37(2):594-598 ZHANG T T,SHU R,LIU P X,et al. Elemental analysis of rock with remote laser induced breakdown spectroscopy[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis,2017,37(2):594-598
[11]	朱存光,亓洪兴,张骏,等. 用于激光诱导离解光谱技术定量化分析的基体校正方法[J]. 红外与毫米波学报,2010,29(4):283-287 ZHU C X,YUAN H X,ZHANG J,et al. Matrix correction method used for quantitative analysis of laser induced breakdown spectroscopy[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves,2010,29(4):283-287
[12]	吕刚,亓洪兴,潘明忠,等. 克服大气环境干扰的激光诱导等离子体光谱技术研究[J]. 激光与红外,2010,40(4):354-357 LV G,YUAN H X,PAN M Z,et al. Study on the laser induced breakdown spectroscopy overcoming the interferer from atmosphere[J]. Laser & Infrared,2010,40(4):354-357
[13]	亓洪兴,舒嵘,马德敏,等. 基于激光诱导离解光谱技术的元素识别方法[J]. 红外与毫米波学报,2007(1):52-55 YUAN H X,SHU R,MA D M,et al. Elemental recognition method based on laser induced breakdown spectroscopy[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves,2007(1):52-55
[14]	王智宏,汪家升. 利用激光诱导击穿光谱技术定性分析矿石成分[J]. 中国科技信息,2007(9):21-22 WANG Z H,WANG J S. Qualitative elemental analysis in the minerals with the laser induced breakdown spectroscopic method[J]. China Science and Technology Information,2007(9):21-22
[15]	陆运章,汪家升,李威霖,等. 用激光诱导击穿光谱技术定量分析矿石样品中Si和Mg[J]. 中国激光,2009(8):2109-2114 LU Y Z,WANG J S,LI W L,et al. Quantitative analysis of Si and Mg in ore samples using laser-induced breakdown spectroscopy[J]. Chinese Journal of Lasers,2009(8):2109-2114
[16]	陈添兵,姚明印,刘木华,等. 用激光诱导击穿光谱技术定量分析土壤中Ba和Sr[J]. 光谱学与光谱分析,2012,32(6):1658-1661 CHEN T B,YAO M Y,LIU M H,et al. Quantitative analysis of Ba and Sr in soil using laser-induced breakdown spectroscopy[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis,2012,32(6):1658-1661

[1]	卢皓, 张辉, 张朕, 于天一, 崔晓峰, 胡晓东, 费立刚. 火星车多光谱相机桅杆精确指向控制方法 . 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(5): 1-6. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20220007
[2]	刘佳, 刘斌, 邸凯昌, 岳宗玉, 于天一, 王镓, 芶盛. “天问一号”着陆区地貌解译与定量分析 . 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(3): 329-337. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210123
[3]	尹力, 叶乐佳, 邸凯昌, 刘斌, 孙小珠, 王长焕, 薄正. 坡度变化率建模的低分辨率坡度补偿方法 . 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(3): 311-320. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210161
[4]	鄢青青, 刘卫, 满剑锋, 朱玛, 周东, 刘学. 火星车转移坡道机构展开策略分析与验证 . 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(5): 445-449. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200041
[5]	王越, 王彪, 王汛, 潘辰安, 姚佩雯, 李晨帆, 李勃. 火星探测任务着陆区选址和地质分析 . 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(4): 371-383. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20190708001
[6]	艾素芬, 向艳超, 雷尧飞, 薛淑艳, 沈宇新, 殷雷, 刘佳, 陈维强. 火星车低密度纳米气凝胶隔热材料制备及性能研究 . 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(5): 466-473. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200036
[7]	石海平, 陈燕, 贾阳, 屈严, 刘治钢, 王文强, 彭松. 太阳电池阵火星环境发电建模仿真 . 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(5): 474-480. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200042
[8]	孔令高, 张爱兵, 田峥, 郑香脂, 王文静, 刘勇, 丁建京. 自主火星探测高集成离子与中性粒子分析仪 . 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(2): 142-149. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.02.005
[9]	薛彬, 刘生润, 杨建峰. 用于火星表面生命信息探测的激光拉曼技术进展 . 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(5): 503-512. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.012
[10]	申智春, 林小艳, 程坤, 王海鹏. 火星探测器器箭分离冲击响应影响分析与评价 . 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(5): 483-487. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.012
[11]	关昭, 乔卫东, 杨建峰, 薛彬, 陶金有. 火星多光谱相机的地面几何标定研究 . 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(5): 465-471. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.009
[12]	张迅与, 徐天奕, 李翠. 冯·卡门撞击坑物质成分研究 . 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(1): 66-70. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2018.01.009
[13]	李建军, 王大轶. 摄动因素对火星环绕段轨道长期影响研究 . 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(1): 77-81. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.012
[14]	党兆龙, 陈百超. 火星土壤物理力学特性分析 . 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(2): 129-133,144. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2016.02.005
[15]	于正湜, 崔平远. 行星着陆自主导航与制导控制研究现状与趋势 . 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(4): 345-355. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.006
[16]	杨懿, 金双根, 薛岩松. 利用CRISM数据探测火星表面含水矿物及其演化 . 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(2): 187-194. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2016.02.015
[17]	饶炜, 孙泽洲, 孟林智, 王闯, 吉龙. 火星着陆探测任务关键环节技术途径分析 . 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(2): 121-128. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2016.02.004
[18]	孟林智, 董捷, 许映乔, 王硕. 无人火星取样返回任务关键环节分析 . 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(2): 114-120,128. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2016.02.003
[19]	高朝辉, 童科伟, 时剑波, 申麟. 载人火星和小行星探测任务初步分析 . 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(1): 10-19. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.002
[20]	徐青, 耿迅, 蓝朝祯, 邢帅. 火星地形测绘研究综述 . 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(1): 28-35.

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深空探测中的激光诱导击穿光谱探测仪

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.007

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