侯宗余：“击穿”LIBS定量分析难题

干思思

侯宗余

一束高能脉冲激光，聚焦，“啪”的一声打在待检测的样品上。因为过高的瞬时功率和能量，样品表面立马出现烧灼，一小团等离子体以“特征光谱”的形式被记录下来，经过分析、比对，待测物质的本来面目就浮出水面。这就是清华大学能源与动力工程系热能动力仿真与控制研究所助理研究员侯宗余开展的激光诱导击穿光谱技术（以下简称LIBS）研究。

定向和定量皆是难题

2008年，从清华大学热能工程系毕业的侯宗余获得直博资格，选方向成为摆在他眼前的一道难题。寻觅了一两年，直到遇见LIBS。在侯宗余看来，这个技术从最初的原理研究到动手搭建试验台，乃至后续的数据分析、模型检测及实际应用，都十分有意思。

21世纪，消沉多年的LIBS随着高精尖仪器的突飞猛进，重新站在了探测研究的风口。这时候，定量分析可以做到，但受制于可重复性差、准确性低两大难题，依旧不容易。

侯宗余博士毕业后在国电科学技术研究院、清华大学精密仪器系和能源与动力工程系对此开展攻关任务，瞄准定量化这块硬骨头，从等离子体产生、演化，模型算法和仪器等多角度入手钻研。功夫不负有心人。在准确性机理方面，他揭示了光谱信号不确定性产生的机理，并发明了空间约束、光束整形等一系列等离子体调制技术，使得LIBS信号可重复性提高2倍以上；面向算法、模型的优化，他建立了基于等离子体物理规律和机器学习算法的LIBS定量分析模型，发明了基体匹配算法等，使得LIBS测量精度提高3倍以上；研发的相关仪器，安全可靠，为煤炭、冶金、水泥等流程工业的智能化发展提供了“火眼金睛”。这些成果得益于基础研究与技术应用的两手抓，为LIBS大规模商业化奠定了技术基础。

把技术落到实处

近几年，侯宗余发明的专利与项目团队的其他10余项专利，以许可或转让方式通过美国TSI公司、国电科学技术研究院等国内外多个公司获得转化。这是领域内第一次实现向发达国家领头企业输出专业技术，是中国技术走进国际视野的缩影。从引进受限于人，到输出创造效益、制定规则，背后是侯宗余和团队数十年来的心血。他们怀揣一颗为能源事业服务的热心，在煤炭、金属、水泥分析的离线样机或在线系统方面持续推进。

让研究不断取得阶段性突破，产生社会、经济价值，侯宗余不敢独自居功，称团队间的默契配合是科学研究发展的重要一环。在介绍队伍时，他表示，在负责人王哲教授的领导下，队内分工明确，硕、博生组成了一个面向理论研究的前期小团队，工程师们则构成了技术、产品的后期应用小团队。从小到大，小环节分别占据领域全链条的一部分，全方位服务产业发展。

除了“一条龙”的发展模式，侯宗余还指出，做研究要与不同的人去交流，才有可能利用学科交叉碰撞出新火花。“有次跟导师去开会，跟做激光的人聊天，突然就想到我们为什么买了激光器就直接用，而不研究一下光束形状对测量有没有影响呢？”这种思维的碰撞，让侯宗余产生兴趣，辅助数据、实验等验证，也帮他赢得了国家自然科学基金委的支持。

把技术落到实处，真正让它在生产生活中起到作用。这是侯宗余对自身工作发展的定位和愿景。同时，他也清楚地知道，开疆扩土不急于一时，一步步走扎实，总能等到化学分析“巨星”的升起。