CN103616075B - 一种libs成分分析中元素谱线的自动识别方法 - Google Patents

Abstract

一种LIBS成分分析中元素谱线的自动识别方法，属于材料成分分析技术领域。从元素谱线自动识别阶段的内在特点出发，抛开难以制定规则的问题，以已知的原子光谱数据库为波长参考标准，以光谱数据波长和强度的测量范围和精度为限制条件，定义元素谱线识别限制参数，制定识别规则，建立识别算法，从实测光谱数据中识别出各元素光谱数据，为后续的元素成分分析提供尽可能完备的数据基础。以NIST原子光谱数据库为波长参考标准，在7分钟内中实现了单块低合金钢标样N-LA17GBW01211中14个元素的共5310条LIBS谱线的自动识别，得到了符合规则要求的元素谱线。优点在于，识别适应性强、速度快、结果准确完备。

Description

一种LIBS成分分析中元素谱线的自动识别方法

技术领域

本发明属于材料成分分析技术领域，特别是涉及一种LIBS成分分析中元素谱线的自动识别方法，用于从针对样本而实测的LIBS光谱数据中自动识别出元素谱线，为后续的元素含量分析提供尽可能完备的数据基础。

技术背景

LIBS合金成分分析技术是材料分析中一个重要方面，受到研究者的广泛关注(王海舟,冶金分析前沿[M],北京：科学出版社，2004，255-289)。该技术的基本思想是通过激光激发一个或一组样本产生等离子体光谱，然后用光谱仪直接收集样本表面产生的发射谱线信号，最后通过对此信号进行分析处理获得样本各元素及相应含量。

谱线信号的分析处理一般由谱线识别和含量分析两部分组成。谱线识别的任务就是以各元素的原子发射光谱数据库为标准，结合光谱仪的波长、强度的测量范围和测量精度，综合考虑谱线间干扰、谱线强度过大或过小等因素，从样本的单次或多次重复实测光谱数据中确定出各谱线对应的元素，以及元素在该谱线的光谱强度。而含量分析就是在元素谱线识别的基础上，通过有标样法或无标样法，确定待测样本中各元素的含量。由此可以看到，元素谱线的识别是后续元素含量分析的前提和基础。

鉴于元素谱线识别的重要性，研究人员发展了各种识别方法。这些识别方法主要分为手工(林晓梅,曹继庆,殷庆辉,刘晓庆.基于LIBS技术的AOD炉硅含量在线分析[J],铁合金，2009，No.1,41-44；吴少波,叶连慧,孙彦广,于立业,张云贵.国产Nd:Yag美容用激光器用于LIBS成分分析的可行性研究[J],仪器仪表学报，2013，34(6)，181-186)和自动两大类(杜振辉,孟繁莉,李金义.激光诱导击穿光谱定量分析中的分析线自动选择方法[J],光谱学与光谱分析，2012,32(4),876-880；Aydin U，Roth P，Gehlen C D，Noll R.Spectral line selection for time-resolved investigations oflaser-induced plasmas by an iterative Boltzmann plot method,Spectrochim.ActaPart B,2008,63：1060-1065；于海斌,孙兰香,杨志家,郭前进,辛勇,丛智博.校正激光诱导等离子体发射光谱连续背景干扰的方法[P],101750401A，2010-06-23)。

手工方法一般依靠前人使用过的元素谱线，或者使用已知的原子光谱数据人工筛选。这种方法一般用在研究中的探索阶段，优点是灵活，缺点是工作繁重，容易出错和遗漏。

自动分析方法则建立各种识别参数、规则和算法，利用计算机强大的计算功能，以已知的原子光谱数据库为参考标准，对实测光谱数据进行自动识别。这种方法不仅节约人力，而且不易出错和遗漏。

文献(杜振辉,孟繁莉,李金义.激光诱导击穿光谱定量分析中的分析线自动选择方法[J],光谱学与光谱分析，2012,32(4),876-880)定义了元素发射谱线的相对强度比、波长偏差两个参数，并据此对检测谱线进行筛选，通过设定合理的阈值，剔除自吸收和干扰严重的谱线。

该文提出用发射线的相对比强度位于合适的范围来判断是否可以选择此谱线，但由于相对比公式的分子分母都使用了实测谱线强度，所以可能存在无法区分自吸收谱线的情形。

此外，该文的一个重要方面是干扰谱线的剔除，但文中未详细论述剔除方法。

文献(Aydin Roth P，Gehlen C D，Noll R.Spectral line selection fortime-resolved investigations of laser-induced plasmas by an iterative Boltzmannplot method,Spectrochim.Acta Part B,2008,63：1060-1065)为了降低谱线间干扰，制定了谱线发射系数大于周边谱线发射系数总和的3倍的原则，来对理论谱线进行裁减。由于这个原则针对的是理论谱线，而理论谱线和实际谱线的发射系数并不一定一致，所以这个原则并不一定适合实际谱线的识别。

文献(Giacomo D，Dell’aglio M，Pascale O D，et a1.Laser induced breakdownspectroscopy on meteorites.Speetrochim.Acta Part B，2007，62：1606-1611)提出的一个谱线识别的原则是：对于高浓度元素，避免选择跃迁到低能级小于6000cm_1(o.74eV)的谱线(共振线)，以减小自吸收的影响。然而，在谱线识别阶段，研究者并不知道元素浓度的高低，何况浓度高低本身就是一个模糊的说法。

从现有的谱线自动识别的文献看，一方面，其关注的自吸收谱线、谱线间干扰(即基体效应)的去除问题，都是较多地需要人为处理而难以制定规则的问题，如果处理不当，会损失掉许多有用的光谱数据或者造成光谱数据错误。另一方面，这些问题虽然在谱线自动识别阶段难以单独处理，但是，在后续的成分分析阶段，通过建立各谱线的工作曲线(有标样情况)或者波尔兹曼图(无标样情况)却是能解决的(孙兰香,于海斌,郭前进等,激光诱导击穿光谱在物质成分定量分析方面的实验研究进展[J],仪器仪表学报,2008,29(10)：2235-2240)，在这个阶段，工作曲线或者波尔兹曼图的好坏直接就说明了谱线的合理性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LIBS成分分析中元素谱线的自动识别方法，从元素谱线自动识别阶段的内在特点出发，抛开难以制定规则的问题，以已知的原子光谱数据库为波长参考标准，以光谱数据波长和强度的测量范围和精度为限制条件，定义元素谱线识别限制参数，制定识别规则，建立识别算法，从实测光谱数据中识别出各元素光谱数据，为后续的元素成分分析提供尽可能完备的数据基础。

本发明以NIST原子光谱数据库为波长参考标准，在7分钟内中实现了单块低合金钢标样N-LA17 GBW 01211中14个元素的共5310条LIBS谱线的自动识别，得到了符合规则要求的元素谱线。具体工艺步骤如下：

1.定义限制参数

(1)谱线波长匹配阈值D₁

D₁为待匹配实测谱线波长与前一个实测谱线波长的间隔的一半。

(2)谱线波长匹配阈值D₂

D₂为待匹配实测谱线波长与后一个实测谱线波长的间隔的一半。

D₁和D₂能不遗漏地和少冗余地覆盖和带匹配实测谱线临近的理论谱线。

(3)光谱强度下限值ILL

ILL可综合光谱仪的光谱强度测量范围和研究者的经验制定。ILL不小于零，一般不小于光谱仪空白噪声均值的2～3倍。

(4)光谱强度上限值IUL

IUL也是综合光谱仪的光谱强度测量范围和研究者的经验来制定的。IUL不大于光谱仪强度测量上限。

2.制定识别规则

(1)-D₁<＝λ_{元素i，理论谱线j}-λ_{实测谱线k}<＝D₂

其中λ_{元素i，理论谱线j}为元素i的第j条理论谱线的波长，λ_{实测谱线k}为第k条实测谱线的波长。这里的理论谱线即是已知的原子光谱数据库的谱线。D₁＝(λ_{实测谱线k}‐λ_{实测谱线 k‐1})/2,D₂＝(λ_{实测谱线k+1}‐λ_{实测谱线k})/2，这里实测谱线波长序列{λ_{实测谱线k},k＝1,2…r}是按从小到大排列的。

该规则用于划分实测谱线k为元素i的谱线，这时实测谱线k的波长λ_{实测谱线k}就是元素i的实测谱线波长，记为λ_{元素i,实测谱线k}。

需要指出的是，一方面，由于单个元素自身的理论谱线波长的间隔常常小于实测光谱波长间隔，所以可能存在一条实测谱线对应于某个元素的多条理论谱线的情形；另一方面，由于实测光谱波长间隔随波长的不同有微小浮动，所以还可能存在同一条理论谱线对应于多条不同实测谱线的情形；另外，由于属于不同元素的谱线波长的间隔也常常小于实测光谱波长间隔，所以可能存在一条实测谱线对应于多个元素所属的谱线的情形。对于这三方面，要分别使用规则(2)、(3)和(4)来剔除重复的谱线。

(2)min{|λ_{元素i，实测谱线k}-λ_{元素i，理论谱线j}|，j＝1,2…m}

其中λ_{元素i，实测谱线k}是元素i的第k条实测谱线波长，{λ_{元素i，理论谱线j}，j＝1,2…m}是元素i的与λ_{元素i，实测谱线k}对应的m条理论谱线波长的集合。

该规则用于在λ_{元素i，实测谱线k}对应的所有理论谱线波长中，只选择离此实测谱线波长最近的理论谱线波长。

(3)min{|λ_{元素i，理论谱线j}-λ_{元素i，实测谱线k}|，k＝1,2…n}

其中λ_{元素i，理论谱线j}是元素i的第j条理论谱线波长，{λ_{元素i，实测谱线k}，k＝1,2…n}是元素i的与λ_{元素i，理论谱线j}对应的n条实测谱线波长的集合。

该规则用于在λ_{元素i，理论谱线j}对应的所有实测谱线波长中，只选择离此理论谱线波长最近的实测谱线波长。

(4)min{|λ_{元素i，实测谱线j}-λ_{元素i，理论谱线j}|，i＝1,2…p}，这里p条λ_{元素i，实测谱线j}相等

其中{λ_{元素i，理论谱线j}，i＝1,2…p}是p个元素的理论波长，这些理论波长对应的实测谱线波长λ_{元素i，实测谱线j}都相等。

该规则用于在同一实测谱线属于不同元素的情形下，选择和此实测谱线波长最接近的理论谱线波长所对应的元素为该实测谱线所属的元素。

(5)ILL≤I_{元素i,实测谱线j}≤IUL

其中，I_{元素i,实测谱线j}是元素i的实测谱线j的强度。该规则用于剔除受到仪器、外部环境或光谱信号自身的影响而导致的谱线光谱强度过大或过小的谱线。

3建立识别算法

(1)按光谱仪波长测量范围读取理论谱线波长数据并存储

从各个元素对应的理论波长数据文件TheoWavLen1_元素名中读取波长在光谱仪测量范围[SL，SH]内的数据，并按从小到大顺序存储在各元素的理论谱线波长数组TheoWavLen2_元素名中。这里SL和SH分别为光谱仪的波长测量下限值和上限值。

(2)读取样本的实测光谱数据并在平均后存储

从样本实测光谱数据文件PracSpectraData中读取波长和多次测量的光谱强度数据，计算各波长处光谱强度的平均值，将波长和平均强度存储在二维数组PracAvgSpectraData中，数组的第一列为波长，第二列为平均强度。

(3)对每个元素i，按规则(1)划分出属于此元素的实测谱线和相应的理论谱线。

对于每个给定的元素i，按D₁<＝λ_{元素i，理论谱线j}-λ_{实测谱线k}<＝D₂匹配规则，得到每个元素的实测谱线波长及相应的平均强度。

(4)对每一元素i，按规则(2)，在每条实测谱线对应的所有理论谱线波长中，只保留与实测谱线最接近的理论谱线波长并存储。

对每条实测谱线，求它和与它对应的每条理论谱线的波长差，取波长差最小的理论谱线作为对应于实测谱线波长的元素波长。将得到的元素实测谱线波长数据、其对应的光谱强度数据和理论谱线波长数据，分别存储到对应的二维数组InstrMatTheoWaveLen1(i,j)、InstrMatstrength1(i,j)、InstrMatPracWaveLen1(i,j)。

(5)对每一元素i,按规则(5)去除强度过小或过大的谱线并存储。

对于元素谱线的光谱强度，按照ILL≤I_{元素i,实测谱线}≤IUL规则，去除光谱强度值过低的谱线以减小背景光谱影响，增大信噪比；去除光谱强度值过高的谱线，以去除光谱强度饱和的谱线。存储元素i对应的理论谱线波长、实测谱线波长和实测谱线强度到对应的二维数组InstrMatTheoWaveLen2(i,j)、InstrMatstrength2(i,j)、InstrMatPracWaveLen2(i,j)。

(6)对每一元素i，按规则(3)，在每条理论谱线对应的所有实测谱线波长中，只保留与理论谱线最接近的实测谱线波长并存储。

对每条理论谱线，求它和与它对应的每条实测谱线的波长差，取波长差最小的实测谱线和该理论谱线对应。将得到的元素实测谱线波长、其对应的光谱强度和理论谱线波长，分别存储到对应的二维数组InstrMatTheoWaveLen3(i,j)、InstrMatstrength3(i,j)、InstrMatPracWaveLen3(i,j)。

(7)按照规则(4)，在同一实测谱线属于不同元素的情形下，选择和此实测谱线波长最接近的理论谱线波长所对应的元素为该实测谱线所属的元素并存储。

存储各元素的理论谱线波长、实际谱线波长、实际谱线强度到二维数组InstrMatTheoWaveLen4(i,j)、InstrMatPracWaveLen4(i,j)、InstrMatstrength4(i,j)。

本算法所述流程可用图1来表示。

应用本发明所述方法时，注意要预先设定好样本的组成元素体系，即样本含有哪些元素。这对于组成元素体系已知的情况，是很方便的，但对于组成元素体系未知的情况(比如一块未知的合金样本)，情况就复杂些了，研究者可以根据各种信息估计出组成元素体系，再应用本发明所述方法进行元素谱线识别。

本方法可以适应于具有同种合金体系的多个样本的谱线识别。识别时，可以先按照图1流程对任意一个样本进行谱线识别，得到各元素光谱的波长和强度；然后对其他各个样本，依照从第一个样本识别的各元素的波长，按图1的规则(5)对其他样本的强度进行识别。

本发明没有涉及谱线识别中和文献(于海斌,孙兰香,杨志家等.校正激光诱导等离子体发射光谱连续背景干扰的方法[P].101750401A，2010-06-23)所述类似的复杂背景干扰问题，这里的干扰为强度随波长变化的曲线。为去除此干扰，文中使用多项式来拟合干扰，再从光谱数据中将此干扰扣减。如果光谱信号存在这样的干扰，可以在本发明所述算法的第(2)步时，谨慎参考文献(于海斌,孙兰香,杨志家等.校正激光诱导等离子体发射光谱连续背景干扰的方法[P].101750401A，2010-06-23)所述方法对实测谱线进行背景干扰抑制。此外，如果实测光谱存在的复杂背景干扰不大，依然有可能在适当设定光谱强度范围下限情况下，使用本发明所述方法限制来抑制背景干扰的影响。

应用本发明所述方法时，光谱强度限值选择可以由研究者结合仪器的空白噪声和饱和强度值来综合选择。当然，在光谱强度限值选择不同的情况，得到的数据量可能是有所不同的。

本发明方法在理论谱线波长库的选择上并没有特别要求，元素的理论谱线参考数据库可以是NIST完整的或简化的数据库(完整库NIST/ASD，简化库ebookBASD)，或者是Kurucz R.L.光谱数据库(http://www.cfa.harvard.edu/amp/ampdata/kurucz23/sekur.html)，国内的原子光谱数据库(http://www.camdb.ac.cn/db/spectra/spectra_search.asp)甚至是自定义的数据库(如选取某数据库中一段波长范围内的谱线组成的数据库)。

应用本发明所述方法时，对于谱线波长的选择范围，只要在光谱仪的测量范围内，可以由研究者自行设定，这样可以研究在特定的波长范围内的元素谱线识别情况。

本发明的优点在于，能适用于各种LIBS设备和样本的光谱数据，能匹配各种已知的原子光谱数据库甚至自定义数据库，能识别任意指定单块或多块同种样本的的一个或多个元素的谱线，识别适应性强、速度快、结果准确完备。

附图说明

图1元素谱线自动识别流程图

图2LIBS试验系统。

图3样本的实测谱线图。

图4应用规则(1)和(2)识别出的谱线图。

图5应用规则(5)识别出的谱线图。

图6应用规则(3)和(4)最终识别出的谱线图。

具体实施方式

1 实验装置和步骤

LIBS实验系统如图1所示(吴少波,叶连慧,孙彦广,等.国产Nd:Yag美容用激光器用于LIBS成分分析的可行性研究[J].仪器仪表学报，2013，34(6):181-186)。使用MK-101Nd:Yag脉冲激光器，激光波1024nm、能量106mJ、脉宽14.2ns。使用Avaspace-2048-4-USB2光谱仪，波长范围200nm到850nm、实测光谱波长间隔0.02～0.13nm。信号发生器采用DG535脉冲延时发生器，它能通过激光器触发电路触发激光器以指定频率重复发出激光脉冲。实验采用低合金钢标样N-LA17GBW 01211，其样本成分如表1所示。所用计算机为本单位云计算平台中的一台虚拟机：Windows Server2003操作系统，3.75G内存，8核CPU1800MHz/核。

表1：低合金钢标样N-LA17GBW 01211成分(％)

Fe	C	Si	Mn	S	P	Cr
							余量	0.692	0.282	0.172	0.013	0.028	0.28
Ni	Cu	Mo	V	W	Al	Ti
							0.507	0.161	0.16	0.108	0.155	0.019	0.132

启动试验装置自动重复进行下述过程250次：信号发生器高能脉冲激光以1Hz重复频率通过聚焦镜汇聚到样本表面，烧蚀表面产生高温等离子体。同时，光电转换电路接收样本表面处激光的漫反射光并转换为电信号，此信号经过放大整形处理后形成TTL信号来触发光谱仪。光谱仪按照1.28us延时时间和1.05ms积分时间通过光纤采集到光谱数据存储在计算机中。

3 识别过程和结果

对实验所得的低合金钢标样的数据按图1所示流程进行元素谱线自动识别。

按流程的第(1)步从NIST原子光谱波长数据库(http://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html)中读取样本各元素的理论谱线波长并裁剪到光谱仪的测量范围[200nm,850nm]内。

按流程的第(2)步得到样本在[200nm,850nm]的平均实测谱线图(250次测量的平均光谱)，如图3所示。

按流程图的第(3)和(4)步，应用识别规则(1)和(2)，得到属于Fe、C、Si、Mn、S、P、Cr、Ni、Cu、Mo、V、W、Al、Ti各元素的实测谱线分别有3796、80、391、426、952、169、802、307、368、986、958、4433、517、3184条，如图4所示。

按流程图的第(5)步，应用识别规则(5)，考虑到仪器的空白噪声约为200，设置ILL＝1000使得强度的信噪比不小于5：1，设置IUL＝60000，使得强度远离仪器的饱和强度65535，这样得到各元素的实测谱线分别有3329、66、302、389、805、141、764、264、299、886、846、3668、428、2632条，如图5所示。

按流程图的第(6)和(7)步，应用识别规则(3)和(4)，得到各元素的实测谱线分别有1342、21、96、91、191、39、175、56、80、201、242、1732、95、940条，如图6所示。

上述识别过程的总时间为6m40s。

Claims (1)

1.一种LIBS成分分析中元素谱线的自动识别方法，其特征在于，具体工艺步骤如下：

(1)定义限制参数

a、谱线波长匹配阈值D₁

D₁为待匹配实测谱线波长与前一个实测谱线波长的间隔的一半；

b、谱线波长匹配阈值D₂

D₂为待匹配实测谱线波长与后一个实测谱线波长的间隔的一半；

D₁和D₂能不遗漏地和少冗余地覆盖和带匹配实测谱线临近的理论谱线；

c、光谱强度下限值ILL：光谱强度下限值ILL不小于零；

d、光谱强度上限值IUL：光谱强度上限值IUL不大于光谱仪强度测量上限；

(2)制定识别规则

a)-D₁<＝λ_{元素i，理论谱线j}-λ_{实测谱线k}<＝D₂，其中λ_{元素i，理论谱线j}为元素i的第j条理论谱线的波长，λ_{实测谱线k}为第k条实测谱线的波长；所述的理论谱线即是已知的原子光谱数据库的谱线；D₁＝(λ_{实测谱线k}-λ_{实测谱线k-1})/2,D₂＝(λ_{实测谱线k+1}-λ_{实测谱线k})/2，这里实测谱线波长序列{λ_{实测谱线k},k＝1,2…r}是按从小到大排列的；

该规则用于划分实测谱线k为元素i的谱线，这时实测谱线k的波长λ_{实测谱线k}就是元素i的实测谱线波长，记为λ_{元素i,实测谱线k}；

b)min{|λ_{元素i，实测谱线k}-λ_{元素i，理论谱线j}|，j＝1,2…m}，其中λ_{元素i，实测谱线k}是元素i的第k条实测谱线波长，{λ_{元素i，理论谱线j}，j＝1,2…m}是元素i的与λ_{元素i，实测谱线k}对应的m条理论谱线波长的集合；

该规则用于在λ_{元素i，实测谱线k}对应的所有理论谱线波长中，只选择离此实测谱线波长最近的理论谱线波长；

c)min{|λ_{元素i，理论谱线j}-λ_{元素i，实测谱线k}|，k＝1,2…n}，其中λ_{元素i，理论谱线j}是元素i的第j条理论谱线波长，{λ_{元素i，实测谱线k}，k＝1,2…n}是元素i的与λ_{元素i，理论谱线j}对应的n条实测谱线波长的集合；

该规则用于在λ_{元素i，理论谱线j}对应的所有实测谱线波长中，只选择离此理论谱线波长最近的实测谱线波长；

d)min{|λ_{元素i，实测谱线j}-λ_{元素i，理论谱线j}|，i＝1,2…p}，这里p条λ_{元素i，实测谱线j}相等，其中{λ_{元素i，理论谱线j}，i＝1,2…p}是p个元素的理论波长，这些理论波长对应的实测谱线波长λ_{元素i，实测谱线j}都相等；

该规则用于在同一实测谱线属于不同元素的情形下，选择和此实测谱线波长最接近的理论谱线波长所对应的元素为该实测谱线所属的元素；

e)ILL≤I_{元素i,实测谱线j}≤IUL，其中，I_{元素i,实测谱线j}是元素i的实测谱线j的强度；该规则用于剔除受到仪器、外部环境或光谱信号自身的影响而导致的谱线光谱强度过大或过小的谱线；

(3)建立识别算法

(a)按指定波长范围读取理论波长数据并存储

从各个元素对应的理论波长数据文件TheoWavLen1_元素名中读取波长在指定的光谱波长范围[SL，SH]内的数据，并按从小到大顺序存储在各元素的理论谱线波长数组TheoWavLen2_元素名中；这里SL和SH分别为指定的光谱波长下限值和上限值；

(b)按指定波长范围读取样本的实测光谱数据并在平均后存储

按[SL,SH]波长范围从样本实测光谱数据文件PracSpectraData中读取波长和多次测量的光谱强度数据，计算各波长处光谱强度的平均值，将波长和平均强度存储在二维数组PracAvgSpectraData中，数组的第一列为波长，第二列为平均强度；

(c)对每个元素i，按规则a)划分出属于此元素的实测谱线和相应的理论谱线；

对于每个给定的元素i，按-D₁<＝λ_{元素i，理论谱线j}-λ_{实测谱线k}<＝D₂匹配规则，得到每个元素的实测谱线波长及相应的平均强度；

(d)对每一元素i，按规则b)，在每条实测谱线对应的所有理论谱线波长中，只保留与实测谱线最接近的理论谱线波长并存储；

对每条实测谱线，求它和与它对应的每条理论谱线的波长差，取波长差最小的理论谱线作为对应于实测谱线波长的元素波长；将得到的元素实测谱线波长数据、其对应的光谱强度数据和理论谱线波长数据，分别存储到对应的二维数组InstrMatTheoWaveLen1(i,j)、InstrMatstrength1(i,j)、InstrMatPracWaveLen1(i,j)；

(e)对每一元素i,按规则e)去除强度过小或过大的谱线并存储；

对于元素谱线的光谱强度，按照ILL≤I_{元素i,实测谱线j}≤IUL规则，去除光谱强度值过低的谱线以减小背景光谱影响，增大信噪比；去除光谱强度值过高的谱线，以去除光谱强度饱和的谱线；存储元素i对应的理论谱线波长、实测谱线波长和实测谱线强度到对应的二维数组InstrMatTheoWaveLen2(i,j)、InstrMatstrength2(i,j)、InstrMatPracWaveLen2(i,j)；

(f)对每一元素i，按规则c)，在每条理论谱线对应的所有实测谱线波长中，只保留与理论谱线最接近的实测谱线波长并存储；

对每条理论谱线，求它和与它对应的每条实测谱线的波长差，取波长差最小的实测谱线和该理论谱线对应；将得到的元素实测谱线波长、其对应的光谱强度和理论谱线波长，分别存储到对应的二维数组InstrMatTheoWaveLen3(i,j)、InstrMatstrength3(i,j)、InstrMatPracWaveLen3(i,j)；

(g)按照规则d)，在同一实测谱线属于不同元素的情形下，选择和此实测谱线波长最接近的理论谱线波长所对应的元素为该实测谱线所属的元素并存储；

存储各元素的理论谱线波长、实际谱线波长、实际谱线强度到二维数组InstrMatTheoWaveLen4(i,j)、InstrMatPracWaveLen4(i,j)、InstrMatstrength4(i,j)。