Ny metode forbedrer Fourier-transformation infrarød spektroskopi detektion af sporstoffer med ultralav koncentration

For nylig har et forskerhold ledet af prof. Gao Minguang og associeret prof. Li Xiangxian fra Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), Chinese Academy of Sciences (CAS) udviklet en metode til forbedring af spektral opløsning baseret på lineær forudsigelsesteori for at udvide applikationen af FTIR-teknologi (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) til påvisning af multikomponent-sporstoffer med ultralav koncentration.

De relevante forskningsresultater blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Measurement .

FTIR-teknikken er blevet anvendt i vid udstrækning inden for områder som overvågning af atmosfærisk forurening og test af fødevare- og lægemiddelsikkerhed. Teknologien støder dog på vanskeligheder ved påvisning af multi-komponent ultrasporstoffer på grund af begrænsninger i spektral opløsning. Effektiv forbedring af spektral opløsning i FTIR-teknologi uden at ændre spektrografstrukturen eller øge instrumentvolumen udgør en betydelig teknisk barriere, der begrænser dets bredere anvendelse.

I denne undersøgelse etablerede forskere en spektral opløsningsforbedringsmodel baseret på lineær forudsigelse og foreslåede optimeringsmetoder til modelparameterberegning, ordrebestemmelse og modelforudsigelse. Effektiviteten af ​​modellen blev valideret ved at sammenligne opløsningsforbedringsresultaterne med de målte højopløsningsspektre fra Bruker IFS 125-instrumentet, hvilket gav en relativ fejl på kun 0,28 % i spektrale egenskabsabsorptionsbånd.

Desuden kan forskellige faktorer forbundet med det faktiske interferometriske signal påvirke effektiviteten af ​​spektral opløsningsforbedring, herunder det originale signal-til-støj-forhold for det interferometriske signal, modelforbedringsfaktor og initial opløsning.

"Ved hjælp af en lineær forudsigelsesbaseret metode til forbedring af spektral opløsning identificerede vi effektivt lavkoncentrationsgasser i atmosfæren og gaskomponenter, der udviser krydsabsorption i det mellem-infrarøde område," sagde Li, "Desuden, for visse gasser, nøjagtigheden af ​​koncentrationsinversion kan forbedres væsentligt efter spektral opløsningsforøgelse."

Denne forskning giver værdifuld teoretisk støtte og analytiske værktøjer til yderligere at forbedre detektionsnøjagtigheden af ​​multi-komponent sporstoffer med ultralav koncentration, ifølge holdet.

Flere oplysninger: Yusheng Qin et al., Forbedret høj opløsning af solfjernmålingsspektre baseret på flertrins lineær forudsigelse, Måling (2024). DOI:10.1016/j.measurement.2024.114220

Leveret af Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences