Vitenskapelige artikler m/referee

Physics-based multiplicative scatter correction approaches for improving the performance of calibration models.

Når man karakteriserer næringsmiddel-relevante prøver ved ”lysmåling”, enten det er forbrukeres sensoriske persepsjon, analytisk sensorikk, eller spektrofotometri i UV, Vis. , NIR eller IR områdene, vil ”signalet” alltid inneholde både ”kjemiske” og ”fysiske” effekter. ”Kjemiske” effekter består av pigment-basert lysabsorpsjon i Vis. området og elektroniske eller molekylære vibrasjoner i henholdsvis UV- og NIR/IR områdene. ”Fysiske” effekter består av lysspredning, prøvetykkelse, temperatureffekter osv – disse skyldes dels egenskaper i prøvene og dels egenskaper i måleinstrumentet.

Både ”kjemiske” og ”fysiske” effekter kan være interessante å kvantifisere. Og uansett er det jo en hovedregel i moderne multivariate kalibrering at alle store typer av effekter i ens måledata – enten de er ønskede eller uønskede – må måles klart og tydelig for å kunne modelleres og kompenseres for. Med moderne multikanals spektrofotometri er dette som regel mulig. Problemet er bare at ”kjemiske” og ”fysiske” effekter oppfører seg matematisk ganske forskjellig, og i blanding kan de gi kalibreringsproblemer.

Nyere forskning har vist at EMSC-teknikken (utviklet bl.a. ved Matforsk) representerer en pre-prosesseringsmetode som lar oss skille ”fysiske” og ”kjemiske” effekter (for eksempel lysspredning og pigment-absorbans) ved multivariat analyse av mangekanals-spektra. Men standard EMSC-teknikk antar at lysspredningen er den samme ved alle bølgelengder, og dette er ofte en for grov antakelse. Dette nye arbeidet viser en modifisert EMSC-metode som også tillater estimering og korreksjon av en bølgelengde-avhengig lysspredning.

Nøkkeldata

Årstall 2006
Abstract Light scattering effects pose a major problem in the estimation of chemical properties of particulate systems such as blood, tissue and pharmaceutical solids. Recently, Martens et al proposed an Extended Multiplicative Signal Correction (EMSC) approach where light scattering effects were taken into account in an empirical manner. It is possible to include causal, first-principles mathematical models based on the physics of light scattering into the EMSC framework. This could lead to significant improvements in the separation of absorption and scattering effects. A pre-conditioning step prior to application of EMSC whereby a transformation based on the physics of light scattering is used to convert the spectra into a form where the absorption and scattering effects are separable (an underlying assumption of EMSC) is proposed. Results indicate that the transformation followed by EMSC gives better calibration models than the direct application of EMSC to the absorbance spectra.
Referanse Thennadil, S.N., Martens, H., Kohler, A. 2006. Physics-based multiplicative scatter correction approaches for improving the performance of calibration models. Applied Spectroscopy, Vol 60, Issue 3, pp 315-321.
Utgiver Applied Spectroscopy,

Relaterte personer

  • Harald Martens

    Seniorforsker

    Tlf: +47 64970291

    Mobil: +47 950 75 025

  • Achim Kohler

    Forsker

    Tlf: +47 64970240

    Mobil: +47 901 80 765