Vitenskapelige artikler m/referee

Light scattering and light absorbance separated by extended multiplicative signal correction. Application to near-infrared transmission analysis of powder mixtures.

Metoden Extended Multiplicative Signal Correction (EMSC) er en ny signal prosesseringsmetode utviklet for å optimere separasjonen av fysiske lysspredningseffekter og kjemiske lysabsorpsjonsefrekter i for eksempel spektrale målinger av pulverblandinger, turbide løsninger eller intakt biologisk vev.

Metoden beskrives og anvendes for Nær-Infrarød (NIR) transmisjonsspektroskopi av tørre pulverblandinger av hveteprotein og hvetestivelse.

Varierende prøvetykkelse og –pakking forårsaket store, ukontrollerte variasjoner i lysspredning. Uten preprosessering til å korrigere for dette kunne man i og for seg få en rimelig prediksjon av kjemisk sammensetning fra de rå absorbans-spektrene (Figur A), men dette krevde en urimelig komplisert multivariat kalibreringsmodel.

Standard Multiplicative Signal Correction (MSC), som i mange andre sammenhenger har vist seg nyttig til å fjerne lysspredningseffekter, ødela i dette tilfellet informasjonen i dataene fullstendig, fordi MSC-modellen ikke skilte mellom kjemiske og fysiske variasjoner.

Den nye EMSC modelleringen (Figur B) tillot en omforming av de relativt kompliserte rådataene slik at nesten alle spor av lysspredning forsvant, og de diffuse absorbans-spektrene fra pulverblandingene så ut som om de kom fra klare løsninger.

Nøkkeldata

Årstall 2003
Abstract The Extended Multiplicative Signal Correction (EMSC) pre-treatment method was developed to optimise the separation of physical light scattering effects from chemical (vibrational) light absorbance effects in e.g. powders or turbid solutions. It is here explained, and applied to diffuse Near Infrared Transmission (NIT) spectra of dry mixtures of wheat gluten (protein) and starch (carbohydrate) powders. Without any pre-processing to correct for the uncontrolled light scattering variations, the log(1/T) absorbance spectra of the powder samples could only give reasonable predictions of the gluten analyte, but only when an unexpectedly high model complexity was used in the multivariate calibration. Standard MSC pre-processing did not work for these data at all. However, the model-based EMSC pre-processing yielded powder spectra that obeyed Beer’s Law more or less as if they had been obtained from transparent liquid solutions, apparently by isolating the chemical light absorption from additive, multiplicative and wavelength-dependent effects of uncontrolled light scattering variations. The EMSC and its converse, the Extended Inverted Signal Correction (EISC), gave rather complete modelling of the diffuse absorbance spectra, and virtually indistinguishable quantitative calibration and prediction results.
Referanse Martens, H., Nielsen, J.P., Engelsen, S.B. 2003. Light scattering and light absorbance separated by extended multiplicative signal correction. Application to near-infrared transmission analysis of powder mixtures. Analytical Chemistry, Vol 75, pp 394-404.
Utgiver Analytical Chemistry,

Relaterte personer

  • Harald Martens

    Seniorforsker

    Tlf: +47 64970291

    Mobil: +47 950 75 025