Nyligen har ett forskarlag under ledning av prof. Gao Minguang och biträdande professor Li Xiangxian från Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), Chinese Academy of Sciences (CAS) utvecklat en metod för förbättring av spektralupplösning baserad på linjär prediktionsteori för att utöka applikationen av FTIR-teknologi (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) för detektion av flerkomponents spårämnen med ultralåg koncentration.
De relevanta forskningsresultaten publicerades nyligen i tidskriften Measurement .
FTIR-tekniken har använts i stor utsträckning inom områden som övervakning av luftföroreningar och testning av livsmedels- och läkemedelssäkerhet. Tekniken stöter dock på svårigheter vid detektering av flerkomponents ultraspårämnen på grund av begränsningar i spektral upplösning. Att effektivt förbättra spektral upplösning i FTIR-teknik utan att ändra spektrografstrukturen eller öka instrumentvolymen utgör en betydande teknisk barriär som begränsar dess bredare användning.
I denna studie etablerade forskarna en spektralupplösningsförbättringsmodell baserad på linjär prediktion och föreslagna optimeringsmetoder för modellparameterberäkning, ordningsbestämning och modellprediktion. Modellens effektivitet validerades genom att jämföra upplösningsförbättringsresultaten med de uppmätta högupplösta spektra från Bruker IFS 125-instrumentet, vilket gav ett relativt fel på endast 0,28 % i spektrala egenskapers absorptionsband.
Dessutom kan olika faktorer associerade med den faktiska interferometriska signalen påverka effektiviteten av förbättring av spektral upplösning, inklusive det ursprungliga signal-brusförhållandet för den interferometriska signalen, modellförbättringsfaktor och initial upplösning.
"Med hjälp av en linjär förutsägelsebaserad metod för förbättring av spektral upplösning identifierade vi effektivt lågkoncentrationsgaser i atmosfären och gaskomponenter som uppvisar korsabsorption i det mellaninfraröda området," sa Li, "Dessutom, för vissa gaser, koncentrationsinversionens noggrannhet kan förbättras avsevärt efter förbättring av spektralupplösningen."
Denna forskning ger värdefullt teoretiskt stöd och analytiska verktyg för att ytterligare förbättra detektionsnoggrannheten för flerkomponents spårämnen med ultralåg koncentration, enligt teamet.
Mer information: Yusheng Qin et al, Förbättrad hög upplösning av solfjärranalysspektra baserat på linjär förutsägelse i flera steg, Mätning (2024). DOI:10.1016/j.measurement.2024.114220
Tillhandahålls av Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences
