Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Gao Minguang e dal Prof. Associato Li Xiangxian dell'Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), Accademia cinese delle scienze (CAS) ha sviluppato un metodo di miglioramento della risoluzione spettrale basato sulla teoria della previsione lineare per espandere l'applicazione della tecnologia FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) nel rilevamento di sostanze in traccia multicomponente a bassissima concentrazione.
I risultati della ricerca in questione sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Measurement .
La tecnica FTIR è stata ampiamente applicata in campi come il monitoraggio dell’inquinamento atmosferico e i test sulla sicurezza di alimenti e farmaci. Tuttavia, la tecnologia incontra difficoltà nel rilevamento di sostanze ultra-tracce multicomponente a causa delle limitazioni nella risoluzione spettrale. Il miglioramento efficace della risoluzione spettrale nella tecnologia FTIR senza modificare la struttura dello spettrografo o aumentare il volume dello strumento pone una barriera tecnica significativa che ne limita un utilizzo più ampio.
In questo studio, i ricercatori hanno creato un modello di miglioramento della risoluzione spettrale basato sulla previsione lineare e hanno proposto metodi di ottimizzazione per il calcolo dei parametri del modello, la determinazione dell'ordine e la previsione del modello. L'efficacia del modello è stata convalidata confrontando i risultati del miglioramento della risoluzione con gli spettri ad alta risoluzione misurati dallo strumento Bruker IFS 125, ottenendo un errore relativo di solo lo 0,28% nelle bande di assorbimento delle caratteristiche spettrali.
Inoltre, vari fattori associati al segnale interferometrico effettivo possono influenzare l'efficacia del miglioramento della risoluzione spettrale, incluso il rapporto segnale/rumore originale del segnale interferometrico, il fattore di miglioramento del modello e la risoluzione iniziale.
"Con l'aiuto del metodo di miglioramento della risoluzione spettrale basato sulla previsione lineare, abbiamo identificato efficacemente i gas a bassa concentrazione nell'atmosfera e i componenti del gas che mostrano assorbimento incrociato nella regione del medio infrarosso", ha affermato Li, "Inoltre, per alcuni gas, il la precisione dell'inversione della concentrazione può essere significativamente migliorata dopo il miglioramento della risoluzione spettrale."
Secondo il team, questa ricerca fornisce un prezioso supporto teorico e strumenti analitici per migliorare ulteriormente l'accuratezza del rilevamento di sostanze in traccia multicomponente a concentrazione ultrabassa.
Ulteriori informazioni: Yusheng Qin et al, Alta risoluzione migliorata degli spettri di telerilevamento solare basati sulla previsione lineare a più fasi, Misurazione (2024). DOI:10.1016/j.misura.2024.114220
Fornito dagli Istituti di scienze fisiche Hefei, Accademia cinese delle scienze
