Onlangs heeft een onderzoeksteam onder leiding van prof. Gao Minguang en universitair hoofddocent Li Xiangxian van Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), Chinese Academy of Sciences (CAS) een methode voor het verbeteren van de spectrale resolutie ontwikkeld, gebaseerd op lineaire voorspellingstheorie om de toepassing uit te breiden van FTIR-technologie (Fourier Transform Infrared Spectroscopie) bij de detectie van uit meerdere componenten bestaande sporenstoffen met een ultralage concentratie.

De relevante onderzoeksresultaten zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Measurement .

De FTIR-techniek wordt op grote schaal toegepast op gebieden als het monitoren van luchtverontreiniging en het testen van de veiligheid van voedsel en medicijnen. De technologie ondervindt echter problemen bij de detectie van uit meerdere componenten bestaande ultrasporestoffen vanwege beperkingen in de spectrale resolutie. Het effectief verbeteren van de spectrale resolutie in FTIR-technologie zonder de spectrograafstructuur te veranderen of het instrumentvolume te vergroten, vormt een aanzienlijke technische barrière die het bredere gebruik ervan beperkt.

In deze studie hebben onderzoekers een model voor verbetering van de spectrale resolutie opgezet, gebaseerd op lineaire voorspelling en voorgestelde optimalisatiemethoden voor modelparameterberekening, ordebepaling en modelvoorspelling. De effectiviteit van het model werd gevalideerd door de resultaten van de resolutieverbetering te vergelijken met de gemeten hogeresolutiespectra van het Bruker IFS 125-instrument, wat een relatieve fout opleverde van slechts 0,28% in de absorptiebanden van de spectrale kenmerken.

Bovendien kunnen verschillende factoren die verband houden met het daadwerkelijke interferometrische signaal de effectiviteit van de verbetering van de spectrale resolutie beïnvloeden, waaronder de oorspronkelijke signaal-ruisverhouding van het interferometrische signaal, de modelverbeteringsfactor en de initiële resolutie.

"Met behulp van een op lineaire voorspelling gebaseerde methode voor het verbeteren van de spectrale resolutie hebben we op effectieve wijze gassen met een lage concentratie in de atmosfeer en gascomponenten geïdentificeerd die kruisabsorptie vertonen in het midden-infraroodgebied", zegt Li. "Bovendien is voor bepaalde gassen de de nauwkeurigheid van concentratie-inversie kan aanzienlijk worden verbeterd na verbetering van de spectrale resolutie."

Dit onderzoek biedt waardevolle theoretische ondersteuning en analytische hulpmiddelen voor het verder verbeteren van de detectienauwkeurigheid van uit meerdere componenten bestaande sporenstoffen met een ultralage concentratie, aldus het team.

Meer informatie: Yusheng Qin et al, Verbeterde hoge resolutie van teledetectiespectra van de zon op basis van meerstaps lineaire voorspelling, Meting (2024). DOI:10.1016/j.meting.2024.114220

Aangeboden door Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academie van Wetenschappen