Multivariat optisk computing - Multivariate optical computing
Multivariat optisk computing , også kendt som molekylær faktor computing, er en tilgang til udviklingen af komprimerede sensing spektroskopiske instrumenter, især til industrielle applikationer såsom procesanalysestøtte . "Konventionelle" spektroskopiske metoder anvender ofte multivariate og kemometriske metoder, såsom multivariat kalibrering , mønstergenkendelse og klassificering , for at udtrække analytisk information (inklusive koncentration) fra data indsamlet ved mange forskellige bølgelængder. Multivariat optisk computing bruger en optisk computer til at analysere dataene, når de indsamles. Målet med denne fremgangsmåde er at producere instrumenter, der er enkle og robuste, men alligevel bevarer fordelene ved multivariate teknikker for nøjagtigheden og præcisionen af resultatet.
Et instrument, der implementerer denne tilgang, kan beskrives som en multivariat optisk computer . Da det beskriver en tilgang, snarere end ethvert specifikt bølgelængdeområde, kan multivariate optiske computere bygges ved hjælp af en række forskellige instrumenter (inklusive Fourier Transform Infrared ( FTIR ) og Raman ).
Den "software" i flerdimensional optisk databehandling kodes direkte til en optisk element spektral beregningsmotor såsom et interferensfilter baseret multivariat optisk element (MOE), holografisk gitter , flydende krystal indstilleligt filter , rumlig lysmodulator (SLM), eller digital mikrospejlindretning (DMD) og er specifik for den bestemte applikation. Det optiske mønster til den spektrale beregningsmotor er designet til det specifikke formål at måle størrelsen af det flerbølgelængdemønster i spektret af en prøve uden faktisk at måle et spektrum.
Multivariat optisk computing gør det muligt at fremstille instrumenter med matematikken til mønstergenkendelse designet direkte til en optisk computer, der udtrækker information fra lys uden at optage et spektrum. Dette gør det muligt at opnå den hastighed, pålidelighed og robusthed, der er nødvendige for in-line processtyringsinstrumenter i realtid.
Multivariat optisk databehandling koder for en analog optisk regression vektor af en transmission funktion for et optisk element. Lys, der stammer fra en prøve, indeholder spektralinformation for den prøve, uanset om spektret opdages eller ej. Når lys passerer fra en prøve gennem elementet, er den normaliserede intensitet, som detekteres af en bredbåndsdetektor, proportional med punktproduktet fra regressionsvektoren med det spektrum, dvs. er proportional med koncentrationen af analyten, for hvilken regressionen vektor blev designet. Analysens kvalitet er derefter lig med kvaliteten af regressionsvektoren, der er kodet. Hvis opløsningen af regressionsvektoren er kodet til opløsningen af laboratorieinstrumentet, hvorfra denne regressionsvektor blev designet, og detektorens opløsning er ækvivalent, vil målingen foretaget af Multivariate Optical Computing være ækvivalent med det laboratorieinstrument ved konventionelle metoder . Teknikken går fremad i et nichemarked til påvisning af barske omgivelser. Specifikt er teknikken blevet anvendt til anvendelse i olieindustrien til påvisning af kulbrintesammensætning i oliebrønde og rørledningsovervågning. I sådanne situationer er laboratoriekvalitetsmålinger nødvendige, men i barske miljøer.
Historie
Selvom konceptet om at bruge et enkelt optisk element til analytregression og påvisning blev foreslået i 1986, blev den første fulde MOC-konceptindretning offentliggjort i 1997 fra Myrick-gruppen ved University of South Carolina med en efterfølgende demonstration i 2001. Teknikken har modtaget stor anerkendelse i optikindustrien som en ny metode til at udføre optisk analyse med fordele for hård miljøregistrering. Teknikken er blevet anvendt til Raman-spektroskopi, fluorescensspektroskopi , absorbansspektroskopi i UV-Vis , NIR og MIR , mikroskopi , reflektansspektroskopi og hyperspektral billeddannelse . I årene siden første demonstration er ansøgninger blevet demonstreret til forsvar, retsmedicin, overvågning af kemiske reaktioner, miljøovervågning, genbrug, mad og medicin, medicinsk og biovidenskab og olieindustrien. Den første offentliggjorte demonstration til brug af MOC i barske miljøer var 2012 med en laboratorieundersøgelse med temperaturer fra 150F til 350F og tryk fra 3000psi til 20.000psi, fulgt i 2013 med feltforsøg i oliebrønde.
