Monimuuttujainen optinen tietojenkäsittely - Multivariate optical computing
Monimuuttujainen optinen laskenta , joka tunnetaan myös nimellä molekyylitekijälaskenta, on lähestymistapa pakattujen anturispektroskopisten instrumenttien kehittämiseen, erityisesti teollisiin sovelluksiin, kuten prosessianalyyttiseen tukeen. "Tavanomaisissa" spektroskooppisissa menetelmissä käytetään usein moni- ja kemometrisiä menetelmiä, kuten monen muuttujan kalibrointia , kuvion tunnistamista ja luokitusta , analyyttisen informaation (mukaan lukien pitoisuus) poimiseksi monilla eri aallonpituuksilla kerätyistä tiedoista. Monimuuttujainen optinen laskenta käyttää optista tietokonetta analysoimaan tietoja kerätessään. Tämän lähestymistavan tavoitteena on tuottaa instrumentteja, jotka ovat yksinkertaisia ja kestäviä, mutta säilyttävät kuitenkin monivaihtotekniikoiden edut tuloksen tarkkuudessa ja tarkkuudessa.
Instrumentti, joka toteuttaa tämän lähestymistavan, voidaan kuvata monivaiheiseksi optiseksi tietokoneeksi . Koska siinä kuvataan lähestymistapaa minkä tahansa erityisen aallonpituusalueen sijasta, monivaiheiset optiset tietokoneet voidaan rakentaa käyttämällä useita erilaisia instrumentteja (mukaan lukien Fourier Transform Infrared ( FTIR ) ja Raman ).
"Ohjelmisto" monimuuttuja optinen laskenta koodataan suoraan optisen elementin spektrin laskentamoduuli kuten interferenssisuodattimen perustuu monimuuttuja optinen elementti (MOE), holografinen ritilä , nestekide viritettävä suodin , spatiaalinen valon modulaattori (SLM), tai digitaalinen Micromirror laite (DMD) ja on erityinen tietylle sovellukselle. Spektrilaskurimoottorin optinen kuvio on suunniteltu erityistarkoitukseen mittaamaan kyseisen monen aallonpituuskuvion suuruus näytteen spektrissä mittaamatta tosiasiallisesti spektriä.
Monimuuttujainen optinen laskenta mahdollistaa instrumenttien valmistamisen kuviotunnistuksen matematiikalla, joka on suunniteltu suoraan optiseen tietokoneeseen, joka poimii tietoa valosta tallentamatta spektriä. Tämä mahdollistaa reaaliaikaisten, linjaisten prosessinohjauslaitteiden edellyttämän nopeuden, luotettavuuden ja kestävyyden saavuttamisen.
Monimuuttuja optinen laskenta koodaa analoginen optinen regressio vektori siirto- funktion optisen elementin. Näytteestä lähtevä valo sisältää kyseisen näytteen spektritiedot riippumatta siitä, onko spektri löydetty vai ei. Kun valo kulkee näytteestä elementin läpi, laajakaistadetektorin havaitsema normalisoitu intensiteetti on verrannollinen regressiovektorin pistetuotteeseen kyseisen spektrin kanssa, eli on verrannollinen analyytin pitoisuuteen, jolle regressio vektori suunniteltiin. Analyysin laatu on sitten sama kuin koodatun regressiovektorin laatu. Jos regressiovektorin resoluutio on koodattu sen laboratorioinstrumentin resoluutioon, josta regressiovektori on suunniteltu, ja ilmaisimen resoluutio on ekvivalentti, Multivariate Optical Computingin tekemä mittaus vastaa tätä laboratoriolaitetta tavanomaisin keinoin. . Tekniikka on edennyt kapealla markkinoilla ankaran ympäristön havaitsemiseen. Erityisesti tekniikka on hyväksytty käytettäväksi öljyteollisuudessa hiilikaasukoostumuksen havaitsemiseksi öljykaivoissa ja putkilinjan seurannassa. Tällaisissa tilanteissa laboratorion laatumittaukset ovat välttämättömiä, mutta ankarissa olosuhteissa.
Historia
Vaikka yhden optisen elementin käyttöä analyyttien regressiossa ja havaitsemisessa ehdotettiin vuonna 1986, ensimmäinen täysimittainen MOC-konseptilaite julkaistiin vuonna 1997 Myrick-ryhmältä Etelä-Carolinan yliopistossa , minkä jälkeen se esiteltiin vuonna 2001. Tekniikka on sai paljon tunnustusta optiikkateollisuudessa uutena menetelmänä optisen analyysin suorittamiseksi, jolla on etuja ankarassa ympäristötunnistuksessa. Tekniikkaa on sovellettu Raman, fluoresenssispektroskopia , absorbanssi spektroskopian UV-Vis , NIR ja MIR , mikroskopia , heijastuskyky spektroskopia ja hyperspektraalisen kuvantaminen . Ensimmäisen mielenosoituksen jälkeen on osoitettu sovelluksia puolustukseen, rikostekniseen tutkimukseen, kemiallisten reaktioiden seurantaan, ympäristön seurantaan, kierrätykseen, elintarvike- ja lääketieteeseen, lääketieteeseen ja biotieteisiin sekä öljyteollisuuteen. Ensimmäinen julkaistu esittely MOC: n käytöstä ankarissa olosuhteissa oli vuonna 2012 laboratoriotutkimuksella, jonka lämpötilat olivat 150 F - 350 F ja paineet 3000 - 20000 psi, ja sitä seurasi vuonna 2013 kenttäkokeet öljykaivoissa.
