Calcul optic multivariat - Multivariate optical computing
Calculul optic multivariat , cunoscut și sub denumirea de factor molecular, este o abordare a dezvoltării instrumentelor spectroscopice de detectare comprimată , în special pentru aplicații industriale, cum ar fi suportul analitic de proces . Metodele spectroscopice „convenționale” folosesc adesea metode multivariate și chimiometrice , cum ar fi calibrarea multivariată , recunoașterea modelelor și clasificarea , pentru a extrage informații analitice (inclusiv concentrația) din datele colectate la multe lungimi de undă diferite. Calculul optic multivariat utilizează un computer optic pentru a analiza datele pe măsură ce sunt colectate. Scopul acestei abordări este de a produce instrumente simple și robuste, dar care păstrează beneficiile tehnicilor multivariate pentru acuratețea și precizia rezultatului.
Un instrument care implementează această abordare poate fi descris ca un computer optic multivariat . Deoarece descrie o abordare, mai degrabă decât o gamă specifică de lungimi de undă, calculatoarele optice multivariate pot fi construite folosind o varietate de instrumente diferite (inclusiv Transformarea Fourier în infraroșu ( FTIR ) și Raman ).
„Software“ în calcul optic multivariate este codificat direct într - un motor de calcul spectral element optic cum ar fi un filtru de interferență pe bază de elemente multivariată optic (MOE), rețea holografică , filtru cu cristale acordabile lichid , modulator de lumină spațială (SLM), sau dispozitiv micromirror digitale (DMD) și este specific aplicației specifice. Modelul optic pentru motorul de calcul spectral este conceput pentru scopul specific de a măsura magnitudinea acelui model cu mai multe lungimi de undă în spectrul unei probe, fără a măsura efectiv un spectru.
Calculul optic multivariat permite realizarea instrumentelor cu matematica recunoașterii modelelor proiectate direct într-un computer optic, care extrage informații din lumină fără a înregistra un spectru. Acest lucru face posibilă obținerea vitezei, fiabilității și rezistenței necesare instrumentelor de control al procesului în timp real, în timp real.
Calculul optic multivariat codifică un vector de regresie optică analogică a unei funcții de transmisie pentru un element optic. Lumina care emană dintr-o probă conține informații spectrale ale probei respective, indiferent dacă spectrul este descoperit sau nu. Pe măsură ce lumina trece dintr-o probă prin element, intensitatea normalizată, care este detectată de un detector de bandă largă, este proporțională cu produsul punct al vectorului de regresie cu acel spectru, adică este proporțional cu concentrația analitului pentru care regresia vectorul a fost proiectat. Calitatea analizei este apoi egală cu calitatea vectorului de regresie care este codificat. Dacă rezoluția vectorului de regresie este codificată la rezoluția instrumentului de laborator de la care a fost proiectat acel vector de regresie și rezoluția detectorului este echivalentă, atunci măsurarea efectuată de calculul optic multivariat va fi echivalentă cu instrumentul de laborator respectiv prin mijloace convenționale . Tehnica face progrese pe o piață de nișă pentru detectarea mediului dur. Mai exact, tehnica a fost adoptată pentru a fi utilizată în industria petrolieră pentru detectarea compoziției hidrocarburilor din puțurile de petrol și monitorizarea conductelor. În astfel de situații, sunt necesare măsurători de calitate în laborator, dar în medii dure.
Istorie
Deși conceptul de utilizare a unui singur element optic pentru regresia și detectarea analitului a fost sugerat în 1986, primul dispozitiv complet concept MOC a fost publicat în 1997 de la grupul Myrick de la Universitatea din Carolina de Sud , cu o demonstrație ulterioară în 2001. a primit multă recunoaștere în industria optică ca o nouă metodă de a efectua analize optice cu avantaje pentru detectarea dură a mediului. Tehnica a fost aplicată spectroscopie Raman, spectroscopie de fluorescenta , absorbanță spectroscopie în UV-Vis , NIR si MIR , microscopie , spectroscopie de reflexie si imagistica hyperspectral . În anii de la prima demonstrație, s-au demonstrat aplicații pentru apărare, criminalistică, monitorizarea reacțiilor chimice, monitorizarea mediului, reciclare, produse alimentare și medicamente, științe medicale și ale vieții și industria petrolieră. Prima demonstrație publicată pentru utilizarea MOC în mediile dure, a fost 2012, cu un studiu de laborator cu temperaturi de la 150F la 350F și presiuni de la 3000psi la 20,000psi, urmat în 2013 cu teste de teren în puțurile de petrol.
