Metody usuwania zakłóceń podczas pomiarów polowych widm Ramana

• Autorzy: Kwiatkowski A. , Smulko J.

Warianty tytułu

EN

Methods for noise reduction in Raman spectra in field measurements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zostały scharakteryzowane źródła zakłóceń występujące podczas pomiarów widm Ramana w warunkach polowych oraz sposoby redukcji ich wpływu na jakość rejestrowanych widm. Zaprezentowano wpływ czasu integracji na jakość rejestrowanych widm w przypadkach, gdy szumy własne spektrometru mają składową typu 1/f, dominującą w zakresie małych częstotliwości. Przedstawiono także wyniki uzyskane podczas pomiarów z detekcją synchroniczną, stosowaną w przenośnych spektrometrach Ramana, w pomiarach przy silnym oświetleniu zewnętrznym.

EN

Raman spectrometers are devices which allow immediate and contactless identification of the examined substances. Detection is possible without any sample preparation, even from a distance or via a transparent package, like glass or plastic vials. These features make the Raman spectra measurement technique popular. Therefore it requires continuous development to get better results. Chemicals detection is based on comparison of a registered Raman spectrum with the reference spectra stored in a database. The algorithm which compares the spectra indicates the substances (one or even a few) having the most similar (according to the applied criterion) spectrum to the Raman spectrum of the investigated chemical. The reference database is created in a laboratory by using precise Raman Spectrometers of high resolution and low noise level. Field measurements of the Raman spectra are usually made by a less accurate device and suffer from external interferences. Therefore an additional procedure for noise and interference dumping is necessary. The paper outlines the sources of noise and interference contaminating Raman spectra. The selected methods for their suppression are discussed. The advantage of synchronous detection measurements at ambient light is shown. Finally, the impact of the time integration on the spectra quality, when inherent noise of a spectrometer has a dominant 1/f component at low frequency range is described.

Słowa kluczowe

PL

spektroskopia Ramana; detekcja synchroniczna; szum biały; szum typu 1/f

EN

Raman spectroscopy; synchronous detection; cosmic rays; white noise; 1/f noise

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 59, nr 4
• Strony: 281--283
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Kwiatkowski A.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, Katedra Metrologii i Optoelektroniki, ul. Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk-Wrzeszcz

autor

Smulko J.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, Katedra Metrologii i Optoelektroniki, ul. Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk Wrzeszcz

Bibliografia

• [1] Kwiatkowski A., Gnyba M., Smulko J.: Algorithms of chemicals detection using Raman spectra, Metrology and Measurement Systems, Vol. XVII, No. 4, 2010.
• [2] Kwiatkowski A., Smulko J., Gnyba M., Wierzba P.: Algorytmy wykrywania substancji chemicznych na podstawie pomiarów widm Ramana. Pomiary Automatyka Kontrola, vol. 56, 9/2010.
• [3] Kwiatkowski A., Smulko J., Wierzba P.: Raman spectra measurement for chemicals identification-aspect of uncertainty sources and reduction of their effects. Pomiary Automatyka Kontrola vol. 57, 12/2011.
• [4] Fochesatto J., Sloan J.: Signal procesing of multicomponent raman spectra of particulate matter. International Journal of High Speed Electronics and Systems, Vol. 18, No. 18, 2009.
• [5] Bielecki Z., Rogalski A.: Detekcja sygnałów optycznych. WNT, Warszawa, 2001.
• [6] Kotarski M., Smulko J.: Assessment of synchronic detection at low frequencies through dsp-based board and pc sound card, XIX IMEKO World Congress, September 6-11, 2009, Lisbon, Portugal.
• [7] McCreery R. L.: Raman Spectroscopy for Chemical Analysis, John Wiley & Sons, New York 2000.
• [8] McDowell E. J., Ren J., Yang Ch.: Fundamental sensitivity limit imposed by dark 1/f noise in the low optical signal detection regime. Optics Express vol. 16, No. 10, 2008.
• [9] McDowell E. J., Sarunic M. V., Yang Ch.: 1/f Noise in Spectrometer-Based Optical Coherence Tomography. Conference Paper, Biomedical Optics, St. Petersburg, Florida. March 16, 2008.
• [10] McDowell E. J., Cui X., Yagoob Z., Yang Ch.: A generalized noise variance analysis model and its application to the characterization of 1/f noise. Optics Express vol. 15, No. 7, 2007.
• [11] Ćwirko R., Ćwirko J., Bielecki Z.: Measurement system for testing the optical radiation detectors in a broad temperature range, Metrology and Measurement Systems Vol. XVI, No. 3, 2009.