Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Raman spectra measurements for chemical identification - aspect of uncertainty sources and reduction of their effects

Kwiatkowski A., Smulko J., Wierzba P.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 12

1518-1521

EN

Raman spectrometers enable fast and non-contact identification of examined chemicals. These devices measure Raman spectra and compare with the spectra database to identify unknown and often illicit chemicals (e.g. drugs, explosives) usually without any sample preparation. Raman spectra measurements are a challenge due to noise and interferences present outside the laboratories (field applications). The design of a portable Raman spectrometer developed at the Faculty of Electronics, Telecommunications and Informatics, Gdansk University of Technology is presented. The paper outlines sources of noise and interferences (e.g. background removal, spectra smoothing) contaminating Raman spectra measurements as well as signal processing techniques required to reduce their influence. The authors consider influence of packages (glass or plastic vials) on effectiveness of detection of selected chemical mixtures and they propose a method that reduces this factor. Next, the impact of acquisition time and external lighting on the accuracy of Raman spectra measurements is investigated. The synchronic detection is introduced to diminish changes of outside sample irradiation. Finally, the etaloning error present in the measured spectra is considered and attenuated by an additional procedure.

PL

Spektroskopy Ramana umożliwiają szybką i bezkontaktową identyfikację badanej substancji chemicznej. Mierzą widma Ramana i porównują z biblioteką widm, aby identyfikować nieznaną, często nielegalną substancję chemiczną (np. narkotyki, materiały wybuchowe) bez potrzeby przygotowania badanej próbki. Pomiar widm Ramana w warunkach polowych jest dużym wyzwaniem ze względu na obecność wielu źródeł szumów i zakłóceń, m.in. szumy przetworników CCD, fluorescencja, szumy kosmiczne, oświetlenie zewnętrzne. W pracy przedstawiono projekt przenośnego spektrometru Ramana opracowanego na Wydziale Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej. Opisano źródła szumów i zakłóceń obecnych podczas pomiarów widm Ramana oraz techniki przetwarzania sygnałów zmniejszające ich wpływ (np. usuwanie tła, widm wygładzanie). Autorzy rozważają także wpływ opakowań (szklanych lub plastikowych) na efektywność detekcji wybranych mieszanin chemicznych i proponują metodę, pozwalającą na jego redukcję. Następnie przedstawiono zależności między czasem ekspozycji a dokładnością pomiarów widm Ramana. Określono skutki oddziaływania zewnętrznego (niepożądanego) oświetlenia na jakość pomiarów oraz przedstawiono sposób ich ograniczenia przy użyciu pomiarów synchronicznych. Następnie opisano zjawisko etaloningu oraz procedurę jego usunięcia w kontrolowanych warunkach pomiarowych, za pomocą dodatkowych procedur.

2

Spektroskopia ramanowska jako technika uzupełniająca się ze spektroskopią IR

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2011

|

R. 16, nr 2

30-32

3

Algorytmy wykrywania substancji chemicznych na podstawie pomiarów widm Ramana

Kwiatkowski A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 9

1081-1084

PL

Rejestracja widma promieniowania rozproszonego nieelastycznie podczas zjawiska Ramana, które jest charakterystyczne dla badanej substancji, pozwala na jej identyfikację. W pracy zostały przedstawione przykładowe widma Ramana substancji chemicznych. Następnie opisano błędy podczas pomiarów widm Ramana, powodujące ograniczenia możliwości identyfikacji substancji chemicznych lub ich mieszanin. Szczegółowo przedstawiono możliwości redukcji błędów pomiarowych przez zastosowanie procedur usuwania tła oraz wygładzania rejestrowanych widm we wstępnej fazie przetwarzania. W pracy następnie opisano wybrane algorytmy klasyfikacji, które umożliwiają wyznaczanie składu badanej mieszaniny na podstawie porównania jej widma Ramana z modelami stworzonymi na bazie widm wzorcowych. Ponadto oceniono efektywność wykrywania wybranych substancji chemicznych według przedstawionych metod oraz możliwości ich usprawnienia.

EN

The Raman spectrometers are devices which allow immediate and accurate identification of the examined chemicals without a requirement of a direct contact. The devices are based on the Raman phenomenon, which takes place during illumination of the sample by a monochromatic radiation (e.g. 785 nm laser). Additional bands appear in the scattered spectrum due to the inelastic scattering of excitation monochromatic light on the molecules of the investigated probe. The number, shapes and locations of these bands in the Raman spectrum are unique for the investigated chemicals. Therefore, the irradiated probe can be identified. Raman spectrometers are used for rapid identification of unknown and potentially dangerous substances (e.g. drugs, explosives). The paper presents construction details of the portable Raman spectrometer being prepared at the Faculty of Electronics, Telecommunications and Informatics, Gdansk University of Technology. The paper outlines necessary signal processing to assure reliable identification. First interferences encountered during Raman spectra measurements are presented. Secondly, methods of their reduction (background removal, spectra smoothing) are described. The selected algorithms for chemicals classification are outlined. They enable determination of their composition by comparing the measured Raman spectra with the models based on the prepared spectra library. Finally, efficiency of these algorithms is discussed and directions of their further development are outlined.