FI109238B - Multicomponent analysis of FT-IR spectra - Google Patents

Multicomponent analysis of FT-IR spectra Download PDF

Info

Publication number
FI109238B
FI109238B FI945818A FI945818A FI109238B FI 109238 B FI109238 B FI 109238B FI 945818 A FI945818 A FI 945818A FI 945818 A FI945818 A FI 945818A FI 109238 B FI109238 B FI 109238B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
new
matrix
spectra
spectrum
vector
Prior art date
Application number
FI945818A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI945818A (en
FI945818A0 (en
Inventor
Jyrki Kauppinen
Pekka Saarinen
Original Assignee
Temet Instr Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/896,689 external-priority patent/US5313406A/en
Application filed by Temet Instr Oy filed Critical Temet Instr Oy
Priority to FI945818A priority Critical patent/FI109238B/en
Publication of FI945818A publication Critical patent/FI945818A/en
Publication of FI945818A0 publication Critical patent/FI945818A0/en
Application granted granted Critical
Publication of FI109238B publication Critical patent/FI109238B/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

1 109238 FT-IR-spektrien monikomponenttianalyysi1 109238 Multicomponent Analysis of FT-IR Spectra

Keksinnön tausta 5 Esillä oleva keksintö koskee menetelmää tuntemattoman kaasuseoksen FT-IR-spektrin analysoimiseksi, jonka kaa-suseoksen aineosina olevia kaasuja ei tiedetä niiden osa-paineista puhumattakaan. Sen sijaan tunnetaan suuri joukko puhtaiden molekyylisten kaasujen kirjastospektrejä, jotka 10 on mitattu tunnetuissa paineissa ja samalla interferomet-rillä kuin tuntematon näyte.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for analyzing the FT-IR spectrum of an unknown gas mixture whose gases are not known, not to mention their partial pressures. Instead, a large number of pure molecular gas library spectra are known, measured at known pressures and with the same interferometer as an unknown sample.

1. Keksinnön ala 15 FT-IR-spektroskopiassa monikomponenttianalyysissä käytet tävissä on tuntemattoman kaasuseoksen IR-spektri, jonka kaasuseoksen aineosina olevia kaasuja ei tiedetä niiden osapaineista puhumattakaan. Sen sijaan tunnetaan suuri joukko puhtaiden molekyylisten kaasujen kirjastospektrejä, 20 jotka on mitattu tunnetuissa paineissa ja samalla interfe-rometrillä kuin tuntematon näyte. Näitä puhtaita spektrejä käyttäen pitäisi laskea seoksessa olevien puhtaiden kaasujen osapaineet ja niiden virherajat. Saatujen arvojen virheet aiheutuvat spektreissä olevasta mittauskohinasta. 25 Koska sellaisten osapaineiden laskeminen, jotka parhaiten selittävät seoksen spektrin, on suhteellisen yksinkertainen tehtävä, niin sitä on tarkastellaan ainoastaan lyhyesti ja niiden virherajojen laskentaan keskittyen. Tarkastellaan myös sellaisen ratkaisun valitsemista, joka antaa 30 mahdollisimman pienet virherajat, sekä ei-negatiivisuusra-joituksen soveltamista osapaineisiin. Kaasujen spektrien lisäksi kaikki laskutoimitukset soveltuvat myös ei-vuoro-vaikutteisten nesteiden spektreille.1. Field of the Invention The FT-IR spectroscopy used in multicomponent analysis has an IR spectrum of an unknown gas mixture, the gases of which are components of the gas mixture, not to mention their partial pressures. Instead, a large number of pure molecular gas library spectra are known, measured at known pressures and with the same interferometer as an unknown sample. Using these pure spectra, the partial pressures of the pure gases in the mixture and their error limits should be calculated. Errors in the values obtained are due to measurement noise in the spectra. 25 Since the computation of partial pressures that best explain the spectrum of the mixture is a relatively simple task, it is only considered briefly and focuses on the calculation of their error limits. Consideration shall also be given to the choice of a solution which gives a minimum error margin of 30 and the application of a non-negativity constraint to partial pressures. In addition to the spectra of gases, all calculations are also applicable to the spectra of non-interfering fluids.

2 109238 2. Tunnetun tekniikan kuvaus2 109238 2. Description of Prior Art

Merkittäköön s:llä analysoitavaa mitattua seoksen spektriä ja olkoon {KJ|j = 1,..., M} se kirjastospektrien joukko, 5 jonka avulla s yritetään selittää. Oletetaan, että kaikki spektrit ovat linearisoituja, ts. että y-akselilla on aina läpäisykyvyn negatiivinen logaritmi (mahdollisesti jotakin kerrointa lukuunottamatta). Tämä merkitsee sitä, että käytetään absorbanssiasteikkoa. Tällöin Beerin lain mukaan s 10 on spektrien Kj jokin lineaarinen yhdistelmä eli S = (1) j-iLet s denote the measured spectrum of the mixture to be analyzed and let {KJ | j = 1, ..., M} be the set of library spectra by which s is attempted to be explained. Assume that all spectra are linearized, i.e. that the y-axis always has a negative logarithm of transmittance (possibly with the exception of a factor). This means that an absorbance scale is used. Then, according to Beer's law, s 10 is a linear combination of spectra Kj, or S = (1) j-i

Tehtävänämme on nyt määrittää sellaiset kertoimet x^, joi-15 den avulla s selittyy mahdollisimman hyvin. Sen jälkeen saadaan seoksessa olevien puhtaiden kaasujen osapaineet kertomalla vastaavien kirjastospektrien mittauspaineet niiden kertoimilla lineaarisessa yhdistelmässä.Our task now is to determine the coefficients x ^ with which 15 can explain s as well as possible. The partial pressures of the pure gases in the mixture are then obtained by multiplying the measurement pressures of the respective library spectra by their coefficients in a linear combination.

Koska kaikki spektrit ovat tunnettuja ainoastaan 20 tasavälein olevissa taulukointipisteissä υ1,...,υΗ, niin s:ää ja KJ:tä voidaan käsitellä vektoreina, ja yhtälö 1 voidaan esittää vektorimuodossa seuraavasti 25 / Kn \ (\ f \ f Sl\Since all spectra are known only at spaced intervals of υ1, ..., υΗ, s and KJ can be treated as vectors, and equation 1 can be represented in vector form as follows 25 / Kn \ (\ f \ f Sl \

Kn K22 , K2M ^ I] . + 12 . +...+ XM — · ' (2)Kn K22, K2M ^ I]. + 12. + ... + XM - · '(2)

\Kni / \Kff2' \KtfM' \StfJ\ Kni / \ Kff2 '\ KtfM' \ StfJ

30 Tätä yhtälöä voidaan vielä yksinkertaistaa kokoamalla kaikki Kj-vektorit yhteen matriisiksi K, mikä antaa mat-riisiyhtälön30 This equation can be further simplified by aggregating all Kj vectors into a matrix K, which gives the matrix equation

Kx = s, (3) 35 3 109238 jossa f Κιι K12 ·*· Kim \Kx = s, (3) 35 3 109238 where f Κιι K12 · * · Kim \

K21 K22 · · K2MK21 K22 · · K2M

K =K =

5 \Κηι Ktf2 ··· KtfM J5 \ Κηι Ktf2 ··· KtfM J

ja x on kerroinvektori (pystyvektori ), joka sisältää puhtaiden spektrien kertoimet Xj.and x is a coefficient vector (vertical vector) containing the pure spectra coefficients Xj.

10 Keksinnön yhteenvetoSummary of the Invention

Nyt kaikki ne spektrit, jotka voidaan tarkasti selittää käytetyllä M puhtaan spektrin joukolla, ovat esitettävissä muodossa Kx. Vaikka joukko {KJ | j = 1,...,M) sisältäisi 15 kaikki seoksessa olevat komponentit, niin spektreissä esiintyy kuitenkin aina jonkin verran kohinaa, joten s ei koskaan ole tarkasti vektorien Kj kehittämässä vektoriavaruudessa. On siis tyydyttävä sellaiseen puhtaiden spektrien lineaariseen yhdistelmään Kx, joka on mahdollisimman 20 lähellä vektoria s. Tämä merkitsee sitä, että on minimoitava selittämättä jääneen jäännösvektorin s-Kx normi. Ongelmamme voidaan siten kirjoittaa seuraavanlaiseen optimointiongelman muotoon 25 II s - Kx II min! . (4)Now, all those spectra that can be accurately explained by the set of pure spectra M used can be represented as Kx. Although the set {KJ | j = 1, ..., M) would contain all the components in the mixture, but there will always be some noise in the spectra, so that s is never exactly in the vector space developed by the vectors Kj. Thus, a linear combination of pure spectra Kx that is as close as possible to vector s must be satisfied. This means that the norm of the unexplained residual vector s-Kx must be minimized. Our problem can thus be written in the form of the following optimization problem 25 II s - Kx II min! . (4)

Optimointiparametrit ovat tällöin kerroinvektorin x komponentit .The optimization parameters are then the components of the coefficient vector x.

Kerroinvektorin optimiarvo riippuu siitä, mitä 30 vektorinormia käytetään. Tämä normi määritellään nyt ehdosta ιμκ^Σ^· (5) >1 1=1 109238 4 Tämä on tavallinen summavektorinormi vakiokerrointa 1/N lukuunottamatta. Tämän kertoimen tarkoituksena on tehdä vektorinormi mahdollisimman riippumattomaksi tietojen lukumäärästä N (ja siten riippumattomaksi ratkaisusta).The optimum value of the coefficient vector depends on which vector standard is used. This norm is now defined by the condition ιμκ ^ Σ ^ · (5)> 1 1 = 1 109238 4 This is the standard sum vector standard, except for the standard factor 1 / N. The purpose of this coefficient is to make the vector standard as independent as possible of the number of data N (and thus independent of the solution).

5 Sillä ei ole mitään vaikutusta optimointiongelman 4 ratkaisuun. Ongelman 4 ratkaisu saadaan nyt asettamalla jään-nösvektorin gradientti nollaksi eli V II s - KX I! = 0. (6) 105 It has no effect on the solution of optimization problem 4. The solution to Problem 4 is now obtained by setting the gradient of the ice-thrust vector to zero, i.e. V II s - KX I! = 0. (6) 10

Hyvin yksinkertainen laskutoimitus osoittaa, että tämän ehdon täyttää kerroinvektori xopt = ( KTK ) '1KTs (7) 15 (edellyttäen tietenkin, että N > M). Tämä tunnetaan kirjallisuudessa matriisiyhtälön Kx = s pseudokäänteisenä ratkaisuna (katso esim. [1]). Normin valinnasta johtuen -katso yhtälö 5 - tätä voidaan kutsua myös pienimmän ne-20 liösumman ratkaisuksi. Matriisi KTK on käännettävissä oleva, jos ja vain jos vektorit Kj ovat lineaarisesti riippumattomat. Jos ne eivät ole, niin paras ratkaisu ei ole yksikäsitteinen. Jos virherajoja ei tarvita, niin yhtälön 7 soveltamiseksi ehdotetaan seuraavassa kuvattua 25 menetelmää.A very simple calculation shows that this condition is satisfied by the coefficient vector xopt = (KTK) '1KTs (7) 15 (provided, of course, that N> M). This is known in the literature as a pseudo-inverse solution of the matrix equation Kx = s (see e.g. [1]). Due to the choice of the norm, see equation 5 - this can also be called the solution of the smallest ne-20 excess. The matrix KTK is reversible if and only if the vectors Kj are linearly independent. If they are not, then the best solution is not unambiguous. If error limits are not required, the following 25 methods are proposed for the application of Equation 7.

Määritellään nyt kahden vektorin a ja b skalaaritulo <a|b> yhtälöstä (a|b) = — Τ' a.b,.Let us now define the scalar product <a | b> of two vectors a and b from (a | b) = - Τ 'a.b,.

N h 1 (8) 30N h 1 (8) 30

Kerroin 1/N varmistaa jälleen, että skalaaritulo on mahdollisimman riippumaton tietojen lukumäärästä. Samoin pätee tavallinen normin ja skalaaritulon välinen suhde Il v II = <v|v>1/2. Nyt nähdään, että yhtälö 7 voidaan kir-35 joittaa muotoon 5 109238 xopt = A_1y, (9) jossa 5 Aij = <KijKj> (10) jaA factor of 1 / N again ensures that the scalar product is as independent as possible from the number of data. Similarly, the normal relation between the norm and the scalar product is Il v II = <v | v> 1/2. We now see that equation 7 can be written as 5 109238 xopt = A_1y, (9) where 5 Aij = <KijKj> (10) and

Yj = <Kj I s> (11) 10 Matriisi A sisältää siis käytettyjen kirjastospektrien keskinäiset skalaaritulot, ja sitä voidaan kutsua skalaa-ritulomatriisiksi. Mikäli emme ole kiinnostuneet kertoimien virherajoista, niin kaikki mahdolliset skalaaritulot voidaan laskea kirjastoon etukäteen. Sen jälkeen kussakin 15 analyysissä on matriisin A muodostamiseksi ainoastaan tarpeen poimia ne skalaaritulot, jotka vastaavat tässä analyysissä käytettävää kirjastospektrien joukkoa, laskea vektori y ja ratkaista matriisiyhtälö Ax = y. Jos tämä tehdään Gaussin eliminointimenetelmää käyttäen (katso ·.·, 20 esim. [2, s. 179]), niin ei ole tarpeen kääntää A:ta, ja • * · .analyysi on hyvin nopea menettely.Yj = <Kj I s> (11) 10 Matrix A thus contains the mutual scalar product of the used library spectra and can be called a scalar product matrix. If we are not interested in the error limits of the coefficients, then any possible scalar product can be calculated in advance by the library. Thereafter, in each of the 15 analyzes, it is only necessary to extract the scalar products corresponding to the set of library spectra used in this analysis, to compute the matrix A, to compute the vector y and to solve the matrix equation Ax = y. If this is done using the Gaussian elimination method (see ·. ·, 20 e.g. [2, p. 179]), there is no need to translate A, and • * · analysis is a very fast procedure.

• * "V Kaikki spektreissä oleva kohina kehittää virheitä • · · ;;; yhtälön 9 optimaaliseen kerroinvektoriin. Tässä selityk- ' * sessä käsitellään ainoastaan seoksen spektrissä s olevaa 25 kohinaa. Myös kirjastospektreissä Kj oleva kohina voitai- » · .’·· siin ottaa huomioon likimääräisesti, mutta tässä se jäte- ‘i>f! tään pois kahdesta syystä. Ensiksikin tutkimus olisi liian .·, pitkä ja ainoastaan likimääräinen. Toiseksi käytännön sovelluksissa on järkevää rekisteröidä kirjastospektrit ‘I’ 30 paljon suuremmalla tarkkuudella (ts. yhdistämällä paljon ; V suurempi määrä yksittäisiä tulosjaksoja) kuin seoksen i ‘spektri, joka saadaan nopealla mittauksella. Käytännöllisesti katsoen siis kaikki kohina on seosten spektreissä, ja kirjastospektrit voidaan katsoa kohinattomiksi.All noise in the spectra produces errors in the optimal coefficient vector of Equation 9. In this explanation, only the 25 noise in the spectrum of the mixture s is discussed. Also, the noise in the library spectra Kj could be overcome. takes into account roughly, but here it is wasted for two reasons: First, the research would be too. ·, long and only approximate. Second, in practical applications, it makes sense to register the library spectra 'I' at a much higher resolution (i.e. ; V a larger number of individual sequences) than the spectrum of the mixture i 'obtained by rapid measurement, so virtually all noise is in the spectra of the mixtures, and the library spectra can be considered to be non-noise.

109238 6109238 6

Edellä on käytetty kirjastospektrejä KJ kantavekto-reina, joiden avulla kaikki mittaukset selitettiin muodossa E”=1x.jKj eli Kx. Virherajoja laskettaessa on kuitenkin edullista käyttää ortogonaalista kantaa, joka kehittää 5 saman vektoriavaruuden kuin alkuperäiset kirjastospektrit.The library spectra KJ parent vector Reina have been used above to explain all measurements in the form E '= 1x.jKj or Kx. However, when calculating the error limits, it is preferable to use an orthogonal base that generates the same vector space as the original library spectra.

Nämä ortogonaaliset kantavektorit konstruoidaan tunnetulla Gram-Schmidt-ortogonalisointimenetelmällä (katso jokin lineaarisen algebran kurssikirja, esim. [2, s. 138]). Tämä merkitsee sitä, että uudet kantavektorit {K'j} määritellään 10 rekursiivisella yhtälöryhmällä K'1 =K‘ τΛ (Κ’ΙΚ’1),,,, K -K w 15 < : . · (12) TCii ^(^\K'r) rThese orthogonal base vectors are constructed by the known Gram-Schmidt orthogonalization method (see a course book on linear algebra, e.g. [2, p. 138]). This means that the new base vectors {K'j} are defined by 10 recursive sets of equations K'1 = K 'τΛ (Κ'ΙΚ'1) ,,,, K -K w 15 <:. · (12) TCii ^ (^ \ K'r) r

y. K -K 2y||K,rj|2Ky. K -K 2y || K, rj | 2K

* · % > « φ · · 20 : * · t ·* ·%> «Φ · · 20: * · t ·

Vanhat kantavektorit saadaan siis uusista kantavektoreista y seuraavasti * * 25 . : f K1 = K'1 :··; 2_{k2|k'·) ,, ,Thus, the old base vectors are obtained from the new base vectors y as follows * * 25. : f K1 = K'1: ··; 2_ {k2 | k '·) ,,,

::: k-|k"i»KtK::: k- | k «i» KtK

* * : (13) ··· 30 ρ-γΙΚΠ.,,,.,,; έίΙΙκ-||2Κ+Κ \ · 109238 7* *: (13) ··· 30 ρ-γΙΚΠ. ,,,. ,,; έίΙΙκ- || 2Κ + Κ \ · 109238 7

Seuraavaksi määritellään muunnosmatriisi Q seuraavasti '0, i> jNext, the transform matrix Q is defined as' 0, i> j

Qij= |l,‘. . i = . (14) (ΚΊΚ'·) ||K'· IJ3 J>1 5 (Q on siis yläkolmiomatriisi.) Kannan muunnos voidaan ilmaista hyvin tiiviissä muodossa seuraavasti K = K'Q. (15) 10 Näiden kahden kantavektorin välinen kerroinvektorien muunnos hallitaan yhtälöllä x = Q_1x' · (16) 15 Tarvitaan siis Qsn käänteismatriisi. Varsin työläiden laskutoimitusten jälkeen havaitaan, että se on yläkol miomatriisi, joka saadaan seuraavasti {0, i > j 1, . .·=; · <17> -EL+.e««v. i>· » t i i ·' I Alkiot, joilla j>i, on laskettava järjestyksessä i = M-l, * » · • 1 » * · · · · ^ 1 · ,ί · Parhaan kerroinvektorin määritys on hyvin yksinker- 25 täinen kannassa K'. Koska tämä kanta on ortogonaalinen, :*·,· niin CK'^K'^ = δ1;) ja skalaaritulomatriisi A' (katso .···. yhtälö 10) on diagonaalinen, « · · A' =diag(|| K'1 ||2, || K'2 ||2, —, || K'M ||2). (18) • : 30 v. Parhaan kerroinvektorin χς t antaa siis (katso yhtälö 9) /11 K'1 r’ o \ x'.,. = A'-y = (Κ^Κ'Γ’Κ'3/= ±KlTs (19) V o l|K"v'||-v 5 e 109238 eli *' -- <K,,ls) ept’3 II K'1 II2' (20)Qij = | l, '. . i =. (14) (ΚΊΚ '·) || K' · IJ3 J> 15 (Q is therefore an upper triangle matrix.) The transformation of the base can be expressed in a very concise form as K = K'Q. (15) 10 The conversion of the coefficient vectors between these two base vectors is controlled by x = Q_1x '· (16) 15 Thus, an inverse matrix of Qn is required. After quite laborious calculations, it is found that it is an upper-triangle matrix obtained by the following {0, i> j 1,. . · =; · <17> -EL + .e «« v. i> · »tii · 'I The elements with j> i must be calculated in the order i = Ml, *» · • 1 »* · · · ^ 1 ·, ί · The determination of the best coefficient vector is very simple in strain K '. Since this strain is orthogonal,: * ·, · CK '^ K' ^ = δ1;) and the scalar product matrix A '(see. ···. Equation 10) is diagonal, «· · A' = diag (|| K '1 || 2, || K'2 || 2, -, || K'M || 2). (18) •: 30 v. Thus, the best coefficient vector χς t gives (see equation 9) / 11 K'1 r 'o \ x'.,. = A'-y = (Κ ^ Κ'Γ'Κ'3 / = ± KlTs (19) V ol | K "v '|| -v 5 e 109238 eli *' - <K ,, ls) ept ' 3 II K'1 II2 '(20)

5 Vektori x'opt antaa ortogonaalisten kantavektorien K'JThe vector x'opt gives the orthogonal base vectors K'J

optimikertoimet. Todellisten puhtaiden spektrien KJ vastaava kerroinvektori x on silloin Q'1xJ)pt. Kuten intuitiivisesti on hyvin selvää, tämä on yhtä kuin optimaalinen kerroinvektori xopt alkuperäisessä kannassa. Tämä tosiasia 10 voidaan myös todistaa muodollisesti seuraavalla tavalla: x'opt = ( K ' TK ' ) _1K ' Ts = [(Q'^VKQ-^-'iQ·1)1^ = = Qi^K^QWr^s = Q( KTK) _1KTs = Qxopt.optimikertoimet. The corresponding vector x of the true pure spectra KJ is then Q'1xJ) pt. As intuitively very clear, this equals the optimal coefficient vector xopt in the original strain. This fact 10 can also be formally proved in the following way: x'opt = (K 'TK') _1K 'Ts = [(Q' ^ VKQ - ^ - 'iQ · 1) 1 ^ = = Qi ^ K ^ QWr ^ s = Q (KTK) _1KTs = Qxopt.

15 Tämä merkitsee, että *oPt = Q_1x'opt· (21)15 This means that * oPt = Q_1x'opt · (21)

Tarkastellaan seuraavaksi mittauskohinan vaikutusta ’ » » · * · 20 yhtälön 9 tai 21 optimaaliseen kerroinvektoriin. Tässä tarkoituksessa s jaetaan kahteen eri osaan seuraavasti V s = s° + se, (22) « a · * 25 jossa s° on oikea kohinaton seoksen spektri ja se sisältää kohinan. Koska s:n ja xopt:n välinen riippuvuus on lineaari- • · : '.j nen, niin myös kerroinvektori xopt voidaan jakaa oikeaan • kerroinvektoriin x°pt ja virhevektoriin x*pt, jotka noudatta- vat yhtälöitä 30 '·:· x°pt = (K'K)·1^0 = Q-^K^K')_1K,Ts° (23a) :··: ja 35 XoV = (KTK)_1KTse = Q"1 (K ' TK ' )'XK' Tse (24a) 9 109238 tai vastaavasti <t = A-y = Q-'A’-y0 (23b) ja 5 x:pt = A-y = Q-'A-V* (24b)Let us now consider the effect of measurement noise on the optimal coefficient vector of equation 9 or 21. For this purpose, s is divided into two different parts as follows V s = s ° + se, (22) «a · * 25 where s ° is the correct spectrum of the noiseless mixture and contains noise. Since the dependence between s and xopt is linear • ·: '., So also the coefficient vector xopt can be divided into the right coefficient vector x ° pt and the error vector x * pt, which follow the equations 30' ·: · x ° pt = (K'K) · 1 ^ 0 = Q- ^ K ^ K ') _ 1K, Ts ° (23a): ··: and 35 XoV = (KTK) _1KTse = Q "1 (K' TK ') 'XK' Tse (24a) 9 109238 or respectively <t = Ay = Q-'A'-y0 (23b) and 5 x: pt = Ay = Q-'AV * (24b)

Kertoimien virheet riippuvat siis lineaarisesti mittaustuloksista. Kohinavektorin se kertoimet ovat normaalijakautuneet ja keskiarvo on nolla. Vaikka yksittäisen mittauksen 10 kohinatiedot eivät syystä tai toisesta olisi normaalijakautuneita, niin todennäköisyyslaskennan keskeisen raja-teoreeman mukaan useiden kohinatietojen summa on aina normaalijakautunut, ja käytännössä useita yksittäisiä tulos-jaksoja aina yhdistetään yhden spektrin saamiseksi. Siten 15 jos niiden keskihajontaa merkitään os, niin voidaan kirjoittaa s! W(0,a2s) (25)Thus, the errors of the coefficients depend linearly on the measurement results. The coefficients of the noise vector it are normally distributed and the mean is zero. Even if the noise data of a single measurement 10 is not normally distributed for one reason or another, according to the central limit theorem of probability calculation, the sum of multiple noise data is always normally distributed, and in practice several individual result sequences are always combined to obtain one spectrum. Thus, if their standard deviation is denoted os, then s! W (0, a2s) (25)

* · · I* · · I

20 (Tämä lauseke kertoo, että s* noudattaa normaalijakaumaa .keskiarvon ollessa 0 ja varianssin a\. Huomattakoon että N I edustaa normaalijakaumaa, kun taas N on tietojen lukumää- rä. ) Koska kohinatietojen jakauma tunnetaan, niin nyt voi- * · · daan laskea kertoimien virheiden jakaumat yhtälöä 24 käyt-'·* * 25 täen. Tämä tehdään seuraavaksi.20 (This expression indicates that s * follows the normal distribution. The mean is 0 and the variance a \. Note that NI represents the normal distribution while N is the number of data.) Since the noise data distribution is known, * * · can now be calculated distributions of the errors of the coefficients using equation 24 using 25 *. This is done next.

Ensin esitetään ilman todistamista todennäköisyys- • · :/·· laskennan tunnettu normaalijakaumaa koskeva tulos.The known normal distribution of probability • ·: / ·· calculations without proof is first presented.

' : Olkoon z± * N(]ii,o2i) riippumaton ja aA € R. Silloin ‘..I 30 Σα«ζ« ·*· Ν(Υ^α·'Μή Y. α1σϊ) - (26) '... * ' * * • Tämä merkitsee sitä, että riippumattomien normaalijakautu- ·:·*: neiden satunnaismuuttujien lineaarinen yhdistelmä on myös normaalijakautunut. Tätä tulosta käyttäen x*pt;n lausekkees- 109238 10 sa yhtälössä 24b esiintyvän vektorin y'e komponenteiksi saadaan: y'i = + N(0, ± £(*;>)’<,;) = N(0, § Il K" f) , 27, 1=1 5': Let z ± * N (] ii, o2i) be independent and aA € R. Then' ..I 30 Σα «ζ« · * · Ν (Υ ^ α · 'Μή Y. Α1σϊ) - (26)'. .. * '* * • This means that the linear combination of independent normal: · · *: random variables is also normal. Using this result, x * pt; in the expression 109238 10 sa, the components of the vector y'e in equation 24b are: y'i = + N (0, ± £ (*;>) '<,;) = N (0, § Il K «f), 27, 1 = 1 5

Nyt tarvitaan toista todennäköisyyslaskennan tulosta, joka esittää, että kaksi normaalijakautunutta satunnaismuuttujaa z1 ja z2 ovat riippumattomat, jos ja vain jos niiden välinen korrelaatio on nolla. Korrelaation määrittelee 10 yhtälö _/_ _ \ _ cov(ri,22) e(*1,Z2 ” jossa 15 COv(z1( z2) = E[(Zj — E(z1))(z2 — E( z2) ) ] ja E on odotusoperaattori. Koska odotusarvot E(y'*) ovat I;'; nollia, niin kaksi komponenttia y'* ja y'^ ovat riippumat- 20 tornia satunnaismuuttujia, jos ja vain jos E(y'jy'^) on • nolla.A second result of probability calculation is now needed, showing that the two normally distributed random variables z1 and z2 are independent if and only if the correlation between them is zero. The correlation is defined by 10 equations _ / _ _ \ _ cov (ri, 22) e (* 1, Z2 "where 15 COv (z1 (z2) = E [(Zj - E (z1))) (z2 - E (z2)) ] and E is a wait operator Because the expectation values E (y '*) are zero; the two components y' * and y '^ are independent towers if and only if E (y'jy' ^) is • zero.

, ‘ ! Nyt = ^£((K'V)(K'V)j 25 - = i£[(äf)2j(K'J|K'*), i,l ly > t ·, '! Now = ^ £ ((K'V) (K'V) j 25 - = i £ [(äf) 2j (K'J | K '*), i, l ly> t ·

• I• I

: sillä E(s®s^) = fijjfis])2] ja kaikki satunnaismuuttujat s* noudattavat samaa jakaumaa. y'*:n ja y'*:n riippumattomuus 30 seuraa nyt siitä, että kanta K' on ortogonaalinen. Yhtä- ;· löistä 19, 26 ja 27 seuraa lisäksi, että ,c . M/n 1 1 2\ (28) xoPt,j · N(°» jyj|K/j |ρσ^ 109238 11 ja että x'*pt:n komponentit ovat riippumattomat. Voidaan siis vielä kerran käyttää tulosta 26, jolloin saadaan f 2 M (Q71)2 \ 5 *:,<J = (Q_1x'.»0i - N (o, jL Σ l^TTjjJ J · (29): for E (s®s ^) = fijjfis]) 2] and all random variables s * follow the same distribution. The independence of y '* and y' * now follows from the fact that the strain K 'is orthogonal. · From 19, 26 and 27, it follows that, c. M / n 1 1 2 \ (28) xoPt, j · N (° »jyj | K / j | ρσ ^ 109238 11 and that the components of x '* pt are independent, so that again 26 can be used to obtain f 2 M (Q71) 2 \ 5 *:, <J = (Q_1x '. »0i - N (o, jL Σ l ^ TTjjJ J · (29)

Jos käytetään ei-ortogonaalista kantaa K, niin yhtälön 24 vasemmanpuoleinen yhtäsuuruus antaaIf a non-orthogonal base K is used, the left-handed equation of equation 24 gives

MM

xlpt,j + N(0, σ] ^ Pj,) ( (30) 1=1 jossa P on pseudokäänteismatriisi 15 P = ( KTK) _1KT = j-j A_1KT. (31)xlpt, j + N (0, σ] ^ Pj,) ((30) 1 = 1 where P is a pseudo-inverse matrix 15 P = (KTK) _1KT = j-j A_1KT. (31)

Kun nyt tunnetaan kertoimien virheiden jakaumat, niin pystytään myös antamaan kertoimille virherajat. Koska nämä virheet ovat normaalijakautuneita satunnaismuuttujia, 20 niin niille ei voi antaa mitään ylärajoja. Sen sijaan ·. oikeille kertoimille voidaan laskea sellaiset virherajat, I joiden sisällä kertoimet ovat annetulla todennäköisyydel- "/ lä. Oletettakoon nyt, että halutaan sellainen virheraja vjf • · · ;;; että kerroin xopt j kuuluu välille [x°pt d ~~ vjr xoPt.j + * 25 todennäköisyydellä p. Tämä merkitsee sitä, että p(xoPt.j e [-Vj, -Uj] ) = p.Now that the distributions of the errors in the coefficients are known, the coefficients of error for the coefficients can be given. Since these errors are normally distributed random variables, no upper bound can be given to them. Instead ·. for the correct coefficients we can calculate the error limits I, within which the coefficients are with a given probability. "Suppose now that such an error limit vjf · · · ;;; is desired, that the coefficient xopt j lies within the range [x ° pt d ~ + * 25 with probability p. This means that p (xoPt.je [-Vj, -Uj]) = p.

Jos standardin normaalijakauman (iV(0,l)) jakaumafunktio 30 merkitään Φ, niin saadaan : V ^ t, / xlpt,j z -Vj vj j \y/YaxixCoptj) [yVarix^.)’ yVar(x^t)J.)J) = i(v/v^;„.,·)) (v^o) ~2* -1’ 109238 12 jostaIf the distribution function 30 of the standard normal distribution (iV (0, l)) is denoted by Φ, then we get: V ^ t, / xlpt, jz -Vj vj j \ y / YaxixCoptj) [yVarix ^.) 'YVar (x ^ t) J. ) J) = i (v / v ^; "., ·)) (V ^ o) ~ 2 * -1 '109238 12 of which

JJ

Vx/^wv 5 eli (32)Vx / ^ wv 5 ie (32)

Esimerkiksi 50 %:n virherajan kirjastospektrin numero j 10 kertoimelle antaa lauseke 7Var(*‘„,Jj Φ-1 » 0.67449o7Var(x:„>J.).For example, the 50% error limit for the library spectrum number j10 multiplier is given by 7Var (* '', Jj-1 »0.67449o7Var (x: '> J.).

x®pt jin varianssi saadaan tuloksesta 29 tai 30 seuraavasti 15 2 Ai (n-1)2 AiThe variance of x®pt Jin is obtained from result 29 or 30 as follows: 15 2 Al (n-1) 2 Al

Var(*W) = ^Ejf^=-;i:^. (33) 20 Saattaa ensin vaikuttaa siltä, että alkuperäinen ·_·, kanta K olisi järkevin valinta analyysissä käytettäväksi, ! koska kertoimet ja niiden varianssit silloin saadaan hyvin yksinkertaisista tuloksista 9 ja 30. Joka kerta, kun ana-;;; lyysiin lisätään uusi kirjastospektri, skalaaritulomat- ’ 25 riisi A kuitenkin muuttuu, ja on laskettava uudelleen sen käänteismatriisi, jota tarvitaan ainakin yhtälössä 31, ja yleistä matriisia käännettäessä ei ole käytettävissä yhtä-' : lön 17 kaltaista yksinkertaista kaavaa. Lisäksi P:n laske- ; ’·_ miseksi on uudelleen laskettava matriisitulo Α'1^. xopt:n 30 edellinen arvo tulee siis hyödyttömäksi. Ortogonaalista kantaa K' käytettäessä yhtälöt 20, 21 ja 29 antavat ker-| ‘toimet ja niiden varianssit. Tarkasteltakoon nyt lähemmin, mitä tapahtuu, jos analyysissä käytettävään kirjastospekt-rien joukkoon on lisättävä uusi kirjastospektri ja jos 35 kanta K' on käytössä.Var (* W) = ^ Ejf ^ = -; i: ^. (33) 20 At first it may seem that the original · _ ·, strain K would be the most sensible choice for analysis,! because the odds and their variations are then obtained from very simple results 9 and 30. Every time you enter - ;;; however, a new library spectrum is added to the lysis, however, the scalar product Rice A changes, and the inverse matrix required at least in Equation 31 needs to be recalculated, and a simple formula such as 17 is not available when translating the general matrix. In addition, the calculation of P; In order to compute, we need to recalculate the matrix product Α'1 ^. The previous value of xopt 30 is thus useless. When using the orthogonal strain K ', the equations 20, 21 and 29 give 'Actions and their variations. Let us now take a closer look at what happens if a new library spectrum is to be added to the set of library spectra used in the analysis, and if 35 strain K 'is used.

109238 13109238 13

Aivan ensimmäiseksi täytyy laskea uusi ortogonaali-nen spektri K,Mtl yhtälöryhmästä 12. Samalla kun lasketaan yhtälöryhmässä 12 lausekkeessa K'M+1 esiintyvät kertoimet, saadaan myös ne pystyrivin M + 1 alkiot, jotka täytyy 5 lisätä muunnosmatriisiin Q. (Uudet vaakarivialkiot QMtl )r j > M + 1 ovat yhtälön 14 mukaan nollia.) Tämä uusi pysty-rivi merkitsee sitä, että myös käännetty muunnosmatriisi Q'1 muuttuu. Yhtälöstä 17 nähdään kuitenkin, että Q_1:n mielivaltainen alkio riippuu ainoastaan aikaisemmin laske-10 tuista samalla pystyrivillä olevista Q_1:n alkioista ja samalla tai edellisillä pystyriveillä olevista Q:n alkioista. Q_1:n aikaisemmat alkiot eivät siis muutu, ja tarvitsee ainoastaan laskea M uutta alkiota Qm^m+i, · · · ,Q^m*i, jotka saadaan yhtälöstä 17 seuraavasti 15 m+l Q7,M+1 = - Σ * (34) J=i+1 (Koska Q"1 on yläkolmiomatriisi, niin kaikki uuden vaakari-vin alkiot ovat joko nollia tai ykkösiä. ) 20 Jos vielä ollaan analysoimassa samaa mittausta s • kuin ennen Q_1:n päivitystä, niin aikaisempiin laskutoimi- ! tuksiin täytyy tehdä seuraavat korjaukset: 1) Vektoriin x'opt on lisättävä uusi komponentti x'optM+1. Se *;;; saadaan yhtälöstä 20.First of all, you have to calculate the new orthogonal spectrum K, Mtl from equation group 12. While calculating the coefficients in K'M + 1 in equation group 12, we also get the elements of column M + 1 that must be added to the transform matrix Q. (New horizontal line items QMtl) rj> M + 1 are zero according to equation 14.) This new vertical row means that the inverse transform matrix Q'1 also changes. However, from Equation 17, it is seen that an arbitrary element of Q_1 depends only on previously counted Q_1 elements on the same column and Q elements on the same or previous columns. Thus, the previous elements of Q_1 do not change and only need to calculate M new elements Qm ^ m + i, · · ·, Q ^ m * i, obtained from equation 17 as follows 15 m + l Q7, M + 1 = - Σ * (34) J = i + 1 (Since Q "1 is an upper triangle matrix, all elements of the new horizontal oblique are either zero or one.) 20 If the same measurement s • as before the update of Q_1 is still being analyzed, then the previous calculations- Note that the following corrections have to be made: 1) A new component x'optM + 1 must be added to the vector x'opt.

25 2) Yhtälön 21 mukaan xopt.M+1 = Q^x'opt = x'opt.M+1. Muihin komponentteihin xopt^ täytyy lisätä termi Q^+1x ' opt M+1.2) According to Equation 21, xopt.M + 1 = Q ^ x'opt = x'opt.M + 1. For other components xopt ^, the term Q ^ + 1x 'opt M + 1 must be added.

,' · · 3) Yhtälön 29 mukaan Var(x*ptM+1) = σ2/ ( N || k 'M+11|2). Muihin variansseihin Var(xopt )=Var(x|pt }) täytyy lisätä termi 30 (Φ/,λ/+ι)2 JV|| K'M+l ||2', '· · 3) According to Equation 29, Var (x * ptM + 1) = σ2 / (N || k' M + 11 | 2). For other variations, Var (xopt) = Var (x | pt}) must include the term 30 (Φ /, λ / + ι) 2 JV || K'M + l || 2 '

Koska normien neliöitä || K,J ||2 tarvitaan toistuvasti, niin on järkevää tallentaa ne vektoriin sen jälkeen 35 kun ne on laskettu yhtälöryhmästä 12. Tietokoneohjelmissa 14 109238 on erittäin suositeltavaa käyttää kaksinkertaisen tarkkuuden reaalilukuja.Because the squares of norms || K, J || 2 are repeatedly needed, so it makes sense to store them in a vector after being calculated from equation group 12. In computer programs 14, 109238, it is highly recommended to use double-precision real numbers.

Lyhyt piirustusten kuvaus 5Brief Description of the Drawings

Keksintö on seuraavassa selitetty yksityiskohtaisesti esimerkkien avulla viitaten piirustuksiin, joissa kuvio 1 on seoksen spektri s, kirjastospektrien lineaarinen yhdistelmä Kxopt, joka parhaiten selittää s: n, sekä 10 jäännösspektri s-Kxopt, joka silloin jää selittämättä (kuviossa se esiintyy suurennettuna); kuvio 2 esittää kuvausta siitä, mitä tapahtuu, jos käytetty kirjastospektri on puutteellinen; on analysoitu sama seoksen spektri kuin kuviossa 1, mutta nyt 2-butanonin 15 spektri on poistettu käytetystä kirjastospektrien joukosta; kuvio 3 esittää tilannetta, kun interferometri on oikein viritetty, mutta säteilylähde on pyöreä ideaalisen piste-·.·. lähteen asemesta, signaali jokaisella eri aaltonumerolla ____: 20 d0 on hajaantunut tasaisesti välille u0(l-a*ax/2) - v0; . . kuvio 4 esittää tilannetta, kun havaittu viivamuoto e° on ; aina todellisen viivamuodon e konvoluutio, kuviossa 3 esitettyä sakaramaista levenemisfunktiota w° ja interfero-····’ grammin sakaramaisen katkaisutunktion Fourier-muunnosta wL; ‘ 25 kuvio 5 esittää tilannetta, kun optimaalisen ei-negatiivi- sen kerroinvektorin xopt jokaisella komponentilla Xj pätee : \j jompikumpi seuraavista ehdoista: * » .·; (a) = 0 and xj > 0 or (b) > 0 and x; = 0.The invention will now be described in detail by way of example with reference to the drawings, in which Fig. 1 is a mixture spectrum s, a linear combination of library spectra Kxopt that best explains s, and a 10 residual spectrum s-Kxopt which is then not explained; Figure 2 illustrates what happens if the library spectrum used is deficient; the same spectrum of the mixture as in Figure 1 has been analyzed, but now the spectrum of 2-butanone 15 has been removed from the used library spectrum; Figure 3 shows the situation when the interferometer is properly tuned but the radiation source is circular with an ideal point ·. ·. instead of the source, the signal at each different wave number ____: 20 d0 is uniformly distributed between u0 (l-a * ax / 2) - v0; . . Figure 4 illustrates a situation where the observed line shape e ° is; always the convolution of the true line form e, the quadratic expansion function w ° shown in Fig. 3 and the Fourier transform wL of the interfero ···· 'gram quadratic truncation function; '25 Figure 5 illustrates a situation where for each component Xj of the optimal non-negative coefficient vector xopt, one of the following conditions applies: * ». ·; (a) = 0 and xj> 0 or (b)> 0 and x; = 0.

30 ' • : Parhaana pidetyn suoritusmuodon selitys Tässä kappaleessa on esitetty menetelmä yksinkertaisen 35 kaasuseoksen spektrin analysoimiseksi. Kertoimet lasketaan 109238 15 yhtälöitä 20 ja 21 käyttäen ja niiden virherajat yhtälöitä 29 ja 32 käyttäen. Tässä on käytetty 50 %:n virherajoja, koska ne antavat erittäin hyvän kuvan virheiden suuruusluokasta. Kuviossa 1 nähdään seoksen spektri s, joka ana-5 lysoidaan 12 kirjastospektrin joukkoa käyttäen. Taulukossa 1 nähdään xopt:n komponentit virherajoineen. Kolme ensimmäistä komponenttia ovat taustaspektrit. Nämä ovat kaikki spektrejä tai funktioita, jotka ovat mukana myös tausta-mittauksessa tai jotka voivat aiheutua interferogrammissa 10 olevista virhetiedoista. Niillä voi olla negatiiviset yhtä hyvin kuin positiiviset kertoimet. Seoksen spektri s ja kirjastospektrit KJ mitataan samanlaisin järjestelyin, mutta s:ään on lisätty ylimääräistä keinotekoista kohinaa tässä selityksessä oletetun huonomman tarkkuuden simuloi-15 miseksi. Lisäksi nähdään näiden kirjastospektrien lineaarinen yhdistelmä Kxopt, joka parhaiten selittää s:n. Kuviossa on esitetty myös jäännösspektri s-Kxopt, joka silloin jää selittämättä. Kuten nähdään, jäljellä oleva spektri muo-dostuu pelkästä valkoisesta kohinasta. Tämä osoittaa, että * * tii; 20 analyysi on ollut riittävä ja että käytetyt 12 kirjasto- . . spektriä riittävät selittämään mittauksen. Taulukossa 1 • * ’ ; nähdään analyysin tulos eli optimaalinen kerroinvektori 'V *opf30 '•: Description of the Preferred Embodiment This section describes a method for analyzing the spectra of a simple 35 gas mixture. The coefficients are calculated using 109238 15 using equations 20 and 21 and their error limits using equations 29 and 32. The 50% error limits are used here because they give a very good picture of the magnitude of the errors. Figure 1 shows the spectrum s of the mixture, which is ana-5 lysed using a set of 12 library spectra. Table 1 shows the components of xopt with error limits. The first three components are the background spectra. These are all spectra or functions that are also involved in the background measurement or that may be caused by the error information in the interferogram 10. They can have negative as well as positive coefficients. The spectrum s of the mixture and the library spectra KJ are measured in similar arrangements, but additional artificial noise has been added to s in order to simulate the lower accuracy assumed in this specification. In addition, a linear combination of these library spectra, Kxopt, is best seen to explain s. The figure also shows the residual spectrum s-Kxopt, which then remains unexplained. As can be seen, the remaining spectrum is formed by white noise alone. This indicates that * * tii; 20 analysis was sufficient and 12 libraries were used. . spectra are sufficient to explain the measurement. In Table 1 • * '; we see the result of the analysis, i.e. the optimal coefficient vector 'V * opf

IMIM

.* * 25 Optimaalinen kerroinvektori. * * 25 Optimal coefficient vector

Kantafunktio Kerroin Virheraja (50%) • a i a a • '*: N:o 1 : vakiofunktio (1) 0,0001 0,0001 30 tausta N:o 2 : vesi -0,0062 0,0029 V. N:o 3 : hiilidioksidi -0,0002 0,0037 N:o 4 : metanoli -0,0013 0,0027 /· N:o 5 : etanoli 0,0724 0,0023 N:o 6 : 2-butanoni 0,2193 0,0017 35 N:o 7 : kloroformi -0,0011 0,0005 *. N:o 8 : asetoni 1,2805 0,0028 ’ ’ N:o 9 : tolueeni 0,0014 0,0015 N:ol0 : metyyliasetaatti 0,0006 0,0004 N:oll : metyyliformaatti 0,0035 0,0008 40 N:ol2 : metyylipropanoaatti 0,1351 0,0007 109238 16Base Function Multiplier Error Limit (50%) • aiaa • '*: # 1: Standard Function (1) 0.0001 0.0001 30 Background # 2: Water -0.0062 0.0029 V. # 3: carbon dioxide -0,0002 0.0037 No. 4: methanol -0.0013 0.0027 / · No. 5: ethanol 0.0724 0.0023 No. 6: 2-butanone 0.2193 0.0017 No. 7: Chloroform -0.0011 0.0005 *. No. 8: Acetone 1,2805 0.0028 '' No. 9: Toluene 0.0014 0.0015 N: O0: Methyl acetate 0.0006 0.0004 N: O1: Methyl formate 0.0035 0.0008 40 N : ol2: methyl propanoate 0.1351 0.0007 109238 16

Kirjastokaasun numero j osapaine saadaan nyt kertomalla sen mittauspaine sen kertoimella xopt j. Niillä komponenteilla, joita seoksessa ei ole, on pienet positiiviset tai negatiiviset kertoimet, joiden suuruusluokka on 5 sama kuin niiden virherajojen. Jos analyysiin lisätään joitakin taustaspektrejä, niin myös spektrin taustan optimaalinen poisto suoritetaan automaattisesti. Itse asiassa kolme ensimmäistä spektriä (vesi, hiilidioksidi ja vakio-funktio, jonka arvo on yksi kaikkialla) taulukossa ovat 10 taustaspektrejä. Koska emme ole kiinnostuneet niiden tarkoista kertoimista, vaan ainoastaan haluamme päästä niistä eroon, niiden ei tarvitse olla edes puhtaita, vaan ne voivat sisältää toisiaan. Kirjastospektrit voivat sisältää jonkin verran myös hiilidioksidia ja vettä ilman että sil-15 lä olisi mitään vaikutusta niiden kertoimien arvoon. Ainoa vaikutus on se, että taustaspektrien kertoimet ja virhera-jat eivät ole luotettavat. Taustaspektrien kertoimilla voi olla negatiivisia yhtä hyvin kuin positiivisia arvoja.The partial pressure of the library gas number j is now obtained by multiplying its measurement pressure by its coefficient xopt j. Those components that are not present in the mixture have small positive or negative coefficients of the order of magnitude 5 equal to their error limits. If some background spectra are added to the analysis, the optimum background spectral removal is also performed automatically. In fact, the first three spectra (water, carbon dioxide, and a constant function of one everywhere) in the table are the 10 background spectra. Because we are not interested in accurately multiplying them, but simply wanting to get rid of them, they do not even have to be pure, but can contain each other. The library spectra may also contain some carbon dioxide and water without any influence on the value of their coefficients. The only effect is that the coefficients in the background spectra and the error bars are not reliable. The coefficients in the background spectra can be negative as well as positive values.

V. Todellisuudessa voi tapahtua esimerkiksi niin, että taus- • * 20 tan interferogrammin mittauksen aikana hiilidioksidia on • » . . enemmän kuin mitä sitä oli näytteen interferogrammin mit- ' tauksen aikana.A. In reality, for example, there may be • »carbon dioxide during the measurement of a * 20 tan interferogram. . more than what it was during the measurement of the interferogram of the sample.

·'/ Kuviossa 2 nähdään, mitä tapahtuu, jos käytetty kirjasto-· '/ Figure 2 shows what happens if a library is used

• t I• t I

;·: spektrien joukko ei ole riittävä selittämään yhdistelmä- ·’ ' 25 spektriä; taulukosta 2 nähdään analyysin tulokset eli optimaalinen kerroinvektori x .; ·: The set of spectra is not sufficient to explain the composite · '' 25 spectra; Table 2 shows the results of the analysis, i.e. the optimal coefficient vector x.

> · > · · * · · • · > ·> ·> · · * · · · ·

1 I I1 I I

> » * * *> »* * *

< I M<I M

109238 17109238 17

Optimaalinen kerroinvektori Kantafunktio Kerroin Virheraja (50%) 5 N:o 1 : vakiofunktio (1) -0,0001 0,0001 N:o 2 : vesi 0,0249 0,0029 N:o 3 : hiilidioksidi -0,0197 0,0037 N:o 4 : metanoli 0,0446 0,0027 10 N:o 5 : etanoli 0,1184 0,0022 N:o 6 : 2-butanoni ------ ------ N:o 7 : kloroformi -0,0053 0,0005 N:o 8 : asetoni 1,5193 0,0021 N:o 9 : tolueeni 0,0112 0,0015 15 N:ol0 : metyyliasetaatti -0,0098 0,0004 N:oll : metyyliformaatti 0,0512 0,0007 N:ol2 : metyylipropanoaatti 0,1111 0,0007 Käytetty seoksen spektri on sama kuin kuviossa 1, 20 mutta 2-butanonin, joka on seoksen tärkeä aineosa, spektri ei kuulu analyysiin. Nyt minimoitu jäännösspektri ei ole puhdasta kohinaa, ja jäljellä olevien kirjastospektrien kertoimet ovat myös muuttuneet. Kuten voidaan havaita, nyt minimoitu j äännösspektri s-Kxopt ei enää ole valkoista :··· 25 kohinaa, vaan sillä on selvästi erotettava rakenne ja, ·.·. mikä on hyvin tärkeätä, sillä on jonkinlainen rakenne samoilla aaltonumeroilla, joilla puuttuvalla spektrillä on 'V spektriviivoja. On siis mahdollista päätellä jäljellä olevasta spektristä, minkälaatuinen spektri pitäisi lisätä ‘ 30 analyysiin. Koska puuttuvan spektrin osa on selitettävä jäljellä olevilla spektreillä mahdollisimman hyvin, niin .·: niiden kertoimet ovat myös vääristyneet eivätkä virherajat enää ole luotettavat. Analyysiin täytyy siis aina lisätä uusia kirjastospektrejä, kunnes jäljellä olevassa spekt-35 rissä ei ole jäljellä mitään rakennetta. Jos s:ssä ja * kirjastossa on erilaisia painelevenemisiä, niin saattaa ’.· olla hyödyllistä käyttää paria kirjastospektriä yhdellä yhdisteellä. Parempi menetelmä kuitenkin olisi pienentää erotustarkkuutta siten, että kaikki viivat tulevat sinc-40 funktion muotoisiksi (katso seuraava kappale).Optimal Coefficient Vector Base Function Coefficient Error Limit (50%) 5 N ° 1: Standard Function (1) -0,0001 0.0001 N ° 2: Water 0.0249 0.0029 N ° 3: Carbon Dioxide -0.0197 0, 0037 No. 4: Methanol 0.0446 0.0027 10 No. 5: Ethanol 0.1184 0.0022 No. 6: 2-Butanone ------ ------ No. 7 : chloroform -0.0053 0.0005 No 8: acetone 1.5193 0.0021 No 9: toluene 0.01212 0.0015 15 N: ol0: methyl acetate -0.0098 0.0004 N: oll: methyl form 0.0512 0.0007 N: ol2: methyl propanoate 0.1111 0.0007 The spectrum of the mixture used is the same as in Figure 1, 20 but the spectrum of 2-butanone, which is an important component of the mixture, is not included in the analysis. Now, the minimized residual spectrum is not pure noise, and the coefficients on the remaining library spectra have also changed. As can be seen, the now minimized residual spectrum s-Kxopt is no longer white: ··· 25 noise, but has a distinct structure and, ·. what is very important is that it has some kind of structure at the same wave numbers that the missing spectrum has' V spectral lines. Thus, it is possible to deduce from the remaining spectrum what kind of spectrum should be added to the '30 analysis. Because part of the missing spectrum has to be explained as much as possible by the remaining spectra, ·: their coefficients are also distorted and the error limits are no longer reliable. Thus, new library spectra must always be added to the analysis until there is no structure left in the remaining spectrum. If s and * libraries have different pressure decays, it may be · useful to use a pair of libraries with one compound. However, a better method would be to reduce the resolution so that all lines are in the form of a sinc-40 function (see next section).

109238 18109238 18

Kuviossa 4 funktio wL on sinc-funktio, ja sen kahden peräkkäisen nollakohdan väli on yhtä kuin dataväli Δυ spektrialueessa, joka vuorostaan on yhtä kuin 1/(2νΔχ). wL:n FWHH on likimäärin sama. wQ:n leveys W on suoraan ver-5 rannollinen u0:aan (spektriviivan paikka) ja säteilylähteen pinta-alaan. Sen korkeus H on kääntäen verrannollinen u0:aan ja suoraan verrannollinen lähteen pintakirkkauteen (luminanssiin). Optimaalisessa tilanteessa kolmen vasemmanpuoleisen käyrän FWHH:t ovat likimäärin samat. e°:n 10 kokonaisala on e:n, wQ:n ja wL:n alojen tulo. wL:n ala on aina 1 ja voidaan katsoa dimensiottomaksi.In Fig. 4, the function wL is a sinc function, and the interval between its two consecutive zeroes is equal to the data interval Δυ in the spectral region, which in turn is equal to 1 / (2νΔχ). wL's FWHH is approximately the same. The width W of wQ is directly adjacent to ver-5 at u0 (the position of the spectral line) and the area of the radiation source. Its height H is inversely proportional to u0 and directly proportional to the surface brightness (luminance) of the source. Under optimal conditions, the FWHHs of the three left curves are approximately the same. The total area of e ° 10 is the product of the domains e, wQ and wL. The area of wL is always 1 and can be considered dimensionless.

Sen jälkeen kun määritetty se aaltonumeroalue, joka halutaan käsitellä, määritetään myös näytteenottoväli interferogrammissa Nyqvistin näytteenottoteoreeman mukaan.After specifying the wave number range to be processed, the sampling interval in the interferogram is also determined according to the Nyqvist sampling theorem.

15 Jäljellä on kuitenkin vielä rekisteröidyn interferogrammin pituuden eli peilijakson amplitudin valinta, jonka vuorostaan määrää käytettävä tietojen lukumäärä N. Huomattakoon, että N:llä merkitään tietojen lukumäärää toispuolisessa ·,*. interferogrammissa. Nopean Fourier-muunnosalgoritmin käyt- 20 tämä vastaava lukumäärä on silloin 2N. Nyt tutkitaan, .. miten tietojen lukumäärä pitäisi valita virherajojen mini- ' ; moimiseksi. Kuten yhtälöstä 32 nähdään, virherajat ovat *·_·' suoraan verrannolliset kertoimien keskihajontoihin, missä * · · >·! keskihajonta tarkoittaa niiden varianssien neliöjuurta.However, there is still a choice of the length of the recorded interferogram, the amplitude of the mirror period, which in turn is determined by the number of data to be used. Note that N denotes the number of data to one side ·, *. interferogram. The corresponding number used in the fast Fourier transform algorithm is then 2N. Now, let's examine .. how should the number of data be selected with the error limits mini '; mise. As we can see from Equation 32, the error limits are * · _ · 'directly proportional to the standard deviations of the coefficients, where * · ·> ·! standard deviation means the square root of their variance.

. ’ · 25 Yhtälöstä 29 tai 33 saadaan I ,) = -¾.. o5> V teillä' II2 30 ' I · ··’ Virherajat ovat siis suoraan verrannolliset spekt- rikohinan keskihajontaan os ja kääntäen verrannolliset ;· tietojen lukumäärän N neliöjuureen. Yhtälöiden 8 ja 5 skalaaritulon ja normin määritelmien mukaan jäljellä oleva 109238 19 neliöjuurilauseke ei ole N:n eksplisiittinen funktio. Se riippuu kuitenkin kirjastospektrien muodoista.. '· 25 Equation 29 or 33 yields I,) = -¾ .. o5> V for' II2 30 'I · ··' The error limits are thus directly proportional to the standard deviation os of the spectrum noise and inversely proportional to the square root of the number of data N. By the definitions of the scalar product and norm of equations 8 and 5, the remaining 109238 19 square root expression is not an explicit function of N. However, it depends on the forms of the library spectrum.

Tarkastellaan nyt, mitä tapahtuu, kun tietojen lukumäärää N pienennetään jollakin kertoimella 1/k. Näh-5 dään välittömästi se negatiivinen vaikutus, että kerroin 1//N suurenee kertoimella k1/2. Seoksen spektrin kohinan keskihajonta as on kuitenkin myös muuttunut. Tätä muutosta kuvaa Parsevalin teoreema 10 7 , 7 J nl(x)dx= J |n,(i/)j2 du, (36)Now let's look at what happens when the number of data N is reduced by a factor of 1 / k. A negative effect is immediately seen that the coefficient 1 // N increases by a factor k1 / 2. However, the standard deviation of the spectrum noise of the mixture has also changed. This change is illustrated by Parseval's theorem 10 7, 7 J nl (x) dx = J | n, (i /) j2 du, (36)

-oo -OO-oo -OO

jossa n* ja ns ovat kohinafunktiot interferogrammissa ja 15 spektrissä vastaavasti. (Nämä kaksi satunnaisprosessia ovat Fourier-muunnospari.) Koska kohina nA on täysin valkoista, niin sen "amplitudi" on kaikkialla sama. Siten kun ensimmäisen integraalin pituus katkaistaan yhteen k:nteen osaan alkuperäisestä arvostaan, niin integraalin arvo pie- i i · 20 nenee samalla kertoimella k'1. Toisen integraalin on siten ,. muututtava samalla kertoimella. Koska tutkittavana olevaa *'’ aaltonumeroaluetta ei muuteta, niin ainoa mahdollisuus on, · · että kohinan ns "amplitudi" eli sen keskihajonta σβ piene- nee kertoimella k'1/2. Tämä vaikutus kumoaa täysin riippu-; : ; 25 vuuden 1//N:stä yhtälössä 35.where n * and ns are noise functions in the interferogram and spectrum respectively. (These two random processes are Fourier transform pairs.) Because noise nA is completely white, its "amplitude" is the same everywhere. Thus, when the length of the first integral is truncated to one-kth of its original value, the value of the integral small i i 20 decreases by the same factor k'1. Thus, the second integral is,. change by the same factor. Since the wave number range * '' being studied is not changed, the only possibility is that · · the so-called "amplitude" of the noise, i.e. its standard deviation σβ, is reduced by a factor k'1 / 2. This effect completely reverses the dependency; :; 25 of 1 // N in equation 35.

Kuten edellä on havaittu, pienennettäessä erotus-·,; tarkkuutta kerroin os//n yhtälössä 35 pysyy vakiona. Siten ainoa mahdollinen virherajojen muutosten lähde on lauseke so n k·1 p.As noted above, when reducing the difference · ,; the precision factor in os // n equation 35 remains constant. Thus, the only possible source of error boundary changes is the expression so n k · 1 p.

Kuten aikaisemmin on mainittu, skalaaritulon ja normin ,·-· määritelmät merkitsevät, että tämä lauseke riippuu yksin omaan kirjastospektrien muodoista, kun M on kiinteä. Itse 35 tietojen lukumäärä ei ole tärkeä. Kaikki lineaariset muu- 109238 tokset, joissa kaikki kirjastospektrit kerrotaan jollakin vakiokertoimella C, muuttavat tätä neliöjuurilauseketta vakiolla C'1. Spektrit lasketaan nyt käytännössä aina vastaavista interferogrammeista soveltamalla nopeata Fou-5 rier-muunnosalgoritmia (FFT, Fast Fourier Transform). Tämän algoritmin perusominaisuus on se, että tietojen väli spektrissä on 1/(2ΝΔχ), jossa Δχ on näytteenottoväli interferogrammissa. Siten kun tietojen lukumäärää pienennetään kertoimella 1/k, tietojen väli spektrialueessa 10 suurenee kertoimella k. Niin kauan kun tietojen väli (« erotustarkkuus/1,21) pysyy pienempänä kuin spektriviivojen FWHH (full width at half height; täysi leveys puolen korkeuden kohdalla), jokaisella viivalla on ainakin yksi tieto eikä spektriviivojen muoto vaihtele huomattavasti. 15 Tämä merkitsee sitä, että paljon spektriviivojen leveyttä paremman erotustarkkuuden käyttämisestä on vain vähän hyötyä. Interferogrammialueessa tämä merkitsee sitä, että interferogrammi voidaan turvallisesti katkaista edellyttä-*.·, en, että ei leikata pois olennaista osaa signaalista.As mentioned earlier, the definitions of the scalar product and the norm, · - ·, mean that this expression depends solely on its own form of library spectrum when M is fixed. The number of data itself is not important. All linear transforms of 109238, in which all library spectra are multiplied by some constant factor C, change this square root expression by a constant C'1. Spectra are now practically always computed from corresponding interferograms using the Fast Fourier Transform (FFT) Fou-5 rier conversion algorithm. The basic feature of this algorithm is that the data interval in the spectrum is 1 / (2ΝΔχ), where Δχ is the sampling interval in the interferogram. Thus, when the number of data is reduced by a factor of 1 / k of the intermediate data in the spectral domain 10 is increased by a factor of k As long as the intermediate data ( "separation accuracy / 1.21) remains less than the spectral lines FWHH. (Full width at half-height, full-width half-height of the probe); each line has at least one information and the shape of the spectral lines does not vary significantly. 15 This means that using a resolution much higher than the width of the spectral lines is of little use. In the interferogram area, this means that the interferogram can be safely interrupted as long as - *. ·, Not cutting off a substantial part of the signal.

20 Määritellään nyt interferograramin katkaisufunktio , . sakarafunktioksi, jonka arvo on 1 välillä x=±NΔχ ja 0 muualla. Koska pystytään rekisteröimään ainoastaan inter-• · ferogrammin äärellinen alue, niin todellinen, äärettömän pitkä interferogrammi kerrotaan aina tällä funktiolla.20 Now we define the interferograram cleavage function,. to a vertex function with a value of 1 between x = ± NΔχ and 0 elsewhere. Because only the finite region of the • · ferogram can be registered, the real infinite length of the interferogram is always multiplied by this function.

•: 25 Spektrialueessa tämä merkitsee sitä, että lasketaan spekt rien ja katkaisufunktion Fourier-muunnoksen wL konvoluutio eli ' * · ♦ Λ e° = e" * wL, (37) 30 ! » · jossa > · wL(t) = 2NAxsinc( 2ΝΔχπυ), (38) 109238 21 e° on seoksen spektri tai kirjastospektri ja e" on spektri, joka saataisiin muuntamalla koko interferogrammi. Tämän sinc-funktion FWHH on likimäärin 1,21/(2ηΔχ), ja tämä on se suure, jota tässä on kutsuttu erotustarkkuudeksi. Niin 5 kauan kun N pysyy suurempana kuin (2 Δχ x spektriviivojen FWHH)'1, wL on kapeampi kuin e”:n viivat eikä sillä ole huomattavaa vaikutusta niiden muotoihin. Jos erotustark-kuutta vielä pienennetään tämän pisteen jälkeen, niin spektriviivat alkavat äkkiä leventyä, ja niiden muoto 10 tulee pääasiallisesti wL:n määräämäksi niiden todellisten muotojen asemesta. Tämä merkitsee sitä, että yhtälön 37 konvoluutio muuttaa silloin spektrejä epälineaarisesti siten, joten sen vaikutus ei ole pelkkä neliöjuurilausek-keen kertominen vakiokertoimella. Jos apodisointia (apodi-15 zation) ei käytetä, niin viivat alkavat muistuttaa sinc-käyriä. (Jos apodisointi (apodization) suoritetaan, niin interferogrammin kohinatiedot eivät enää ole identtisesti jakautuneet, ja virheanalyysi ei ole pätevä.) Levenemisen ·._ vuoksi viivat alkavat mennä limittäin, mikä tekee niiden 20 erottamisen toisistaan vaikeammaksi. Tämä vuorostaan merkitsee sitä, että yhtälön 35 summalauseke alkaa kasvaa.•: 25 In the spectral range, this means that the convolution of the Fourier transform wL of the spectra and the cutoff function is calculated, i.e. '* · ♦ Λ e ° = e "* wL, (37) 30!» · Where> · wL (t) = 2NAxsinc ( 2ΝΔχπυ), (38) 109238 21 e ° is the spectrum of the mixture or library and e "is the spectrum that would be obtained by converting the entire interferogram. The FWHH of this sinc function is approximately 1.21 / (2ηΔχ), and this is what is called the resolution here. As long as N remains greater than (2 Δχ x FWHH of the spectral lines) '1, wL is narrower than the lines of e' and has no significant effect on their shape. If the resolution is further reduced after this point, then the spectral lines begin to suddenly widen, and their shape 10 becomes essentially determined by wL instead of their actual forms. This means that the convolution of equation 37 then changes the spectra in a non-linear fashion, so its effect is not just multiplying the square root expression by a constant factor. If apodization (Apodi-15 zation) is not used, then the lines begin to resemble sinc curves. (If apodization is performed, the interferogram noise data is no longer identically distributed, and error analysis is invalid.) Due to the widening · ._, the lines start to overlap, making it more difficult to separate them. This, in turn, means that the sum expression of equation 35 begins to increase.

·’·’ Tämän kasvun nopeus riippuu kuitenkin analyysissä käytet- « * ··’ : tävien kirjastospektrien lukumäärästä M ja siitä, miten lähellä viivat ovat toisiaan. Esimerkiksi jos viivat oli- = * * ,: · 25 sivat alunperin ryhmittyneet limittäin olevien viivojen joukoiksi, niin kasvunopeus ei olisi niin suuri kuin mikä se olisi, jos viivat olisivat alunperin sijainneet liki-'·. määrin tasavälein. Samat raakatulokset voidaan antaa joka tapauksessa. Esimerkiksi jos käytetään enintään 50 kirjas- • · ·' 30 tospektrin joukkoa, niin neliöjuurilausekkeen kasvukerroin on normaalisti k1/3:n ja k1/2:n välillä riippuen siitä, miten ·': viivat sijaitsevat. Neliöjuurilauseke riippuu myös viivo- jen lukumäärästä spektrissä. Tämä riippuvuus noudattaa sellaista likimääräistä lakia, että neliöjuuren arvo on 35 likimain kääntäen verrannollinen yhdessä spektrissä olevi- „ 109238 en viivojen keskimääräisen lukumäärän neliöjuureen. Siten se voidaan katsoa N:sta riippumattomaksi vakiokertoimeksi.· '·' However, the rate of this growth depends on the number of library spectra M * used in the analysis and how close the lines are to each other. For example, if the lines were-= * *,: · 25 were originally grouped into sets of overlapping lines, the growth rate would not be as high as it would be if the lines were originally located approximately. to an equal degree. The same raw results can be given anyway. For example, if no more than 50 sets of booklet · · · '30 spectra are used, then the square root expression normally has a growth factor between k1 / 3 and k1 / 2, depending on how the' 'lines are located. The square root expression also depends on the number of lines in the spectrum. This dependence follows an approximate law such that the square root value is approximately inversely proportional to the square root of the average number of 109238 lines in one spectrum. Thus, it can be considered as a constant independent of N.

Edellä sanotun mukaan paras valinta erotustarkkuu-deksi olisi spektriviivojen FWHH. Rekisteröidyn interfero-5 grammin tulisi siten ulottua arvosta -1/(2 x FWHH) arvoon 1/(2 x FWHH). Tämä pitää kuitenkin paikkansa ainoastaan, jos interferometrin asetuksia ei pystytä virittämään. Jos kaikki laitteen parametrit voidaan vapaasti asettaa, niin erotustarkkuuden pienentämisestä on kaksi lisähyötyä. Seu-10 raavassa niitä on tarkasteltu lähemmin.As stated above, the best choice for resolution resolution would be the FWHH of the spectral lines. Thus, the gram of registered interfero-5 should range from -1 / (2 x FWHH) to 1 / (2 x FWHH). However, this is only true if the interferometer settings cannot be tuned. If all the parameters of the device can be freely set, there are two additional benefits of lowering the resolution. These are discussed in more detail in the following 10.

Kuten tunnettua, ei-pistemäinen säteilylähde aiheuttaa kaikkien spektriviivojen levenemisen. Tyypillisesti säteilylähde (aukko) on pyöreä, ja siinä tapauksessa jokainen monokromaattinen spektriviiva hajaantuu sakaramai-15 sen viivan muotoiseksi, kuten kuviossa 3 on esitetty. Laatikon leveys on silloin suoraan verrannollinen säteily-lähteen alaan. Tämä merkitsee sitä, että spektri e” yhtälössä 37 on itse asiassa todellisen spektrin e ja valonlähteen nollasta eriävästä alasta aiheutuvan sakarafunk-As is known, a non-point radiation source causes the broadening of all spectral lines. Typically, the radiation source (aperture) is circular, in which case each monochromatic spectral line is scattered as a rectangular line as shown in Figure 3. The width of the box is then directly proportional to the area of the radiation source. This means that the spectrum e 'in equation 37 is, in fact, a square function of the real spectrum e and the non-zero area of the light source.

l * Il * I

20 tiolla wQ konvoluutio. Siten yhtälö 37 voidaan kirjoittaa » · · · uudelleen seuraavasti > · > · • * I · : e° = e*w°*wL. (39) * » » ,! · 25 Koska w°:n leveys riippuu tarkasteltavan spektriviivan aaltoluvusta υ0, niin tarkka käsittely vaatisi eri w“:n käyttämisen joka viivalla. Yhtälöä 39 valaiseva esimerkki on esitetty kuviossa 4. Koska konvoluution avulla määrite-tyn viivan FWHH on likimäärin konvoluution komponenttien • · ·* 30 FWHH:iden summa, niin vääristymillä wö ja wL on huomattava vaikutus ainoastaan, jos niiden leveydet ovat suuremmat '·*. kuin spektriviivojen luonnolliset leveydet. Signaalia voidaan siten turvallisesti suurentaa suurentamalla sätei- • » lylähteen sädettä, kunnes sakaravääristymän (maksimi)le-35 veys on yhtä kuin vääristymättömien spektriviivojen FWHH.At 20, wQ convolution. Thus, equation 37 can be rewritten »· · · as follows> ·> · • * I ·: e ° = e * w ° * wL. (39) * »»,! · 25 Since the width of w ° depends on the wavelength υ0 of the spectral line under consideration, accurate processing would require the use of a different w ′ for each line. An example illustrating equation 39 is shown in Figure 4. Since the FWHH of the line determined by convolution is approximately the sum of the FWHHs of the convolutional components, the distortions w0 and wL have a significant effect only if their widths are greater. than the natural widths of the spectral lines. The signal can thus be safely magnified by increasing the radius of the radiation source until the (maximum) le-35 of the warp distortion equals the FWHH of the undistorted spectral lines.

109238 23109238 23

Vastaavasti voidaan pienentää laskutoimitusten määrää pienentämällä erotustarkkuutta, kunnes sinc-vääristymän FWHH on yhtä kuin spektriviivojen sinc-vääristymä. (Tämä merkitsee interferogrammin optimaalista katkaisua.) Kaasu-5 maisen näytteen tapauksessa viivojen luonnollinen leveys voi kuitenkin olla niin pieni, että tätä tilannetta ei voida saavuttaa. Joka tapauksessa on silti järkevää tehdä vääristymät wQ ja wL yhtä suuriksi. Tämä tilanne voidaan siis ottaa lähtökohdaksi. Pienennettäköön nyt tietojen 10 lukumäärää kertoimella k'1. Kuten edellä on esitetty, tämä pienennys leventää viivoja leventämällä wL:ää kertoimella k suurentaen siten yhtälön 35 neliöjuurilauseketta enintään kertoimella k1/2, jos käytetään joitakin kymmeniä kirjastospektrejä. Jos M on parinsadan suuruusluokkaa, 15 niin tämä kerroin voi olla k:n suuruusluokkaa. Nyt kuitenkin voidaan suurentaa säteilylähteen alaa kertoimella k viivaleveyksien suurentumatta merkittävästi enempää. Koska spektriviivojen alla olevan alueen täytyy silloin kasvaa , , kertoimella k signaalin suurenemisen vuoksi, niin ainoa » · » · *t 20 mahdollisuus on, että viivojen korkeuksia suurennetaan . * i · samalla kertoimella k ja että spektrien muutos on likimain V lineaarinen. Spektrien kertominen vakiokertoimella k pie- * : ; nentää neliöjuurilauseketta kertoimella k'1. Tämä on enem- » ]!’ män kuin riittävä neliöjuurilausekkeen kasvun kumoamiseksi Γ: 25 interferogrammin epälineaarisessa katkaisuoperaatiossa.Similarly, the number of operations can be reduced by decreasing the resolution until the FWHH of the sinc distortion equals the sinc distortion of the spectral lines. (This represents the optimum cut-off of the interferogram.) However, for a gas-5 sample, the natural width of the lines may be so small that this situation cannot be achieved. In any case, it is still wise to make the distortions wQ and wL equal. This situation can therefore be taken as a starting point. Let us now reduce the number of data 10 by a factor k'1. As discussed above, this reduction widens the lines by wl increasing w by a factor k, thereby increasing the square root expression of Equation 35 by up to a factor k1 / 2 if a few dozen library spectra are used. If M is in the order of a couple hundred, then this factor can be in the order of k. However, it is now possible to enlarge the area of the radiation source by a factor k without significantly increasing the line widths. Since the area under the spectral lines must then increase, with a factor k due to the increase in the signal, the only possibility »·» · * t 20 is to increase the line heights. * i · with the same factor k and that the change in spectra is approximately V linear. Multiplying spectra by a constant factor k pi- *:; Subtract the square root expression by the factor k'1. This is more than sufficient to reverse the growth of the square root expression in the nonlinear cut operation of the Γ: 25 interferogram.

Käytännössä voi kuitenkin ilmetä vaikeuksia säteilylähteen ’ ; suurennetun kuvan keskittämisessä ilmaisimelle.However, in practice there may be difficulties with the source of the radiation '; centering the magnified image on the detector.

i »i »

Toinen lisähyöty erotustarkkuuden pienentämisestä ’ on se, että nyt pystytään rekisteröimään k interferogram- « t 30 mia samassa ajassa, jossa aikaisemmin rekisteröitiin vain i I | yksi. Koska Fourier-muunnos on lineaarinen operaatio, niin t näiden interferogrammien lisääminen toisiinsa merkitsee IM; sitä, että myös vastaavat spektrit lisätään toisiinsa.Another added benefit of lowering the resolution is that it is now possible to register k interferograms in the same time as previously only i I | one. Since the Fourier transform is a linear operation, t adding these interferograms to each other means IM; that the corresponding spectra are also added to each other.

Virheettömät spektrit e pysyvät samoina joka mittauksessa, 35 mikä merkitsee sitä, että yhteenlaskussa ne tulevat kerro- 109238 24 tuiksi k:11a. Tämä merkitsee yksinkertaista lineaarista muutosta spektreihin, mikä vuorostaan merkitsee sitä, että neliöjuurilauseke tulee kerrotuksi k‘1:llä. Toisaalta s:n kohina on joka kerta erilainen eikä summaudu lineaarises-5 ti. Tuloksista 25 ja 26 nähdään, että summautuneen kohinan jakauma on 2V(0,ka2). Kohinan keskihajonta as suurenee siten kertoimella k1/2. Kokonaisvaikutus on, että virherajat tulevat kerrotuiksi kertoimella k'1/2.The errorless spectra e remain the same for each measurement, 35 which means that when added together, they become multiples of 109238 24. This implies a simple linear change in the spectra, which in turn means that the square root expression is multiplied by k'1. On the other hand, the noise of s is different each time and does not add up linearly. Results 25 and 26 show that the summed noise distribution is 2V (0, ka2). The standard deviation of noise is thus increased by a factor k1 / 2. The overall effect is that the error limits are multiplied by a factor k'1 / 2.

Kun lopuksi vielä kootaan yhteen edellä mainitut 10 kaikki eri vaikutukset, niin tulee selväksi, että jos kaikkia interferometrin parametreja voidaan muuttaa vapaasti, niin pitäisi käyttää mahdollisimman pientä erotus-tarkkuutta. Tietojen lukumäärän N tulisi kuitenkin olla vähintään kaksi tai kolme kertaa niin suuri kuin kirjas-15 tospektrien maksimi lukumäärä, jotta jäännösspektrin s-Kx rakenne olisi tutkittavissa.Finally, when all the various effects mentioned above are summed up, it becomes clear that if all the parameters of the interferometer can be freely changed, then as little resolution as possible should be used. However, the number N of the data should be at least two or three times the maximum number of spectral spectra of the booklet-15 so that the structure of the residual spectrum s-Kx can be investigated.

Jos kirjastospektrit mitataan käyttäen eri erotus-tarkkuutta kuin seoksen spektriä mitattaessa, niin analyysi voi epäonnistua ja voi esiintyä suuria negatiivisia IV 20 kertoimia. Samanlainen tilanne voi ilmetä, jos viivojen t ·"· muodot kirjastospektreissä ja seoksen spektrissä ovat erilaiset epälineaarisuuksista tai eri painelevenemisistä johtuen. Silloin voidaan saada aikaan jonkin verran paran- ’ · · ··· nusta laskemalla paras ei-negatiivinen ratkaisu parhaan 25 ratkaisun asemesta. Ei-negatiivisella ratkaisulla tarkoi tetaan sellaista kerroinvektoria x, joka on ongelman 4 . ratkaisu sillä ehdolla, että x:n jokaisen komponentin täy- !.,* tyy olla ei-negatiivinen. Tämä menetelmä tuo analyysiinIf the library spectra are measured with a different resolution than that of the mixture spectra, the analysis may fail and large negative IV 20 coefficients may occur. A similar situation may occur if the shapes of the lines t · "· in the library spectra and the spectrum of the mixture are different due to nonlinearities or different pressure distributions. Then some improvement can be achieved by calculating the best non-negative solution instead of the top 25. A non-negative solution means a coefficient vector x, which is the solution to problem 4, provided that each component of x is complemented by a negative one, which brings the analysis

II

enemmän informaatiota, koska sovelletaan apriori informaa- ' 30 tiota kertoimista. Nyt johdetaan algoritmi ongelman 4 rat- kaisun löytämiseksi ei-negatiivisuusrajoituksen ollessa voimassa.more information because the a priori information is applied to the multipliers. An algorithm is now derived to find a solution to Problem 4 with the non-negativity constraint in effect.

Merkittäköön d:llä jäännösnormia 35 d(x) = s-Kx 109238 25Let d denote the residual norm 35 d (x) = s-Kx 109238 25

Koska normi on aina ei-negatiivinen suure, niin normilla || cl|| on tarkalleen samat minimit kuin sen neliöllä ||d||2, joten normin asemesta voidaan minimoida sen neliö. Nyt || d ||2 on x:n konveksi funktio. Tämä merkitsee sitä, että 5 jokaisella x1# x2 ja λ, 0<λ<1 H d( λχχ + (1 - λχ2) 112 < Il d( Χχ) Il2 + (1 - λ) || d( x2) ||2.Since the norm is always a non-negative quantity, so the norm || cl || is exactly the same minimum as its square || d || 2, so its square can be minimized instead of the norm. Now || d || 2 is a convex function of x. This means that 5 for each x1 # x2 and λ, 0 <λ <1 H d (λχχ + (1 - λχ2) 112 <Il d (Χχ) Il2 + (1 - λ) || d (x2) || 2.

Tämä nähdään käyttämällä kolmioepäyhtälöä ja sitä tosi-10 asiaa, että geometrinen keskiarvo on aina pienempi tai yhtä suuri kuin aritmeettinen keskiarvo. Konveksisuus merkitsee sitä, että neliönormilla on vain yksi minimikoh-ta, mikä tekee minimoinnin paljon yksinkertaisemmaksi.This is seen by using the triangular inequality and the fact that the geometric mean is always less than or equal to the arithmetic mean. Convexity means that the square norm has only one minimum point, which makes minimization much simpler.

Erityisesti jos muut kertoimet pidetään vakioina ja 15 ainoastaan yhtä kerrointa Xj varioidaan, || d ||2 on yhden muuttujan konveksi funktio. Siten optimikohdassa xopt on olemassa kaksi mahdollisuutta. Joko d II d(xopt) II2 _ 0 . . dxj 20 1(jossa kaikki komponentit j:ttä lukuunottamatta on kiinni-.V: tetty xopt:iin) tai, jos derivaatan nollakohta ei ole salli- tulla alueella Xj>0, 25 xopt.j = 0, ♦ · · . . mikä merkitsee sitä, että xopt j on sallitun ja kielletyn ;>#* alueen rajalla. Tämä voidaan todistaa seuraavasti: 1) Jos osittaisderivaatan II d( xopt) ||2/ x5 nollakohta on ·’: 30 sallitulla alueella x>0, niin xopt jin on selvästikin oltava yhtä kuin tämä nollakohta.In particular, if other coefficients are kept constant and only one factor Xj is varied, || d || 2 is a single variable convex function. Thus, there are two possibilities for the optimum xopt. Joko d II d (xopt) II2 _ 0. . dxj 20 1 (where all components except j are attached to .V: xopt) or if the derivative zero is not allowed in the range Xj> 0, 25 xopt.j = 0, ♦ · ·. . which means that xopt j is at the border of the allowed and denied;> # * ranges. This can be proved as follows: 1) If the zero of the partial derivative IId (xopt) || 2 / x5 is · ': 30 in the allowed range x> 0, then obviously xopt Jin must be equal to this zero.

2) Jos osittaisderivaatan ||<3(xopt) ||2/ Xj nollakohta on kielletyllä alueella Xj<0, niin derivaatta on ||d(x)||2:n konveksisuudesta johtuen positiivinen, jos Xj > 0. Siten 35 jos xopt.j > 0, niin xopt jjn pienentäminen pienentäisi ||d||2:n 109238 26 arvoa ilman että poistutaan sallitulta alueelta. Ainoa mahdollisuus siis on, että xopt j=0.2) If the zero of the partial derivative || <3 (xopt) || 2 / Xj is in the forbidden region Xj <0, then the derivative is positive due to the convexity of || d (x) || 2 if Xj> 0. Thus 35 if xopt.j> 0, so reducing xopt jj would reduce the value of || d || 2 109238 26 without leaving the allowed range. So the only possibility is that xopt j = 0.

Nyt optimaalisuudelle pystytään esittämään seuraava ehto: 5 Minimointiongelman 4 yksikäsitteisessä ratkaisukohdassa xopt x:n ei-negatiivisilla kertoimilla kullekin x.,:n komponentille pätee jompikumpi seuraavista ehdoista: = 0 and x, > o) tai („ = 0 axd > „) . (4Q, 10 v 3 Tämä on esitetty kuviossa 5. Niin sanotut Kuhn-Tucker-kriteerit (katso jokin optimoinnin kurssikirja, esim. [3]), jotka konveksin kohdefunktion tapauksessa ovat välttämätön ja riittävä ehto optimaalisuudelle, antaisivat 15 aivan saman ehdon.Now, the following condition can be proposed for optimality: 5 In the unique solution point of the minimization problem 4, by the non-negative coefficients of xopt x, for each component of x., One of the following conditions applies: = 0 and x,> o) or ("= 0 axd>"). (4Q, 10 v 3 This is shown in Figure 5. The so-called Kuhn-Tucker criteria (see some optimization course book, e.g. [3]), which is a necessary and sufficient condition for optimality in the case of a convex target function, would give 15 exactly the same condition.

Osittaisderivaattojen laskeminen on hyvin yksinkertaista, ja saadaan V(||d(x)||2) = 2 (Ax-y), (41) 20 jossa A on yhtälössä 10 määritelty skalaaritulomatriisi ja V: y:n antaa yhtälö 11. Yksittäiset osittaisderivaatat ovat tämän gradientin komponentteja eli 25 ^yiQ = (V>||d(x)||J), =2^f;%Ii-Vi) <«) , , Jos käytettyyn kirjastospektrien joukkoon sisälly- • · tetään joitakin taustaspektrejä, niin on järkevää ettei niiden kertoimille aseteta ei-negatiivisuusrajoitusta. 30 Taustaspektrit muodostuvat kaikista yhdisteistä, jotka ovat mukana myös taustaa mitattaessa (kuten vesi ja hiilidioksidi), plus vakiofunktiosta ja yksinkertaisista ko- ·’ sinikäyristä, joita jotkin virheelliset tiedot voivat > ' r t t kehittää interferogrammiin. Kun myös tämä otetaan huomi- 109238 27 oon, minimikohta voidaan löytää esim. seuraavan algoritmin avulla: 1) Valitse jokin lähtöpiste x=x0, esim. x0= ( 0,0, . . ., 0 )T eli x° = A_1y. Sijoita j=l.The calculation of the partial derivatives is very simple, and we get V (|| d (x) || 2) = 2 (Ax-y), (41) 20 where A is the scalar product matrix defined in Equation 10 and V: y is given by Equation 11. partial derivatives are components of this gradient, i.e., 25 ^ yiQ = (V> || d (x) || J), = 2 ^ f;% Ii-Vi) <«),, If some background spectra are included in the set of library spectra used. , it makes sense not to set a non-negativity limit on their coefficients. The background spectra consist of all the compounds that are also involved in the measurement of the background (such as water and carbon dioxide), plus the standard function and simple co-curves that some incorrect data can generate in the interferogram. When this is also taken into account 109238 27 o, the minimum point can be found, for example, by the following algorithm: 1) Select some starting point x = x0, e.g. x0 = (0,0,..., 0) T, or x ° = A_1y. Place j = l.

5 2) Laske5 2) Calculate

Vj ~ Σ«9ί; AjiXiVj ~ Σ «9ί; AjiXi

Xj ~ > joka yhtälön 42 mukaan on osittaisderivaatan ||d(x)||2/ Xj 10 nollakohta. Jos x^cO ja jos kertoimella xd on ei-negatii-visuusrajoitus, niin sijoita uudelleen Xj=0. Sijoita j=j+l.Xj ~> which according to equation 42 is the zero of the partial derivative || d (x) || 2 / Xj 10. If x ^ cO, and if xd has a nonnegativity constraint, reposition Xj = 0. Place j = j + l.

3) Jos j<M (jossa M on analyysissä käytettävien kirjasto-spektrien lukumäärä), niin palaa vaiheeseen 2). Muussa tapauksessa jatka vaiheesta 4).3) If j <M (where M is the number of library spectra used in the analysis) then return to step 2). Otherwise, proceed to Step 4).

15 4) Laske G = 5^(11 d(x) ||:) = Ajc - y.15 4) Calculate G = 5 ^ (11 d (x) || :) = Ajc - y.

Jos jokaisella G:n komponentilla Gj joko | Gj | < εχ tai (G., > 0 • 20 ja Xj < ε2), missä ε1 ja ε2 ovat sopivia pieniä reaaliluku- ja, niin pysähdy. Muussa tapauksessa sijoita j = 1 ja .V: palaa vaiheeseen 2).If for each component of G Gj either | Gj | <εχ or (G.,> 0 • 20 and Xj <ε2), where ε1 and ε2 are suitable small real numbers, then stop. Otherwise, place j = 1 and .V: return to step 2).

• ·• ·

Viitteet 25 1. C. L. Lawson & R. J. Hanson, Solving least squares , , problems (Prentice-Hall, New Jersey, 1974), s. 36.References 25 1. C. L. Lawson & R. J. Hanson, Solving least squares, Problems (Prentice-Hall, New Jersey, 1974), p.36.

• ]· 2. B. Noble & J. W. Daniel, Applied linear algebra (Pren tice-Hall, New Jersey, 1977), 2. painos.•] · 2. B. Noble & J. W. Daniel, Applied Linear Algebra (Prentice-Hall, New Jersey, 1977), 2nd ed.

*: 30 3. M. S. Bazaraa & C. M. Shetty, Nonlinear programming - theory and algoritms (John Wiley & Sons, New York, 1979), s. 137.*: 30 3. M. S. Bazaraa & C. M. Shetty, Nonlinear Programming - Theory and Algorithms (John Wiley & Sons, New York, 1979), p.137.

Claims (4)

1. Förfarande för analys av en obekant gasbland-nings flerkomponents-FT-IR-spektrum med en analysator, 5. vilken en grupp av rena molekylära gasers FR-IR-biblio-teksspektra, vilka uppmätts vid bekanta tryck, lagrats som vektorer k med N komponenter, och med vilken analysator beräknas och lagras skalarprodukterna av alla möjliga kom-binationer av tvä vektorer k, kännetecknat av 10 att förfarandet omfattar följande steg för analys av den obekanta gasblandningen väljs M biblioteksvektorer k och bildas sälunda en basmatris K, en ortogonal basmatris K' bildas genom transformation av de tili matrisen K valda vektorerna k tili ortogo-15 nala vektorer k' sä, att dessa vektorers k' skalarproduk-ter med varandra är nollor men ej Sr nollor med dem själ-va, och dessa ortogonala vektorers k' skalarprodukter med dem själva beräknas och lagras, en bastransformationsmatris Q bildas och lagras sä, 20 att K = K'0, r-': matrisens Q inversmatris Q_1 bildas och lagras, ·.·. den obekanta gasblandningens FT-IR-spektrum s mäts .·. som en vektor med N komponenter, en optimal koefficientvektor x' beräknas för spektri 25 ret s i ortogonal bas, för dess komponenter x'j användande ’ ’ ekvationen - Oc^ls) 30 en koef ficientvektor x beräknas sä, att x = Q"1x,/ .! _ och de i den analyserade gasblandningen varande rena V gasernas deltryck beräknas genom multiplikation av respek- tive biblioteksspektras mättryck med deras koefficienter Xj 35 och sälunda fäs analysresultatet för spektret s. 109238 32 2. Förfarande enligt patentkrav 1, känne-t e c k n a t av att det ytterligare omfattar jämförelse av det uppmätta spektret s med dess ana-lysresultat om differens föreligger, fogas en ny biblio-5 teksvektor k”*1 till basmatrisen K, beräkning av en ny ortogonal vektor k'M+1, beräkning och lagring av den nya ortogonala vek-torns k,M+1 skalarprodukt med sig själv, tillägg av en ny vertikalrad i transformationsmat-10 risen Q och lagring av denna nya matris, bildning och lagring av en ny inversmatris Q'1 pä basis av den nya matrisen Q genom tillsats av en ny vertikalrad i inversmatrisen Q'1, bildning och lagring av en ny inversmatris Q"1 pä 15 basis av den nya matrisen Q och tillsättning en ny vertikalrad i inversmat risen Q"1, beräkning av det analyserade spektrets s orotogona-la koefficientsvektors x' nya komponent x'Mtl med användning av ekvationen ..V· 20 ' 0c 1 s) “ O:'**1! • · och tillfogande av den tili vektorn x', samt 25 beräkning av en ny koefficientsvektor x sä, att x = Q_1x' . 3. Förfarande enligt patentkrav 2 och 3, k ä n - ,'·· n e t e c k n a t av att det dessutom omfattar _ evaluering av brusspridningen σβ i spektret x, *,·. 30 beräkning av variansen i vektorns x koefficienter Xj med användning av ekvationen < · · V , , . “#)2 ·: variXj) - N 2^ Oc'j|Jc'j> 35 samt 109238 33 beräkning av felgränserna i koefficienterna x} med användning av ekvationen ^ = JVäFCxS Φ_1 (-¾2) 5 väri p är sannolikheten med vilken biblioteksspektrets j fel ligger mellan gränserna (-v.., Vj), och Φ'1 är inversa värdet för en endimensionell standardiserad normalfördel-nings fördelningsfunktion. 10 4. Förfarande enligt patentkrav 2 och 3, k ä n - netecknat av att det dessutom omfattar beräkning av variansen i den nya koefficienten XM+1 med användning av ekvationen 15 Vär(x„.i) = ——r—--A method for analyzing an unknown gas mixture multicomponent FT-IR spectrum with an analyzer, 5. which stores a group of pure molecular gases FR-IR library spectra measured at known pressures as vectors k with N components, with which the analyzer is calculated and stored the scalar products of all possible combinations of two vectors k, characterized in that the method comprises the following steps for analysis of the unknown gas mixture, M library vectors k and thus a base matrix K, an orthogonal base matrix is formed. K 'is formed by transformation of the tili matrix K selected vectors k tili orthogonal vectors k', that the scalar products of these vectors k with each other are zeros but not S zeros with them selves, and the k of these orthogonal vectors 'scalar products with themselves are calculated and stored, a base transformation matrix Q is formed and stored such that K = K'0, r-': matrix inverse matrix Q_1 is formed and stored, ·. the FT-IR spectrum of the unknown gas mixture is measured. as a vector with N components, an optimal coefficient vector x 'is calculated for the spectra in orthogonal base, for its components x'j using the equation - and, a coefficient vector x is calculated such that x = Q "1x and the partial pressures of the pure V gases present in the analyzed gas mixture are calculated by multiplying the measurement pressure of the respective library spectra by their coefficients Xj and thus the analytical result of the spectra is p. 109238 32 2. Method according to claim 1, characterized in characterized in that it further comprises comparing the measured spectrum s with its analysis results if there is a difference, a new library vector k1 + 1 is added to the base matrix K, calculation of a new orthogonal vector k'M + 1, calculation and storage of the new orthogonal vector k, M + 1 scalar product with itself, addition of a new vertical row in the transformation matrix Q and storage of this new matrix, formation and storage of a new inverse matrix Q'1 on the basis of the new matrix Q by adding a new vertical row in the inverse matrix Q'1, forming and storing a new inverse matrix Q "1 on the basis of the new matrix Q and adding a new vertical row in the inverse matrix Q" 1, calculation of the analyzed spectrum's orotogonal coefficient vector x 'new component x'Mtl using the equation ..V · 20' 0c 1 s) "0:" ** 1! And adding the addition to the vector x ', as well as calculating a new coefficient vector x such that x = Q_1x'. 3. A method according to claims 2 and 3, characterized in that it further comprises - evaluation of the noise spread σβ in the spectrum x, *, ·. Calculating the variance in the vector x coefficients Xj using the equation <· · V,,. And # calculation of the error limits in the coefficients x} using the equation ^ = JVäFCxS Φ_1 (-¾2) 5 where p is the probability with which the library spectrum j error lies between the boundaries (-v .., Vj), and Φ'1 is the inverse of a one-dimensional standardized normal distribution distribution function. Method according to claims 2 and 3, characterized in that it further comprises calculating the variance in the new coefficient XM + 1 using the equation 15 Vr (x 1 N (k w<1| k’11*1) och beräkning av värdena sora bör adderas tili koeffi-cienternas Xj, j = 1,...,M varianser med användning av ek-. 20 vationen1 N (k w <1 | k'11 * 1) and calculation of the values such should be added to the coefficients Xj, j = 1, ..., M variances using eq. 20 vation •: * 2 N (k'Htl\k'H^) "/ addering av nämnda värden tili varianserna i koef- • * · 25 ficienterna x}/ j = 1,...,M samt ’ · beräkning av koefficienternas Xj nya felgränser Vj(p) med användning av ekvationen ·. Vj = JVariXj) Φ"1 30 väri p är sannolikheten för att biblioteksspektrets j fel ;·“ ligger mellan gränserna (-v.,, vi) och Φ-1 är inversa värdet för en endimensionell standardiserad normalfördelnings · fördelningsfunktion. 35•: * 2 N (k'Htl \ k'H ^) '/ Addition of said values to the variances in coefficients x} / j = 1, ..., M and' computation of the coefficients Xj new error bounds Vj (p) using the equation ·. Vj = JVariXj) Φ "1 30 where p is the probability that the library spectrum j's error; ·" lies between the boundaries (-v. ,, vi) and Φ-1 is the inverse value. for a one-dimensional standardized normal distribution · distribution function. 35
FI945818A 1992-06-10 1994-12-09 Multicomponent analysis of FT-IR spectra FI109238B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI945818A FI109238B (en) 1992-06-10 1994-12-09 Multicomponent analysis of FT-IR spectra

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US89668992 1992-06-10
CA2070847 1992-06-10
US07/896,689 US5313406A (en) 1992-06-10 1992-06-10 Procedures for analyzing multicomponent FT-IR spectra for unknown mixtures of gases
CA 2070847 CA2070847A1 (en) 1992-06-10 1992-06-10 Multicomponent analysis of ft-ir spectra
FI9300252 1993-06-09
PCT/FI1993/000252 WO1993025890A1 (en) 1992-06-10 1993-06-09 Multicomponent analysis of ft-ir spectra
FI945818A FI109238B (en) 1992-06-10 1994-12-09 Multicomponent analysis of FT-IR spectra
FI945818 1994-12-09

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI945818A FI945818A (en) 1994-12-09
FI945818A0 FI945818A0 (en) 1994-12-09
FI109238B true FI109238B (en) 2002-06-14

Family

ID=27169098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI945818A FI109238B (en) 1992-06-10 1994-12-09 Multicomponent analysis of FT-IR spectra

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI109238B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI945818A (en) 1994-12-09
FI945818A0 (en) 1994-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Stevens et al. An introduction to the prospectr package
Saarinen et al. Multicomponent analysis of FT-IR spectra
US5308982A (en) Method and apparatus for comparing spectra
US5313406A (en) Procedures for analyzing multicomponent FT-IR spectra for unknown mixtures of gases
Ferré et al. Net analyte signal calculation for multivariate calibration
Díaz et al. Accurate stellar rotational velocities using the Fourier transform of the cross correlation maximum
Mourard et al. Spatio-spectral encoding of fringes in optical long-baseline interferometry-Example of the 3T and 4T recombining mode of VEGA/CHARA
Devi et al. Self-and air-broadened line shapes in the 2ν3 P and R branches of 12CH4
Golshan et al. Determination and visualization of rotational ambiguity in four-component systems
Devi et al. Spectral line parameters including line shapes in the 2ν3 Q branch of 12CH4
US20170191929A1 (en) Spectral modeling for complex absorption spectrum interpretation
Smith et al. Air-and self-broadened half widths, pressure-induced shifts, and line mixing in the ν2 band of 12CH4
Eidelsberg et al. High-resolution study of oscillator strengths and predissociation rates for 13C16O and 12C18O-W–X bands and Rydberg complexes in the 92.5–97.5 nm range
Daneshvar et al. Infrared absorption by pure CO2 near 3340 cm− 1: Measurements and analysis of collisional coefficients and line-mixing effects at subatmospheric pressures
Berio et al. Chromosphere of K giant stars-Geometrical extent and spatial structure detection
Perraut et al. The fundamental parameters of the roAp star 10 Aquilae
Schönebeck et al. The Panchromatic High-Resolution Spectroscopic Survey of Local Group Star Clusters-I. General data reduction procedures for the VLT/X-shooter UVB and VIS arm
Jacquemart et al. Line parameters measurements and modeling for the ν6 band of CH3F: generation of a complete line list for atmospheric databases
CN105004707B (en) The online Raman spectrometer spectrogram standardized method of ccd array
Reiners et al. Solar center-to-limb variation in Rossiter-McLaughlin and exoplanet transmission spectroscopy
FI109238B (en) Multicomponent analysis of FT-IR spectra
Müller-Bravo et al. PISCOLA: a data-driven transient light-curve fitter
Griffiths Photometric precision in infrared spectra measured by Fourier transform spectroscopy
EP1183505A1 (en) Method and system for adaptive interpretation of spectrometric data combined with continual re-calibration
Hadjara et al. Beyond the diffraction limit of optical/IR interferometers-II. Stellar parameters of rotating stars from differential phases

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired