O nouă metodă de recuperare îmbunătățește precizia detectării gazelor cu infraroșu în regim de path deschis
O echipă de cercetători de la Institutul de Optică și Mecanică Fină din Anhui, parte a Institutelor de Știință Fizică din cadrul Academiei Chineze de Științe, a dezvoltat o metodă inovatoare care sporește precizia și fiabilitatea analizei gazelor de urmă în spectroscopia infraroșie de remote sensing. Studiul lor a fost publicat în revista Analytical Chemistry.
Senzorii optici infraroșii activi permit monitorizarea în timp real a mai multor gaze de urmă pe distanțe mari, prin intermediul unor căi deschise. Cu toate acestea, interferențele cauzate de absorbția vaporilor de apă, combinate cu fluctuațiile de temperatură și umiditate, dispersia aerosolilor și turbulențele optice, conduc frecvent la variații nonstatice în spectrele de fond.
Aceste efecte diminuează semnificativ acuratețea analizei cantitative, reprezentând o provocare majoră pentru aplicarea acestei tehnologii în măsurători de înaltă precizie.
Pentru a aborda această problemă, echipa a dezvoltat o metodă de recuperare integrată care combină Transformata Complexă pe Dublu Copac a Nivelului Variabil de Decompoziție (VDL-DTCWT) cu ajustarea prin Cel Mai Mic Pătrat Nelinear (NLLS).
VDL-DTCWT permite reconstruirea adaptivă a semnalelor de fundal în cadrul benzilor spectrale, extrăgând în mod robust caracteristici multiscale și nonstatice. În același timp, modelul NLLS încorporează gaze de interferență comune, cum ar fi vaporii de apă, ca și componente independente de absorbție alături de poluanții țintiți, facilitând inversarea comună și eliminând eficient interferențele.
Rezultatele experimentale demonstrează că această metodă reduce semnificativ interferențele de fundal și îmbunătățește atât acuratețea, cât și precizia recuperării concentrațiilor de poluanți în condiții de mediu complexe.
Descoperirile furnizează o nouă soluție pentru analiza spectrală cuantitativă în scenarii cu căi deschise și oferă perspective metodologice importante pentru avansarea sensing-ului optic de înaltă precizie în medii dinamice.
Informații suplimentare pot fi găsite în lucrarea semnată de Yusheng Qin et al, „Spectroscopie Infraroșie cu Transformata Complexă pe Dublu Copac a Nivelului Variabil pentru Quantificarea Poluanților de Aer”, publicată în Analytical Chemistry.
Această metodă reprezintă un pas crucial în îmbunătățirea monitorizării poluării atmosferice și poate avea implicații semnificative nu doar pentru știință, ci și pentru sănătatea publică, având în vedere condițiile de mediu tot mai instabile cu care ne confruntăm.
