مقدمة في التحليل الطيفي النوعي
بينما تركز القياسات الكيميائية الكمية على التنبؤ بالتركيزات العددية (مثل نسب الرطوبة أو الدهون أو البروتين)، تهدف القياسات الكيميائية النوعية إلى الإجابة على أسئلة التصنيف الهيكلي: ما هي هذه المادة؟ هل يتوافق مع مواصفات الملصق ؟ هل تم غشها أو تخفيفها؟
في مصانع التصنيع عالية الإنتاجية ومستودعات المواد الخام، يعد التحقق من هوية المواد في رصيف الاستلام هو خط الدفاع الأول في الفحص الكيميائي والصيدلاني ضد أخطاء الإنتاج. تحليل المكونات الرئيسية. استخدام أدوات القياس الكيميائي في caliXأدوات القياس الكيميائي. استخدام أدوات القياس الكيميائي في caliXجناح طيفي، يتم إنشاء نماذج PCA بسهولة (PCA) هي الأداة الرياضية الأساسية المستخدمة لبناء مكتبات طيفية قوية وغير مدمرة لتحديد النوعي الفوري.
كيف يعمل PCA مع مجموعات البيانات الطيفية
يحتوي طيف NIR النموذجي على مئات من قنوات الطول الموجي المترابطة بشكل كبير. من الصعب تحليل إسقاطات هذه القنوات في شكلها الأولي. PCA هي تقنية لتقليل الأبعاد تعمل على إسقاط الفضاء الطيفي عالي الأبعاد على مجموعة صغيرة من المحاور المتعامدة تسمى المكونات الرئيسية (أجهزة الكمبيوتر).
- PC1:يلتقط أكبر اتجاه للتباين في البيانات الطيفية (يرتبط غالبًا بالاختلافات الفيزيائية، مثل أحجام الجسيمات).
- PC2:يلتقط ثاني أكبر اتجاه للتباين، متعامدًا مع PC1 (يرتبط عادةً بالتغيرات الكيميائية، مثل تغيرات التركيز الكيميائي).
- بي سي 3، بي سي 4...:التقاط درجات متناقصة من التباين، وعزل الاختلافات الكيميائية الدقيقة عن ضوضاء الأداة العشوائية.
من خلال تعيين كل طيف كإحداثيات (تسمى "النتيجة") على طول أجهزة الكمبيوتر هذه، يتم تبسيط الطيف المعقد إلى نقطة واحدة في مخطط النقاط ثنائي أو ثلاثي الأبعاد. تتجمع أطياف المواد المتشابهة معًا، بينما تبرز القيم المتطرفة.
"يقوم PCA بعزل الميزات ذات المعنى للطيف من الضوضاء العشوائية، وتحويل مئات قياسات الطول الموجي إلى مجموعة مدمجة من الإحداثيات التي تحدد مجموعات المواد."
بناء حدود التصنيف
لتصنيف المواد الواردة، يجب علينا تحديد الحدود الرياضية حول مجموعاتنا المرجعية في مخطط النتيجة. caliXيستخدم Suite اختبارًا إحصائيًا ذا شقين:
- Hotelling's T² (المسافة داخل النموذج):يقيس المسافة من مركز المجموعة داخل مساحة طراز الكمبيوتر الشخصي. إنه يمثل مدى نموذجية العينة للمجتمع المرجعي.
- Q المتبقية (المسافة خارج النموذج):يقيس التباين المتبقي الذي لم يتم التقاطه بواسطة نموذج PCA. إذا كانت العينة الواردة تحتوي على بقايا Q عالية، فإنها تحتوي على سمات كيميائية (على سبيل المثال، مادة زانية أو مادة مختلفة) لم يراها النموذج من قبل.
| متري | الحد الإحصائي | معيار النجاح | الإجراء المشار إليه عند الفشل |
|---|---|---|---|
| فندق T² | قطع ناقص للثقة بنسبة 95% | تقع إحداثيات العينة داخل الحدود الإهليلجية | خارج المواصفات:تتطابق المادة مع الفئة المرجعية ولكن لها خصائص غير نمطية (على سبيل المثال، رطوبة أو كثافة خاطئة). |
| س بقايا | حد العتبة 99% | الضوضاء المتبقية تقع تحت سقف الضوضاء | مادة غير معروفة:تم اكتشاف بنية كيميائية غير مفسرة. ضع علامة على التلوث أو الاستبدال أو خطأ المورد. |
نشر نماذج التصنيف PCA
بمجرد بناء نموذج التصنيف في caliXSuite، يمكن تصديره مباشرة إلى برنامج ProChem الذي يعمل على محطات الإرساء المستقبلة. عندما يضع المشغل كيس مواد خام تحت جهاز استشعار على الخط، يقوم النظام بمسح المادة ضوئيًا، ويعرض الطيف على طراز PCA، ويحسب إحصائيات T² وQ، ويعرض نتيجة PASS/FAIL البسيطة في أقل من ثلاث ثوانٍ. وهذا يحل محل ساعات من فحوصات الفصل اللوني، مما يمنع المواد غير الصحيحة من دخول خط الإنتاج.
مراجع
- فندقينغ، هـ. (1931). "تعميم نسبة الطلاب"حوليات الإحصاء الرياضي, 2(3), 360-378.
- "التحليل النوعي وتحديد المواد الخام باستخدام تحليل المكونات الرئيسية. استخدام أدوات القياس الكيميائي في caliXأدوات القياس الكيميائي. استخدام أدوات القياس الكيميائي في caliXجناح طيفي، يتم إنشاء نماذج PCA بسهولة باستخدام التحليل الطيفي NIR،"مجلة القياسات الكيميائية، 2021.
- جاكسون، جي إي، ومودهولكار، جي إس (1979). "إجراءات التحكم في المخلفات المرتبطة بتحليل المكونات الرئيسية. استخدام أدوات القياس الكيميائي في caliXأدوات القياس الكيميائي. استخدام أدوات القياس الكيميائي في caliXجناح طيفي، يتم إنشاء نماذج PCA بسهولة."تكنوميتريكس، 21(3)، 341-349.
