手持ちのレーザー誘導分解光譜 (LIBS) の機械学習強化評価 岩石サンプルの多要素分析のための分析性能
Giorgio S Senesi1, Olga De Pascale1, Ignazio Allegretta2
1CNR-Istituto per la Scienza e Tecnologia dei Plasmi (ISTP) Sede di Bari, Via Amendola, 122/D, 70126 Bari, Italy.
手持ちのレーザー誘発分解スペクトロスコーピー (hLIBS) は,岩石の特徴を in situ で提供します. より高いスペクトル解像度は,部分最小平方 (PLS) のような多変量法を使用して正確な地化学分析を行うための鍵です.
科学分野:
- 地質化学 地質化学
- アナリティカル・ケミストリー (Analytical Chemistry) とは
- スペクトル顕微鏡検査です.
背景:
- 手持ちのレーザー誘発分解光譜 (hLIBS) は,岩石の分析のための新興技術である.
- hLIBSの計測器は,質的および定量的地化学データを提供しますが,性能はメーカーによって異なります.
- 効果的な校正方法は,信頼性の高いhLIBSデータに不可欠です.
研究 の 目的:
- 2つの商用 hLIBS ツールの分析パフォーマンスを比較する.
- 多変量校正方法 (PLS,RF,ANN) の効果を,地化学的特徴化のための単変量分析と比較して評価する.
- hLIBSの定量分析に対するスペクトル解像度の影響を決定する.
主な方法:
- 2つの商用HLIBS機器をノイズ削減と部分最小平方 (PLS) カリブレーションで利用しました.
- モデルの検証のための適用された休日一回抜きクロス検証 (LOOCV).
- ランダムフォレスト (RF) と人工ニューラルネットワーク (ANN) アルゴリズムを使って非線形関係をモデル化し,それを単変数解析と比較した.
主要な成果:
- 多変量法では,地化学的定量化のための単変量分析を大幅に上回った.
- ピアソン係数 (R2) と平方根平均誤差 (RMSE) を用いて,21の認定基準材料の予測性能を評価した.
- スペクトル解像度は,多変量校正性能に影響を与える主要な要因として特定されました.
結論:
- 部分最小正方形 (PLS) カリブレーションは,高スペクトル解像度 hLIBS 機器に対して有効でした.
- 補完アルゴリズム (RF,ANN) は,低スペクトル解像度機器で最適な結果を達成するために必要でした.
- hLIBSは,特に高スペクトル解像度と適切な多変量校正によって,in situ地質化学分析のための強力なツールです.
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