JPH09133629A - 分光測定におけるスペクトルの処理方法およびそれを 用いた定量方法 - Google Patents
分光測定におけるスペクトルの処理方法およびそれを 用いた定量方法Info
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- JPH09133629A JPH09133629A JP7324988A JP32498895A JPH09133629A JP H09133629 A JPH09133629 A JP H09133629A JP 7324988 A JP7324988 A JP 7324988A JP 32498895 A JP32498895 A JP 32498895A JP H09133629 A JPH09133629 A JP H09133629A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
-
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Landscapes
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】分光測定において、吸光度スペクトル上のラン
ダムノイズを低減し、精度の良い定量分析を行うこと。 【構成】測定したエネルギースペクトルに定値または一
定のスペクトルを加えた後、吸光度変換することによ
り、ランダムノイズが低減された吸光度スペクトルが得
られる。また、この処理によってランダムノイズが低減
された吸光度スペクトルに対して定量分析を行う。ま
た、この処理によってランダムノイズが低減された吸光
度スペクトルに対して多変量解析法を用いて定量分析を
行う。
ダムノイズを低減し、精度の良い定量分析を行うこと。 【構成】測定したエネルギースペクトルに定値または一
定のスペクトルを加えた後、吸光度変換することによ
り、ランダムノイズが低減された吸光度スペクトルが得
られる。また、この処理によってランダムノイズが低減
された吸光度スペクトルに対して定量分析を行う。ま
た、この処理によってランダムノイズが低減された吸光
度スペクトルに対して多変量解析法を用いて定量分析を
行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物に光を
投射して得られる透過光または反射光エネルギースペク
トルの測定において、吸光度変換した時に拡大される吸
光度スペクトルのランダムノイズを低減させる分光測定
におけるスペクトル処理方法およびそれを用いた定量方
法に関するものである。
投射して得られる透過光または反射光エネルギースペク
トルの測定において、吸光度変換した時に拡大される吸
光度スペクトルのランダムノイズを低減させる分光測定
におけるスペクトル処理方法およびそれを用いた定量方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 分光測定によって得られるエネルギー
スペクトルには測定エネルギー値に関わらずランダムノ
イズが存在する。光源の光特性や検出器の感度特性、あ
るいは被測定物による強い吸収などが原因で、エネルギ
ー値がランダムノイズに対して相対的に近い値をとる波
長では、ランバートビーアの法則に基づいてエネルギー
スペクトルを吸光度スペクトルに変換する際、ランダム
ノイズが非常に拡大される。この結果、本来の吸光情報
よりランダムノイズの方が大きくなり、正確な定量分析
ができなくなる場合がある。また、吸光度スペクトルを
処理する上でも、吸光情報より大きくなったランダムノ
イズが存在すると自動軸合わせなどの処理機能が使えな
いなど非常に不便である。また、多波長における測定値
を計算に用いる多変量解析では、このような非常に大き
なランダムノイズ波長が計算上に存在すると正確な定量
分析ができなくなる。
スペクトルには測定エネルギー値に関わらずランダムノ
イズが存在する。光源の光特性や検出器の感度特性、あ
るいは被測定物による強い吸収などが原因で、エネルギ
ー値がランダムノイズに対して相対的に近い値をとる波
長では、ランバートビーアの法則に基づいてエネルギー
スペクトルを吸光度スペクトルに変換する際、ランダム
ノイズが非常に拡大される。この結果、本来の吸光情報
よりランダムノイズの方が大きくなり、正確な定量分析
ができなくなる場合がある。また、吸光度スペクトルを
処理する上でも、吸光情報より大きくなったランダムノ
イズが存在すると自動軸合わせなどの処理機能が使えな
いなど非常に不便である。また、多波長における測定値
を計算に用いる多変量解析では、このような非常に大き
なランダムノイズ波長が計算上に存在すると正確な定量
分析ができなくなる。
【０００３】一般に、分光測定において、スペクトル上
のノイズを低減する方法としては、多重スキャンによる
積算平均方法や、移動平均によるスムージング方法が知
られている。また、ノイズが大きすぎる波長について
は、定量分析に用いることができなかった。
のノイズを低減する方法としては、多重スキャンによる
積算平均方法や、移動平均によるスムージング方法が知
られている。また、ノイズが大きすぎる波長について
は、定量分析に用いることができなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】分光測定において、エ
ネルギースペクトル上のランダムノイズはエネルギー値
に関わらずほぼ一定であるが、吸光度スペクトル上では
元のエネルギー値が小さいほどこのランダムノイズは拡
大されることになる。
ネルギースペクトル上のランダムノイズはエネルギー値
に関わらずほぼ一定であるが、吸光度スペクトル上では
元のエネルギー値が小さいほどこのランダムノイズは拡
大されることになる。
【０００５】吸光度情報の多重スキャンによる積算平均
スペクトルを測定する方法では、非常に時間がかかる
上、ノイズの低減度に限界がある。
スペクトルを測定する方法では、非常に時間がかかる
上、ノイズの低減度に限界がある。
【０００６】移動平均によるスムージング法では、本来
の吸光情報より大きなランダムノイズを低減することは
不可能である。また、ランダムノイズの小さい波長域の
吸光情報まで消してしまう可能性がある。
の吸光情報より大きなランダムノイズを低減することは
不可能である。また、ランダムノイズの小さい波長域の
吸光情報まで消してしまう可能性がある。
【０００７】本発明の目的は、測定対象物に光を投射
し、測定された透過光または反射光エネルギースペクト
ルを用いて測定対象物中の特定成分の定量分析を行う分
光測定において、吸光度スペクトル上のランダムノイズ
を低減するためのスペクトル処理法を提供することであ
る。
し、測定された透過光または反射光エネルギースペクト
ルを用いて測定対象物中の特定成分の定量分析を行う分
光測定において、吸光度スペクトル上のランダムノイズ
を低減するためのスペクトル処理法を提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】ランバートビーアの法則
によれば、吸光度は以下の式で表される。
によれば、吸光度は以下の式で表される。
【数１】
【０００９】しかし、実際の測定では、いずれの光強度
にもランダムノイズが含まれている。ある波長λにおい
て、その波長における真の測定光強度Ｉ（λ）および真
の入射光強度Ｉ０（λ）に、ランダムノイズ±Ｋが存在
すると仮定すると、波長λにおける吸光度Ａ（λ）は、
にもランダムノイズが含まれている。ある波長λにおい
て、その波長における真の測定光強度Ｉ（λ）および真
の入射光強度Ｉ０（λ）に、ランダムノイズ±Ｋが存在
すると仮定すると、波長λにおける吸光度Ａ（λ）は、
【数２】 入射光強度がランダムノイズ±Ｋより十分大きい場合、
【数３】 また、ランダムノイズ±Ｋを任意の係数ｋを用いて、真
の測定光強度のｋ倍として表すと、
の測定光強度のｋ倍として表すと、
【数４】 したがって、
【数５】 となり、真の吸光度に加え、−ｌｏｇ（１±ｋ） とい
うランダムノイズが存在することになる。
うランダムノイズが存在することになる。
【００１０】ここで真の測定光強度に対しランダムノイ
ズが十分小さければ、
ズが十分小さければ、
【数６】 吸光度におけるランダムノイズ幅は
【数７】 となり、吸光度におけるランダムノイズによる影響はほ
とんどない。
とんどない。
【００１１】しかし、ランダムノイズが真の測定光強度
とほぼ同程度大きい場合、
とほぼ同程度大きい場合、
【数８】 となり、吸光度におけるランダムノイズ幅は無限大に発
散してしまう。そこで、測定光強度に定値Ｎを加える
と、
散してしまう。そこで、測定光強度に定値Ｎを加える
と、
【数９】 入射光強度はランダムノイズ±Ｋおよび定値Ｎより十分
強いので、
強いので、
【数１０】 また、定値Ｎは任意の係数ｎを用いて真の測定光強度の
ｎ倍として表す。
ｎ倍として表す。
【数１１】 したがって、
【数１２】 この時、ランダムノイズが真の測定光強度とほぼ同程度
大きい場合の吸光度におけるランダムノイズ幅は、
大きい場合の吸光度におけるランダムノイズ幅は、
【数１３】 となる。
【００１２】このことから、定値Ｎが大きいほど吸光度
におけるランダムノイズ幅は小さくなる。ただし、定値
Ｎを大きくとるほど、測定対象物質の濃度と吸光度との
相関関係の線形性が失われるため、定値Ｎはランダムノ
イズを低減させる必要最小限の値であるのが望ましい。
定値Ｎが十分小さく、測定対象物質による吸光度の変動
範囲が狭い場合、測定対象物質の濃度と吸光度との相関
関係は近似的に線形である。なお、エネルギースペクト
ルに加える値は、波長によって値を変化させた一定のス
ペクトルであっても良い。
におけるランダムノイズ幅は小さくなる。ただし、定値
Ｎを大きくとるほど、測定対象物質の濃度と吸光度との
相関関係の線形性が失われるため、定値Ｎはランダムノ
イズを低減させる必要最小限の値であるのが望ましい。
定値Ｎが十分小さく、測定対象物質による吸光度の変動
範囲が狭い場合、測定対象物質の濃度と吸光度との相関
関係は近似的に線形である。なお、エネルギースペクト
ルに加える値は、波長によって値を変化させた一定のス
ペクトルであっても良い。
【００１３】本発明は、かかる考察に基づいてなされた
もので、請求項１にかかる発明は、測定対象物に光を投
射して得られる透過光または反射光の吸光度スペクトル
を分析する分光測定におけるスペクトルの処理方法であ
って、測定対象物について透過光または反射光エネルギ
ースペクトルを測定し、測定したエネルギースペクトル
に定値又は一定のスペクトルを加え、該定値または一定
のスペクトルを加えたエネルギースペクトルを吸光度変
換することにより、吸光度スペクトルのランダムノイズ
を低減させることを特徴とする。
もので、請求項１にかかる発明は、測定対象物に光を投
射して得られる透過光または反射光の吸光度スペクトル
を分析する分光測定におけるスペクトルの処理方法であ
って、測定対象物について透過光または反射光エネルギ
ースペクトルを測定し、測定したエネルギースペクトル
に定値又は一定のスペクトルを加え、該定値または一定
のスペクトルを加えたエネルギースペクトルを吸光度変
換することにより、吸光度スペクトルのランダムノイズ
を低減させることを特徴とする。
【００１４】また、請求項２にかかる発明は、測定対象
物に光を投射して得られる透過光または反射光の吸光度
スペクトルを用いて測定対象物中の成分の定量分析を行
う分光測定における定量方法であって、測定対象物につ
いて透過光または反射光エネルギースペクトルを測定
し、測定したエネルギースペクトルに定値又は一定のス
ペクトルを加え、該定値または一定のスペクトルを加え
たエネルギースペクトルを吸光度変換することにより、
吸光度スペクトルのランダムノイズを低減させ、上記ラ
ンダムノイズを低減した吸光度スペクトルを用いて上記
測定対象物中の成分の定量分析を行うことを特徴とす
る。
物に光を投射して得られる透過光または反射光の吸光度
スペクトルを用いて測定対象物中の成分の定量分析を行
う分光測定における定量方法であって、測定対象物につ
いて透過光または反射光エネルギースペクトルを測定
し、測定したエネルギースペクトルに定値又は一定のス
ペクトルを加え、該定値または一定のスペクトルを加え
たエネルギースペクトルを吸光度変換することにより、
吸光度スペクトルのランダムノイズを低減させ、上記ラ
ンダムノイズを低減した吸光度スペクトルを用いて上記
測定対象物中の成分の定量分析を行うことを特徴とす
る。
【００１５】また、請求項３にかかる発明は、上記定量
分析に多変量解析法を用いることを特徴とする。
分析に多変量解析法を用いることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】測定したエネルギースペクトルに
定値または一定のスペクトルを加えた後、吸光度変換す
ることにより、ランダムノイズが低減された吸光度スペ
クトルが得られる。この時、エネルギースペクトルに加
える定値は、測定対象物質の濃度と吸光度との相関関係
の線形性を大きく崩さない程度であればどのような値で
も良い。また、波長によって値を変化させた一定のスペ
クトルを加えても良い。定値または一定のスペクトルを
加えた後、吸光度変換することにより、ランダムノイズ
が低減された吸光度スペクトルを用いて測定対象物中の
成分の定量分析を行う。また、ランダムノイズが低減さ
れた吸光度スペクトルに対して多変量解析を行い、測定
対象物中の成分の定量分析を行う。
定値または一定のスペクトルを加えた後、吸光度変換す
ることにより、ランダムノイズが低減された吸光度スペ
クトルが得られる。この時、エネルギースペクトルに加
える定値は、測定対象物質の濃度と吸光度との相関関係
の線形性を大きく崩さない程度であればどのような値で
も良い。また、波長によって値を変化させた一定のスペ
クトルを加えても良い。定値または一定のスペクトルを
加えた後、吸光度変換することにより、ランダムノイズ
が低減された吸光度スペクトルを用いて測定対象物中の
成分の定量分析を行う。また、ランダムノイズが低減さ
れた吸光度スペクトルに対して多変量解析を行い、測定
対象物中の成分の定量分析を行う。
【００１７】
【実施例】以下に、添付の図面を参照して本発明の実施
例を説明する。 （実施例１）１００００〜４０００ｃｍ−１の波長域に
おける、０、２．５、５、７．５、１０％の各濃度のグ
ルコース水溶液の透過エネルギースペクトルを図１に示
す。これらの透過エネルギースペクトルを吸光度変換
し、グルコース濃度０％のスペクトルとの差をとった吸
光度スペクトルを図２に示す。また、これらの透過エネ
ルギースペクトルに定値として１．０を加えてから吸光
度変換し、グルコース濃度０％のスペクトルとの差をと
った吸光度スペクトルを図３に示す。
例を説明する。 （実施例１）１００００〜４０００ｃｍ−１の波長域に
おける、０、２．５、５、７．５、１０％の各濃度のグ
ルコース水溶液の透過エネルギースペクトルを図１に示
す。これらの透過エネルギースペクトルを吸光度変換
し、グルコース濃度０％のスペクトルとの差をとった吸
光度スペクトルを図２に示す。また、これらの透過エネ
ルギースペクトルに定値として１．０を加えてから吸光
度変換し、グルコース濃度０％のスペクトルとの差をと
った吸光度スペクトルを図３に示す。
【００１８】図１のエネルギースペクトルにおいて５３
００〜５０００ｃｍ−１、４１００〜４０００ｃｍ−１
の波長域は水の吸収が大きいため、非常にエネルギー値
が小さい。図２の吸光度スペクトルではこのような波長
域に非常に大きなランダムノイズが存在するが、図３の
処理後の吸光度スペクトルではこのランダムノイズがほ
とんど見られない。
００〜５０００ｃｍ−１、４１００〜４０００ｃｍ−１
の波長域は水の吸収が大きいため、非常にエネルギー値
が小さい。図２の吸光度スペクトルではこのような波長
域に非常に大きなランダムノイズが存在するが、図３の
処理後の吸光度スペクトルではこのランダムノイズがほ
とんど見られない。
【００１９】また、スペクトル処理前と処理後の吸光度
スペクトルについて、４２８８〜４０００ｃｍ−１の波
長の吸光度積分値とグルコース濃度との検量線を図４に
示す。相関、ばらつきがスペクトル処理により改善され
た。
スペクトルについて、４２８８〜４０００ｃｍ−１の波
長の吸光度積分値とグルコース濃度との検量線を図４に
示す。相関、ばらつきがスペクトル処理により改善され
た。
【００２０】また、スペクトル処理前と処理後の吸光度
スペクトルについて、ＰＣＲ多変量解析法に基づいて定
量分析した結果を図５に示す。相関、ＳＥＰ（濃度推定
誤差）ともスペクトル処理により改善された。
スペクトルについて、ＰＣＲ多変量解析法に基づいて定
量分析した結果を図５に示す。相関、ＳＥＰ（濃度推定
誤差）ともスペクトル処理により改善された。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、エネルギースペクトル
に定値または一定のスペクトルを加えてから吸光度変換
することにより、ランダムノイズが低減された吸光度ス
ペクトルを得ることができる。
に定値または一定のスペクトルを加えてから吸光度変換
することにより、ランダムノイズが低減された吸光度ス
ペクトルを得ることができる。
【００２２】また、本発明によれば、ランダムノイズが
低減された吸光度スペクトルを得ることができるので、
吸光度スペクトルを処理する上で、ランダムノイズの存
在する波長を除かずに、微分法やスムージング法や面積
計算などのスペクトル処理方法や自動軸合わせなどの処
理機能が使用できる。
低減された吸光度スペクトルを得ることができるので、
吸光度スペクトルを処理する上で、ランダムノイズの存
在する波長を除かずに、微分法やスムージング法や面積
計算などのスペクトル処理方法や自動軸合わせなどの処
理機能が使用できる。
【００２３】また、本発明によれば、ランダムノイズが
低減された吸光度スペクトルを得ることができるので、
精度の良い定量分析ができる。
低減された吸光度スペクトルを得ることができるので、
精度の良い定量分析ができる。
【００２４】また、本発明によれば、多変量解析におい
て、吸光度スペクトル上の拡大されたランダムノイズの
存在する波長を除かずに、全波長で定量計算することが
できる。また、定量分析の精度および信頼性がさらに向
上する。
て、吸光度スペクトル上の拡大されたランダムノイズの
存在する波長を除かずに、全波長で定量計算することが
できる。また、定量分析の精度および信頼性がさらに向
上する。
【図１】グルコース水溶液の透過エネルギースペクトル
を示す。
を示す。
【図２】グルコース水溶液の吸光度スペクトルを示す。
【図３】グルコース水溶液のエネルギースペクトルにつ
いて定値１．０を加えて吸光度変換した吸光度スペクト
ルを示す。
いて定値１．０を加えて吸光度変換した吸光度スペクト
ルを示す。
【図４】グルコース水溶液の４２８８〜４０００ｃｍ
−１における吸光度積分値によるグルコース濃度の検量
線を示す。
−１における吸光度積分値によるグルコース濃度の検量
線を示す。
【図５】グルコース水溶液の８０００〜４０００ｃｍ
−１における多変量解析結果を示す。
−１における多変量解析結果を示す。
Claims (3)
- 【請求項１】 測定対象物に光を投射して得られる透過
光または反射光の吸光度スペクトルを分析する分光測定
におけるスペクトルの処理方法であって、 測定対象物に光を投射し、透過光または反射光エネルギ
ースペクトルを測定し、該エネルギースペクトルに定値
又は一定のスペクトルを加え、該定値または一定のスペ
クトルを加えたエネルギースペクトルを吸光度変換する
ことにより、吸光度スペクトルのランダムノイズを低減
させることを特徴とする分光測定におけるスペクトル処
理方法。 - 【請求項２】 測定対象物に光を投射して得られる透過
光または反射光の吸光度スペクトルを用いて測定対象物
中の成分の定量分析を行う分光測定における定量方法で
あって、 測定対象物に光を投射し透過光または反射光エネルギー
スペクトルを測定し、該エネルギースペクトルに定値又
は一定のスペクトルを加え、該定値または一定のスペク
トルを加えたエネルギースペクトルを吸光度変換するこ
とにより、吸光度スペクトルのランダムノイズを低減さ
せ、該ランダムノイズを低減した吸光度スペクトルを用
いて上記測定対象物中の成分の定量分析を行うことを特
徴とする分光測定における定量方法。 - 【請求項３】 上記定量分析に、多変量解析法を用いる
ことを特徴とする請求項２に記載の定量方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7324988A JPH09133629A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 分光測定におけるスペクトルの処理方法およびそれを 用いた定量方法 |
| PCT/JP1996/003192 WO1997017596A1 (fr) | 1995-11-08 | 1996-10-31 | Appareil et procede pour traiter les spectres obtenus lors de mesures spectrales |
| US09/068,036 US6201606B1 (en) | 1995-11-08 | 1996-10-31 | Method and apparatus for processing spectrum in spectral measurement |
| DE69631291T DE69631291T2 (de) | 1995-11-08 | 1996-10-31 | Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung eines gemessenen spektrums |
| EP96935510A EP0867698B1 (en) | 1995-11-08 | 1996-10-31 | Method and apparatus for processing spectrum in spectral measurement |
| CN96198168A CN1079948C (zh) | 1995-11-08 | 1996-10-31 | 能谱测量中用于谱处理的方法和设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7324988A JPH09133629A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 分光測定におけるスペクトルの処理方法およびそれを 用いた定量方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09133629A true JPH09133629A (ja) | 1997-05-20 |
Family
ID=18171884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7324988A Pending JPH09133629A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 分光測定におけるスペクトルの処理方法およびそれを 用いた定量方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6201606B1 (ja) |
| EP (1) | EP0867698B1 (ja) |
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