Vizualizace spektroskopických dat pomocí metody analýzy hlavních komponent

Abstract

Diplomová práce se věnuje spektroskopií laserem buzeného plazmatu k určování prvkového složení neznámých vzorků. Bylo nutné navrhnout vhodnou metodu pro kvalifikaci materiálu pomocí emisních spekter indukovaných laserem. Pro kvalifikaci prvkového složení bylo nezbytné použít různé chemometrické metody a předzpracování dat. Kýžené kvalifikace jsme dosáhli projekcí dat do nového PCA prostoru, následného vytvoření shluků a vyměření Euklidovských vzdáleností jednotlivých shluků mezi sebou. Experiment v praktické části byl nastaven na detekci rozhraní dvou prvků. Vytvořili jsme tedy datový soubor simulující ablaci na rozhraní. Tento datový soubor byl postupně zpracován matematicko-chemicko-fyzikálním pohledem. Bylo zpracováno několik postupů pro analýzu dat: aproximace pomocí Lorenzovy, Gaussovy a Voigtovy funkce a také metody předzpracování, jako detekce odlehlých bodů, standardizace dat různými způsoby a následné použití metody hlavních komponent. V práci je zaznamenán soubor shrnutí postupů pro kvalifikaci vstupních dat.This diploma thesis deals with using laser-induced breakdown plasma spectroscopy for determining the elemental structure of unknown samples. It was necessary to design an appropriate method to qualify material by laser-induced emission spectrum. Pretreatment of data and using a variety of chemometrics methods had to be done in order to qualify the structure of elements. We achieved a required solution by projecting the data to a new PCA space, creating clusters and computing the Euclidean distance between each cluster. The experiment in the practical part was set to detect an interface of two elements. We created a data file simulating the ablation on the interface. This data set was gradually processed applying a mathematical-chemical-physical view. Several data procedures have been compiled: approximation by Lorenz, Gauss and Voigt function and also a pretreatment method such as the detection of outliers, standardization by several procedures and subsequent use of principal components analysis. A summarization of processes for input data is fully described in the thesis.