Chemometrie erklärt ...
Auswertung & Interpretation chemischer Analysen mit mathematischen Methoden
Wie hoch ist der pH-Wert? Was ist die Temperatur an einem Heizdraht? Welche Fläche umfasst ein Peak in einem Chromatogramm? – Diese Fragen sind im chemischen Bereich Beispiele für sogenannte „univariate“ Probleme, also „eins-zu-eins Korrelationen“. Der pH-Wert hängt nur von der Konzentration der Hydronium-Ionen ab, die Temperatur des Heizdrahts allein von der Stromstärke und die Peakfläche in einem Chromatogramm steht im direkten Zusammenhang mit der Konzentration eines Analyten.
In der Realität finden sich solch klare Zusammenhänge eher selten. Wahrscheinlicher sind „multivariate“ Probleme. Wie viel Milch eine Kuh gibt, hängt u.a. von ihrem Alter, der Futtermenge, der Wasserzufuhr, der Art des Futters, der Umgebungstemperatur und ihrem Gesundheitszustand ab. Ein sehr rustikales Beispiel für eine Messgröße mit vielen Einflussfaktoren. Aber welche Variable hat welchen Einfluss? – Beim Transfer dieser Frage auf chemisch-technische Probleme kommen übliche Analysemethoden an Ihre Grenzen und bringen die Chemometrie ins Spiel: Chemometrie ist die Kombination instrumenteller chemischer Analytik mit mathematischen und statistischen Modellen. Sie zielt darauf aus den Messdaten maximale Erkenntnisse zu gewinnen. Haupteinsatzgebiet der Chemometrie ist die Spektroskopie. Auf spektroskopische Messwerte werden statistische Verfahren wie die Hauptkomponentenanalyse (PCA) oder die multiple lineare Regression (PLSR) angewendet. So lassen sich auch multivariate Probleme lösen und beispielsweise quantitative Aussagen zu komplexen Mischungen anhand eines einzigen Spektrums machen.
Messungen mit Nahinfrarot-Spektrometern (NIR)
NIR-Spektren sind durch ihre starken Bandenüberlappungen analytisch schwer zu interpretieren. Deshalb ist bei ihrer Auswertung die Zuhilfenahme chemometrischer Modelle zwingend erforderlich. Bei Anwendungen aus dem Bereich Kunststoffrecycling, Asbest-Screening und Betäubungsmittelanalytik können Nutzer auf etablierte Methoden zurückgreifen und sind sofort messbereit (MicroNIR OnSite-W, microPHAZIR Asbestos, NIR Lab).
Nutzern, die sich mit Qualitätskontrolle und Prozessanalytik beschäftigen, werden mit der MicroNIR Pro-Software (für 1700ES, OnSite-W, PAT-L, PAT-U und PAT-W) oder dem Thermo-Method-Generator (für microPHAZIR GP und microPHAZIR Rx) starke Programme mitgeliefert, die einen eigenen Modellbau mit allen gängigen chemometrischen Verfahren ermöglichen.
Chemometrie-Tool für mobile Raman-Spektrometer
Herkömmliche Raman-Handhelds können meist nur Reinstoffe identifizieren. Das mobile Raman-Spektrometer TruScan RM, kann jedoch – mit dem Chemometrie-Add-on TruTools ausgerüstet – auch komplexere Fragestellungen, wie quantitative Analysen, lösen.