Modul Chargenkontrolle

 

 

Modul Chargenkontrolle

Das Softwaremodul Chargenkontrolle bereitet die NIR Rohspektren auf unterschiedliche Weise auf und stellt dafür zwei Darstellungen bereit:

  • Die Differenzdarstellung
  • Die Clusterdarstellung

Mit Hilfe der Differenzdarstellung werden Unterschiede in den NIR Spektren aufgezeigt. Damit erhält man wertvolle Hinweise auf die Unterschiede in der Chemie der untersuchten Materialien.

Die Clusterdarstellung hingegen ist sehr hilfreich, um in großen Datenmengen Gemeinsamkeiten zu entdecken.

Wie funktioniert die Differenzdarstellung?

 

In der Differenzdarstellung werden (bildlich gesprochen) die verschiedenen Rohspektren voneinander abgezogen. Bereiche, in denen die Spektren identisch sind, weisen „null“ Differenz auf. Bereiche, in denen die NIR Spektren nicht identisch sind, weisen dort Differenzen auf.

Die Differenzdarstellung zeigt die Ergebnisse dieser Rechenoperation:

Pendeln die Ergebnisse um die Nulllinie sind dort keine Unterschiede zu finden. Die „Peaks“ weisen darauf hin, bei welchen Wellenlängen sich die Proben wie stark unterscheiden.

In der Darstellung der Rohspektren sind keine wesentlichen Unterschiede zu erkennen.

Die Differenzdarstellung zeigt deutliche Unterschiede in den Spektren im Bereich von 1.100 nm bis 1.200 nm. Die Probe in Grün unterscheidet sich weiterhin fast über das ganze Spektrum hinweg von allen anderen Proben.

Das Beispiel Huaxia und Richon zeigt klare Unterschiede im Bereich 1.120 nm und 1.150 nm.

Wofür wird die Differenzdarstellung verwendet?

 

Die Differenzdarstellung zeigt selbst kleinste Unterschiede in den Spektren, die nur anhand der Rohspektren nicht hätten erkannt werden können. Diese Darstellung wird verwendet für:

  • Erkennen, ob Unterschiede in den Rohspektren existieren
  • Erkennen, an welchen Wellenlängen Unterschiede existieren. Das gibt Hinweise auf unterschiedliche Additive etc.

Im Bereich der Chargenkontrolle (daher der Name des Softwaremoduls) können so zum Beispiel auf schnelle und sehr einfache Weise konkret die Unterschiede in zwei Chargen identifiziert werden. Es finden sich erste Indizien „wo“ sich die verschiedenen Proben unterscheiden. Damit ist der erste Schritt getan, um geändertes Verhalten in einer neuen Charge aufgrund von Unterschieden in der Chemie zu erklären und passende Gegenmaßnahmen zu ergreifen.

Die Differenzdarstellung zeigt dabei auch kleinste Unterschiede an einer einzigen Stelle im NIR Spektrum.

Wie funktioniert die Clusterdarstellung?

 

Die Clusterdarstellung hingegen zeigt an, ob sich verschiedene Proben in Summe voneinander unterscheiden. Kleine Unterschiede im NIR Spektrum an einzelnen Stellen werden dabei nicht berücksichtigt.

Für die Clusterdarstellung werden die Rohspektren mittels einer mathematischen Transformation nach Gemeinsamkeiten durchsucht. Bei ähnlichen Rohspektren kommt diese Transformation zu ähnlichen Ergebnissen. Ähnliche Rohspektren werden dabei als „Punkte“ in der Clusterdarstellung angezeigt, die sich räumlich nahe sind.

Die Clusterdarstellung bestätigt, dass sich die Probe in Grün wesentlich von allen anderen unterscheidet. Die Summe der Unterschiede in den Proben Lila und Blau führt zu einer klaren Trennung in dieser Darstellung. Bei den Proben in Gelb und Rot handelt es sich um identisches Material.

Wofür wird die Clusteranalyse verwendet?

Die Clusteranalyse wird vor allem für die Analyse großer Datenmengen, d.h. vieler Rohspektren verwendet. Hier können sich Gemeinsamkeiten zeigen, die wieder in der Darstellung der Rohspektren, noch in der Differenzdarstellung zu Tage getreten sind.

Weiterhin ist die Clusterdarstellung eine sehr einfache Darstellung, die sich auch gut eignet Fachfremden eine Identifikation neuer Proben zu ermöglichen.

Weitere Anwendungsbeispiele