Elemento óptico multivariado

Un elemento óptico multivariante (MOE, por sus siglas en inglés) es la parte clave de una computadora óptica multivariante ; una alternativa a la espectrometría convencional para el análisis químico de materiales.

Es útil comprender cómo se procesa la luz en una computadora óptica multivariante, en comparación con su procesamiento en un espectrómetro. Por ejemplo, si estudiamos la composición de una mezcla de polvo mediante reflectancia difusa, se dirige una fuente de luz adecuada hacia la mezcla y la luz se recoge, generalmente con una lente, después de que se haya dispersado en la superficie del polvo. La luz que entra en un espectrómetro incide primero sobre un dispositivo (ya sea una rejilla o un interferómetro ) que separa la luz de diferentes longitudes de onda para su medición. Se utiliza una serie de mediciones independientes para estimar el espectro completo de la mezcla, y el espectrómetro proporciona una medición de la intensidad espectral en múltiples longitudes de onda. Posteriormente, se pueden aplicar estadísticas multivariantes al espectro resultante.

En cambio, al utilizar computación óptica multivariante, la luz que entra en el instrumento incide sobre un elemento óptico multivariante específico para la aplicación, que está sintonizado de forma única al patrón que necesita medirse mediante análisis multivariante.

Este sistema puede producir el mismo resultado que el análisis multivariante de un espectro. Por lo tanto, generalmente ofrece la misma precisión que los sistemas espectroscópicos de laboratorio, pero con la velocidad propia de un ordenador óptico pasivo. El ordenador óptico multivariante utiliza computación óptica para lograr el rendimiento de un sistema espectroscópico completo mediante análisis multivariante tradicional. Una ventaja adicional es que el rendimiento y la eficiencia del sistema son superiores a los de los espectrómetros convencionales, lo que incrementa la velocidad de análisis considerablemente.

Si bien cada problema químico presenta sus propios desafíos y oportunidades, el diseño de un sistema para un análisis específico es complejo y requiere el ensamblaje de varias piezas de un rompecabezas espectroscópico. Los datos necesarios para un diseño exitoso incluyen las características espectrales de las fuentes de luz, los detectores y diversos componentes ópticos que se utilizarán en el ensamblaje final, las características de dispersión de los materiales empleados en el rango de longitud de onda de interés y un conjunto de espectros de muestra calibrados para el análisis basado en el reconocimiento de patrones. Con estas piezas ensambladas, se pueden generar diseños computacionales ópticos multivariados adecuados para la aplicación y modelar y predecir con precisión su rendimiento.

• Computadora óptica

• Myrick, ML; Soyemi, O.; Li, H.; Zhang, L.; Eastwood, D. (2001), "Diseño y prueba de un elemento óptico multivariante: la primera demostración de computación óptica multivariante para espectroscopia predictiva", Analytical Chemistry , 73 (6): 1069–1079 , doi : 10.1021/ac0012896
• Myrick, ML; Soyemi, O.; Li, H.; Zhang, L.; Eastwood, D. (2004), "Determinación de la tolerancia espectral para el diseño multivariado de elementos ópticos", Fresenius' Journal of Analytical Chemistry , 369 (3/4): 351–355 , doi : 10.1007/s002160000642 , PMID 11293715 , S2CID 19109