Linienanalysen

Linienanalysen bezeichnet die Auswertung von Linienmerkmalen in Datensätzen. Der Begriff wird in Bereichen wie Spektroskopie, Astronomie, Chromatografie und der Bild- bzw. Signalanalyse verwendet. Typische Ziele sind die Identifikation von Linien, die Bestimmung ihrer Lage (Wellenlänge oder Frequenz), Intensität, Breite und Form sowie die Ableitung zugrunde liegender physikalischer Parameter.

Typische Verfahren umfassen Baseline-Korrektur, Rauschabschätzung und automatische oder manuelle Linenerkennung. Zur Quantifizierung werden Peak-Fits mit Modellen wie Gaussian, Lorentzian oder Voigt verwendet, oft mit Mehrkomponenten-Fits. Untersuchungen berücksichtigen Blending, Baseline und Instrumentenauflösung, und sie verwenden Deconvolution, um wahre Linienformen zu rekonstruieren.

Anwendungen finden sich in der Chemie (Bestimmung von Substanzmengen), Astronomie (Bestimmung von Elementen, Rotations- und Doppler-Effekte), Umweltanalytik, Materialwissenschaft und medizinischer Diagnostik; in der Chromatografie bestimmt Linien das Retentionsverhalten und die Zusammensetzung, in der Bildverarbeitung Linien zur Strukturerkennung.

Herausforderungen sind überlappende Linien, geringer Signal-Rausch-Abstand, Kalibrierung, unzutreffende Modellwahl, Hintergrund-Trend. Die Ergebnissicherheit hängt stark von der richtigen Baseline, der Wahl des Modells und der angemessenen Berücksichtigung der Instrumentenauflösung ab.

Typische Werkzeuge sind Bibliotheken in Python (SciPy, lmfit, Astropy) sowie spezialisierte Software für Spektroskopie oder Chromatografie.