spektrianalyyseillä

Spektrianalyysit ovat tutkimusmenetelmiä, joissa ilmiö tai aine kuvataan ja tulkitaan sen spektrin perusteella. Spektri kuvaa havaittua signaalia tai säteilyä sen eri taajuuksissa tai aallonpituuksissa, ja siitä voidaan päätellä ominaisuuksia kuten koostumus, pitoisuudet, rakenne tai dynamiikka. Menetelmät voivat keskittyä valon tai säteilyn spektriin, mutta myös sähköisten tai muiden signaalien taajuusjakaumiin.

Tekniikat ja lähestymistavat jakaantuvat pääasiassa spektrin muodostumisen periaatteen mukaan. Spektroskopiaan kuuluu muun muassa UV–Vis-, infrapuna- (IR) ja Raman-spektroskopian kaltaiset menetelmät sekä luminoimuvan tai fluoresoivan aineen spektrien analysointi. Massaspektrometria tuottaa massaspektrin, josta voidaan päätellä molekyylipainojen sekä aineiden määrien jakaumat. Spektrianalyysi voi myös hyödyntää aikajakso- tai taajuusalueen muuntamista, kuten Fourier- tai Wavelet-menetelmiä signaalin erottamiseen ja piirtämiseen.

Sovellukset ovat laaja-alaisia. Kemiallisessa analytiikassa spektrianalyysit palvelevat koostumuksen ja pitoisuuksien määrittelyä sekä reaktioiden valvontaa. Materiaalitutkimuksessa ne paljastavat rakenteita ja puhtauden tilaa. Lääketieteessä spektriä käytetään diagnostisten biomarkkereiden etsimiseen sekä kuvantamiseen, ympäristötieteissä pitoisuuksien ja päästöjen seurantaan, sekä tähtitieteessä valokemiallisten ilmiöiden tutkimiseen.

Haasteina ovat mittausvarmuudet, spektrien päällekkäisyyt sekä baseline-korjaukset, kuten myös kalibrointi ja standardointi. Keinoina käytetään edistyneitä tilastollisia ja laskennallisia menetelmiä, kuten peak-pyytimien, deconvoluution ja baseline-correctionin sovelluksia sekä laitteistojen ja ohjelmistojen kehittämistä.