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Rimozione dei raggi cosmici

Raggi cosmici e Raman

Se si eseguono misure Raman di lunga durata, probabilmente si vedranno comparire picchi stretti ed alti negli spettri, che non sono dovuti alle emissioni del campione. Essi sono infatti generati dai raggi cosmici che colpiscono il rilevatore, producendo segnali spuri, in genere più stretti delle bande Raman. È possibile utilizzare le opzioni CRR (Cosmic Ray Remover, Rimozione dei raggi cosmici) del software Renishaw WiRE per eliminarli dagli spettri con facilità e rapidità.

Origine dei raggi cosmici

I raggi cosmici primari sono particelle ad alta energia provenienti dallo spazio esterno. Quando colpiscono l'atmosfera, producono fasci di particelle, i raggi cosmici secondari. Questi eventi casuali e inevitabili generano picchi spuri negli spettri Raman.

Come si evitano i raggi cosmici

Lo spettrometro inVia ha un design stigmatico: lo spettro illumina solo una parte ristretta del rilevatore. Questo rende lo spettrometro inVia meno sensibile agli effetti dei raggi cosmici, oltre a migliorare il rapporto segnale/rumore.

Vantaggi derivanti dalla eliminazione dei raggi cosmici dai dati spettrali

  • Maggiore facilità dell'elaborazione e dell'analisi dati
  • Maggiore facilità di interpretazione dei dati
  • Conservazione della forma della banda spettrale
  • Nell'analisi dei dati mediante metodi chemiometrici non supervisionati, come l'analisi delle componenti principali (PCA), si può essere certi di considerare solo i dati correlati al campione (Raman/fotoluminescenza)
  • Le immagini saranno prive di artefatti e di conseguenza più rappresentative e di migliore qualità.

Rimozione dei raggi cosmici nel corso della raccolta dati

È possibile eliminare i raggi cosmici con l'opzione di filtro mediano presente nel software WiRE. Questo acquisisce due accumulazioni aggiuntive per ciascuno spettro desiderato. WiRE quindi estrae il valore mediano tra i tre valori per ciascuna frequenza Raman. Vengono poi automaticamente eliminati i raggi cosmici di ogni forma e dimensione, perché rappresenteranno sempre un valore estremo della misura anziché quello mediano. Questo approccio, inoltre, riduce il rumore.

Si potrebbe pensare che questo approccio richieda tre volte il tempo necessario per la raccolta dati. Tuttavia, se si riduce il tempo di acquisizione e si aumenta il numero di accumulazioni, l'aumento del tempo totale dell'esperimento è trascurabile.

Rimozione dei raggi cosmici dopo la raccolta dati

È possibile rimuovere manualmente un numero limitato di raggi cosmici, usando una semplice funzione di eliminazione. Questa azzera la linea spettale in corrispondenza dell’elemento considerato. In presenza però di un numero elevato di spettri all'interno di un file di dati, questo metodo diventa lento e risulta quindi inutilizzabile.

Per trattare set di dati contenenti un numero elevato di raggi cosmici Renishaw ha messo a punto uno strumento di elaborazione denominato CRR (Cosmic Ray Remover, Rimozione dei raggi cosmici) che fornisce una combinazione di metodi ad hoc. Questi possono essere usati in modo totalmente automatico o condotti dall’operatore.

  • CRR screenshot CRR screenshot [gen]

Altre tecniche di elaborazione dello spettro

Empty modelling™
Correzione del fondo

Molti aspetti della tecnologia innovativa di Renishaw sono trattati nei brevetti.