نادراً ما تنتقل أطياف رامان مباشرةً من المطياف إلى النموذج. فقبل استخلاص المعلومات الكمية، عادةً ما تحتاج إلى معالجة مسبقة تشمل قص نطاق الطيف المفيد، وإزالة القمم الحادة، وطرح خط الأساس، وتطبيع البيانات. يشرح هذا البرنامج التعليمي سير العمل هذا باستخدام أطياف رامان حقيقية من البحث المنشور بعنوان "Process monitoring of zeolite crystallization: Bridging in situ Raman spectroscopy, ex situ XRD, and predictive machine learning models".
يحدث التحول بين الزيوليتات أثناء تخليق الزيوليت عندما يتحول طور بلوري إلى طور آخر، لذا فإن تتبع مساهمة كل طور مع مرور الوقت أمر ذو قيمة. يمكن لمطيافية رامان تتبع هذه العملية، لكن الأطياف يجب أن تخضع لعملية إزالة التداخل. تناسب طريقة المربعات الصغرى غير السالبة (NNLS) هذه المهمة جيداً: يُوصف الطيف المقاس بأنه تركيب غير سالب من أطياف مرجعية للأطوار الفردية. يركز البرنامج التعليمي على معالجة بيانات رامان وNNLS، بدءاً من الأطياف الخام واستعادة التطور النسبي لـالفوجاسيت (FAU) والجيسموندين (GIS) أثناء التبلور.
مجموعة البيانات الكاملة متاحة مفتوحة المصدر بتنسيق Nexus/HDF5 على Zenodo، ويُقدَّم البرنامج التعليمي كدفتر Jupyter. يُعد تنسيق Nexus مناسباً لأن الأطياف والبيانات الوصفية التجريبية، بما في ذلك زمن التبلور، تُخزَّن معاً. استُبعدت الأطياف المأخوذة عند 0 و16 ساعة لأن ملامح رامان للزيوليت لم تكن بعد غنية بالمعلومات بما يكفي، لذا يبدأ التحليل عند 18 ساعة.
تقوم أولى خطوات المعالجة المسبقة بقص الأطياف إلى نطاق 250–1250 cm⁻¹. ولأن الأطياف لم تُسجَّل على محور إزاحة رامان المتطابق تماماً، يُستَيفَى كل طيف على محور مشترك قبل دمجها في مصفوفة بيانات واحدة. ويسبق القص والاستيفاء إزالة القمم وطرح خط الأساس، بحيث تعمل تلك الخوارزميات فقط على الإشارة ذات الصلة والمنسقة.
المصدر: Towards Data Science · لخّصه HeadlinesBriefing