- Indirect Hard Modeling
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Indirect Hard Modeling (IHM) ist ein nichtlineares multivariates Analyseverfahren zur quantitativen Untersuchung von Spektren bzw. allgemein von Peak-förmigen Daten, zum Beispiel auch Chromatogrammen.
IHM kann eingesetzt werden, um aus den Messdaten einer Probe eine gesuchte Messgröße zu bestimmen, i.d.R. die Konzentration der Bestandteile der Probe. Im Gegensatz zu den klassischen datengetriebenen linearen Verfahren verwendet IHM ein deterministisches nichtlineares Modell, welches einer rigorosen mathematischen Formulierung der physikalischen Zusammenhänge zwischen Messgröße und Messdaten entspricht. Es besteht aus zwei Teilmodellen. Das Modell des Spektrums (oder Chromatogramms) ergibt sich dabei als gewichtete Summe von so genannten Hard Models der Spektren der einzelnen Bestandteile der Probe. Jedes Hard Model entspricht wiederum einer gewichteten Summe von parametrisierten Peak-Funktionen. Das zweite Teilmodell ist ein funktionaler Zusammenhang zwischen den im ersten Teilmodell ermittelten Gewichten und der gesuchten Messgröße, die oft physikalisch begründet als linear angenommen werden kann. Der Namen der Methode erklärt sich daraus, dass das Messsignal eines Gemisches nicht direkt durch Anpassen von Banden modelliert wird, sondern ausgehend von den Hard Models der Bestandteile.
Inhaltsverzeichnis
Hintergrund
Geschichte
Das IHM Verfahren wurde an der RWTH Aachen entwickelt und erstmals 2004 publiziert. Erweiterungen zur Identifikation unbekannter Teilmodelle (Complemental Hard Modeling, CHM, sowie Hard Modeling Factor Analysis, HMFA, welches Ideen aus der Hauptkomponentenanalyse aufgreift) erfolgten 2008.
Anwendung
Aufgrund der Verwendung eines deterministischen Modells ist die Anwendung von IHM nicht universell für multivariate statistische Fragestellungen geeignet sondern speziell auf die Analyse von Peak-förmigen Daten ausgerichtet. Ihr Einsatzgebiet liegt somit innerhalb der instrumentellen analytischen Chemie, vor allem der Spektroskopie und der Chromatographie.
Derzeitig existieren Veröffentlichungen, welche die Anwendung von IHM auf Infrarot- und Raman-Spektren behandeln.
Literatur
- F. Alsmeyer, H.-J. Koß and W. Marquardt: Indirect spectral hard modeling for the analysis of reactive and interacting mixtures, Appl. Spectrosc., 2004, 58(8), Seiten 975-985
- E. Kriesten, F. Alsmeyer, C. Minnich, L. Greiner, W. Marquardt: Identification of unknown pure component spectra by indirect hard modeling, Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 2008, 93, Seiten 108-119
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