Spektroskopie und Chemometrie Neuigkeiten Wöchentlich #21-24, 2017

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Spektroskopie und Chemometrie Neuigkeiten Wöchentlich #16, 2017

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Chemometrics

UV/Vis spectroscopy combined with chemometrics for monitoring solid-state fermentation with … LINK

What is MODEL SELECTION? What does MODEL SELECTION mean? MODEL SELECTION meaning & explanation: LINK

Model selection with multiple regression on distance matrices leads to incorrect inferences LINK



Equipment

Tiny spectrometer turns smartphone into molecular analyst LINK

High-grade, compact spectrometers for Earth observation from SmallSats LINK



Future

Miniature and Micro Spectrometers End-Users Needs, Market & Trends 2015-2021 – Research and Markets – Yahoo Finance LINK



Agriculture

Prediction of milk fatty acid content with mid-infrared spectroscopy in Canadian dairy cattle using differently… LINK!



Other

Smallest seismic sensor uses vibration spectral analysis LINK




Spectroscopy and Chemometrics News Weekly #47, 2015

Near Infrared

NIR-Sensor ermittelt Trockensubstanz während der Mischwagenbefüllung | Futterkomponente LINK

Ultra-low maintenance FTNIR analyzer for the refining & petrochemical industries | pauto LINK


Infrared

Seeing Through Crude Oil for Efficient Oil Separations using Short-Wave Infrared (SWIR) Cameras – AZoSensors LINK


Facts

RoboBees Can Fly and Swim. What’s Next? Laser Vision – Smithsonian UAS UAV LINK


Equipment

Scientists create an all-organic UV on-chip spectrometer – The U.S. Department of Energy’s Ames LINK


Agriculture

… detection of contaminants in agro-food products, … melamine levels in milk using vibrational spectroscopy LINK


Laboratory

Examining Pigmented Human Tissue using SWIR Raman Spectroscopy – AZoSensors LINK


Other

SCiO Molecular Scanner UNBOXING – Video LINK



CalibrationModel.com

Dear NIR-Spectrometer vendors, this is about how you can improve customer web-traffic | NIRS Spectrometer LINK

Efficient development of new quantitative prediction equations for multivariate NIR spectra | spectra LINK

How to Develop Chemometric Near-Infrared Spectroscopy Calibrations in the 21st Century? | NIR LINK

How to Develop Near-Infrared Spectroscopy Application Today? | pharma lab analysis chemist TechTrends LINK

Improve chemical analysis accuracy by optimized chemometric models for Near-Infra-Red (NIR) Spectroscopy LINK

Improving Accuracy, Precision and Robustness of NIR-analysis LINK

NewsLetter: Spectroscopy and Chemometrics News Weekly 46, 2015 | Molecular Spectroscopy NIRS Chemometrics Raman LINK

Pro Tip: The NIR calibration is the central key to accurate NIR measurement LINK

Services for professional Development of Near-Infrared Spectroscopy Calibration Methods | NIR Quality Testing LINK



Arbeitsweisen zur NIR Kalibrierung – Erstellung von NIRS-Spektroskopie Kalibrierungskurven

Kennen Sie den Effekt, dass Sie bevorzugt ihre Lieblings-Datenvorbehandlungen in Kombination durchprobieren und oft die gleichen Wellenlängen-Selektionen anhand der visualisierten Spektren ausprobieren?

Man probiert z.B. sechs bis zehn Kombinationen aus, bis man davon sein favorisiertes Kalibrationsmodell auswählt, um es dann weiter zu optimieren. Da fallen dann plötzlich Ausreisser (Outlier) auf, weil man in die Tiefe geht, also mit den Daten vertraut ist, man kennt mittlerweile die Spektren-Nummern der Ausreisser und ist mit den Extremwerten vertraut.

Jetzt fokussiert man sich auf die Hauptkomponenten (Principal Components, Latent Variables, Faktoren) und achtet darauf nicht zu über-fitten und nicht zu unter-fitten. Das ganze dauert ein paar Stunden und schliesslich begnügt man sich mit dem gefundenen Modell.

Was wäre nun, wenn man in all den zu Beginn ausprobierten Varianten, die gefundenen Ausreisser entfernt und nochmals berechnet und vergleicht? Wären die Ergebnisse besser als die von der bisherigen Modell Wahl? Man probiert es nicht aus? Weil es mühsam ist und wieder Stunden dauert?

Wir haben eine Software entwickelt die dies so vereinfacht, dass auch die Anzahl der Modell Variationen beliebig erhöht werden kann. Die Varianten Erzeugung läuft automatisiert mit einem intelligenten Regelsystem, so auch die Optimierung und das Vergleichen der Modelle und schliesslich die finale Auswahl des Besten Kalibrations Modell.

Unsere Software beinhaltet alle üblichen bekannten Datenvorbehandlungs Methoden (Preteatments) und kann diese sinnvoll kombinieren. Da viele Preteatments direkt abhängig sind von der Wellenlängen Selektion, so z.B. die Normalisierungen die innerhalb eines Wellenlängen-Bereiches die Skalierungsfaktoren ermittelt, um die Spektren damit zu normieren, werden die Pretreatments mit dem Wellenlängen-Bereichen kombiniert. So kommt eine Vielzahl von sinnvollen Modell Einstellungen zusammen die alle berechnet und optimiert werden.

Für die automatische Auswahl der relevanten Wellenlängen Bereiche kommen verschiedene Methoden zum Einsatz, die sich an den Spektren Intensitäten orientieren. So werden z.B. Bereiche mit Totalabsorption nicht verwendet, oftmals störende Wasserbanden entfernt oder beibehalten.

Über all die berechneten Modell Variationen können so zusammenfassende Outlier Analysen gemacht werden. Werden durch die gefahrenen Versuche neue Outlier (Hidden Outlier) entdeckt, können alle bisherigen Modelle automatisch ohne diese Ausreisser nachberechnet, optimiert und verglichen werden.

Aus dieser Vielzahl berechneter Modelle mit deren Statistischen Güte Bewertungen (Prediction Performance) kann nun die optimale Kalibration ausgewählt werden. Dazu wird nicht einfach nach dem Vorhersage Fehler (Prediction Error, SEP, RMSEP) oder nach dem Bestimmtheitsmaß (Coefficient of Determination r2) sortiert, sondern mehrere Statistik- und Testwerte gemeinsam zur umfänglichen Beurteilung der optimalen Kalibration herangezogen.

Somit haben wir eine Plattform geschaffen, die es ermöglicht hochgradig automatisiert das zu tun, was ein Mensch niemals mit einer handelsüblichen Software tun kann.

Wir bieten damit die grösste Anzahl auf Ihr Applikations-Problem angepasste Modellierungs-Berechnungen und wählen die beste Kalibration für Sie aus!

Das heisst, unsere Ergebnisse sind schneller, genauer, robuster und objektiv ausgewählt (Personen unabhängig) und für Sie ganz einfach anzuwenden.

Die Kontrolle über die von uns gelieferten Modelle haben Sie vollumfänglich, denn wir liefern einen klar strukturierten und detaillierten Bauplan der  kompletten Kalibration, mit allen Einstellungen und Parametern, mit allen notwendigen Statistischen Kenngrössen und Grafiken.

Anhand dieses Bauplans können Sie das quantitative Kalibrations Modell selbst in der von Ihnen verwendeten Software nachstellen, nachvollziehen und vergleichen. Sie haben so alles im Griff, für die Modell-Validierung und die Modellpflege.

Der Datenschutz ist uns sehr wichtig. Die NIR Daten, die Sie uns für die Kalibrations-Erstellung kurzzeitig zu Verfügung stellen bleiben selbstverständlich Ihr Eigentum. Ihre NIR Daten werden nach Abschluss des Auftrags bei uns gelöscht.

Interessiert, dann zögern Sie nicht uns zu kontaktieren.

NIR Spectroscopy Calibration Report for quantitative predictive models

When you send your quantitative NIR spectra data to our NIR Calibration Model Service, you get a detailed calibration report (calibration protocol) of the found optimal calibration settings, so you are able to see all insights and easily re-build the model in your NIR/Chemometric software.

Here is a part of our calibration report, that exactly describes the data used in the calibration set (CSet), the validation set (VSet) and the test set (TSet). The numbers are the number ids of the spectra in your delivered NIR data file.


The calibration method settings and parameters are
Waveselection : the variable selection or wavenumber selection or wavelength selection
Pretreatments : the spectral data pre-processing
PCs : the number of Principal Components (PC) or Latent Variables (LV)
Method : the modeling method algorithm used, e.g. PLS

Then the statistical analysis of the PLS model by the different sets (CSet, VSet, Tset).

Calibration Report

Statistical analysis of calibration, validation and test results : 1 Name, 2 Unit, 3 N : number of spectra, 4 N : number of samples, 5 Average spectra count per sample, 6 Reference values, 7 Min, 8 Mean, 9 Median, 10 Max, 11 Standard deviation, 12 Skewness : left (-) or right (+) lack of symmetry, 13 Kurtosis : flat (-) or peaked (+) shape, 14 Model statistics, 15 RPD, 16 R², 17 RMSEC, RMSEP, RMSET : root mean square of prediction errors, 18 SEC, SEP, SET : standard error (bias corrected), 19 Bias, 20 Skewness of prediction errors, 21 Kurtosis of prediction errors, 22 Intercept, 23 Slope, 24 Intercept (reverse), 25 Slope (reverse), 26 Sample Prediction Repeatability Error, 27 Sample Prediction Repeatability Error (of Missing data MSet)

This shows how we deliver the optimal settings. With the statistical values, the NIR model predicted values of all spectra and additional plots you are able to compare with your re-built model to verify that the models perform nearly equally.

Einzigartigkeit


Es ist ganz einfach
1. Sie senden NIR Daten (wir sammeln, verteilen oder verkaufen diese nicht)
2. Sie erhalten den optimalen Modell Bauplan
3. Sie bauen das Modell nach, validieren es, verwenden es

Wir haben Chemometrie Software nicht um Chemometrie zu machen,
wir haben die Lösung um das optimale Modell für Ihre NIR Daten zu erstellen
damit Sie bessere NIR Messergebnisse erhalten.

Darum nennen wir es nicht “Chemometrie Software”.
Es ist ein Service, benannt nach dem was er liefert, ein Calibration Model.
Es gibt Ihnen ein optimales chemometrisches Modell für Ihre NIR Daten.
Das ist es was Sie erreichen wollen.

Also mühen Sie sich nicht ab mit Chemometrie und verbringen Sie nicht Ihre Zeit mit den endlosen Möglichkeiten die chemometrische Software bietet mit klicken und warten wenn Sie ein optimales Modell für Ihre Daten via einen Service erhalten können!

Es gibt keine Sperren oder Abhängigkeiten,
da keine Software installiert werden muss.

Sie erhalten keine Black-Box.
Da das Modell wird als detaillierte und vollständige Blaupause in menschenlesbarer Form geliefert.

Sie bleiben unabhängig.
Sie haben immer die Wahl:
- Sie können es immer noch tun, wie Sie es bisher getan haben.
- Sie werden erleben, dass Sie mit dem Service die besseren Modelle schneller und preiswerter erstellen.

Lassen Sie uns einen Versuch
Bitte kontaktieren Sie uns, so können wir Ihnen helfen!

NIR Kalibrationsentwicklung (Teil 2)

( zu Teil 1 )

Alle folgenden Kategorien werden durch die Verwendung mehrerer verschiedener Algorithmen und Formeln umgesetzt, was zu vielen unterschiedlichen Kalibrierungen führt.

Arbeitsschritte bei der Modell Erstellung
  • Daten Bereinigung – (schlechte Daten, fehlende Werte, Duplikateliminierung, spektrale Qualität / Intensität / Rauschen, Eingabewert Tippfehler, …)
  • Initial Kalibrierung einrichten – Auswahl der Kalibrierungs-, Validierungs- und Test-Sets
  • Wellenlängen Auswahl
  • Datenvorverarbeitung, Datenvorbehandlungen
  • Method Berechnung
  • Die Wahl der Anzahl der Hauptkomponenten / Latente Variablen / Faktoren
  • Validierung des Kalibrierungs Modell / Performance Statistiken – (Genauigkeit, Präzision, Linearität, Wiederholbarkeit, Reichweite, Verteilung, Robustheit / Stabilität, Empfindlichkeit, Einfachheit, etc.)
  • Ausreißer Untersuchung und Beseitigung


Das Problem der Wahl der optimalen Anzahl von Faktoren, um das Optimum zwischen Unterfittung und Überfittung zu finden, wird gelöst durch mehrere implementierte Methoden und Protokollen, was zu mehreren Kalibrierungen führt.

Die Auswertung und die Auswahl der besten Kalibrierung basiert auf vielen einzelnen statistischen Werten, einschließlich der beliebtesten RMSEP, SEP, Bias, SEC, R2 und PCs usw.

Ergebnisse und Berichte

Eine detailliertes Kalibrierprotokoll wird bereitgestellt, das die beste verfügbare Kalibrierung detailliert mit allen Kalibrierparameter Einstellungen und Statistiken der Vorhersage Leistung des Kalibrier-Sets, des Validierungs-Sets und des Test-Sets beinhaltet. Eine visuelle Betrachtung der Kalibrierung wird mit den wichtigsten Grafiken zur Verfügung gestellt.

Unser Service funktioniert mit jedem quantitative NIR-Spektren Daten Satz im Standardformat JCAMP-DX-Format und verwendet hauptsächlich PLS und PCR um kompatibel zu sein mit anderen chemometrischen Kalibrierungssoftwaren.

Nutzen

Der NIR Kalibrations Service bietet Ihnen folgende Vorteile: Geldersparnis
  • Die Verbesserung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit bereits eingesetzter/angewandter NIR Kalibrationsmodelle hat hohes Einsparpotenzial bei verschiedenen Produktions Prozessen wie auch in der Qualitätssicherung.
  • Erhöhte Analysen Genauigkeit => den Produktionsprozess besser im Griff => optimaler Prozessablauf => bessere Qualität => weniger Ausschuss => mehr Durchsatz
  • Schnell und günstig professionelle NIR Kalibrations Modelle erstellen.
  • Entlasten von eigenem Personal
Zeitersparnis
  • beim Datenbereinigung (Steigerung der Datenqualität) – Fehlende Daten, Ausreisser Erkennung, fehlerhafte Daten (widersprüchliche Informationen), Ausreisser Elimination
  • beim Suchen nach den optimalen Parameter Kombinationen für das Modell (calibration set, wavelength selection, data pretreatments, factor selection)
  • beim zeitintensiven Berechnungen von diversen Variationen des Modells
  • bei der Validation, Bewertung und Auswahl des optimalen Modells (error, SEP, RMSEP, RMSEC, RPD, fit, R2, bias, slope, …)
  • Nicht lange rumprobieren in der verwendeten NIR Software bis die Kalibration einigermassen funktioniert.
NIR Analysen Genauigkeit
  • höhere Zuverlässigkeit durch Genauigkeit und Robustheit der NIR Kalibrations Modelle
  • Vergleichsmöglichkeit mit ihren eigenen erstellten oder schon vorhandenen oder gekauften NIR Kalibrationen
  • was ist an Performance Steigerung der Analysen Genauigkeit möglich
  • was ist an Robustheit bzgl. ändernder Produkt Matrix, Instrumenten Drift möglich
Professionelle NIR Kalibrations Modelle
  • Jahrzehnte lange Erfahrung in Chemometrics for NIR-Spectroscopy
  • basierend auf theoretischer und angewandter Good Practice und Know How
  • Anwendung verschiedenster Richtlinien und Regeln
  • Anwendung von Hersteller unabhängiger NIR Chemometrie Software
  • Auslagerung (Outsourcing) der NIR-Kalibrations Methoden Entwicklung und NIR Kalibrations Pflege
  • Verbesserung der Robustheit von NIR-Kalibrationen
  • Vermeidung von Fallstricken und Fallgruben der komplexen Chemometrie
Detaillierte Ergebnisse
  • Der Service liefert die optimalen Kalibrations Einstellungen für ihre NIR Daten.
  • Sie erhalten vollen Einblick in die NIR Kalibration, wie sie erzeugt wird und detaillierte statistische Werte als Performance Übersicht unterstützt mit Grafiken.
Ein weiterer Aspekt des chemometrischen Modellierung Services.

NIR Kalibrations Service

Dienstleistungen und Software für die Datenanalyse und analytische Modellierung für die Spektroskopie.

Dieser NIR Kalibrations Service bietet die kundenspezifische Entwicklung von optimalen quantitativen NIR-Kalibrierungs Modellen für Ihre gesammelten NIR und Referenzdaten für herstellerunabhängige full-range NIR-Spektrometer Analysatoren an (NIR = Nah InfraRot-Spektroskopie) basierend auf chemometrischen multivariaten Methoden wie Partial Least Square Regression (PLS, PLSR) und Principal Component Regression (PCR).

Die Kernpunkte

Das NIR Kalibrations Modell ist entscheidend für die Analysen Genauigkeit.

NIR-Analysen Ergebnisse machen den Unterschied.

 

Near-Infrared Data Modeling Calibration Service



Die Probleme

Stellen Sie sich vor, wie viele Publikationen und Literatur zum Thema NIR (JNIRS) und Chemometrie (Journal of Chemometrics) vorhanden ist.

Haben Sie die Zeit, die für Sie die passende zu finden, zu bestellen, zu lesen, zu studieren, in die Praxis einfließen zu lassen?

Haben Sie dieses ganze Knowhow bei Ihren Kalibrations-Entwicklungen immer präsent, dass Sie alles wichtige Berücksichtigen, die statistischen Ergebnisse richtig deuten, die Grafiken genau analysieren und alle Tips & Tricks und Regeln der Kunst des Optimierens korrekt anwenden?

Wir haben die Lösung für Sie!

Wir helfen Ihnen, Ihre Kalibrationen zu erstellen und zu optimieren. Sie behalten dabei alles unter Kontrolle. Sie haben Ihre Kalibration, mit unserer Hilfe, selber im Griff.

Sie können die Kalibration komplett einsehen, alle Einstellungen bis ins kleinste Detail sind sauber protokolliert und Visualisiert.

Sie können beliebig auch Änderungen in den Einstellungen vornehmen. Das heißt Sie bleiben unabhängig und haben das Steuer in der Hand.

Wir helfen Ihnen für den zeitaufwendigen und Knowhow Intensiven Teil.

Sie erhalten die optimale Kalibrations Lösung und entscheiden selbst. Probieren Sie es aus und sehen Sie selbst.