Способ увеличения отношения сигнал/шум в ЭПР спектроскопии
Ключевые слова:
ЭПР спектроскопия, чувствительность спектроскопических приборов, выделение сигнала, отношение сигнал/шум, накопление спектра, метод ХерстаАннотация
Целью данного исследования было развитие методики повышения чувствительности спектроскопии, основанной на явлении электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), для анализа объектов, для которых исследования методом ЭПР имеют ограничения из-за малой концентрации в них парамагнитных центров. Исследования таких объектов затруднены ввиду низкого отношения сигнал/шум и как следствие низкой чувствительностью научной аппаратуры. В данной работе представлен способ увеличения отношения сигнал/шум в ЭПР спектроскопии. Способ может быть использован для увеличения чувствительности спектроскопических приборов, работающих в непрерывном режиме. Способ основан на том, что производится выделение полезного сигнала из шума путем сочетания двух действий: накопление отклонений от среднего значения спектра вдоль спектра (горизонтальное накопление) и усреднение спектра по времени (вертикальное накопление). Для анализа и количественной оценки величины накопленного отклонения значений анализируемой последовательности был использован модифицированный метод Херста, позволяющий выполнять поиск и анализ корреляций в спектрах различных типов. Представленный способ позволяет достигнуть того же отношения сигнал/шум, что и используемый в спектроскопии магнитного резонанса стандартный способ усреднения по времени (вертикального накопления спектра), за время, примерно на два порядка меньшее.
Библиографические ссылки
2 V. Nadolinny, A. Komarovskikh and Y. Palyanov, Crystals 7(8), 237 (2017). doi: 10.3390/cryst7080237
3 J. Niklas and O.G. Poluektov, Adv. En. Materials 7(10SI), 1602226 (2017). doi: 10.1002/aenm.201602226
4 M.M. Roessler and E. Salvadori, Chem. Soc. Rev. 47(8), 2534-2553 (2018).
5 J. Kemsley, Chem. Eng. News 95(25), 8-8 (2017).
6 P. Olczyk, K. Komosinska-Vassev, P. Ramos, L. Mencner, K. Olczyk, and B. Pilawa Molecules 22(1), 128 (2017). doi:10.3390/molecules22010128.
7 Stefaniuk, D. Wróbel, A. Skrȩt, J. Skrȩt-Magierło, T. Góra, and P. Szczerba, Current Topics in Biophysics. 37, 23-28 (2014).
8 C.L. Hawkins and M.J. Davies, Biochimica et Biophysica Acta-General Subject 1849 (2SI), 708-721 (2014). doi:10.1016/j.bbagen.2013.03.034.
9 H. El Mkami and D.G. Norman, Methods in Enzymology, 564, 125-152 (2015). doi: 10.1016/bs.mie.2015.05.027.
10 P.L. Guzzo, B.G. Nobrega and B. Obryk, J. Lumin. 198, 284-288 (2018). doi: 10.1016/j.jlumin.2018.02.048.
11 L.J. Berliner, Biomedical Spectroscopy and Imaging 5(1), 5-26 (2016). doi: 10.3233/BSI-150128.
12 Marciniak and B. Ciesielski, App. Spec. Rev. 51(1), 73-92 (2016). doi: 10.1080/05704928.2015.1101699.
13 N.A. Chumakova, T.A. Ivanova and E.N. Golubeva, Appl. Mag. Res. 49(5), 511-522 (2018).
14 S.I. Andronenko and S.K. Misra, App. Mag. Res. 46(6), 693-707 (2015). doi: 10.1007/s00723-015-0686-z.
15 J. Kausteklis, P. Cevc, D. Arcon, L. Nasi, D. Pontiroli, M. Mazzani and M. Ricco, Phys. Rev. B. 84(12), 125406 (2011).
16 Pivtsov, M. Wessig, V. Klovak, S. Polarz and M. Drescher, J. Phys. Chem. C 122(10), 5376-5384 (2018). doi:10.1021/acs.jpcc.7b10758.
17 Savoyant, H. Alnoor, S. Bertaina, O. Nur and M. Willander, Nanotechnology 28(3), 035705, (2017). doi: 10.1088/1361-6528/28/3/035705.
18 N. Guskos et al. Rev. Adv. Mat. Sci. 52 (1-2), 14-17 (2017).
19 V. Nosenko et al. Nanoscale Research Lett. 11, 517 (2016). doi: 10.1186/s11671-016-1739-4
20 S.A. Dzyuba, Osnovy magnitnogo rezonansa (Novosibirsk, NGU, 2010). (in Russ).
21 M.P. Klein and G.W. Barton, RSI 7, 754-759 (1963).
22 R.R. Ernst, RSI 36, N12, 1689-1695 (1965).
23 J. Feder, Fractals (Plenum Press, New York, 1988).
24 Ch.Pul, Tekhnika EPR-spektroskopii (Mir, 1972), (in Russ).
25 Brun R., Lienard D. CERN computer center program library long write-up.
