Determination of mixing ratios in a mixture via non-negative independent component analysis using XRD spectrum

유한민; 전치혁; 이혜선; 홍재화

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2024년 07월 03일(수) 13:30

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P-ISSN1225-0163
E-ISSN2288-8985
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P-ISSN 1225-0163
E-ISSN 2288-8985

논문 투고

20권 6호

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XRD 스펙트럼의 비음독립성분분석을 통한 혼합물 구성비결정

Determination of mixing ratios in a mixture via non-negative independent component analysis using XRD spectrum

분석과학 / Analytical Science and Technology, (P)1225-0163; (E)2288-8985

2007, v.20 no.6, pp.502-507

유한민 (포항공과대학교)
전치혁 (산업경영공학과)
이혜선 (포항공과대학교)
홍재화 (포스코기술연구소 계측연구그룹)

유한민, 전치혁, 이혜선, & 홍재화. (2007). XRD 스펙트럼의 비음독립성분분석을 통한 혼합물 구성비결정. 분석과학, 20(6), 502-507.

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초록

X 선 회절법은 물질 내부에 원자의 배열 상태를 연구하는데 널리 사용되는 실험 방법으로써 넓은 응용 범위를 가지고 있다. 특히 분말 X 선 회절법은 비파괴적으로 다양한 형태의 시료에 대한 측정이 가능하기 때문에 결정의 배향성, 결정의 크기, 결정 내부의 응력 측정 등에 널리 이용되고 있다. 분말 X 선 회절 방법을 이용하여 혼합물의 성분을 정량적으로 측정하기 위해서는 시료를 구성하고 있는 source 스펙트럼을 도출하고 혼합된 시료의 XRD 스펙트럼에 회귀식을 적합시켜 혼합물 구성비를 얻는 방법이 제안된 바 있다. 그러나 구성성분의 특성상 스펙트럼의 피이크가 폭이 좁고 민감한 경우에는 노이즈의 영향을 받아 도출된 source 스펙트럼이 원래의 순수성분의 형태와 달리 나타날 수 있다. 특히 순수성분 시료를 구할 수 없거나 측정이 불가능한 경우 혼합물 구성비 측정에 어려움이 있다. 본 연구에서는 노이즈 간섭에 의한 source 스펙트럼 도출의 문제를 해결하는 방안으로 비음독립성분분석을 이용하여 혼합된 미지시료로부터 순수한 성분에 해당하는 스펙트럼을 분리해내는 방법을 제안하고자 한다.

keywords: X-ray diffraction, nonnegative independent component analysis, nonnegative least squares. Corresponding authorPhone : +82-(0)54-279-2854 Fax : +82-(0)54-279-2870E-mail : inha99@postech.ac.krXRD ..... ......... .. ... ... .. 503Vol. 20, No. 6, 2007.., X-ray diffraction, nonnegative independent component analysis, nonnegative least squares. Corresponding authorPhone : +82-(0)54-279-2854 Fax : +82-(0)54-279-2870E-mail : inha99@postech.ac.krXRD ..... ......... .. ... ... .. 503Vol. 20, No. 6, 2007..

Abstract

X-ray diffraction method has been widely used for qualitative and quantitative analysis of a mixture of materials since every crystalline material gives a unique X-ray diffraction pattern independently of others, with the intensity of each pattern proportional to that material's concentration in a mixture. For determination of mixing ratios, extracting source spectra correctly is important and crucial. Based on the source spectra extracted, a regression model with non-negativity constraint is applied for determining mixing ratios. In some mixtures, however, X-ray diffraction spectrum has sharp and narrow peaks, which may result in partial negative source spectrum from independent component analysis. We propose several procedures of extracting non-negative source spectra and determining mixing ratios. The proposed method is validated with experimental data on powder mixtures.

keywords: X-ray diffraction, nonnegative independent component analysis, nonnegative least squares

논문 상세

XRD 스펙트럼의 비음독립성분분석을 통한 혼합물 구성비결정

Determination of mixing ratios in a mixture via non-negative independent component analysis using XRD spectrum

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