Back to Search Start Over

Variable selection in laser-induced breakdown spectroscopy assisted by multivariate analysis: An alternative to multi-peak fitting

Authors :
Guezenoc, Julian
Syvilay, Delphine
Cousin, Agnes
Gallet-Budynek, Anne
Bousquet, Bruno
Payré, Valérie
Sautter, Violaine
Cousin, Agnès
Mangold, Nicolas
Deit, Laetitia Le
Forni, Olivier
Goetz, Walter
Wiens, Roger
Gasnault, Olivier
Meslin, Pierre-Yves
Lasue, Jérémie
Rapin, William
Clark, Ben
Nachon, Marion
Lanza, Nina
Maurice, Sylvestre
Vanderhaeghe, Olivier
Guergouz, Célia
Fabre, Cécile
Duchêne, Stéphanie
Baratoux, David
Interactions Sol Plante Atmosphère (UMR ISPA)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)
Rice University [Houston]
GeoRessources
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Centre de recherches sur la géologie des matières premières minérales et énergétiques (CREGU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Centre d'Etudes Lasers Intenses et Applications (CELIA)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Bordeaux (UB)
Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Interactions Sol Plante Atmosphère (ISPA)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre de recherches sur la géologie des matières premières minérales et énergétiques (CREGU)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Bordeaux (UB)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Elsevier, 2019, 152, pp.6-13. ⟨10.1016/j.sab.2018.12.001⟩, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Elsevier, 2019, 152 (8), pp.6-13. ⟨10.1016/j.sab.2018.12.001⟩, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 2019, 152, pp.6-13. ⟨10.1016/j.sab.2018.12.001⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
Elsevier, 2019.

Abstract

International audience; When Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) spectra exhibit complex spectral features as the result of two or more overlapping emission lines, it is common to apply multi-peak fitting in order to extract the relevant information. In this paper, we propose an alternative method to multi-peak fitting based on advanced data processing. To illustrate this new strategy, we consider the quantification of lithium from a series of spectra related to samples being part of the calibration samples for the ChemCam instrument dedicated to the analysis of Mars geological matrices. In this case, one can observe a spectral overlap between the unresolved doublet of lithium at 670.78 and 670.79 nm and the line of calcium at 671.769 nm. A first PLS model built from 1713 variables related to the spectral range 492.7-856.8 nm revealed the strong influence of this doublet of lithium but also a significant overfitting and instabilities preventing from any exploitation of this model. Reducing the number of variables to 17 corresponding to the spectral window 669.07-672.49 nm then allowed to build a 3-component PLS model characterized by the apparently satisfying indicators, R-2 = 0.95 and RMSECV = 11 ppm. However, this model was not considered as satisfying due to the significant nonlinearity between LIBS signal and concentration values, which it was unable to describe, since it is linear by definition. Thus, our PLS model was exploited through the loading weights plot of the first component, explaining > 84% of the variance of the lithium concentration values, which allowed to select the 9 variables exhibiting the highest correlation with the lithium concentration values. Then, the sum of the related values of intensity was exploited to build a univariate quadratic model, characterized by R-2 = 0.93 and RMSECV = 17 ppm. Comparing this result with the previous results obtained after multi-peak fitting, namely R-2 = 0.92 and RMSECV = 18 ppm, we conclude that our alternative approach can be considered as a satisfactory option.

Details

Language :
English
ISSN :
05848547 and 18733565
Database :
OpenAIRE
Journal :
Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Elsevier, 2019, 152, pp.6-13. ⟨10.1016/j.sab.2018.12.001⟩, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Elsevier, 2019, 152 (8), pp.6-13. ⟨10.1016/j.sab.2018.12.001⟩, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 2019, 152, pp.6-13. ⟨10.1016/j.sab.2018.12.001⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....64ebf421e53ef140c8229bfbe06bcb4a