This thesis explores four methods for improving quantitative diffuse reflectance spectroscopy in light scattering media. In the introduction theories of light propagation in scattering media, relevant instrumentation for measuring light scattering properties, spectral data processing methods, and spectroscopically active bioanalytes are outlined. Next, two novel instruments for practical scattering measurements, and two novel data processing techniques are presented. Finally, directions for future research into diffuse reflectance spectroscopy are suggested. A novel photon time-of-flight instrument is used to measure scattering coefficients in tandem with a portable diode spectrometer. Measured scattering coefficients are used to correct co-measured near infrared spectra for scattering and for improving quantification. Reduced scattering coefficients were measured with coefficients of variation of 11.6% at 850 nm and 14.1% at 905 nm. This allows practical correction of light scattering in point-spectra. Using scattering-correction, estimates of dye concentration were improved by 35%. A novel device imaging annular patterns is presented. This imaging instrument is used to measure reduced scattering coefficients and absorption coefficients. Reduced scattering coefficients were measured with a coefficient of variation of 12.6%, and absorption coefficients were measured with a coefficient of variation 50% lower than using traditional imaging methods. A novel method for using parsimony in the development of data processing methods using genetic algorithms is presented. Genetic algorithms have been used to identify spectroscopic data processing methods for complex samples. A / Cette thèse explore quatre méthodes pour l'amélioration de la spectroscopie de réflectance diffuse quantitative dans des milieux qui diffusent la lumière. En introduction, une description des théories de la propagation de la lumière dans des médias qui diffusent celle-ci, des instruments pour mesurer les propriétés de diffusion, des méthodes de traitement des données spectrales, et des bioanalytes avec activité optique est donné. Un nouvel appareil à «temps de vol de photon» est présenté. Cet instrument portatif est utilisé pour mesurer le coefficient de dispersion en tandem avec un spectromètre à diode portable. Les coefficients de diffusion mesurés sont ensuite utilisés pour corriger la dispersion dans les spectres infrarouges co-mesurée, ainsi que l'amélioration de la quantification. Les coefficients de dispersion ont été mesurés avec une variation de 11,6% à 850 nm et 14,1% à 905 nm. En prenant en compte la dispersion, les estimations de la concentration de teinture ont été améliorées de 35%. Un nouvel appareil utilisant les modes d'imagerie annulaire pour mesurer les coefficients de dispersion et d'absorption est présenté. Les coefficients de dispersion ont été mesurés avec un coefficient de variation de 12,6%, et les coefficients d'absorption ont été mesurés avec un coefficient de variation amélioré de 50% par rapport aux méthodes d'imagerie traditionnelle. Une nouvelle méthode pour améliorer l'utilisation des mesures de simplicité dans le développement de méthodes de traitement des données via des algorithmes génétiques est présentée. Les algorithmes génétiques ont été utilisés pour identifier les mét
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.32512 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Esmonde-White, Francis |
| Contributors | David H Burns (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Chemistry) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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