Un elemento óptico multivariado (MOE) es la parte clave de una computadora óptica multivariada ; una alternativa a la espectrometría convencional para el análisis químico de materiales.
Resulta útil comprender cómo se procesa la luz en una computadora óptica multivariante, en comparación con cómo se procesa en un espectrómetro. Por ejemplo, si estamos estudiando la composición de una mezcla de polvos mediante reflectancia difusa, se dirige una fuente de luz adecuada a la mezcla de polvos y se recoge la luz, normalmente con una lente, después de que se ha dispersado desde la superficie del polvo. La luz que entra en un espectrómetro primero golpea un dispositivo (ya sea una rejilla o un interferómetro ) que separa la luz de diferentes longitudes de onda para medirla. Se utiliza una serie de mediciones independientes para estimar el espectro completo de la mezcla, y el espectrómetro proporciona una medición de la intensidad espectral en muchas longitudes de onda. A continuación, se pueden aplicar estadísticas multivariantes al espectro producido.
Por el contrario, cuando se utiliza la computación óptica multivariante, la luz que entra al instrumento incide en un elemento óptico multivariante específico de la aplicación, que está ajustado exclusivamente al patrón que necesita medirse mediante el análisis multivariante.
Este sistema puede producir el mismo resultado que produciría el análisis multivariado de un espectro. Por lo tanto, generalmente puede producir la misma precisión que los sistemas espectroscópicos de grado de laboratorio, pero con la alta velocidad inherente a una computadora óptica pura y pasiva. La computadora óptica multivariada hace uso de la computación óptica para lograr el rendimiento de un sistema espectroscópico completo utilizando el análisis multivariado tradicional. Un beneficio adicional es que el rendimiento y la eficiencia del sistema son mayores que los de los espectrómetros convencionales, lo que aumenta la velocidad del análisis en órdenes de magnitud.
Si bien cada problema químico presenta sus propios desafíos y oportunidades, el diseño de un sistema para un análisis específico es complejo y requiere el ensamblaje de varias piezas de un rompecabezas espectroscópico. Los datos necesarios para un diseño exitoso son las características espectrales de las fuentes de luz, los detectores y una variedad de ópticas que se utilizarán en el ensamblaje final, las características de dispersión de los materiales utilizados en el rango de longitud de onda de interés y un conjunto de espectros de muestra calibrados para el análisis basado en el reconocimiento de patrones. Con estas piezas ensambladas, se pueden generar diseños de computadoras ópticas multivariadas específicas para la aplicación y modelar y predecir el rendimiento con precisión.