Machine Learning-Based Heavy Metal Ion Detection Using Surface-Enhanced Raman Spectroscopy

Sensors, 2022

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/s22020596
Деректер сенімділігі 85 жоғары
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) is often used for heavy metal ion detection. However, large variations in signal strength, spectral profile, and nonlinearity of measurements often cause problems that produce varying results. It raises concerns about the reproducibility of the results. Consequently, the manual classification of the SERS spectrum requires carefully controlled experimentation that further hinders the large-scale adaptation. Recent advances in machine learning offer decent opportunities to address these issues. However, well-documented procedures for model development and evaluation, as well as benchmark datasets, are missing. Towards this end, we provide the SERS spectral benchmark dataset of lead(II) nitride (Pb(NO3)2) for a heavy metal ion detection task and evaluate the classification performance of several machine learning models. We also perform a comparative study to find the best combination between the preprocessing methods and the machine learning models. The proposed model can successfully identify the Pb(NO3)2 molecule from SERS measurements of independent test experiments. In particular, the proposed model shows an 84.6% balanced accuracy for the cross-batch testing task.