R
U N
A B
H
A T T
A
C H A R
Y
Y
A
.T w
o-
d i
m
e n si
o n al
M
ap p i
ng
of A i
rC
o nt
am i
n a nt
s u si
ng
a nF T I R / C
om
p
ute
d T
om
og
r ap h y S
y
st
em
:S i
m
ul
at
i
o nStu
d
i
e s.(
U
nd
e rt
h
ed i
r e ct
i
o n of
D
r.L O R I A
.T O D
D
)
T h
e u s e of O p
e n-P
a
t
h F
o u ri
e rT
r a n sf
o rm
I
nf
r a r ed
(
O P
-F
T I R
)
Sp
e ct
r o s c op
y
c o u
p
l
ed w i
t
h p
ri
n ci p l
e s of
c om
p
ute
d
to
m
og
r ap h y
(
C T
)
w
a s e v al
u ate
d
u si
ng
n um
e ri
c al
s
t
ud ie s
f
o r c r ea
ti
ng
sp
at
ia
l
l y
r e s ol
v ed
r ea
l
-t
i m
etw
o-d
i
m
e n si
o n al m
ap
s of
ch
em i
c al
c o
n
c e nt
r at
io n s
i
na
ir
.T h
e
ab i l i
t
y
of
a nO P
-F T I R / C T
s
y
st
em
t
oi m
a
g
ec
on
c en
t
ra t
i
o np
ro
f i l
e s
t
h
a
t
a r ei
na
s
t
ate o
f f l
u xw
a s e v al
u at
ed
u si
ng
a s e rie s o
f
si m
ul
at
ed
c o n c e nt
r ati
o
nt
e
st
m
ap
sth
at
m
ode
l
t
he
g
e n e r at
i
o n a nd d i
sp
e rs
i
o n of
c o nta
m in a
n
t
p l
um
e s o v e rti m
e.A
c om p
u
t
e r si m
ul
ati
o np
r og
r am
c al
c ula
te
d
t
h
e op
e n-p
at
h m
e a s u r em
e nt
st
h
at
w
o
ul d h
a v ebe e
n
ob
t
ai
n ed i
nth
efi
el d
f
r om
th
e s ete s
t
m
ap
s, a s s u
m i
ng d i ff
e r e nt
in
t
e rf
e r om
ete r s c a n
t
i m
e s;
u si
ng
t
h
e s em
e a s u r em
e nts
, aCT
c om p
ut
e rp
r og
r am
c r e ate
d
a s e ri
e s of
r e c o n str u c
te
d
c o n c e nt
r at
i
o nm
ap
s.R
e c o n st
r u ct
ed
c o n c e ntr a
ti
o nm
ap
sw
e r e c om p
a r ed
w
it
h
t
e st
m
ap
s a nd
w
e r ee v a
lu a
t
ed bo
t
h q
u al i
t
at
i
v el y
a nd q
u a nt
i
ta t
i
v el y
.T he e
f f
e ct
s
of
ch
a
ng i
ng
t
h
e sp
ati
al lo
c at
io n
of O P
-F T I R
s
p
e ct
r om
ete
r
s a nd
r el
at
ed
o
p
ti
ca
l
co
m p
o ne
nt
s
(
c
o nf i g
u r at
io
n s)
, n um b
e r s of i
n
f
ra
r ed b
e am
s, r e c o n st
r u ct
io n
r e s olu
t
i
o na n
d m
e a s u r em
e nt
n ois e
w
e r e e xp l
o r ed
.R
e s ult
s of
th i
s r e s e a r ch p
r o vi d
eg
ui d
a n c e as t
oth
e r a ng
eo
f
ac
c ep
t
ab l
ein
t
e rf
e r om
et
e r s c a nt
i m
e sth
at
c a nb
e u se
d
t
om
ap
c o n c e nt
r at
io n s o v e r
t
i m
e.T h
ei
m
p
a ct
of
r e c o n s
t
r u ct
i
o n r e s olu
t
io n
o nde
te c
t
ab i l i
t
y
of
ap
e ak
w
as
st u
d i
ed
an
d
te s
t
p
at t
e rn s
w
e
r ed
e v el
op
ed
t
o e v al
u ate e
f
f
e ct
of m
ult
i p l
ep
e ak
s o n r e s olu
t
i
o n.S
e v e nt
e e nO P
-F
T
I R
c o
n
f i g
u
r at
i
o n sw
e r e e v al
u at
ed
w
i
th
r e sp
e ct t
oi m
ag
eq
u al i
t
y
a nd h
a rd
w
a r e r eq
uir e
m
e nt
s.M
a xi m i
zi
ng
t
he
in
de
p
e nde n c e
of
r ay
sw
a sm
o re
c rit
ic a
l
th
a ni
n
c r e asin
g
th
en
um b
e r of O P
-F T I R
sp
e ct
r om
et
e r s.O
v e r al l
,
th i
s r e s e a r ch
em ph
a si
z ed
th
e n e ed f
o rp
e rf
o rm
i
n
g
c om p
ut
e rA
C K
N
O
W
L
E
D
G
M
E
N T S
T h
e r e a r e s e v e r al p
e op l
e a nd
o rg
a ni
z at
i
o n sth
at
m
ad
eth i
s r e s e a r ch p
o s si b
l
e.I
w
o u
l d l i ke
to a
ck
n ow
l
ed g
eH
o e ch
st
C
e
l
an e s
eC
o
rp
o r a
t
i
on
,t
h
eU
.S
.E
n vir
o n
m
e nta
l
P
r ot
e ct
io n
A g
e n cy
a nd
N
at
i
o n al S
ci
e n c eF
o u nd
ati
o nf
o rt
he
i
rf in a n c
i
al
s up p
o rt
f
o rt
h is
r e
s
e a r ch
,w
h ic
h
a s sis t
ed m
ein
co
m p l
et
in
g m y m
a st
e r sd
eg
r e e.I
am
i
nd
eb
t
ed
t
oD
r .L
o ri
T
od
d
f
o rh
e rg
ui d
a n c e, s up
p
o rt
, a nd
e nth
u si
a sm
i
np l
a n ni
ng
a nd i m p l
em
e nti
ng
t
h i
s r e s e a rc
h
.D
rT
od d h
a sb
e
e nm
o r et
h
a
nj
u st
a n ad
vi
s o r ,sh
e
h
a
sb
e
en a
g
oo
d f
ri
e nd
a sw
el l.
D
r.M
ic
h
ae
l F l y
n n a nd D
o n al d G
a
m
i l
e sd
e s e r v e sp
e ci
al
th
a n
k
sf
o r r e
ad i
ng
t
h i
s
t
h
e sis a n
d
off
e rin
g
s
e ve
r al
c o n st
r u ct
i
v ec o
m m
e n
t
s.G
u r u
m
u r
t
h y
R
am
a ch
a nd
r an
w
r ote
t
h
e c om p
ute r c o
de
fo r c r e a
t
i
ng
te s
t
c o n c e ntr a
t
io n
m
ap
s a nd i
ntr o
d
u c ed
m
et
ot
h
ef i
el d
of C
om p
ute
d
T
om
og
r ap h y
.I
am
v e ry g
r at
ef
ul
t
o al l
t
he
p
e op l
ei
nt
h
el
ab
o r at
o ry
f
o rb
e a ri
ng
w i
t
h
m
e a nd
h
el p
i
ng m
e s e et
h
e si l
v e rl i
ni
ng
w
h
e n e v e ry
th i
ng
lo o
k
ed
b le a
k
.D
o ug l
a sN
o rt
o n,C h
a rl
e sT
e n n ey
a nd S h
ah l
aF
a rh
at
d
e s e r v e sp
e ci
al
m
e nt
i
o nf
o rth
ei
rte c
h
nic a
l
a nd
em
ot
i
o n al
s up p
o rt
.S
um i
t
ra
S h
a n
ta
k
u
m
a
r an
d Sh i
n
M
e
eC h
an
g d
es e
rv
em y h
e a rt
f
e
l
t t
h
a
nk
s
f
or
u
n
d
e r sta n
d i
ng
t
he
str e s s e s o
f g
r ad
u at
ew
o rk
a nd b
ei
ng g
r e at
f
ri
e nd
s.I
am
a
l
s og
r at
ef
ul
t
oS
t
e v e nC
o op
er
f
o rl i
v e ni
ng m
a ny
ab
o ri
ng
e v e ni
ng
sp
e nt
w
o rk i
ng
at
m y
c om p
ut
e rte r
m
in a
l
.F i
n al l
y
,th i
s r e s e a r ch
w
o ul d
n ot
h
a v eb
e e np
o s si
b
l
ew i
t
h
o ut
m
y
p
a r e nt
s a nd
si
st
e r s,R h
e a an
d
B
o o zy
.T h
ey
a r ep i l l
a r s of
st
r e ng
t
h
a nd h
a v e al
w
ay
sb
e e nt
h
e r ew
h
e nI
n e ed
ed
T
ab l
eO
f
C
on
t
en
t
sP
ag
eA
b
st
r a ct
i i
A
ck
n ow
le
dg m
e nt
si i i
L i
st
of T
ab
l
e s vi
L is
t
of F i g
u r e s vi i
1
.I
ntr o
d
u ct
io n
1
2
.T h
e o ry
4
2
.1 O P
-F T
I
R Sp
e ctr o s c o
p
y
4
2
.2 C
om p
ut
ed
T
om
og
r ap h y
6
2
.3 R
e c o n st
r u ct
io n
A l
g
o ri
t
h
m
s9
2
.3
.1
M
a xi m
um
L i k
el i h
o od w i
th E
xp
e ct
ati
o nM
a xi
m
i
z ati
o n10
2
.3
.2
A
l g
eb
r aic
R
e c o n str u c
ti
o nT
e ch
ni q
u e1
1
2
.4 E
v alu a
ti
o nC
ri
te r
i
a12
3
.M
eth
od
o
l
og y
16
3
.1 T
e st
C
o n c e nt
r at
i
o nM
ap
s16
3
.1
.1 T i m
eSe r
i
e sSi m
ula
t
io n s
16
3
.1.
2 R
e c o n str u c
ti
o nR
e s ol
uti
o nS i
m
ul
at
i
o n s17
3
.1
.3
C
o nf
i
g
u r at
i
o nSi m
ula
ti
o n s2 0
3
.2 Si
m
ul
at
i
o nSt
ud i
e s2 0
3
.2
.1 T
i m
eS
e ri
e sSi
m
ula
ti
o n s2 0
3
.2
.2
R
e c o n str u c
ti
o nR
e s ol
uti
o nS i
m
ul
at
io n s
2 3
3
.2
.3 C
o nf i g
u r at
i
o nS
i m
ula
ti
o n s2 6
4
.E
v alu a
ti
o nP
a r am
et
e r s3 2
5
.R
e
su
lt
s
a nd
D
i
s c u s sio n
3 7
5
.1 T
e
st
C
o n c e nt
r at
i
o nM
ap
s3 7
5
.2 T i m
eSe r
ie s
S i m
ul
at
io n s
3 7
5
.2
.1 C
y
cl i
c al
N
atu r e o
f
R
e c o n str u c
t
i
o nQ
u al
it
y
3 7
5
.2
.2 T i m
e st
ep
3 9
5
.2
.3 C
om p l
e xi
t
y
of
T
e st
M
ap
4 2
5
.2
.4 E f f
e ct
of N
ois
y
M
e a s u r em
e nt
s4 6
5
.2
.5 E f f
e ct
o
f C h
a ng i
ng
th
eN
um b
e
ro
f I
te r a
ti
o ns
5 3
5
3 R
ti
R
l
i
S i
m
l
ti
5
.3
.1 E f f
e ct
of C
h
a ng i
ng S
am
p l i
ng D
e n si
t
y
o n ag i
v e nR
e s ol
ut
i
o n5
.3
.2 E f f
e ct
of C h
a ng i
ng R
e s ol
ut
i
o n o n ag i
v e nSa
m p
l i
ng
D
e n sit
y
5
.3
.3
I
m
p
a ct
of I
nte r
p
ol
at
i
o n s5
.3
.4 D
ete c
t
ab i l i
t
y
of
P
e ak
at
ag i
v e nR
e s olu
t
io
n
5
.3
.5
T
e st
P
at t
e r n sto
E
v alu a
t
eA
b i l i
t
y
of
aC
o nf
ig
u r at
io n
t
oM
ap
M
ul
ti
p
l
eP
e ak
s at
ag i
v e nR
e s ol
ut
i
o n5
.4
C
o nf i
g
u r at
io n s
S
i m
ul
ati
o n s5
.4
.1 Si
ng
l
eF T I
R
C
o nf i
g
u r at
io n
s
5
.4
.2 T
w
oF
T I
R C
o nf i g
u r at
i
o n s5
.4
.3
T
h
r e eF T I R
C
o nf i
g
u r at
i
o ns
5
.4
.4 F
o u rF T I R
C
o nf i
g
u ra
t i
o n s5
.4
.5 C
o
m
p
ar
i
s o n o
f
M
ul
t
i p l
e
F T I R C
o nf ig
u r at
io
n s5
.4
.6 T h
eR
ay U
nf
ol d i
ng C
o n c ep
t
5
.4
.7 I
m p
a ct
of
I
n c r e a si
ng
t
h
eN
um b
e
r of
I
t
e r at
io n s
5
.4
.8
I
m
p
a ct
of N
ois e o n
R
e c o n st
r u ct
i
o nQ
u al i
t
y
f
o rD
i f f
e r e nt
C
o nf i
g
u r at
i
o n s5
.5 D
at
aD
i
st
a n c eC
o r r el
at
io n s
6
.C
o n clu s
io n s
6
.1 T i m
eSe r
i
e sSi m
ul
at
io n s
6
.2 R
e
c on s t r u
ct
io n
R
e so
lu
t
io
nSi
m
u
l
a
t
i
o
n s6
.3 C
o nf i g
u r ati
o n sS i m
ul
ati
o n s6
.4
D
at
aD
i
st
a n c eC
o r r el
at
io n s
6
.5 R
ec
om m
e nd
at
i
o
n sR
e
f
e re
n ce s
A p p
e nd i
xA
A p p
e nd
i
xB
A pp
e nd i
xC
L I
S
T
O
F
T A B L E
S
P
ag
eI
.F
a ct
o r sE
v al
u at
ed
i
nt
h
eT i m
eS
eri
e sS i m
ul
at
i
o n s2 2
n
.S
um m
ia ry
of S i
m
ul
ati
o n sd
o n et
oE
v al
u at
eF
a ct
o r s r el
at
ed
t
oR
e c o n st
r u cti
o nR
e s ol
ut
i
o n2 4
m
Su
m
m
a ry
of
R
e c o n str u c
ti
o nR
e s ol
uti
o nS
i m
ul
at
io n s
u
si
ng
M
L E
M
as
t
h
eR
e c o n str u c
t
io n
A
l g
o ri
t
h
m D
em
o n st
r ati
ng w h i
ch S i
m
ul
ati
o n sy i
el d
ed U
n a c c ep
t
ab l
eR
e s ul
ts
2 5
r V
A S
um m
a ry
of S i m
ul
at
i
o n sPe r
f
o rm
ed
t
oE
v alu a
te
C
o nf
ig
u r at
i
o n s2
8
V
H
a rd
w
a r eR
eq
ui
r em
e nts
f
o rF
o u rB
e st
C
o nf i
g
u r at
io n s
9
2
C I C
om p
a ri
s o n of H
a rd
w
a r eR
eq
ui
r em
e nt
s a nd C
o v e r ag
ef
o rL I S T
O F
F I G U R E S
1
.R
ep
r e s e nt
at
i
o n of
th
eg
e om
et
ry
of
r e c o n st
r u ct
i
o n o n a1 0 b
y 10 g
ri d
w i
t
h
a1 0 0 p i
x el
s.T h
ep
r oj
e cte
d
r ay
s um
i
sp
i
,w i
t
h
ap
r oj
e cti
o n a ng l
eo
f
9
.T h
e c o n c e nt
r ati
o n of
th
e c o nt
am i
n a nt
i
nt
h
ej
^h
p
i
x el i
s cj
.P
ag
e2
.L
o
c ati
o no
f
c on
c e nt r a
t
io n
p
ea
k
s
f
o rt
he
7 5
t
i m
ei
n
va r
ia n
t t
e s
t
m
a
p
s
.P
e ak
s a r elo c a
te
d i
nth
e up p
e rl
ef
t
h
a nd
s e ct
o r o nl
y
, si
n c eth
ec o n
f
ig
u r at
i
o ni
s sy
m
m
et
ri
c al
.E
a ch
t
e st
m
ap
h
ad
a c o n c e nt
r at
io n
p
e ak
o
f
v a ry i
ng
si
z e at
o n e of
th
e ab
o v el
o c ati
o n s1
8
3
.T
e st
P
at t
e r n s use
d
t
o e v alu a
t
eR
e c o n st
r u cti
o nR
e s ol
ut
io n
.E
a ch
p
e ak
i
nt
h
ep
at t
ern
h
a st
h
e s am
eh
ei
g
h
t
a nd
b
a s e a r e a19
4
.B
a si
cC
o nf i g
u r at
i
o n of
O P
-
F T I R
s c a n n e r s u s ed
f
o rt
h
et
i m
e s e ri
e s a nd
r e c o n st
r u ct
i
o n r e s ol
ut
io n
e xp
e ri m
e nts
.T
h
e r e a r ef
o u rO
P
-F T
I R
s c a n n e r si
nt
h
e
c om
e r s of
t
h
e r o om
,sc a n n
i
ng
t
h
e r o om
2 2
5
.F i f
t
e e nd i f f
e r e nt
s c an
c on
fi
g
u r ati
o n s u s ed i
nt
h
e si m
ula
t
io n s
3 0
6
.V
a ri
ati
o n of
n e a r n e s sw
i
t
h m
ap
n um b
e rf
o ra t
i m
e st
ep
of
o n e.S i
n
c ea
m
ap i
s
r e c o ns t
r u ct
ed
af
te r a
l l 4 0 m
e a s u r em
e nt
sh
a v eb
e e n ob
ta
i
n ed
,t
h
ef i
rs t
ne a
r n e s s v al
u eis r e
p
o rte
d f
o r am
ap
n um b
e r of 4
1
3 8
7
.Se
q
u e n c e of d
at
a c ol l
e cti
o nf
o rti m
e s e rie s s
i
m
ul
ati
o n s.T h
e cl
o s ed
c
i
r cl
e s r ep
r e s e nt
F T
I
R
sp
e ct
r om
ete r s
, a r r ow
s r ep
r e s e nt
I
R
b
e am
s a nd
o
p
e n cir c
l
e sl
ab
el
ed
1
a nd
2
r ep
r e s e nt
c o n c e nt
r ati
o np
e ak
s3 9
8
.V
a ri
at
io n o
f i m
ag
eq
u al it
y p
a r am
et
e r sw
it
h
t
i m
e ste
p f
o rt
h
er e c o n s
t
r u ct
io n
of
a si
ng
le c o n c e n
t
r at
i
o no
f
a sin
g
l
e c o n c e ntr a
t
io n
p
e ak
a
t
o n e si d
e
of
a r o om
4 0
9
.V
a ri
a t
i
o n of
n e arn
e s sw
i
th
ti m
e ste
p f
o rt
h
r e ed i f f
e r e nt
s ets o
f
te s
t
c o n c e n
t
r at
i
o nm
ap
s4 3
10
.V
a ria
t
i
o n of p
e ak l
o
c at
io n e r r
o
rw
i
t
h
t
i m
e st
ep f
o rf
o u rd i f f
e r e nt
s et
so
f
te s
t
c o n c e nt
r at
i
o nm
ap
s4 4
1 1
.V
a ria
t
io
n
of T
W
A E
xp
osu r e
E
r r o rw
i
th
ti m
es t
ep f
o rt
h
r e ed i f f
e r en
t
s e
t s
of
t
e st
c o n c e ntr a
t
io n
m
ap
s4 5
12
.R
at
e of D
e c ay
of P
e ak C
o n c e nt
r at
io n
f
o r a ni
n
d
o o rg
a s r el
e a s es c e n a r
i
o
4 6
13
.R
ec
o ns t
ru c t e
d i m
a
g
es
at t
i m
es t
ep
s of 1,
2
an
d 4
of
a si m
ul
at
ed g
a sr e
l
e a s esc e n a r
io
at
sp
e cif ic
p
oi
nt
sin
ti m
e4 7
14
.A C
o
m
p
a ri
so n o
f R
e c o ns t
r u ct
ed
i
m
ag
es
f
r om
s
el
e ct
ed
te
s t
m
a
p
s
f
r om
a
ti
m
e s e ri
e s of m
ap
sw
it
h f
o u rp
e ak
s.A l l i
m
ag
e s a r e r e c o n st
r u ct
ed
at
at
i m
e ste
p
of
o n e; t
h
e n um b
e r of it
e r at
i
o n s a r e v a ri
ed b
et
w
e e n5 0
P
ag
e1 5
.C
om p
ari
s o n of
n e arn
e s sf
r om
r e c o n str u c
t
io n s o
f
a si
ng l
e co
n c e nt
r at
i
o np
e ak
a t t
h
e si
d
e of
a r o om
at
at
i
m
e st
ep
of
o n ew
it
h
n oi
sy
m
e a s u r em
e nt
s a nd
at
i m
e ste
p
of
tw
ow i
t
h i d
e al
m
e a s u r em
e nt
s5 4
16
.E ff
e ct
of i
n c re
a sin
g
th
e n um b
e r of
i
t
e r at
io n s o n
r e c on
st
r u ct
i
o
nq
u al i
t
y
f
o ri
m
ag
e sf
r om
at
e st
m
ap w i
th
ap
e ak
at t
h
e si d
e of
a r o om
5
5
17
.V
a ri
at
i
o ni
n n e a r ne
s sw
it
h
t
i m
e st
ep d
u et o
a ch
a ng
ei
nt
h
e n um
b
e rd
e n sit
y
of
r ay
sw
h i l
e s am p l i
ng
.T h
e s e rie s
o
f
t
e st
m
ap
s use
d f
o rth
e
s
i m
ul
ati
o nw
a s as
in
g
l
ep
e ak
at t
he
si d
eo
f
t
h
e r o om
5 6
18
a
.V
ari
ati
o
n of
n
e a rn
e ss
w
it
h
n u
m b
e ro
f p
e ak
sf
o
r va
ry i
n
g
s am p l i
ng
d
e ns
it
y
at
a re
c o ns t
ru c t
i
o n re
s olu
ti
o n o
f 4 0 b y 4 0
u si
ng A R T
a sth
er e c o n s
t
r u ct
i
on
al g
o ri
t h
m
5
7
1
8 b
.V
ari
at
io n
of
e
xp
o s u r e e r r o rw
it
h
n um b
e r of p
e ak
sf
o
r v a ry
i
ng
s am p l i
ng
de n
s
it
y
a t
a re
c o ns t
ru
ct
io n
re
s olu
t
i
on o
f 4 0 b y 4 0
u si
ng A R T
a st
h
er e c o n s
t
r u ct
i
on
al
g
ori
t h
m
5 8
19
.R
ep
r es
en
t
at
iv
e
i m
a
g
es
f
r om
r e
co
ns t
ru
ct
i
on s o
f
si
n
g l
ea n
d m
u
l
t
i p l
ec o n c e n
t
r ati
o np
e ak
sf
o r v a ry
in
g
s am p l i
ng
d
en
sit
y
5 9
20
a
.V
a ri
at
i
o
n of
e
xp
o s
u re
e r r o rw
i
t
h
n
um b
er
of p
e ak
sf
o
r v a ry i
n
g
sa
m
p l i
ng
d
e n sit
y
at
a r e c o n st
r u ct
i
o n r eso
lu
ti
o n of 10 b y 10
u si
ng
M
L E
M
a st
h
er e c o n s
t
r u cti
on
al
g
ori
t
h m
6 3
2
0 b
.V
a ri
a t
i
o n of d
ata
d i
st
a n c ew
it
h
n um b
e ro
f
p
e ak
sf
o r v a ry i
ng
s am p l i
n
g
d
e n si
t
y
at
a re
c o n str u c
ti
o n r e s ol
ut
io n o
f
1 0
b y 10
u si
ng
M
L E
M
a sth
er e c o n s
tr u c
t
i
on
al g
ori
t
h m
6 3
2 1
a
.V
ari
at
i
o
n of h i gh
r e s olu
t
i
on n
e a rn
e ss
w
i
t
h
nu
m
b
e ro
f p
e ak
sf
o rv a r
y i
n
g
r e co n s t
r u ct
i
o
n r e so
l
u t
io n
at a s
am p l i
ng d
e ns
it
y
of 30
r ay
sp
e
rF T I
R
usin
g
M
L E
M
a
st
h
e r ec
o n st
r u ct
io n
a
l g
o rit
h
m
6 5
2 1b
.V
a ri
a t
i
o
n of
a
v e ra
g
en e
arn
es
sw
i
t
h
n
um b
e ro
f p
e
ak
s
f
o r va
ry i
ng
r ec o n s t ru c
t
i
o
n r e s ol
u ti
o
n at a sa
m p l i
ng d
e n si
t
y
of 3 0
r ay
sp
e
rF
T
I R
u si
ng
M
L E
M
a st
he r e c o n
s t
r u ct
io n
al g
ori
t
h m
6 5
2 1c
.V
a ri
at
i
o
n of
e
xp
os
u r e e r r o rw i
th
n um b
e r of p
e ak
sf
o r v a ry i
ng
r e c o
n
st
r u ct
i
o n r es
ol
uti
o n at a
s am p l i
ng d
e n si
t
y
of
3
0
r ay
sp
e rF
T
I R
u si
ng
M
L E
M
a
sth
e r ec
o n str u
c
t
io
n
al g
o
ri
t
h m
6 6
2 2
a.V
ari
a t
i
o
n of h i gh
r e s olu
t
i
o n n e a rn
e ss
w
i
t
h
nu
m b
e ro
f p
e ak
sf
o rv a r
y i
ng
s am p l i
ng d
en
si
t
y w
i
t
h
a nd
w
i
th
o
ut
i
n
te r
p
ol
a t
io n s
a t
ar e c o
n
st
r u ct
i
o n r eso
l
u ti
o n of 20 b y 2 0
u
si
ng
M
L E
M
a s t
h
er e c o
n
str u c
t
io n
al g
o ri
th m
6 8
2 2 b
.V
a ri
ati
o n of
a v e r ag
e n e arn
ess
w
i
t
h
n u
m b
e ro
f p
e ak
s
f
o r va
ry
i
ng
s am
p l i
ng d
e n si
t
y w i
t
h
a nd w i
t
h
o ut
i
nt
e rp
ol
ati
o n s at
a r e c o n st
r u ct
io
n
P
ag
e2 2
c.V
ari
at
i
o n of
e xp
o s u r e e r r o rw i
t
h
n um
b
e r of p
e ak
sf
o r v a ry i
ng
s am
p l i
ng d
e n si
t
y w i
t
h
a nd w i
t
ho u
t
i
nt
e rp
ol
at
i
o n s at
a r e c o n str u c
t
i
o nr e s o
l
ut
i
o n of 2 0 b y 2 0
u si
ng
M
L E
M
a st
h
e r e c o n st
r u ct
i
o n al g
ori
t
h
m
6 9
2 3
.A
C
om p
ari
s o n of i
m
ag
e s r e c o n st
r u cte
d
at
d
i
f f
e r e nt
r e s ol
ut
i
o n sw
it
h
t
h
e o ri g i
n al w h
e nth
e c o n c e ntr a
t
io n
p
e ak
t
ob
e r e c o n st
r u ct
ed i
s o n ep i
x el
w
i d
e7 0
2 4
.A C
om
p
a ri
s o n of i
m
ag
e s r e c o n st
r u cte
d
at
d i f fe r e n
t
r e s ol
uti
o n sw i
t
h
t
h
e ori g i
n al w h
e nth
e c o n c e ntr a
t
i
o np
e ak
t
ob
e r e c o n st
r u ct
ed i
s ni
n ep i
x el
sw i d
e7
1
2 5
.V
ari
at
io
n of h i gh
r e s ol
ut
io
n n e a r n es
sw
it
h p
e ak
si
z ef
o rr e c o n s
t
r u ct
i
o ns a t
d i f fe r e
n t
r eso
l
ut
io n s u s
i
ng
M
L E
M
7 2
2 6
.R
e c o n st
r u cti
o no
f
te s
t
p
a
t t
e rn
1
at
a r eso
l
ut
io
n o
f 4 0 b y 4 0
a nd
2
0 b y
2 0
f
o rp
e ak
w i dt
h
s of
o n e a nd
t
w
el
v ep
i
x el
s7 4
2 7
.R
e c on s t
ru
ct
io
no
f
te s
t
p
at t
e r n4
at
a r eso
l
ut
io
n of 4 0 b y 4 0
a nd
2
0 b y
2
0 f
o rp
e ak
w i d
th
s of
o n e a nd
t
w
elv e
p i
x el
s7 5
2 8
a.V
ari
at
i
o n of
n e arn
e s sw
it
h p
at t
e r n n um b
e r at
a r e c o n str u c
t
i
o nr e s o
l
ut
io
n of
4
0
b
y
4
0
u si
ng
M
L E
M
7 7
2 8b
.V
ari
ati
o n of h i
g
h
r e s olu
t
i
o n n e a r n e s sw
i
th
p
at t
e r n n um b
e r at
ar e c o n s
t
r u ct
io n
r e s ol
ut
io n
of 2
0 b y
2
0
u si
ng
M
L
E
M
7 7
2 9
a
.V
a ri
ati
o
n of
a v e r ag
e n e a r n e s sw
it
h
n um b
e r of p
e ak
sf
o
rd i f f
e r e nt
o n e-F
T I R
c o nf
ig
u r at
io n s
7 9
2 9b
.V
a ria
t
io n
of
e xp
os
u r e e r ro
rw
it
h
nu
m b
e r o
f p
e ak
s
f
or
d i ff
e r e nt
o n e-F T I R
c o n
fi
g
u r at
io n s
8 0
30
a.V
a ri
at
i
o n of
a v e r ag
e n e arn
e s sw
it
h
n um b
e r of p
e ak
sf
o rd i f f
e r en t t
w
o-FT
I R
c o nf i g
u r ati
o n s8 2
30 b
.V
a
ria
t
io n
of
e xp
o s u r e e r r o rw
it
h
n um b
e r of p
e ak
sf
o rd
i
f f
e r e nt t
w
o-F T I R
c o nf i
g
u r ati
o n s8 2
3
1a
.V
ari
at
i
o n of
a v e r ag
e n e arn
e s sw
it
h
n um
b
e r of p
e ak
sf
o rd i ff
e r e nt
t
h
r e e-F T I R
co
nf i g
u r at
io n s
8 4
3 1b
.V
a
ri
at
io
n
of
e xp
o
s u r e e r r o rw
i
t
h
nu
m b
e
r of p
e ak
sf
o r
d i f f
e r e nt
t
h
r e e-F T I R
c o nfi g
u r at
i
o n s8 4
3
2
a
.V
a
ri
at
i
o n of
a v e r ag
e n e a r n e s sw
i
t
h
n um be r o
f p
e ak
sf
o rd i f f
e r e nt
f
o u r -F T I R
c o n
f i g
u r at
i
o n s8
5
32 b
.V
a ri
at
io
no
f
e xp
o s u r ee
r r o rw
i
t
h
n um b
e r o
f p
ea
k
s
f
o r
d i f f
e r e nt
f
o u r-FT
3 3
.V
a ria
t
i
o n of
a v e r ag
e n e a r n e s sw i
t
h
n um b
e r of
p
e ak
sf
o rth
eb
e st
c o nf i g
u r at
i
o n sf
r om
th
e o n e,t
w
o,t
h
r e e a nd f
o u r-
F
T
I R
c o n
f i g
u r ati
o n cl
a s s e s8
7
3 4
.V
a ria
t
i
o n of
e xp
o s u r e e r r o rw
it
h
n um b
e r of p
e ak
sf
o rth
ebe s
t
c o nf i g
u r at
i
o n sf
r om
t
h
e o n e,t
w
o,th
r e e a nd f
o u r-
FT I R
c o n
f i g
u r at
i
o n cl
a s s e s8
7
3 5
.V
a ri
ati
o n of d
ata
d i
st
a n c ew i
t
h
n um
b
e r of p
e ak
sf
o rt
h
eb
e st
c o n
f i
g
u r ati
o n sf
r om
t
h
e o n e,tw
o,th
r e e a nd f
o u r-F T I R
c o n
f i
g
u r at
i
o n cl
a s s e s8 8
3 6
.A
c om p
ar
i
so n
of
r e co n s tr u c
t
io n s u s
i
ng
t
h
eb
e st
co n
f i g
u r at
io
ns
f
r om
th
e o n e,t
w
o ,t
hr e e a n
d f
o
u r-
F T I R
c o n
f i g
u r at
io n
cla s s e
s
f
o rth
r e e r ep
r e s e nt
at
i
v ete s
t
m
ap
s8 9
37
a
.V
a r
i
at
i
o
n of
n e a r n e s sw
i
th
n um b
e r of p
e ak
sf
o r r e c o n st
r u ct
io n s
u s
in
g
t
h
eM
L E
M
al g
o rit
h m
at
50
a nd 15 0 i
t
e r ati
o ns
w
i
t
h
t
h
eI
S O
R
c o nf i g
u r ati
o n ,w
i
th
a nd
w
i
th
o ut
r ay
u nf
ol d i
ng
9 3
37 b
.V
a ri
ati
o n of
n e a r n e s sw
i
th
n um b
e r of p
e ak
sf
o r r e c o n st
r u ct
io n s
u si
ng
t
h
eM
L E
M
al g
o rit
h m
at
5 0
a nd
1 5
0 i
te r a
t
i
o n sw
i
th
t
h
eI
S
O
-C R
c o n
f i g
u r at
i
o n,w i
t
h
a nd
w
i
th
o ut
r ay
u nf
ol d i
ng
9
4
3 8
.V
a ri
at
i
o n of
a v e ra
g
e n e arn
e s sw
i
th
n um b
e r of p
e ak
s
fo
rr e c o n s
t
r u ct
i
o n s u si
ng
th
eI S O R
a nd 4 S 4
M
c o nf
ig
u r at
i
o n s,f
o r50
a nd
1
50
i
te r a
t
i
o n s u si
ng
M
L E
M
9 5
3 9
.V
ari
a t
i
o no
f
a v e r ag
e n e arn
es s
w
i
th
n um b
e r of p
e ak
sf
o r r e c o n str u c
t
i
o n s u si
ng i d
e al
a nd
n oi
sy
r ay
s um
sf
o rth
eI
S
O R
a n
d
4 S 4
M
c o nf i g
u r at
i
o n s u si
ng 5 0 i
t
e r at
i
o n s of
M
L E
M
9 6
4 0
.E
f
f
e ct
of
n oi
s e o n r e c o n st
r u ct
io n s u s
i
ng
t
h
eI
S O R
a nd
4 S 4
M
c
o
nf
ig
u r at
io
n s
9 7
4 1
.V
ari
at
i
o n of
a v e r ag
e v alu e s o
f
n e a r n e s sw
it
h
a v e r ag
e v al
u e s of
d
ata
d i
st
a n c ef
r om
si m
ula
t
io n s
p
e rf
o rm
ed
o nt
h
e s et
of 12 0
t
i m
ei
n v a ri
a nt t
e st
m
ap
s at
a r e c o n str u c
ti
o n r e s ol
ut
io n o
f 4 0
b y
4
0
9 9
4 2
.V
ari
at
i
on
of
n ea
r ne s
sw
it
h d
a
ta
d i
s t
a n c ef
ro
m
si m
ula
ti
on
sp
e rf
o rm
ed
o n
th
e s et
of 12
0
t
i m
ei
n v a ri
a nt te s
t
m
ap
s at a
r e c o n str u c
t
io n
r e s o
l
ut
i
o n of
4 0
b
y 4
0
9 9
A l
.T
e st
C
o n c e ntr a
t
i
o nP
r of i l
e s,15
s e c o nd
s, o n e a nd
ah
al f ho u r
, a nd
th
r e eho u r s a
f
t
e r st
a rt
i
ng
t
ot
ak
em
e a s u r em
e nt
sf
o rth
et
i m
e s e ri
e ss
i
m
ul
at
io n s
1 1 1
B 1.
A
c om p
ari
so
n
of
r e c o ns t
ru
ct
ed i m
ag
e s ob
t
ai
n
ed
w
i
t
h
an
d
w
i
th
o
ut
i
nt
e rp
ol
ati
o n s at
a r e s ol
ut
i
o n of 2 0 b y 2 0
1 17
P
ag
eC 2
.P i
x el b y p i
x el
c o v e r ag
ew i
t
h d i f f
e r e nt
p
at t
e r n s r ep
r e s e nt
i
ng
a r a ng
e of
t
h
e n um
b
e r of I R b
e am
sh i
t t
i
ng
t
h
ep i
x el f
o rt
h
e3 S 3
M
c o nf
i g
u r at
i
o n12 4
C 3
.P i
x el b y p i
x el
c o v e r ag
ew
i
t
h d i f f
e r e nt
p
at t
e r n s r ep
r e s e nt
i
ng
ar a n
g
e of
t
h
e s um
of
a r e a c o v e r ed by
I
R b
ea
m
si
n ap i
x el f
o rt
h
eC
o n v e nt
i
o n al
m
et
h
od
s u s ed i
nd
o o r s o r o ut
d
o o r sf
o rh
um
a n e xp
o s u r e a s s e s sm
e nt
o rs o u r c e
m
o ni
t
o ri
ng i
n v ol
v et
h
e u s e of p
e r s o n al
o r a r e a s am p l i
ng
.T he
m
e a s u r em
e nt
so
b
t
ai
n ed w i
t
h
t
h
e s em
et
h
od
s a r el i
m
i
t
ed b
ot
h
sp
at
i
al l y
a nd
t
em
p
o r al
l y
.S p
at
i
al
l y
,t
h
em
e a s u r em
e nt
s a r e c o nf i
n ed
t
op
a rt
i
c ul
a rl
o c at
i
o n si
n a r o om
o r sp
e ci f i
ci
nd
i
vi d
u al
s;
t
h
e r ef
o r e,t
h
ey h
a v el i m i
t
ed
sp
at
i
al
r e s olu
t
i
o n .M
e a s u r em
e nt
sh
a v el i m
i
t
ed
t
em p
o r al
r e s o
lu
t
io n
b
e c
a u s et
h
e
y
t
y p i
ca
l l y
a r et a
k
e
no
v er a n e
xt
e nd
e
d p
e
ri
o
d
o
f
ti m
e a n
d y i
e
l d
ti m
e
w
ei g h
t
ed
a v e r ag
e s of
c o nt
am i
n a nt
c o n c e nt
r at
i
o n s.T h i
si
nt
u r np
r o vi d
e sin
f
o rm
at
i
o n o np
e ak
e xp
o s u r e s o r sh
o rt
te r
m
c o n c e nt
r at
i
o nf l
u ct
u at
i
o n s.D i
r e ct
r e ad i
ng i
n st
r um
e nt
s c
o ul d
b
e u s ed
t
o ob
t
ai
nb
et t
e rt
em
p
o r al
r e s olu
t
i
o n;
h
ow
e v e r,t
h
ey
a r e n ot
al w
ay
s a s a c c u r at
e o rs e n s
i
t
i
v e a sm
et
h
od
sw h
i
ch i
n v ol
v e c ol l
e ct
i
ng
a s am p
l
e o v e rt
i m
e a nd
a n al
y
zi
ng i
t
i
na
la
b
o r at
o ry
.T
h
u s, c u r r e nt
m
et
h
od
s a r ein a
d
eq
u ate
f
o rp
r o vi d i
ng
a n a c c u r at
e r e al
-ti m
ep i
ctu
r e
of
c o nt
am i
n a nt
c o n c e nt
r ati
o np
ro
f
il
e so
v e ra
m
e a s ur
em
e nt
sp
ac e
.T
o a ch ie v e s
p
a
t
i
al l y
r e s ol
v ed
r e al
-t
i m
em
e a s u r em
e nt
of
ch
em i
c
al
c o n c e nt
r ati
o n si
na
i
r,t
ec
h
ni q
u es
a r eb
ei
ng i
n v e st
i g
at
ed
t
h
at
c om b i
n eth
em
e a s u r em
e nt
c ap
ab i l i
t
ie s o
f O p
e n-P
at
h F
o
u ri
e rT
r a n sf
or
m
I
nf
r a r ed
(
O P
-F
T I R
)
S
p
e ct
r o s c op
y w
i
t
h m
at
h
em
at
ic a
l
m
ap p
i
ng
te c
h
ni q
u e s of
c om p
ute
d
to
m
og
r ap hy
(
C T
) [
1,
2
]
.T h
eO
P
-
F
T I R
sp
e ct
r om
et
e ri
s a r em
ot
es e n s
in
g i
n st
r um
e nt t
h
a
t
c a nb
e u s ed
t
o s c a n ala r
g
e a re
a.T h
ed
et
e cto r
m
e a s u r e s at t
e n ua
t
io
n
o
f i
nf
r a r ed l i
g
h
t
f
r om p
e ri p h
e r al l y p l
a c ed
op
t
ic a
l
s o u r c e s,w
i
t
h
t
h
em
ag
ni
t
ud
e of l i g h
t
a
t t
e n ua
ti
o nb
e
in
g p
r op
o rt
i
o
n al
to
co
n c en
t
ra
t
i
on
.W
h
en a n e
t w
or
k
o
f i
n
t
e r s
e ct
i
n
g i
n
f
ra
re
d
l i g h
t
(
I
R
)
b
e am
s a r e u s ed
,th
ei
nd iv
i d
u al p
ath
-i
nt
eg
r at
ed
c o n ce
nt
r ati
o n sm
e a s u r ed
a r e u s ed
b y
at
om
og
r ap
h
ic r e c o n s
t
r u ct
i
o n al
g
o ri
t
h
m
t
o c r e at
et
w
o-d
i
m
e n s
io n a
l
c o n c e nt
r at
i
o nm
ap
s of
t
h
e a r e a al
o ng
t
h
ep l
a n e s am p l
ed
.T h
e
s em
ap
s a r e ob
t
ai
n ed
u si
ng f
a rf
ew
e rm
e a s u r em
e nt
st
h
a nw
o ul d b
e r eq
ui
r ed
u si
ng
c o n v e nt
io n a
l
s am p l i
ng m
eth
od
s
.Sc a
n n
in
g O P
-
F T I R
s