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Post-landing major element quantification using SuperCam laser induced breakdown spectroscopy

Anderson, Ryan und Forni, Olivier und Cousin, Agnes und Wiens, Roger C. und Clegg, Samuel M. und Frydenvang, Jens und Gabriel, Travis S.J. und Ollila, Ann M. und Schröder, Susanne und Beyssac, Olivier und Gibbons, Erin und Vogt, David und Clavé, Elise und Manrique, Jose-Antonio und Legett, Carey und Pilleri, Paolo und Newell, Raymond T. und Sarrao, Joseph und Maurice, Sylvestre und Arana, Gorka und Benzerara, Karim und Bernardi, Pernelle und Bernard, Sylvain und Bousquet, Bruno und Brown, Adrian J. und Alvarez-Llamas, César und Chide, Baptiste und Cloutis, Edward und Comellas, Jade und Connell, Stephanie und Dehouck, Erwin und Delapp, Dorothea M. und Essunfeld, Ari und Fabre, Cecile und Fouchet, Thierry und Garcia-Florentino, Cristina und García-Gómez, Laura und Gasda, Patrick und Gasnault, Olivier und Hausrath, Elisabeth M. und Lanza, Nina und Laserna, Javier und Lasue, Jeremie und Lopez, Guillermo und Madariaga, Juan Manuel und Mandon, Lucia und Mangold, Nicolas und Meslin, Pierre-Yves und Nelson, Anthony E. und Newsom, Horton und Reyes-Newell, Adriana L. und Robinson, Scott und Rull, Fernando und Sharma, Shiv K. und Simon, Justin I. und Sobron, Pablo und Fernandez, Imanol Torre und Udry, Arya und Venhaus, Dawn und McLennan, Scott M. und Morris, Richard V. und Ehlmann, Bethany (2021) Post-landing major element quantification using SuperCam laser induced breakdown spectroscopy. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Seite 106347. Elsevier. doi: 10.1016/j.sab.2021.106347. ISSN 0584-8547.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
16MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0584854721003049

Kurzfassung

The SuperCam instrument on the Perseverance Mars 2020 rover uses a pulsed 1064 nm laser to ablate targets at a distance and conduct laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) by analyzing the light from the resulting plasma. SuperCam LIBS spectra are preprocessed to remove ambient light, noise, and the continuum signal present in LIBS observations. Prior to quantification, spectra are masked to remove noisier spectrometer regions and spectra are normalized to minimize signal fluctuations and effects of target distance. In some cases, the spectra are also standardized or binned prior to quantification. To determine quantitative elemental compositions of diverse geologic materials at Jezero crater, Mars, we use a suite of 1198 laboratory spectra of 334 well-characterized reference samples. The samples were selected to span a wide range of compositions and include typical silicate rocks, pure minerals (e.g., silicates, sulfates, carbonates, oxides), more unusual compositions (e.g., Mn ore and sodalite), and replicates of the sintered SuperCam calibration targets (SCCTs) onboard the rover. For each major element (SiO2, TiO2, Al2O3, FeOT, MgO, CaO, Na2O, K2O), the database was subdivided into five "folds" with similar distributions of the element of interest. One fold was held out as an independent test set, and the remaining four folds were used to optimize multivariate regression models relating the spectrum to the composition. We considered a variety of models, and selected several for further investigation for each element, based primarily on the root mean squared error of prediction (RMSEP) on the test set, when analyzed at 3 m. In cases with several models of comparable performance at 3 m, we incorporated the SCCT performance at different distances to choose the preferred model. Shortly after landing on Mars and collecting initial spectra of geologic targets, we selected one model per element. Subsequently, with additional data from geologic targets, some models were revised to ensure results that are more consistent with geochemical constraints. The calibration discussed here is a snapshot of an ongoing effort to deliver the most accurate chemical compositions with SuperCam LIBS.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/148172/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Post-landing major element quantification using SuperCam laser induced breakdown spectroscopy
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Anderson, RyanAstrogeology Science Center, U.S. Geological Survey, Flagstaff, Arizona, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Forni, Olivieroforni (at) irap.omp.euNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cousin, AgnesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wiens, Roger C.Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Clegg, Samuel M.Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frydenvang, JensNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gabriel, Travis S.J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ollila, Ann M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schröder, SusanneSusanne.Schroeder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1870-3663NICHT SPEZIFIZIERT
Beyssac, OlivierNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gibbons, ErinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vogt, DavidDavid.Vogt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1109-6960NICHT SPEZIFIZIERT
Clavé, EliseNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Manrique, Jose-AntonioNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Legett, CareyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pilleri, PaoloNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Newell, Raymond T.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sarrao, JosephNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maurice, SylvestreInstitut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université Paul Sabatier, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Arana, GorkaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Benzerara, KarimNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bernardi, PernelleNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bernard, SylvainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bousquet, BrunoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brown, Adrian J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alvarez-Llamas, CésarNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chide, BaptisteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cloutis, EdwardNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Comellas, JadeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Connell, StephanieNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dehouck, ErwinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Delapp, Dorothea M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Essunfeld, AriNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fabre, CecileNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fouchet, ThierryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garcia-Florentino, CristinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
García-Gómez, LauraNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gasda, PatrickNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gasnault, OlivierInstitut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université Paul Sabatier, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hausrath, Elisabeth M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lanza, NinaLos Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Laserna, JavierNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lasue, JeremieInstitut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université Paul Sabatier, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lopez, GuillermoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Madariaga, Juan ManuelNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mandon, LuciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mangold, NicolasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meslin, Pierre-YvesInstitut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université Paul Sabatier, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nelson, Anthony E.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Newsom, HortonNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reyes-Newell, Adriana L.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Robinson, ScottNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rull, FernandoDepartment of Condensed Matter Physics, Crystallography and Mineralogy, Valladolid University, Valladolid, Spain.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sharma, Shiv K.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Simon, Justin I.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sobron, PabloNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fernandez, Imanol TorreNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Udry, AryaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Venhaus, DawnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
McLennan, Scott M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morris, Richard V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehlmann, BethanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 Dezember 2021
Erschienen in:Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.sab.2021.106347
Seitenbereich:Seite 106347
Verlag:Elsevier
ISSN:0584-8547
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Laser induced breakdown spectroscopy LIBS Mars Multivariate regression Regression Chemometrics Calibration
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - OptoRob [RO]
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme > Terahertz- und Laserspektroskopie
Hinterlegt von: Vogt, Dr. David
Hinterlegt am:11 Jan 2022 08:33
Letzte Änderung:10 Jan 2024 03:00

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