通过弗兰克-康登谱形分析与颜色分析增强光谱数据的 ARL 光谱拟合应用

本应用提供了一种快速简便的方法，通过光化学领域常用的多种分析手段，利用易于获取的光谱数据来丰富已有信息。尽管本应用所采用的每种分析方法均较为常见，但由于其易于获取和使用，相较于以往的实现方式具有显著改进。我们建议研究人员遵循书面操作流程，并使用程序中包含的光谱数据来熟悉该技术及软件的具体操作。

该方法的可视化演示至关重要，因为它可帮助研究人员熟悉软件，并展示弗兰克-康登线型分析的关键方面。首先，通过点击“导入数据”按钮并选择要导入的光谱类型来导入数据。选择光谱类型后，MATLAB 文件浏览器将出现。

在此窗口中，选择所需文件并点击“打开”。在样品光谱的“信息”选项卡中，点击对应所需光谱的按钮，以从九个样品光谱中加载所需的光谱。若要同时加载并绘制多个光谱，请进入“设置”，选择“常规”和“图形设置”。

要激活复选框，请允许坐标轴上显示多个数据光谱。若要从已加载的光谱中选择不同于当前激活光谱的光谱，请按下“选择拟合光谱”按钮，然后在“选择光谱”面板的列表中选择所需的光谱。通过按下“常规”选项卡中“设置”下方的“选择用于归一化的峰”按钮，并按照屏幕上的说明操作，即可选择一个峰。

通过切换 X 轴设置下的滑块，可在波数和波长之间转换 X 轴单位，选择所需的波数或波长模式。如需手动限定 X 轴范围，请在 X 轴设置中选择“手动调整 X 轴”并点击拟合范围选项卡，然后使用显示的控件来设定 X 轴范围。

该应用程序将自动扩展和收缩X轴范围，以容纳所有已加载的数据点。在“设置”下的“拟合”选项卡中，为能量参数选择另一种计算方法。通过选择相应的径向按钮并按照屏幕上的说明操作，将默认方法从完整的FCSLA拟合更改为其他方法。

通过点击“绘制拟合函数”按钮，使用当前参数值绘制拟合函数。调整参数值以优化已加载数据的拟合效果。默认设置下采用单模弗兰克-康登线型分析公式，如有需要，可在“拟合”设置中切换单模与双模模式。

如果初始参数符合要求，请按下蓝色的“优化拟合”按钮以运行优化，然后使用新优化的参数值重新绘制拟合曲线。如需在最小二乘法和单纯形法之间切换优化方法，请在“设置”中选择“优化”，然后切换至所需的方法。使用“设置”和“优化”选项卡来自定义优化方法。

在优化过程中若要固定某个参数的值，请勾选对应参数编辑字段中的复选框。在“设置与优化”中，勾选“允许在优化期间自定义参数边界”复选框，以显示自定义边界选项。然后点击编辑字段下方的“自定义边界”按钮，通过所显示的控件为参数值指定自定义边界。

如需自定义终点触发条件以进行优化，请在“设置与优化”下勾选相应的复选框，并输入期望的数值。如果优化后的拟合结果符合数据要求，且相关参数值令人满意，请点击计算面板底部的“计算”按钮以执行计算。如需更改单位，请在“设置与计算”下的下拉列表框中选择所需的选项。

在实验温度选项卡中更改温度。然后，通过点击色度坐标文本框旁边的弹出按钮，显示带有已绘制坐标的色度图。使用第三个计算选项来检查样品预测颜色。

然后从标有白点的下拉菜单中选择所需的照明条件。要计算多个已加载光谱的CIE色度坐标和颜色值，请启用“设置和计算”下方的相应复选框。按下三点按钮，以显示标为“选择光谱”的面板。

在该面板中选择所需光谱，然后选择“导出数值”以表格形式显示并呈现色度图，图中包含已绘制并标注的坐标。如果加载数据的拟合结果令人满意，请点击“导出数据”按钮，以导出加载的数据和计算得到的数据。使用“图形”选项卡可将显示的图表导出为图像。

通过“参数值”选项卡导出所有参数值，并通过“光谱数据点”导出当前选定光谱的数据。选择“拟合数据点”可将拟合结果导出为一系列XY数据点。选择“颜色值”可导出色度、CIE坐标以及预测颜色，并点击“色度图”以导出包含坐标的色度图。

本代表性数据分析展示了一个结构松散光谱的典型示例。在室温下，通过最小二乘法优化并手动调整参数值，获得了发射光谱与FCLSA拟合函数。所得的决定系数为0.99947。

通过单纯形优化法，在低温下获得了9,10-二苯基蒽的高度有序光谱，其决定系数计算为0.9991。必须牢记，优化程序返回的周长值是基于纯数学方法确定的，应检查其物理相关性。