瞬态吸收数据的处理、拟合与解读简介

我们是一群实验光化学家，致力于探索如何利用光来驱动重要的化学反应以及太阳能电池等能量收集装置。我们采用多种光谱技术，例如瞬态吸收光谱，并在本教程中使用该技术所获得的数据来监测和量化这些动态过程。当前的一个挑战是在更接近实际应用的条件下，即在能够真实反映其实际使用情况的操作条件下，对化学动态过程和器件进行监测与量化。

本方案的优势在于为初学者提供了一个相对容易的入门途径。我们希望以通俗易懂的方式，为刚进入这一领域的研究者概述拟合的基本原理以及一些常见的挑战。我们将始终以光为灵感源泉。

我们希望运用专业知识，了解光激活器件在真实工作条件下的运行机制，以帮助应对环境污染挑战，并利用太阳能造福社会。首先，打开拟合软件并加载样本数据集。点击表面菜单，选择扣除散射光。

在新窗口中，使用箭头按钮将用于背景校正的背景谱图平均次数设置为10。单击“接受”以执行减法操作。接下来，去除光谱中无用的部分，重点关注左下方显示的光谱。

单击末端波长，输入新值，然后按回车键。将光谱窗口调整至所需的波长范围。进入表面菜单，选择裁剪，然后单击确定以确认。

为保存更改，请点击文件菜单，选择“另存为”，点击确定，然后关闭数据集。打开溶剂空白数据集，通过调整光谱显示开始进行漂移校正。在左上角的热图模块中，点击十字准线工具，并将垂直线拖动至光谱的蓝色端，从光谱窗口起始处附近的蓝色波长范围开始。

然后导航至动力学菜单并选择拟合溶剂响应。在标题为“Fit Solvent Response”的新窗口中，点击拟合按钮。在整个光谱范围内选择至少五个不同波长进行该操作。

最后一个点完成后，单击保存，然后关闭窗口。接下来，打开之前裁剪并扣除背景的图像数据集。在表面菜单中，选择啁啾校正选项。

通过选择“从文件添加”，选取以 fit coefficients 结尾的文件，并点击“确定”来添加最近创建的啁啾校正。点击“预览啁啾校正”按钮，观察左上角窗口中的校正效果，确保数据暂时呈现平坦状态且无任何曲率。如果校正效果满意，请点击“应用并退出”按钮以完成校正。

转到文件菜单。选择“另存为”。输入一个合适的名称以反映 chirp 校正应用，然后单击确定。

为了定位数据中需要去除的特征，请转到左上方的热图图块。利用负时间区域内的十字准线，确定散射特征的起始和结束波长。首先从光谱左下图块中较低或偏蓝色的 654 纳米波长开始。

选择正确的右端波长，并输入下部特征范围的数值。通过从菜单中选择表面，选择裁剪，然后在弹出菜单中点击确定，来裁剪数据。使用独特的文件名保存裁剪后的数据，文件名需标明数据对应的是哪一侧，然后关闭文件。

接下来，打开之前保存的啁啾校正文件，并继续处理光谱中波长较长或红移部分的特征。在左下角图块的光谱上选择特征左侧端点的波长，并输入该特征波长较长一端的数值。要裁剪数据，请进入表面菜单，选择裁剪，然后在弹出菜单中点击确定。

使用独特的文件名保存裁剪数据，以标明该数据所代表的侧面。通过进入文件菜单并选择“合并多个表面”来合并两个文件。在新窗口中按住 Ctrl 键并单击，选择数据的两侧。

确保在文件名框中同时选中两个文件，然后单击“确定”进行确认。单击文件，选择“另存为”以保存合并后的文件。为文件分配一个唯一的文件名以表明其已合并的状态，然后单击“确定”保存。

此处展示了校正后的热图和代表性光谱数据。结果表明了应用校正后数据应有的外观。该数据集现已可进行拟合分析。

要启动单次动力学拟合，请使用左上角或左下角图块中的光标导航至目标波长。进入动力学菜单并选择拟合动力学。使用箭头按钮在有限寿命框中调整寿命数量。

选中“使用无限寿命”复选框以包含无限寿命组分。输入寿命、振幅、仪器响应时间及时间零点的初始估计值，以辅助拟合过程。单击每个参数，在数值窗口中输入估计值，然后按下“初始估计”按钮进行设置。

输入所有拟合参数后，单击拟合按钮完成拟合。通过选择保存按钮来保存结果。对于全局分析拟合，请进入表面菜单，并通过奇异值分解（SVD）选择主成分。

使用箭头按钮设置主成分数量。点击保存按钮以保存这些设置。返回表面菜单并选择全局拟合。

使用 XP 数值旁边的箭头按钮来设置拟合中包含的指数函数数量。若要包含无限寿命组分，请勾选“使用偏移 AINF”复选框。点击“拟合”按钮开始拟合，并使用“保存”按钮保存配置。

为了提取用于绘图的原始数据，请创建数据集的热图。首先，进入文件菜单并选择导出为 CSV。此操作将打开一个新窗口。

单击“确定”将CSV文件保存到与数据文件相同的目录中，并使用与数据文件相同的名称命名。如需查看用于在其他程序中绘图的代表性导出光谱，请找到热图左上角的水平光标，并将其拖动至所需的时间点。按下Ctrl+S组合键以捕获该时间点的光谱，并将其保存在光谱窗口中。

要导出数据，请右键单击显示光谱的窗口，选择“将数据导出到剪贴板”。最后，将这些数据粘贴到选定的软件文档中并保存。

此处显示的单波长拟合以表格形式展示了获得的寿命值、数据以及残差图。全局分析拟合则展示了所得参数及衰减相关的差分光谱。