ARL Spectral Fitting als Anwendung zur Erweiterung von Spektraldaten mittels Franck-Condon-Linienformanalyse und Farbanalyse

Diese Anwendung bietet eine schnelle und einfache Möglichkeit, die enthaltenen Informationen mit leicht zugänglichen Spektraldaten zu erweitern, indem mehrere Analysen verwendet werden, die auf dem Gebiet der Photochemie üblich sind. Obwohl jede der von dieser Anwendung verwendeten Analysen ziemlich häufig ist, stellt diese Anwendung aufgrund ihrer einfachen Zugänglichkeit und Verwendung eine signifikante Verbesserung gegenüber früheren Implementierungen dar. Wir empfehlen den Forschern, dem schriftlichen Verfahren zu folgen und das im Programm enthaltene Spektrum zu nutzen, um sich mit der Technik und Softwareimplementierung vertraut zu machen.

Die visuelle Demonstration dieser Methode ist von entscheidender Bedeutung, da sie die Forscher an der Software orientiert und entscheidende Aspekte der Franck-Condon-Linienformanalyse demonstriert. Um zu beginnen, importieren Sie Daten, indem Sie auf die Schaltfläche Daten importieren klicken und den Typ des zu importierenden Spektrums auswählen. Sobald ein Spektrumtyp ausgewählt wurde, erscheint der MATLAB-Datei-Explorer.

Wählen Sie in diesem Fenster die gewünschte Datei aus und klicken Sie auf Öffnen. Drücken Sie auf der Registerkarte Info unter dem Probenspektrum die Taste, die dem gewünschten Spektrum entspricht, um die gewünschten Spektren aus neun Probenspektren zu laden. Um mehr als ein Spektrum gleichzeitig zu laden und zu plotten, gehen Sie zu Einstellungen, wählen Sie Allgemeine und Abbildungseinstellungen.

Um das Kontrollkästchen zu aktivieren, lassen Sie mehrere Datenbereiche auf Achsen zu. Um ein anderes geladenes Spektrum als das aktuelle aktive Spektrum auszuwählen, klicken Sie auf die Schaltfläche "Zu passendes Spektrum auswählen" und wählen Sie dann das gewünschte Spektrum aus der Liste im Bedienfeld "Spektrum auswählen" aus. Wählen Sie einen Peak aus, indem Sie auf die Schaltfläche Select Peak for Normalization (Spitzenwert für Normalisierung auswählen) auf der Registerkarte Einstellungen im Allgemeinen klicken und den Anweisungen auf dem Bildschirm folgen.

Konvertieren Sie die X-Achsen-Einheiten zwischen Wellenzahl und Wellenlänge, indem Sie den Schieberegler unter Einstellungen in X-Achse auf den gewünschten Modus mit Wellenzahl oder Wellenlänge umschalten. Um den X-Achsenbereich manuell einzuschränken, wählen Sie auf der X-Achse unter Einstellungen die Option X-Achse manuell anpassen und Grenzwerte anpassen aus. Verwenden Sie dann die angezeigten Steuerelemente, um den X-Achsenbereich anzugeben.

Die Anwendung wird automatisch erweitert und auf den X-Axis-Bereich reduziert, um alle geladenen Datenpunkte anzupassen. Wählen Sie auf der Registerkarte FIT unter Einstellungen eine alternative Berechnungsmethode für die Energiemenge aus. Ändern Sie die Standardmethode von Vollständige FCSLA-Anpassung in eine andere Methode, indem Sie die entsprechende Radial-Taste auswählen und den Anweisungen auf dem Bildschirm folgen.

Zeichnen Sie die Fit-Funktion mit ihren aktuellen Parameterwerten, indem Sie die Schaltfläche Plot-Fit-Funktion drücken. Passen Sie die Parameterwerte an, um die Anpassung an die geladenen Daten zu optimieren. Verwenden Sie mit der Standardeinstellung die Singlemode-Franck-Condon-Linienformanalyseformel und wechseln Sie bei Bedarf zwischen dem Einzel- und dem Doppelmodus unter Einstellungen in Anpassen.

Wenn die anfänglichen Parameter zufriedenstellend sind, drücken Sie die blaue Schaltfläche Optimierte Einpassung, um die Optimierung auszuführen, und zeichnen Sie dann die Anpassungsfunktion mit neu optimierten Parameterwerten neu. Um zwischen den Optimierungsmethoden der kleinsten Quadrate und Simplex zu wechseln, wechseln Sie in Einstellungen zur gewünschten Methode und dann zu Optimierung. Verwenden Sie die Registerkarten Einstellung und Optimierung, um die Optimierungsmethode anzupassen.

Um den Wert eines Parameters während der Optimierung zu korrigieren, aktivieren Sie das Kontrollkästchen im Eingabefeld, das dem gewünschten Parameter entspricht. Zeigen Sie die benutzerdefinierten Begrenzungsoptionen an, indem Sie das Kontrollkästchen Benutzerdefinierte Parameterbegrenzung während der Optimierung zulassen in Einstellungen und Optimierung aktivieren. Geben Sie dann benutzerdefinierte Grenzen für den Wert eines Parameters an, wobei die Steuerelemente angezeigt werden, indem Sie auf die Schaltfläche Benutzerdefinierte Grenzen unter dem Bearbeitungsfeld klicken.

Um benutzerdefinierte Endauslöser für die Optimierung zu erstellen, aktivieren Sie die entsprechende Checkbox unter Einstellungen und Optimierung und geben Sie den gewünschten Wert ein. Wenn die optimierten angepassten Daten und die zugehörigen Parameterwerte zufriedenstellend sind, führen Sie die Berechnungen mit der Schaltfläche Berechnen am unteren Rand des Berechnungsbereichs durch. Um die Einheit zu ändern, wählen Sie die gewünschte Option aus dem Dropdown-Listenfeld unter Einstellungen und Berechnungen aus.

Ändern Sie die Temperatur auf der Registerkarte Versuchstemperatur. Durch Drücken der Popup-Schaltfläche neben dem Textfeld Farbortkoordinate wird das Chromatizitätsdiagramm mit geplotteten Koordinaten angezeigt. Mit der dritten Berechnungsprüfung für die vorhergesagte Farbe der Probe.

Ändern Sie dann die Beleuchtung mit der gewünschten Option aus dem Dropdown-Menü mit der Bezeichnung Weißpunkt. Um CIE-Farbkoordinaten und Farbwerte für mehrere geladene Spektren zu berechnen, aktivieren Sie das entsprechende Kontrollkästchen unter Einstellungen und Berechnungen. Drücken Sie die Dreipunkttaste, um ein Fenster mit der Bezeichnung Select Spectra (Spektren auswählen) anzuzeigen.

Wählen Sie in diesem Bereich die gewünschten Spektren aus und wählen Sie Werte als Tabelle exportieren und Diagramm anzeigen, um das Farbwertdiagramm mit geplotteten und beschrifteten Koordinaten anzuzeigen. Wenn die Anpassung der geladenen Daten zufriedenstellend ist, klicken Sie auf die Schaltfläche Daten exportieren, um sowohl geladene als auch berechnete Daten zu exportieren. Verwenden Sie die Registerkarte Abbildung, um das angezeigte Diagramm als Abbildung zu exportieren.

Exportieren Sie alle Parameterwerte mit der Registerkarte Parameterwerte und exportieren Sie Daten des aktuell ausgewählten Spektrums mit Spektrumdatenpunkten. Exportieren Sie die Anpassung als eine Reihe von XY-Datenpunkten, indem Sie Datenpunkte anpassen auswählen. Wählen Sie Farbwerte, um Chromatizität, CIE-Koordinaten und die vorhergesagte Farbe zu exportieren, und drücken Sie Chromatizitätsdiagramm, um das Farbwertdiagramm mit den Koordinaten zu exportieren.

Ein typisches Beispiel für ein lose strukturiertes Spektrum wird in dieser repräsentativen Datenanalyse gezeigt. Bei Raumtemperatur wurden Emissionsspektrum und FCLSA-Passungsfunktion durch Least-Squares-Optimierung und manuelle Anpassung der Parameterwerte erreicht. Der resultierende Bestimmtheitskoeffizient betrug 0,99947.

Das hochstrukturierte Spektrum von 9,10-Diphenylanthracen bei niedriger Temperatur wurde durch eine Simplex-Optimierung erreicht, wobei der resultierende Bestimmungskoeffizient mit 0,9991 berechnet wurde. Es ist unbedingt zu beachten, dass die von den Optimierungsroutinen zurückgegebenen Perimeterwerte rein mathematisch ermittelt werden und auf physikalische Relevanz überprüft werden sollten.