ARL Spectral Fitting como una aplicación para aumentar los datos espectrales a través del análisis de forma de línea Franck-Condon y el análisis de color

Esta aplicación proporciona una manera rápida y fácil de aumentar la información contenida con datos espectrales fácilmente obtenibles utilizando múltiples análisis comunes en el campo de la fotoquímica. Aunque cada uno de los análisis utilizados por esta aplicación es bastante común, esta aplicación representa una mejora significativa con respecto a las implementaciones anteriores debido a su facilidad de acceso y uso. Recomendamos a los investigadores seguir el procedimiento escrito y utilizar el espectro incluido con el programa para familiarizarse con la técnica y la implementación del software.

La demostración visual de este método es crítica, ya que orienta a los investigadores hacia el software y demuestra aspectos cruciales del análisis de forma de la línea Franck-Condon. Para comenzar, importe datos presionando el botón Importar datos y seleccionando el tipo de espectro que se está importando. Una vez elegido un tipo de espectro, aparecerá el explorador de archivos de MATLAB.

Desde esta ventana, seleccione el archivo deseado y pulse Abrir. En la pestaña Información debajo del espectro de muestra, presione el botón correspondiente al espectro deseado para cargar los espectros deseados de nueve espectros de muestra. Para cargar y trazar más de un espectro a la vez, vaya a Configuración, seleccione Configuración general y Figura.

Para activar la casilla de verificación, permita múltiples espectros de datos en los ejes. Para seleccionar un espectro cargado diferente al espectro activo actual, pulse el botón Seleccionar espectro para ajustar y, a continuación, elija el espectro deseado de la lista del panel Seleccionar espectro. Seleccione un pico presionando el botón Seleccionar pico para normalización que se encuentra en la pestaña Configuración en general y siguiendo las instrucciones en pantalla.

Convierta las unidades del eje X entre número de onda y longitud de onda alternando el control deslizante que se encuentra en Configuración en el eje X al modo deseado de número de onda o longitud de onda. Para restringir manualmente el rango del eje X, seleccione Ajustar manualmente las fichas Eje X y ajustar límites en Configuración en el eje X. A continuación, utilice los controles revelados para especificar el rango del eje X.

La aplicación se expandirá y contraerá automáticamente a la gama X-Axis para adaptarse a todos los puntos de datos cargados. En la pestaña FIT que se encuentra en Configuración, seleccione un método de cálculo alternativo para la cantidad de energía. Cambie el método predeterminado de ajuste FCSLA completo a otro método seleccionando el botón radial correspondiente y siguiendo las instrucciones en pantalla.

Trazar la función de ajuste con sus valores de parámetro actuales pulsando el botón Trazar función de ajuste. Ajuste los valores de los parámetros para optimizar el ajuste de los datos cargados. Con la configuración predeterminada, utilice la fórmula de análisis de forma de línea Franck-Condon de modo único y, si lo desea, alterne entre el modo simple y doble en Configuración en ajuste.

Si los parámetros iniciales se consideran satisfactorios, pulse el botón azul Ajuste optimizado para ejecutar la optimización y, a continuación, vuelva a trazar la función de ajuste con los valores de parámetro optimizados nuevos. Para cambiar entre los métodos de optimización de mínimos cuadrados y símplex, cambie al método deseado en Configuración y, a continuación, en Optimización. Utilice las fichas Configuración y Optimización para personalizar el método de optimización.

Para corregir el valor de un parámetro durante la optimización, pulse la casilla de verificación en el campo de edición correspondiente al parámetro deseado. Revele las opciones de límite personalizadas activando la casilla de verificación Permitir delimitación de parámetros personalizados durante la optimización en Configuración y optimización. A continuación, especifique límites personalizados para el valor de un parámetro con los controles revelados presionando el botón Límites personalizados debajo del campo de edición.

Para personalizar los activadores finales para la optimización, active la casilla de verificación correspondiente en Configuración y optimización e ingrese el valor deseado. Si el ajuste optimizado de los datos y los valores de los parámetros asociados son satisfactorios, proceda a realizar cálculos con el botón Calcular ubicado en la parte inferior del panel de cálculos. Para cambiar la unidad, seleccione la opción deseada en el cuadro de lista desplegable que se encuentra en Configuración y cálculos.

Cambie la temperatura en la pestaña de temperatura experimental. A continuación, pulsando el botón desplegable situado junto al cuadro de texto Coordenada de cromaticidad, muestre el Diagrama de cromaticidad con coordenadas trazadas. Usando el tercer cálculo, verifique el color previsto de la muestra.

Luego cambie la iluminación con la opción deseada del menú desplegable etiquetado como Punto blanco. Para calcular las coordenadas de cromaticidad CIE y los valores de color para múltiples espectros cargados, active la casilla de verificación correspondiente que se encuentra en Configuración y cálculos. Pulse el botón de tres puntos para mostrar un panel etiquetado como Select Spectra.

En este panel, seleccione los espectros deseados y elija Exportar valores como una tabla y un diagrama de visualización para revelar el diagrama de cromaticidad con coordenadas trazadas y etiquetadas. Si el ajuste de los datos cargados es satisfactorio, pulse el botón Exportar datos para exportar los datos cargados y calculados. Utilice la ficha Figura para exportar el gráfico mostrado como una figura.

Exporte todos los valores de parámetro con la ficha Valores de parámetro y exporte los datos del espectro seleccionado actualmente con puntos de datos de espectro. Exporte el ajuste como una serie de puntos de datos XY seleccionando Ajustar puntos de datos. Seleccione Valores de color para exportar cromaticidad, coordenadas CIE y el color previsto y pulse Diagrama de cromaticidad para exportar el diagrama de cromaticidad con las coordenadas.

Un ejemplo típico de un espectro poco estructurado se muestra en este análisis de datos representativo. A temperatura ambiente, el espectro de emisión y la función de ajuste FCLSA se lograron mediante la optimización de mínimos cuadrados y el ajuste manual de los valores de los parámetros. El coeficiente de determinación resultante fue de 0,99947.

El espectro altamente estructurado de 9,10-difenilantraceno a baja temperatura se logró a través de una optimización símplex con el coeficiente de determinación resultante calculado como 0,9991. Es imperativo tener en cuenta que los valores de perímetro devueltos por las rutinas de optimización se determinan sobre una base puramente matemática y deben verificarse para determinar su relevancia física.