Программное обеспечение, Первичная обработка экспериментальных данных - Основы качественного анализа

На компьютерах кафедры общей и неорганической химии все необходимое установлено, а если Вы предполагаете выполнять работу на своем компьютере, то получите компакт-диск и спишите с него необходимые программы и данные. Диск содержит:

    1) Папку "СМЕСИ для РФА", содержащую пронумерованные варианты заданий 2) Программу Winplotr. exe для просмотра и измерения дифрактограмм; 3) Папку "База данных", содержащую ограниченный набор дифрактограмм, экспортированных из полной базы данных PDF-2 Международного центра дифракционных данных (ICDD). Все фазы, предлагаемые для распознавания, в этой базе есть.

В этой же папке находится файл "Ключ. xls" для поиска в базе данных.

Предполагается, что у пользователя есть Microsoft Office c программами Word и Excel или очень похожие на них программы OpenOffice. org.

Первичная обработка экспериментальных данных

Если Вы работаете на компьютере общего пользования, то начните с того, что заведите свой личный каталог в папке StudentsPersonal на диске D (а если такого диска нет, то на С). В свой каталог скопируйте из папки "СМЕСИ для РФА" свой вариант задания.

Нужно измерить брегговские углы и относительные интенсивности пиков. Запустите программу Winplotr и через меню FILE - open data file - откройте свой файл данных. Если он имеет расширение xy, то выбирайте первый вариант - "X, Y data+INSTRM=10", а если у него расширение dat, выбирайте второй вариант - "INSTRM=0". Если просто щелкнуть в "Проводнике" по файлу данных, то нужная программа не откроется, если в компьютере не предусмотрена ассоциация данной программы с данным типом файлов.

Появилось графическое изображение дифракционной картины. Щелкните мышью Point selection - Automatic peak search - Search for CuKa1/Kа2 doublets - ОК. На рисунке появляются вертикальные линии, соответствующие найденным пикам и создается текстовый файл peak. aps. Он записывается в тот же каталог, где находится исходный файл данных. В его первой колонке - положения максимумов (углы 2?), во второй - высоты пиков, в третьей - уровень фон под пиком (хотя не всегда фон определяется разумно).

На рис. 3 показан участок дифрактограммы в области больших углов 2?.

Там верно найдены четыре a1-пика, а соответствующие a2-пики игнорированы (под малыми углами пики от a1 и a2 сливаются). Но "пик", найденный при 2Q = 81,33, безусловно, является ложным, его нужно убрать из списка. Программа не идеальна. Если в меню Automatic peak search выбрать порог для поиска пиков (Peak treshold) слишком высоким, то некоторые явные пики не будут найдены, а если он будет слишком низким, то будет найдено множество ложных пиков на ровном месте. Если их окажется больше 100, то программа сама закроется. Придется открывать ее заново и выбирать более высокий порог. Нужно пробовать разные варианты и, в конце концов, получить список достоверных пиков. Удалять лишнее, по-видимому, проще, чем вставлять пропущенное. Те пики, которые мало отличаются от колебаний фона и существование которых сомнительно, можно пометить знаком вопроса. Но как редактировать список пиков?

Поскольку в компьютере не установлена ассоциация с расширением aps, щелкать по этому файлу бесполезно. Запустите Word, найдите каталог с нужным файлом и откройте его для редактирования. Для удобства выделения вертикального блока рекомендуется вначале для всего текста выбрать шрифт с постоянной шириной знакового поля (например, Courier New). Ниже показан пример - как может выглядеть начало файла. Серым цветом выделены бессодержательные цифры, которые потом будут отброшены.

Сравните список с дифракционной картиной. Удалите ложные пики. Если некоторые явные пики не найдены, повторите поиск с другим Peak treshold, в новом файле peak. aps скопируйте нужные строки и вставьте их в общий список.

Отредактированный файл сохраните под другим именем (например, "номер задачи. doc"). Еще раз сверьте его с картинкой: все ли пики записаны, нет ли ложных пиков. Типичное количество пиков на предлагаемых дифрактограммах - от 10 до 30.

Для расчетов рекомендуется использовать программу MS Excel или очень похожую на нее OpenOffice. org Calc. Но нужно иметь в виду, что в peak. aps дробная часть отделяется точкой, а русифицированные компьютеры обычно требуют запятую. Число с десятичной точкой может не восприниматься в Excel как число. Замену точки на запятую можно сделать и в Word, и в Excel (выделить столбец, щелкнуть ПРАВКА - ЗАМЕНИТЬ). Далее считаем, что эта проблема решена.

Запустите Excel, в пустом файле оставьте первые две строки пустыми для заголовков, а в третьей напишите названия первых шести колонок (A-F): 2Theta; Пик; Фон; I абс (абсолютная интенсивность); I отн (относительная интенсивность); d, А. Сразу сохраните файл под содержательным именем, а не просто "Книга 1".

Теперь переносите колонки цифр из файла Word в файл Excel. Для выделения колонки в Word поставьте курсор в какой-нибудь ее угол. Пусть для определенности это будет левый верхний угол. Для входа в режим выделения вертикального блока текста одновременно нажмите Ctrl Shift F8. Затем выделите колонку: при нажатом Shift >> на нужное число позиций вправо, затем Page Down или v на нужное число строк вниз. Такое же выделение можно сделать и мышью. Для выхода из режима выделения нажмите клавишу ESC. Скопируйте первый столбец (углы) и вставьте в первую колонку Excel. Округлите углы до сотых градуса. Остальные цифры смысла не имеют. Аналогично вставьте второй и третий столбцы (пик и фон под пиком). Но тут нужно копировать только целую часть: дробная часть кванта - нонсенс.

В четвертой колонке нашей таблицы должна быть чистая интенсивность, т. е. Пик минус Фон. Если строки 1-3 - заголовки, а первые цифры стоят в строке 4, то в ячейке D4 пишем формулу: =B4-C4, жмем Enter. Получив разность, наводим курсор мыши на правый нижний угол ячейки, пока не появится черный крест, и протягиваем вниз до конца колонки. Получились абсолютные интенсивности, а их надо выразить в 100-балльной шкале. Находим в колонке D максимальную величину. Удобно разместить ее под последним значением и выделить цветом. Например, если последняя строчка с пиком имеет номер 24, можно в D25 ввести формулу =МАКС(D4:D24) и делим все значения на ее сотую часть. В колонке E получатся формулы типа E4 =D4/D$25*100. Обязательно округляем полученные относительные интенсивности до целых. Десятые доли процента тут смысла не имеют (возможны колебания в несколько процентов) и только лишают наглядности.

Измеренные нами значения углов зависят не только от природы вещества, но и от используемого излучения. Объективной характеристикой фазы является набор d и интенсивностей. Поэтому для поиска в базе нужно вычислить d по формуле Брегга-Вульфа: d = ?/(2sin?). MS Excel и OpenOffice. org Calc требуют выражать углы в радианах, а все дифрактометры, рентгеновские программы и базы данных используют градусы. Как известно, 180?=?, а нам к тому же надо перейти от 2? к ?. Потому в ячейке F4 пишем формулу для d: =1,5406/2/sin(A4*3,1416/360), жмем Enter. Можно длину волны разместить в ячейке B1 и на нее все время ссылаться как на константу, а для перевода градусов в радианы применить стандартную функцию. Тогда в ячейке F4 будет формула: =$B$1/2/Sin(РАДИАНЫ(A4/2)).

Округляем d до тысячных, протягиваем формулу до конца колонки, получаем набор d.

Похожие статьи




Программное обеспечение, Первичная обработка экспериментальных данных - Основы качественного анализа

Предыдущая | Следующая