Портфолио / Программный комплекс "Photon"
Программный комплекс "Photon"
Программный комплекс "Photon" предназначен для расшифровки сложных УФ-спектров.
В отличие от других видов спектроскопического анализа для УФ-спектроскопии характерно значительное уширение спектральных линий. Это приводит к полному или частичному перекрыванию полос поглощения, соответствующих различным компонентам смеси. Поэтому определение качественного и количественного состава многокомпонентных смесей на основе анализа УФ-спектров затруднено.
Нами разработан один из вариантов метода определения состава сложных реакционных смесей, исходя из спектров поглощения смесей и некоторых их компонентов.
В основе алгоритма лежит представление спектра смеси в виде линейной комбинации базисных спектров (БС) её компонентов:
 |
(1) |
Здесь n – число компонентов в смеси; λ – длина волны, при которой регистрируется спектр смеси; Sj(λ) – базисный спектр компонента j, а Bj – его вклад. Коэффициенты Bj определяются по линейному методу наименьших квадратов.
Для оценки точности моделирования вычислялся коэффициент корреляции между спектром смеси веществ и модельным спектром, полученным в виде линейной комбинации БС. Коэффициент корреляции R2 определялся по формуле:
 |
(2) |
 |
(3) |
Здесь D() – оптическая плотность, соответствующая спектру смеси; K – число точек спектра.
Приемлемым считается значение коэффициента корреляции не меньше 0.98. Значительные отклонения его от единицы свидетельствует о неудачном выборе БС смеси и/или ошибочном предположении о числе компонентов в смеси.
БС рассчитываются из экспериментальных или теоретических спектров компонентов смеси в виде линейной комбинации гауссовых функций:
 |
(4) |
где Ai, bi и λi – параметры, которые находятся градиентным методом Хука-Дживса [3]; m – число гауссовых функций в модели. Учитывая, что колебательная структура
По представленному выше алгоритму в среде разработки C++ Builder написана сервисная программа PHOTON.
Программа имеет два состояния. Первое соответствует режиму работы с
набора гауссовых функций (до десяти гауссовых функций на один БС), второе обеспечивает работу со спектрами смесей – вычисление вкладов отдельных БС. Оба режима позволяют работать не более чем с 20 спектрами.
Программа протестирована на примере анализа смесей пара-нитроанилина и антрацена с различными соотношениями компонентов. Для соотношения компонентов смеси 1:1 получено отношение вкладов 0.994:0.996, для 1:10 – 0.983:10.018; для 1:100 – 0.859:100.225. Для всех случаев коэффициент корреляции составил величину порядка 0.999.
Внешний вид программы
