红外omnic使用指导

Omnic软件使用指导 2009 4 10 绪论 Omnic与系统Omnic是FT IT光谱仪的一个高级软件包 用其可以方便地对光谱进行采集 处理 简单定量分析等操作 并可实时监测仪器操作 如果出现故障 给出提示并解释如何排除 版本 1 0 8 0 EZ Omnic 旧简化版 Omniclite 新简化版 Omnic8 0对计算机要求 WindowsXPprofessionalSP2或WindowsVistaBusiness操作系统IntelCore2Duo处理器2 2GHz 2GB内存160GBharddiscwith1GBfreespaceCORW DVDcombodriveUSB2 0Port notahub parallelorUSB2 0printerPort Omnic操作界面的语言选择 Start ControlPanel RegionalandLanguageOption中RegionalOption和Advanced选项 中文选择Chinese PRC 英文选择English UnitedStates 绪论 Omnic8 0软件的安装 卸载 和启动安装 将ProgramDisc 标有InstallFirst 放入光驱 点击自动运行项中的 Install 按提示安装完成后 将 SpectrometerDriverDisc 放入光驱 自动安装 安装完成后 不要取出光盘 将光谱仪USB通讯线插入计算机 并开启光谱仪 计算机提示发现新硬件 选择由CD安装驱动程序 卸载 1 将ProgramDisc SpectrometerDriverDisc 放入光驱 打开 点击ThermoMSIUninstall 选择需要卸载项 2 2 Start ControlPanel AddorRemovePrograms 选择卸载项 启动 1 鼠标双击桌面上Omnic快捷方式 2 开始 所有程序 ThermoScientific OMNIC3 c Programfiles Omnic omnic32 绪论 Omnic软件结构 三个目录 C MyDocuments OmnicSpectra 光谱 Libs 谱库 Param 实验参数 Quant 定量方法 Report 报告 C ProgramFiles Omnic 程序文件及驱动 Start AllPrograms ThermoScientificOmnicDocumentation 仪器及软件用户手册 LibraryConverter 谱库转换程序 帮助 1 Omnic中帮助菜单2 赛默飞世尔科技客户服务电话 800 810 5118400 650 5118 绪论 红外光谱理论红外光谱是根据物质吸收辐射能量后引起分子振动的能级跃迁 记录跃迁过程而获得该分子的红外吸收光谱 分子振动时 分子的偶极距发生变化 则该分子是红外活性的 能够产生红外吸收 在中红外区 分子中基团振动模式分为两大类 伸缩振动和弯曲振动 中红外区频率范围 4000 400cm 1 其中 4000 1330cm 1为基团频率区 与分子结构有对应关系 1330 400cm 1为指纹频率区 分子结构微小的变化会引起指纹频率的变化 汽态H2O伸缩振 转光谱位于3950 3500cm 1 变角振 转光谱位于2000 1300cm 1 CO2振 转吸收谱带的P支 Q支和R支分别位于2359cm 1 2338cm 1 669cm 1 FTIR FourierTransformInfrared 傅立叶变换红外光谱仪 FTIR采用了干涉仪可以对目标频率范围内的所有频率同时进行采集 采集得到的干涉图信号经过傅立叶变换后得到光谱图信号 单光束光谱 绪论 傅立叶变换方程I X 2RTB V COS2 VXdV B V I X COS2 VXdX i I X SIN2 VXdXI X 光程差的强度函数 V 波数 B V 频率的强度函数 X 光程差 R 分束片反射率T 分束片透射率 关于显示 窗口 可显示多个窗口 只有一个是活动窗口 谱图可以在不同窗口复制 粘贴 也可从窗口粘贴到其他应用程序 如Word Excel等 状态监控 绿勾 诊断测试通过 黄圈 冷却的检测器变热 红叉 仪器故障或者仪器与计算机通讯失败 谱图 一个窗口可以显示多张谱图 被选中谱图的缺省颜色为红色 可以按Ctrl键或者Shift键进行多选 坐标轴 X 轴 通常用波数 cm 1 表示 也可以用波长表示 Y 轴 采用透射法测定样品时 使用 透射率或者吸光度 根据不同样品测定方法和需要 还可以选择单光束 干涉图 Kubelka Munk 光声光谱 反射率或者Log 1 R 单光束光谱 由干涉图经傅立叶变换得到 表示红外能量对频率的强度 透射率 T x100 x100 背景光谱包含仪器和光谱内部环境或制样附件的信息 吸光度 A LogT Log I 红外光透过样品光强 红外光透过背景光强 关于显示 标题框 谱图标题颜色与谱图相同 可以直接修改谱图标题名 信息按钮 纪录选中谱图的采集 处理和标注信息 可以在标题 注释和自定义信息栏中进行编辑 并可将所有信息复制到剪贴板 图标工具 选择工具 选择项目 扩展 拉框放大 缩小 按住Shift键 谱图 窗口内 间 移动谱图 选择要删除的标注 区间工具 选择光谱区间或测量一个未校正区间的面积 光谱坐标工具 显示一个点的X值和Y值 峰高工具 测量峰的高度 峰面积工具 测量峰的面积 标注工具 添加注释 移动注释 删除注释注 使用光谱坐标或峰高工具时按住Shift键可自动找到峰的顶端 取景窗与缩放条 可改变光谱显示范围 任务窗口 使用某些OMNIC命令时 会显示一个专用窗口 通过此窗口可以看到操作的过程 或在过程中与软件对话 文件 打开 文件类型 SPA spectra缩写 Omnic默认类型 SPG 光谱组 CSV 文本文件 0 PeakSolve文件 JDX 可包含多张光谱存于一个文件中的文本文件 另存为 可将文件设成 只读 可以设谱图标题名为文件名 保存谱图组 将多张谱图保存到一个谱图文件中 Mail光谱 将所选谱图作为电子邮件的附件发送 配置文件 可以根据爱好对omnic软件进行设定 包括对OMNIC登录编辑菜单中 选项 编辑菜单 编辑工具栏中参数的设定 Log记录 记录仪器的操作 编辑 撤销操作 只能撤销一步操作步骤 剪切 拷贝 粘贴 可将选中谱图剪切 拷贝 到剪贴板上 然后粘贴到其他omnic窗口或者其它应用软件中 如电子数据表 文字处理或者绘图程序等 谱图镜像粘贴 粘贴的谱图与原谱图使用同一数据组 对其中一个进行改动 另一个会产生同样的改动 删除标注 用选择工具将需要删除的标注画框包围后删除标注 选项 编辑菜单 编辑工具栏 用户可以根据自己的爱好编制Omnic操作软件 编制完成后可以用 文件 菜单中 保存配置 保存在一个配置文件中 编辑 选项 文件 使用选择文件类型 打开 保存文件时只能使用指定的文件类型 打开谱图到新窗口 如果关闭此选项 打开谱图到放入当前活动窗口 覆盖文件前提示 覆盖同名光谱文件或者配置文件前提示 记录存为RTF文件 Log文件存为格式丰富的文本文件 可以粘贴谱图 频率标准化 用15798cm 1参考激光频率的光谱仪采集的光谱的数据点的位置称为标准位置 频率标准化是将打开的光谱数据点的位置变为标准位置 只有两个频率不等且其差值小于20cm 1时才使用 可用于由CSV JDX转化得到或色散型仪器采集的光谱的校正 选项 显示 标注小数点为数 最多5位 刻度粗细 坐标轴刻度粗细 允许值1 6 细 粗 谱线粗细 允许值1 10 细 粗 谱图颜色 设定光谱 标注 坐标标记 刻度和样品信息的颜色 光谱加到窗口时 依次使用右边八种谱图颜色 第九张又开始使用第一种颜色 编辑 选项 打印 轴线粗细 1 6 刻度粗细 1 6 谱线粗细 1 10 细 粗 颜色用不同线性表示 用相同粗细的不同条文 如虚线 代表不同颜色的谱图 尤其用于黑白打印机 选项 采集 光阑过大影响分辨率时提示 增加光阑孔径会降低分辨率 光学台和智能附件状态监测 监测光学台状态 安装智能附件时出现相关信息 设定智能吹扫 放入 取出样品时 增加吹扫气流速 最大250秒 选项 处理 自动关闭任务窗口 操作结果放入光谱窗口后自动关闭任务窗口 标峰 谱图分析 标峰时 选择剪贴板拷贝出的峰表按峰位排序 还是强度排序 自动基线校准 选择 谱图处理 自动基线校准时用得多项式级数和反复次数 Y 轴检查 数据处理时检查Y 轴数据格式 设定水和二氧化碳参考谱图 参考谱图至少采集64次 并尽量使用与样品谱图相同分辨率 设定环境空气制动抑制参考谱图 采集时 分辨率为0 5或1 格式为干涉图 选项 窗口 用于新光谱窗口的默认设定 已有窗口的设定在显示菜单中的 显示参数设定 中 采集 实验设置 设定采集参数 如何检查采集光谱质量的参数 检索设置参数 执行光谱仪诊断检查和准值光谱仪 生成实验 参数 文件 打开参数文件 在 参数文件 下来菜单中选择 或者在 实验设置 中打开 安装智能附件时 软件自动选择相应的参数文件 恢复默认设置 将C MyDocuments Omnic PARAM FACTOR拷贝要恢复的参数文件覆盖C MyDocuments Omnic PARAM中同名文件 采集 采集 扫描次数 取多次扫描的平均值 优点 增加扫描次数 n 可以提高信号 Signal 和噪声 Noise 的比值 信噪比 SNR SNR 缺点 增加扫次数会延长扫描时间 如何选择 可先采16次 然后视信噪比情况增加 采集完成后可选择 增加扫描次数 背景扫描次数可与样品不同 分辨率 指分开两条相邻谱线的能力 单位cm 1 分辨率与谱图数据点间隔成正比 优点 分辨率越高 数值越小 光谱中的数据点靠得越近 从而可以区分越窄的谱带 缺点 提高分辨率 延长扫描时间 降低信噪比 如何选择 通常固体或者液体 用8cm 1或4cm 1分辨率 气体2cm 1或更高 样品与背景应使用相同的分辨率 高分辨率光阑过大 2cm 1 时可能引起光谱畸变 此时仪器会自动调节光阑大小 最终格式 Kubelka Munk KM KM能够减少或消除漫反射时与波长有关的镜面反射效应 采用漫反射技术时 由于光程长度的变化在许多情况下得到的样品含量不随Log 1 R 形式成线性变化 KM提供了与含量更好的线性关系 KM 1 R 2R R 样品反射光强 背景反射光强 光声 将光声光谱技术采集到的谱图转化为光声光谱单位 反射率 使用反射技术 镜面反射 衰减全反射 漫反射 时表示样品反射能量的比率 R Is Ib 100Is 样品反射能量强度 Ib 背景反射能量强度 Log 1 R 表示反射实验中所吸收的红外能量 等价与透射测量中的吸光度 采集 校正 Kramers Kronig K K 采用镜面反射 SR 技术时 入射角小于30 测得的谱图像透射谱的一阶导数图 K K可将其转化成通常的透射光谱图 从而进行定量 定性分析和谱库检索 ATR 使用衰减全反射 ATR 技术时 红外光的穿透深度是波长的函数 长波比短波穿透深度更大 结果 低频处的谱峰比高频处的谱峰强的多 ATR校正可改变因此造成的谱图失真 H2O CO2 H2O和CO2校正 由于样品和背景分开采集 H2O和CO2在两张谱图中的不同使已扣除背景的样品谱图中仍有较小的正 负 H2O 3800和1600cm 1 或CO2 2350和668cm 1 的特征峰 此校正可得到样品谱图与H2O或CO2的标准的差谱 消除其影响 除非环境湿度太高 不建议使用此校正 通常建议使用 自动大气背景扣除 修正 标准参考谱图在 编辑 菜单 选项 处理中指定 自动大气背景扣除 用定量的方法去除环境 主要是水和二氧化碳 的影响 不足是对谱图引入了人工修饰 若采集背景和样品时 环境条件变化不大 不建议使用 标准参考谱图在 编辑 菜单 选项 处理 环境空气干扰自动抑制 中指定 光学台实时显示 检测器信号的实时显示 人工调整仪器或附件时使用 Loc 干涉图峰位置 附件 选择某种智能附件后保存实验文件 安装此智能附件时 此实验文件可供选择 窗口 根据透射法使用的窗片材料或者压片材料或者反射附件的晶体材料选择 增益 决定检测器信号在电路板放大倍数 它使信号相对电路噪声水平大的多 透射法和准直仪器时增益设定为 1 反射附件时建议选用自动增益 动镜速率 由选择检测器默认设定 快的速率单位时间内扫描次数多 但产生较高的噪音 光阑 可以防止检测器能量饱和 改善分辨率和波数精度 由高分辨率向低分辨率选择时 需手动将光阑数值调大 采集 质量可用于设定采集光谱时想要检查的光谱质量特性 包括样品光谱 参数 背景光谱 干涉图的检查 使用某种智能附件时 背景光谱检查需要 质量参考谱图 当Omnic执行检查遇到问题时 采集状态 显示黄色或者红色并可以察看采集问题和其他信息 高级零填充 傅立叶变换时 在干涉图数据点末端填充零使变换得到光谱图的数据点增加 从而使谱线更平滑 缺点是傅立叶变换时间更长 没有提高 真正 分辨率 常规测试不选用 若谱线出现刀切状谱带可选择1级或2级零填充 切趾函数 因为干涉仪的移动距离是有限的 傅立叶变换方程须乘以一个截至函数 若用箱形函数作为截至函数 傅立叶变换得到的光谱主峰的两边会出现旁瓣振荡 就像 脚趾 用切趾函数代替箱形截至函数 可切除 脚趾 不足是会引起分辨率的降低 通常推荐使用Happ Gengel 高分辨率光谱测试或定量分析时 也可用N BWeak 相修正 用来校正由于干涉图数据点采集漂移等因素引起的干涉图相位误差 通常用Mertz 采样间隔 红外干涉图数据信号的采集是用激光干涉信号触发的 由干涉仪产生的激光干涉图是一个不断延伸的余弦波 波长为0 6329 m 如果采样间隔选择1 则每经过半个激光干涉图余弦波 即在余弦波的每个零交叉点采集数据 选择2 每隔一个零交叉点处采集数据 中红外区通常设定为2 近红外 超过7899cm 1 设定为1 基于光谱范围设定采样间 根据光谱区间有软件自动设定 建议使用 采集 低通过滤器 使用电子滤波器消除在测量的光学谱带上出现的高频噪音 这种噪音是由于频率折叠进入感兴趣的宽带中引起的 属折叠噪音 选择频率 2x动镜速度x最高波数 高通过滤器 使用电子滤波器消除在测量的光学谱带上出现的低频噪音 这种噪音可能来自房间的振动 风扇等 动镜速度非常低时才有影响 设定值等于噪音频率的倒数 基于速度设置过滤器 由软件根据动镜速度自动设置低通 高通滤波器 建议使用 采集单边干涉图 定镜与动镜到分束器的距离相等时 称此时的光程差为零光程差 单边采集是在零光程差的一侧采集数据 双边采集是在零光程差的两侧采集数据 采用单边采集可以在给定时间内多次扫描 适用于GC IR 动力学等 不足是信噪比会降低些 采集前重置光学台 采集前重新定位干涉图数据点位置到正常位置 诊断 准直 准直仪器光路系统使检测器信号最大 准直时清空样品仓 开机至少15分钟 采集 实验设置 光学台 增益设为1 在更换部件 附件 或信号强度比正常水平低很多时 建议使用 更换附件后应先调整附件使检测器信号最大后再准直 重置光学台 重新定义干涉图数据点位置 Loc 到正常位置 采集 实验设置 采样间隔为1时 正常位置为2048 采样间隔为2时 正常位置为1024 检查干燥剂 检查仪器仓内湿度 比仪器上干燥剂 指示片 更灵敏 绿勾 干燥剂仍然有效 黄圈 需要更换干燥剂 建议视环境湿度情况经常使用 采集背景 何时采集由采集 背景处理设定 在更换硬件 水汽和二氧化碳谱带强度发生变化及分辨率 自动大气背景扣除 光学台 中参数 高级 参数变化时必须采集新的背景光谱 质量谱图 使用某种智能附件时 用于 质量 中背景光谱质量检查的参考谱图 显示 显示参数设定中的 分层数量 用以决定如何分层显示谱图 如果用 自动分层谱图显示 则可以看到窗口中每张谱图 如果自己设定分层数量 则可能需要滚动条才能看到每张谱图 但谱图显示的 更大 显示参数设定中的 改变所选谱图颜色为 可为当前谱图 红色 改变颜色 但只有此谱图不被选中时 才按指定的颜色显示 光学台状态和系统配置状态为Omnic8 0新增选项 用以监控或执行仪器状态 例行的维护 系统适配性测试和仪器性能验证验证 系统使配性测试方法及标准符合美国FDA标准 仪器性能验证符合美国ASTM标准 两个测试都需要有认证轮和标准片 数据处理 其他转换 吸光度差值 步进扫描时 将时间分辨光谱转换成为吸光度差值 再处理 可通过使用不同的参数设置变换干涉数据 或通过扣除不同的背景来改善最终数据 需存储背景和样品的干涉图 基线校正 常见影响基线的因素有 以吸光度谱图为例 1 压片法制样时样品粒子或者因KBr受潮形成颗粒没有研磨至小颗粒 5微米 引起高频端散射 表现为高频端向上倾斜 2 样品片太厚或与背景的透过相差太大 导致基线位于零吸收之上 3 ATR谱图中低频端对样品穿透深度增加 损失能量多 可能会导致低频方向向上倾斜4 由于样品 液体池 窗片和附件之间发生红外光的多次反射可能会出现干涉条纹的光谱 算法 线性 适合倾斜基线 齿条 适合弯曲的基线 多项式 适合S形或严重弯曲的基线 自动基线矫正的算法在 编辑 菜单 选项 处理中设置 自动Y 可使基线点与谱图点相一致 每次通过点击设定基线点时 这点会自动 弹向 谱图 谱图处理 高级ATR校正 ATR校正可以消除穿透深度的影响 高级ATR校正即可以消除ATR制样技术时穿透深度的影响 还可以消除峰位偏移的影响 全吸收峰 基线漂移 倾斜会影响此校正 PASLinerize 用来校正光声光谱数据 增强样品表面红外信号 改善数据的线性度 需有干涉数据 交互式Kramers Kronig 作用同 采集 菜单 实验设置 采集 校正中Kramers Kronig校正 生成空白 以下情况建议使用 1 出现全吸收峰的谱图 吸光度 3 进行检索 2 谱图范围超出检测器 附件等截至频率3 差谱后产生的导数状峰需要检索时 4 希望忽略的频率范围生成直线 二氧化碳2350cm 1吸收峰通常不会有样品吸收峰 确定后可生成直线 差谱 由Beer定律 两种组分 A1和A2 混合物样品的吸光度谱图是其各组分吸光度谱图之和 A总 A1 A2 从混合样品谱图减去其中一组分A1的谱图就得到A2的谱图 A2 A总 A1差谱结果 样品谱 标准谱 差减系数 操作时需要找到一个参考峰 调节差减系数 使这个峰全部减掉 参考峰吸光度应该适中 0 3 1 4为宜 其范围内不应有干扰峰 用途 1 溶液消除溶剂干扰 2 分离混合物 3 杂质分析 4 动态监测傅立叶自去卷积 可以区分不能用提高分辨率的方法分辨的重叠谱图 通过对谱图去卷积变成干涉图 选择合适的切趾函数 重新进行傅立叶变换 调节参数 峰宽 是重叠谱带宽度的计算 增强 是权重的测量 决定了数据展开能力的强度 如果结果中有负峰出现 意味着 分辨过度 了 需要重新调节 如果去卷光谱与原谱图的二阶导数谱图的峰的个数和位置都对应很好 说明结果是可靠的 谱图处理 平滑 平滑可以降低光谱的噪声 达到改善光谱形状的目的 平滑使用Savitsky Golay算法对光谱数据点Y值进行数学平均计算 如当选5点平滑时 取相连5个数据点的Y值平均值作为中间数据点的Y值 选择平滑点越多 谱线越平滑 但吸收峰会变得越宽 分辨率降低越大 通常用能达到理想效果的最小点来平滑 改变数据点间隔 通过降低分辨率扩大间隔 零填充缩小间隔 当比较不同数据点间隔谱图时 可两张光谱图通过改变数据点间隔变成相同后再比较 导数谱图 一阶导数有利于分析谱图中的肩峰 一阶导数是光谱数据点处切线的斜率 一阶导数光谱基线与峰左侧的交点 零值 为原光谱中峰尖和肩峰的位置 基线与峰右侧的交点 零值 为原光谱中峰谷的位置 二阶导数可以找到原谱图中吸收峰和肩峰的准确位置 曲线上某点 一阶导数为零 而二阶导数不为零 此点为曲线极值 二阶导数大于零 则为极小值 二阶导数小于零 则为极大值 二阶导数的峰谷位置对应原光谱的峰尖和肩峰位置 如果原谱线信噪比比较差 需先平滑再求二阶导数 纵坐标归一化 对于吸收谱图或类似吸收的谱图 吸光度从零吸收到1个吸光度单位 对于投射率谱图或类似吸收率的谱图 透射率从10 到100 在自建谱库时建议使用归一化 谱图分析 标峰 阈