SPEKTROSKOPICKÝ PROGRAM BWSpec 4 Nicolet CZ 2013 1
Obsah manuálu Úvod...3 1. Instalace programu BWSpec 4...4 2. Základní okno programu BWSpec 4...5 3. Hlavní menu programu BWSpec 4 (Menu Bar)...6 3.1 Menu File...6 3.2 Menu View...7 3.3 Menu Acquire...10 3.4 Menu Tools...11 3.5 Menu Option...12 3.6 Menu Plug-In...12 3.7 Menu Setup...13 3.8 Menu Help...15 3.9 Menu Language...15 4. Menu nástrojů programu BWSpec 4 (Tool Bar)...16 5. Informační menu programu BWSpec 4 (Status Bar)...18 6. Úprava zobrazení programu...19 6.1 Zobrazení spekter v překryvu (Overlay)...19 6.2 Zobrazení spekter v sekvenci (Sequence mode)...19 6.3 Nastavení zobrazení spekter...20 6.4 Nastavení barev zobrazených spekter...21 6.5 Nastavení pracovního okna...21 7. Práce se spektry v pracovním okně...23 8. Úpravy naměřených spekter...24 8.1 Vyhlazování spekter (Smoothing)...24 8.2 Derivace spekter (Derivative)...26 8.3 Analýza vibrací (Peak Analysis)...26 9. Plug-in funkce...28 2
Úvod Program BWSpec 4 byl vyvinut jako základní ovládací nástroj pro převážně všechny spektrometry společnosti BWTek (s komunikací typů: RS232, USB a TCP/IP). Tento manuál je pro verzi 4.01-15. Pomocí tohoto programu lze měřit, upravovat a archivovat Vaše spektrální soubory pro jednotlivé typy spektrometrů a jejich příslušenství. Aplikace programu BWSpec: Color/Irradiance Transmise Fluorescence Reflectance Absorpce Raman 3
1. Instalace programu BWSpec 4 S instalací programu Vám rádi pomůžeme, důležitý je ovšem výběr operačního systému Vašeho počítače. Program BWSpec 4 je aktuálně podporován těmito operačními systémy: Windows XP 32 bit Windows Vista 32 bit Windows 7 32 bit Windows XP 64 bit Windows 7 64 bit Vložte instalační CD do Vašeho počítače a dodržujte instalační proceduru, která se poté automaticky spustí, pro přesnější informace o instalaci, nebo pro řešení problémů nás prosím kontaktujte: info@nicoletcz.cz Po úspěšné instalaci se na ploše počítače objeví ikona programu BWSpec 4. Po prvním dvojkliknutí na tuto ikonu se zobrazí několik dotazů systému Windows (dle nastavení Vašeho PC). Stiskněte vždy tlačítko Yes, nebo Allow. 4
2. Základní okno programu BWSpec 4 Následující obrázek stručně popisuje součásti hlavního okna programu BWSpec 4, vyznačeny jsou hlavní ovládací součásti programu. Následující tabulka poté slouží pro přehlednou orientaci v manuálu. Základní okno programu BWSpec 4 Menu Bar Kapitola 3 Toolbar Kapitola 4 Spectrum List Panel Kapitola 3.2 Spectrometer Control Panel Kapitola 3.2 Spectrometer Information Panel Kapitola 3.2 Status Bar Kapitola 5 5
3. Hlavní menu programu BWSpec 4 (Menu Bar) Hlavní ovládací menu programu BWSpec Poznámka: příkazy v jednotlivých částech menu se mohou mírně lišit v závislosti na připojeném typu spektrometru. 3.1 Menu File Zobrazení menu File Open Spectrum: příkaz umožňuje otevření spektra (či spekter) uložených na disku počítače v pracovním okně programu. Podporované data formáty jsou: BWSpec data file (*.BwRam), TXT (*.txt), SPC (*.spc) a BWSpec data zip file (*.BwRamS). Save Selected Spectrum: příkaz umožňuje ukládání vybraného spektra na disk počítače ve výše popsaných formátech dle Vašeho výběru. Save All Spectra As (Manually): příkaz umožňuje ukládání všech spekter na disk počítače ve výše popsaných formátech dle Vašeho výběru. Každé spektrum bude mít vlastní soubor s Vámi určeným názvem. 6
Save All Spectra (Automatically): příkaz umožňuje ukládání všech spekter na disk počítače ve výše popsaných formátech dle Vašeho výběru. Každé spektrum bude mít vlastní soubor s automatickým názvem. Save All Spectra into a BIN File: příkaz umožňuje uložení všech spekter do jednoho kompresovaného souboru (*.BWRamS). Excel: export aktivního/vybraného spektra do excelu Print: tisk spekter umístěných aktuálně v pracovním okně. Exit: vypnutí programu BWSpec 4. 3.2 Menu View Zobrazení menu View Show in Overlay: zobrazí spektra v jednom okně, v tzv. překryvu. Užitečné například pro porovnávání výšky, či plochy pásů. 7
Show in Sequence: zobrazí spektra v separátních oknech. Sekvence oken, pořadí je určeno posloupností jejich naměření (resp. názvem spektra). Show Spectra 3D: zobrazí spektra v jednom okně ve formě 3D sekvence (v pořadí jejich naměření). Vhodné pro časově závislé experimenty. Levým tlačítkem myši lze s 3D grafem otáčet. Spectrum List Panel: tento příkaz aktivuje Spectrum List Panel (seznam spekter). V tomto panelu se zobrazují všechna naměřená spektra v pořadí jejich získání. Tato funkce umožňuje rychlý výběr spektra (či spekter) pouze kliknutím na jejich název seznamu: takto označené spektrum se zobrazí v pracovním okně. Není-li nastaveno jinak, aktivní je vždy poslední naměřené spektrum (aktivní spektrum je označeno šipkou:. 8
Kliknutím pravým tlačítkem myši je pak aktivováno menu tohoto seznamu (přejmenování spektra, uložení na disk počítače, vymazání spektra, vymazání všech označených spekter a vymazání všech spekter): Spectrum Info Panel: tento příkaz aktivuje Spectrum Info Panel. Tento panel obsahuje informace podstatné pro aktuální spektrum v pracovním okně, zejména informace o tom, s jakými parametry spektrometru bylo spektrum naměřeno. Spectrometer Control Panel: tento příkaz aktivuje Spectrometer Control Panel. Tento panel obsahuje možnosti nastavení zobrazení spekter v pracovním okně programu (zejména volba jednotek osy X a osy Y), popř. nastavení externího spouštění měření spekter (např. spoušť (trigger) na sondě s vláknovou optikou). Funkce Enable Cursor aktivuje ukazatel, který dle pohybu myši bude v dolním menu Status Bar zobrazovat přesné X-Y souřadnice pásů a to ve všech dostupných formátech. 9
3.3 Menu Acquire Zobrazení menu Acquire Acquire One Spectrum: příkaz změří jediné spektrum (dle nastavení) a přidá ho do pracovního okna. Pozor! V případě naměření dalšího spektra bude předchozí spektrum vymazáno z pracovního okna. Acquire Continuously: po kliknutí na tento příkaz bude spektrometr měřit spektra kontinuálně (live mode). Po zastavení se v pracovním okně zobrazí poslední naměřené spektrum. Vhodné např. pro justáž pozice vzorku/sondy k získání nejlepšího Ramanova spektra. Acquire Dark: příkaz změří spektrum tzv. Dark Scan (uloží se jako tzv. Dark Array). Acquire Reference: příkaz změří referenční spektrum. Acquire Overlay: příkaz změří spektrum a přidá ho do pracovního okna k již dříve zobrazeným spektrům. Zobrazí se spektra v jednom okně, v překryvu. Stop: příkaz zastaví aktuální sběr dat. Clear Display (Overlay Reset): všechna spektra v pracovním okně budou vymazána. Dark Compensate Enable/Disable: tuto funkci lze zapnout, či vypnout kliknutím na příkaz. Funkce je smysluplná pro některé typy detektorů, kdy je pak automaticky korigován signál pomocí tzv. Dark Scanu (např. temné pole array detektorů). 10
3.4 Menu Tools Zobrazení menu Tools (obsah tohoto menu závisí na instalovaných plug-in doplňcích) Smoothing: příkaz zobrazí dialogové okno pro nastavení vyhlazování spekter. Background Removal: příkaz odstraní fluorescenční pozadí (pomocí korekčního algoritmu) u měření Ramanových spekter. Derivative: příkaz provede derivaci křivky aktivního spektra. Peak Analysis: příkaz zobrazí dialogové okno pro analýzu pásů (vibrací) projevujících se v aktuálně zobrazeném spektru. BAC151A Camera: podpora pro video kameru, příkaz je funkční pouze pro Ramanovu mikroanalýzu (musí být nainstalován příslušný mikroskop). Timeline: Příkaz zobrazí dialogové okno pro naprogramování parametrů sběru spekter v závislosti na čase. Wavelength Calibration: Příkaz zobrazí dialogové okno pro vložení kalibračních algoritmů vlnových délek. 11
3.5 Menu Option Zobrazení menu Option Enable/Disable Linearity Correction: tuto funkci lze zapnout, či vypnout kliknutím na příkaz. Pro daný spektrometr tato funkce vyžaduje daný korekční soubor. Enable/Disable Relative Intensity Correction: tuto funkci lze zapnout, či vypnout kliknutím na příkaz. Pro daný spektrometr tato funkce vyžaduje daný korekční soubor. Enable/Disable Reference Material Correction: tuto funkci lze zapnout, či vypnout kliknutím na příkaz. Pro daný spektrometr tato funkce vyžaduje daný referenční materiál. Enable/Disable Irradiance Correction: tuto funkci lze zapnout, či vypnout kliknutím na příkaz. Pro daný spektrometr tato funkce vyžaduje daný korekční soubor. 3.6 Menu Plug-In Po kliknutí na menu Plug-in se zobrazí Plug-in Manager dialogové okno, kde je seznam dostupných (nainstalovaných plug-inů ). Tyto doplňkové funkce mají poté své vlastní menu s nastavením, které se automaticky ukládá. Více viz kapitola 9. 12
3.7 Menu Setup Zobrazení menu Setup Flash Access: příkaz spustí informační okno o typu a nastavení připojeného spektrometru. Příkaz také slouží ke spojení s připojeným spektrometrem přes USB. Display Scales: příkaz spustí dialogové okno pro konfiguraci nastavení os X a Y. 13
Custom Setting: příkaz slouží zejména pro nastavení vzhledu programu dle vkusu uživatele (barvy spekter, barvy grafů atd.). Součástí je také příkaz Spectrometer Info, který dodá informace o připojeném spektrometru (C-code). Hardware Setup: Příkaz slouží zejména pro nastavení některých hardwarových parametrů daného spektrometru. Také pro nastavení AUX Port výstupu. Menu je silně závislé na typu spektrometru. Color Setup: nastavení barev a dalších parametrů pro spektrometry / spektrofotometry měřící barevné odstíny. 14
3.8 Menu Help Po kliknutí na About zjistíte aktuální verzi programu. Po kliknutí na Help.PDF se otevře pdf manuál k programu BWSpec v anglickém jazyce. 3.9 Menu Language Software BWSpec je aktuálně ve třech jazykových verzích. Anglické, japonské a čínské. 15
4. Menu nástrojů programu BWSpec 4 (Tool Bar) Základní okno programu BWSpec 4 (červeně je označeno menu nástrojů Tool Bar) Tool Bar programu BWSpec 4 V menu Tool Bar jsou zobrazeny některé z příkazů popsaných v předchozích kapitolách ve formě ikony pro rychlejší a přehlednější získávání a analýzu Vašich dat. První dvě ikony slouží k rychlému otevírání a ukládání naměřených spekter. Následující tabulka popisuje dostupné formáty pro tyto operace. Otevírání spekter Ukládání spekter Pozn.: Pro kompatibilitu s programem OMNIC Specta ukládejte spektra ve formátu SPC (Raman Shift evenly). Takto uložená spektra se automaticky načtou v programu OMNIC Specta pro další práci (úprava, identifikace, report). Print Spectrum : vytiskne spektrum/spektra. Excel : export aktivního/vybraného spektra do excelu 16
Integration Time control: nastavení měření spekter Pro Ramanovu spektroskopii zde jsou důležité následující parametry: - Integration Time: doba excitace Ramanova záření (osvit vzorku excitačním laserem). Lze měnit jednotky (ms, ns). - Time Average: počet osvitů (excitací) pro získání jednoho spektra. Aquire control: Další modré ikony reprezentují příkazy popsané v Menu Aquire (kapitola 3.3) a slouží zejména k zahájení a ukončení sběru dat. Reset Graph: reset škálování (nastavení osy X a Y) v pracovním okně. Clear Display: vymaže všechna spektra z pracovního okna. Set the X & Y-axis unit and scale: otevře menu pro nastavení osy X a Y. 17
5. Informační menu programu BWSpec 4 (Status Bar) Menu je umístěno v dolní části pracovního okna programu. Status spektrometru: zobrazuje, zda je spektrometr připojen (zda správně komunikuje s programem): On-line versus Off-line. Scan Count: počet kumulací (scanů). Acquisition status bar: zobrazuje stav (průběh) měření spektra, či pozadí (dark scan). 18
6. Úprava zobrazení programu Program BWSpec 4 umožňuje hned několik způsobů zobrazení naměřených spekter. 6.1 Zobrazení spekter v překryvu (Overlay) V menu View vyberte příkaz Show in Overlay. Spektra budou umístěna v jednom pracovním okně. 6.2 Zobrazení spekter v sekvenci (Sequence mode) V menu View vyberte příkaz Show in Sequence. Každé vybrané spektrum bude mít své pracovní okno. 19
6.3 Nastavení zobrazení spekter V menu Setup vyberte příkaz Display Scales (nebo v panelu nástrojů klikněte na ikonu ), zobrazí se následující menu Display Scales Setting. Nastavení jednotek osy X: vlnová délka (nm), Pixely a Raman Shift (cm -1 ) 20
Nastavení jednotek osy Y: automaticky nebo ručně (manual), logaritmicky nebo v jednotkách iradiance (dle připojeného spektrometru) 6.4 Nastavení barev zobrazených spekter V menu Setup vyberte příkaz Custom Setting a klikněte na Spectra Color Setting. Je-li v pracovním okně zobrazeno více než jedno spektrum program jednotlivým spektrům automaticky přiřadí různé barvy. Tyto barvy jsou uživatelsky nastavitelné pomocí této funkce. Také lze rychle změnit barvu aktuálního aktivního spektra (např. pro jeho tisk). 6.5 Nastavení pracovního okna V menu Setup vyberte příkaz Custom Setting a klikněte na Spectra Graph Setting. Zde lze nastavit např. tloušťky čar, typy písma (fonty) atd. 21
22
7. Práce se spektry v pracovním okně Spektra v pracovním okně lze jednoduše kopírovat do externích programů, ukládat jako obrázky, popř. zvětšovat určité oblasti atd. K tomu slouží menu, které se zobrazí po kliknutí na pravé tlačítko myši. Copy: obsah pracovního okna bude zkopírován přesně v dané aktuální podobě Save Image As: obsah pracovního okna bude uložen jako obrázek v dané aktuální podobě Un-pan: pomocí myši lze vybrané oblasti spektra zvětšovat (zoomovat), po stisku příkazu Un-pan bude obraz opět oddálen z daného zoomu. Undo All Zoom/Pan: spektra se zobrazí v původní velikosti 23
8. Úpravy naměřených spekter Většina nástrojů k úpravě Vámi naměřených spekter se nachází v menu Tools. Zobrazení menu Tools 8.1 Vyhlazování spekter (Smoothing) Program BWSpec nabízí celkem tři různé metody vyhlazování získaných spekter pro efektivní analýzu dat a zejména zvýšení poměru signál/šum. Po kliknutí na příkaz Smoothing v menu Tools se zobrazí následující dialogové okno. 24
Výběr vyhlazovacího algoritmu Apply Smoothing After Scan: po zaškrtnutí bude vybraný algoritmus aplikován automaticky ihned po naměření každého spektra. FFT (Fast Fourier Transform): tento algoritmus má volitelný stupeň vyhlazování (1 99 %), ten je třeba volit opatrně vyhlazováním nesmí dojít ke ztrátě informací. Savitzky-Golay filtr: nejpoužívanější vyhlazovací algoritmus ve spektroskopii. Lze zvolit stupeň vyhlazování 2-5. Boxcar filtr: tento algoritmus je ze všech tří nejsilnější pro spektra s intenzivním šumem. Stupeň lze nastavit v rozsahu 1 1023. Algoritmus ovšem výrazně snižuje rozlišení získaných spekter. Operate all spektra: po zaškrtnutí bude vyhlazení aplikováno na všechna spektra (i ta neoznačená). 25
8.2 Derivace spekter (Derivative) Program BWSpec 4 umožňuje několik způsobů derivování získaných dat. Výběr algoritmu derivace 8.3 Analýza vibrací (Peak Analysis) Program BWSpec 4 nabízí hned několik způsobů analýzy získaných spekter z hlediska identifikace pásů (vibrací). Po kliknutí na příkaz Peak Analysis v menu Tools se zobrazí následující dialogové okno. Dialogové okno Peak Analysis Automatická identifikace pásů (vibrací): Program sám nalezne a označí všechny získané vibrační pásy. V dialogovém okně pouze zadejte hodnotu minimální výšky pásu, kterou považujete za vibrační pás: Minimum Absolute Peak Height klikněte na tlačítko Find. 26
V tabulce se zobrazí všechny dané vibrační pásy. Chcete-li tyto pásy označit i v původním spektru anotací zaškrtněte možnost Display Peak in Graph. Jestliže s nějakým pásem v tabulce nechcete dále operovat, pouze klikněte v daném řádku pravým tlačítkem: Delete this Peak. Manuální identifikace pásů (vibrací): Označte volbu Add or modify a peak manually. Myší potom označte pás, který chcete přidat do tabulky vibrací (viz. následující obrázek). Takto lze i pozici pásu manuálně zpřesňovat dle Vašich požadavků na konečný výsledek analýzy. 27
9. Plug-in funkce Pro více informací o následujících funkcích nás neváhejte kontaktovat: info@nicoletcz.cz Background Removal BAC-151x Camera Export Data Irradiance Correction Linearity Correction Reference Material Correction Relative Intensity Correction Spectra Math Timeline Wavelength Calibration 28