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德國(guó)耐馳-DSC、DTG 峰分離軟件
閱讀：2818 發(fā)布時(shí)間：2020-5-23前言：在 DSC（DTA）、DTG 等熱分析圖譜中，經(jīng)常會(huì)遇到峰相互疊加的情況，此時(shí)計(jì)算峰面積就比較困難。通常的熱分析軟件提供了計(jì)算“部分面積”的功能（圖 1），即以相鄰峰之間的鞍部為界，計(jì)算“邊界”之間的峰面積。
顯然，這種方法并不能準(zhǔn)確反映真實(shí)的計(jì)算結(jié)果，因此耐馳公司的高級(jí)熱分析軟件包中提供了專門的峰分離軟件：NETZSCH Peak Separation，以分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的疊加峰，給出其中每個(gè)峰的信息。需要指出的是，該軟件的應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)不局限于熱分析。它的適用范圍包括： Ÿ 熱分析（差熱、熱重） Ÿ 紫外/可見光譜（UV/VIS spectroscopy） Ÿ 紅外、近紅外光譜（NIR- and IR spectroscopy） Ÿ 核磁共振譜（NMR spectroscopy） Ÿ X射線小角散射譜（對(duì)于聚合物研究，采用PseudoVoigt 分析，其中的 Gauss 部分可計(jì)算其結(jié)晶度）
峰分析流程 1. 數(shù)據(jù)輸入 NETZSCH 峰分離軟件具有非常友好的數(shù)據(jù)接口，支持文本文件（ASCII）?？梢娝⒉痪窒抻诜治瞿婉Y儀器的測(cè)量結(jié)果，甚至不局限于熱分析測(cè)量結(jié)果：可以讀入任何來(lái)源、任何尺寸的文本數(shù)據(jù)文件。
2. 峰分離 Ÿ 設(shè)定峰位 Ÿ 定義每個(gè)峰的形狀方程 Ÿ 定義基線 Ÿ 設(shè)定擬合參數(shù)范圍 Ÿ 初步計(jì)算，以優(yōu)化參數(shù) Ÿ 通過(guò)非線性擬合得到參數(shù) Ÿ 擬合曲線輸出首先需要確定數(shù)據(jù)中峰的數(shù)目和位置。耐馳峰分離
軟件提供了手動(dòng)、自動(dòng)峰位搜索功能（圖 2），多支持 20 個(gè)峰。然后即可定義每個(gè)峰的形狀方程，例如 CAUCHY、GAUSS、 PSEUDO-VOIGT (Gauss 峰 和 Cauchy 峰 的加權(quán)組合)、PEARSON-7 (從 Gauss 峰到 Cauchy 峰單調(diào)下降變換)、FRASER-SUZUKI (非對(duì)稱 Gauss 峰)等。對(duì)于熱分析數(shù)據(jù)一般推薦 FRASERSUZUKI 模型?；€擬合采用 CHEBYSHEV 多項(xiàng)式，階數(shù)可選（高 3 階）。
本軟件的擬合分為兩步：首先由用戶定義擬合參數(shù)范圍（上、下限），并通過(guò)初步計(jì)算得到一個(gè)合理的范圍。這是一個(gè)用戶與軟件之間的“互動(dòng)”過(guò)程，即預(yù)計(jì)算的結(jié)果通過(guò)圖形顯示（圖 3），用戶可以根據(jù)圖形結(jié)果調(diào)整參數(shù)，并重復(fù)預(yù)計(jì)算過(guò)程直到結(jié)果滿意。這個(gè)步驟中可以調(diào)整的參數(shù)有： Ÿ 峰位 Ÿ 峰高 Ÿ 半峰寬 Ÿ 對(duì)稱度（僅限 Fraser-Suzuki） Ÿ 精細(xì)度（僅限 Pearson）
第二步稱為非線性擬合，目的是在得到合理的起始參數(shù)前提下，計(jì)算出優(yōu)化的峰參數(shù)（圖 4）。該步驟將 LEVENBERG/MARQUARD 相結(jié)合進(jìn)行步長(zhǎng)優(yōu)化，優(yōu)勢(shì)在于其高效率和高穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)螖?shù)達(dá)到設(shè)定值，或者擬合離差小于設(shè)定閾值時(shí)，擬合過(guò)程自動(dòng)停止。
3. 擬合結(jié)果輸出計(jì)算結(jié)束后，軟件得到擬合結(jié)果（圖 5）： Ÿ 擬合參數(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)偏差 Ÿ 由參數(shù)計(jì)算的每個(gè)峰（DSC/DTA）的面積，以及峰的起始點(diǎn)、終止點(diǎn)Ÿ 失重量（TG） Ÿ 膨脹量（DIL/TMA） Ÿ 反映擬合質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，例如相關(guān)系數(shù)、離差等 Ÿ 非線性回歸值 Ÿ 迭代終止閾值
總結(jié):耐馳公司的熱分析軟件不但涵蓋了所有必要的常規(guī)熱分析數(shù)據(jù)處理功能，而且能夠?qū)崿F(xiàn)更深入的數(shù)據(jù)計(jì)算，這充分體現(xiàn)了耐馳公司強(qiáng)大的技術(shù)力量。本文介紹的峰分離軟件只是耐馳高級(jí)軟件包中的一小部分，我們將在以后的期刊中繼續(xù)介紹其它的高級(jí)軟件。