【無機納米材料科研製圖——OriginLab 0208】Origin擬合SERS拉曼光譜

       此篇,我們來介紹對SERS拉曼光譜的擬合。

 

一、多峯擬合

       1)準備數據。

       如下圖所示,我們找來了一個細胞的拉曼光譜,並截取了其中的一部分(圖中數據表格與實際所使用的不符,實際中,我們已將660-1400 nm之外的數據刪掉,而不是在作圖時只顯示660-1400 nm部分的波形,否則最後擬合的時候會出錯)。

       2)選擇多峯擬合。

       3)選擇高斯擬合。

       如下圖所示,在彈出的多峯擬合面板中,Input默認輸入將會是當前的Graph1圖,無需改變,而Peak Function峯值擬合需要選擇爲Gauss高斯擬合。

       4)選擇需要擬合的峯。

       接着,在圖中有峯的位置雙擊鼠標左鍵,選擇需要擬合的峯。如下圖所示,在三個峯值處雙擊即可。選擇完成後,點擊Get Points獲取點面板中的Fit即可。

       5)擬合完成。

       此時,擬合完成之後,圖中會出現四條新的曲線,分別是三個峯單獨的峯和他們所累積起來的一條總的峯。由於四條曲線疊加在一起,所以看的不是很明顯,只有總峯在最上層,因而清晰可見。同時,會有一個Reminder Message提示消息框出現,問我們是否要轉向擬合報表。是或否都可以選,此時,我們選擇Yes,可以去看看報表。

       6)報表中的高斯參數。

       此時查看擬合報表,可以發現每個峯都有一些相同的參數,其中y0代表峯的縱向偏移量,xc表示峯的橫座標,w表示尺度參數,A表示峯的面積,FWHM表示半峯寬,Height表示峯的高度。另外,y0+Height=峯值。     

       高斯分佈其實也就是我們學過的正態分佈。那麼,觀察圖中表格內的Equation公式:y=y0 + (A/(w*sqrt(PI/2)))*exp(-2*((x-xc)/w)^2),對比下圖中的正太分佈,我們發現這兩者幾乎是一致的。而區別在於一個設計到了A,即峯的面積。因而,我們在這裏解釋的w爲尺度參數σ可能是不對的,但他們之間肯定是有關係的。

       7)重新作圖。

       按照慣例,對數據進行分析後,一般會產生新的數據,因此,可以使用新的數據重新繪圖。此時,將報表切換到nlfitpeaksCurve1擬合峯曲線分頁,然後選擇A和E列繪製折線圖,即可完成拉曼光譜的曲線擬合分析及繪圖。

       如下圖所示,爲將橫縱座標的名稱和單位等修改後的結果(之前可能沒有提到過,在已經制圖之後,仍可以在表格中修改所有參數,包括數值和名稱,修改之後圖中相應部分會自動變更)。

 

二、手動擬合

       1)原圖重新繪製。

       如下圖所示,回到原始數據,並重新繪圖。

       2)打開峯值分析面板。

       和上一篇一樣,打開峯值分析面板。

       3)選擇擬合峯。

       跟之前不同的是,此時需要選擇擬合峯。

       4)選擇基線模式。

       這裏與上一篇不同的地方是,上一篇我們選擇了用戶自定義的形式拉平了基線(當然,此時也可以選擇用戶自定義基線模式),而此時,爲了方便抑或是突出擬合的重點,我們選擇常數的模式,即選擇一個值作爲基線所在的位置。如下圖所示,一般我們可以選擇最小值或是中值。注意這裏,均值和中值產生的效果是不一樣的,大家可自行嘗試。

       5)基線處理。

       到了基線處理這一步,可以勾選上Auto Subtract Baseline自動減去基線和Auto Rescale自動調值選項,並進行下一步。

       6)取消自動找峯。

       如下圖所示,在Find Peaks找峯這一步,取消Enable Auto Find自動找峯的選項,並點擊Find開始手動尋峯。

       7)雙擊選峯。

       這一步和前面一樣,雙擊可選擇峯,點擊Done完成選峯。

       選擇完後,圖中會顯示所選峯的位置。

       8) 擬合控制。

       到了Fit Peaks (Pro)擬合峯這一步時,會自動發生一次擬合效果,如下圖所示。

       多次點擊1 Iteration單次擬合實現多次擬合迭代之後,可以看到圖中的曲線逐漸偏向原始數據的線條趨勢。

       點擊1 Iteration右側的Fit until converged擬合直到完全聚合,可自動完成多次的擬合迭代過程,直接完成擬合。如下圖所示,圖中的擬合曲線已經非常貼合原始數據線條了。

       9)擬合報表。

       如下圖所示,擬合報表與前面的報表風格不同,但內容大致相同。

       10)重新繪圖。

       同樣,切換表格分頁到FitPeakCurve1,這裏與上一種方法得到的數據形式不太相同,對於每個峯都有自己的X橫座標。因此,如果要繪製整體的累加擬合曲線,則需選擇Cumulative Fit Peak累積擬合峯和其自己的Independent Variable自變量,然後做折線圖。

       接着,改變相關名稱之後的繪圖結果如下所示。

 

三、總結

       回顧,此篇我們用到的功能有:多峯擬合、高斯擬合、查看擬合報表並理解高斯擬合參數、根據擬合數據重新繪圖、峯值分析中的擬合峯、常量基線模式、擬合控制、單次擬合、完全擬合。

 

 

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