專利名稱：用于色譜儀的吸收分析器和數據處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種吸收分析器，它包括一個用于對有關色譜儀的吸收光譜進行測量的光輻射探測器，所述的色譜儀例如是氣相色譜儀或液相色譜儀。該吸收分析器可以用來分析出自色譜儀的流出液試樣的吸收率，也可以用來測量具體官能團的時間變化或用于類似的用途。
付立葉變換紅外分光光度計(FTIR)適于分析出自氣相色譜儀的流出氣體的吸收率，以通過一具體的官能團的吸收峰的時間變化來構成色譜圖。在這種情況下，在具有特定官能團吸收率的規(guī)定的波數范圍內對吸收率進行積分，籍此記錄它的時間變化。假定波數范圍設為y1～y2，在時間t時吸收光譜波形以A(t，y)表示，則記錄下的是如下的值I′(t)I’(t)=∫V1V2A(t,v)dv]]>一般來講，單一的有機物質每個分子具有多個官能團，在一定的波數范圍內這些官能團的吸收光譜可能互相交疊。因而當按照通常的方法以吸收率的波數積分來構成色譜圖時，如此構成的色譜并不是僅僅與單一目標官能團的濃度成比例，而是還受到在相鄰波數區(qū)域上其它官能團的吸收率、吸收光譜基線波動以及類似因素的影響。所以，難以對分析結果進行研究。
本發(fā)明的目的之一是提供一種吸收分析器，通過除去其它官能團以及基線波動的影響來獲得含于試樣中的特定官能團的時間變化。


圖1所示的是本發(fā)明的一個模式。測量部分2適于以恒定的循環(huán)測量出自色譜儀的流出液試樣的吸收光譜，基線計算部分4參照由測量部分2測量的每個吸收光譜的測量數據來確定包括在指定波數范圍的兩端上的吸收率值的基線，而峰區(qū)面積計算部分6在所確定的基線的基礎上計算在指定波數范圍內吸收光譜的峰區(qū)面積。通過峰區(qū)面積的時間變化獲得了色譜圖，峰區(qū)面積由峰區(qū)面積計算部分6來計算。
圖2所示的是示于圖1中的本發(fā)明的范例操作。
參照圖2，面積(I)t表示目標區(qū)域的吸收率，它是由在指定波數范圍y1至y2內的吸收光譜A(t，y)的積分值I1(t)扣除區(qū)域I2(t)獲得的，區(qū)域I2(t)包圍的是一個梯形，它由y1和y2吸收率值的線段連接所構成。這可以按如下表述I(t)＝I1(t)-I2(t)=∫v1v2A(t,v)dv-(v2-v1){A(t,v1)+A(t.v2)}/2]]>(1)其中y表示在吸收率測量中的波數，A(t，y)表示在積分范圍為y1至y2(y1＜y2)試樣吸收光譜隨時間的變化。在指定的波數范圍y1至y2內獲得的積分值I1(t)包括了在這個波數范圍內的基線的波動成份，該波動成份是由于相鄰官能團的吸收光譜、表現在光譜上的波動因素及類似原因所造成。通過從I1(t)中扣除基線部分的面積I2(t)可以獲得穩(wěn)定的色譜圖。
圖3表示了本發(fā)明的另一種模式。參照圖3，對吸收光譜進行二階微分取代了基線的計算。二階微分操作部分5對在指定波數范圍內由測量部分2測量的每個吸收光譜數據進行二階微分，而峰區(qū)面積計算部分6a對在指定波數范圍內二階微分操作部分5所獲得的二階微分函數與波數坐標間的區(qū)域的面積進行計算。由峰區(qū)面積計算部分6a計算出的峰區(qū)面積的時間變化構成了色譜圖。
按照本發(fā)明，吸收光譜峰區(qū)面積的計算以包括在吸收光譜指定波數范圍兩端上的吸收率值的基線為基礎，或者參照吸收光譜的二階微分函數計算峰區(qū)面積，以在此后獲得色譜圖，由此可以獲得有效的消除了在相近波數范圍出現的其它官能團的吸附峰以及基線波動的影響的色譜圖。因而，可以更精確的辨別在色譜儀例如氣相色譜儀中分離的組分。
本發(fā)明前述和其它的目的、特征、觀點和優(yōu)點從以下結合附圖對本發(fā)明的詳細說明中將會更清楚的看出。
圖1是表明本發(fā)明一種模式的框圖;
圖2是表明圖1所示本發(fā)明范例操作的吸收光譜圖;
圖3是表明本發(fā)明另一種模式的框圖;
圖4是表明本發(fā)明一個實施例的框圖;
圖5是表明本發(fā)明范例操作的流程表;
圖6是表明執(zhí)行二階微分的操作的流程表。
圖4所示的是在本發(fā)明的一個實施例中采用的裝置。
來自氣相色譜儀8的流出氣體被引至試樣池，以通過FTIR10測量它的紅外吸收光譜。由FTIR10測量的干撓圖(干撓波形)通過A-D轉換器12轉換成數字信號，被引入CPU14。CPU14與貯存吸收光譜數據的硬盤單元16、記錄計算結果的打印機18、CRT20、貯存峰區(qū)面積計算結果的RAM22、執(zhí)行操作的鍵盤24等相連接。
至于圖1和2與圖4的關系，測量部分2對應于氣相色譜儀8和FTIR10，基線計算部分4、峰區(qū)面積計算部分6、二階微分操作部分5以及峰區(qū)面積計算部分6a由CPU14、硬盤單元16和RAM22來實施。
在將來自氣相色譜儀8的流出氣體的吸收光譜存入硬盤單元16的操作中，FTIR10將流出氣體從氣相色譜儀8引入測量池，并以固定的循環(huán)操作，使得每個操作的干撓圖的數據通過A-D轉換器12并入CPU14。CPU14將干撓圖數據經付立葉變換成吸收光譜數據，并將此存入硬盤單元16中。
在測量結束后，CPU14將貯存數據進行處理以計算色譜圖的數據，并將此顯示在CRT20上或將此輸出至打印機18畫出色譜圖。
參照圖5所示的流程圖，現在對CPU14的數據處理操作進行說明。
首先，操作員通過鍵盤24設定單一光譜范圍(y1至y2)以起動數據處理操作。硬盤單元16以數據數字N貯存吸收光譜數據，FTIR10的每個操作都給予該數字N以標明數據的順序。貯存在硬盤單元16中的吸收光譜數據用數字N來識別，這樣互相有一個數字不同的吸收光譜數據屬于在FTIR 10的一個操作循環(huán)中在互相不同的時間從氣相色譜儀中流出的流出氣體的數據。數據數字N從1開始，使得予定數字的吸收光譜數據從硬盤單元16中讀出以按照上面的表達式(1)進行I1(t)的積分。然后，對指定峰區(qū)的基線部分I2(t)進行積分，并將其從I1(t)中扣除，由此計算實際的峰部分I(t)的面積。
這一計算的結果存入RAM22中，它再確定目前的數據數字是否為最終的值。如果目前的數據數字N不是最終的值，則N加1，對于下個順序的數字重復相同的操作。這樣，色譜圖I(t)的數據貯存在RAM22中，當目前的數據數字N達到最終的值時數據處理操作終止。之后，I(t)的數據從RAM22中讀出以在CRT20上顯示或在打印機18上記錄來構成色譜圖。
在前述的實施例中，在每次由色譜儀完成每個分析之前將吸收光譜暫時并入硬盤單元16中以進行之后的數據處理。也可以，在每個吸收光譜測量操作中進行這樣的數據處理操作，即在FTIR10的每個操作循環(huán)中重復進行該測量操作，以即時記錄色譜圖。
確定基線的方法是通過在圖2中指定的波數范圍的兩端上的吸收率值間連接的直線而得到近似值。也可以，通過在指定波數范圍上一些點的吸收率數據間的樣條函數來確定基線。在這種情況下，可以更精確的校正基線。
還可以通過對指定波數范圍內的吸收光譜進行二階微分來減少由于噪聲或基線波動所引起的吸收率積分值的波動。現在對采用這種二階微分處理的方法進行敘述。
圖6所示的是由CPU完成的二階微分數據處理的操作。當操作員通過鍵盤設定了單一的光譜范圍y1至y2來起動數據處理操作時，數據數字N為1的數據從硬盤單元中讀出，使得指定的峰區(qū)被二階微分。對如此得到的在指定波數范圍內的二階微分的光譜進行積分，使如此得到的積分值I(t)存入RAM中以構成色譜圖的數據文件。重復相同的處理直至數據數字達到最終的值，在數據處理操作結束后，從RAM中讀出I(t)系列數據在CRT上以色譜圖形式顯示，或在打印機上記錄。
還是在二階微分的情況下，可以在每個吸收光譜測量操作中進行包括二階微分和面積積分的數據處理操作，該測量操作以固定的循環(huán)重復進行以即時記錄色譜圖，以此取代如圖6所示的在將系列數據暫時存入硬盤單元之后進行的數據處理操作。
當進行這種二階微分時，可實現吸收光譜直流成份及基線傾斜的去除。
按照本發(fā)明的吸收分析器除氣相色譜儀外還適用于液相色譜儀、超臨界態(tài)色譜儀、薄層色譜儀等。
雖然已經詳細地敘述和表述了本發(fā)明，但應清楚地理解，其目的僅是為了說明和舉例，并非是進行限定，本發(fā)明的實質和范圍僅在所附的權利要求書中進行限定。
在前述說明部分、權利要求書和/或附圖中公開的特征的兩者、單獨或其任意組合可構成以不同形式實現本發(fā)明的手段。
權利要求
1.一種吸收分析器，它包括以固定的循環(huán)對來自色譜儀的流出液試樣進行測量的吸收光譜的測量部分；基線計算部分，用于確定關于由所述測量部分測量的每個吸收光譜的基線，該基線包括在指定的波數范圍的兩端的吸收率值；和峰區(qū)面積計算部分，用于在已確定的所述基線的基礎上計算在所述波數范圍吸收光譜的峰區(qū)面積，通過由所述峰區(qū)面積計算部分計算出的所述峰區(qū)面積的時間變化獲得色譜圖。
2.按照權利要求1的吸收分析器，其中所述基線計算部分以連接所述指定波數范圍的兩端的所述吸收率值的直線為基線，和所述峰區(qū)面積計算部分計算所述的峰區(qū)面積是通過，從在所述指定波數范圍內吸收光譜與波數坐標軸間的區(qū)域的面積中，減去在所述指定波數范圍內被作為基線的所述直線與波數坐標軸間的區(qū)域面積。
3.按照權利要求1的吸收分析器，其中所述的基線計算部分在所述指定波數范圍上的一些點的吸收率數據間獲得樣條函數，以該結果做為基線，和所述峰區(qū)面積計算部分計算所述的峰區(qū)面積是通過，從在所述指定波數范圍內吸收光譜與波數坐標軸間的區(qū)域的面積中，減去在所述指定波數范圍內做為基線的所述樣條函數與波數坐標軸間的區(qū)域的面積。
4.按照權利要求1的吸收分析器，其中由所述測量部分獲得的所述吸收光譜暫時存入貯存單元中，之后所述的基線計算部分和所述的峰區(qū)面積計算部分以從所述的貯存單元中調出的數據為基礎進行操作。
5.按照權利要求4的吸收分析器，其中吸收光譜數據與對應于所述測量部分的數據采樣順序的數據數字一起存入所述的貯存單元中。
6.按照權利要求1的吸收分析器，其中所述的測量部分獲得的吸收光譜在每次測量操作時要經過所述基線計算部分和所述峰區(qū)面積計算部分進行操作。
7.按照權利要求1的吸收分析器，其中所述的色譜儀是氣相色譜儀，所述的測量部分是付立葉變換紅外分光光度計。
8.一種吸收分析器，它包括測量部分，用于以固定的循環(huán)測量來自色譜儀的流出液試樣的吸收光譜;二階微分操作部分，用于對由所述測量部分測量的在指定波數范圍內的每個吸收光譜數據進行二階微分;和峰區(qū)面積計算部分，用于計算在所述指定波數范圍內上面獲得的二階微分函數與波數坐標軸間的區(qū)域的面積，由所述峰區(qū)面積計算部分計算出的峰區(qū)面積的時間變化獲得色譜圖。
9.按照權利要求8的吸收分析器，其中所述測量部分獲得的吸收光譜暫時存入貯存單元中，之后所述的二階微分操作部分和所述的峰區(qū)面積計算部分以從所述貯存單元中調出的數據為基礎進行操作。
10.按照權利要求9的吸收分析器，其中吸收光譜數據與對應于所述測量部分中的數據采樣順序的數據數字一起存入所述的貯存單元中。
11.按照權利要求8的吸收分析器，其中在所述測量部分獲得的吸收光譜在每次測量操作時要經過所述基線計算部分和所述峰區(qū)面積計算部分進行操作。
12.按照權利要求8的吸收分析器，其中所述的色譜儀是氣相色譜儀，所述的測量部分是付立葉變換紅外分光光度計。
13.一種數據處理方法，它包括以下步驟以固定的循環(huán)測量出自色譜儀的流出液試樣的吸收光譜;給定關于測量的所述吸收光譜的數據的波數范圍;確定基線以包括在給定的所述波數范圍的兩端的吸收率值;以確定的所述基線為基礎，計算在所述給定波數范圍內吸收光譜的峰區(qū)面積;和通過所述峰區(qū)面積的時間變化獲得色譜圖。
14.按照權利要求13的數據處理方法，其中所述基線是連接所述給定波數范圍兩端的所述吸收率值的直線。
15.按照權利要求13的數據處理方法，其中所述基線是從所述給定波數范圍上一些點的吸收率數據獲得的樣條函數。
16.一種數據處理方法，包括以下步驟測量出自色譜儀的流出液試樣的吸收光譜;指定波數范圍的同時，對每個吸收光譜數據進行二階微分;計算在指定的所述波數范圍內二階微分函數與波數坐標軸間的區(qū)域的峰區(qū)面積;和通過所述峰區(qū)面積的時間變化獲得色譜圖。
全文摘要
測量部分(2)以固定的循環(huán)測量來自色譜儀的流出液試樣的吸收光譜，基線計算部分(4)計算關于所測量的每個吸收光譜數據的包括在指定波數范圍兩端吸收率值的基線。峰區(qū)面積計算部分(6)在所確定的基線的基礎上計算在指定波數范圍內吸收光譜的峰區(qū)面積。通過所計算的峰區(qū)面積的時間變化獲得了色譜圖。這樣，在吸收分析器上可消除其它官能團及基線波動的影響。
文檔編號G01N21/35GK1070482SQ9210593
公開日1993年3月31日 申請日期1992年6月29日 優(yōu)先權日1991年6月30日
發(fā)明者太田宏 申請人:株式會社島津制作所