<<
>>

2.2.5 Подходы, направленные на снижение фотометрических ошибок и увеличение разрешения в спектрах поглощения

На рис. 1 показана рабочая функция (E, отн. ед.) спектрофотометра, которая определяется спектральной плотностью источника излучения при постоянной спектральной ширине щели, спектральной чувствительностью фотоприемника при этой ширине и заданном коэффициенте усиления сигнала, а также светосилой монохроматора (-ов) устройства.

Данная функция позволяет оценить — насколько оптически плотным может быть образец, при измерении которого для каждой Xi отношение «сигнал/шум» будет удовлетворительным (т.е. характеризует некоторый «запас прочности» по показателю S/N).

Снижение систематической фотометрической ошибки базовой линии спектрофотометров, а также ошибки, обусловленной асимметрией кювет, обеспечивалось путем регистрации спектров в режиме Split-beam (рис. 2, 3).

Увеличение разрешения в спектрах поглощения образцов достигалось вычислением второй производной.

С целью снижения случайных ошибок фотометрических измерений, обусловленных тепловым шумом фотодетектора, спектры поглощения сглаживались и аппроксимировались кубическими сплайнами (Cubic Spline Smoothing, CSS) с точностью аппроксимации до 0,2 нм (рис. 4).

Рис. 1. Рабочая функция, полученная на спектрофотометре

Shimadzu-2550

Примечание: источник излучения — дейтериевая

ультрафиолетовая лампа WL24443 A OEM; приемник излучения — InGaAs фотоэлектронный умножитель R928 (Hamamatsu); шаг измерения — 0,2 нм; спектральная ширина щели — 0,5 нм; усиление k=1; скорость сканирования — Slow; по оси ординат — сигнал на выходе фотодетектора (E, отн. ед.)

A
0.0008
0.0006
0.0004
0.0002
0.0000
-0.0002
-0.0004
263.5
266.0
268.5
271.0
нм
Рис.
2. Базовые линии, полученные на спектрофотометре

Shimadzu-2550

Обозначения: 1 — идеальная базовая линия; 2 — среднее

арифметическое базовой линии по 12 измерениям (тонкие линии), выполненным с интервалом в 3 мин (стандартный режим измерения), A — здесь и на других рисунках: поглощение (отн. ед.)

A

0.00060 0.00045 0.00030 0.00015 0.00000 -0.00015 -0.00030

Обозначения: 1 — идеальная базовая линия; 2 — стандартный режим измерения; 3 — режим Split-Beam

Примечание: с целью уменьшения систематических ошибок

базовой линии все измерения проводили на одном оптическом канале, второй канал (канал сравнения) использовали в качестве опорного (режим Split-beam); в качестве примера, пунктирной линией показана случайно возникшая область Z, которая при измерении в стандартном режиме в спектрах светопоглощения может быть ошибочно интерпретирована как плохо разрешенная полоса поглощения; аналогичный артефакт также может снижать и разрешение истинных полос поглощения, соседствующих с ней по обе стороны

Рис. 4. Вторая производная спектра поглощения бычьего сывороточного альбумина (БСА) после его аппроксимации сглаживающим кубическим сплайном

Обозначения: 1 — вторая производная исходного спектра поглощения; 2 — вторая производная после аппроксимации спектра CSS; по оси ординат — вторая производная поглощения (d A)

Примечание: производные спектров поглощения приведены в одном масштабе, но смещены по ординате друг относительно друга на постоянное значение

Дополнительная фильтрация шумов при анализе второй производной осуществлялась аппроксимацией спектров поглощения неоднородными рациональными Безье-сплайнами различных порядков (Non-Uniform Rational Bezier Spline, NURBS,) с передискретизацией (рис.

5, кривая 2) или с применением окна Кайзера-Бесселя с низкочастотной фильтрацией (Kaiser-Bessel Lowpass Filtering, KBLF) (рис. 5, кривая 3). При неоднозначности в интерпретации слабых сигналов в качестве альтернативы использовали сглаживание Савицкого-Голея (Savitzky-Golay Smoothing Filters, SGSF).

При некотором несоответствии оценок положения пиков полос поглощения в спектрах образцов, выявленных с помощью второй производной и полученных непосредственно из недифференцированного спектра, представлены оба значения (рис. 6, 7).

Рис. 5. Вторая производная спектра поглощения БСА после его аппроксимации неоднородным рациональным B-сплайном или фильтрацией окном Кайзера-Бесселя

Обозначения: 1 — вторая производная после аппроксимации спектра CSS; 2 — вторая производная спектра после аппроксимации CSS и NURBS; 3 — вторая производная спектра после аппроксимации CSS и KBLF; по оси ординат — вторая производная поглощения (d A)

Примечание: производные спектров поглощения приведены в одном масштабе, но по ординате смещены друг относительно друга на константу

Рис. 6. Возможные несоответствия оценок положения пиков в спектрах поглощения фенилаланина, выявленных с помощью второй производной и полученных непосредственно из недифференцированного спектра

Обозначения: 1 — вторая производная спектра поглощения образца (d A); 2 — исходный (недифференцированный) спектр поглощения (A)

Рис. 7. Возможные несоответствия оценок положения пиков в спектрах поглощения триптофана, выявленных с помощью второй производной и полученных непосредственно из недифференцированного спектра

Обозначения: 1 — вторая производная спектра поглощения образца (d A); 2 — исходный (недифференцированный) спектр поглощения (A)

Примечание: знаком «▼» показан пик в спектре поглощения, для которого не определяется экстремум по второй производной; знаком «А» показаны пики второй производной, которые не идентифицируются на исходном спектре

<< | >>
Источник: Лавриненко Игорь Андреевич. РАЗРЕШЕНИЕ, ИДЕНТИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ ПЕРЕКРЫВАЮЩИХСЯ ПОЛОС ПОГЛОЩЕНИЯ ХРОМОФОРОВ НЕКОТОРЫХ ПРОСТЫХ И СЛОЖНЫХ БЕЛКОВ В ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН 240-320 НМ. 2015

Еще по теме 2.2.5 Подходы, направленные на снижение фотометрических ошибок и увеличение разрешения в спектрах поглощения:

  1. РАЗДЕЛ 1. Производственная функция
  2. 2. Принципы нового международного экономического порядка
  3. § 4. Юридическое лицо как материальная сущность - имущество
  4. 2. Источники региональной экономической информации и вопросы их упорядочения. Методы ретроспективного анализа развития экономики региона. Исследование воспроизводственных процессов в Грузинской ССР
  5. 4.2. АНАЛИЗ ОБОРА ЧИВАЕМОСТИ АКТИВОВ И КАПИТАЛА ПРЕДПРИЯТИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ
  6. Рекомендации по проведению практических занятий
  7. СОВРЕМЕННАЯ РЕКЛАМА
  8. Основные направления психотерапии
  9. СПЕЦИФИЧНОСТЬ ВИДА И ВИДООБРАЗОВАНИЕ
  10. Х.5. Геоэкологические аспекты транспорта
  11. ИМПЕРАТИВЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНТЕГРАЦИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ В ЕВРОПЕЙСКОМ КОНТЕКСТЕ А.Е. Дайнеко
  12. Подход к психическому развитию как к научению в школе бихевиоризма
  13. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ПОЗНАВА ТЕЛЬНОЙ СФЕРЫ УДЕТЕЙ С НАРУШЕНИЯМИ СЛУХ
  14. Образ родителей у агрессивных и неагрессивных подростков Н. А. Васильченко (Краснодар)