Хроматографические методы анализа и исследований получили в настоящее время широкое распространение. Одновременно значительно усложнились анализируемые с помощью хроматографии объекты. Эффективность хроматографических методов может быть существенно повышена за счет автоматизированной обработки хроматографических данных при помощи ЭВМ. Использование вычислительных устройств и ЭВМ для целей количественного и качественного анализа, для физико-химических исследований, управления ходом эксперимента и т. д. не только сокращает сроки научных разработок, повышает точность и достоверность получаемых результатов, дает значительный экономический эффект, но и является эффективным средством повышения интеллектуального потенциала ученых.
Особенно большой эффект дает применение ЭВМ при рутинных анализах в больших лабораториях, где к системе могут быть подсоединены одновременно десятки газовых хроматографов, а при большой мощности ЭВМ к ней можно подключить и разные аналитические и спектральные приборы, что существенно повышает комплектность анализов. В научно-исследовательских лабораториях применение ЭВМ повышает точность анализа и скорость обработки информации.
Основываясь на своем опыте, авторы пришли к заключению, что применение ЭВМ при обработке газохроматографи-ческой информации освобождает от трудоемких вычислений, связанных с большой затратой времени, и позволяет избежать субъективных ошибок, возникающих в процессе вычислений.
При исследованиях в области автоматизации газохрома-тографического анализа (как ив любой области обработки
аналитических данных) можно выделить условно несколько направлений.
1. Разработка аппаратуры. Сюда относятся вопросы взаимосвязи между ЭВМ и газовым хроматографом, построение специализированных вычислительных устройств для хроматографии и т. д.
2. Разработка алгоритмов и программ для обработки газовых хроматограмм. Эти алгоритмы предназначены для1 выполнения таких действий, которые раньше выполнял человек: вычисление площадей пиков, индексов удерживания, процентного состава смеси и т. д.
3. Разного рода математические преобразования хроматограмм (например, разделение перекрывающихся пиков, многомерный статистический анализ хроматограмм). Все эти приемы стали возможны только благодаря применению быстродействующих ЭВМ, так как объем вычислений, требуемый для работы с применением этих методов, очень велик.
4. Использование ЭВМ с целью управления проведением эксперимента. Сюда относится и такая постановка эксперимента, где непосредственно измеряются линейные комбинации искомых величин. Задачей ЭВМ является тогда решение системы линейных уравнений в ходе работы. В настоящее время широко распространены методы Фурье-спектроскопии. В хроматографии тоже возможно применение подобных экспериментов, одним из примеров может служить кросс-корреляционная хроматография.
К работе по использованию ЭВМ в газовой хроматографии, конечно, привлекаются специалисты по вычислительной технике, употребляющие специфическую терминологию. Ясно, что на стыке двух различных дисциплин возникают трудности взаимопонимания между специалистами. Быстрый рост и усложнение вычислительной техники представляют для химика-хроматографиста большие трудности. В большинстве лабораторий, где планируется внедрение ЭВМ для обработки газохроматографических данных, использовать сразу новейшие достижения вычислительной техники затруднительно, так как у персонала недостаточно опыта и знаний. Но первоначальные трудности, обусловленные спецификой ЭВМ, впоследствии полностью преодолеваются.
Данная книга является попыткой краткого и систематизированного изложения перечисленных выше направлений
в газохроматографических исследованиях. Описаны системы газовый хроматограф—ЭВМ на различных этапах развития. Хотя некоторые системы в настоящее время не находят широкого применения, они могут быть примерами для составления автоматизированных систем с учетом имеющихся возможностей. Не рассматривается только корреляционная хроматография, которая пока еще не получила широкого распространения.
Книга разделена напять глав. В первой и второй главах сравниваются различные методы расчета хроматограмм и описываются варианты интерфейса между ЭВМ и газовым хроматографом. В третьей главе дается обзор методик обработки газовых хроматограмм на ЭВМ, а в четвертой обсуждаются возможности разделения перекрывающихся пиков. Пятая глава излагает методы и результаты многомерного статистического анализа газовых хроматограмм.
Вклад авторов в написание книги распределился следующим образом. Главы первая и вторая написаны Э. Кюлликом, им же составлен общий план книги; третья глава написана М. Кальюрандом, четвертая — М. Коэлем; пятая глава написана совместно М. Коэлем и М. Кальюрандом. Авторы выражают глубокую благодарность М. А. Кузнецову за ряд ценных замечаний по книге и К- И. Сакодынскому за постоянную поддержку и внимание к данной работе.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие..................... 3
Глава первая
ИНФОРМАЦИЯ,
ПОЛУЧАЕМАЯ В ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
1.1. Введение...................... 6
1.2. Рост информации, получаемой с помощью газовой хроматографии..................... 7
1.3. Параметры, характеризующие газохроматографический анализ....................... 10
1.4. Время, затрачиваемое на обработку хроматографиче-
ских данных.................... 13
Литература .................... 20
Глава вторая
АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
В ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
II. 1. Введение..................... 22
II.2. Интеграторы.................... 23
П.2.1. Механические интеграторы.......... 23
II.2.2. Электронные интеграторы.......... 24
П.З. Использование ЭВМ................ 29
11.4. Выбор ЭВМ..................... 32
11.5. Система газовый хроматограф—ЭВМ, работающая
в офф-лайн режиме.................. 33
II.5.1. Гибридная система............. 36
11.6. Система газовый хроматограф—ЭВМ, работающая
в он-лайн режиме.................. 37
11.6.1. Реальный масштаб времени.......... 40
11.6.2. Режим разделения времени.......... 42
125
11.7. Он-лайн системы в газовой хроматографии..... 43
11.7.1. Специализированные ЭВМ для нужд газовой хроматографии .................. 45
11.7.2. Специализированные системы газовый хроматограф — ЭВМ средней мощности........... 48
11.7.3. ЭВМ для нужд газовой хроматографии и инструментального анализа.............. 53
11.8. Работа нескольких ЭВМ в режиме с распределением времени...................... 60
11.9. Развитие автоматизации эксперимента в газовой хроматографии .................... 62
Литература.................... 63
Глава третья
ОБРАБОТКА; ГАЗОВЫХ ХРОМАТОГРАММ НА эвм
III. 1. Введение..................... 66
111.2. Преобразование газохроматографических сигналов
в цифровую форму ................. 67
111.3. Сглаживание газохроматографических сигналов . . 73
111.4. Коррекция нуля................... 76
111.5. Обнаружение пика и определение его параметров . . 79
111.6. Вычисления.................... 82
111.7. Использование ЭВМ для хранения хроматографической информации.................... 84
111.8. Заключение.................... 87
Литература .................... 89
Глава четвертая
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ПЕРЕКРЫВАЮЩИХСЯ^ ПИКОВ В ХРОМАТОГРАФИИ
IV. 1. Введение ..................... 91
IV.2. Простые методы разделения перекрывающихся пиков 92
IV.3. Метод наименьших квадратов............ 93
IV.4. Формы пиков, встречающихся в газовой хроматографии 100
IV.5. Использование преобразования Фурье для обработки
хроматограмм................... 106
Литература..................... 109
4 1?
Глава пятая
МНОГОМЕРНЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ В ХРОМАТОГРАФИИ
V.I. Введение . . .................... П2
V.2. Методы распознавания образов для статистического
анализа ...................... ИЗ
V.3. Применение метода распознавания образов ... 118 Литература................... 123
Цена: 100руб.
