БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
кафедры высокомолекулярных соединений
Радченко Алексей Васильевич
Руководители:
к.х.н. Костюк Сергей Викторович
ассистент Шешко Сергей Михайлович
Минск – 2008 г.
Реферат «Использование пакета Origin в химии высокомолекулярных соединений». 4
1. Описание возможностей OriginLab. 7
1.1. Сравнение версий OriginLab. 7
1.2. Работа с файлами MS Excel в OriginLab. 9
1.3. Построение графиков в OriginLab. 10
2. Применение OriginLab на практике. 13
Интернет-ресурсы в предметной области исследования. 20
Презентация магистерской диссертации. 20
| ИК | - | инфракрасный; |
| ММА | - | метилметакрилат; |
| ПММА | - | полиметилметакрилат; |
| АК | - | акриловая кислота |
кафедры высокомолекулярных соединений
Радченко Алексей Васильевич
Руководители:
к.х.н. Костюк Сергей Викторович
ассистент Шешко Сергей Михайлович
Минск – 2008 г.
Развитие такой науки, как химия, невозможно без усовершенствования информационных технологий, необходимых для обработки информации, полученной экспериментальным путем. В настоящее время известно достаточное количество программных пакетов, ориентированных как на широкий круг пользователей, так и узкоспециализированных.
Существует большой набор программ, предназначенных исключительно для химиков: IsisDraw и ChemSketch (максимально упрощают набор химических формул), HyperChem (широко используется для квантовых расчетов и определения энергетических характеристик молекул), ChemOffice (содержит несколько приложений, сочетающих описанные выше возможности других программ; позволяет оптимизировать работу с химической информацией и значительно уменьшить время ее обработки), ChemLab (позволяет графически представлять техническую сторону эксперимента: моделировать оборудование и посуду; часто используется для иллюстрации методических указаний).
Однако результатом научных исследований или необходимым условием для сдачи отчета о работе является наглядное представление накопленных данных. В этом случае невозможно обойтись без таких программ, как MS Excel, OriginLab, MathCad. Несомненно, чаще всего используется MS Excel, что связано с его относительной простотой в использовании, удобной формой презентации табличной и графической информации. В то же время его универсальность является и недостатком – такие часто встречающиеся в химии задачи, как обработка спектров, построение нескольких зависимостей на одном графике, невозможно решить в силу их специфичности для MS Excel. Наиболее удобной программойдля использования в данном случае является OriginLab, позволяющая быстро и эффективно анализировать химическую информацию и представлять ее в требуемой форме. Кроме того, рассматриваемое приложение выгодно отличается от аналогов понятным интерфейсом и гибкостью при анализе данных. Работа с OriginLab сводится к выбору необходимых данных в “листе” и щелчку на кнопке, чтобы построить соответствующий график или диаграмму. Помимо текстовых файлов ASCII и рабочих книг MS Excel поддерживаются форматы Lotus, dBASE, DIF, LabTech, SigmaPlot, Mathematica и Kaleidagraph. Очень удобное расширение “Origin C”-подобный язык программирования Labtalk, предоставляющий доступ ко всем возможностям и функциям приложения. С его помощью можно создать отдельный модуль, функционирующий внутри приложения и выполняющий специфические задачи визуализации, определить макросы, организовать динамический обмен данными с другими приложениями Windows и т. д. [1].
К сожалению, на химическом факультете БГУ не уделяется внимания изучению OriginLab, что значительно снижает КПД студентов при подготовке отчетов по лабораторным работам. Следует признать, и тот факт, что большинство имеющейся информации по OriginLab приводится на английском языке, но это отнюдь не уменьшает популярности этой программы среди химиков.
В данной работе приводится литературный обзор ресурсов и возможностей OriginLab, на примерах описывается ее практическое применение для решения ряда проблем в химии высокомолекулярных соединений.
Так как техническое обеспечение (мощность компьютеров и версии программ) лабораторий химического факультета довольно разнообразно, будет целесообразным привести здесь основные особенности и возможности различных версий OriginLab.
Возможности Origin 5.0 “Student version”:
· ввод данных как с клавиатуры, так и импорт из текстового файла;
· создание выделенных групп данных для их перемещения и обработки как объектов;
· построение графиков, редактирование графических объектов и экспорт в различные графические форматы;
· статобработка данных по строкам и столбцам;
· регрессионный анализ ("МНК") для простейших моделей (полиномы до 9-й степени, сигмоиды и т.п.);
· фильтрация и фурье-анализ;
· интерактивное окно подбора параметров произвольной (определенной пользователем) зависимости к заданному облаку точек методом наибыстрейшего спуска;
· простейшее программирование вычислений как над отдельными переменными, так и над объектами, с использованием входного языка LabTalk, напоминающего C и имеющего определенный набор специализированных функций;
· многооконный режим редактирования "примечаний", позволяющий вести "дневник" работы, встроенный в проект.
· совмещенное окно текущих записей, редактирования программы и прямых вычислений "Script window".
Origin 6.1 “Retail”. Основными отличиями от версии 5.0 являются:
· возможность редактирования программных файлов LabTalk в нескольких независимых окнах с обеспечением сервисов, традиционных для современных интегрированных сред программирования (цветная разметка синтаксиса, автотабуляция, закладки и пр.);
· возможность создавать (и переносить с машины на машину) собственные командные панели и группы кнопок, что позволяет запускать "одним кликом мыши" не только стандартные, но и собственные оригинальные процедуры, создавая удобную рабочую среду под конкретную задачу.
Origin 7.02 “Pro”. Основные отличия от предыдущей версии:
· появление в среде Origin компилятора языка C++ в стандарте ANSI, с определением классов этого языка "Origin C" общепринятым способом в заголовочных h-файлах. Замена интерпретатора компилятором резко подняла быстродействие;
· значительное расширение набора процедур анализа данных (например, добавлена проверка статистических гипотез).
Origin7.5. Наиболее интересными доработками являются:
· инструмент Import Wizard визуально помогает импортировать файлы с двоичной информацией и ASCII;
· новая функция AutoUpdate для формул столбца корректирует вычисления всякий раз, когда модифицируются исходные данные;
· полностью обновлено меню Plot Setup, что позволяет создавать новые типы графиков и добавлять их в уже существующие.[2].
Таким образом, последив за эволюцией программы Origin, видно, что она регулярно совершенствуется и предоставляет все большее количество возможностей пользователям для обработки различного рода информации. Последняя версия 7.5 является крайне удачной для химиков, так как необходимость изменять данные в процессе обсчета возникают постоянно, а обработка ИК-спектров сополимеров требует наглядного сравнения с ИК-спектрами гомополимеров. Два последних описанных обновления полностью удовлетворяют этим требованиям. Поэтому для проведения практической части использовалась именно версия Origin 7.5.
Большинство химиков в процессе эксперимента промежуточные данные заносят в виде таблицы в MS Excel. Это наиболее удобно, так как позволяет упростить форматирование при подготовке отчета. Поэтому несомненным плюсом OriginLab является возможность непосредственной работы с таблицами из Excel. Существует несколько способов открыть файл Excel в пределах рабочей области Origin: фактически как рабочую книгу Excel или как многочисленные рабочие листы Origin. Рассмотрим оба случая.
В первом происходит привязка рабочей книги Excel с вложенными в нее листами, между которыми возможен переход. Это нужно для построения сложных графиков, данные для которых содержатся на разных листах и относятся к различным зависимостям. Необходимо всего лишь выбрать и указать значения для осей x, y, z. При изменении данных на любом из листов Excel, происходит немедленная модификация графика в Origin.[3]. Примером такого графика в химии высокомолекулярных соединений может служить изменение состава сополимера в зависимости одновременно от состава смеси мономеров и степени конверсии. В случае такой работы с данными возможны 2 вида сохранения проектов Origin – «внутренний» и «внешний». При «внутреннем» сохранении связывание между Origin и Excel поддерживается автоматически, тем самым файл Excel как бы вкладывается. В случае «внешнего» сохранения связь с исходным файлом поддерживается таким образом, чтобы даже при удаленном изменении данных в Excel одновременно изменялся и файл Origin. При этом возможно копирование дополнительных данных в файл Origin из других приложений.