Алгоритмическое и программное обеспечение формирования списка линий из молекулярных спектров атмосферных газов

• Автор: Пшеничников, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава 1 Распознавание спектральных линий.

1.1 Метод потенциальных функций

1.2 Поиск пиков линий в спектре

1.3 Выделение групп линий

1.4 Применение кластерного анализа.

1.5 Результаты.

1.6 Выводы.

Глава 2 Подгонка контуров спектральных линий.

2.1 Некорректные задачи

2.1.1 Система линейных алгебраических уравнений
2.1.2 Корректность по Тихонову. Множества корректности.
2.1.3 Основные способы построения регуляризирующих алгоритмов
2.2 Дерево решений.
2.3 Алгоритмы нелинейной оптимизации.
2.4 Алгоритм регуляризации с использованием информации о поведении итерационного процесса подгонки МНК АРИПИПП
2.5 Алгоритм регуляризации с привлечением априорной информации о матрице корреляции производных от невязки по параметрам АРИМК
2.6 Алгоритм локальной регуляризации 1
щ 2.7 Результаты
2.8 Выводы.
Глава 3 Автоматический спектроанализатор .
3.1 Основные функции.
3.2 Режимы работы программы
3.3 Выводы.
Заключение.
Литература


Поэтому для специалистов во всем мире стало очевидным, что анализ таких спектров, невозможен без создания специальных автоматизированных систем и инструментальных средств, которые обеспечили бы эффективную, быструю и удобную работу со спектрами. Рассмотрим процесс образования спектров. Все эти изменения энергии являются квантованными, т. Типичная схема спектроскопического эксперимента представлена на рисунке 1. Спектры молекул зависят от возможности нахождения молекул в различных состояниях, имеющих различную энергию, которая определяется наличием в молекуле различных типов движений. Каждому типу движений в молекуле (вращения молекулы или ее групп, колебания атомов и групп, движения электронов, собственные вращения электронов и ядер - спин) соответствуют свои уровни энергии и свой метод молекулярной спектроскопии, чувствительный к тем или иным особенностям строения молекулы. Ввиду единства природы электромагнитного излучения любых частот - от радио- до гамма-излучения, все методы спектроскопии принципиально похожи друг на друга [1,2,3]. Как уже отмечалось, внутренняя энергия молекулы имеет 3 составляющих - электронную энергию, колебательную и вращательную. Ниже, на рисунке 2, приближенно описаны соотношения этих энергий. Электрон может переходить на орбиты с разной энергией. Если у электрона изменяется радиус орбиты, то изменяется и энергия. Собственные энергетические уровни молекулы имеют строго определенное расположение. Разница между электронными уровнями составляет сотни тысяч обратных сантиметров (1 см'1 = ' эрг). Множество уровней энергии дискретно. Самое нижнее электронное состояние называется основным. Колебательная энергия - это энергия колебания длин связей, называемые валентными колебаниями (дое/с/г/и#), и углов между ними (ЬепсИп^)у торсионные колебания (поворот одной большой части молекулы относительно другой) и т. Для описания движения в молекуле вводят нормальные координаты. Число нормальных колебаний в молекуле равно ЗЫ-6, где N -число частиц. Разница между колебательными уровнями энергии составляет примерно е - +4 см'1. Состояния нумеруются по квантовым числам нормальных колебаний. Например, у молекулы воды три типа нормальных колебаний - это валентные симметричные колебания, валентные антисимметричные колебания и изгибные колебания (изменение угла между связями). Состояние (0) означает 0 квантов возбуждения по симметричному валентному колебанию, 1 по изгибному, и 0 по валентному антисимметричному колебанию. Вращательная энергия определяется вращательным движением молекулы. Уровни нумеруются по квантовым числам квадрата углового момента и по проекции углового момента на выделенную ось внутримолекулярной системы координат. Для каждого значения углового момента есть подуровни с различными значениями проекции вектора углового момента. Для молекул с числом атомов больше двух различают несколько типов - это сферический волчок (у которого все моменты инерции одинаковы), сплюснутый волчок (у которого 2 больших момента инерции одинаковы), вытянутый волчок (у которого 2 меньших момента инерции одинаковы) и асимметричный волчок (у которого все 3 момента инерции одинаковы). Трем составляющим энергии соответствуют 3 типа спектров: вращательные, колебательно-вращательных и электронно-колебательно-вращательные. Если переходы совершаются между вращательными уровнями одних и тех же электронных и колебательных состояний, то появляются так называемые чисто вращательные спектры (см. Электромагнитное излучение или поглощение, отвечающее этим спектрам, соответствует далекой инфракрасной или микроволновой области. Если переходы совершаются между колебательными уровнями одного и того же электронного состояния, то возникают чисто колебательные спектры. Частоты излучения или поглощения, отвечающие этим спектрам, лежат в близкой или средней инфракрасной области (соответствующие длины волн занимают диапазон приблизительно от 2 до 0 мкм). Как правило, однако, наряду с чисто колебательными движениями возбуждаются и вращательные движения или совершаются переходы между вращательными уровнями энергии, близкими к данному колебательному уровню энергии.