Spektren auswerten im Laboralltag

Für einfache Routinetätigkeiten hingegen, insbesondere wenn in einem Labor Geräte und Software verschiedener Hersteller vorhanden sind, kann die Vielzahl der Softwareprogramme zum Hindernis werden. Die Anwender und Anwenderinnen müssen den Umgang mit den Prozessierungswerkzeugen in unterschiedlicher Software beherrschen; Algorithmen unterscheiden sich von Hersteller zu Hersteller, und oftmals wird manch fortgeschrittene Funktionalität im Alltag gar nicht benötigt. Andererseits gibt es Softwarelösungen, die manche Funktionen gar nicht enthalten, so dass etwa eine Suchfunktion u. U. gar nicht zur Verfügung steht.

Für Routineaufgaben zur Identifikation von Proben, insbesondere in Laboren mit diversem Instrumentenbestand, wäre eine einheitliche Software von Nutzen, mit der eine schnelle und einfache Bearbeitung und ein Vergleich von Spektren unterschiedlicher Dateiformate möglich sind und die auch leistungsfähige Spektrensuchen sowohl in kommerziellen Spektrendatenbanken als auch in der eigenen Spektrensammlung unterstützt. Dies war der Leitgedanke bei der Konzeption der Software „SpectraGenius“, die bei S.T. Japan- Europe entwickelt wurde. Katja Holland-Moritz, CEO der S.T. Japan-Europe GmbH, erläutert dazu: „Wir wollen in keinster Weise mit der Software von Spektrometerherstellern konkurrieren, sondern den AnwenderInnen eine Hilfstellung geben, ihre Prozesse im Labor zu optimieren.“

Die Software „SpectraGenius“ kann Spektren in mehr als 60 Dateiformaten unterschiedlicher Anbieter einlesen. Dabei ermöglicht der Preview-Modus eine schnelle Vorschau der zu ladenden Daten, so dass nur diejenigen Spektren im Arbeitsbereich landen, die auch wirklich bearbeitet werden sollen. Einmal geladen, können einzelne oder mehrere Spektren gleichzeitig bearbeitet werden. Neben verschiedenen Achsenkonvertierungen, Anpassungen des Spektrenbereichs und der Auflösung sind automatische und händische Korrekturen der Basislinie, Glättung, Offsetkorrektur, Normalisierung und mehr möglich. Alle Operationen können dabei jederzeit und vollständig rückgängig gemacht werden. So lassen sich die Spektren schnell, effizient und vor allem einheitlich bearbeiten und für eine Spektrensuche vorbereiten, egal, auf welchem Spektrometer sie zuvor aufgenommen wurden.

Für Routineaufgaben lassen sich alle Operationen auch einfach und ohne Programmierkenntnisse im Batch-Processing-Werkzeug automatisieren und dann mit wenigen Klicks auf zahlreiche Spektren gleichzeitig anwenden. Nur wenige Spektren müssen dann – falls erforderlich – noch von Hand bearbeitet werden. Zur besseren Übersicht bei der Arbeit an unterschiedlichen Projekten können mehrere verschiedene Arbeitsbereiche in der Software angelegt werden und auch zur späteren Weiterverwendung abgespeichert werden.

Suche in Spektrendatenbanken

Zur einfachen Identifikation unbekannter Proben oder für die Wareneingangskontrolle bietet sich der Vergleich des gemessenen Spektrums mit einem Referenzspektrum an. Identität und Reinheit der Probe können so schnell überprüft werden. Im Zeitalter der Digitalisierung ist die automatisierte Spektrensuche in Referenzdatenbanken üblich: Mittels spezieller Algorithmen werden Spektren miteinander verglichen und der Grad der Übereinstimmung durch einen Zahlenwert angegeben. Die nach diesem Zahlenwert sortierten Ergebnisse werden dann auf dem Bildschirm angezeigt.

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Benutzeroberfläche von „SpectraGenius“ im Preview Mode zur Spektren-Vorschau. © S.T. Japan

Die Software „SpectraGenius“ vergleicht Zehntausende von Spektren binnen weniger Sekunden und gibt die Ergebnisse aus. Für die Suche können Spektrendatenbanken in einigen gängigen Formaten verwendet werden: entweder bereits selbst erstellte aus der jeweiligen Herstellersoftware oder aber kommerziell erworbene wie beispielsweise Spektrenbibliotheken von S.T. Japan-Europe. Weiterhin ist es möglich, ein Verzeichnis auf dem Dateisystem als Basis für die Suche anzugeben, so dass auch die Suche in eigenen Spektrensammlungen ermöglicht wird. Spektrensuchen können dabei auf dem vollen Spektrenbereich oder auf ausgewählten Spektrenregionen durchgeführt werden. Zudem ist die Suche nach bestimmten Peaks oder auch eine Suche nach Text in der Beschreibung der Spektren möglich. Ein Ergebnis einer Spektrensuche kann so auch durch eine nachfolgende Textsuche weiter eingegrenzt werden.

Verarbeitung der Ergebnisse

Die Ergebnislisten von Suchvorgängen können zur weiteren Verarbeitung z. B. nach Microsoft Excel oder Word exportiert oder aber als gedruckter Bericht oder PDF (mit individuellem Layout) ausgegeben werden können. Ebenso ist es möglich, Daten in ausgewählten Formaten als Spektrum oder als Bild abzuspeichern und in anderer Software beispielsweise zur Berichtserstellung weiterzuverarbeiten.

AUTORIN
Dr. Maren Fiege
CTO
S.T. Japan-Europe GmbH, Frechen
www.stjapan.de