光谱学中用于计算强度相关性和结构函数的LabView工具箱

软件X 13（2021）100640原始软件出版物PhotonSTR-18：一个用于光子相关光谱学的LabView工具箱卡洛斯A.加西亚-卡迪纳，亚伯拉罕·德·J·阿吉拉尔-乌里韦，路易斯·F.罗哈斯-奥乔亚物理系，CINVESTAV-IPN，Av.国立理工学院2508，07360墨西哥城，墨西哥ar t i cl e i nf o文章历史：已收到22六月2020年收到修订表格2020年11月26日接受2020年关键词：强度相关（结构）函数动态光散射（DUI）光子相关光谱学[编辑]a b st ra ct我们介绍了PhotonSTR-T18，这是一个基于LabView的软件包，用于通过测量软材料散射光子的到达时间来计算强度相关性和结构函数。PhotonSTR-T18可以从一组（自动模式）和两组独立的收集数据（跨模式）计算散射光历史的强度相关性和结构函数。在这里，我们介绍了软件操作和功能的为了验证我们的包装能力，我们提出了从嵌入聚合物基质中的模型胶体纳米颗粒获得的数据分析。我们的结果与以前的结果进行了定量比较，从而验证了我们的软件在©2020作者（s）.由Elsevier B.V.出版这是CC BY许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。代码元数据当前代码版本V1.2此代码版本使用的代码/存储库的永久链接https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX_2020_261法律代码许可证知识共享署名4.0（CC-BY）使用LabVIEW2017的代码版本控制系统使用的软件代码语言、工具和服务National Instrument Labview编译要求、操作环境依赖项和任何操作系统。如果可用，请链接到开发人员文档/手册https://github.com/CINVESTAV-T18/PhotonSTR-18/blob/Docs/Manual.pdf支持电子邮件查询garciacadenac@gmail.com软件元数据当前软件版本1.2指向此TBD版本可法律软件许可证知识共享署名4.0（CC-BY）计算平台/操作系统和任何操作系统安装要求依赖项无安装要求如果可用，请链接到用户手册-如果正式发布，请在引用列表中包含对发布的引用https://github.com/CINVESTAV-T18/PhotonSTR-18/blob/Docs/Manual.pdf问题支持电子garciacadenac@gmail.com1. 动机和意义PhotonSTR-T18是在LabView中开发的，可用于分析强度存在波动的现象。在化学、生物和其他物理过程中，事件随时间的变化。在这项工作中，我们关注的是动态光散射。*通讯作者。*电子邮件地址：carlos. cinvestav.mx（Carlos A.García-Cadena），Luisf.cinvestav.mx（路易斯F.Rojas-Ochoa）。https://doi.org/10.1016/j.softx.2020.100640技术（DLS）。典型地，在DLS中，需要对应于来自样本的散射光强度的时间波动的光子计数字符串。在文献中，通常使用强度相关函数（ICF）来估计悬浮在连续介质中的颗粒的差异系数及其大小分布，如其他示例所示[1一些工作涉及通过硬件[4在X射线散射中- 社区[72352-7110/©2020作者。 由Elsevier B.V.发布。这是CC BY许可证（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）下的开放获取文章。ScienceDirect上提供的内容列表SoftwareX期刊主页：www.elsevier.com/locate/softx卡洛斯A.García-Cadena，亚伯拉罕的J。阿吉拉尔-乌里韦和路易斯F.Rojas-Ochoa软件X 13（2021）1006402;+⟨⟩==<<=ab···=−;⟨⟩=1次=[ab（τ）=T→∞TSity Drifts [13（（）G（τ）limT→∞TGab（τ）的极限情况和性质可以计算Sab（τ）=Ti=1- 2G ab（τ）。（十二）⟨⟩]1年然而，这些研究中没有一个考虑到强度结构函数被定义为[13，18]结构函数，即使它提供了更好的信噪比[ 13，18]。对于暴露于高噪声和Inten-S的过程，该比率林1T[a t]B t]2dt光散射的社区。此版本的软件重新-您只想访问带有LabVIEW的个人计算机，而不需要采集卡或任何图形加速硬件（如使用CUDA平台的并行计算）。PhotonSTR-T18的另一个特点是它的灵活性，因为代码是开源的，因此，任何用户都可以自由修改它。PhotonSTR- T18（V1）在离线模式下计算相关性和结构函数，即：用户必须独立收集时间序列;然而，我们认为实现PhotonSTR-T18的硬件版本以进行在线数据处理是可行的。只有少数作品中讨论了散射强度结构函数的使用（例如，在参考文献中）。[10] [3，17]和参考文献）。因此，开发一种能够处理大量分散的强度数据以获得相关性和结构函数的软件工具本身就很有吸引力。实现一个具有几个参数并可适应不同文件的GUI，使时间序列分析能够有效和直观地获得典型实验（范围从1到100秒）的自动模式和跨模式模式中的结构和相关函数。并行数据处理，本机在LabView中，允许我们在不使用任何额外硬件的情况下高效地处理大量数据，从而显著减少处理时间。2. 用于强度相关和结构函数的Multi-τ方案[在这里，我们给出了相关函数和结构函数的精确形式和离散形式的定义。对于离散形式，我们也给出了相同函数的估计量。此外，还介绍了线性相关器和多τ算法。2.1. 强度相关性与结构函数的相关性在随机过程理论中，相关函数G{\displaystyle G {\displaystyleG}}定义如下[18]1ºT0=[a（t+τ）− b（t）] 2.（六）同样，如果a（ t） b（t）thenSaa（τ）是自结构函数;否则，它是交叉结构函数。与相关函数一样，统计相关函数的定义如下：{\displaystyle {\}S ab（t1，t2）∞∞[a（t1）]b（t2）]2P（a，b t1，t2）dadb−∞ −∞=[a（t1）− b（t2）] 2.（七）然而，由于指定P（a， b t1，t2）的困难，人们计算的是结构函数，而不是统计结构函数。如果时间平均值等于统计平均值，则该过程是遍历的。下一个等式关系到结构和相关函数的性质。S ab（τ）=a（t+τ）2+b（t）2− 2 G ab（τ）。（八）对于广义平稳随机过程，自结构函数用Eq.{\displaystyle Eq.}表示。（8）转入Sab（τ）=Gaa（0）+Gbb（ 0）−2Gab（τ），（9）2.2. 相关性和结构函数在其离散形式。相关函数和结构函数G和S的定义需要样本函数a（ t）和b（t）的显式形式来表示。被计算。另一方面，在一个实验中，只有这些函数的离散形式和有限形式是可用的;因此，我们需要方程的离散形式。（1）和（6）。离散形式。关于样本函数a jwith j 0，T，其中T是整数，是T的集合1个数字。在实验上，样本函数为分段过程的结果;检测器的原始数据;是固定宽度Δt的时间间隔的平均值，我们将参考以Δt作为采样时间。例如，在DLS中，每个j表示在宽度为Δt的第j个时间窗口中检测到的光子之和，并且它是每单位时间检测到的光子数的离散版本。 我们应该注意到，通过直接使用定义计算离散G和S函数不是最优的，因为它们不考虑对测量数据的任何噪声贡献。然后，我们引入了这些函数的最优估计量。在哪里 。。。表示时间平均值，a和b表示连续值随机过程的样本函数，τ是一个随机过程的滞后时间。通常，如果a（ t） b（t）thenGaa（τ）被称为自相关函数，另一方面，它被称为交叉相关函数。相关函数可以理解为函数的平均值。此外，我们还提供了以下时刻的定义：样本函数。相关函数和结构函数的离散定义是相关的。T−τ−1G （ τ）=a i+ bi=−1，（1ABTl-τi=0i+τiABb（l它分别还原为G（）（0）和G（）（0）。我们应该MLTi=0离散样本函数的不同统计矩可以很容易地计算出来;例如，一个样本函数的第一个矩是T−1使用fewer运算的GS离散最后，通过适当地合并在每个相关器中计算的GS函数的信道来获得GS函数。我们引入以下符号;letG（l）（τ），S（l）（τ），a（l）和b（l）ABABJJ=1Ça i2。（十五）延迟时间在每个G/ S和第l个G/ S中的比例不同τ0，。。。m l P Δ t0在m lΔ t0的步骤中。因此，在多τ算法的背景下，G-S函数的离散估计量的定义就成了。T−τ−1更高阶的矩可以以类似的方式直接向前计算。如前所述，离散估计器不应G（l）（τ）=1a（l）b（l），（18）包括对数据中可能噪声的任何考虑;然后，我们分别为相关函数和结构函数引入了以下估计量：{\displaystyle {\}）}AB和Tl-τi=0T−τ−1MLi+τiGa b（τ）S（l）（τ）=1[A（L）]B（L）]2和S（+））- ）AB（τ）=<（a（l））2>+（b（l））2−2G （l）（τ）。（十九）sab（τ）=。（十七）2对于一个明智的意义上的静态过程，术语<（a（l））2>AA和<（）2lli+τ2.3. 用于强度相关器和结构器的Multi-τ算法为了计算相关性和结构函数，可以使用线性相关器/结构器（G/ S），其使用结构和相关性函数的离散定义来计算结构和相关性函数。然而，使用线性G/ S在计算上可能是不可靠的。例如，在T1个数字的数据集中（a j，j 1，. 。。 ，T），需要T2次运算的阶数来计算&所有滞后时间0τT处的GS函数。此外，Multi-τ算法可以在线性相关器的一小部分时间内计算相关性和结构函数; Multi-τ算法使用K个线性G/ S的集合。这些线性G/ S通过在数据分割过程中半对数地增加采样时间来单独地计算相关性和结构函数。一个完整的理论证明，为Multi-τ算法的两个GS函数将提出其他地方。我们首先介绍了线性τG2.3.1. 线性相关器/结构器由P通道组成的线性G/ S的体系结构。它们中的每一个都计算由方程给出的相关性或结构函数。（10）和（11）在τ的不同值处。例如，通道P0在滞后时间τ0计算这些函数，通道P1在滞后时间τ1计算这些函数，等等。线性G/ S覆盖滞后时间0。 τPΔt。文献中已经报道了线性G/ S的不同方案[2，19]。2.3.2. Multi-τ相关器/结构器Multi-τ算法由具有P个通道的K个线性G/ S的集合组成，每个通道半对数地增加滞后时间和采样时间。第l个样本时间（l）0，。。。K）G/S标度 阶 数 为Δt lm lΔ t0，其中Δt0是第0个G /S的采样时间，m 2是整数。增加采样时间会在两者中引入系统错误。G&S函数，通过确保P/m≥8，可以将其设置为小于其他噪声源[6]。因此，第l个G/S覆盖滞后时间τ = 0，m lΔ t0，. 。。 m l PΔ t0并计算数据集长度自T / m l以来减小的应力。T;然后，每个通道上都需要更少的操作。 L的G/S计算1未在所有可用延迟时间内穿孔。 因为他们中的一些人重叠了。为了合并在不同C / S中计算的G&S函数的通道，我们使用k的所有延迟时间。0，then，these与具有k的通道合并1和τ >（P/ m）Δt0以避免重叠，下一个以相同的方式合并，G（τ）=G（0）（τ）G（1）（τ>PΔt0/m）··G （K）（τ>PΔt0/m），（20）S（τ ）=S （0）（τ ）S （1）（τ>PΔt0/m）··S （K）（τ>PΔt0/m）。（二十一）3. 软件描述在其当前版本中，该软件可以在自动（仅1个检测器通道）或交叉模式（2个检测器通道）中处理光子串。此外，还可以配置多延迟时间配置Multi-τ（P、m和采样时间参数），这允许具有自适应精度和灵敏度的结果，使其成为一个全面而灵活的软件。由于其固有的特性，我们在LabVIEW中开发了我们的相关器/结构器软件。Labview是基于一个数据流模型;它的执行顺序与大多数顺序行编程语言都有很大的不同。在Labview中，不具有层次结构依赖性的代码段是并行执行的。该特性单独允许开发可以更有效地处理大量数据的代码，因为它可以在没有诸如视频加速器卡之类的昂贵的额外硬件的情况下寻址PC中的大部分RAM这是CUDA开发环境中的要求。图。图1显示了PhotonSTR-T18软件的一般操作流程图。3.1. 数据条件处理数据调节的第一阶段包括将原始数据文件加载到PC RAM中。选择文件后，或文件在交叉关联的情况下，程序会加载文件内容。然后，它将二进制或ASCII数据从光子计数器转换为整数向量。文件的大小取决于severali=0i+τi这些估计器降低了估计器的在我们的代码中使用iBB卡洛斯A.García-Cadena，亚伯拉罕的J。阿吉拉尔-乌里韦和路易斯F.Rojas-Ochoa软件X 13（2021）1006405××××===×=× ×===因子;在DLS中，它主要取决于测量的长度和检测到的光子总数。对于数百秒的范围实验，文件大约需要30 Mb，大约需要15 10−3秒来加载数据并为单个文件创建一个无符号整数数组。在这项工作中，我们使用基于Flex 03 lq-12 USB的数字相关器从Correlator.com获得原始数据。相关器记录光子事件之间的系统时钟滴答声（1/60 MHz）的数量。它有两种数据格式，8位和16位，在这种情况下，数据集中的每个字节（或字）都表示一个光子事件。在此阶段对测量事件的总数进行计数，获得光子的总数，同时忽略等于整数255或65，535（取决于格式）的数据，这意味着在间隔内没有记录到光子。例如，对于包含大约5个文件的文件106个光子，创建一个新的包含光子的阵列大约需要50 10−3秒 每个照片的数据调节过程的第二个步骤是获得每延迟时间的光子总数的阵列例如，对于样本时间ST 1000，以及上面提到的数据文件格式的特征，大约需要15 10−3秒才能得到每延迟时间具有典型分段的新向量（见下一小节）。大多数主变量都被缓冲;它们被使用一次，然后被忽略以清空分配的内存。3.2. 强度相关性与结构函数的相关性根据在每个滞后时间分段阶段获得的向量，使用Multi-τ方案估计相关性和结构函数。[10]在该方案中，大小为P的每个线性相关器都被递归处理，如前一节中所解释的。通常，硬件相关器使用P64和m2;因此，每个线性相关器将具有32个滞后时间，并且一半的点将被忽略。通过这种方式，手术次数显著减少[20，21]。大部分计算负载都已过期它涉及到相关性和结构函数的计算。例如，对于与持续时间100秒，大约需要2 105次迭代和70秒才能完成计算。大多数载荷对应于方程的计算。（14）和（15）。估计方程所需的数据。（16）和（17）由于多τ方案的性质而存储在RAM中。在这一部分中，根据ST、 P和m的使用值获得不同的精度和灵敏度;并且处理时间也将受到影响。计算机的特性，主要是RAM，对处理时间和可以处理的数据量有很大的影响尽管如此，使用Labview作为编程语言证明在估计正确性和结构函数方面更有效;使用一种连续行编程语言来处理相同数量的数据至少需要10倍以上的时间。[10][11]Labview和MATLABR的性能之间的比较将在其他地方呈现。我们使用配备3.80 GHz Intel Core i5处理器和32 Gb RAM的PC来运行我们的测试和说明性示例。3.3. 软件输出首先，用户选择操作模式（自动模式或交叉模式），设置多τ方案的操作参数（P、m和采样时间），以及要分析的文件数据然后选择要操作的一个或多个文件（打开文件）。此版本的软件设计用于处理ASCII数据形式的数据（因为大多数光子计数器单元以此格式提供其数据）或二进制文件（如果光子事件字符串是使用其他类型的硬件获得的）。使用数字相关器型号Flex03LQ从图。1. 总体软件操作的通量图。Correlator.com，我们得到了一系列的光子事件到达一个光子倍增器散射从一个样本。该软件的优点是可以并行有效地获得自动模式和交叉模式下散射光强度的结构和相关函数，并将其应用于实际应用中。这些统计可观测量包含了对使用动态光散射技术研究物理过程感兴趣的信息。由于采用multi-τ方案进行数据处理具有灵活性，因此它提供了所需的灵敏度和准确性，这与市场上可用的硬件相关器不同。4. 说明性示例我们使用附录A.1中描述的设置获取数据。我们使用高度稀释的混悬液，1 10−5体积分数，半径R50 nm（IKERLATPolymers，西班牙）的乳胶颗粒在超纯水中的体积分数，以校准我们的方案。我们选择了持续10秒的数据，并使用一组典型的参数（P64，m2，采样时间100）来计算智能自相关/交叉相关（IACF/ICCF）和自交叉结构（IASF/ICSF）函数。实验是同时进行的...卡洛斯A.García-Cadena，亚伯拉罕的J。阿吉拉尔-乌里韦和路易斯F.Rojas-Ochoa软件X 13（2021）1006406=======粒子的平移扩散系数，q=4πnsin（θ）。图2。 分别在（a）和（b）中测量10秒的强度自相关和结构函数。实心黑色正方形对应于自动模式使用。检测器通道A和红色符号到检测器通道B。蓝色三角形对应于两种情况下的交叉模式，即相关性和结构函数。The线与方程相匹配（22）和（23）。通过两个检测器A和B，给出了类似的结果，如图2所示，我们还包括估计的ICCF和ICSF以进行比较。模型拟合用表达式[1，2]穿孔，g（q，τ）=Ae−2（τ/τc）β，（22）对于（a）中的数据，s（q，τ）=B−Ae−2（τ/τc）β，（23）ICF和ISF在DLS数据分析中的应用，见图1。 4个配件与Eqs。（22）和（23）对应于跟踪器在矩阵、行中的一般在两种情况下，g（q，τ）和s（q，τ），我们得到τc和拉伸指数的值如下：（i）对于fBis = 0%，τc= 0。016s和β= 0。946，（ii）对于fBis = 1.25%，τc= 0。216 s和β= 0。545，（iii）对于fBis =1.7% ，τc= 0。182s 和β = 0。467，并且（iv）对于fBis =2.0%，τc= 0。115秒在（b）中，其中τc=（q2Dt）是特征衰变时间，Dt是λ2散射角为n，折射率为n，β为拉伸指数[22]。根据使用β 1（纯扩散运动）进行的数据拟合分析，获得了流体动力学示踪剂半径RH52nm的值，该值与供应商规定的R此外，我们研究了附录A.2中简要描述的viscoelastic样品，其中我们对所有研究的聚合物基质系统使用2%的体积分数的示踪剂。图中在图3（a）中，我们显示了ICF，在图3（b）中，我们显示了不同时间序列的ISF，该时间序列对应于探测器A从交联fBis浓度为0%的系统中收集的信号。我们收集了持续时间为1秒的时间序列（实心黑正方形），10秒（开放的红色圆圈）和100秒（开放的绿色三角形），并使用1000次采样。对于较短的滞后时间，两个函数的结果几乎相同，并且由于统计噪声，仅对于较长的滞后时间可以观察到一些差异。值得注意的是，在较短的时间内，即使是持续1秒的实验也能提供与更长时间的实验相同的信息。以这种方式，增加实验的持续时间允许表征持续更长的时间。然而，ICF和ISF可以使用较短的测量时间进行计算，并且仍然可以提供可靠的结果。我们还分析了掺杂有相同数量的示踪剂颗粒但具有不同弹性的聚合物基质，使用1000的样品时间在10秒内活化。我们的聚合物基质是Polyacrylamide凝胶，其弹性早期取决于小浓度双丙烯酰胺的交联量[23，24]。对于交联fBis浓度为0%的样品，使用检测器通道A计算的ICCF和ICSF为1。25%，1. 7%和2%以及0的痕量体积分数。图中显示了02%。 4. 我们注意到，G 和S 之间的关系建立在等式中。（9），即使在存在有限浓度的交联的情况下也仍然有效。即使对于fBis为1.7%和2%的情况，我们也应该期望从这样的系统中散射出纯粹的广义静态随机过程，我们仍然观察到G和S之间的直接等价性。为了说明和β0. 365. β的最高值对应于示踪剂的运动接近于纯扩散运动的样本，在该样本中，示踪剂的运动接近于纯扩散运动。连续介质[24]。在另一方面，随着fBis浓度的增加，衰减时间和拉伸指数β都减少，表明随着网络变得刚性，示踪剂的亚扩散运动也减少了。我们的分析与以前的结果一致[24]，并表明方程。（16）和（17）是表征软凝聚材料的相关函数。对这些结果的完整物理解释超出了本书的范围，将在其他地方介绍。5. 冲击我们认为，这项工作的主要贡献是提供了一个免费可用的源代码，用于分析从软凝聚物质散射的光，记录为检测到的散射光子的时间序列。我们提供了一个能够估计标准强度相关函数和强度结构函数的代码，这导致了对非平稳时间序列的更可靠的统计估计。PhotonSTR-T18软件包具有在自模式和跨模式下同时计算强度相关性和结构函数的多功能性，这为分析扩展层次结构提供了一个有价值的选项。时间序列，从遍历到具有静态增量的过程。PhotonSTR-T18基于LabView平台，广泛应用于工程和科学领域;它提供了一个巨大的分析工具库，可以改进和优化我们的软件包。例如，我们可以提到LabVIEW固有的大数据批处理的快速并行处理，开发用户友好接口的可能性，以及并行算法的顺利开发和实现，这些都是我们在这里讨论的。统计估计量的计算是许多研究领域的共同任务，如光子相关光谱学[1- 3 ]，它可能是软约束物质中使用的最流行的技术，用于研究这些系统的结构、动力学和机械性质。[2]卡洛斯A.García-Cadena，亚伯拉罕的J。阿吉拉尔-乌里韦和路易斯F.Rojas-Ochoa软件X 13（2021）1006407=图。3. IACF（a）和IASF（b）通过不同的测量方法获得：1秒（实心黑正方形）、10秒（开放的红色圆圈）和100秒（蓝色三角形）。ICCF（a）和ICSF(b)持续100秒（绿色钻石）。图4。对于检测器通道A，（a）中的ICCF和（b）中的ICSF。我们使用100秒的测量和1000秒的采样时间。使用不同的交联剂质量浓度：0%（黑色正方形）、1.25%（红色圆圈）、1.7%（蓝色三角形）和2.0%（绿色钻石）。行对应于文本中所描述的配合6. 结论在这里，我们介绍了Labview软件包PhotonSTR-T18。该软件包可以处理散射光子到达时间和历史的大批数据，并估计自相关和交叉相关以及结构函数。我们的软件基于多延迟时间方案，该方案保证每个延迟时间的统计量相等。对从真实数据中获得的二阶统计量--散射光子到达时间的历史--为了更好地理解PhotonSTR-T18在实际软材料中的应用，我们成功地研究了五种具有不同机械性能的胶体模型系统。CRediT作者贡献声明[编辑]卡洛斯A. García-Cadena：方法学，软件，写作-评论。 亚伯拉罕的J。Aguilar-Uribe：软件，写作。路易斯F. Rojas-Ochoa：监督，方法，写作-审查&编辑。竞争利益声明书作者声明，他们没有已知的相互竞争的财务利益或个人关系，这些利益或个人关系似乎会影响本文所报道的工作。确认书，确认书这项工作得到了Conacyt-Mexico的财政支持[赠款编号294203和NACV-00838]。我们感谢Humberto Contreras-Tello在项目早期阶段提供的宝贵帮助。我们还感谢纳赛尔·本·布拉汉姆和卡特琳娜·哈罗-佩雷斯进行了非常富有成效的讨论。附录A：A.1. 光散射设置[编辑]用 于 获 得 时 间 序 列 的 光 散 射 装 置 是 3D LS 光 谱 仪 （ LSInstruments AG，Switzerland），其与发射波长λ的光的He-Ne激光器一起632。8nm和拥有两个雪崩光电二极管（APD）作为探测器。Flex03lq相关器（Correlator.com）包含在设备中。它允许在60 MHz下卡洛斯A.García-Cadena，亚伯拉罕的J。阿吉拉尔-乌里韦和路易斯F.Rojas-Ochoa软件X 13（2021）1006408图。5. Photon STR-18代码的主窗口。图。6. 相 关 性和结构函数的典型输出（图1）。卡洛斯A.García-Cadena，亚伯拉罕的J。阿吉拉尔-乌里韦和路易斯F.Rojas-Ochoa软件X 13（2021）1006409+×=通过使用供应商提供的软件3D LS设备配置允许我们在相同的散射体积上同时进行两个散射实验;因此，获得了两个散射光束的光子历史记录。[10][11]关于该设备及其功能的详细信息，例如，在参考文献中给出。[23，24]。A.2. 实验系统正在研究的粘弹性体系是聚丙烯酰胺（PA）的聚合物基质。它们的单体总重量浓度为2.5%，具有不同数量的交联剂双酰胺-酰胺。交联含量可估计为fBis mBis/（mBis mA）100%。合成中使用的双丙烯酰胺的质量为mBis，丙烯酰胺单体的质量为mA。有关凝胶制备的更多详细信息，请参见参考文献[23]。在聚合过程之前，将直径为100 nm的乳胶球（IK-ERLAT Polymers，Spain）以0.02%的体积分数添加到样品中。颗粒的浓度足够高，以使颗粒比聚合物基质散射得明显更轻，但不太高，以避免多次散射。在所有情况下，系统都保持在密封的圆柱形玻璃单元中。光散射实验在20° C下以90°的散射角进行。附录B. PhotonSTR-18本手册1. PC要求。2. 客观的。3. 范围。4. 程序安装程序。5. 程序操作。6. 词汇表。7. 参考文献。1. PC要求。由于此程序是在LabVIEW 2017中开发的，因此它可以在任何能够运行此版本LabVIEW的操作系统上运行;然而，它最好在RAM大于或等于8 Gb的计算机上执行代码。2. 客观性本 课 程 的 目 的 是 对 随 时 间 变 化 的 过 程 进 行 统 计 分 析 。[1]PhotonSTR-T18能够处理散射光历史的大数据包，并且不仅计算自动模式下的强度相关性和结构函数，而且还计算跨模式下的两个独立检测器通道的强度相关性和结构函数。3. 范围PhotonSTR-T18可用于从动态光散射理论中描述的散射光子的到达时间的测量中获得强度相关性和结构函数的计算（图1）。该软件可用于光子相关光谱学领域，这可能是研究软凝聚物质系统的结构、动力学和机械性质所使用的最流行的技术之一。[10]4. 软件安装程序要安装此程序，用户必须将放置在https://github.com/CINVESTAV-T18/PhotonSTR-18 到 计 算 机 文 件夹 中 。 本 软 件 使 用 13 个 子 Vis （ Auto_corr.vi 、 beta.vi 、Correlation_PM1.vi、Correlation_PM2.vi、Cross_corr.vi、Data_select.vi、Menu、multi-tau_time.vi、n3.vi、Normalizer.vi、Photon-Count.vi、ReadFilesOnes.vi、Segmentation.vi）放置在文件夹中，名称subVis位于同一项目中。第一次执行Photon-STR18.vi时，LabVIEW将询问subVis的位置。然后，用户必须选择subVis所在的文件夹。它会自动将所有必要的文件加载到计算机的内存中，以便在每次初始化主Vi时都可用。5. 程序操作5.1. 通量图;5.2. 主屏幕元素：主屏幕具有以下几个元素：(a) 打开文件：上传要处理的数据。(b) 保存数据：保存输出相关性和结构函数数据。(c) 退出：退出代码。(d) 参数：(I) P：在multi-τ方案中设置P参数[25]。(II) m：在multi-τ方案中设置m参数[25]。(III) 采样时间：将延迟时间的大小设置为P通道增加的时间。(e) 操作模式(IV) 分析：计算选项、检测器通道A的自相关、检测器通道B的自相关、检测器通道A的交叉相关B× B，或通道B×A的交叉相关。卡洛斯A.García-Cadena，亚伯拉罕的J。阿吉拉尔-乌里韦和路易斯F.Rojas-Ochoa软件X 13（2021）10064010(V) 数据类型：此软件版本可以处理ASCII（通常从硬件相关器获得）或二进制（通常从光子计数单元获得的位流）形式的数据。(VI) 一半数据：此开关允许在计算机无法处理大量数据的情况下，将数据向量减半。(f) 持续时间：根据文件中的数据量估计实验所需的时间。(g) 光子总数：估计测量到的光子的总数。{\displaystyle{\displaystyle {\displaystyle {\}(h) 大小：估计文件中数据流的大小。大小：估计文件中数据流的(i) 通道数：估计P和m配置中提供的多τ方案的P个通道的总数量。{\displaystyle P}(j) 延迟时间：估计用于获得执行和结构函数所花费的时间。[1](k) 图形：所获得的相关性和结构函数显示在底部的图形中。上面描述的程序的每一部分都在图1中给出。 5.5.3. 操作：(1) 启动Vi。(2) 设置参数和操作模式的设置。(3) 选择打开文件(4) 从弹出菜单中，选择要操作的文件（s）。(5) 当程序完成对数据的计算时，它会询问用户是否希望保存输出。如果用户回答"是"，则他必须选择要创建的文件的位置和名称即使用户未选择，他也可以使用保存按钮保存最后生成的数据。(6) 相关性和结构函数将显示在主窗口的底部，如图1所示。 6.(7) 可以保存的输出数据包含以下内容：- 第一列：从原始数据估计的总时间量生成的对数时间。- 第二列：估计的相关函数。- 第三列：估计的结构函数。参考文献[1]Berne BJ，Pecora R.动态光散射：在化学、生物学和物理学中的应用。纽约：约翰·威利之子; 1976年，http：//dx.doi.org/10.1007/978-1-4613-2389-1。[2] 朱本杰明。激光光散射：基本原理和实践......阿卡德。出版社; 1991年;http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-174551-6.x5001-0。[3]广场R。纳米科学的胶体基础... 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