Aspectos básicos en en el manejo de OriginPro OriginPro
Edgar JC, Dic Dic 201 2014 4
OriginPro 9 Aspectos básicos y análisis de datos
Contenido I.
ACERCA ACERCA DE ORIGINL ORIGINLAB AB ............................................. ............................................... .............................. 2
II.
GRAFIC GRAFICAS AS Y FORMATOS FORMATOS ............................................ ................................................ ............................. 3 1. Proyecto y carp carpetas........................................... ............................................... ..................................... 3 2. Importar Importar y graficar graficar datos datos ............................... ........................................ ............................................... . 3 3. Formato de gráfic gráficaa ........................................................................ ................................................ ........ 3 4. Introducir Introducir 2 o más curvas....................................................................... curvas....................................................................... ............................................... . 4 5. Traslado Traslado de curva curvas......................................................................... s......................................................................... ................................................ ........ 5 6. Combinación Combinación de varias varias gráfica gráficas. s. ................................................ . ............................................... .............................................. ............... 5 7. Exportación Exportación de gráfica gráficas.......................................................................... s.......................................................................... ............................................... . 5 8. Escala Exponencia Exponenciall ........................................... ................................................ ..................................... 5 9. Editar rango rango ............................................................................. .............................................. ............... 5
III.
INSET, INSET, DOBLE DOBLE ESCAL ESCALA, A, GRÁFIC GRÁFICA A DE BARRAS BARRAS.............................................. .............................................. 7
1. Normalizaci Normalización ón de datos. datos. .............................................................. ...................................... .................... 8 2. Normalizac Normalización ión de curvas curvas........................................... ............................................... .............................. 8 LÍNEA LÍNEA BASE Y ENCO ENCONTRAR NTRAR PICOS PICOS .............................................. ............................................... .............. 9
V.
1. Sustraer Línea Línea Base Base .................................................... ..... ............................................... ............................................ ............................... 9 2. Encontrar Encontrar Picos. .............................................................................. ............................................... ....... 9 VI.
SUAVIZAD SUAVIZADO O DE CURVAS CURVAS ............................................ ................................................ ........................... 10
1. Suavizado Suavizado de curva curvass .............................. ........................................ ............................................... ....... 10 INTEGRACI ACIÓN ÓN Y DERIV DERIVACIÓ ACIÓN N ............................................ ............................................... .................... 11 VII. INTEGR 1. Integració Integración n de picos. ....................................................................................... ................................... 11 2. Derivación Derivación ................................ ............................................... ............................................... ............ 11 VIII.
Origin es un programa científico interactivo para gráficos y análisis de datos desarrollado por OriginLab (corre en Windows). Cuenta con una interfaz con “multi -sheet workbooks” soportan hasta 90 millones de filas y 65 ,527 columnas. Los proyectos (Origin Project Files – .OPJ) se pueden organizar en carpetas jerárquicas a través de “Project Explorer”.
Soporta gráficas en 2D y 3D, gráficas “contour” (isolínea ), gráficas polares, diagramas ternarios y de Piper, etc. (http://www.originlab.com/www/products/graphgallery.aspx) Puede realizar análisis estadísticos, procesamiento de señales, ajuste de curvas y análisis de pi cos. Puede importar archivos de datos como ASCII, Excel , NI TDM, DIADem, NetCDF, SPC, etc. Exporta gráficos en varios formatos como JPEG, GIF, EPS, TIFF, etc. Incluye dos lenguajes de programación: Origin-C (basado en lenguaje compilado C), y LabTalk.
Origin es un “COM Server” y permite una comunicación con aplicaciones como: MS Excel , MS Visual
Basic, MATLAB, LabVIEW. Información sobre características, tutoriales/videos, etc., OriginLab: http://www.originlab.com/ Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Origin_(software) Software alternativo Mac/Windows: KaleidaGraph, Igor Pro, Si gmaPlot, MatLab. Comparación: http://www.originlab.com/index.aspx?go=Products/Origin&pid=929
La versión sobre la cual se trabajará es la 9, Octubre 2012. La versión más actual Origin 2015 (9.2), Octubre 2014.
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GRAFICAS Y FORMATOS
1. PROYECTO Y CARPETAS
2. IMPORTAR Y GRAFI CAR DATOS 2.1. Abrir un nuevo workbook. 2.2. Menú: File>Import>Single ASCII. 2.3. Importar “Uno”. 2.4. Doble clic col: Formato Workbook Long Name Units Comments
“A”
“B”
Número de onda - \g(w) Transmitancia cm\+(-1) u.a. Espectro FTIR de Carbono uno Uno
Diagonal invertida “\” para caracteres especiales. Sintaxis “\x(text)” Código g + b i u
2.5. Seleccionar las columnas A(X) y B(Y). 2.6. Graficar tipo “Line Graph”: Pl ot>Line>Line. -Nota: Puedes cambiar el nombre de cada gr áfica o libro con clic derecho “Properties” 3. FORMATO DE GRÁFICA (Tipos de Menús: Clic derecho en la zona de la gráfica, doble cli c.) 3.1. Para dar formato a los ejes, dar doble clic sobre los números de cualquiera de los 2 ejes para desple gar el siguiente cuadro de diálogo.
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3.2. Seleccionar en Scale, eje Horizontal de 4000-400, eje Vertical de 0.5-1.025. Puede i ntroducirse un “break” en la gráfica cuando existe una región sin interés que no desea mostrarse.
3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7.
Doble clic en algún eje y seleccionar la pestaña “break”. Activar “show break”.
From: 3000, To 2000. La sección de corte o break puede moverse manualmente con el mouse. También pueden modificarse las graduaciones antes y después del break.
4. INTRODUCIR 2 O MÁS CURVAS 4.1. Importar los datos de la segunda gráfica. 4.2. Seleccionar el cuadro de la gráfica con una clic (no la curva). 4.3. Dar clic derecho y seleccionar “Plot Setup…” 4.4. Desplegar mediante las flechas azules todos los cuadros de la ventana. 4.5. Seleccionar en la parte superior el workbook, e n el segundo cuadro indicar las columnas “X” y “Y” y añadir la gráfica (Add). “Ok”. 4.6. Para dar formato: i. Dar clic derecho sobre la gráfica deseleccionada y escoge r “Update Legend”. ii. Seleccionar modo “Update” y “ Short name ”. “Ok”. iii. Doble clic sobre la gráfi ca y desplegar “Layer”. iv. Seleccionar cada curva y dar el formato de color y tipo de línea en la ventana derecha.
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5. TRASLADO DE CURVAS . 5.1. Menú: Analysis>Data Manipulation>Vertical Translate. 5.2. Mover la línea base a la posición deseada. 5.3. Para mover la otra curva, dar clic derecho sobre la misma y seleccionar “Set as Active” y seguir los puntos 5.1-2. 6. COMBINACIÓN DE VARIAS GRÁFICAS . 6.1. Menú: Graph>Merge Graph Windows. 6.2. En la ventana “Merge” escoger opci ón para la selección de gráficas. 6.3. Escoger las opciones de formato deseadas. 7. EXPORTACIÓN DE GRÁFI CAS . Origin permite exportar gráficas en varios formatos además de ajustar las propiedades de exportación. Uno de los formatos más comunes que conserva buenas propiedades de calidad y poco peso es TIFF o TIF (Tagged Image File Format). También es posible exportar las gráficas en PowerPoint, o copiarlas en Word. 7.1. Menú: File>Export Graphs. Image Type: *.tif. Export: Specified. Seleccionar gráfica 4. Path: Seleccionar ubicación de destino. -Image Settings: DPI = 300. Color Space: CMYK. Compression: LZW (Lempel-Ziv-Welch), sistema de compresión sin pérdida de calidad. -Nota: Puede omi tirse la compresión de la imagen. El formato y propiedades de salida dependerán de los requerimientos solicitados, ya que en el caso de revistas, cada una tiene condiciones específicas.
7.2. PorwerPoint: Clic derecho sobre la carpeta Graficar, seleccionar “Send Graphs to PowerPoint”. 7.3. Seleccionar la opción de inserción de gráfica: Picture: Cada gráfica se inserta como una imagen. Embedded object: Las gráficas guardan su relación de datos con Origin. 7.4. Word: Clic derecho sobre la página de la gráfica y sele ccionar “Copy Page”. 7.5. Pegar en Word. Al dar doble clic sobre la gráfica pegada en Word, se abre una ventana de Origin.
Entrar a “Plot Details – Plot Properties” (doble clic sobre la gráfica), y hacer clic sobre “Workbook”
para ver la tabla de datos. 8. ESCALA EXPONENCIAL 8.1. Importar y graficar Cinco. 8.2. Doble clic e je X. Seleccionar en “Display>Scientific: 10^3”. 8.3. Doble clic eje X. Cuadro “Divide by Factor: 1000000”. 9. EDITAR RANGO 9.1. Graficar Uno. 5
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9.2. Clic Herramienta Reader y ubicar puntos en la gráfica (1580, 1060, aprox.). (Puedes usar la herramienta zoom in). 9.3. Clic izq. Sobre la gráfica>clic derecho>Edit Range. 9.4. Des- seleccionar los cuadros “Auto” e introducir números de rango deseado (1060-1580). 9.5. Clic derecho eje X>Rescale. 10. COPIAR FORMATO. Es posible copiar el formato de una gráfica o la gráfica completa para homogenei zar la manera de presentar los resultados: 10.1. (Estando seleccionada una gráfica) Menú: Window>Duplicate. Esta herramienta duplica por completo el archivo seleccionado, para usarse como plantilla. 10.2. Clic derecho sobre una gráfica,
“Copy Format>All ”.
Crear nueva gráfica, “New Graph”
Clic derecho sobre la nueva gráfica, “Paste Fromat”.
.
11. IMPORTAR ARCHIVOS D E EXCEL.
11.1. En nuevo Workbook: Menú>File >Import>Excel. Importar el archive “Excel”.
Column Headers>Index of Rows for Long Name: 7. Index Row for Unit: 6. Index of Rows for Comments From: 1 To 5.
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I I I . INSET, DOBLE ESCALA, GRÁFICA DE BARRAS
1. INSET 1.1. Crear nuevo Fol der “Inset, doble escala, barras”. 1.2. Menú: File>Import>Multiple ASCII. 1.3. Carpeta “02 Inset…” importar archivos. 1.4. Graficar “Inset”. 1.5. Menú: Graph>New Layer(Axes)>Inset With Data. 1.6. Escala en X: 150-180. 2. DOBLE ESCALA 2.1. Graficar “Doble Escala:AvsB” 2.2. Menú: Graph>New Layer(Axes)>Righ-Y… 2.3. “Plot Setup”>Inset>”X=cola” “Y=colB”, agregar a “RightY”, seleccionar Rescale. 2.4. Menú: Graph>New Layer(Axes)>Inset (Linked Dimension). 2.5. “Plot Setup” Inset. 2.6. Agregar a Inset AvsC. 3. GRÁFI CA DE BARRAS 3.1. Graficar Barras 01. Seleccionar las 4 columnas. 3.2. Menú: Plot>Column/Bar/Pie>Column. 3.3. Escala en X, sele ccionar “Major Ticks From Database ”>Barras!A”Tiempo”. Apply. 3.4. Graficar Barras 02, Pasos 3.1-3.3. 3.5. “Plot Details – Plot Properties” (doble clicl). 3.6. Desplegar Layer 1. Clic Primera grupo de barras>Spacing>Gap:60%. Nota: Es posible arreglar manualmente el espacio entre barras e introducir un cuadro de texto para nombrar los grupos.
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I V . NORMALIZACIÓN
En algunos casos se requiere de la normalización de los datos de las curvas ya que las alturas o intensidades de las mismas no son cuantitativas, como es el caso del tiempo de adquisici ón en espectroscopía Raman. Existen dos formas de normalización: a partir de los datos en la hoja de trabajo o a partir de una gráfica. 1. NORMALIZACIÓN DE DATOS. 3. Crear un nuevo Fol der “Normalización”. 4. Abrir un nuevo workbook. 5. Menú: File>Import>Multiple ASCII. 6. Añadir archivos. “Ok”. 7. Libro Uno, seleccionar la columna “Y” y dar clic derecho “Normalize” (Analysis>Mathematics>Normalize Columns) Recalculate: None. Normalize Methods: [0,1] (valor más bajo en cero y más alto en uno). Output: . 8. Graficar “X” vs “Normalize”.
2. NORMALIZACIÓN DE CURVAS 2.1. Grafica las 3 curvas en una sola gráfica. 2.2. Menú: Analysis>Mathematics>Normalize Curves. Recalculate: None. Input: [Graph5]1!(1"Uno",2"Tres",3"Dos"). Normalize Methods: [0,1] (valor más bajo en cero y más alto en uno).
Output: (,). “Ok”.
Desactivar las curvas sin normalizar.
Modificar la escala en “Y” [0,2].
Mover curvas.
Origin tiene 5 opciones para el análisis de picos:
Integrar Picos. Crear línea base. Sustraer línea base. Encontrar picos. Ajuste de picos (pro).
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LÍNEA BASE Y ENCONTRAR PICOS En Origin es posible crear o sustraer una línea base de una curva.
1. SUSTRAER LÍNEA BASE 1.1. Importar y graficar libro “Uno”. 1.2. Menú: Analysis>Peaks and Baseline>Peak Analyzer. 1.3. En “Goal” sele ccionar “Subtract Baseline”. “Next” Baseline Mode: Existen diversas opciones dependiendo del tipo de datos y l ínea base a realizar.
Seleccionar “User Defined”. “Next”.
Create Baseline: Pueden modificarse los puntos que aparecen por default en la curva o agregar más puntos. -Nota: Es recomendable ampliar la gráfica antes de agregar o modificar los puntos. Esto puede hacerse en View>Zoom In/Out.
Subtract Baseline: Al seleccionar “Subtract” permite ver de manera previa la curva con la sustracción
de la línea base. -Nota: Es posible regresarse y modificar los parámetros sel eccionados. En la opción “Goal>Create Baseline” únicamente se creará la misma línea base pero no se hará la sustracción de la misma.
2. ENCONTRAR PICOS . 2.1. Importar y graficar libro “Dos”. 2.2. Menú: Analysis>Peaks and Baseline>Peak Analyzer. 2.3. En “Goal” seleccionar “Find Peaks” . Baseline Mode. -En caso de haber hecho el tratamiento de “Subtract Baseli ne” puede se leccionarse “Constant” y la posición más adecuada de la línea. -En caso contrario, pueden seguirse los pasos para la creación de l a línea base en e l modo “User
Defined” como se describió en el apartado anterior. “Next”
Baseline Treatment: Puede seleccionarse o no la opción de “Subtract Now”. “Next”
Find Peaks: –Enable Auto Find: Deseleccionar la casilla para modificar los picos encontrados. En esta sección pueden encontrarse automáticamente los picos (Find), manualmente (Add), modificar o eliminarlos (Modify/Del) o eliminar todos (Clear All). -Peak Findind Settings: En “Direction” seleccionar la orientación de los picos. “Positive” en este caso. -Method: Este va a depender del tipo de se ñal que se anali ce. “Local Maximum” en este caso. Clic en “Find”. Clic en “Modify/Del” y eliminar los picos no deseados. “Finish”
-Nota: Repetir el procedimiento con el archivo Tres (FTIR) usando los parámetros adecuados.
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V I . SUAVIZADO DE CURVAS
1. SUAVIZADO D E CURVAS 1.1. Importar y graficar libro “Uno”. 1.2. Menú: Analysis>Signal Processing> Smooth. Recalculate: La opción de recalculado permite ajustar la gráfi ca de manera automática, manual o no hacerlo, después de modi ficar los datos de origen. Si n embargo, cuando están seleccionados las
opciones “Manual” y “Auto”, Origin no permite hacer algunas modificaciones.
Method: Savitzky-Golay. Es un método muy empleado que preserva la forma de los pi cos, haciendo una regresión polinomial local alrededor de cada punto, creando un nuevo valor suavizado para cada punto. Point of Window: Estos nos permiten aumentar el grado de suavizado incrementando el número de puntos utilizados para la regresión. 20 para este caso. Polinomial Order: Es el orden polinomial de regresión. 2 para este caso. Auto Preview: Permite una vista previa del lado derecho como una curva roja suavizada. -Nota: Es importante estudiar el tipo de suavizado más adecuado para cada tipo de señal analizada. En Menú:Help>Origin, en la barra de búsqueda escribi r “Smoothing” para más información.
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INTEGRACIÓN Y DERIVACIÓN
VI I .
1. INTEGRACIÓN DE PICOS . 1.1. Importar y grafi car el l ibro “Uno”. 1.2. Menú: Analysis>Peaks and Baseline>Peak Analyzer. 1.3. “Goal” > “Integrate ”. “Next”. Baseline Mode: Realizar los mismos pasos que en la secci ón ENCONTRAR PICOS. “Next”.
Baseline Treatment: Puede seleccionarse o no la opción de “Subtract Now”. “Next”
Find Peaks: Realizar los mismos pasos que en la sección ENCONTRAR PICOS . “Next”. Integrate Peaks: -Integration Window Width: “Adjust on Preview Graph”. -Sobre la gráfica dar cli c en las secciones amarillas y mover los rombos verdes para ajustar los límites.
“Finish”. 1.4. En el libro “Uno” en la pestaña “Integration_Results1” se encuentran los si guientes valores.
Area: Como valor numérico. AreaIntP(%): Valor porcentual del área.
Posiciones de inicio y final en “X”.
FWHM: Full Width at Half Maximum, Ancho a la altura media. Centre: Centro. Height: Altura.
2. DERIVACIÓN 2.1. Importar y graficar libro “Dos” 2.2. Menú: Analysis>Mathematics>Differentiate. Recalculate: Seleccionar opción deseada. Derivative order: Primera derivada muestra los máximos y mínimos como cruces por cero, y los puntos de infl exión como máximos o mínimos locales. La segunda derivada muestra los puntos de inflexión como cruces por cero. Smooth: Puede activarse el método S-G para suavizar la curva de la derivada. Plot Derivative Curve: Activar. -Nota: en caso de desear graficar la curva junto con su derivada, es conveniente hacer una normalización de ambas.
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Aspectos básicos en el manejo de OriginPro VI I I.
1. 2.
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DECONVOLUCIÓN Importar y graficar libro “XPS Narrow” en el rango en “X” de 280-295.
Para este caso en particular, es conveniente trasladar la curva de modo que la parte inicial de la curva esté situada sobre el eje “X”.
3. 4.
Menú: Analysis>Peaks and Baseline>Peak Analyzer. “Goal” > “Fit Peaks (Pro) ”. “Next”. Baseline Mode: La línea base debe ser tratada previamente como se describió en casos anteriores.
Para este caso en particular se manejará una línea tipo XPS. “Next”.
XPS Baseline: Shirley. Baseline Treatment: No hacer “subtract” “Next”. Find Peaks: Hacer el mismo tratamiento que en casos anteriores. -Dado que algunos de los picos a encontrar pueden verse como hombros, en “Peak Finding Settings>Method” puede ser útil amplear “2nd Derivative”.
-De forma alterna, deseleccionando el cuadro de “Enable Auto Find” puede usarse la opción “Add” y colocar 4 picos en las siguientes posiciones: 284.5, 285.9, 287.6 y 288.9. Fit Peaks: En la gráfica, la línea roja muestra la sumatoria y ajuste de los picos deconvolucionados. -Clic en “Modify/Del ”. En esta opción puede moverse la posición de los picos. Co mo primer paso, todos los picos se moverán únicamente en sus alturas, disminuyendo las mismas de modo que la curva roja no sobrepase la curva negra. -Como segundo paso se moverá la posición de l as curvas hacia los siguientes valores respectivos: 284.54, 286.24, 287.72, 289.07. De ser necesario pueden ajustarse las alturas nuevamente observando que la curva roja ajuste lo más posibl e a la curva original. “Done”.
-Clic en “Fit Control”: En l a siguiente ventana se muestra un cuadro superior con los datos del a juste Gausiano de cada curva, y en la ventana inferior los datos de ajuste como número de iteración y l a R2 de la regresión. Los botones para el proceso iterativo de ajuste son los siguientes:
Fijar línea base, centro y ancho respectivamente, en el proceso de iteración. El símbolo verde indica que el valor está fijo, de modo que no se modificará en el proceso de ajuste. El segundo y tercer corresponden a 1 iteración y ajuste hasta converger respectivamente. El primer botón reinicia los parámetros originales. -Sin fijar la posición y el ancho, dar clic 2 veces sobre el botón de 1 iteración. Se observa que la R2=0.998, mientras que en la gráfica la curva roja se ajusta a l a negra. Este ajuste es adecuado. “Ok”. (Pueden reiniciarse los parámetros y dar clic sobre el botón de convergencia; la R 2=0.9991 en 72 iteraciones, sin embargo, es preferente requerir de pocas iteraciones además de que en la gráfica, las curvas indiv iduales pueden deformarse de manera inadecuada.)
-El ajuste puede realizarse fijando la posición o el ancho de l os picos en caso de que alguno de estos valores no deba ser modificado. -Clic en “Fini sh”. En caso de que se salga una ventana de diálogo preguntando por la generación de un reporte, e scoger “Yes”.
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Aspectos básicos en el manejo de OriginPro
5.
Edgar JC, Dic 2014
En el workbook se encuentran la información del proceso de deconvolución llevado a cabo. También se genera un gráfico como reporte con los picos y los datos más importantes del proceso realizado.
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I X . OTROS
1. BARRAS DE ERROR - SIMPLE ROW STATISTICS 1.1. Start with an empty worksheet, select File: Import: Single ASCII... to open the Import Single ASCII dialog, browse to the \Samples\Curve Fitting subfolder of the Origin program folder, and import the file Dose Response - No Inhibitor.dat. 1.2. Highlight columns 2 through 4 and select Statistics: Descriptive Statistics: Statistics on Rows. Make sure to check the Mean and Standard Deviation check boxes on Quantities to Compute > Moments branch to output these results. 1.3. After you click the OK button, two new columns, Mean(Y) and SD(yErr) are added to the source worksheet. Here, yErr means that this is an error column and the data in this column can be used to plot error bars. 1.4. Highlight the Mean(Y) and SD(yEr-) columns and sel ect Plot: Line+Symbol: Line+Symbol to create the plot. 1.5. To change the X scale to Log, double-click on the X axis to bring up the X Axis dialog. On the Scale tab, change the axis Type to Log10. 1.6. Select Graph: Rescale to Show All from the menu, which will rescale the X and Y axes of the graph. 1.7. To edit the curve, double-click on any plot symbol to bring up the Plot Details dialog. Alternatively, right-click inside the graph and choose Plot Details from the context menu. On the Line tab of right panel, select B-Spline as connect line to get a smoother curve.
