GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๓๒ การสร้างส่วนหางพีค O2 MO Memoir : Friday 27 July 2555

บันทึกฉบับนี้เป็นบันทึกการสนทนาระหว่างผมกับสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนต์ (คนใหม่) และสาวน้อยหน้าบาน (คนใหม่) ในช่วงบ่ายวันศุกร์ที่ ๒๗ กรกฎาคม ๒๕๕๕ ที่ผ่านมา เป็นเรื่องเกี่ยวกับแนวปฏิบัติในการสร้างส่วนหางของพีค O₂ และแนวปฏิบัติในการคำนวณพื้นที่พีค NO ทั้งนี้เพื่อที่จะได้ทำการคำนวณในทิศทางเดียวกัน ซึ่งตั้งแต่วันนี้จะขอให้ใช้วิธีการที่เขียนไว้ในบันทึกฉบับนี้ก่อน จนกว่าจะมีการแก้ไขใหม่

หลังจากที่เราได้โครมาโทแกรมมาแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการหาพื้นที่พีค NO

ปัญหาที่เราเจออยู่ก็คือความสูงของพีค O₂ นั้นประมาณ 1000 เท่าของพีค NOและพีค NO อยู่บนส่วนหางของพีค O₂ ซึ่งดูเหมือนว่าส่วนหน้าของพีค NO จะคร่อมอยู่บนส่วนหางของพีค O₂ โดยส่วนหลังของพีค NO จะอยู่บนเส้นสัญญาณอีกเส้นหนึ่งที่ไม่ใช่เส้น base line ซึ่งตอนนี้เราไม่สามารถระบุได้ว่าสัญญาณดังกล่าวเป็นของสารใด รู้แต่เพียงว่าถ้าไม่มี NO ก็จะไม่เห็นสัญญาณดังกล่าวหรือเห็นต่ำมาก แต่ถ้ามี NO ก็มักจะมีสัญญาณตัวนี้ปรากฏค่อนข้างชัดเจน

ในการสร้างส่วนหางของพีค O₂ นั้นเราได้ทดสอบโดยการนำเอาโครมาโทแกรม ๒ โครมาโทแกรมที่มีพีค O₂ เข้มข้น 15 vol% ที่ได้มาโดยไม่มีพีค NO ร่วมอยู่ มาเป็นตัวทดสอบ (ดูรูปที่ ๑ ประกอบ)

โครมาโทแกรมในรูปเป็นส่วนขยายบริเวณฐานของพีค O₂ (ความสูงของพีค O₂ นั้นสูงกว่า 1000000)

ที่ผ่านมานั้นเราสังเกตพบว่าเส้น base line มีการเคลื่อน (drift) น้อยมากจากจุดเริ่มต้นเก็บข้อมูลจนกระทั่งถึงจุดสิ้นสุดข้อมูลและนำ GC กลับมายังภาวะพร้อมเก็บตัวอย่างใหม่ จากข้อมูลนี้ทำให้เราสามารถประมาณได้ว่าแนวเส้น base line ของพีค O₂ นั้นเป็นเส้นที่ขนานแกน x (หรือความชันเป็นศูนย์)

การกำหนดเส้น base line ทางด้านซ้ายให้เริ่มจากตำแหน่งก่อนเกิดพีค O₂ เล็กน้อย (ลูกศรสีม่วงในรูป) และลากเส้นขนานแกน x ไป (เส้นประสีแดงในรูป) ซึ่งสัญญาณโครมาโทแกรมควรจะกลับมาตัดกับเส้น base line ที่ตำแหน่งใดสักตำแหน่งหนึ่งก่อนถึงเวลา 20 นาที

ในกรณีที่เส้น base line มีการเคลื่อนตัว (drift) ค่อนข้างชัดเจน ขอบเขตด้านขวาให้กำหนดที่จุด ณ เวลา 20 นาที

สัญญาณที่เกิดจาก O₂ เพียงอย่างเดียวนั้นจะเริ่มจากจุดที่เริ่มต้นเกิดพีค (ตรงลูกศรสีม่วงชี้) ไปจนถึงจุดที่เริ่มต้นปรากฏพีค NO จากการทดสอบที่ผ่านมาเราพบว่าตามภาวะการวิเคราะห์ของเรานั้น ที่ความเข้มข้น NO 120 ppm พีค NO จะเริ่มปรากฏที่เวลาประมาณก่อน 9.8 นาที ดังนั้นเราจะใช้ข้อมูลโครมาโทแกรมในช่วงจากจุดเริ่มต้นเกิดพีค O₂ ไปจนถึงเวลา "ก่อน" ที่พีค NO จะปรากฏเล็กน้อย (จุดที่ลูกศรสีเขียวชี้)

ขั้นตอนต่อไปคือทำให้ข้อมูลที่อยู่ทางด้านซ้ายของจุดเริ่มต้นเกิดพีค O₂ (ทางด้านซ้ายของลูกศรสีม่วง) เป็น inactive และจุดที่อยู่ทางด้านขวาของลูกศรสีเขียวให้กลายเป็น inactive ด้วย (ใช้คำสั่งของโปรแกรม fityk)

การสร้างส่วนหางของพีค O₂ ทำโดยการทำ peak fitting กับพีค O₂ ซึ่งทำได้โดยการใช้คำสั่ง "add peak" และกดปุ่มให้โปรแกรมทำ peak fitting เป็นระยะ พีคที่จะเติมเข้าไปนั้นให้เลือกใช้พีคชนิด "SplitGaussian" จากเมนูคำสั่งของโปรแกรม (SplitGaussian ในโปรแกรม fityk ก็คือพีค Gaussian ที่ไม่สมมาตรนั่นเอง กล่าวคือมีค่าความกว้างทางด้านซ้ายและทางด้านขวาของพีคที่ไม่เท่ากัน)

รูปที่ ๑ พีค O₂ 15 vol% ขยายเฉพาะตรงส่วนฐาน ทั้งสองรูปได้จากการวัดโดยให้แก๊สไหลผ่านเบด TiO₂ ใน reactor ที่อุณหภูมิ 120ºC เป็นการวัดสองครั้งต่อเนื่องกัน ในการลากเส้น base line นั้นให้กำหนดจุดแรกตรงตำแหน่งก่อนเกิดพีค O₂ เล็กน้อย (ตรงตำแหน่งลูกศรสีม่วง) แล้วลากเส้นขนานแกน x ไป (เส้นประสีแดง) ในกรณีที่ไม่มี NO ผสมอยู่นั้นพบว่าเส้น base line ที่ลากนั้นจะมาบรรจบกับโครมาโทแกรมใหม่ประมาณตำแหน่งเวลา 14 นาที

จำนวนพีคที่จะเติมและจำนวนครั้งที่จะกดปุ่มทำ peak fitting นั้นค่อนข้างจะเป็นศิลป์เล็กน้อย ต้องทดลองดูเอาเอง แต่สุดท้ายส่วนใหญ่ก็จะให้ผลที่ออกมาใกล้เคียงกันมาก ซึ่งตรงนี้ขึ้นกับความราบเรียบของข้อมูล ช่วงข้อมูลที่เราเลือกมาทำ peak fitting และการวางตำแหน่งเส้น base line

จากตัวอย่างในรูปที่ ๒ จะเห็นว่าในโครมาโทแกรมรูปบนนั้นผมต้องเติมพีคเข้าไปถึง ๙ พีคเพื่อให้ได้รูปร่างพีค O₂ ในรูปแบบที่มันควรเป็น (เส้นสีน้ำเงิน) ในขณะที่ในรูปบนนั้นใช้เพียง ๕ พีคก็พอ

ถ้าในระหว่างการทำ peak fitting พบว่ามีการเติมพีคที่กลับหัวและ/หรือเติมพีคที่มีจุดยอดอยู่นอกช่วงระหว่างลูกศรสีม่วงและลูกศรสีเขียว (ในรูปที่ ๑) ก็ให้ลบพีคดังกล่าวทิ้งเสีย

ที่สำคัญคือพยายามวางเส้น base line ให้ใกล้กับจุดต่ำสุดของข้อมูลโครมาโทแกรมให้มากที่สุด แต่อย่าให้มีจุดข้อมูลของโครมาโทแกรมอยู่ใต้เส้น base line เพราะจุดดังกล่าวอาจก่อให้เกิดปัญหาการวางพีคกลับหัวได้

รูปที่ ๒ การสร้างส่วนหางของพีค O₂ หลังจากที่ได้ทำการตัด base line และกำหนดช่วงข้อมูลที่เป็นเฉพาะของพีค O₂ แล้ว

ฉบับนี้คงพอเท่านี้ก่อน ฉบับถัดไปจะเป็นการหาพื้นที่พีค NO แล้ว