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使用MATLAB结合EasySpin进行ESR模拟的详细步骤及示例代码

article 2025/3/5 4:29:16

以下是使用MATLAB结合EasySpin进行ESR模拟的详细步骤及示例代码，以实现对两个样品的单线态氧自由基（ $^1O_2$ ）和超氧自由基（ $O_2^-$ ）的模拟，并将模拟结果导出为Excel文件。

步骤概述

安装EasySpin：确保你已经安装了EasySpin工具箱，它可以帮助你进行ESR模拟。你可以从EasySpin的官方网站（https://easyspin.org/）下载并安装。
准备实验数据：将实验得到的EPR数据整理成合适的格式，一般包含磁场（Magnetic Field）和信号强度（Intensity）两列。
进行模拟：使用EasySpin的函数对单线态氧自由基和超氧自由基进行模拟。
调整参数：通过调整模拟参数，使模拟得到的峰型和峰位置与实验数据尽可能匹配。
导出数据：将模拟得到的磁场和信号强度数据导出为Excel文件。

示例代码

% 加载EasySpin工具箱
easyspin

% 定义样品数量和自由基类型
num_samples = 2;
radical_types = {'^1O_2', 'O_2^-'};

% 循环处理每个样品
for sample_idx = 1:num_samples
    % 循环处理每种自由基
    for radical_idx = 1:length(radical_types)
        radical = radical_types{radical_idx};
        
        % 根据自由基类型设置模拟参数
        switch radical
            case '^1O_2'
                % 单线态氧自由基的模拟参数
                Sys.S = 1; % 自旋量子数
                Sys.g = [2 2 2]; % g因子
                Sys.lwpp = 1; % 线宽
            case 'O_2^-'
                % 超氧自由基的模拟参数
                Sys.S = 1/2; % 自旋量子数
                Sys.g = [2.003 2.003 2.003]; % g因子
                Sys.lwpp = 0.5; % 线宽
        end
        
        % 设置实验条件
        Exp.mwFreq = 9.5; % 微波频率 (GHz)
        Exp.Range = [320 360]; % 磁场范围 (mT)
        Exp.nPoints = 1000; % 数据点数
        
        % 进行模拟
        [B, Spec] = pepper(Sys, Exp);
        
        % 这里可以根据实验数据调整模拟参数，使模拟结果与实验数据匹配
        % 例如，读取实验数据，计算误差，然后调整Sys和Exp参数
        
        % 导出模拟数据到Excel文件
        filename = sprintf('Sample%d_%s.csv', sample_idx, radical);
        data = [B', Spec'];
        writematrix(data, filename, 'VariableNames', {'Magnetic Field (mT)', 'Intensity (a.u.)'});
        
        % 绘制模拟结果
        figure;
        plot(B, Spec);
        title(sprintf('Sample %d - %s Simulation', sample_idx, radical));
        xlabel('Magnetic Field (mT)');
        ylabel('Intensity (a.u.)');
    end
end