分析仪器的性能指标
仪器网 · 2012-07-15 08:58 · 33391 次点击
分析仪器种类繁多.各自的原理差异较大.很难有完全统一的性能指标体系。本文只是进行一般性描述。
在仪器分析中.信号定义为分析仪器对物质的响应,理想的情况是仪器仅对待侧组分有响应.但由于仪器本身的不足及干扰的存在,分析过程往往会产生信号的波动.即随机噪声.这种随机噪声叠加在响应信号上而增加了信号的不确定性。通常将没有试样时仪器产生的信号称为本底信号。本底信号主要由随机噪声产生。当试样中无待渊组分时仪器所产生的信号称为空白信号。空白信号与本底信号不同.前者是由干试样中除待测组分外的其他组分的干扰所引起的。定足分析前一般需要对试样进行预处理,使空白信号接近本底信号。由统计学可知.由于随机嗓声呈正态分布.实验中可通过增加平行侧定次数降低随机噪声。
1、信号与噪声
在仪器的设计时.为提高仪器性能,不但要提高仪器的灵敏度.还要设法降低噪声,即仪器应具有较高的信/噪比(S/N).因为在仪器灵敏度增加的同时,噪声也随之增加。如在气相色谱中,增大热导检侧器的桥电流.可使灵敏度提高.但嗓声也同时放大,仪器的稳定性变差。提高分析仪器的信/噪比十分重要,一般可通过三条途径来实现:①改进信号的渊批技术;O信号经过适当处理;③实验条件的优化。
通过改进信号的侧址技术来提高仪器的信/噪比是在仪器设计时进行的.主要采取信号的平均及信号滤波和调制的方式实现。由信号处理来改善信/噪比的方法主要有曲线拟合、曲线平淆等数字与计算机技术。
2、灵敏度与检出限
待测组分能被仪器检出的最低且称为检出限。灵敏度则是指待侧组分浓度(或最)改变一个单位时所引起的信号的变化([attach]51126[/attach]
给出的定义)。网者具有不同的含义。仪器分析通常侧定的是痕扭组分.故要求仪器具有很高的灵敏度。但单纯灵敏度高并不能保证有低的检出限。这是因为高灵敏度仅使仪器能够分辨待侧组分浓度的很小变化.但噪声的存在,可能使小信号淹没在嗓声之中。待侧组分能被检出的最小信号要大于嗓声信号。1969年国际光谱会议规定以[attach]51127[/attach]
,(前者为空白信号的数学期望优,后者为标准偏差)作为原子吸收光谱分析的标准.而1975年】UPAC则建议以[attach]51128[/attach]
,,作为标准.目前尚未制定出各种分析仪器检出限的统一标准。产生不同标准的原因是对发生误判的概率大小存在争论。为了区分组分信号和空白信号以判断试样中待侧组分是否存在。检出限应大于空白信号是肯定的.但是不能以大于空白信号的数学期望位作为检出限。因为这样误判概率将会提高。发生误判的错误有两种,一是组分存在而被判不存在(即统计学中的第一类错误);二是组分不存在而被判存在(即统计学中的第二类错误)。由于空白信号呈正态分布.故误判是不可避免的。但设定合适的检出限.则可以使误判的概率降低到可以接受的程度。若以[attach]51129[/attach]
。作为标准.组分存在而被误判不存在的概率为0.0013([attach]51130[/attach]
班盖了正态分布曲线面积的99.74%)。而以[attach]51131[/attach]
。作为标准时,误判概率为0.023,似乎以[attach]51130[/attach]
。作为标准较为合理.但这仅是发生第一类错误概率的比较.以[attach]51130[/attach]
。作为标准发生第二类错误的概率较大。因为如果有一样品中待侧组分含盆恰好等于检出限,即它能产生平均强度为yo+3a。的信号,由于分析信号也是呈正态分布的.故一次测全所得的值小于[attach]51130[/attach]
的概卒可达50%.这时由于侧得位小于检出限.将被误判为待侧组分不存在。同时考虑发生这两种错误的概率,定义了一个保证检出限:yR+6aa.
3、分辨率
分辨率是衡量仪器分辨干扰信号与组分信号或难分离两组分信号的能力指标。不同类型仪器分辨率的定义不同。
光谱类分析仪器的分辨率是指分辨波长相邻的两条谱线的能力,定义为
R=λ/△λ(1一1)
式中.λ为刚能分辨的两谱线的平均波长,△λ为两波长差。
质谱法中把区分两个可分辨质皿的舱力定义为分辨率,即
R=m/△m(1一2)
色谱法是一种高效分离技术.色谱法中将相邻两组分色谱峰保留时间的差与两峰峰底宽之和的一半的比值定义为分离度:
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4、精密度和准确度
精密度系指在相同条件下.对被侧址进行多次反复侧一侧得位之间的一致(符合)程度。从侧量误差的角度来说,梢密度所反映的是测得值的随机误羞。IUPAC规定用相对标准偏差(RSD%)表示。
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相对标准偏差与浓度有关,浓度高时相对标准偏差小,浓度低时相对标准偏差大。准确度(精确度)系指被测量的侧得值之间的一致程度以及与其“真值”的接近程度.即精密度和正确度的综合。从侧最误差的角度来说,准确度是侧得值的随机误差和系统误差的综合反映。精密度高不等于准确度高.而准确度高必须精密度高。通常习惯于用“精度”来表示“精确度(准确度)”。
判断准确度高低的三种实脸:
(1)标样对照实验.
(2)方法对照实验;
(3)标准回收实验:在样品处理前.先在试样中加人已知最的标准分析元素(其状态也应与试样中待分析的元索相近).在进行完整分析过程后。复核回收百分数。根据回收率接近100%的程度,检验方法的可靠性。
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