Диссертация (1148245), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Этот подход,будучи достаточно общим, позволяет оценивать и сравнивать предельныевозможности различных методов анализа. Однако данный метод не учитываетконкретные особенности аналитического метода, связанные с условиями измерений,125и не позволяет определить возможные пути снижения предела обнаружения.Последнее было показано в работе Барнетта и соавторов [10], в которойэкспериментально исследовалась зависимость предела обнаружения ряда элементовот некоторых параметров (времени зануления, времени интегрирования, присутствиянеселективного поглощения) и был сделан вывод о возможности оптимизацииусловий измерения с целью снижения предела обнаружения.
В дальнейшем Львов исоавторы [26], основываясь на теоретическом анализе фотометрической ошибки вЗеемановской ААС сЭТА, показали возможность теоретической оценки величиныпредела обнаружения при оптимизации экспериментальных условий. В обоихисследованиях [10, 26] применялся спектрометр Perkin-Elmmer, Model 5000 Zeeman.Целью данного этапа работы являлось развитие упомянутого выше [26] методааприорной оценки величины предела обнаружения на основе теоретического анализафотометрической ошибки с учетом влияния неселективного поглощения напогрешность измерения, а также проверка эффективности предложенного алгоритмана более светосильном спектрометре Model 4100ZL. Результаты работы былииспользованы при оптимизации условий определения Cd в крови.1265.1.
Ошибка измерения малого интегрального абсорбционногосигналаЛьвовым и соавторами [26] было показано, что стандартное отклонение малогосигнала интегральной абсорбции и, соответственно, величина предела обнаружения,в основном, определяется фотометрической погрешностью измерения, апогрешностями стадий дозировки и атомизации можно пренебречь. Основнымикомпонентами фотометрической ошибки при измерении интегральной абсорбциивблизи предела обнаружения являются ошибки на стадиях зануления, ∆Qboc, иинтегрирования сигнала, ∆Qread.Погрешность измерения интегрального сигнала абсорбции за счет погрешностизануления определяется временами зануления, tboc, и интегрирования, tint, а такжеминимальной абсолютной фотометрической погрешностью, ∆Amin, соответствующейизмерению сигнала в отсутствии поглощения [26]:∆Qboc =∆Amin ⋅ nk(30)где n = tint ⋅f, k = tboc ⋅f и f - число измерений абсорбции в секунду.По правилу сложения независимых ошибок, суммарная погрешность измеренияплощади импульса абсорбции за счет процедур зануления и интегрирования имеетвид:(∆A211 nmin∆Q A =∆Q 2 + ∆Q 2 =∆+Ai∑ ( z ( ))bocreadff i =1k)2 2n(31)где ∆Az(i) - фотометрическая ошибка единичного измерения абсорбции.
Для малогосигнала погрешность измерения ∆Az(i) можно принять постоянной для всех i:∆Az(i) = ∆Az. В этом случае уравнение (31) можно представить в виде:127∆QA =1f( ∆A )( ∆Az )2 n+ min2 2nk(32)В случае отсутствия неселективной составляющей сигнала и дополнительныхисточников погрешности (шумы, связанные с рефракцией пучка света и/или срадиацией от стенок нагретой печи, и др.) справедливо условие ∆Az≈∆Amin иуравнение (32) после простейших преобразований принимает вид:∆QA =∆Amin11⋅ tint+tint tbocf(33)Величина ∆Amin определяется погрешностью измерения интенсивности потокасвета в отсутствии поглощения [26]:∆Amin ≅ 0.6 ∆Io/ Io(34)При условии, что флуктуации интенсивности, ∆Io в основном определяютсядробовыми шумами, т.е.
∆Io ∝I o , увеличение интенсивности, Io, светового потокабудет уменьшать фотометрическую ошибку, так как ∆Amin ∝ 1/ I o (см. уравнение(34)). В спектрометрах фирмы Perkin-Elmer величина интенсивности световогопотока непосредственно не измеряется, но с ней связан показываемый на таблоприбора или экране компьютера параметр Е (энергия). Львовым и соавторами [26]было показано, что зависимость фотометрической ошибки измерения в отсутствиипоглощения от параметра Е в общем виде может быть представлена:∆Amin = a·10-E/bгде а и b эмпирические коэффициенты, типичные для применяемого типаспектрометра и определяемые экспериментально.(35)128Таким образом, величина предела обнаружения (DL) в отсутствиинеселективного поглощения зависит от трех экспериментальных параметров:времени зануления, времени интегрирования и параметра Е - и может быть априорнооценена по 3σ-критерию с помощью выражения, получаемого комбинациейуравнений (33) и (35):DL ≡ 3∆QA =3a − E b11t+10int ttfint boc(36)1295.2.
Влияние неселективного поглощения на точность измерениямалого сигнала абсорбцииВ случае атомно-абсорбционных измерений в присутствии значительногонеселективного поглощения погрешность измерения сигнала, ∆Az, оказываетсявыше погрешности, получаемой в отсутствие какого-либо поглощения, ∆ Amin, из-задополнительного уменьшения светового потока. Для случая, когда фотометрическаяпогрешность в присутствии неселективного поглощения определяется толькодробовыми шумами, т.е. уровнем интенсивности попадающего на ФЭУ света, онаможет быть представлена в виде [26]:∆Az = ∆ Amin10Aoff+ 102Aon,(37)где Aoff и Aon - абсорбционные сигналы при выключенном и включенном магнитномполе соответственно.
Если измеряется малый сигнал атомной абсорбции привысоком уровне неселективного поглощения, Abg, то есть при условии Abg » Az, то Aoff≈ Aon = Abg, и уравнение (37) примет вид:∆Az = ∆Amin 10Abg(38)В этом случае, при заданном уровне энергии, фотометрическая ошибка будетзависеть только от величины неселективного поглощения.Таким образом, для оценки предела обнаружения при измерениях с большойнеселективной составляющей сигнала можно использовать следующее выражение,полученное комбинацией уравнений (32) и (38):A3a − E b10 bg1DL =tint10+tinttbocf(39)1305.3. Процедура измеренияЭксперименты проводились на спектрометре фирмы Перкин – Элмер, модель4100 ZL. Источниками света служили лампы с полым катодом (ЛПК) типа ЛТ-2 иЛСП-2, изготовленные в России, а также ЛПК Intensitron и высокочастотные лампы(EDL) фирмы Перкин - Элмер.Использовали стандартные и диафрагмированные (end-capped) (с диаметрамиапертуры 3.5 мм и дозировочного отверстия 2.1 мм) графитовые печи типа THGA.Аргон с содержанием не более 10-3% О2 и N2 служил защитным газом.В качестве рабочих растворов для измерения пределов обнаруженияиспользовались: 1.0 % раствор HNO3, а также водный 20% раствор NaCl, морскаявода (отобранная в Индийском океане с глубины 4000 м) и обработанная в Норвегиикровь (Национальный Институт Профзаболеваний, Осло).Процедура химической обработки крови состояла в следующем: 2 мл цельнойкрови нагревали совместно с 2 мл концентрированной азотной кислоты при 90°С втечении 4 часов и далее образец разбавляли до 13 мл дистиллированной водой.5.3.1.
Зависимость фотометрической ошибки от параметра ЕДля определения ∆Amin проводили пять повторных измерений сигнала вотсутствии поглощения без нагрева атомизатора при значениях параметра Е винтервале от 42 до 78 единиц, что достигалось варьированием спектральной шириныщели монохроматора и тока спектральной лампы. Времена зануления иинтегрирования составляли: tboc = 5 с и tint = 3 с.После записи данных на диск с помощью компьютерной программы,написанной на языке Turbo BASIC, рассчитывались значения ∆Amin как стандартныеотклонения измерений абсорбции. При f = 54 Гц и tint = 3 с обрабатывались 162131экспериментальные точки. Относительное стандартное отклонение величины ∆Aminне превышало 10%.5.3.2.
Определение зависимости напряжения на ФЭУ отинтенсивности светаИсходя из того, что интенсивность светового потока при постоянном токе HCLпропорциональна спектральной ширине полосы пропускания монохроматора, былаполучена зависимость напряжения на ФЭУ от интенсивности (Рисунок 43).Напряжение на ФЭУ, В6004040060200801000 10000110100Энергия20800Интенсивность, a.u.Рисунок 43.Зависимость напряжения на ФЭУ (Энергии) от интенсивности светадля линии Cu 327.4 нм: (__♦__) напряжение, ( ) энергия.132Процедура измерений заключалась в следующем (см. Таблица 21): для значениятока I1 снимались показания напряжения на ФЭУ для трех различных щелеймонохроматора: V1(2.0), V1(0.7) и V1(0.2). Затем, уменьшая ток лампы до значения I2,при котором V1(0.7) = V2(2.0), снимались значения напряжения для других (0.7 и0.2 нм) величин щелей и так далее.Измерения проводили для линии Cu 327.4 нм с ЛПК фирмы Перкин - Элмер вдиапазоне энергий от 77 до 29.Таблица 21.
Зависимость напряжения на ФЭУ от интенсивности светаТок ЛПКi1i2Щель,Интенсивность света,Напряжение на ФЭУнму.е.2.0100U1(2.0)0.735U1(0.7)0.210U1(0.2)2.010U2(2.0)0.73.5U2(0.7)0.21.0U2(0.2)1335.3.3. Изучение зависимости фотометрической ошибки от величинынеселективного поглощенияДля исследования зависимости ∆Az от величины фонового сигнала проводилисьизмерения шумовой дорожки для линии As 193.7 нм в присутствии матрицы(образец крови). В качестве источника света была использована высокочастотнаялампа EDL System 2 фирмы Перкин-Элмер.Авбсорбционность1.61.20.8tproc0.4002468Время, сРисунок 44.
Сигнал неселективного поглощения для линии As 193.7 нм придозировке 30, 60 и 90 мкл крови. tproc – интервал, используемый дляинтегрирования аналитического сигнала.134Температурные условия измерений выбирались таким образом, чтобы, варьируяобъем дозировки раствора обработанной крови, моделировать различный уровеньфонового сигнала в отсутствие сигнала абсорбции As. Измерения проводились притемпературах термообработки 300°С и атомизации 1000°С.
Время атомизациисоставляло 8 секунд, для обработки использовался временной интервал 2-3 секундыс мало изменяющимся уровнем фона (Рисунок 44). Величина ∆Az определяласьаналогично величине ∆Amin в отсутствие неселективного поглощения.5.3.4. Определение предела обнаруженияУсловия измерений пределов обнаружения выбирались в соответствии соптимумом фотометрических измерений: близкая к максимальной энергия Е = 60 70, максимальное для используемого типа спектрометра время зануления tboc=5с иминимально возможное время интегрирования tint, которое варьировалось в пределах0.4 - 1.7 с.Процедура измерений заключалась в следующем. По достаточно маломуимпульсу абсорбции с высотой пика не более 0.01 Б (QA ≈ 0.005 Б⋅с)оптимизировалось временное окно интегрирования, соответствующее профилюпика.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
