Диссертация (1148245), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Увеличение объема дозировки пробы вчетыре раза (с 5 до 20 мкл) концентрационный предел обнаружения снижается155только в два раза, что объясняется почти двукратным уменьшением открываемостипри практически неизменном пределе обнаружения по сигналу.
В процесседальнейшего увеличения объема дозируемого раствора открываемость уменьшаетсянезначительно, но увеличение неселективного поглощения, а следовательно, ифотометрической погрешности измерения не позволяет снизить концентрационныйпредел обнаружения.Представленные данные показывают, что при объёмах раствора до 30 мклиспользование уравнения (45) позволяет учесть влияние неселективнойсоставляющей на погрешность измерений, несмотря на сложную форму сигналанеселективного поглощения (Рисунок 52).Рисунок 52. Сигналы атомного и неселективного поглощения при определении Cdв крови (стандартные условия, объем дозировки 20 мкл).Расхождение между экспериментом и расчётом не превышает 15 %. Начиная собъема крови 40 мкл, который соответствует 1 мг сухого остатка в печи послевысушивания, наблюдается почти двукратное различие между экспериментальноопределенным и расчетным значением пределов обнаружения по сигналу.
Это156явление, скорее всего, связано с дополнительными матричными эффектами [54],влияние которых на погрешность измерения не учитывается в расчетах.Таким образом, при анализе объектов с высоким содержанием матрицыувеличение объёма дозируемого раствора не позволяет существенно снизить пределобнаружения. Для дальнейшей оптимизации экспериментальных параметров былвыбран объем крови 20 мкл.5.4.2. Увеличение чувствительностиНа чувствительность измерения в основном оказывают влияние типыиспользуемого атомизатора и источника света. Так, для спектрометра Perkin-Elmer4100ZL использование графитовой печи с диафрагмами (end-capped tube) позволяетповысить чувствительность определения в 1.3-1.8 раза, а также снизить влияниематрицы за счет уменьшения эффекта конденсации матрицы и со-конденсациианалита по сравнению со стандартной графитовой печью [16].
Представленные вТаблице 27 результаты показывают, что при определении кадмия в кровииспользование графитовой печи с диафрагмами позволяет повыситьчувствительность в 1.4 раза по сравнению со стандартной печью. При этом, чтоочень важно, не происходит увеличения сигнала неселективного поглощения иснижения открываемости (снижения чувствительности).При определении Cd использование высокочастотной ламп типа EDL с болеечистым по сравнению с полым катодом спектром, а следовательно, и с меньшейдолей не абсорбируемого излучения, позволяет повысить чувствительностьопределения [30] (Рисунок 23, Таблица 7).В дальнейшем для снижения величины предела обнаружения при определенииCd в крови использовались графитовая печь с диафрагмами и высокочастотнаялампа EDL.157Etint,mo,сек.
сек.пгtboc,Предел обнаруженияРасчет(45)ЭкспериментмБ⋅смБ⋅спгмкг/л*40.755555554225553322.32.32.32.34.02.92.11.74.03.22.11.82.11.71.10.90.680.560.360.2940.20.72.04554625552221.71.71.83.61.70.93.92.31.01.50.90.40.490.290.132302300.22.0617355221.21.31.00.41.20.90.30.30.100.08ЛПКЛампамAЛПКEDLПечьСтандартнаяС диафрагмамиОптимизированныеСтандартныеУсловияТокЩель, нмТаблица 27. Оптимизация условий определения Cd (объем дозировки 20 мкл)* Для цельной крови5.4.3. Условия измеренияВыше было показано, что величина предела обнаружения по сигналу восновном зависит от трёх параметров: энергии (Е), времени зануления и времениинтегрирования.Параметр Е для спектрометра PE-4100ZL определяется в соответствии сформулой:E=1000 − VФЭУ10(53)158где VФЭУ - напряжение на фотоумножителе, которое зависит от количества света,попадающего на детектор.Увеличение параметра энергии Е может быть достигнуто увеличением шириныщели монохроматора и увеличением интенсивности излучения источника света.
Приопределении Cd раскрытие щели до 2 нм позволяет значительно увеличить энергию(Таблица 27) без заметного снижения чувствительности. Использованиевысокочастотной лампы EDL с более высокой интенсивностью излучения посравнению с ЛПК позволяет увеличить энергию. Увеличение тока ЛПК для этойцели является нежелательным, так как при этом может наблюдаться снижениечувствительности измерения из-за самопоглощения аналитической линии.Зависимость предела обнаружения от времён зануления и интегрированияопределяется в соответствии с формулой (45).
Представленные в Таблице 27 данныепоказывают, что оптимизация условий фотометрирования, а именно увеличениевремени зануления с 2 до 5 секунд и уменьшение времени интегрирования с 3 до 2секунд позволяет в полтора раза снизить величину предела обнаружения. Выборвремени интегрирования (2 секунды) обусловлен невоспроизводимостью положенияимпульса абсорбции по шкале времени при последовательных измерениях, при том,что сама продолжительность импульса не превышает 1 секунды.На Рисунке 53 представлены импульсы абсорбции при определении 3 пг Cd вкрови при различных инструментальных параметрах: в стандартных условияхопределения Сd, рекомендованных [49] в качестве исходных при оптимизацииусловий определения (Таблица 27, Стандартные) и оптимизированных намиусловиях определения Cd в крови (Таблица 27, Оптимизированные).
Как видно изтаблицы, оптимизация инструментальных параметров позволяет снизитьконцентрационный ПО при определении Cd в крови в 7 раз (с 0.56 до 0.08 мкг/л).159Рисунок 53. Аналитические сигналы при определении 3 пг Cd в крови в различныхусловиях:А – Стандартные условия (до оптимизации): стандартная графитоваяпечь, ЛПК, ток – 4 мА, щель 0.7 нм, Энергия – 55, время зануленияtboc= 2 с, время интегрирования tint =5 с.В – Оптимизированные условия: графитовая печь с диафрагмами,высокочастотная лампа EDL System 2, ток – 230 мА, щель 2.0 нм,Энергия – 73, время зануления tboc= 5 с, время интегрирования tint=2 с.Для всех этапов оптимизации условий измерения наблюдается хорошеесогласие между рассчитанными по формуле (45) и экспериментально измереннымипределами обнаружения по сигналу.
Только при величине энергии 73 единицыпоявляется значительное расхождение между расчетом и экспериментом. Этосвязано с тем, что при больших энергиях (Е > 70) вклад дробовых шумов становитсяменьше вкладов других факторов, определяющих фотометрическую погрешность ине учитываемых при расчетах.160Возможность теоретического учета погрешности измерений, подтвержденнаярезультатами исследований, позволяет существенно сократить время, необходимоедля выбора оптимальных условий измерения малых содержаний аналита. С учетомуравнений (45) и (48) для определения абсолютных пределов обнаружения, mDL,удобно использовать следующее выражение:AɶbgmDL = 0.076 ⋅ 10− E 29 ⋅m101tint+.QAtinttboc(54)Для этого требуется единственное измерение сигнала интегральной абсорбции, QA,для малой массы аналита, m.
Данное измерение используется для оптимизации окнаинтегрирования, tint, и оценки величины Aɶ bg по формуле (44).С помощью уравнения (54) был произведен расчет величины пределовобнаружения при определении Tl в водных растворах и в матрицах по данным,опубликованным в работе Барнетта [10]. При расчетах было учтено, что в работеБарнетта [10] частота измерений составляла 60 Гц, а предел обнаруженияопределялся по 2σ-критерию. Вместо отношения m/QA использовалось отношениеmo/0.0044.
Результаты сопоставления расчетных и экспериментальных данныхпредставлены в Таблице 28. Несмотря на различие в моделях спектрофотометров,использованных Барнеттом и в данной работе, наблюдается неплохое согласиемежду экспериментом и расчетом. Расхождение между расчетными иэкспериментально измеренными величинами не превышает 20% (исключениесоставляют данные для времени интегрирования 10 секунд), что свидетельствует овозможности использования уравнения (50) для оценки предела обнаружения (DL)без предварительного экспериментального определения коэффициентов a и b вуравнении (35).161Таблица 28.
Сравнение экспериментально измеренных [10] пределов обнаруженияпри определении Tl и их теоретической оценки с использованиемmaxуравнения (54). Параметр Е = 54, величины Qbg, Abg и Aɶ bg неиспользовались в расчетах для водных растворов ввиду их малыхзначений.МатрицаH2ONaH2PO4MgSO4tboc,tint,Qbg,Abgmax ,Aɶ bg ,mo,ссБ⋅сББпгИзмерениеРасчет12444124444443106664103.93.93.92.24.31.31.31.30.90.90.980.890.890.720.67167.86.45.44.410.328.027.025.020.032.010.78.36.85.514.230.327.225.516.227.31616162121212221DL(2σ), пг1625.5. Выводы к главе 5В результате теоретического и экспериментального исследованияфотометрической погрешности измерения малых сигналов был разработан простойметод, позволяющий с помощью полуэмпирического выражения оцениватьвеличину предела обнаружения с погрешностью < 20%. Метод основан на учетеусловий измерения: интенсивности светового потока (параметр "Энергия"), временизануления, времени интегрирования и величины неселективного поглощения.Использование данного метода позволяет сократить время и упростить процедуруоптимизации условий измерения с целью снижения пределов обнаружения.Некоторым ограничением предлагаемого метода является тот факт, что навеличину погрешности измерения могут оказывать влияние и другие факторы,которые не учитываются при расчете, например, шумы связанные с радиацией отстенок нагретой печи.
В этом случае можно ожидать более чем двадцатипроцентноерасхождениемеждутеоретическирассчитаннымиопределенными величинами пределами обнаружения.иэкспериментально163Заключение1. Проведена теоретическая и экспериментальная оценка влияния различныхфакторов на кривизну градуировочных графиков в Зеемановской ААС с ЭТА.Показано, что основным фактором, влияющим на степень кривизныградуировочных зависимостей, является наличие в спектре источника света неабсорбируемого излучения. Во всех случаях снижения доли не абсорбируемогоизлучения (уменьшение спектральной ширины щели, снижение тока,использование иного источника излучения с более "чистым" спектром) приводитк снижению степени кривизны градуировочного графика и увеличению уровняобращения (Ar). Величина уровня обращения для конкретной лампы постоянна втечение длительного времени и зависит только от величины тока и используемойширины щели.
Величина уровня обращения не зависит от конфигурации исостояния используемой графитовой печи.2. Предложен алгоритм линеаризации калибровочных кривых во всей областиизменения абсорбционного сигнала вплоть до уровня обращения спогрешностью, не превышающей случайный разброс результатов.Разработанный алгоритм применим для любых элементов при различныхусловиях измерения (токах через источник света и ширинах щели), в том числе ив тех случаях, когда кривизна калибровки частично вызвана зависящими отмассы химическими эффектами. С помощью предложенного алгоритма былауспешно проведена линеаризация градуировочных графиков для 21 элементов.Показана работоспособность предложенного алгоритма линеаризации приизменении формы аналитического сигнала в присутствии матрицы.1643.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
