 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )
|
В аналитической химии , в пределе обнаружения , нижний предел обнаружения , или LOD (предел обнаружения), часто ошибочно спутать с аналитической чувствительностью, является наималейшим количеством вещества , которую можно отличить от отсутствия этого вещества (а пустое значение ) с заявленным уровнем достоверности (обычно 99%). [1] [2] Предел обнаружения оценивается на основе среднего значения бланка, стандартного отклонения бланка, наклона (аналитической чувствительности) калибровочного графика и определенного коэффициента достоверности (например, наиболее приемлемым значением для этого является 3,2 произвольное значение).[3] Еще одним фактором, влияющим на предел обнаружения, является точность модели, используемой для прогнозирования концентрации по необработанному аналитическому сигналу.
В качестве типичного примера из калибровочного графика, следующего за модельным уравнением «f (x) = a + b (x)», где «f (x)» соответствует измеренному сигналу (например, напряжению, люминесценции, энергии и т. Д.), "a" значение, в котором уравнение пересекает ось ординат, "b" чувствительность системы (наклон графика или функция, взаимодействующая с измеряемой переменной) и "x" значение, которое измеряется (например, температура, концентрации, [4] pH и т. д.), LOD рассчитывается как значение «x», в котором f (x) равно среднему значению пустых значений «y» плюс «t», умноженному на его стандартное отклонение «s» (или , если ноль, стандартное отклонение, соответствующее наименьшему измеренному значению), где «t» - выбранное значение достоверности (например,для достоверности 95% можно принять t = 3,2, определенное из предела бланка). [3] Таким образом, LOD = (f (x) -a) / b = (y + 3.2s - a) / b.
Существует ряд широко используемых концепций, связанных с пределом обнаружения. К ним относятся предел обнаружения прибора ( IDL ), то предел обнаружения метода ( MDL ), то предел практический количественный ( PQL ), и предел количественного определения ( LOQ ). Даже при использовании одной и той же терминологии могут быть различия в LOD в зависимости от нюансов того, какое определение используется и какой тип шума способствует измерению и калибровке. [5]
На рисунке ниже показана взаимосвязь между бланком, пределом обнаружения (LOD) и пределом количественного определения (LOQ), показывая функцию плотности вероятности для нормально распределенных измерений на бланке при LOD, определяемом как 3 * стандартное отклонение от бланк, и при LOQ, определяемом как 10 * стандартное отклонение бланка. Для сигнала на уровне детализации альфа-ошибка (вероятность ложного срабатывания) мала (1%). Однако бета-ошибка (вероятность ложноотрицательного результата) составляет 50% для образца с концентрацией на уровне LOD (красная линия). Это означает, что образец может содержать примесь на уровне LOD, но существует 50% -ная вероятность того, что измерение даст результат меньше LOD. При LOQ (синяя линия) вероятность ложноотрицательного результата минимальна.
Предел обнаружения инструмента [ править ]
Большинство аналитических приборов выдают сигнал даже при анализе холостого опыта ( матрицы без аналита). Этот сигнал называется уровнем шума. IDL - это концентрация аналита, которая требуется для получения сигнала, превышающего стандартное отклонение уровня шума более чем в три раза . На практике это можно измерить, проанализировав 8 или более стандартов при расчетном IDL, а затем вычислив стандартное отклонение от измеренных концентраций этих стандартов. Предел обнаружения (согласно IUPAC) - это наименьшая концентрация или абсолютное количество аналита, сигнал которого значительно превышает сигнал, возникающий из холостого опыта реагента. Математически сигнала анализируемого вещества по адресу предела обнаружения (SDL) определяется по формуле: .
где Sreag - сигнал холостого опыта реагента, - известное стандартное отклонение сигнала холостого опыта реагента.
Также были разработаны другие подходы к определению предела обнаружения. В атомно-абсорбционной спектрометрии обычно предел обнаружения для определенного элемента определяется путем анализа разбавленного раствора этого элемента и регистрации соответствующих оптических плотностей. Опыт повторяют 10 раз. 3σ зарегистрированного сигнала поглощения можно рассматривать как предел обнаружения для конкретного элемента в используемых экспериментальных условиях - длине волны, типе пламени, инструменте.
Предел обнаружения метода [ править ]
Часто аналитический метод - это нечто большее, чем просто выполнение реакции или ее непосредственный анализ. Например, может потребоваться нагреть образец, который должен быть проанализирован на конкретный металл, с добавлением сначала кислоты (это называется разложением ). Образец также можно разбавить или сконцентрировать перед анализом на приборе. Дополнительные шаги в анализе добавляют дополнительные возможности для ошибки. Поскольку пределы обнаружения определяются в терминах ошибок, это, естественно, увеличивает измеренный предел обнаружения. Этот предел обнаружения (со всеми включенными этапами анализа) называется MDL. Практический метод определения MDL заключается в анализе 7 образцов с концентрацией, близкой к ожидаемому пределу обнаружения. Стандартное отклонениезатем определяется. Определяется одностороннее t-распределение и умножается на полученное стандартное отклонение . Для семи образцов (с шестью степенями свободы) значение t для уровня достоверности 99% составляет 3,14. Вместо того, чтобы выполнять полный анализ семи идентичных образцов, если известен предел обнаружения прибора, MDL можно оценить путем умножения предела обнаружения прибора или нижнего уровня обнаружения на разведение перед анализом раствора пробы на приборе. Эта оценка, однако, игнорирует любую неопределенность, возникающую в результате выполнения пробоподготовки, и поэтому, вероятно, будет недооценена истинная MDL.
Предел количественного определения [ править ]
LOQ - это предел, при котором можно разумно различить разницу между двумя различными значениями. LOQ может сильно отличаться в разных лабораториях, поэтому обычно используется другой предел обнаружения, который называется практическим пределом количественного определения (PQL).
Ссылки [ править ]
- ^ IUPAC , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Предел обнаружения ». DOI : 10,1351 / goldbook.L03540
- ^ Макдугалл, Дэниел; Crummett, Warren B .; и другие. (1980), "Руководство для устройств сбора данных и оценки качества данных в области химии окружающей среды", Аналитическая химия , 52 (14): 2242-49, DOI : 10.1021 / ac50064a004
- ^ a b Армбрустер, Дэвид (2008). «Предел холостого хода, предел обнаружения и предел количественного определения» . Клинические биохимические обзоры . 29 (1): S49-52. PMC 2556583 . PMID 18852857 .
- ^ Кесада-Гонсалес, Даниэль (2019). «Улучшение сигнала при испытаниях бокового потока на основе наночастиц золота с использованием целлюлозных нановолокон» . Биосенсоры и биоэлектроника . 141 : 111407. DOI : 10.1016 / j.bios.2019.111407 . PMID 31207571 . Дата обращения 21 мая 2020 .
- ^ Лонг, Гэри L .; Winefordner, JD (1983), "Предел обнаружения: более пристальный взгляд на определение IUPAC", Anal. Chem. , 55 (7): 712A-724a, DOI : 10.1021 / ac00258a724
Внешние ссылки [ править ]
- Интерактивный Java-апплет для иллюстрации некоторых основных идей проблемы предела обнаружения.
- Загрузки статей (а также согласование концепций ISO и IUPAC) и обширный список ссылок
| vтеОтрасли химии | |
|---|---|
| |
| Физический |
|
| Органический |
|
| Неорганический |
|
| Аналитический |
|
| Другие |
|
| Смотрите также |
|
| |
Категория
Commons
Портал
ВикиПроект