KALIBRACJA METOD ANALITYCZNYCH

1. KALIBRACJA METOD ANALITYCZNYCH Agata Dziwińska 3 rok OAM

2. Metrologia chemiczna - cel • Ujednolicenie sposobu działania, narzędzi pomiarowych oraz jednostek miar, aby niezależnie od miejsca i czasu pomiar dawał taki sam wynik w granicach wyznaczonych niepewności pomiarów.

3. Kalibracja Kalibracja metody analitycznej • Ogół czynności służących wzorcowaniu przyrządu pomiarowego. • Zbiór operacji ustalających w danych warunkach relację między sygnałem analitycznym instrumentuastężeniem lub ilością (masą) substancji oznaczanej w celu wyznaczenia stężenia lub zawartości tej substancji w analizowanej próbce

4. Funkcja pomiarowa -kalibracyjna • Numeryczne wyrażenie kalibracji y = F(x) • Odwrotna postać funkcji kalibracyjnej. Wprost wykorzystywana do obliczenia stężenia analitu. x - stężenie lub ilość analitu y – poziom sygnału mierzonego Funkcja analityczna

5. Kalibracja w praktyce • Roztwór wzorcowy lub materiał referencyjny traktowany jest jako próbka i poddany kompletnemu procesowi analitycznemu. Monitorujemy odpowiedź przyrządu lub systemu pomiarowego. • Do sporządzenia krzywej kalibracyjnej stosujemy wiarygodne materiały odniesienia • Kalibracja przyrządu jest czynnością wstępnej walidacji.

6. Na sposób kalibracji wpływa:

7. Metoda krzywej kalibracyjnej • Kalibracja zewnętrzna, wielopunktowa • Wpływ matrycy na wynik pomiaru • Pomiary serii (3-10) roztworów standardowych podobnych do przewidywanych próbek analitycznych o wzrastających stężeniach • 3-krotny pomiar dla każdego roztworu, uśrednienie wartości po odrzuceniu błędów grubych

8. Dane kalibracyjne - zestaw par liczb xi - stężenie roztworu wzorcowego yi– uśredniona wartość sygnału • Wykreślenie funkcji natężenia sygnału od stężenia wzorca w układzie współrzędnych • Dopasowanie danych kalibracyjnych do liniowej funkcji kalibracyjnej metodą najmniejszych kwadratów - regresji liniowej (suma kwadratów odległości w kierunku osi y wszystkich punktów od prostej ma najmniejszą wartość) • Miara odchylenia:

9. Y = ac + b Y - wielkość mierzona c – stężenia analitu a – wsp. proporcjonalności - nachylenie krzywej wzorcowej, określa czułość metody b - wartość stała wyznaczona dla ślepej próby

10. Metoda roztworów ograniczających • Kalibracja zewnętrzna • Wpływ matrycy na wynik pomiaru • W przypadku nieliniowej zależności sygnału od stężenia • 2roztwory wzorcowe o stężeniach zbliżonych do badanego – jeden o stężeniu mniejszym, drugi o stężeniu większym.

11. Metoda dodatku wzorca • Kalibracja wewnętrzna • Zminimalizowany wpływ składu matrycy • W oznaczeniach ilościowych dla wielu próbek różniących się składem matrycy (matryca złożonalub nieznana) • Warunki konieczne • rejestrowany sygnał wprost proporcjonalny do stężenia • zerowy sygnał próby

12. Szybki sposób – zalecany gdy pomiar niestabilny • Pomiar kolejno dla roztworu próbki o nieznanym stężeniu, a następnie po każdym dodatkuznanej, zaniedbywalnie małej objętości roztworu wzorcowego analitu • Uzyskujemy różnice stężeń, a nie bezwzględną wartość stężenia

13. Stężenie próbki: y = bx+a • a, b - współczynniki funkcji kalibracyjnej

14. Metoda porównania ze wzorcem • Kalibracja zewnętrzna, jednopunktowa • Wpływ matrycy na wynik pomiaru • Warunki konieczne • założenie, że wyraz wolny liniowej funkcji analitycznej nie różni się istotnie od zera • stężenie analituw próbce oraz stężenie roztworu wzorcowego w przybliżeniu równe • identyczne matryce analitu i wzorca

15. Poszukiwane stężenie analituxm dające sygnał ymobliczanena podstawie sygnału ysdla roztworu standardowego o stężeniu xs mierzonego w tych samych warunkach

16. Typy krzywych kalibracyjnych Krzywe nieprostoliniowe (Wielopunktowe) Powtarzalne Niepowtarzalne • Krzywe prostoliniowe (Jednopunktowe) • Powtarzalne • Niepowtarzalne

17. Typy krzywych kalibracyjnych Krzywa powtarzalna Kolejne kalibracje wykonywane jak najrzadziej, w przypadku awarii metody. O ile analiza złych wyników w materiałach kontrolnych nie wykaże błędu kalibracji! Krzywa niepowtarzalna Kalibracja konieczna w każdym postępowaniu analitycznych (w każdej serii pomiarowej)

18. Liniowość • Przedział zawartości analitu, dla którego sygnał urządzenia pomiarowego jest proporcjonalny do tej zawartości. • Zakres pomiarowy - przedział między najwyższym i najniższym stężeniem, jakie mogą zostać oznaczone daną metodą z założoną precyzją, dokładnością i liniowością. • Przy niskich stężeniach - ograniczony dolną granicą oznaczalności. • Zakrzywienie - wynik szumów aparaturowych i efektu matrycowego. • Koniec zakresu - punkt, w którym odchylenie od prostoliniowości ≤3%.

21. Analiza regresji i korelacji • Korelacja- miara powiązania między dwiema lub większą liczbą zmiennych. • Współczynnik korelacji liniowej Pearsona- najważniejszy mierniki siły związku prostoliniowego między dwiema cechami mierzalnymi – kryterium liniowości!

22. Określa stopień "proporcjonalnych" powiązań wartości dwóch zmiennych – moduł wartości mówi o sile związku. r ∈ [-1;1] Im bliżej 0związek słabszy Im bliżej 1 (-1) związek silniejszy • Znak współczynnika korelacji mówi o kierunku związku: + kierunek dodatni, związek wprost proporcjonalny - kierunek ujemny, związek odwrotnie proporcjonalny

23. Wartość korelacji nie zależy od jednostek miary, w jakich wyrażamy badane zmienne. • Ocena siły związku:

25. Współczynnik determinacji – r²- Wskazuje jaka część zmienności cechy Y może być opisana za pomocą zmienności cechy X. • Jest to opisowa miara dopasowania modelu regresji do danych – miara siły związku liniowego między danymi.

26. Wykres rozrzutu (diagram korelacyjny) – graficzne przedstawienie związku korelacyjnego. Umożliwia przybliżone oszacowanie kierunku i siły związku.

27. Modelowanie współzależności dwóch cech realizowane przez obliczenie równania regresji i przedziału ufności • Regresja liniowa – równanie liniowe • Regresja krzywoliniowa • Równanie wymodelowane, aby było najlepiej dopasowane do danych empirycznych. Współczynniki a i b zwykle szacowane metodą najmniejszych kwadratów

28. a>0jeśli "x" wzrośnie o 1 jednostkę, to "y" wzrośnie o "a" jednostek.a<0 jeśli "x" wzrośnie o 1 jednostkę, to "y" spadnie o "a" jednostek.

29. Liczba punktów kalibracji • Krzywa kalibracji ma określony zakres prostoliniowościw którym uzyskujemy wyniki przydatne do interpretacji ilościowej; • Niekorzystne użycie większej liczby punktów kalibracji niż konieczne bo zwiększa ryzyko błędnych odczytów.

31. TYPY POMIARU

32. Tryby pomiaru • Metoda stałego odcinka czasu (fixedtime) Oparta na różnicy wartości pomiarów w dwóchchwilach czasu. Zaletą jest, że przy obliczaniu z różnicy „bias” jest odejmowany. • Pomiar kinetyczny Ciągły w czasie

33. Tryby pomiaru • Metoda punktu końcowego (end-point) Pomiar sygnału w określonym czasie (punkcie) przyrównywany do krzywej odniesienia. • Procedura pozwala określić stężenie z pomiaru absorbancji. Absorbancja mnożona przez faktor zaprogramowany w aparacie, lub obliczony w trakcie kalibracji standardami C próbki = A próbki * F C standard

34. WZORCE

36. Wzorzec chemiczny • Pojedynczy związek chemiczny lub pierwiastek • znany skład (podany w ateście) • wysoka czystość • wysoka trwałość • Służy jako materiał odniesienia oraz pozwala sprawdzić wyniki pracy laboratorium.

37. Wzorzec analityczny – substancja odniesienia • Jednorodnasubstancja o składzie ściśle określonym, ustalonym na podstawie wielokrotnych analiz, wykonanych określonymi metodami w różnych laboratoriach • Stosowany powszechnie w analizach porównawczych

38. Materiały odniesienia; referencyjne - RM • Materiały lub substancje, których jedna lub więcej własności jest wystarczająco dobrze ustalona i jednorodna, aby można je było wykorzystać do: • kalibracji przyrządu pomiarowego • oceny metody analitycznej • przypisania wartości właściwościom innych materiałów

39. Certyfikowane materiały odniesienia - CRM • Materiały odniesienia posiadające odpowiedni certyfikat – atest. • Jedna lub więcej własności ustalona zgodnie z procedurą, zapewniającą spójność pomiarową z jednostką podstawową, w której ta własność jest wyrażona. • Każdej wartości certyfikowanej przypisana niepewność pomiarowa

40. Materiały odniesienia Pierwszorzędowe, pierwotne O najwyższej wartości metrologicznej. Ich wartość jest ogólnie uznawana bez konieczności odniesienia do innych wzorców, ustalona przy pomocy metody bezwzględnej. Drugorzędowe, wtórne O wartościach utworzonych przez porównanie z wzorcami pierwszorzędowymi.

41. Wzorzec międzynarodowy • Uznany umową międzynarodową za podstawę do przypisywania wartości innym wzorcom jednostki miary danej wielkości • Uznany urzędowo w danym kraju za podstawę do przypisywania wartości innym wzorcom jednostki miary danej wielkości Wzorzec państwowy

42. Dziękuję za cierpliwość!