环境仪器分析(第二版)
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3.6 灵敏度、特征浓度及检出限

3.6.1 灵敏度及特征浓度(质量)

3.6.1.1 灵敏度

灵敏度S是指在一定浓度时,测定值(吸光度)的增量(ΔA)与相应的待测元素浓度(或质量)的增量(Δc或Δm)的比值。其表达式为:

  (3-12)

灵敏度S也即校正曲线的斜率。

3.6.1.2 特征浓度与特征质量

在原子吸收光谱中习惯用1%吸收灵敏度,也称特征灵敏度。其定义为:能产生1%吸收(即吸光度为0.0044)信号时所对应的被测元素的浓度(c0)或质量(m0)。

在火焰原子化法中,特征灵敏度以特征浓度c0(characteristics concentration,单位为μg·mL-1·1%)表示:

  (3-13)

式中,cx为某待测元素的浓度;Ax为多次测量吸光度的平均值。

在非火焰(石墨炉)原子吸收法中,由于测定的灵敏度取决于加到原子化器中试样的质量,因此特征灵敏度以特征质量m0(characteristics mass,单位为μg·g-1·1%)表示更适宜,式中,mx为被测元素质量。则有:

  (3-14)

例如1μg·g-1的镁溶液,测得其吸光度为0.54,则镁的特征浓度为:

  (3-15)

3.6.1.3 特征浓度或特征质量与灵敏度的关系

特征浓度或特征质量与灵敏度的关系为:

  (3-16)

式中,S为标准曲线的斜率,即灵敏度。可以看出,特征浓度或特征质量越小,方法越灵敏。

灵敏度或特征浓度与一系列因素有关,首先取决于待测元素本身的性质,例如难熔元素的灵敏度比普通元素的灵敏度要低得多。其次,还和测定仪器的性能如单色器的分辨率、光源的特性、检测器的灵敏度等有关。此外,还受到实验因素的影响,例如光源工作条件不合适,引起自吸收或光强减弱;供气速度不当,导致雾化效率降低;燃烧器条件不合适,共振辐射不是从原子浓度最高的火焰区通过;燃气与助燃气流量比不恰当,引起原子化效率降低等,都会降低测定灵敏度。反之,若正确选择实验条件,并采取有效措施,则可进一步提高灵敏度。

3.6.2 检出限

检出限(detection limit,DL)定义为,在适当置信度下,能检测出的待测元素的最小浓度或最小量。用接近于空白的溶液,经若干次(10~20次)重复测定所得吸光度的标准偏差s0的3倍求得:

  (3-17)

式中,s0为空白溶液的标准偏差;S为灵敏度;c为待测元素的浓度;为吸光度的平均值。绝对检出限也可用g表示。灵敏度和检出限是衡量分析方法和仪器性能的重要指标。

只有存在量达到或高于检出限,才能可靠地将有效分析信号与噪声信号区分开,确定试样中被测元素具有统计意义的存在。“未检出”即指被测元素的量低于检出限。

检出限比灵敏度具有更明确的意义,它考虑到了噪声的影响,并明确地指出了测定的可靠程度。由此可见,降低噪声、提高测定精密度是改善检出限的有效途径。