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技術(shù)文章

如何理解Vanta便攜式XRF結(jié)果中的nσ(n Sigma)?

點(diǎn)擊次數(shù):1107 發(fā)布時(shí)間:2020-4-26

      在更好地理解nσ(以下稱n Sigma)之前,我們應(yīng)該知道XRF分析是一種統(tǒng)計(jì)方法。與大多數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)一樣,樣本的數(shù)量越大,統(tǒng)計(jì)的結(jié)果越準(zhǔn)確。例如,我們?nèi)右幻队矌?。扔出硬幣后,在硬幣落下時(shí),我們預(yù)計(jì)出現(xiàn)正面和反面的概率都是50%。在我們只扔了4次的情況下,如果我們得到的正面與反面的比率為3:1(即得到正面的概率為75%),就是得到正面的概率比預(yù)期多了25%,我們并不會(huì)感到驚訝。如果我們?nèi)恿艘磺Т斡矌牛缘玫?5%正面在上的概率,那么我們可以斷言這枚硬幣各部分的比重不一樣,如果不是這樣的話,我們預(yù)計(jì)得到的結(jié)果會(huì)更接近50/50的概率。

 

      同樣的原則適用于XRF分析。在X射線計(jì)數(shù)的開(kāi)始只有少量的計(jì)數(shù)時(shí),統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的波動(dòng)現(xiàn)象占主導(dǎo)地位。此時(shí)的頻譜參差不齊,很難從波動(dòng)中區(qū)分出真正的波峰。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),計(jì)數(shù)在增加,而頻譜會(huì)變得更為平滑。波峰明顯可見(jiàn),統(tǒng)計(jì)的不確定性也在下降。我們可以得出結(jié)論:X射線越多,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確。這就解釋了為什么X射線計(jì)數(shù)對(duì)于確保準(zhǔn)確的XRF分析如此重要。

  數(shù)學(xué)分析方法表明:不確定性按平方反比減小。例如,要將不確定性減少到三分之一(如:從30 ppm降至10 ppm),我們需要將檢測(cè)時(shí)間延長(zhǎng)9倍。進(jìn)行短時(shí)檢測(cè)可以獲得較高的檢測(cè)量,而進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)檢測(cè)可以獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果,這就需要由用戶權(quán)衡兩種情況的相對(duì)優(yōu)勢(shì),做出適當(dāng)?shù)臎Q定。

 

      XRF分析儀計(jì)算出不確定性,并在屏幕上分析結(jié)果的旁邊顯示精密度(+/-讀數(shù))——(在數(shù)學(xué)上被稱為σ,即Sigma),我們習(xí)慣稱之為“誤差值”。Vanta可讓用戶選擇“+/-”旁邊的Sigma值是1、2,還是3(默認(rèn)值為1)。隨著檢測(cè)的進(jìn)行,我們可以看到+/-讀數(shù)值在不斷下降,終,XRF分析儀會(huì)給出一個(gè)明確的結(jié)果。所以,n Sigma(+/-讀數(shù))是分析結(jié)果非常重要的組成部分。

  我們?cè)谠u(píng)估分析結(jié)果時(shí),常常提到準(zhǔn)確度和精密度。精密度是可重復(fù)性的一種度量,或者說(shuō)一個(gè)檢測(cè)結(jié)果與另一個(gè)檢測(cè)結(jié)果的相近程度。準(zhǔn)確度表明所獲得的結(jié)果是否準(zhǔn)確地反映了實(shí)際情況(接近真值)。手持式XRF分析儀在屏幕上出現(xiàn)的 “+/-”列中匯報(bào)精密度。精密度主要是X射線計(jì)數(shù)的一個(gè)函數(shù)。為了增加計(jì)數(shù),提高精密度,我們可以延長(zhǎng)檢測(cè)時(shí)間。我們也可以選用一款提供更高計(jì)數(shù)率的分析儀(例如:配備了硅漂移X射線探測(cè)器的分析儀,而不是配備有PIN探測(cè)器的分析儀)。

  n Sigma,也被用來(lái)定義檢出限(LOD)和定量限(LOQ)。檢出限被定義為測(cè)量不確定性的三倍。這是確定存在所關(guān)注元素的99.6%置信度所對(duì)應(yīng)的元素含量的閾限值。定量限被定義為不確定性的十倍。定量限是可以對(duì)所顯示的值充滿信心的低含量值,而不是僅能探測(cè)到的含量值。例如:我們檢測(cè)的是樣本中的Ni元素,1 sigma的+/-讀數(shù)值是5 ppm。3 Sigma的值應(yīng)該是15ppm。如果我們要得到Ni元素確實(shí)存在的99.6%置信度,鎳元素的含量需要超過(guò)15ppm。如果我們要明確地測(cè)出鎳元素的含量,鎳元素的含量需要達(dá)到50 ppm。

  現(xiàn)在,我們了解了Vanta分析儀上關(guān)于nσ(n Sigma)的含義,所以在我們判讀XRF結(jié)果時(shí),需留意“+/-”列中的讀數(shù),因?yàn)檫@些讀數(shù)可以使我們清楚地知道應(yīng)該如何看待所顯示的結(jié)果值。

 

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