Chia sẻ bài viết
Bài viết trình bày các trường hợp thiết bị Quang Phổ Cận Hồng Ngoại NIRS có thể được thực hiện trực tiếp trong phòng thí nghiệm của bạn mà không cần phát triển phương pháp. Điều này có nghĩa là đối với những ứng dụng này, thiết bị của bạn sẽ hoạt động ngay lập tức để mang lại kết quả chính xác - ngay từ ngày đầu tiên. Bài viết sẽ giúp bạn hiểu rõ về phương cách và tối ưu hóa đường chuẩn dựng sẵn, đồng thời cung cấp tổng quan về một số ứng dụng mà bạn có thể nhận được kết quả ngay từ đầu.
Các chủ đề sau sẽ được đề cập trong phần còn lại của bài đăng này (nhấp để chuyển sang chủ đề):
1. Giới thiệu
Tìm đọc những bài viết trước của chúng tôi (Cách triển khai thiết bị quang phổ cận hồng ngoại trong quy trình làm việc tại phòng thí nghiệm của bạn), chúng tôi đề cập về cách một máy quang phổ cận hồng ngoại NIR có thể hoạt động như thế nào với một ví dụ ứng dụng thực tế. Quá trình này được mô tả ở đây trong Hình 1.
Phần lớn công việc bao gồm tạo một bộ phổ hiệu chuẩn. Khoảng 40–50 mẫu trong phạm vi thông số dự kiến phải được đo bằng phương pháp chính và các giá trị kết quả cần được liên kết với phổ cận hồng ngoại được ghi lại cho các mẫu tương tự (Hình 1: Bước 1).
Sau đó, một mô hình dự đoán cần được tạo ra bằng cách xác định trực quan các thay đổi phổ và tương quan những thay đổi này với các giá trị thu được từ phương pháp chính (Hình 1: Bước 2). Sau khi xác nhận bằng phần mềm, một mô hình dự đoán có sẵn để sử dụng trong các phép đo thông thường.
Quá trình được mô tả ở trên đòi hỏi một số nỗ lực và kéo dài đáng kể vì trong nhiều trường hợp, các mẫu nằm trong dải nồng độ trước tiên cần được sản xuất và thu thập. Do đó, sẽ rất có lợi nếu bỏ qua bước 1 và bước 2 để có thể sử dụng máy phân tích ngay từ ngày đầu tiên.
Đây không chỉ là mơ tưởng mà là thực tế cho các ứng dụng cụ thể với việc sử dụng các đường chuẩn dựng sẵn.
2. Đường chuẩn dựng sẵn là gì?
Pre-calibrations are prediction models that can be deployed immediately and provide satisfying results right from the beginning. These models are based on a large number (between 100–600) of real product spectra covering a wide parameter range.
Điều này có nghĩa là các bước 1 và 2 (Hình 1) là không bắt buộc và thay vào đó, mô hình đường chuẩn dựng sẵn có thể được sử dụng trực tiếp để phân tích thường quy, như được minh họa trong Hình 2.
3. Đường chuẩn dựng sẵn hoạt động thế nào?
Mỗi đường chuẩn dựng sẵn là một tệp kỹ thuật số phải được nhập vào phần mềm Metrohm Vision Air. Sau khi cài đặt một thiết bị mới (bao gồm cả phần mềm Vision Air), một phương pháp cần được tạo có chứa các cài đặt dành riêng cho phép đo, chẳng hạn như nhiệt độ đo và bình chứa mẫu nào được sử dụng, tiếp theo là nhập đường chuẩn dựng sẵn và liên kết nó với phương pháp.
Đó là tất cả những gì cần thiết!
Thiết bị hiện đã sẵn sàng để cung cấp kết quả đáng tin cậy cho các phép đo thông thường. Nên đo một vài mẫu đối chứng với các giá trị đã biết để xác nhận rằng việc đường chuẩn dựng sẵn cung cấp kết quả chấp nhận được.
4. Tối ưu hóa đường chuẩn dựng sẵn
Trong một số trường hợp, kết quả thu được trên các mẫu đối chứng có hiệu chuẩn trước là không hoàn toàn chấp nhận được. Có thể có nhiều lý do khác nhau cho điều này và nói chung, có thể phân biệt ba trường hợp khác nhau:
- Kết quả thu được với các mẫu đối chứng chỉ sai lệch một chút so với các giá trị mong đợi.
- Kết quả có thể chấp nhận được, nhưng sai số tiêu chuẩn có phần lớn hơn.
- Kết quả sai lệch đáng kể.
Chúng tôi sẽ xem xét từng trường hợp này dưới đây và đưa ra các đề xuất.
5. Trường hợp số 1
- Các kết quả thu được với các mẫu đối chứng chỉ sai lệch một chút so với các giá trị mong đợi.
Nếu giá trị thu được từ các mẫu đối chứng chỉ sai lệch một chút, giải pháp hiệu chỉnh slope-bias correction là giải pháp được khuyến nghị. Quá trình này được minh họa trong Hình 3.
Trong sơ đồ trên cùng, bạn thấy rằng các giá trị từ hiệu chuẩn trước luôn sai lệch trong toàn bộ phạm vi. Trong tình huống này, có thể thực hiện hiệu chỉnh độ lệch độ dốc trên mô hình được đo trong phần mềm Vision Air. Sau khi điều này đã được thực hiện, kết quả rất phù hợp (Hình 3 - dưới cùng).
6. Trường hợp số 2
- Các kết quả có thể chấp nhận được, nhưng sai số có phần lớn hơn.
Trong hầu hết các trường hợp, trường hợp này được quan sát nếu phạm vi của đường chuẩn dựng sẵn lớn hơn nhiều so với phạm vi mà nhà phân tích quan tâm.
Ví dụ: hãy xem xét phép đo giá trị ở cuối phạm vi đo. Sai số của đường chuẩn dựng sẵn được tính toán trên toàn bộ phạm vi và do đó tác động của sai số trung bình (SECV = sai số thẩm định chéo) lớn hơn nhiều đối với các giá trị ở đầu dưới so với các giá trị ở giữa phạm vi đo. Điều này được minh họa trong Hình 4 và Bảng 1.
Bảng 1. Các số liệu về giá trị cho các vùng khác nhau của đường chuẩn dựng sẵn từ Hình 4. Lưu ý rằng SECV nhỏ hơn nhiều cho dải 0–36 so với SECV cho toàn dải 0–200.
| Phạm vi | R2 | SEC | SECV |
| 0–200 | 0.996 | 3.8 | 3.9 |
| 0–36 | 0.994 | 0.77 | 0.81 |
| 32–109 | 0.986 | 3.3 | 3.8 |
| 91–200 | 0.977 | 3.6 | 3.7 |
Hành động được khuyến nghị trong trường hợp này là loại bỏ một số phạm vi nhất định của đường chuẩn dựng sẵn, chỉ để lại phạm vi quan tâm.
Từ Bảng 1, rõ ràng là SECV cho toàn bộ phạm vi (0–200) cao hơn nhiều so với SECV của phạm vi nhỏ hơn (0–36). Điều này có nghĩa là khi loại bỏ các mẫu tương ứng với phạm vi cao hơn từ hiệu chuẩn trước (chỉ để lại phạm vi 0–36 in), kết quả hiệu chuẩn trước đã sửa đổi sẽ cho SECV thấp hơn.
7. Trường hợp số 3
- Kết quả sai lệch đáng kể.
Có thể có một số lý do đằng sau điều này, vì vậy chúng tôi sẽ chọn hai ví dụ.
Trong ví dụ đầu tiên, hãy xem xét khả năng các mẫu được cung cấp để phân tích là độc quyền. Ví dụ, một số nhà sản xuất nhất định sản xuất các polyols độc đáo, được cấp bằng sáng chế. Các chất độc quyền này không được đưa vào bộ sưu tập phổ mẫu chuẩn trong dduuowngf chuẩn dựng sẵn. Do đó, việc đường chuẩn dựng sẵn không cung cấp kết quả chấp nhận được đối với các mẫu độc quyền đó.
Một ví dụ khác được thể hiện trong Hình 5. Ở đây có thể quan sát thấy rằng các giá trị từ phương pháp chính (các chấm màu xanh) sai lệch đáng kể so với các giá trị thu được từ mô hình đường chuẩn dựng sẵn.
Ví dụ này được lấy từ một trường hợp khách hàng thực tế mà chúng tôi đã quan sát được.
Lúc đầu, chúng tôi có một chút bối rối khi kiểm tra kết quả, nhưng lý do đã trở nên rõ ràng sau khi nói chuyện với khách hàng của chúng tôi. Họ đã chọn đo các giá trị chính (số hydroxyl) thông qua chuẩn độ thủ công và không phải, theo khuyến nghị, bằng máy chuẩn độ tự động của Metrohm.
Do đó, lý do khiến độ khớp của các mẫu đối chứng không đạt yêu cầu là do độ chính xác của quá trình chuẩn độ thủ công của các mẫu đối chứng kém và không liên quan gì đến chất lượng của việc hiệu chuẩn trước.
Để biết thêm thông tin về chủ đề này, hãy đọc bài đăng trên blog của chúng tôi bên dưới về các nguồn lỗi chính trong chuẩn độ thủ công.
8. Bạn đang tìm kiếm đường chuẩn dựng sẵn?
Metrohm cung cấp nhiều lựa chọn hiệu chuẩn trước cho một bộ sưu tập đa dạng các ứng dụng. Chúng được liệt kê trong Bảng 2 cùng với các thông số quan trọng nhất của quá trình hiệu chuẩn trước. Bấm vào các liên kết để có thêm thông tin.
- Các tùy chọn đường chuẩn dựng sẵn từ Metrohm NIRS
Bảng 2. Tổng quan về các đường chuẩn dựng sẵn cho phần mềm Metrohm Vision Air.
| Hiệu Chuẩn Dựng Sẳn | Những Thông Số Quan Trọng |
| Polyols | Hydroxyl number (ASTM D6342) |
| Gasoline | RON, MON, anti-knock index, aromatics, benzene, olefins |
| Diesel | Cetane index, density, flash point |
| Jet Fuel | Cetane, index, density, aromatics |
| Palm oil | Iodine value, free fatty acids, moisture |
| Pulp & Paper | Kappa number, density, strength parameters |
| Bio-methane Potential (BMP) | BMP (of biological waste) |
| Polyethylene (PE) | Density, intrinsic viscosity |
| Polypropylene (PP) | Melt Flow Rate |
| Polyethylene Terephthalate (PET) | Intrinsic viscosity, acid number, and others |
| Polyamide (PA 6) | Intrinsic viscosity, NH2 and COOH end groups |
Phần kết luận
Đường chuẩn dựng sẵn là mô hình dự đoán dựa trên một số lượng lớn phổ sản phẩm thực. Những điều này cho phép người dùng bỏ qua phần phát triển mô hình ban đầu và có thể sử dụng thiết bị ngay từ ngày đầu tiên, tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc.
Your knowledge take-aways
Learn more about pre-calibration for selected NIRS applications
