分析方法的性能指标的讨论
摘要：化学分析方法中的性能指标主要包括准确度，精密度，灵敏度，检测限等。
本文首先对分析方法中的准确度与精密度，检出限和定量测定下限等易混淆概念进行了探讨和区分。
同时认为21世纪分析化学发展的重要方向在于仪器灵敏度的提高。
并以波长型表面离子共振仪的灵敏度分析为例，对于分析化学灵敏度提高的研究手段做出了探讨。
关键词：分析方法的性能指标灵敏度 SPR 准确度与精密度检出限和定量测量下限
性能指标是对分析方法评价的重要标准。
在化学分析法中，主要需要考量的性能指标为分析系统测定的对象范围，测定的准确度，精密度，灵敏度，检出限，选择范围，动态范围等，以及投资成本，人工消耗，特殊的安全等。
下文将对分析方法的一些性能指标（准确度和精密度，检出限和定量测量下限）的概念进行探讨和区分，同时从灵敏度角度作主要分析，思考分析化学未来的发展方向。
1.准确度与精密度
在分析方法中,准确度和精密度都是是评价定量方法的重要性能指标。
、
1.1准确度
准确度是指用该方法测定的结果与真实值或参考值接近的程度。
根据该定义可知，由于准确度与真值相联系，与误差相关。
国际计量学界现用不确定度作为测量结果的可靠程度的表征。
1.2精密度
精密度是指在规定的测试条件下，同一个均匀供试品，经多次取样测定所得结果之间的接近程度。
精密度一般用偏差、标准偏差或相对标准偏差表示。
1.3两者关系
在表达一组数据的分析结果时，用准确度和精密度来描述，有助于我们定性了解该组测量结果的质量好坏。
在分析方法中，精密度高不代表准确度好；
然而，如果没有较好的精密度，就很少可能获得较高的准确度。
可以说精密度是保证准确度的先决条件。
2.检出限和定量测定下限
2.1检出限
对痕量分析而言,分析方法的检测功能是最重要的技术指标。
而检测功能的好坏常用检出限( d. L)来表示。
ACS (美国化学学会)对这一定义作了更简明的概括:检出限是一个分析方法能够可靠地检测出被分析物的最低浓度。
2.2检测下限
在测定误差能满足预定要求的前提下,用特定方法能准确地定量测定待测物质地最小浓度或量,称为方法的测定下限。
2.3二者关系
定量测定下限与检出限是两个不同的概念,检出限指测定结果与空白值(或噪声)有显著的区别,是一个定性概念;定量测定下限指响应信号强度与被测物质浓度成线性函关系时的最低浓度,是一个定量概念。
二者都来自于空白测量的标准偏差。
空白测量的3倍标准差为检出限, 10倍标准差为定量测定下限。
当测定结果不大于检出限时报告为未检出;当测定结果大于检出限且不大于定量测定下限时,报告为定性检出;当测定结果大于定量测定下限时,报告定量结果。
3.灵敏度
3.1 21世纪的灵敏度
3.1.1分析方法的灵敏度被测组分的量或浓度变化时引起的测量信号的变化。
m=dy/dc
在当今的分析化学领域，就分析方法的性能指标而言，化学工作者需要更高的灵敏度，更低的检测限更好的选择性，更少的基体干扰；更高的准确度，更好的精密度；更高的分析速度，更高的自动化程度，更完善的多元素同时检测能力；更完善可信的形态分析，更小的样品量需求并且实现微损无损分析；更大的应用范围，如遥测，极端或特殊环境中的分析等。
而就分析科学的发展而言，方法灵敏度的进一步提高显得尤为重要，这将可能是21世纪分析科学发展的主攻方向。
分析方法灵敏度的提高的最终目标是实现单原子检测（分子），包括激光诱导荧光和共振电离等。
3.1.2激光诱导荧光
就激光诱导荧光单分子检测体系而言，进一步提高荧光功率的能力是有限的，发展多光子激发将更为有效。
现在此类方法的应用体现在快速液液微观混合研究，水体溶解有机物、水质监测等荧光物质的研究，灵敏度较高，检测效果好。
现在，通过对ICP-MS法的深入研究，同时把新型脉冲技术用于采样（原子化，离子化等）和激发或电离；原子光谱质谱分析的灵敏度将进一步提高。
对于原子光谱分析，新的激发离子化原子化源的研制尤其需要注意。
3.1.3共振电离光谱（RIS）
另一种单原子检测方法则是共振电离光谱（RIS）, RIS技术主要包括样品原子化(以及分子化或变成等离子体)，激光共振激发及电离探测三大部分。
为了得到高分辨、高灵敏度和扩大探测范围人们在激光光源及激发技术方面做了许多改进工作，现在已经可以得到从极远紫外到红外的强连续可调激光辐
射。
另一方面，也有人致力于提高脉冲重复频率，改善激光线型，提高谱的空间的和时间的分辨能力以及提高激光功率的稳定性等。
3.2波长型sPR检测仪的灵敏度分析
3.2.1实验部分
在此，我就以波长型sPR检测仪的灵敏度探讨为例，对于分析化学未来
灵敏度提高的方向予以分析。
SPR是一种广泛用于生物及化学领域的检测方法，也是分析化学实现单
分子检测的研究方向，尤其适合于生物分子之间相互作用的研究。
sPR
检测技术的目标之一是高灵敏度检测。
在实验和仪器使用的过程中，研
究者发现仪器光源的入射角及样品的折射率等与灵敏度存在一定的数学
联系，这应该可以为仪器的设计提供相应的指导。
为探讨上述问题，现可参考以下实验资料。
先构建了一套可以改变入射角的波长型sPR检测装置，并用不同浓度的
蔗糖溶液作为待测物质进行了一系列实验，获得了灵敏度等实验参数．现
利用自行设计构建的可变入射角的波长型表面等离子体共振(sPR)检测
仪，在不同浓度的蔗糖溶液中测定了不同入射角度(80°-66°)的共振曲
线.
用下图（1）所示仪器，配制质量分数为0，4％，8％，12％，16％，20％，
24％，18％，32％，36％的蔗糖水溶液，并用阿贝折射率仪依次测定其
折射率．将无蔗糖溶液通入样品池，转动测角仪，使入射角从80°转至
66°，每间隔l °采集一个共振曲线．测量完毕用4％的蔗糖溶液冲洗
并测量．然后依照上述步骤分别检测8％，12％，16％，20％，24％，
28％，32％，36％的蔗糖溶液。
（1）
可变入射角的波长型表面等离子体共振(sPR)检测仪
3.2.2实验结果
3.2.2.1不同入射角度下水的sPR吸收曲线如图（2）
（2）
不同入射角下水的sPR吸收曲线及其共振峰的峰位和半高宽随入射光角度
的变化曲线
由图示可知随入射角减小，波长会发生红移。
蔗糖溶液在不同入射角下的SPR吸收峰位及半高宽的变化规律显示
出不同折射率情况下，分析方法的灵敏度[灵敏度定义为△(共振波
长)／△(样品折射率)]不同。
（３）
蔗糖溶液在不同入射角下的SPR吸收峰位及半高宽的变化
3.2.2.2蔗糖溶液在不同入射角下的灵敏度
灵敏度随波长的变化可见图（4A）;同时定义本质灵敏度(定义为灵
敏度／半高宽)是确定仪器分辨率的一个很重要的参数．图4(B)为本
质灵敏度的三维图像．可以看出，本质灵敏度随着共振波长的增加
而明显增加，随样品折射率的增大略有增大．
（４Ａ）（４Ｂ）
灵敏度的三维图像本质灵敏度的三维图像
于是可得出结论，该实验方法的灵敏度与入射波长有很大关系，与
样品折射了呢也有关。
因此，在相关实验仪器的设计上应对以上两
点加以注意，以便提高仪器的灵敏度。
4.结论
以上即是实验手段对灵敏度加以分析的优良案例。
其实随着当今物理化
学计算机水平的发展，除了在已有的科技水平上，提高已知实验方法和
仪器的使用灵敏度，研发新的探测技术因为是提高检测灵敏度的极佳手
段。
以共振电离光谱为例，现除了本文展示的表面共振电离方法外，还
发展了傅立叶变换离子回旋共振质谱，也都对提高试验方法的灵敏度产
生重大贡献。
对于好的分析方法而言，其必然是拥有良好的性能指标。
其中灵敏度的
重要性从本文的分析中便可见一斑。
然而，对于它们之间的权衡也是不
可偏废的，切不能因一味追求灵敏度而忽视了对其他分析方法的研究和
探讨，只有这样，才能更好的学好，做好，研究好分析化学。
参考文献
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【2】吴性良分析化学原理化学工业出版社
【3】李海波，徐抒平，刘钰，菅晓光，徐蔚青波长型SPR检测仪的灵敏度探讨吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室
【4】骆培成,程易,汪展文,金涌,杨万宏面激光诱导荧光技术用于快速液液微观混合研究清华大学化工系#北京市绿色反应工程与工艺重点实
【5】吕涛,冯奇,史利涛,王新分析方法检出限的确定漯河市环境监测站。