Análisis de puntodividido y cuantificación de la incertidumbre de las mediciones de carbono orgánico/elemental térmico-óptico

Esta herramienta de protocolo y software aborda los desafíos clave para cuantificar y minimizar con precisión las fuentes de incertidumbre de medición en un analizador de carbono térmico/óptico de uso común. Esta técnica considera todas las fuentes de incertidumbre de medición, incluida la calibración del instrumento y la estimación de punto dividido, y propaga estas incertidumbres a las masas de carbono medidas a través de un método integral de Monte Carlo. OCECgo está diseñado actualmente para interactuar con un instrumento en particular.

Sin embargo, esperamos que este protocolo y esta herramienta de software se extiendan para aplicarse a todos los analizadores de carbono térmico/óptico disponibles comercialmente. Cuando se utiliza por primera vez esta técnica, los usuarios deben realizar varias calibraciones para estimar la repetibilidad de su implementación individual del protocolo. Para instalar nuevos filtros de cuarzo para preparar el analizador de carbono elemental orgánico para la calibración, abra el panel de acceso y retire la cubierta láser.

Para retirar el detector de fotos, afloje la tuerca POM blanca detrás del detector de fotos y desconecte el accesorio del tubo metálico en el lado izquierdo del fotodetector. A continuación, deslice la carcasa del fotodetector fuera del inserto de cuarzo y coloque la carcasa en la parte inferior del instrumento. Para quitar el inserto de cuarzo, afloje la tuerca POM blanca que sujeta el inserto de cuarzo en su lugar y deslice el inserto de cuarzo fuera del accesorio POM.

A continuación, descanse el inserto de cuarzo sobre un tejido libre de pelusas sobre una superficie plana. Para instalar los filtros, utilice primero una herramienta de eliminación de filtros para eliminar y eliminar los filtros de cuarzo existentes. A continuación, coloque un nuevo filtro de cuarzo grande en un tejido libre de pelusas en una superficie plana y utilice la herramienta de punzonado de filtro para perforar un filtro.

Con pinzas limpias, retire el filtro del punzón y coloque el filtro contra el accesorio POM para la plaquita de cuarzo, de forma que la superficie texturizada del filtro esté orientada hacia fuera del horno. A continuación, utilice la plaquita de cuarzo para deslizar el filtro de cuarzo en el accesorio hasta que el filtro esté completamente asentado contra el horno. Después de perforar e instalar el siguiente filtro de la misma manera, perforar un tercer filtro de cuarzo y utilizar pinzas limpias para transferir este filtro de barco de cuartos en el extremo de la plaquita de cuarzo.

Vuelva a introducir el inserto de cuarzo en el instrumento y apriete a mano la tuerca POM blanca que fija el inserto de cuarzo en su lugar. Para reemplazar y alinear el cabezal del fotodetector, deslice la carcasa del fotodetector en el extremo de la plaquita de cuarzo y vuelva a conectar el accesorio del tubo metálico en el lado izquierdo del fotodetector. Que, apriete completamente a mano todas las tuercas POM, reemplace la cubierta láser y cierre el panel de acceso.

Para obtener un punto de calibración, prepare el instrumento para la eliminación de la plaquita de cuarzo como se ha demostrado y siga los procedimientos de pipeteo recomendados por el fabricante para aspirar cinco o 10 microlitros de solución de sacarosa. Deposite cuidadosamente la solución de sacarosa en el bote de cuartos lo más cerca posible del extremo de la plaquita y vuelva a introducir el inserto de cuarzo en el instrumento. Después de cerrar el panel de acceso, abra el menú Ejecutar en el software de instrumentos y seleccione Filtro húmedo seco.

Siguiendo el procedimiento de filtro húmedo seco en el campo ID de muestra, introduzca el volumen de sacarosa aplicado y confirme que se han seleccionado el archivo de par de protocolo térmico deseado y un archivo de salida txt adecuado. Confirme que la casilla Usar tiempos de archivo de ejemplo está desactivada y, en el menú desplegable Minutos de muestra, seleccione 0. Confirme que la casilla de verificación Ciclo está desactivada y haga clic en Iniciar análisis, confirmando que solo se desea un ciclo de análisis.

Permita que el análisis térmico se ejecute y se ejecute hasta su finalización. Después de la adquisición de datos de calibración, utilice pinzas limpias para retirar el barco de cuarzo y volver a instalar el inserto de cuarzo como se ha demostrado. Para completar la constante de calibración con incertidumbre, cargue la herramienta de software y confirme que la pestaña Herramienta de calibración está abierta.

En la sección 1 de la interfaz gráfica de usuario, introduzca el volumen nominal de la solución de sacarosa aplicada, el instrumento notificado, la señal infrarroja integrada no dispersa correspondiente al carbono total, la señal infrarroja integrada no dispersa registrada en el instrumento durante el bucle de metano y un booleano para indicar si se deben utilizar puntos específicos en la calibración. En la sección 2 de la interfaz gráfica de usuario, actualice las características de incertidumbre predeterminadas de la solución de sacarosa y pipeta según sea necesario. Y confirme el número deseado de sorteos de Monte Carlo.

Para ejecutar el análisis de Monte Carlo de los datos de calibración, pulse la flecha Ir en la sección 3. Utilice los botones de la sección 3 para guardar el resultado actual como la calibración predeterminada y exportar los resultados como desee. A continuación, actualice el archivo de calibración del instrumento con los resultados en la sección 4.

Para calcular las masas e incertidumbres de carbono, adquiera los datos de medición como se indica en el manual del instrumento y haga clic para navegar a la pestaña Entradas de análisis de datos. En la sección 1, subsección a, haga clic en Examinar y, en el cuadro de diálogo Selección de archivos, seleccione el archivo de resultados txt creado por instrumentos para cargar los datos del instrumento resueltos en el tiempo. En la sección 1, subsección b, revise los ID de muestra y haga clic para seleccionar el análisis de interés.

En la subsección c, revise los metadatos del análisis, en particular la marca de tiempo de inicio del análisis. Para definir las opciones de procesamiento de datos en la sección 2, subsección a, seleccione los procedimientos de corrección láser deseados y, en la subsección b, seleccione el procedimiento de corrección deseado para el detector infrarrojo no dispersivo. En la sección 2, subsección c, confirme y actualice según sea necesario los parámetros de la distribución t generalizada notificada para la constante de calibración de masa y el error de repetibilidad de calibración estimado.

En la subsección d, presione la flecha Ir para crear o actualizar el termograma de análisis y la atenuación frente a la gráfica de carbono evolucionada. En la sección 3, subsección a, seleccione el procedimiento deseado para calcular el punto de división y la incertidumbre asociada. En la subsección b, dependiendo del procedimiento seleccionado para calcular el punto de división y la incertidumbre, defina el punto de división nominal, la incertidumbre del punto de división, la atenuación láser inicial y/o la disminución de la atenuación crítica, aprovechando la atenuación frente a la gráfica de carbono evolucionada en la sección 4.

En la sección 5, revise la precisión nominal del instrumento y el número deseado de sorteos de Monte Carlo y presione la Flecha Ir para ejecutar el análisis de Monte Carlo. Una vez completado el análisis de Monte Carlo, revise los resultados en la pestaña Resultados del análisis de datos y exporte los resultados mediante el botón Exportar resultados de análisis. Aquí se presentan los datos de calibración representativos del analizador de carbono óptico térmico.

La regresión lineal de los datos de calibración en un marco de Monte Carlo revela el intervalo de confianza de dos sigmas de cada uno de los puntos de datos de calibración. El intervalo de confianza de dos sigmas de la regresión lineal se basa en los datos de calibración inciertos. Para cada sorteo de Monte Carlo, se combina un área de calibración aleatoria con el modelo lineal incierto para obtener una estimación de Monte Carlo de la masa de carbono del bucle de metano.

Las estimaciones de Monte Carlo de estos datos de calibración se pueden representar en un histograma de parcela de dispersión que produce incertidumbre en la masa de carbono calibrada inyectada durante el bucle de metano. Aquí, las mediciones representativas de las emisiones carbonáceas de un generador de hollín de laboratorio se resumen en un termograma de análisis y en una gráfica de carbono evolucionada en comparación con la trama de carbono evolucionada. La incertidumbre en este punto dividido se puede estimar utilizando uno de los tres enfoques, incluida una nueva técnica de disminución de la atenuación.

Aquí, se resumen los resultados clave de este análisis de ejemplo, incluidas las estadísticas de masa de carbono y las distribuciones posteriores más adecuadas. En estos ejemplos, la incertidumbre calculada en las masas de carbono es generalmente mayor que las reportadas por el instrumento, hasta un 280% en el caso más extremo. Asegúrese de ejecutar el mismo procedimiento al aplicar el estándar de sacarosa.

Esto garantiza un sesgo constante debido a la absorción de orgánicos ambientales y ayuda a minimizar las incertidumbres de calibración. Creemos que este protocolo captura todas las principales fuentes de incertidumbre de medición para este analizador de carbono. Sin embargo, los procedimientos experimentales estándar deben incluir pruebas de repetibilidad para el experimento en cuestión.

Los usuarios deben tomar nota de la presencia de radiación láser de baja potencia cuando el enclavamiento láser es derrotado y deben tener cuidado al manipular los accesorios OEM. Esta técnica permite la cuantificación robusta de la incertidumbre de medición y recientemente ha permitido la observación de la variabilidad estadísticamente significativa y la absorción de la luz por carbono negro.