Analyse des points fractionnés et quantification de l'incertitude des mesures du carbone organique/élémentaire thermique-optique

Ce protocole et cet outil logiciel répondent aux principaux défis liés à la quantification précise et à la minimisation des sources d’incertitude de mesure dans un analyseur de carbone thermique/optique couramment utilisé. Cette technique tient compte de toutes les sources d’incertitude de mesure, y compris l’étalonnage des instruments et l’estimation des points partagés, et propage ces incertitudes aux masses de carbone mesurées au moyen d’une méthode complète de Monte Carlo. OCECgo est actuellement conçu pour s’interfacer avec un instrument particulier.

Toutefois, nous espérons que ce protocole et cet outil logiciel seront étendus à tous les analyseurs de carbone thermiques/optiques disponibles dans le commerce. Lors de l’utilisation de cette technique, les utilisateurs doivent effectuer plusieurs étalonnages pour estimer la répétabilité de leur implémentation individuelle du protocole. Pour installer de nouveaux filtres à quartz pour préparer l’analyseur de carbone élémentaire organique pour l’étalonnage, ouvrez le panneau d’accès et retirez le linceul laser.

Pour enlever le détecteur photo, desserrez l’écrou POM blanc derrière le détecteur photo et déconnectez le raccord du tube métallique sur le côté gauche du photodétecteur. Ensuite, faites glisser le boîtier photodétecteur hors de l’insert de quartz et placez le boîtier au bas de l’instrument. Pour enlever l’insert de quartz, desserrez l’écrou POM blanc tenant l’insert de quartz en place et faites glisser l’insert de quartz hors du raccord POM.

Ensuite, reposez l’insertion de quartz sur un tissu sans peluche sur une surface plane. Pour installer les filtres, utilisez d’abord un outil de retrait de filtre pour enlever et éliminer les filtres à quartz existants. Ensuite, placez un nouveau filtre à gros quartz sur un tissu sans peluche sur une surface plane et utilisez l’outil de poinçon du filtre pour percer un filtre.

À l’aide d’une pince à épiler propre, retirer le filtre du poinçon et placer le filtre contre le raccord POM pour l’insert de quartz, de sorte que la surface texturée du filtre est orientée loin du four. Ensuite, utilisez l’insert de quartz pour glisser le filtre à quartz dans le raccord jusqu’à ce que le filtre soit complètement assis contre le four. Après avoir perforé et installé le filtre suivant de la même manière, perforer un filtre à quartz tiers et utiliser des pinces propres pour transférer ce filtre bateau quarts dans l’extrémité de l’insert de quartz.

Réintroduisez l’insertion de quartz dans l’instrument et serrez lâchement l’écrou pom blanc qui fixe l’insert de quartz en place. Pour remplacer et aligner la tête du photodétecteur, faites glisser le boîtier photodétecteur à l’extrémité de l’insertion de quartz et reconnectez le raccord du tube métallique sur le côté gauche du photodétecteur. Que, entièrement serrer à la main toutes les noix POM, remplacer le linceul laser, et fermer le panneau d’accès.

Pour obtenir un point d’étalonnage, préparez l’instrument pour l’enlèvement de l’insert de quartz tel que démontré et suivez les procédures recommandées par le fabricant pour aspirer cinq ou 10 microlitres de solution de saccharose. Déposez soigneusement la solution saccharose sur le bateau quarts aussi près que possible de l’extrémité de l’insert et réintroduisez l’insert de quartz à l’instrument. Après la fermeture du panneau d’accès, ouvrez le menu Run dans le logiciel d’instrument et sélectionnez Dry Wet Filter.

Après la procédure de filtre humide sec dans le champ d’identification de l’échantillon, entrez le volume de saccharose appliqué et confirmez que le fichier par protocole thermique désiré et un fichier de sortie txt approprié sont sélectionnés. Confirmez que la case à cocher Use Sample File Times n’est pas cochée et que dans le menu d’abandon des minutes d’échantillon, sélectionnez 0. Confirmez que la case à cocher cycle n’est pas cochée et cliquez sur Analyse de démarrage, confirmant qu’un seul cycle d’analyse est souhaité.

Permettre à l’analyse thermique de s’exécuter et de s’exécuter jusqu’à l’achèvement. Après l’acquisition des données d’étalonnage, utilisez des pinces propres pour enlever le bateau à quartz et réinstaller l’insert de quartz comme démontré. Pour compléter l’étalonnage constant avec incertitude, chargez l’outil logiciel et confirmez que l’onglet Outil d’étalonnage est ouvert.

Dans la section 1 de l’interface utilisateur graphique, entrez le volume nominal de la solution de saccharose appliquée, l’instrument signalé, le signal infrarouge intégré non dispersif correspondant au carbone total, le signal infrarouge intégré non dispersif signalé par l’instrument pendant la boucle de méthane et un Boolean pour indiquer si des points spécifiques devraient être utilisés dans l’étalonnage. Dans la section 2 de l’interface utilisateur graphique, mettez à jour les caractéristiques d’incertitude par défaut de la solution saccharose et pipette au besoin. Et confirmer le nombre souhaité de tirages de Monte Carlo.

Pour exécuter l’analyse Monte Carlo des données d’étalonnage, appuyez sur la Flèche Go dans la section 3. Utilisez les boutons de la section 3 pour enregistrer le résultat actuel comme étalonnage par défaut et exporter les résultats comme vous le souhaitez. Ensuite, mettez à jour le fichier d’étalonnage de l’instrument avec les résultats de la section 4.

Pour calculer les masses de carbone et les incertitudes, obtenez des données de mesure telles qu’elles sont indiquées dans le manuel de l’instrument et cliquez pour naviguer vers l’onglet Entrées d’analyse de données. Dans la section 1, sous-section a, cliquez sur Parcourir et dans le dialogue de sélection de fichiers, sélectionnez le fichier de résultats txt créé par l’instrument pour charger les données de l’instrument résolues dans le temps. Dans la section 1, sous-section b, passez en revue les iD de l’échantillon et cliquez pour sélectionner l’analyse de l’intérêt.

Dans la sous-section c, examiner les métadonnées d’analyse, en particulier l’horodatage de démarrage de l’échantillon de l’analyse. Pour définir les options de traitement des données dans la section 2, sous-section a, sélectionnez les procédures de correction laser souhaitées, et dans la sous-section b, sélectionnez la procédure de correction souhaitée pour le détecteur infrarouge non dispersif. Dans la section 2, la sous-section c, confirmer et mettre à jour au besoin les paramètres de la distribution généralisée de t signalés pour la constante d’étalonnage de masse, et l’erreur de répétabilité estimée de l’étalonnage.

Dans la sous-section d, appuyez sur la Flèche Go pour créer ou mettre à jour le thermogramme d’analyse et l’atténuation par rapport à la parcelle de carbone évoluée. Dans la section 3, sous-section a, sélectionnez la procédure souhaitée pour calculer le point de partage et l’incertitude associée. Dans la sous-section b, selon la procédure choisie pour calculer le point de fractionnement et l’incertitude, définissez le point de fractionnement nominal, l’incertitude du point de fractionnement, l’atténuation initiale du laser et/ou le déclin critique de l’atténuation, en tirant parti de l’atténuation par rapport à la parcelle de carbone évoluée de la section 4.

Dans la section 5, passez en revue la précision nominale de l’instrument et le nombre souhaité de Monte Carlo dessine et appuyez sur la Flèche Go pour exécuter l’analyse de Monte Carlo. Une fois l’analyse de Monte Carlo terminée, passez en revue les résultats dans l’onglet Résultats d’analyse des données et exportez les résultats à l’aide du bouton Résultats d’analyse des exportations. Ici, des données représentatives d’étalonnage de l’analyseur optique thermique de carbone sont présentées.

La régression linéaire des données d’étalonnage dans un cadre de Monte Carlo révèle l’intervalle de confiance à deux sigmas de chacun des points de données d’étalonnage. L’intervalle de confiance à deux sigmas de la régression linéaire est basé sur les données d’étalonnage incertaines. Pour chaque tirage de Monte Carlo, une zone d’étalonnage randomisée est couplée avec le modèle linéaire incertain pour obtenir une estimation monte-carlo de la masse de carbone de la boucle de méthane.

Les estimations de Monte Carlo de ces données d’étalonnage peuvent alors être représentées dans un histogramme de diagramme de dispersion donnant l’incertitude dans la masse de carbone calibrée injectée pendant la boucle de méthane. Ici, des mesures représentatives des émissions carbonées d’un générateur de suie de laboratoire sont résumées dans un thermogramme d’analyse et dans une atténuation par rapport à une parcelle de carbone évoluée. L’incertitude dans ce point partagé peut être estimée à l’aide de l’une des trois approches, y compris une nouvelle technique de déclin de l’atténuation.

Ici, les principaux résultats de cette analyse d’exemple, y compris les statistiques de masse de carbone et les distributions postérieures les mieux adaptées sont résumés. Dans ces exemples, l’incertitude calculée dans les masses de carbone est généralement plus grande que celles rapportées par l’instrument, jusqu’à 280% dans le cas le plus extrême. Assurez-vous d’exécuter la même procédure lors de l’application de la norme du saccharose.

Cela garantit un biais constant dû à l’absorption des matières organiques ambiantes et contribue à minimiser les incertitudes d’étalonnage. Nous croyons que ce protocole capture toutes les principales sources d’incertitude de mesure pour cet analyseur de carbone. Toutefois, les procédures expérimentales standard devraient inclure des tests de répétabilité pour l’expérience concernée.

Les utilisateurs doivent prendre note de la présence de rayonnement laser de faible puissance lorsque l’imbrication laser est vaincue et doivent faire preuve de prudence lors de la manipulation des raccords OEM. Cette technique permet une quantification robuste de l’incertitude de mesure et a récemment permis l’observation d’une variabilité statistiquement significative et de l’absorption de la lumière par le carbone noir.