熱光学有機/元素炭素測定の分割点解析と不確実性定量

このプロトコルおよびソフトウェアツールは、一般的に使用される熱/光学カーボンアナライザーで測定の不確かさを正確に定量し、測定の不確定な原因を最小限に抑える上での主要な課題に対処します。この手法は、計測器のキャリブレーションやスプリットポイント推定を含む測定の不確定要素をすべて考慮し、包括的なモンテカルロ法を通じて測定された炭素質量にこれらの不確実性を伝播します。OCECgoは現在、特定の機器とインターフェースするように設計されています。

しかし、このプロトコルとソフトウェアツールが、市販されているすべての熱/光学カーボンアナライザに適用されるように拡張されることを期待しています。この手法を最初に使用する場合、ユーザーは複数のキャリブレーションを実行して、プロトコルの個々の実装の再現性を見積もる必要があります。新しい石英フィルターを設置して、有機元素カーボンアナライザをキャリブレーション用に準備するには、アクセスパネルを開いてレーザーシュラウドを取り外します。

フォト検出器を取り外すには、フォト検出器の後ろの白いPOMナットを緩め、光検出器の左側にある金属管の取り付け具を取り外します。次に、石英インサートの光検出器ハウジングをスライドさせ、ハウジングを器具の底に置きます。クォーツインサートを取り外すには、石英インサートを所定の位置に保持している白いPOMナットを緩め、石英インサートをPOMフィッティングからスライドさせます。

次に、石英インサートを平らな表面に糸くずのない組織に置きます。フィルタをインストールするには、まずフィルタ削除ツールを使用して、既存の石英フィルタを削除して破棄します。次に、平らな表面上の糸くずのない組織に新しい大きな石英フィルターを置き、フィルターパンチツールを使用して1つのフィルターをパンチアウトします。

きれいなピンセットを使用して、パンチからフィルターを取り外し、フィルターのテクスチャ面がオーブンから離れて向き合うよう、クォーツ挿入物のPOMフィッティングに対してフィルタを配置します。次に、クォーツインサートを使用して、フィルターがオーブンに対して完全に収まるまで石英フィルターをフィッティングにスライドさせます。同じ方法で次のフィルターをパンチアウトして取り付けた後、3番目のクォーツフィルターをパンチアウトし、クリーンなピンセットを使用して、このクォーツボートフィルターをクォーツインサートの端に移します。

石英インサートを器具に再導入し、石英インサートを所定の位置に固定する白いPOMナットをゆるやかに手締めします。フォトディテクタヘッドを交換して位置合わせするには、光検出器ハウジングをクォーツ挿入物の端にスライドさせ、光検出器の左側にある金属管のフィッティングを再接続します。より、完全にすべてのPOMナットを締め、レーザーシュラウドを交換し、アクセスパネルを閉じます。

キャリブレーションポイントを得るために、実証されているように石英インサートの取り外し用の器具を準備し、スクロース溶液の5または10マイクロリットルを吸引するピペット処理を推奨する製造業者に従ってください。慎重にスクロース溶液を挿入物の端にできるだけ近いクォーツボートに堆積させ、石英インサートを器具に再導入します。アクセスパネルを閉じたら、計測器ソフトウェアの「実行」メニューを開き、「ドライウェットフィルター」を選択します。

「サンプルID」フィールドのドライウェットフィルター手順に従って、適用されたスクロースのボリュームを入力し、目的の熱プロトコルパーファイルと適切なtxt出力ファイルが選択されていることを確認します。[サンプル ファイルの時刻を使用] チェック ボックスがオフになっていることを確認し、[サンプル分] ドロップダウン メニューで [0] を選択します。[サイクル]チェックボックスがオフになっていることを確認し、[解析の開始]をクリックして、解析サイクルが 1 つだけ必要であることを確認します。

熱解析を実行し、完了するまで実行できるようにします。キャリブレーションデータの取得後、きれいなピンセットを使用してクォーツボートを取り外し、実演したようにクォーツインサートを再インストールします。不確定なキャリブレーションを完了するには、ソフトウェアツールをロードし、[キャリブレーションツール]タブが開いているかどうかを確認します。

グラフィカルユーザーインターフェースのセクション1では、適用されたスクロース溶液の公称体積を入力し、計器が報告し、全炭素に対応する非分散赤外線信号を統合し、メタンループ中に機器が報告した統合された非分散赤外線信号、および特定の点を較正に使用すべきかどうかを示すブール値を報告した。グラフィカルユーザーインターフェースのセクション2で、必要に応じて、スクロース溶液とピペットのデフォルトの不確実性特性を更新します。そして、モンテカルロ描画の所望の数を確認します。

キャリブレーションデータのモンテカルロ解析を実行するには、セクション3の「ゴー・アロー」を押します。セクション 3 のボタンを使用して、現在の結果をデフォルトのキャリブレーションとして保存し、必要に応じて結果をエクスポートします。次に、セクション 4 の結果で機器のキャリブレーションファイルを更新します。

炭素質量と不確定数を計算するには、計測器マニュアルの指示に従って計測データを取得し、クリックして[データ解析入力]タブに移動します。セクション 1 のサブセクション a で[参照]をクリックし、[ファイル選択]ダイアログで計測器作成の txt 結果ファイルを選択して、時間分解された計測器データをロードします。セクション 1 のサブセクション b で、サンプル ID を確認し、クリックして対象の分析を選択します。

サブセクション c で、解析メタデータ、特に分析のサンプル開始タイム スタンプを確認します。セクション2、サブセクションaでデータ処理オプションを定義するには、目的のレーザー補正手順を選択し、サブセクションbで、非分散赤外線検出器に対して所望の補正手順を選択する。セクション2において、サブセクションcは、質量較正定数について報告された一般化t分布のパラメータを必要に応じて確認し、更新し、推定キャリブレーション反復性誤差を示す。

サブセクションの d で、Go Arrow キーを押して、解析サーモグラムと減衰と進化した炭素プロットを作成または更新します。セクション 3 のサブセクション a で、分割点と関連する不確定性を計算する目的の手順を選択します。サブセクション b では、分割点と不確実性を計算するために選択した手順に応じて、断面 4 の減衰と進化した炭素プロットを利用して、名目分割点、分割点の不確定性、初期レーザー減衰、および/またはクリティカル減衰の減少を定義します。

セクション5では、公称器の精度とモンテカルロの描画の所望の数を確認し、モンテカルロ分析を実行するためにゴーアローを押します。モンテカルロ解析が完了したら、[データ分析結果] タブで結果を確認し、[分析結果のエクスポート] ボタンを使用して結果をエクスポートします。ここで、熱光学カーボンアナライザからの代表的な較正データが提示される。

モンテカルロフレームワークの下でのキャリブレーションデータの線形回帰は、各キャリブレーションデータポイントの2シグマ信頼区間を明らかにします。線形回帰の 2 シグマ信頼区間は、不確定なキャリブレーション データに基づいています。各モンテカルロドローについて、ランダム化されたキャリブレーション領域を不確かな線形モデルと結合して、メタンループ炭素質量のモンテカルロ推定値を得る。

これらの較正データのモンテカルロ推定値は、メタンループ中に注入された較正された炭素質量に不確実性をもたらす散乱プロットヒストグラムで表すことができます。ここでは、実験室のすす発生器からの炭素質放出の代表的な測定値を、分析サーモグラムと減衰対進化炭素プロットに要約します。この分割点の不確実性は、新規減衰低下技術を含む3つのアプローチのいずれかを使用して推定することができる。

ここでは、炭素質量統計と最適な後部分布を含むこのサンプル分析の主要な結果を要約する。これらの例では、炭素質量の計算された不確実性は、一般的に、最も極端な場合には280%まで、機器によって報告されたものよりも大きい。スクロース標準を適用する場合も、必ず同じ手順を実行してください。

これにより、周囲有機物の取り込みによる一貫したバイアスが保証され、キャリブレーションの不確実性を最小限に抑えることができます。このプロトコルは、この炭素分析装置の測定の不確実性の主要な原因をすべて捉えていると考えています。ただし、標準的な実験手順には、対象となる実験の再現性のテストを含める必要があります。

レーザーインターロックが敗北した場合、ユーザーは低出力レーザー放射の存在に注意する必要があり、OEMのフィッティングを操作する際には注意する必要があります。この技術は、測定の不確実性の堅牢な定量を可能にし、最近、ブラックカーボンによる統計的に有意な変動と光吸収の観察を可能にしました。