Fernando Canales Analisis Unidad 1

MONOGRAFÍA FO-TESJI-67

MONOGRAFÍA DE: “Análisis Instrumental” Alumno: Fernando Canales Espejel CARRERA: INGENIERIA QUIMICA FECHA

CONTENIDO No.

NOMBRE DE LA UNIDAD

UNIDAD 1 2

Concepto de límite de detección Relación señal a ruido

UNIDAD 1

1.3 Concepto de límite de detección El límite de detección (LDD) se define habitualmente como la cantidad o concentración mínima de sustancia que puede ser detectada con fiabilidad por un método analítico determinado. Intuitivamente, el LDD sería la concentración mínima obtenida a partir de la medida de una muestra (que contiene el analito) que seríamos capaces de discriminar de la concentración obtenida a partir de la medida de un blanco, es decir, de una muestra sin analito presente. El primer problema aparece en la palabra fiabilidad, puesto que ésta implica la introducción de la estadística en la propia definición de LDD y en su cálculo posterior. Elaboró

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Representante de la Dirección Autorizó

Director del Tecnológico de Estudios Superiores de Jilotepec

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03 de Febrero de 2015


Definición moderna del límite de detección En una definición más reciente, la ISO [ISO, 1997] introduce el término general ‘concentración neta mínima detectable’ (equivalente al límite de detección), como 5 la concentración (o cantidad) neta verdadera de analito en el material sujeto a análisis que conducirá, con una probabilidad (1-b), a la conclusión de que la concentración (o cantidad) de analito en el material analizado es mayor que la de un blanco. La IUPAC [IUPAC, 1995], en un documento preliminar, proporcionaba una definición similar y adoptaba el término ‘valor (verdadero) mínimo detectable’, como equivalente al límite de detección. De acuerdo con las definiciones de la ISO y la IUPAC, el LDD es un parámetro del método analítico definido a priori, porque se fija antes de que se realice la medida. El LDD es pues esencialmente diferente a la decisión sobre si se detecta un analito o no, puesto que dicha decisión se toma una vez se conoce el resultado de la medida. En otras palabras: a posteriori

sensibilidad Es una medida que corresponde solamente a la magnitud de la señal, la concentración en solución o peso de un elemento que produce una señal de 0,0044A (1%A) para mediciones continuas o altura peak o 0,0044A*s para área peak integrada. También se conoce como concentración característica de AA con llama o masa característica de AA con horno. El límite de detección es una medida de la concentración más pequeña que puede ser determinada con una precisión o reproducibilidad especificada. Más frecuentemente, la precisión especificada se define en términos de la concentración que produce una señal equivalente a tres veces la desviación estándar de una serie de lecturas de blancos (línea base) o lecturas para un estándar con una concentración cercana al límite de detección anticipado. Esta definición es equivalente a un nivel de confianza del 99%. Es decir. la respuesta obtenida bajo estas condiciones será correcta 99 veces de 100. Tal como se definió anteriormente, el límite de detección es una función tanto de la amplitud de la señal (sensibilidad) como de la estabilidad de ésta. Para una representación visual de la diferencia entre sensibilidad y límite de detección, observe las gráficas de abajo. Aquí, las señales A y B representan la misma concentración y dan absorbancias comparables o señal (S). Por lo tanto, Elaboró

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las sensibilidades son iguales. Sin embargo, la mejor estabilidad de la señal o nivel de "ruido" más bajo (N) de la señal B proporciona una mejor reproducibilidad (precisión) y permite que se midan exactamente concentraciones más bajas. La señal B proporcionará una mejor precisión y límites de detección debido a que tiene una mejor (es decir, más alta) relación señal-ruido (S/N).

Una sensibilidad más grande por sí solo no proporciona mejores límites de detección o precisión tal como lo ilustra las señales C y D, las cuales nuevamente tienen la misma concentración. El sistema que produce la señal C equivale a dos veces la señal o sensibilidad de la que produce la señal D, pero también genera dos veces el nivel de ruido. Las relaciones señal-ruido para estas dos señales son, por lo tanto, la misma (S/N =8 para cada una). Como resultado, el desempeño también es el mismo para los dos sistemas. La sensibilidad no puede por sí sola relacionarse con el desempeño del sistema, debido a que solamente es una indicación de la amplitud de la señal. Los límites de detección son indicadores directos del desempeño del sistema, puesto que tanto los límites de detección como el desempeño son funciones de la relación señal-ruido.

1.4 Relación señal a ruido Elaboró

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Los factores fundamentales que controlan el índice y la calidad de la transmisión de información son el ancho de banda B y la potencia S de la señal. El ancho de banda de un canal es el rango de frecuencias que éste puede transmitir con razonable fidelidad; por ejemplo, si un canal puede transmitir con razonable fidelidad una señal cuyas componentes de frecuencia ocupan un rango de 1,000 hasta un máximo de 5,000 Hz (5 kHz) el ancho de banda será de 4 kHz. Para comprender el papel de B, se considera la posibilidad de aumentar la velocidad de transmisión de la información mediante la compresión en el tiempo de la señal. Si una señal se comprime en el tiempo un factor de dos, se podrá transmitir en la mitad del tiempo, y la velocidad de transmisión se duplica. Sin embargo, la compresión por un factor de dos hace que la señal "oscile" dos veces más rápido, lo que implica que las frecuencias de sus componentes se dupliquen. Para transmitir sin distorsión esta señal comprimida, el ancho de banda del canal debe duplicarse. De esta forma, el índice de transmisión de la información es directamente proporcional a B. Con más generalidad si un canal de ancho de banda B puede transmitir N pulsos por segundo, entonces, para transmitir KN pulsos por segundo se necesita un canal de ancho de banda KB. Para reiterar, el número de pulsos/segundo que pueden transmitirse a través de un canal es directamente proporcional a su ancho de banda B.

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Se conoce como señal a todo estímulo que lleva una información significativa para construir un mensaje y como ruido a cualquier otro estímulo que acompaña a la señal dificultando la adecuada transmisión, almacenamiento y comprensión de la misma. Las señales que componen los mensajes tienden a reducir el desorden, la entropía, en tanto que el ruido tiende a incrementar el desorden y aumentar la entropía. Cuando queremos percibir una señal visual que nos interesa procedemos a una serie de operaciones: giramos la cabeza, e incluso el torso, en la dirección en que hemos alcanzado a vislumbrar la señal, hacia donde la hemos percibido "con el rabillo del ojo"; a continuación, enfocamos la señal para percibirla con nitidez y desplazamos el globo ocular hasta situar la imagen sobre la fóvea. En ese momento alcanzamos el mayor nivel de precisión en la percepción visual de dicha señal. Si el cuerpo u objeto que emite, o refleja, el estímulo luminoso es muy pequeño, procederemos a desplazarnos hasta que dicho estímulo ocupe una parte importante del área de visión. Nos hemos concentrado en la señal y tratamos de reducir el ruido al mínimo nivel. Dejamos de mirar, para comenzar a ver. En el caso de un estímulo sonoro, el procedimiento es casi idéntico; giramos la cabeza hasta orientarla hacía la fuente del estímulo y, en forma automática, determinamos su localización estableciendo diferencias de fase, en el caso de los sonidos graves, y de intensidad en los agudos, pero a veces añadimos dos procedimientos más. El primero consiste en cerrar los ojos, con el fin de dejar activos los canales y redes neuronales que atienden a la audición, sin hacer actuar los de la visión y poder así concentrarnos en el estímulo que estamos investigando. El segundo, consiste en reforzar mecánicamente el sonido que nos llega, formando una pantalla reflectora con la mano y colocándola alrededor del pabellón auditivo. Buscamos así reforzar el estímulo que nos interesa y reducir la llegada de otros estímulos que no nos interesan. Los circuitos neuronales pueden concentrarse en la señal y reducir la percepción del ruido, pero antes necesitan identificar aquellos rasgos de la primera que permiten, mediante la concentración adecuada, concentrarse en ellos para prestar menos atención a los del segundo. El tono de la voz, además del timbre, son elementos básicos de esta selección. Dejamos de escuchar, para comenzar a oír. Es decir, en ambos casos buscamos concentrarnos en la señal, portadora de información, y reducir el ruido, que obstaculiza la percepción de la información significativa. A la relación, o proporción, entre la intensidad de la señal y la intensidad del ruido que la acompaña, la denominamos relación señal/ruido y se la indica y mide en dB, o decibeles. Esta unidad es logarítmica, lo que significa que un incremento de un dB en la relación, indica un aumento también logarítmico de la calidad. Una relación señal/ruido de 3 dB indica que la señal es mil veces más intensa que el Elaboró

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ruido y una relación de 4 dB indica una señal diez mil veces más fuerte que el ruido. Se encuentran indicaciones en dB en diversos equipos y materiales. Los camescopios suelen indicar la calidad de la señal que generan en dB. Las cintas magnéticas suelen tener, cuando son de elevada calidad, la indicación de la relación señal/ruido. Lo mismo encontramos en los micrófonos, amplificadores y reproductores de audio. Generalmente los equipos que indican esta relación son semiprofesionales o profesionales y no es frecuente encontrarla en los equipos de tipo doméstico. En los primeros encontramos relaciones que oscilan entre 40 y 65 dB, lo que indica una elevada calidad. En los equipos domésticos quizá el más alto nivel se encuentre en los discos compactos y sus reproductores, que suelen indicar relaciones del orden de 60 dB. Pero, a veces, encontramos el decibel como unidad absoluta y ya no como relación entre otras unidades. Esto sucede en acústica, en donde además de encontrar como unidad de intensidad el fonio, se utilizan referencias a las intensidades medidas en decibeles. El sonido más débil que puede ser percibido está cerca de 1 dB, en tanto que el umbral del dolor se sitúa cerca de los 120 dB. La diferencia entre ambas intensidades es del orden de un billón de veces.

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