Origin软件在原子吸收光谱标准曲线非线性拟合中的应用

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资源作者:张颖
资源来源:湖北省疾病预防控制中心
资源内容概述:原子吸收光谱分析中标准曲线的弯曲是导致数据处理误差的主要原因。本工作利用Origin 软件自定义函数功能进行原子吸收光谱标准曲线非线性拟合研究。

Origin软件在原子吸收光谱标准曲线非线性拟合中的应用主要包含的内容:

原子吸收光谱分析中标准曲线的弯曲是导致数据处理误差的主要原因。本工作利用Origin 软件自定义函数功能进行原子吸收光谱标准曲线非线性拟合研究。以Cu2+标准溶液为模型, 系统比较了二次、三次、分式、Limbek、LiuYH、Barnett 和Lwin 等7种非线性拟合方程在不同浓度范围内的拟合准确度, 并考察了各方程对12 种金属元素标准曲线的通用性。结果显示, 非线性拟合可显著提高原子吸收光谱标准曲线拟合的准确度。三次方程用于弯曲严重的标准曲线具有最高的准确度, 而Barnett 和Limbek 方程对于轻度弯曲的标准曲线具有较好的准确度和通用性。本工作为原子吸收光谱分析合适标准曲线拟合方法的选择, 以拓展分析范围、提高分析准确度提供了依据。

引言

原子吸收光谱是理化检验和现代分析化学中一项重要的分析技术, 在金属元素的测定方面具有广泛的应用。原子吸收光谱通常采用标准曲线法进行定量, 在一定浓度范围和条件下, 体系的吸光度(A)与待测元素浓度(c)间根据朗伯-比尔定律(Beer-Lambert Law)存在线性关系。但在实际应用中, 由于存在原子化过程中的电离、化学干扰,以及辐射吸收过程中的谱线展宽、塞曼效应等因素的影响,利用系列浓度溶液测得的标准曲线常会发生一定程度的弯曲。在这种情况下, 采用直线拟合进行浓度计算将造成误差。

由于导致原子吸收光谱标准曲线弯曲的原因非常复杂, 通过仪器改造和实验条件优化的方法难以完全消除其影响。与之相比, 选择适当的非线性拟合方程, 使拟合曲线能够更加贴近真实的标准曲线, 是减小数据处理误差的更加有效的途径。在早期的研究工作中, Limbek、Barnett、刘瑶函、Lwin等研究者提出了不同的非线性方程, 用于降低原子吸收光谱标准曲线偏离朗伯-比尔定律导致的误差。然而, 目前除了Varian 和Pekin-Elmer原子吸收光谱仪操作软件分别将Limbek 方程和Barnett 方程用于标准曲线的拟合外, 大部分国产仪器仍采用传统的线性拟合方程。

Origin 软件是一款功能强大的数据处理软件。利用Origin 软件的自定义函数编辑功能, 可简便、快速、准确地实现非线性方程的编辑和拟合, 在物理化学、分析化学、化学工业、生物医学等领域中得到广泛应用。本工作以Cu2+溶液在不同浓度范围内测得的原子吸收光谱标准曲线为模型, 采用Origin 8.0 软件进行数据处理,系统比较了常用的线性、二次、三次、分式方程, 以及Limbek、Barnett、LiuYH、Lwin 等非线性拟合方程用于不同弯曲程度标准曲线拟合的准确度。另准确配制了包括Na、Mg、Fe、Ag 等在内的12 种常见金属离子的标准溶液, 详细考察了上述非线性拟合方程的通用性。本工作为原子吸收光谱分析中选择合适的标准曲线拟合方法, 以拓展分析范围、减小数据处理误差、提高分析准确度提供了依据。

结论

(1) 本工作采用Origin 8.0 软件的自定义函数功能进行非线性拟合方程编辑, 用于原子吸收光谱标准曲线的数据分析。结果显示, 以非线性拟合代替传统的线性拟合,可显著减小标准曲线弯曲导致的拟合残差, 提高拟合准确度。

(2) 在各类非线性拟合方程中, 三次方程在较大浓度范围内具有最高的拟合准确度, 适用于严重弯曲标准曲线的拟合, 但在拟合数据点较少时可能导致准确度下降。Barnett 和Limbek 方程对于各金属元素具有较好的准确度和通用性, 适用于轻度弯曲的标准曲线。在实际实验中,建议根据情况灵活选用非线性拟合方程, 以达到拓展分析浓度范围、减小数据处理误差的目的。

(3) Origin 软件具有强大的数据处理功能, 能够准确地进行原子吸收光谱标准曲线拟合, 解决目前国产原子吸收光谱仪工作软件不支持非线性拟合的问题。然而该过程需要将数据从原子吸收操作软件中导出, 然后导入Origin的二次操作, 增加了操作步骤的复杂性和出错几率。后续研究将关注于在国产原子吸收光谱仪工作软件中直接嵌入数据处理模块, 使操作者能够简便、灵活地进行线性和非线性拟合方法的选择和使用。

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