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Tutorial MenueChromatographieLerneinheit 9 von 9

Datenauswertung Chromatographie

Kalibrierung mit Standardlösungen (externe Standards)

Die Kalibrierung mit Standardlösungen separat von den Proben (extern, außerhalb) ist die am häufigsten verwendete Kalibriermethode. Vom zu bestimmenden Stoff (Analyt) werden bekannte, verschieden konzentrierte Lösungen, Gasmischungen, Pasten oder Feststoffmischungen hergestellt, die als Standardproben dienen. Sie werden vermessen und zur Aufstellung der Kalibrierfunktion genutzt. Der Analytgehalt der Proben wird dann unter denselben Bedingungen wie die Standards gemessen und errechnet.

Die Kalibrierung mit externen Standardlösungen wird bevorzugt verwendet, wenn

  • viele Proben mit ähnlicher Matrix gemessen werden sollen,
  • Standardmischungen mit Eigenschaften ähnlich der Probenmatrix vorhanden sind
  • Einzel- oder auch Mehrkomponentenmethoden eingesetzt werden (da auch mehrere Komponenten in den Standardlösungen gleichzeitig mischbar sind)
  • systematische Fehler wie Verflüchtigung, Eintrag, Volumenfehler vernachlässigbar klein sind.

Die Kalibrierfunktion

Die Kalibrierfunktion wird aus den Signalen der Messungen (z.B. Absorption) von mehreren Standards bekannter Konzentration erhalten. Dabei sollten die Standards den zu erwartenden Konzentrationsbereich der Proben umfassen.

In den meisten Fällen erstellt man eine lineare Kalibrierfunktion über den gemessenen Konzentrationsbereich durch die Methode der Minimierung der quadratischen Abweichung. Die Steigung der Kalibriergeraden stellt die Empfindlichkeit des Analysenprinzips dar.

Kalibrierfunktion von Standardlösungen (externe Standards)
Die Kalibrierfunktion wird durch die Geradengleichung ausgedrückt:
y = b 0 + b 1 c mit b = Δ y Δ x b 0 : Absolutglied der Kalibrierfunktion (Offset) b 1 : Steigung (Empfindlichkeit) y : Signal c : Konzentration des Analyten
Abb.1
Darstellung einer Kalibrierung

Viele Messmethoden zeigen kein lineares Ansprechen auf den Analyten in einem weiten Konzentrationsbereich (oft angedeutet durch einen großen Offset-Wert b 0 ). In engen Bereichen sind aber lineare Anpassungen mit nur geringem Fehler nutzbar. Eine Überschreitung dieses Bereiches hat dagegen dann große Fehler zur Folge. Nichtlineare Kalibrierkurven können ebenfalls verwendet werden. In diesem Fall muss eine Anpassung der Punkte durch nichtlineare Funktionen erfolgen.

Mögliche Varianten zur Kalibrierung nichtlinearer Zusammenhänge

Die Analysenfunktion

Analysenfunktion von Standardlösungen (externe Standards)
Wird die Kalibrierfunktion nach der gesuchten Konzentration umgestellt, nennt man das Ergebnis Analysenfunktion.
c = y - b 0 b 1

Mit Hilfe der Analysenfunktion wird die Konzentration des Analyten in der Probe berechnet.

Zusammenfassung

Tab.1
Kalibrierung mit externen Standardlösungen
VoraussetzungenVorteileNachteile
▪ Verhältnisse in den Proben ähnlich denen der Standards ▪ wenige systematische Fehlerquellen ▪ hohe Reproduzierbarkeit aller Analysenschritte bei Standards und Proben ▪ sehr gut geeignet für Routinebetrieb (viele ähnliche Proben) ▪ viele Proben ohne zusätzlichen Aufwand messbar, wenn die Kalibrierung über längere Zeit stabil ist ▪ Standardlösungen z.T. wiederverwendbar ▪ systematische Fehler schwer erkennbar ▪ Matrixeffekte nicht korrigierbar, dadurch riskant bei wechselnder Probenart
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