24

ЗМІСТ

Етапи опрацювання результатів вимірювань 3

Використання методу люмінесценції в екологічних дослідженнях 7

Явище люмінесценції. Загальний опис 7

Історія розвитку люмінесцентного аналізу 10

Прилади та речовини для люмінесцентного аналізу 13

Види люмінесцентного аналізу. Кількісний та якісний аналіз 18

Визначення інтенсивності люмінесценції 22

Література 24

Етапи опрацювання результатів вимірювань

У практичному житті людина усюди має справу з вимірами. На кожному кроці зустрічаються виміри таких величин, як довжина, об'єм, вага, час та ін.

Виміри є одним з найважливіших шляхів пізнання природи людиною. Вони дають кількісну характеристику навколишнього світу, розкриваючи людині діючі в природі закономірності. Усі галузі техніки не могли б існувати без розгорнутої системи вимірів, що визначають як усі технологічні процеси, контроль і управління ними, так і властивості і якість продукций, що випускається.

Велике значення вимірів в сучасному суспільстві. Вони служать не лише основою науково-технічних знань, але мають первинне значення для обліку матеріальних ресурсів і планування, для внутрішньої і зовнішньої торгівлі, для забезпечення якості продукції, взаємозамінюваності вузлів і деталей і вдосконалення технології, для забезпечення безпеки праці і інших видів людської діяльності.

Особливо зросла роль вимірів в століття широкого впровадження нової техніки, розвитку електроніки, автоматизації, атомної енергетики, космічних польотів. Висока точність управління польотами космічних апаратів досягнута завдяки сучасним досконалим засобам вимірів, що встановлюються як на самих космічних апаратах, так і в центрах, що вимірювально-управляють.

Велика різноманітність явищ, з якими доводиться стикатися, визначає широке коло величин, що підлягають виміру. У усіх випадках проведення вимірів, незалежно від вимірюваної величини, методу і засобу вимірів, загальне, що складає основу вимірів - це порівняння досвідченим шляхом цієї величини з іншою подібною до неї, прийнятої за одиницю. При всякому вимірі ми за допомогою експерименту оцінюємо фізичну величину у вигляді деякого числа прийнятих для неї одиниць, тобто знаходимо її значення.

Нині встановлено наступне визначення виміру : вимір є знаходження значення фізичної величини досвідченим шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів.

Вимір є найважливішим поняттям в метрології. Ця організована дія людини, що виконується для кількісного пізнання властивостей фізичного об'єкту за допомогою визначення досвідченим шляхом значення якої-небудь фізичної величини [20].

Прямі - це виміри, при яких шукане значення фізичної величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних. Прямі виміри можна виразити формулою _ де _ - шукане значення вимірюваної величини, а X - значення, що безпосередньо отримується з досвідчених даних.

При прямих вимірах експериментальним операціям піддають вимірювану величину, яку порівнюють з мірою безпосередньо або ж за допомогою вимірювальних приладів, градуйованих в необхідних одиницях. Прикладами прямих служать виміри довжини тіла лінійкою, маси за допомогою вагів та ін. Прямі виміри широко застосовуються в машинобудуванні, а також при контролі технологічних процесів (вимір тиску, температури та ін.).

Непрямі - це виміри, при яких шукану величину визначають на підставі відомої залежності між цією величиною і величинами, що піддаються прямим вимірам, тобто вимірюють не власне визначувану величину, а інші, функціонально з нею пов'язані. Значення вимірюваної величини знаходять шляхом вичислення за формулою

де Q - шукане значення побічно вимірюваної величини;

F - функціональна залежність, яка заздалегідь відома, _ - значення величин, виміряних прямим способом.

Приклади непрямих вимірів : визначення об'єму тіла по прямих вимірах його геометричних розмірів, знаходження питомого електричного опору провідника по його опору, довжині і площі поперечного перерізу.

Непрямі виміри широко поширені в тих випадках, коли шукану величину неможливо або занадто складно виміряти безпосередньо або коли прямий вимір дає менш точний результат. Роль їх особливо велика при вимірі величин, недоступних безпосередньому експериментальному порівнянню, наприклад розмірів астрономічного або внутрішньоатомного порядку.

Сукупні - це вироблювані одночасно виміри декількох однойменних величин, при яких шукану визначають рішенням системи рівнянь, що отримуються при прямих вимірах різних поєднань цих величин.

Прикладом сукупних вимірів є визначення маси окремих гирь набору (калібрування по відомій масі однієї з них і за результатами прямих порівнянь мас різних поєднань гирь).

Щоб отримати комплексну характеристику вимірюва­ного об'єкта (явища тощо), необхідно після проведених ви­мірювальних експериментів опрацювати результати пер­винних вимірювань (спостережень). При опрацюванні ре­зультатів розв'язують дві задачі: знаходять оптимальну оцінку значення вимірюваної величини і оцінюють точ­ність вимірювання. Разом з результатом вимірювання до­цільно вказати інші важливі дані, наприклад кількість спостережень (первинних вимірювань) і їх статистичний розподіл, алгоритм опрацювання, характеристики вимі­рювальних засобів, умови вимірювань, способи корекції систематичних похибок, імовірнісні показники тощо. Наявність цих даних дає змогу порівнювати результати вимірювань, виконаних за однаковими чи різними методи­ками, різними засобами вимірювальної техніки в різних установах.

Обсяг опрацювання залежить від виду вимірювання, кількості експериментальних даних, вимог щодо точності вимірювання, інформації про систематичні та випадкові похибки вимірювання тощо. Лише при прямих разових вимірюваннях отриманий результат спостереження може бути результатом вимірювання (за умови, що систематич­ні похибки вимірювання не коригують). В інших вимірю­ваннях опрацювання може здійснюватись за стандарти­зованими методиками (наприклад, статистичними мето­дами), або вимагати створення спеціальних алгоритмів. У сукупних і сумісних вимірюваннях обов'язковим є роз­в'язування систем рівнянь (найчастіше методом наймен­ших квадратів).

Одним із основних методів зменшення впливу випадко­вих похибок є проведення вимірювань з багаторазовими спостереженнями і подальше статистичне опрацювання отриманих результатів. Методика статистичного опрацю­вання залежить від статистичних властивостей випадко­вих похибок, зокрема їх розподілу, кореляції. Переважно на практиці використовують модель нормального розподі­лу випадкових похибок, що дає змогу застосувати до опра­цювання результатів теоретично обґрунтовані статистичні методи. Найефективнішим методом зменшення впливу на результат вимірювання нормально розподілених похибок є усереднення результатів. Якщо розподіл випадкових по­хибок невідомий, необхідно його з'ясувати. На практиці умови проведення робіт, способи підрахунків, форма пода­вання результатів вимірювання тощо задаються, як прави­ло, у методиках вимірів. Використання теорії імовірностей, глибинних метрологічних засад необхідні у надзвичайних ситуаціях, наприклад щодо важливих народногосподар­ських об'єктів, аварії на яких можуть призвести до знач­них матеріальних втрат, екологічних катастроф тощо.

Як правило, опрацювання результатів вимірювань пе­редбачає такі етапи:

• попередній аналіз результатів спостережень (пер­винних вимірювань), їх систематизація, відкидання явно недостовірних результатів, аналіз результатів попередніх досліджень;

• корекція впливу систематичних ефектів (вивчення умов вимірювань, розрахунок і внесення поправок, якщо це передбачає методика);

• аналіз впливу випадкових ефектів, перевірка гіпо­тез про їх розподіл, вибір найкращих оцінок шуканих ве­личин (можливі повторні вимірювання, проведення до­сліджень з певною повторюваністю);

• оцінювання характеристик точності числового ал­горитму, його стійкості;

• виконання розрахунків згідно з вибраним алгорит­мом (формули, теоретичні особливості, що наведені у мето­диках);

• аналіз отриманих результатів;

• подання результатів вимірювань та характеристик їх точності за відповідною формою (із вказівкою можливої похибки або без неї).

Особливості різних видів вимірювань зумовлюють пев­ні відмінності при опрацюванні їх результатів.