Principios de análisis instrumental

_ · · -_capítuloCINéó -.. .. · ·· .'. .. ~ :-¡.• > C ada medición analítica está constituida por dos componentes. El primero, la señal, lleva informa– ción acerca del analito de interés para el cientí– fico. El segundo, llamado ruido, es información extraña que no se desea porque degrada la exactitud y precisión de un análisis. El ruido también pone un límite inferior en la cantidad de analito que se puede detectar. En este capítulo se tratan algunas de las fuentes comunes de ruido y cómo se pueden reducir sus efectos. rn En todo el capítulo, este símbolo indica una - oportunidad para estudiar en línea en www.tinyurl.comjskoogpia 7*, que le enlaza con tutoriales, simulaciones y ejercicios interactivos. 'Este material se encuentra disponible en inglés. 98 5A LA RELACIÓN SEÑAL/RUIDO El efecto del ruido 1 en una señal se muestra en la figura 5.1a, que es el registro de una gráfica de franjas de una corriente directa pequeña de 10 - 15 A. La figura 5. 1b es una gráfica teórica de la misma corriente en ausencia de ruido. 2 La diferencia entre las dos gráficas corresponde al ruido relacionado con este experimento. Por desgracia, los datos sin ruido, como los que se muestran en la figura 5. 1b, nunca pueden producirse en el laboratorio porque algunos tipos de ruido surgen de efectos termodinámicos y cuán– ticos que son imposibles de evitar en una medición. En la mayoría de las mediciones, la intensidad promedio del ruido N es constante e independiente de la magnitud de la señal S. Así, el efecto del ruido en el er ror relativo de una medición se vuelve cada vez mayor a medida que la cantidad que se mide dis– minuye en magnitud. Por esta razón, la relación señal/ruido (SIN) es una cifra de mérito mucho más útil que el ruido solo para des– cribir la calidad de un método analítico o el desempeilo de un ins– trumento. Para una seila l cd, como la que se muestra en la figura 5.la, la magnitud del ruido se define de manera conveniente como la desviación estándar s de numerosas mediciones de la intensidad de seilal, y la señal está dada por la media x de las mediciones. Así, SIN se determina mediante S N media desviación estándar (5.1) S Observe que la relación seilal/ruido xls es el recíproco de la desviación estándar relativa (RSD, por sus siglas en inglés. Véase la sección a1B.1 , apénd ice 1) del grupo de mediciones. Es decir, S l (5.2) N RSD 'El término ruido deriva de la ingeniería de radio donde la presencia de una sei\al no deseada se manifiesta como estática de audio o ruido. El término se aplica ahora en ciencia e ingeniería para describir las fluctuaciones aleatorias que se presen– tan siempre que se hacen mediciones duplicadas en señales que se supervisan de manera continua. Las fluctuacion es aleatorias se describen y tratan por medio de métodos estadísticos (véase la sección al B, apéndice l). ' Para un estudio más detallado del ruido, véase T. Coor, ]. Chem. Educ., 1968, 45, A533, DO!: 10.1021/ed045pA533, A583, DO!: 10.102l /ed045pA583; G. M. Hieftje, Anal. Chem. , 1972,44 (6), SIA, DOI: l0.1 02l /ac603 14a780; J. D. Ingle, )r. y S. R. Crouch, Spectrochem ical Analysis, Ch. 5, Upper Saddle River, N): Prentice Hall, 1988; H. V. Malmstadt, C. G. Enke y S. R. Crouch, Microcomputers and Electronic Instrum enta/ion: Making the Right Connections, Washington, DC: American Chem– ical Society, 1994.