- Máy khuấy từ gia nhiệt Van điều chỉnh
5.1.4nhạy, độ phân giải và độ chính xác của sensor
T tr ng ngoài
5.1.4nhạy, độ phân giải và độ chính xác của sensor
5.1.4.1 Độ nhạy
Độ nhạy S của một cảm biến được xác định bằng tỷ số giữa độ biến thiên đại lượng lối ra ∆y với độ biến thiên đại lượng lối vào ∆x của cảm biến đó [140], hay S = ∆y/∆x.
Trong trường hợp cảm biến từ trường ở nghiên cứu này, độ nhạy được xác định qua sự thay đổi hiệu điện thế lối ra trên cảm biến từ trường theo nồng độ hạt nano từ trong mẫu đo (từ trường đặt lên lối vào của cảm biến) theo công thức: ) / ( ) ( ml mg C mV U S ∆ ∆ = ,
158
trong đó ∆U (mV) là trị số lối ra của cảm biến tính theo mV, ∆C (mg/ml) là nồng độ khối lượng - thể tích của hạt nano từ tính theo mg/ml. Do đặc trưng tuyến tính của bộ cảm biến loại này, nên độ nhạy trong trường hợp này chính là hệ số góc của đường chuẩn.
Thông qua đường làm khớp tuyến tính của đường chuẩn trên Hình 5.2 và 5.3, giá trị thực nghiệm của độ nhạy của cảm biến trong nghiên cứu này được xác định là 117,8 mV.ml/mg cho hạt nano từ không có lớp bọc SiO2 và bằng 96,5 mV.ml/mg cho hạt nano từ có lớp bọc SiO2.
5.1.4.2 Giới hạn phát hiện của bộ cảm biến
Giá trị nhỏ nhất của hàm lượng các PTSH cần quan tâm mà bộ cảm biến có thể đo được là giới hạn phát hiện của bộ cảm biến.
Trong các phép đo hiện tại, kết quả thực nghiệm thu được cho giới hạn phát hiện của hệ thống đo đạc đạt giá trị 10 µg/ml. Để so sánh, phương pháp ELISA được sử dụng tiến hành trên cùng một lượng mẫu và ở cùng các điều kiện đo đạc (nhiệt độ, độ pH, dung môi). Giới hạn phát hiện mà phương pháp ELISA thu được là 8 µg/ml. Kết quả này cho thấy khả năng tiếp cận độ giới hạn phát hiện của phương pháp đo từ trường so với phương pháp đo đạc phổ biến hiện nay (ELISA) tuy kết quả đạt được như nhau. Do thời gian dành cho đo đạc thực nghiệm tương đối hạn hẹp nên đây mới chỉ là kết quả ban đầu thu được và hoàn toàn chưa có điều kiện để tối ưu hóa.
5.1.4.3 Độ chính xác
Độ chính xác, theo tiêu chuẩn đo lường Việt Nam, bao gồm độ đúng và độ chụm [141]. Độ đúng là đại lượng đánh giá mức độ tiếp cận của giá trị đo đạc thực nghiệm với giá trị đúng của đại lượng cần đo. Độ đúng có thể được đánh giá qua độ không chính xác, hay sai số, bằng phương pháp thống kê.
Độ không chính xác, hay mức độ sai lệch, thường được tính theo công thức:
159
ε (%) = 100 (Xm – Xt)/Xt
trong đó Xm là giá trị đo thực nghiệm, Xt là giá trị đúng của đại lượng chưa biết X.
Trong thực nghiệm, độ không chính xác được biểu diễn theo phần trăm của tín hiệu lối ra cho toàn dải đo (FSO) – sai lệch toàn dải:
εF (%) = 100 (Xm – Xt)/XFSO
Dải đo hiện tại cho cả 2 mẫu hạt nano có giá trị: 0,01 – 10,82 mg/ml cho hạt nano từ không có lớp bọc SiO2 và 0,01 – 17,92 mg/ml cho hạt nano từ có lớp bọc SiO2. Trên hai dải này, sai lệch toàn dải được tính toán bằng 0,033% và 0,028% tương ứng cho hai loại hạt. Dựa trên đánh giá thực tế về độ nhạy và các sai số liên quan tới phép đo, kết quả này có thể được tối ưu tới các giá trị nhỏ hơn sau khi hệ thống được nghiên cứu hoàn thiện ở mức độ cao hơn.
Do giá trị đúng của đại lượng đo không được biết trước, nên phép chuẩn hóa (calibration) cần phải thực hiện. Chuẩn hóa đơn giản là phép so sánh và làm khớp giá trị đo tại lối ra cảm biến theo một giá trị chính tắc độc lập của đại lượng đo. Đó chính là phép đo mà trong đó chỉ có 1 đại lượng duy nhất tác động lên đại lượng đo xác định và cảm biến không chịu tác động của các đại lượng khác làm ảnh hưởng phép đo này.
160
Trong nghiên cứu này, các giá trị chuẩn hóa của đại lượng cần đo, là nồng độ các hạt nano từ, được tiến hành nhờ phương pháp hóa lý. Nồng độ khối lượng-thể tích của các hạt được xác định thông qua phép cân và phép đo thể tích chính xác. Nồng độ mol được xác định thông qua khối lượng mol phân tử của các chất cần xác định (hạt nano sắt từ Fe3O4, protein, ADN). Các phương pháp thực nghiệm này đã được tiến hành với các sản phẩm chuẩn như đã trình bày trong mục 5.1.1.2.