วันศุกร์ที่ 13 กันยายน พ.ศ. 2556

ค่า signal to noise ratio ที่ต่ำที่สุด MO Memoir : Friday 13 September 2556

เครื่อง XPS ที่ใช้ในแลปเรานั้นมันวัดค่าสัญญาณเป็นจุด ๆ ไม่ต่อเนื่อง แต่ตอนแสดงผลนั้นมันลากเส้นเชื่อมจุดต่าง ๆ มาให้ ทำให้ดูเหมือนว่าเป็นสัญญาณต่อเนื่อง แต่จะว่าไปแล้วไม่ว่าเป็นเครื่องมือวัดชนิดใดก็ตามในแลปเรา (เช่น XPS - x-ray photoelectron sepctroscopy, TGA - thermogravimetric analysis หรือ GC - gas chromatograph) ถ้าเราเอาเส้น base line มาขยาย ก็จะเห็นเป็นจุดเต้นไปมา เอาแน่เอานอนไม่ได้ที่เราเรียกว่าสัญญาณรบกวนหรือ noise ขนาดของการเต้นไปมานั้นก็จะอยู่ในระดับหนึ่ง ขึ้นกับความไวของตัวตรวจวัดและการปรับแต่งเครื่อง ดังนั้นในการอ่านสัญญาณนั้นจำเป็นที่ต้องไม่พิจารณาการเต้นไปมาเหล่านี้ว่าเป็นสัญญาณพีค (peak) 
  
และโดยปรกติแล้วการจะอ่านว่าอะไรเป็นพีคนั้นมันมีปัจจัยที่สำคัญอย่างน้อย ๒ ปัจจัยที่ต้องพิจารณาคือ
 
๑. ความถี่ในการวัด (หรือระยะห่างระหว่างจุดที่วัด) ต้องแคบกว่าความกว้างของพีค (ระยะห่างระหว่างจุดที่วัดไม่ควรจะมากกว่า 1/4 ของความกว้างพีค แต่ถ้าได้แคบกว่านี้ก็ยิ่งดี)
 
๒. ขนาดการเปลี่ยนแปลงนั้นไม่ควรจะน้อยกว่า 2 เท่าของสัญญาณ noise โดยค่าอัตราส่วนขนาดการเปลี่ยนแปลงต่อขนาดสัญญาณ noise นี้เรียกว่า signal to noise ratio หรือ S/N


รูปที่ ๑ ผลการวัดด้วยเครื่อง XPS เส้นสีเขียวในแนวดิ่งคือขนาดของของการเต้นไปมาของเส้น base line หรือขนาดของ noise นั่นเอง



รูปที่ ๒ เขาบอกว่ามี "พีค" ที่ตำแหน่ง 336.5 eV (ในวงส้ม)

จากประสบการณ์การอ่านสัญญาณเส้น base line นั้น (จำเป็นมากสำหรับการอ่านพีคเล็ก ๆ) การเต้นไปมานั้นมีทั้งพวกที่เต้นไปมาด้วยความถี่สูงตามความถี่ของการวัดสัญญาณ และพวกที่มีการเต้นไปมาที่ความถี่ที่ต่ำกว่า (หลากหลายสาเหตุ) ที่ทำให้เห็นค่าเฉลี่ยของเส้น base line นั้นไม่เป็นเส้นตรง ดังนั้นในการอ่านพีคโดยเฉพาะพีคเล็ก ๆ จึงต้องระมัดระวังมาก คือต้องไม่นำการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มาพิจารณา
 
ยิ่งเป็นเครื่องวิเคราะห์ที่ไว (sensitive) และ/หรือตัวอย่างที่ไวต่อการปนเปื้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากอากาศ ยิ่งจำเป็นระมัดระวังในการอ่านผล เพราะสัญญาณที่เห็นนั้นอาจสัญญาณของสิ่งปนเปื้อนก็ได้

รูปที่ ๑ เป็นรูปที่ผมเห็นมานานแล้ว ส่วนรูปที่ ๒ เพิ่งจะได้เห็นในวันนี้ ทั้งสองรูปเป็นผลการวิเคราะห์ด้วยเครื่อง XPS เครื่องเดียวกัน โดยในรูปที่ ๑ นั้นเขาต้องการให้มีพีค N1s (สัญญาณของ nitrogen) ส่วนรูปที่ ๒ นั้นเขาต้องการให้มีพีคที่ตำแหน่ง 336.5 eV

ที่เหลือก็คงไม่ต้องกล่าวอะไรมากแล้ว ขอให้เป็นหน้าที่ของพวกคุณลองพิจารณาเอาเอง

ไม่มีความคิดเห็น: