Increased sensitivity and reproducibility through signal averaging in ranges near an instrumental limit of detection

Zusammenfassung

Es wird der Einsatz eines neuen multifunktionellen preiswerten Signal-Mittelwertrechners, der an eine Vielzahl von Geräten angeschlossen werden kann, beschrieben. Als Beispiele werden so unterschiedliche Einsatzbereiche wie die flammenlose Atomabsorptions-Spektroskopie von Tl-Spuren und die inverse Voltammetrie von Cd-Spuren in geochemischen Proben näher untersucht. In beiden Fällen kann eine instrumenteil bedingte Nachweisgrenze wegen des verbesserten Signal-Rausch-Verhältnisses durch die Mittelwertsbildung des digitalisierten Signals entscheidend gesenkt werden. Es können sogar extrem kurze Signale verarbeitet werden. Dies ermöglicht die Mitteilung über viele Wiederholungsläufe innerhalb einer relativ kurzen Zeit. Die Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses ist innerhalb gewisser Grenzen proportional zu n^1/2, mit n als Anzahl der Wiederholungsmessungen. Der Vorteil einer besonderen Möglichkeit — Subtraktion einer Signal-Zeit-Kurve von einer anderen — wird im Hinblick auf eine elegante Untergrundkompensation hin demonstriert. Dieser preiswerte Mittelwertsrechner ist besonders vorteilhaft in allen Fällen einsetzbar, wo schnelle Signale auftreten und daher keine elektronische Dämpfung des Verstärkers tolerierbar ist; in diesen Fällen funktioniert der Rechner wie ein mittelnder Transienten-Schreiber (oder Speicher-Oscillograph).

Summary

The application of a new multifunction low-cost signal averager which can be coupled to a variety of instruments is described. As examples such diverse fields as flameless atomic absorption spectroscopy of Tl traces and anodic stripping analysis of Cd in rock samples are investigated. In both cases the instrumental limit of detection can be significantly lowered through the improvement of the signal-to-noise ratio obtained after digital averaging. Even extremely fast signals can be handled, allowing a large number of repetitive scans within a relatively short amount of time. The signal-to-noise improvement is, within certain limits, proportional to n^1/2, where n is the number of repetitive measurements. The benefit of a special feature — subtraction of one signal-time curve from another — is demonstrated for the case of background correction. This low-priced averager is particularly valuable in all situations where fast signals are involved and no electronic damping of the amplifier can be tolerated; here it functions as an averaging transient recorder (or storage oscilloscope).