Analysefehler

Der Analysefehler setzt sich zusammen aus der Summe der Fehler, die sich von Probenahme über Probenpräparation bishin zur Analyse addieren. Dieser ist aber in der Regel schwer zu ermitteln. Daher wird meist der Gerätefehler angegeben, der sich aber nur auf die geräteinternen Fehler bezieht und die Fehler, die durch die Probennahme und Präparation verursacht werden nicht berücksichtigt. In der Realität ist der Fehler der im Rahmen der Probennahme und der Probenpräparation (auch bei einer "perfekten" Präparation) aber deutlich höher als der Gerätefehler. Um beurteilen zu können, ob Variationen oder Trends in deinen Messergebnissen signifikant sind, ist es wichtig, dass du dir bewusst machst in welcher Größenordnung und in welchem Verhältnis die jeweiligen Fehler auftreten. Um euch diese Unterschiede an einem Beispiel zeigen zu können, wurden im Rahmen eines Studi-Forscht-Projekts der Präparations- vs. Gerätefehler untersucht. Die Ergebnisse findet ihr im Artikel Präparationsfehler vs. Gerätefehler.

Generell solltest du für die Aussagekraft Deiner Daten immer und unbedingt präzise arbeiten und Kontaminationen vermeiden.

Für die Interpretation und Vergleichbarkeit der Daten sollte die Summe aller Fehler berücksichtigt werden, damit künstliche Trends nicht überinterpretiert werden.

Fehlerberücksichtigung - von der Probennahme bis zur Auswertung

Die Fehler, welche bei der Probennahme und Probenpräparation auftreten, sind im Verhältnis zum Messfehler deutlich größer (Abb. 1).

Abb. 1: Fehlerverteilung im Analyseprozess.

Daher gilt:
je genauer die Messung sein soll, desto sorgfältiger muss auch die Probennahme und die Aufbereitung erfolgen.

Beachte:
Bei Messungen wird meist nur der Gerätefehler angegeben. Die Fehler der Probennahme und der Probenpräparation müssen zudem unbedingt eigenständig mitberücksichtigt werden. Hierbei ist auch die Sinnhaftigkeit der Nachkommastellen zu beachten.

Beispiel:
Messung von Spurenelementkonzentrationen (ppm-ppb) können nur sinnvoll ausgewertet werden, wenn der Fehler bei der Probenahme und Probenaufbereitung entsprechend gering gehalten wurde. Eine nicht-repräsentative Probennahme oder Kontamination bei der Aufbereitung kann bereits zu einem Fehler in der Größenordnung von Gewichtsprozent (Gew.-%) führen.

Genauigkeit eines Analyseergebnisses

Die Betrachtung der Genauigkeit eines Analyseergebnisses bezieht sich meist nur auf die Messung von Proben, sprich auf den Gerätefehler. Daher wird bei der folgenden Erklärung eine exakte Probennahme und eine fehlerfreien Präparation (preparation) angenommen.

Die Genauigkeit eines Ergebnisses setzt sich aus der Präzision (precision) und der Richtigkeit (accuracy) zusammen. Eine hohe Präzision bedeutet, dass die Ergebnisse einer mehrfach wiederholten Messung nahezu das gleich sind. Die Richtigkeit gibt an, wie nah das Ergebnis einer Messung am wahren Wert liegt.

In der nachfolgenden Tabelle werden mögliche Szenarien in Bezug auf Präzision und Richtigkeit und die daraus resultierende Bedeutung dargestellt.

Tabelle 1: Zielscheibenmodell zur Veranschaulichung von zufälligen und systematischen Fehlern
Präzision (precision)	schlecht	schlecht	gut	gut
Richtigkeit (accuracy)	schlecht	gut	schlecht	gut

zufällige Abweichung	groß	groß	klein	klein
systematische Abweichung	groß	klein	groß	klein
Resultat	Die Analysemethode ist für die Fragestellung ungeeignet.	Die Mittelwertbildung ergibt ein Ergebnis, welches dem wahren Wert sehr nahe kommt. Besser: Verbesserung der Präzision durch eine Veränderung der Messbedingungen.	Die systematische Abweichung kann durch Rekalibrierung beziehungsweise Kalibrierung korrigiert werden.	Die Treffer sind eng um den wahren Wert verteilt. Eine einzelne Messung kann ein ausreichend genaues Ergebnis liefern. Aber: Ausreißer sind möglich -> mehrfache Messungen sind sinnvoll