统计数据

现如今对材料进行微观形貌表征时，仅仅看到清晰的形貌是远远不够的，针对有重复结构的材料，如多孔，颗粒等结构的样品，还需对图片中的孔洞或颗粒进行统计与分析，比如统计总数，大小，尺寸等，获得量化结果，辅助研究。硫酸铝矿孔径分布测量当我们对多孔硫酸铝样品进行观察，孔径尺寸大约在10nm左右，由于孔径尺寸非常小，想要清晰的观察到孔的形貌，需要使用超高分辨场发射扫描电镜Regulus8200观察，利用其低加速电压下高分辨率的特点，轻松获取高倍清晰图片。由于图像里的孔与背景亮度对比度的不同，使用Image Pro图像分析软件对感兴趣区域框选，软件可通过信号的强弱分离孔洞并自动测量硫酸矾石的孔径分布（图2）及定量数据。图2中的图表是平均孔径的直方图。当我们分析数据时，可以选取一个孔（图2中的粉红色箭头）时，您可以看到它在直方图中的位置（红色圆圈）。或者在直方图中选择一个条柱（图 3 中的粉红色箭头）时，您可以看到所选条柱包含哪些孔（Brue 字符）。统计数据直方图如图4所示。高容量硬盘驱动器（HDD）中的，磁性颗粒粒度分析高容量硬盘驱动器（HDD）中的磁性颗粒会随着记录密度的提高而变小。然而，较小的磁性颗粒可能会产生较小的矫顽力，因此会妨碍稳定的记录。因此，评估晶粒尺寸和晶粒间距对于实现和保持稳定的HDD性能非常重要。图5（a）显示了配置高容量HDD的磁盘上磁性颗粒的BSE图像。通过使用YAG-BSE探测器拍摄70万倍的高分辨图像，并从中获取颗粒的形状。在对图像上的颗粒进行分析时，首先这些晶粒被识别为感兴趣区域（ROI），使用Image-Pro 10图像处理软件将晶界和背景进行分离，如图6（b）所示。尽管BSE图像因为通道效应导致每一个颗粒对比度和亮度不均匀，但依然可以稳定地对颗粒直径或面积定量分析，因为这些颗粒是通过信号强度提取的，另外还通过其形状和大小提取的。图7（c）是磁性晶粒直径的柱状图。超高分辨冷场扫描电子显微镜Regulus8200和图像分析软件Image-Pro 10的组合可实现HDD的高分辨率成像和定量图像分析，帮助HDD在增强记录密度的研究中。Regulus8200 "Regulus系列"扫描电子显微镜（SEM）被广泛应用于纳米技术，半导体电子行业，生命科学，材料科学等领域的材料结构观察。仅仅具有超高分辨率还远远不够。还要求能在低加速电压下对表面细微结构的观察和高灵敏度的元素分析。发挥高性能，高稳定性，轻松获取高倍清晰图片。END公司介绍：日立科学仪器（北京）有限公司是世界500强日立集团旗下日立高新技术有限公司在北京设立的全资子公司。本公司秉承日立集团的使命、价值观和愿景，始终追寻“简化客户的高科技工艺”的企业理念,通过与客户的协同创新，积极为教育、科研、工业等领域的客户需求提供专业和优质的解决方案。 我们的主要产品包括：各类电子显微镜、原子力显微镜等表面科学仪器和前处理设备，以及各类色谱、光谱、电化学等分析仪器。为了更好地服务于中国广大的日立客户，公司目前在北京、上海、广州、西安、成都、武汉、沈阳等十几个主要城市设立有分公司、办事处或联络处等分支机构，直接为客户提供快速便捷的、专业优质的各类相关技术咨询、应用支持和售后技术服务，从而协助我们的客户实现其目标，共创美好未来。

作为当前环保产业最具发展潜力的领域，环境服务业拉动环保产业业态转型和升级的趋势日益凸显。本篇中，我会基于年度环境服务业财务统计调查数据，对2015年环境服务业发展状况进行了多维度扫描。　　2016年，按照国家统计局要求，环境保护部在全国范围内组织开展以2015年为基准年，覆盖环境与生态监测、环境治理业、生态保护三大领域(包含10个细分领域)中独立核算的环境服务从业企业、行政和事业法人单位的统计调查，技术支持机构为中国环境保护产业协会。　　调查结果显示：2015年，我国环境服务业统计口径内从业法人单位5676家，年收入逾2339亿元，期末从业人数近33万人。　　以执行的会计制度划分，企业4080家，占71.9%，营业收入占年收入总额的92.4%，约2162亿元 占单位总数27.2%的事业单位贡献了年收入的7.5%，近175亿元 其余为行政单位。以登记注册类型划分，内资企业作为从业企业的主体类型，占比超过96%。以营业收入划分，大型企业不足百家，各类规模企业占比如图1所示。图12015年环境服务业各类规模企业占比(数据来源：2015年度环境服务业财务统计调查)　　1分领域状况　　从年收入看，环境治理业独占鳌头。环境治理业、环境与生态监测2015年收入分别为1853.4亿元、454.5亿元，生态保护年收入额在三大领域中最低，不足32亿元。　　水污染治理、危险废物治理和环境保护监测位列细分领域年收入三甲，分别超过600亿元、500亿元和400亿元。各领域年收入占比如图2所示。图22015年环境服务细分领域年收入占比(数据来源：2015年度环境服务业财务统计调查)　　从从业单位分布看，环境治理业最受青睐，集聚超半数从业单位，约是环境与生态监测从业单位的1.2倍。从事生态保护的单位数量不足环境治理从业单位数的1/10。　　从业单位数量排名前三的细分领域是环境保护监测、水污染治理和危险废物治理，分别吸引了单位总数的42.2%、26.7%和8.1%。10个细分领域均有企业和事业单位涉猎。在企业单位中，水污染治理和环境保护监测两领域的从业单位数分别占企业总数的36.4%和28.2%。77.9%的事业单位有环境保护监测业务。行政单位从事的领域则较为单一，仅涉及10个细分领域中的3个，并且主要集中在环境保护监测，约占行政单位总数的84.3%。从业单位领域分布如图3和图4所示。图32015年环境服务细分领域从业单位分布(数据来源：2015年度环境服务业财务统计调查)图42015年环境服务细分领域各类从业单位分布(数据来源：2015年度环境服务业财务统计调查)　　从从业人员看，环境治理业从业人数以超总人数的60%居于首位。环境与生态监测领域以吸引近11万人从业而位居次席。从事生态保护的人员不足1.4万人。　　细分领域中，环境保护监测和水污染治理从业人数遥遥领先，占比分别为33.4%、27.0%，位居前二位。放射性废物治理因从业单位较少，人数位居末位，不足400人，从业人员比其稍多的为生态监测领域，但未突破1000人。　　从企业盈利水平看，水污染治理、大气污染治理服务和环境保护监测的营业利润额位居前列，分别占营业利润总额的29.3%、22.0%和21.4%。细分领域中营业利润额最低的生态监测却以14.9%的营业利润率在营业利润率排位中居榜首，其后依次为环境保护监测、放射性废物治理和其他自然保护，仅自然保护区管理、固体废物治理和危险废物治理的营业利润率低于7.4%的全国均值，其中，危险废物治理以3.1%居于末位。各领域企业营业利润率如图5所示。图52015年环境服务细分领域企业营业利润率(数据来源：2015年度环境服务业财务统计调查)　　从企业薪酬看，3个细分领域企业从业人员的年人均薪酬高于全国环境服务业从业企业薪酬均值。其中，放射性废物治理从业人员以18万元的年人均薪酬成为10个细分领域中的高收入人群，紧随其后的是环境保护监测、大气污染治理服务领域，生态监测从业人员收入垫底。各领域企业年人均薪酬如图6所示。图62015年环境服务细分领域企业年人均薪酬(数据来源：2015年度环境服务业财务统计调查)　　从企业固定资产质量看，2015年，在企业固定资产折旧率和减值损失比率方面，各有5个细分领域高于全国均值。其中，大气污染治理服务和自然保护区管理由于其高达13.5%、12.5%的固定资产折旧率和3.3%、3.8%的减值损失比率在10个细分领域中固定资产质量相对较差，而生态监测企业则因其相对较低的折旧率和减值损失比率成为固定资产质量最好的领域。各领域企业固定资产折旧率和减值损失比率分别如图7和图8所示。图72015年环境服务细分领域企业固定资产折旧率(数据来源：2015年度环境服务业财务统计调查)图82015年环境服务细分领域企业固定资产减值损失比率(数据来源：2015年度环境服务业财务统计调查)　　从事业单位收入构成看，年收入多以事业收入为主。2015年，从事大气污染治理、固体废物治理和其他污染治理业务的事业单位，其事业收入与经营收入之和未超过单位年收入的50%。从事其他环境服务业务的事业单位的年收入主要来自事业收入，经营收入占比最高的危险废物治理领域，也未超过17%。各领域事业单位年收入构成如图9所示。图92015年环境服务细分领域事业单位年收入构成(数据来源：2015年度环境服务业财务统计调查)　　从事业单位经营收支看，细分领域中仅两领域的经营支出高于经营收入。其中，水污染治理的经营支出已逼近经营收入的1.6倍。各领域事业单位经营收入与支出如图10所示。图102015年环境服务细分领域事业单位经营收入与支出(数据来源：2015年度环境服务业财务统计调查)　　2地域简况　　从年收入看，浙江、广东和江苏三省位居前列。其中，浙江省以占年收入总额的14.8%领跑全国，广东省以低0.6%的微弱差距居于次席，排名第三的江苏省，占比约11.3%。占年收入总额不足0.1%有陕西省、西藏自治区、甘肃省和新疆生产建设兵团4个地区。环境服务业年收入地域分布如图11所示。图112015年环境服务业年收入地域分布(数据来源：2015年度环境服务业财务统计调查)　　从从业单位数量看，江苏省、广东省、浙江省均超过500家。三省分别占从业单位总数的10.54%、10.47%和9.23%，形成第一集团，重庆市作为第二集团的排头以近7%的占比紧随其后，包括青海省、甘肃省在内的7个地区，其占比分别均不足1%。环境服务业从业单位地域分布如图12所示。图122015年环境服务业从业单位地域分布(数据来源：2015年度环境服务业财务统计调查)　　从企业盈利水平看，广东省、北京市、江苏省、上海市、浙江省的企业营业利润额位居全国前列，仅广东省一地的营业利润就达营业利润总额的近17%，尾随其后的北京市也以近22亿元的营业利润超过总额的13%，甘肃省、新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、宁夏回族自治区和广西壮族自治区的年营业利润均为负值，显示亏损。　　前述营业利润额较高的5地中只有北京市在营业利润率排行榜上表现依然优异，以14%左右的营业利润率仅位于陕西省和西藏自治区之后，而上海市、广东省、江苏省、浙江省却未进入营业利润率榜单中的top10，排位不尽人意。　　数据简析：　　纵观上述数据，2015年，基于中国城市环境现状和本届政府对环保产业的高度重视，特别是气十条的实施、水十条的发布、土十条的制定以及开展政府购买服务、推进政府和社会资本合作(PPP)等利于环境服务业发展的一系列对策措施的颁布实施，环境服务业的发展环境进一步优化。　　环境服务业规模继续扩大，从业法人单位数量同比2014年增长11.1%，期末从业人数同比增加15.2%。　　环境服务业收入持续高速增长，年收入同比2014年增长25.6%，企业营业收入同比提高26.7%。　　企业经营成本大幅上涨，利润水平小幅下滑。由于受劳动力成本、原材料价格、融资成本高企等影响，企业营业成本、财务费用、管理费用增速分别为32.9%、31.1%和28.9%，攀升速度高于同期营业收入和营业利润增速，导致营业利润率比上年同期下跌0.15%。　　行业集中度偏低，小微企业仍为服务业主体。以营业收入划分，大型企业、中型企业占比分别为2.4%和23.6%，小微企业占比高达74%。

我们在使用液体闪烁计数系统的核计数中采用统计学方法，因为放射性核素衰变的本质是其可在任一时间释放β粒子（随机衰变）。虽然我们不能确定核衰变会在什么时候发生，但我们可使用统计学方法描述一个样品中所有核衰变的平均行为。为了应对放射性核素的随机衰变行为，我们采用了计数统计方法。统计可用来表示在某一限定的置信区间内得到给定计数的概率，一般使用 %2σ（%2s标准偏差）来表示。下面我们可通过对单一放射性样品计数十次来简单明了的说明液体闪烁计数中的统计学方法。该实验的数据列于表 1 中。我们可明显看到，任何一次计数的 CPM 结果都不相同（随机衰变）。我们怎样才能获得这 10 次计数的统计数据呢？如果我们进行基本统计，则这些数值的分布可表示为正态分布或高斯分布。表 1. 10次样品计数的统计分析这些数据可通过计算两个参数来描述：平均值和标准偏差。平均值 () 被定义为 CPM 的总和除以被计数样品的计数次数(i)，表示为。因此从表 1 来看，466148 CPM/10 = 46615，这就是平均值 CPM。接下来必须获得这 10 个样品计数的标准偏差。标准偏差可通过下面的公式获得：因此，该样品计数十次的计数结果表示为（平均值）46615±S.D. 或 46615±102 CPM。现在我们可以计算标准偏差，但 S.D. (±102 CPM) 对于核计数的真正意义是什么？我们可通过图 1 来清楚说明，图中显示了重叠在实际计数数据上的正态分布（高斯分布）（表 1）。计数数据以柱状图表示。图 1. 放射性样品计数十次的正态分布和计数数据正态分布曲线通过下面的公式计算得到：因此，发生在平均值的 +s 范围内的真实计数的概率是68%。68% 称为针对 s（标准偏差）的置信水平。由于核计数需要高于 68% 的置信水平，因此我们采用 2s 值，该值定义为 95.5% 的置信界限。那么，这些值可如何用于核计数中呢？根据基本统计方法，我们知道预期的标准偏差等于总计数数量的平方根。这是计数统计计算的主要公式。计数统计计算如上所述，标准偏差可按样品检测的总计数数量的平方根来计算。该结果的置信界限为 68%。但核计数使用 2s 值（95.5% 置信界限）。典型的计算如实例 2 所示。实例 2：如果在 1.0 分钟内进行了 9500 次计数，那么 2s 值等于多少？因此，在 95.5% 的置信界限内，计数的统计结果（实例 2）可表示为 9500±195 次计数。这一表达结果的方法相当笨拙（因为可能获得非常多的数字）。为更方便起见，我们计算了 %2s值。%2s 值可根据公式1或者公式 2（公式 1 的数学简化）计算得到。实例 2中数据的%2s 值显示在实例 3中。实例 3：样品计数的 %2s 计算因此，最终结果可表示为 9500 次计数 ± 2.05%，置信水平为 95.5%。计数率的统计分析因为大多数核计数方法是分析 CPM 值而不是样品的总计数，所以确定计数率的统计值很重要。以计数率为参考将如何影响计数的统计数据？如果现在对同一样品计数三分钟，则总计数数量增加了三倍。样品总体计数从 9500 次增加到 28500 次，这增加了测量的准确性。28500 次总计数的 2s 值 (338) 的百分比更小，由此可指示出准确度得到了提升。实例 4：计算计数率的 2s 值因此，最终结果可表示为 9500 ± 113 CPM。现在，我们已经计算了计数率的 2s 值，那么该如何计算 %2s（使用核计数仪分析样品时通常打印输出的值）？%2s可使用公式 3计算。实例 5：计数率为 9500 CPM、计数时间为 3 分钟的样品的 %2s 计算。因此，对样品计数三分钟与计数一分钟相比较，%2s 从2.05%（实例 3）降低至 1.18%（实例 5）。这一数值 (%2s) 与总计数和计数时间成反比。那么这些参数是如何在液体闪烁计数中使用的呢？在珀金埃尔默的 Tri-Carb & Quantulus 和 MicroBeta 仪器中，终止样品计数的方法通常有两种。第一种方法称为预设时间。在该方法中，系统在到达用户设定的计数时间后停止样品计数。第二种方法是基于特定 %2s 值终止计数，所有的样品计数都具有相同的统计精确度。我们可以通过公式 3和对样品的统计精确度来反向推导对样品计数所需要的时间。