วิธีการเติมสารมาตรฐานหรือที่เรียกว่าการเติมสารที่ทราบค่ามักใช้ในเคมีวิเคราะห์เพื่อหาปริมาณของสารวิเคราะห์ที่มีอยู่ในตัวอย่างที่ไม่ทราบค่า วิธีนี้มีประโยชน์สำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่างที่ซับซ้อนซึ่งผลกระทบจากเมทริกซ์รบกวนสัญญาณของสารวิเคราะห์ เมื่อเปรียบเทียบกับ วิธี การสร้างกราฟสอบ เทียบ วิธีการเติมสารมาตรฐานมีข้อดีคือเมทริกซ์ของตัวอย่างที่ไม่ทราบค่าและสารมาตรฐานเกือบจะเหมือนกัน^{[ 1 ]}ซึ่งช่วยลดอคติที่อาจเกิดขึ้นจากผลกระทบจากเมทริกซ์เมื่อกำหนดความเข้มข้น

การเติมสารมาตรฐานเกี่ยวข้องกับการเติมสารวิเคราะห์ในปริมาณที่ทราบลงในตัวอย่างที่ไม่ทราบ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการเติมสาร (spiking ) โดยการเพิ่มจำนวนการเติมสาร นักวิเคราะห์สามารถคาดการณ์ความเข้มข้นของสารวิเคราะห์ในตัวอย่างที่ไม่เติมสารได้^{[ 2 ]}มีวิธีการเติมสารมาตรฐานหลายวิธี ส่วนต่อไปนี้จะสรุปวิธีการแต่ละวิธี

ในโพลารอกราฟี แบบคลาสสิก วิธีการเติมสารมาตรฐานเกี่ยวข้องกับการสร้างตัวอย่างสองตัวอย่าง – ตัวอย่างหนึ่งไม่มีสารเจือปน และอีกตัวอย่างหนึ่งมีสารเจือปน โดยการเปรียบเทียบกระแสที่วัดได้จากตัวอย่างทั้งสอง จะสามารถกำหนดปริมาณของสารวิเคราะห์ในตัวอย่างที่ไม่ทราบค่าได้^{[ 1 ]}วิธีการนี้เป็นการใช้การเติมสารมาตรฐานครั้งแรกที่มีการรายงาน และได้รับการแนะนำโดยนักเคมีเหมืองแร่ชาวเยอรมัน Hans Hohn ในปี 1937 ^{[ 3 ]}ในหนังสือปฏิบัติการโพลารอกราฟีของเขาที่มีชื่อว่าChemische Analysen mit dem Polargraphen, Hohn เรียกวิธีการนี้ว่าEichzusatzซึ่งแปลว่า "calibration addition" ในภาษาอังกฤษ ต่อมาในเอกสารภาษาเยอรมัน วิธีนี้ถูกเรียกว่าStandardzugabeซึ่งหมายถึง "standard addition" ในภาษาอังกฤษ

โดยทั่วไปแล้ว โพลารอกราฟีสมัยใหม่จะใช้สารละลายสามชนิด ได้แก่ สารละลายมาตรฐาน สารละลายที่ไม่ทราบความเข้มข้น และส่วนผสมของสารละลายมาตรฐานและสารละลายที่ไม่ทราบความเข้มข้น โดยการวัดสารละลายสองชนิดใดๆ เหล่านี้ จะสามารถคำนวณความเข้มข้นที่ไม่ทราบค่าได้^{[ 1 ]}

เนื่องจากการเพิ่มมาตรฐานโพลารอกราฟิกเกี่ยวข้องกับการใช้สารละลายเพียงตัวเดียวที่มีการเพิ่มมาตรฐานเข้าไป ซึ่งเป็นการออกแบบสองระดับ นักโพลารอกราฟิกจึงมักเรียกวิธีการนี้ว่า การเพิ่มมาตรฐานแบบเอกพจน์^{[ 4 ]}

นอกเหนือจากสาขาโพลารอกราฟีแล้ว หนังสือSpectrochemical Procedures ของ Harvey ถือเป็นหนังสืออ้างอิงเล่มถัดไปที่กล่าวถึงการเติมสารมาตรฐาน^{[ 4 ]}แนวทางของ Harvey ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเติมสารมาตรฐานอย่างต่อเนื่องนั้น คล้ายคลึงกับวิธีการเติมสารมาตรฐานที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน

ในการประยุกต์ใช้วิธีนี้ นักวิเคราะห์จะเตรียมสารละลายหลายชุดที่มีปริมาณสารที่ไม่ทราบค่าเท่ากัน และเติมสารวิเคราะห์ที่มีความเข้มข้นต่างกันลงไป ปริมาณของสารที่ไม่ทราบค่าและปริมาตรทั้งหมดจะเท่ากันในทุกชุดมาตรฐาน และความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างชุดมาตรฐานคือปริมาณของสารวิเคราะห์ที่เติมลงไป ซึ่งจะนำไปสู่ความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างสัญญาณของสารวิเคราะห์และปริมาณของสารวิเคราะห์ที่เติมเข้าไป ทำให้สามารถกำหนดความเข้มข้นของสารที่ไม่ทราบค่าได้โดยการประมาณค่าจากสัญญาณของสารวิเคราะห์ที่เป็นศูนย์ ข้อเสียอย่างหนึ่งของวิธีนี้คือ ต้องใช้ปริมาณสารที่ไม่ทราบค่าที่เพียงพอ^{[ 2 ]}เมื่อทำงานกับตัวอย่างที่มีปริมาณจำกัด นักวิเคราะห์อาจจำเป็นต้องเติมเพียงครั้งเดียว แต่โดยทั่วไปถือเป็นวิธีปฏิบัติที่ดีที่สุดที่จะเติมอย่างน้อยสองครั้งเมื่อใดก็ตามที่เป็นไปได้^{[ 5 ]}

โปรดทราบว่าสิ่งนี้ไม่ได้จำกัดเฉพาะตัวอย่างของเหลวเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ในสเปกโทรสโกปีการดูดกลืนอะตอมมักใช้สารเติมแต่งมาตรฐานกับของแข็งเป็นตัวอย่าง^{[ 6 ]}

ในสเปกโทรสโกปีการปล่อยอะตอมไม่สามารถแยกสัญญาณพื้นหลังได้ด้วยการบวกมาตรฐาน ดังนั้น ต้องลบสัญญาณพื้นหลังออกจากความเข้มที่ไม่ทราบค่าและมาตรฐานก่อนที่จะทำการประมาณค่าสัญญาณเป็นศูนย์^{[ 5 ]}

เนื่องจากแนวทางนี้เกี่ยวข้องกับการเพิ่มมาตรฐานในปริมาณที่แตกต่างกัน จึงมักเรียกในรูปพหูพจน์ว่าการเพิ่มมาตรฐาน^{[ 4 ]}

สมมติว่านักวิเคราะห์กำลังหาความเข้มข้นของเงินในตัวอย่างสารละลายของเสียจากฟิล์มถ่ายภาพโดยใช้สเปกโทรสโกปีการดูดกลืนอะตอมโดยใช้วิธีเส้นโค้งสอบเทียบ นักวิเคราะห์สามารถสอบเทียบสเปกโทรเมตรด้วยสารละลายเงินบริสุทธิ์ในน้ำและใช้กราฟสอบเทียบเพื่อหาปริมาณเงินที่มีอยู่ในตัวอย่างของเสีย อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าสารละลายเงินบริสุทธิ์ในน้ำและตัวอย่างของเสียจากฟิล์มถ่ายภาพมีเมทริกซ์เดียวกัน ดังนั้นตัวอย่างของเสียจึงปราศจากผลกระทบจากเมทริกซ์

แม้แต่กับวิธีการอย่างเช่นสเปกโทรเมตรีพลาสมาซึ่งขึ้นชื่อว่าค่อนข้างปราศจากการรบกวน ก็ยังเกิดผลกระทบจากเมทริกซ์ได้ ดังนั้น ในกรณีนี้ นักวิเคราะห์จึงควรใช้วิธีการเติมสารมาตรฐาน (standard additions)

สำหรับการทดสอบแบบเติมสารมาตรฐาน จะใช้ปริมาตรเท่ากันของสารละลายตัวอย่าง และเติมสารวิเคราะห์ในปริมาณที่แตกต่างกันลงไปในแต่ละตัวอย่าง คือ 0, 1, 2, 3, 4, 5 มิลลิลิตร โดยที่ 0 มิลลิลิตร คือสารละลายตัวอย่างบริสุทธิ์ จากนั้นเจือจางสารละลายทั้งหมดให้มีปริมาตรเท่ากันคือ 25 มิลลิลิตร โดยใช้ตัวทำละลายชนิดเดียวกับที่ใช้เตรียมสารละลายสำหรับเติมสารมาตรฐาน นำสารละลายที่เตรียมไว้แต่ละตัวอย่างไปวิเคราะห์ด้วยเครื่องสเปกโทรเมตรแบบดูดกลืนอะตอม บันทึกสัญญาณที่ได้และความเข้มข้นของเงินที่เติมลงไป โดยให้ความเข้มข้นอยู่บนแกน x และสัญญาณอยู่บนแกน y คำนวณเส้นถดถอย โดยใช้วิธีวิเคราะห์ กำลังสองน้อยที่สุดและหาค่าจุดตัดแกน x ของเส้นถดถอยจากอัตราส่วนของจุดตัดแกน y และความชันของเส้นถดถอย ค่าจุดตัดแกน x นี้แสดงถึงความเข้มข้นของเงินในตัวอย่างทดสอบที่ไม่ได้เติมสารละลายมาตรฐาน      

แม้ว่าวิธีการเพิ่มมาตรฐานจะมีประสิทธิภาพในการลดการรบกวนของผลกระทบจากเมทริกซ์ส่วนใหญ่ที่มีต่อสัญญาณของสารวิเคราะห์ แต่ก็ไม่สามารถแก้ไขผลกระทบจากเมทริกซ์เชิงการแปลได้^{[ 7 ]}ผลกระทบเหล่านี้เกิดจากสารอื่นๆ ที่มีอยู่ในตัวอย่างที่ไม่ทราบค่า ซึ่งมักจะไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารวิเคราะห์ โดยทั่วไปจะเรียกว่า 'พื้นหลัง' และสามารถส่งผลกระทบต่อจุดตัดของเส้นถดถอยโดยไม่ส่งผลกระทบต่อความชัน ซึ่งส่งผลให้เกิดอคติไปทางความเข้มข้นที่ไม่ทราบค่า กล่าวอีกนัยหนึ่ง การเพิ่มมาตรฐานจะไม่สามารถแก้ไขพื้นหลังเหล่านี้หรือการรบกวนทางสเปกตรัมอื่นๆ ได้^{[ 5 ]}

นักวิเคราะห์ยังต้องประเมินความแม่นยำของความเข้มข้นที่ไม่ทราบค่าที่กำหนดโดยการคำนวณค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานที่ต่ำกว่าแสดงถึงความแม่นยำของการวัดที่มากขึ้น ค่าของคำนวณได้จากสูตร ${\displaystyle s_{x}}$${\displaystyle s_{x}}$${\displaystyle s_{x}}$

${\displaystyle s_{x}={\frac {s_{y}}{|m|}}{\sqrt {{\frac {1}{n}}+{\frac {{\bar {y}}^{2}}{m^{2}\sum {(x_{i}-{\bar {x}})^{2}}}}}}}$

โดยการคำนวณเกี่ยวข้องกับตัวแปรต่อไปนี้:

• ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของค่าตกค้าง${\displaystyle s_{y}}$${\displaystyle ={\sqrt {\frac {\sum {(y_{i}-mx_{i}-b)}^{2}}{n-2}}}}$
• ค่าสัมบูรณ์ของความชันของเส้นตรงกำลังสองน้อยที่สุด${\displaystyle m}$
• จุดตัดแกน y ของเส้นโค้งเชิงเส้น${\displaystyle b}$
• จำนวนมาตรฐาน${\displaystyle n}$
• ค่าเฉลี่ยของการวัดมาตรฐาน${\displaystyle {\bar {y}}}$
• ความเข้มข้นของสารมาตรฐาน${\displaystyle x_{i}}$
• ความเข้มข้นเฉลี่ยของสารมาตรฐาน${\displaystyle {\bar {x}}}$

• เส้นโค้งมาตรฐาน
• การเจือจางไอโซโทป
• มาตรฐานภายใน