標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在光譜分析中的分類和正確使用

袁曉靜

(浙江杭州杭氧股份有限公司計理部,310004)

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在光譜分析中的分類和正確使用

袁曉靜

(浙江杭州杭氧股份有限公司計理部,310004)

光電直讀光譜是相對分析方法,需要正確使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來校準(zhǔn)測定值的準(zhǔn)確度。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì);光譜分析;分類;使用

隨著儀器技術(shù)的不斷進(jìn)步,儀器分析方法為我們提供了低檢測限、高專一性、高精密度等一系列潛在的好處,已逐步取代傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法,而被越來越多地得到應(yīng)用。光電直讀分析方法分析能力強(qiáng)、速度快,可以用系列標(biāo)準(zhǔn)樣品繪制分析曲線進(jìn)行快速分析。儀器廠商在儀器程序中預(yù)制有很多標(biāo)準(zhǔn)樣品繪制的通用分析曲線,分析時對具體某一牌號的樣品分析仍需要考慮用相應(yīng)牌號的標(biāo)準(zhǔn)樣品或者控制樣品對曲線進(jìn)行校準(zhǔn)。采用質(zhì)量可靠的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) (標(biāo)準(zhǔn)樣品、標(biāo)準(zhǔn)化樣品、控制樣品)和如何正確選用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)仍然是準(zhǔn)確分析的重要保證。

1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在光譜分析中的分類

1.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品是為繪制工作曲線用的 其化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)應(yīng)與分析樣品相近似,應(yīng)包括分析元素含量范圍,并保持適當(dāng)?shù)奶荻?。分析元素的含量必須用?zhǔn)確可靠的方法定值。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化樣品 (再校準(zhǔn)樣品)是為了修正由于儀器隨時間變化引起的測量值對分析曲線的偏離 要求標(biāo)準(zhǔn)化樣品必須均勻并能得到穩(wěn)定的譜線強(qiáng)度或者譜線強(qiáng)度比,但元素含量不是非常準(zhǔn)確的定值。

1.3 控制樣品一般是自制的 市售的控制樣品有時會受到因與分析樣品的冶煉過程和分析方法不同而對分析結(jié)果的準(zhǔn)確度產(chǎn)生的影響。

2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在光譜分析中的分類和使用

光譜分析是一種相對測量方法,需要用已知含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品預(yù)先測量出各元素的譜線強(qiáng)度或者強(qiáng)度比,將譜線強(qiáng)度和已知的元素構(gòu)成分析曲線,再測量未知試樣相應(yīng)元素的譜線強(qiáng)度,由分析曲線即可以測出未知試樣中各元素的含量。可見分析結(jié)果的準(zhǔn)確性受到眾多因素的影響。特別是繪制分析曲線所用標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)準(zhǔn)值的準(zhǔn)確性、標(biāo)準(zhǔn)樣品的均勻性、譜線干擾和基體的影響。正確地使用各種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)才能得到滿意的分析結(jié)果。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品的應(yīng)用 系列標(biāo)準(zhǔn)樣品是繪制曲線用的,通常它是由多塊標(biāo)準(zhǔn)樣品組成 (建議至少選擇四塊)。選用的系列標(biāo)準(zhǔn)樣品應(yīng)包含待分析樣品中元素的含量范圍,并保持適當(dāng)?shù)拈g隔、均勻分布。主要成分元素含量范圍應(yīng)覆蓋產(chǎn)品技術(shù)條件中規(guī)定的上、下限,向外適當(dāng)延伸。系列標(biāo)準(zhǔn)樣品可以適用于多種牌號材料的分析,但其化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)應(yīng)與分析樣品近似。應(yīng)該先選用信譽(yù)良好的研制單位采用權(quán)威、準(zhǔn)確、可靠的分析方法定值而研制的有證標(biāo)準(zhǔn)樣品,數(shù)據(jù)組數(shù)一般不少于 8組。這樣可以使由于元素含量不確定性而導(dǎo)致的校準(zhǔn)誤差最小化。一種材料的生產(chǎn)必然是以一定的要求來組織的,其中化學(xué)成分便是其中的一項重要指標(biāo)?；瘜W(xué)成分的符合與否要通過分析來確定。產(chǎn)品化學(xué)成分一般是具有一定含量范圍的,要滿足產(chǎn)品的要求,標(biāo)準(zhǔn)樣品就應(yīng)該能覆蓋該范圍的一個系列,利用該系列標(biāo)準(zhǔn)樣品來繪制分析曲線從而測定分析樣品中待測組分的含量。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)化樣品的應(yīng)用 標(biāo)準(zhǔn)化樣品 (再校準(zhǔn)樣品)是為修正由于儀器隨時間變化而引起的測量值對工作曲線的偏離。標(biāo)準(zhǔn)化的目的是修正儀器在中、長期內(nèi)發(fā)生的漂移。在光譜分析中,為直接利用原始分析曲線就需要定期用標(biāo)準(zhǔn)化樣品對原始分析曲線進(jìn)行重新校準(zhǔn)。當(dāng)選用兩點標(biāo)準(zhǔn)化時,其含量分別取每個元素分析曲線上限和下限附近的含量。下限標(biāo)準(zhǔn)化樣品經(jīng)常采用“純”基體樣品,除了基體元素,其他元素成分含量應(yīng)為零或痕量。在實際工作中,為了保證儀器精度,需要多塊的標(biāo)準(zhǔn)化樣品用于再校準(zhǔn)。有時也采用單點進(jìn)行校準(zhǔn),此時所用標(biāo)準(zhǔn)樣品的元素含量應(yīng)在每個被分析元素校準(zhǔn)范圍中間 50%的位置,而不是原來一直采用的工作曲線上限附近的含量。標(biāo)準(zhǔn)化樣品應(yīng)盡可能均勻,并能得到穩(wěn)定的譜線強(qiáng)度或者譜線強(qiáng)度比,但不是非常準(zhǔn)確的定值。從這個意義上講,控制樣品可以替代標(biāo)準(zhǔn)化樣品,但標(biāo)準(zhǔn)化樣品不能替代控制樣品。它可以從標(biāo)準(zhǔn)樣品中選出,也可以專門冶煉。針對單一的牌號,可以用制作分析曲線的標(biāo)準(zhǔn)樣品當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)化樣品。

2.3 控制樣品的使用 控制樣品 (控樣、類型校準(zhǔn)樣)是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的一部分,它應(yīng)與分析樣品有相似的冶煉加工過程和化學(xué)成分,用于對分析樣品測定結(jié)果的校正?？刂茦悠芬话闶亲灾频?。市售的控制樣品有時會受到因與分析樣品的冶煉過程和分析方法不同的影響。控制樣品取自熔融狀金屬鑄模成型或金屬成品。對自治的控制樣品,在決定標(biāo)準(zhǔn)值時,應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)值誤差等,在冶煉控制樣品時,應(yīng)適當(dāng)規(guī)定各元素的含量,使各樣品的基體成分大致相同。

分析曲線由標(biāo)準(zhǔn)化樣品進(jìn)行了校準(zhǔn),能夠和原始曲線保持一致,然而由于繪制曲線用的標(biāo)準(zhǔn)樣品要綜合考慮某元素的線性范圍以及標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法與分析樣品的差異,致使試樣和標(biāo)準(zhǔn)樣品之間存在著物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的差異,而這些差異可能導(dǎo)致分析結(jié)果與真值之間存在系統(tǒng)誤差。要想消除這樣的系統(tǒng)誤差就需要用控制樣品來驗證和確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性?？刂茦悠窇?yīng)該是經(jīng)準(zhǔn)確定值的、化學(xué)組成和物理結(jié)果與分析試樣相近的標(biāo)準(zhǔn)樣品。

3 光譜分析結(jié)果偏差的分析

光譜分析樣品必須根據(jù)分析目的,在能代表平均化學(xué)成分的部位進(jìn)行取樣。判斷光譜分析結(jié)果是否發(fā)生偏差的一般方法是:用許多試樣進(jìn)行光譜分析后再做化學(xué)分析,然后對相應(yīng)的兩種分析數(shù)據(jù)的差值進(jìn)行統(tǒng)計檢驗。在檢驗結(jié)果不滿意的情況下,要考慮化學(xué)分析值的正確性。同時,對于光譜分析方法,也要考慮標(biāo)準(zhǔn)樣品和控制樣品是否合適、分析樣品好不好和定量方法正確與否等。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品、控制樣品和分析樣品系列的組成顯著不同、冶煉過程和非金屬夾雜物不同以及標(biāo)準(zhǔn)值不準(zhǔn)等都會造成標(biāo)準(zhǔn)樣品和控制樣品的選擇不當(dāng) 此時需要重新選定系列標(biāo)準(zhǔn)樣品、控制樣品或者校正方法。

3.2 分析樣品產(chǎn)生成分偏析和缺陷時 應(yīng)考慮取樣方法是否正確,制樣過程是否有污染現(xiàn)象。

3.3 分析曲線繪制有誤和校正共存元素的干擾 要重新考慮分析曲線或增加標(biāo)準(zhǔn)樣品數(shù)目,通過化學(xué)分析實驗進(jìn)行比對校正。標(biāo)準(zhǔn)樣品和分析樣品之間由于內(nèi)標(biāo)元素的差別和共存元素給分析結(jié)果帶來偏差,應(yīng)用基體干擾予以校正。

當(dāng)今機(jī)械工業(yè)的高速發(fā)展,用戶對產(chǎn)品的質(zhì)量要求的質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也不斷提高。其中一些光譜分析方法已被列為標(biāo)準(zhǔn)分析方法。光電直讀光譜是相對分析方法,分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)樣品本身的質(zhì)量及正確使用密切相關(guān)。

[1]Wu Cheng (吳誠)Mechanical Engineering Materials Testing Manual(機(jī)械工程材料測試手冊 )Liaoning Science and Technology Press(遼寧科學(xué)技術(shù)出版社) 1996:122～128

[2]Physical and chemical inspection machine-building industry personnel technical training and accreditation committee(機(jī)械工業(yè)理化檢驗人員技術(shù)培訓(xùn)和資格鑒定委員會)for chemical analysis prepared by the Committee(化學(xué)分析),Beijing(北京):China Metrology Publishing House(中國計量出版社),2008:305

[3]Yan Guo-Qiang(焉國強(qiáng))Quality ofmaterials testing and analysis techniques(材料質(zhì)量檢測與分析技術(shù))Beijing(北京):ChinaMetrology Publishing House(中國計量出版社),2005:101～107

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