氣相色譜儀校準測量結果不確定度評定

曾運婷 唐宇梅

摘 要：依據JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》，對火焰離子化檢測器（FID）的主要技術指標檢測限的測量結果進行了不確定度評定。分析了各不確定度分量，建立評定不確定度的數學模型，計算了測量結果的擴展不確定度。

關鍵詞：氣相色譜儀；火焰離子化檢測器（FID）；檢測限；不確定度評定

中圖分類號：TH833 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0048-02

1 概述

（1）測量依據：JJG700-2016《氣相色譜儀檢定規程》[1]，JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[2]。（2）環境條件：校準環境溫度：20℃，濕度：55%RH。（3）測量標準：標準物質：1.00mg/mL的乙醇水溶液中乙酸正丁酯（Urel=3%，k=2）。（4）被測對象：氣相色譜儀。型號：7890A；制造廠：Agilent Technologies。（5）測量方法：在校準條件下，按照使用要求設置好儀器，基線穩定后，記錄基線。用微量進樣器注入1.00mL/mg的乙醇水溶液中乙酸正丁酯標準溶液，連續測量7次，記錄乙酸正丁酯色譜峰面積，并計算檢測限。

2 測量模型

氣相色譜儀配備的火焰離子化檢測器FID為質量型檢測器，檢測限計算的測量模型：

（1）

式中：D—檢測限，g/s；N—基線噪聲，A（mV）；W—乙酸正丁酯的進樣量，g；A—乙酸正丁酯峰面積的算術平均值，A·s（mV·s）。

3 不確定度來源及其標準不確定度評定

檢測限的標準不確定度主要由3個分項構成，即基線噪聲測量引起的不確定度、標準物質進樣量引入的不確定度、色譜峰面積重復性測量引入的不確定度。

3.1 基線噪聲測量引起的不確定度uN（rel）

待基線噪聲穩定后，從測量的基線中得到一組噪聲數據：0.0028mV、0.0024mV、0.0030mV、0.0025mV、0.0028mV、0.0027mV、0.0031mV，計算其平均值為=0.00276mV。

（2）

噪聲算術平均值的相對不確定度：

（3）

3.2 標準物質進樣量引入的不確定度uW（rel）

該項分量引入的不確定度主要包括四個方面：標準物質濃度引入的不確定度、微量進樣器重復進樣引入的不確定度、微量進樣器進樣體積引入的不確定度和微量進樣器讀數誤差引入的不確定度。

3.2.1 標準物質濃度引入的標準不確定度u1（rel）

電子天平測量重復性引起的標準不確定度分項u1（△m）。校準使用的是乙醇水溶液中乙酸正丁酯標準物質，從標準物質證書上可知，標準物質相對擴展不確定度Urel=3%（k=2），則乙酸正丁酯標準物質濃度引入的標準不確定度u1（rel）：

（4）

則單次測量重復性引入的標準不確定度：

（5）

3.2.2 微量進樣器重復進樣引入的不確定度u2（rel）

在重復性條件下，用梅特勒托利多XP205電子天平對微量進樣器1μL體積用純凈水進行7次連續稱量，得到的測量數據如下：0.00110g、0.00105g、0.00110g、0.00109g、0.00108g、0.00104g、0.00107g，測得平均值為0.00107g，標準偏差：s（RSD）=2.2%，則重復性引入的不確定度為：

（6）

3.2.3 微量進樣器進樣體積引入的不確定度u3（rel）

通過微量進樣器校準證書，查得微量進樣器的不確定度U=0.30μL（k=2），則10μL微量進樣器的相對不確定度Urel=3.0%（k=2），進樣體積引入的不確定度u3（rel）：

（7）

3.2.4 微量進樣器讀數誤差引入的不確定度u4（rel）

采用微量進樣器人工進樣時，估讀誤差一般不超過±2個分度，10μL微量進樣器分度值為0.2μL，則人員讀數引入的誤差為0.04μL，則相對誤差為：0.04μL/10μL×100%=0.40%，用均勻分布考慮，微量進樣器讀數誤差引入的不確定度u4（rel）：

（8）

則標準物質進樣量引入的不確定度uW（rel）：

（9）

3.3 色譜峰面積重復性測量引入的不確定度uA（rel）

采用乙酸正丁酯標準物質校準氣相色譜儀過程中，大多影響量均體現在由色譜峰面積重復性測量中。按照檢定規程規定連續7次進樣，記錄乙酸正丁酯峰面積，用算術平均值進行計算。計算測得7個數據的標準偏差（%）為0.98%（檢定規程對重復性要求為≤3%）。

由色譜峰面積重復性測量引入的相對不確定度：

（10）

4 計算相對合成標準不確定度

根據檢測限測量模型可得：

（11）

5 檢測限的擴展不確定度

取包含因子k=2，則檢測限的擴展不確定度為：

k·uD （12）

參考文獻

[1]JJG700-2016.《氣相色譜儀檢定規程》[S].

[2]JJF1059.1-2012.《測量不確定度評定與表示》[S].