基于X 射線熒光光譜儀測量高嶺土化學成分的不確定度評定

杜克梅

（佛山市陶瓷研究所檢測有限公司，佛山 528031）

1 引言

高嶺土是一種以高嶺石(Al4[Si4O8](OH)8)為主要成分的非金屬礦產，高嶺石理論化學組成為46.54%的SiO2，39.5%的Al2O3，13.96%的H2O。高嶺土用途十分廣泛，主要用于造紙、陶瓷和耐火材料，其次用于涂料、橡膠填料、搪瓷釉料和白水泥原料，少量用于塑料、油漆、顏料、砂輪、鉛筆、日用化妝品、肥皂、農藥、醫藥、紡織、石油、化工、建材、國防等工業部門。

一般采用濕法分析方法對高嶺土化學成分進行分析[1]，需經過搗漿、離心、壓濾等等多道工序，雖然濕式化學方法準確度和精度高，但工藝復雜、效率低下[2]。本文采用X 射線熒光分析法對高嶺土化學成分進行分析，并對其檢測結果的不確定度進行推算評估。

2 不確定度分析

2.1 實驗儀器

Advant'x 波長色散X 射線熒光光譜儀，能夠分析元素周期表中多達84 個元素,樣品包括導電或非導電的固體、液體。主要優點為：制樣簡單、分析速度快、穩定性高、精度好、分析范圍寬(ppm-100%)，先進的無標樣分析軟件可對未知樣品進行簡單快速分析等。

2.2 檢測方法

波長色散X 射線熒光光譜儀可以半定量測定原子序數11～92 的元素的各種化合材料的含量。用該儀器測定硅酸鹽原料中的二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉和氧化鈦。其原理是根據射線照射到樣品上能產生特征的二次射線，即熒光X 射線。

通過儀器對相關的一組標準物質的測定，建立測量曲線，由計算機處理，能測定元素化合物的質量百分比含量。

2.3 不確定度測試與建模計算

經過對同一多高嶺土樣品10 等分試樣測試化學成分，測試結果如下：

測量數學模型：

其中，x—測量值；δx—測值誤差的影響,y—測量結果。

2.3.1 標準不確定度分量ur（x）數學模型建立

標準偏差計算公式：

平均值的標準偏差：

相對標準不確定度：

采用A 類不確定度評定表1 數據，計算結果如表2所示：

表1 高嶺土百分含量的10 次測試結果(%)

2.3.2 標準不確定度分量數學模型建立

（1）由波普儀引入的不確定度

1）由波譜儀引入的相對標準不確定度，取ur11（δx）=0.30%。

2）讀數盤引起的不確定度

由于數據為電腦顯示，檢測人員讀取機示值引入的不確定度為ur12（δx）=0。

3）由波譜儀引入的合成不確定度為:

（2）熔融樣品引入的不確定度

1）溶劑與樣品的質量比例對樣品百分含量有影響，稱量時盡可能接近固定比例，取

2）熔融樣品脫模時，樣片被照射面的光滑度，對檢測有影響，引入的不確定度為:

3）熔融樣品引入的合成不確定度為:

（3）樣品粒度的不均勻性引入的不確定度熔融法制備樣片，可不考慮粉體的顆粒狀況，不確定度取ur3（δx）=0。

（4）人為因素的不確定度分量

由于人為因素引起的不確定度相對其他的不確定度很小，取ur4（δx）=0。

（5）環境因素的不確定度分量

1）環境溫度和濕度符合儀器的要求，因此由環境引入的不確定度相對其他不確定度很小，取u51（δx）=0。

2）由環境中的粉塵引入的不確定度，取u51（δx）=0.10%。

3）由環境引入的合成不確定度為：

6.求各影響分量的合成不確定度。

將上述計算結果統計如表3 所示：

表3 不確定度分析結果

表4 計算結果列表

2.3.3 合成標準不確定度計算

2.3.4 取K=2，擴展不確定度計算

將數據代入(10)(11)(12)(13)公式，計算結果如下：

3 結論

通過分析X 射線熒光光譜儀測量不確定度的來源，建立了計算測量不確定度的數學模型和流程；并通過計算高嶺土樣品的成分檢測不確定度的占比，對糾正完善不同測量工藝過程有重大意義，可以保證了檢測結果的準確度，使檢測質量得到較大提升。