CSM 01 01 01 03-2006 原子吸收光谱法测量结果不确定度评定规范.pdf
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1、eSM中国金属学会推荐技术和方法CSM 01 01 01 032006原子吸收光谱法测量结果不确定度评定规范发布日期:200604中国金属学会分析测试分会 发布目 次前言”1适用范围2引用文件3分析方法和测量参数描述4数学模型的建立-5不确定度来源的识别-6不确定度分量的评定61测量重复性不确定度分量的评定(A类评定)62测量溶液浓度c的标准不确定度的评定63测量溶液体积(y)的不确定度分量“(y)64试料溶液体积(Vo)的不确定度分量“(Vo)65分取试料溶液的体积(y。)的不确定度分量u(V。)66电热原子吸收光谱法分取试液的不确定度分量-67试料质量(m)的不确定度分量“(m)-68仪器
2、变动性的不确定度分量7合成标准不确定度的评定8扩展不确定度的评定-9测量结果及不确定度表达-附录A(资料性附录) 原子吸收光谱法测量结果不确定度评定规范实例A1例1:原子吸收光谱法测定低合金钢中铜含量的不确定度评定A2例2:电热原子吸收光谱法测定低合金钢中镉含量的不确定度评定CSM 01 01 01 03200611112222333344444558前 言CSM 01 01 01 0320061995年IsO等7个国际组织共同颁布了测量不确定度表示指南(简称GUM)。我国在1999年等同采用GUM,颁布了JJF 1059测量不确定度评定与表示,对测量不确定度评定和表示的通用规则作了规定。在实
3、验室工作中,GBT 15481-2000,ISO 17025-2005通用要求以及CNAL AC01:2005检测和校准实验室能力认可准则等技术管理标准中对测量不确定度的评定和表示均有明确的要求,该标准指出:“当不确定度与检测结果的有效性或应用有关,或客户的指定中有要求,或当不确定度影响到对规范限度的符合性时,检测报告中还需要包括有关不确定的信息。”中国实验室国家认可委员会公布的CNALARll:2006测量不确定度政策中明确规定,认可委员会在认可实验室的技术能力时,必须要求校准实验室和开展自校准的检测实验室制定测量不确定度评定程序并将其用于所有类型的校准工作,必须要求检测实验室制定与检测工作
4、特点相适应的测量不确定度评定程序,并将其用于不同类型的检测工作。要求具体实施校准或检测人员正确应用和报告测量不确定度,要求实验室建立维护评定测量不确定度有效性的机制。鉴于国内外现状与需求,中国金属学会分析测试分会于2005年组织冶金分析行业不确定度资深专家,组成专家组,开始着手化学成分分析测量结果不确定度评定导则和规范的起草工作。历时一年多,经过多次与国内权威专家的研究和讨论,征询了多方面的意见,形成本导则和规范。本规范根据CSM 01 01 01 00-2006化学成分分析测量结果不确定度评定导则的要求,针对原子吸收光谱法的分析程序,制定了原子吸收光谱法测量结果不确定度评定规范,并于2006
5、年4月通过了中国金属学会分析测试分会的审定。国内不确定度权威专家一致认为,本规范包括了JJF 1059的总体要求,又结合了化学分析的实际情况,具有很强的实用性和可靠性,为实验室提供了评定不确定度的可靠依据。同时,针对存在的问题进行了修改和完善,供广大从事检测工作的分析测试人员参考。本规范的附录A为资料性附录。本规范由中国金属学会分析测试分会提出。本规范技术归口单位为中国金属学会分析测试分会。本规范起草单位:钢铁研究总院、武汉钢铁集团)公司技术中心。本规范主要起草人:柯瑞华、曹宏燕、罗倩华、崔秋红。本规范于2006年首次公布。原子吸收光谱法测量结果不确定度评定规范CSM 01 01 01 032
6、0061适用范围本规范规定了分析测试中原子吸收光谱法测量结果不确定度评定的通用程序。本规范适用于分析测试中原子吸收光谱法测量结果不确定度的评定。2引用文件JJF 1059-1999测量不确定度评定与表示CNALAG 072002化学分析中不确定度评估指南CSM 01 01 01 002006化学成分分析测量结果不确定度评定导则3分析方法和测参数描述对所采用的分析方法、分析程序和测量参数进行清晰、准确的描述。描述内容包括所采用原子吸收的方法、试料量、试料分解、试料溶液稀释体积和分取体积、所使用的标准物质或系列标准溶液的配制(含标准溶液的浓度、分取量等)、系列标准溶液和试料溶液的测量次数及测量参数
7、、所用分析仪器及测量波长等。描述的程度和列出的测量参数应满足不确定度评定的需要,使分析者对测量不确定度的来源和评定有正确、清晰的理解。4数学模型的建立原子吸收光谱法是在试料分解后,将试料溶液稀释到一定体积。以火焰原子吸收法或电热原子吸收法测量元素(成分)的吸收光度,并用元素标准溶液(或标准物质溶液)对测量仪器进行校准。然后通过工作曲线计算试料中元素(成分)的质量分数。原子吸收光谱法的数学模型通式(分析结果计算式)可表示为:Vt,M=筹筹娜o 2瓦葡x“”或=杂筹浩100其中甚一f甄2面又瓦页而x“” 丹瓦一式中:tO。被测元素(成分)的质量分数,“;c测量溶液中元素(成分)的浓度,,ugmLt
8、y测量溶液体积,mL;v。分取试料溶液的体积,mLIK试料溶液定容体积,mL 卜试料溶液的稀释比(即试料溶液定容体积与分取试料溶液的体积比,y。U);m。试料质量,g。当,一1,即试料溶液不稀释,直接用于测量时,可简化为 ”“=蒜x100”“2盂了面i“”测量溶液的浓度c由测量的吸光度在由最小二乘法回归的工作曲线(A=a+bc)J2计算求得。1CSM 01 01 01 03-20065不确定度来源的识别根据分析方法的数学模型,C是通过工作曲线计算得出的测量溶液中元素(成分)的浓度。因此,除评定测量重复性标准不确定度外,重点是对测量溶液的浓度C的不确定度分量进行合理评定。显然,浓度C受工作曲线变
9、动性及绘制工作曲线采用标准溶液(或标准物质)本身的不确定度等因素的影响。此外,应对其它输入量,如测量溶液体积V、试料溶液定容体积砜、分取溶液体积V。(稀释倍数,)和试料量m。等不确定度分量进行识别和描述。在进行不确定度来源的识别和描述时要恰当估计其不确定度的主要分量和次要分量,以便抓住主要分量进行合理评定。6不确定度分的评定在计算各标准不确定度、相对标准不确定度分量及合成标准不确定度、相对合成不确定度的同时,可列表表示各输入量的量值、标准不确定度、相对标准不确定度和测量结果的合成标准不确定度、相对合成不确定度等,以检查和比较各分量的大小和影响程度。61 测量重复性不确定度分量的评定(A类评定)
10、根据重复测量数据计算其重复性标准不确定度u(s。)和相对标准不确定度(s。)。当无重复测量数据时,可引用测试方法重复性限r,或历史上同条件下操作的测量数据来计算其测量重复性标准不确定度。62测量溶液浓度c的标准不确定度的评定621 工作曲线变动性的不确定度分量的评定H(c)设工作曲线回归方程为:An+bc式中:A测量溶液的吸光度;n工作曲线截距;6工作曲线斜率;c测量溶液中元素(成分)的浓度。则由工作曲线变动性引起浓度C的标准不确定度分量“(c)为:式中:SR工作曲线变动性的标准差,露;工作曲线各校准浓度的平均值,n工作曲线的校准溶液测量次数,如工作曲线有5个校准点,每点测量3次,则n一15;
11、P被测样品溶液的测量次数,如某样品重复测量5次,每个样品溶液测量2次,则P:5210。622标准溶液(ca)不确定度分量的评定u(ct)标准溶液(ce)不确定度分量由标准溶液浓度的不确定度和分取标准溶液的体积和溶液稀释体积的不确定度构成。2磊一一CCSM 01 01 01 0320066221 标准溶液浓度的不确定度分u(ct),标准溶液浓度的不确定度分量。按以下条件分别评定:当已知标准溶液浓度的不确定度分量,可直接引用并计算其标准不确定度分量。当该标准滴定溶液由纯物质直接配制,应评定:纯物质本身的标准不确定度分量;称取纯物质的称量不确定度分量;配制该标准溶液所用容量器皿的不确定度分量。当该标
12、准溶液由数个标准物质配制时,可将所用标准物质的标准不确定度和相对标准不确定度列出,并将各标准物质相对标准不确定度的均方根作为标准物质的相对标准不确定度:“mI(B)l一式中:“。(c。)是第i个标准物质的相对标准不确定度。6222分取标准溶液的体积和溶液稀释体积的不确定度分u(c-)z配制时标准溶液通常用一支移液管(或滴定管)操作,移液管(或滴定管)体积的变动性以各分取溶液体积相对不确定度的均方根计算。式中:“。(U)是分取第i个标准溶液体积误差的相对标准不确定度。由于需分取数份标准溶液,其体积读数的不确定度以包括在工作曲线的变动性中,不再评定。工作曲线通过多个校准溶液测量和绘制,各校正溶液稀
13、释在数个同体积的容量瓶中,可认为各容量瓶的体积误差、稀释重复性的不确定度已包括在工作曲线的变动性中,不再评定。当分取标准溶液时温度与配制标准溶液时存在温差,需评定其温差引入的不确定度分量。u(c。)一以取iF干矿五丙63 测溶液体积(y)的不确定度分H(y)测量溶液体积(y)的不确定度包括体积本身的误差、体积稀释的重复性和温差对体积影响等分量。当已评定了测量的重复性,由于重复测量时通常使用的是不同的容量瓶,因此其体积误差、稀释的不确定度已包括在测量重复性中,不必再评定。而溶液温差的影响在各测量溶液问是一致的,亦可不考虑其分量。64试料溶液体积(yo)的不确定度分量u(Vo)本条的评定同63。当
14、已评定了测量的重复性,可不考虑试料溶液体积(Vo)的不确定度分量。65分取试料溶液的体积(H)的不确定度分u(v,)试料溶液的分取通常使用同一支移液管,因此要考虑移液管本身体积误差的不确定度分量。而移液管读数误差则已体现的测量重复性中,不再评定。当用标准物质校准工作曲线,所取标准物质与试料按分析方法同时操作,由于是相对测量方法,移液管本身体积的误差对工作曲线和试料溶液测量结果的影响是一致的。可不考虑移液管本身的体积误差和读数的变动性I溶液温差的影响在各测量溶液问是一致的,亦可不考虑其分量。66 电热原子吸收光谱法分取试液的不确定度分原子吸收光谱法是相对测量方法,电热原子吸收光谱法由微量移液管分
15、取试验溶液(微升级,通常由仪器自动加液器加液)于电热管中进行原子化并测量吸光度。由于工作曲线溶液和试样溶液在同一条件下操作,微量移液管移取试样溶液的体积是一致的,不影响其测量不确定度,而微量移液管每次移3匦。CSM 01 01 01 03-2006取溶液的变动性已包括在工作曲线的变动性和测量重复性中,亦不再评定。注:通常电热原子吸收光谱法测量的变动性较火焰原子吸收法大,这主要电热原子化条件较火焰原子化难以控制一致。另外,用微量移液管移取溶液的体积很少,其相对变动性大,导致工作曲线和测量的变动性增大。因此电热原子吸收法的测量重复性(A类不确定度)是测量不确定度的主要分量。67试料质量(m)的不确
16、定度分量(m)天平称量误差的不确定度分量;天平称量重复性的不确定度分量。如果已评定了测量重复性分量,本项分量已包括在其中,不再评定。68仪器变动性的不确定度分量当已计算了测量重复性不确定度分量,仪器读数的变动性已包括在其中,不再评定。仪器示值分辨力(如)不确定度分量。如果重复测量所得若干结果的末位数存在明显的差异,由此计算的重复性标准不确定度中,已包含了分辨力效应的分散性,分辨力的不确定度分量可忽略不计。当末位数无明显出入,甚至相同,这时应将u(dx)一0296x作为一个分量计算在合成不确定度中。7合成标准不确定度的评定71 各分量不相关时,以各分量的相对标准不确定度的方和根求相对合成标准不确
17、定度:“。-(”)=以永西了石丽干石瓦再i而矿i聚两了巧而丁瓦永而干i:丽万当,一1,即试料溶液不稀释直接用于测量,”。-(m),“。t(如)可忽略时: -(”。)一再器i再砭忑河瓦永i干丽72由相对合成标准不确定度“。-(w)计算合成标准不确定度“。(t):口。(叫M)一训M“。l(叫M)8扩展不确定度的评定通常取95置信水平,包含因子k=2,计算扩展不确定度:U一“。(”M)2注t如果取99置信水平,包含因子一3,计算扩展不确定度:Uffi“。(t)3。9测量结果及不确定度表达测量结果的不确定度以扩展不确定度表示。通常扩展不确定度与测量结果一起表示,并说明包含因子值。例如,用原子吸收光谱法
18、测定某低合金钢中铜的质量分数为0133,评定的扩展不确定度u为0005,则锰量的测量结果及不确定度可表示为:t。一(01330005),一2;或tOc。=0133,U一0005,=2;或t,OC。=0133(1土0016),=2。注1t表示测量不确定度时一定要注明包古因子女值,以明确评定不确定度的置信水平。注2:测量结果和不确定度表达时应注明其计量单位。测量不确定度通常取一位或两位有效数字。修约时可采用末位后面的数都进位而不舍去,也可采用一般修约规则。测量结果和扩展不确定度的数位一致。计算过程中为避免修约产生的误差可多保留一位有效数字。4附录A(资料性附录)原子吸收光谱法测量结果不确定度评定规
19、范实例CSM 01 01 01 032006A1例1:原子吸收光谱法测定低合金钢中铜含量的不确定度评定A11分析方法和测量参数概述称取0100 0 g低合金钢试样,加适量的王水加热分解,将试液移入50 mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。以铜空心阴极灯(3247 nm)作光源,在原子吸收光谱仪上空气一乙炔火焰中测量铜的吸光度。在工作曲线上计算得铜的质量分数分别为0136、0135、0136、0136、0130、0129、013Q、0129、0134、0133、0132、0133。工作曲线按以下操作绘制:移取1000 mL铜标准溶液(1 000-F3)-gmL)于1 000 mL A级容量瓶中,
20、用水稀释至1 000 mL混匀。此溶液1 mL含100 beg铜。移取0、100 mL、250 mL、500 mL、1000 mL、1500 mL铜标准溶液(100agmL)分别置于50 mL容量瓶中用水稀释至刻度,混匀。按分析方法测量吸光度,绘制工作曲线。A12被测量w。与输入的函数关系(数学模型)一-L1,tUcu一赫100式中:wc。铜的质量分数,;V试料溶液体积,mL;m试料量,g;c从工作曲线(A=bc+口)上查得的试料溶液中铜的浓度(-gmL),A为测得铜的光度。A13不确定度分的识别和评定按铜量与输入量的函数关系式,铜量的不确定度来源于测量重复性,试料溶液浓度、体积及称量的不确定
21、度,其中试料溶液浓度的不确定度包括工作曲线的变动性、标准溶液及分取的不确定度等。其测量和不确定囊评定参数列于表A1。袭A1测量铜的不确定度项 目 量值 标准不确定度,” 相对标准不确定度”一测量重复性标准差s o133 0000 79 o005 9工作曲线变动性c o133 0001 06 o008 o浓度ml lOo“gmL 0001 8标准溶液,o 0005 0体积,f 共245mL 0004 6试液体积,v 50 mL 多次测定已随机化,忽略其影响试料量,m 0100 0 g 0082 rng 8210一铜含量 0133 0002 2 0016A131 测量复性的不确定度分根据试样分析结
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