关于直读光谱仪的校准技术及应用研究.pdf

第45卷第5期2023年10 月试验研究关于直读光谱仪的校准技术及应用研究徐凯欣（山东省冶金科学研究院有限公司，山东济南2 50 0 14）摘要：基于JJG768一2 0 0 5和GB/T4336一2 0 16，介绍了一种将直读光谱仪校准技术与应用相结合的计量方法，打破了检定规程中元素范围的限制，同时结合企业实际需求和设备质量审核的要求，给出了测量重复性限量值的计算公式以及通过测量重复性验证设备有效性的方式。关键词：直读光谱仪；校准技术；重复性；重复性限量值中图分类号：0 6 57.3山东冶金Shandong Metallurgy文献标识码：AVol.45 No.5October 2023文章编号：10 0 4-46 2 0(2 0 2 3)0 5-0 0 53-0 2DL-3s,1 前 言式中：s为标准偏差，%；x为单次测量值，%x为测有效的设备校准可以为企业检验结果的准确量平均值，%n为测量次数，n=10;DL为元素检出性提供基础的保障，企业要保证自已的质量体系能限,%。够持续有效的运行，必然要把基础工作一一设备校2.2重复性的校准准做好。一直以来,校准机构是依据检定规程或校在仪器正常工作条件下，连续激发10 次测量准规范提供校准服务，企业生产经营是依据国家标某个低合金钢光谱分析标准物质中代表元素的含准来保证产品质量。对于直读光谱仪，其对应的检量,计算10 次测量值的相对标准偏差(RSD)为重复定规程中给出了6 种元素的校准方法和技术指标，性。计算公式如下：而对应的国家标准包含了19 种元素的测定范围及技术指标，这就导致了校准服务与企业需求的不匹配,降低了设备校准的有效性,因此,开发一种能够将直读光谱仪校准技术与应用相结合的计量方法显得尤为重要。2校准技术校准用标准物质需满足国家标准GB/T4336一2016中要求的元素及测定范围，因此选用的校准标准物质为：GBW01401b纯铁光谱分析标准物质、GBW01236GBW01242碳钢、合金钢光谱分析标准物质和GBW01395aGBW01400a中低合金钢光谱分析用标准物质。2.1检出限的校准分析工作前，先激发一块样品3 5次，确认仪器处于最佳工作状态。在仪器正常工作条件下，连续10 次激发纯铁（空白）光谱分析标准物质，以各元素10 次空白值标准偏差3 倍对应的含量为检出限。计算公式为：2(,-x)Si=n-1收稿日期：2 0 2 2-10-2 2作者简介：徐凯欣，女，19 9 4年生，现为山东省冶金科学研究院有限公司助理工程师，从事实验室质量体系运行管理及仪器设备的计量校准工作。(2)2(;-x)(3)RSDX式中：RSD为相对标准偏差,%；x为单次测量值,%；x为测量平均值,%;n为测量次数，n=10。3校准技术的应用对于企业，校准证书的作用客观上体现在对设备的有效性进行验证。直读光谱仪检出限限量值以满足用户使用要求为准则，由用户自行判定。对重复性的验证，是依据GB/T4336一2 0 16 进行。在标准规定的适用范围内，各元素的质量分数测量结果的相对标准偏差应满足不大于GB/T4336一2 0 16附录B中该质量分数范围对应的10 次测量标准偏差限量值s与测得平均值的比值，即：5,=100%。X式中：S.为重复性限量值，%；s为标准偏差限量值，%；x为测量平均值，%。下面以一校准实例具体说明校准技术的应用(1)方式。3.1重复性的校准过程及结果选择一台性能稳定的直读光谱仪ARL4460,在仪器正常工作条件下，连续激发10 次GBW01241低合金钢光谱分析标准物质中的C、Si、M n、53n-1100%(4)2023年10 月Cr、N i、V、P、S、W、M o、T i、Cu、Co、B、A s 元素和GBW01396a、G BW0 13 9 7 a、G BW0 140 0 a 中低合金钢光谱分析用标准物质中代表元素Zr、A l、N b、Sn 的含量，所得结果如表1所示。表1各测定元素及其测量平均值和重复性元素测量平均值/%C0.246 0Si0.476 6Mn0.441 0Cr1.717 1Ni1.694 7V0.203P0.015 2S0.018 9W0.4995Mo0.420 2A10.079 1Ti0.044 1Cu0.088 5Nb0.043 5Co0.015 1B0.001 1ZT0.0253As0.008 1Sn0.015 63.2元素标准偏差限量值根据GB/T43362016附录B，3.1中元素质量分数范围对应的10 次测量标准偏差限量值s如表2所示。3.3元素重复性限量值由表1、表2 和公式（4)可得，各测定元素的重复性限量值如表3 所示。3.4校准技术的应用结果对比表1中重复性值与表3 中重复性限量值所得结果，当重复性值不大于重复性限量值，则设备验证合格；当重复性值大于重复性限量值，则设备Research on Calibration Technology and Application of Spark Atomic EmissionAbstract:According to JJG 7682005 and GB/T 43362016,this paper introduces a measurement method that combines thecalibration technology and application of spark atomic emission spectrometry,which breaks the limitation of the element range in theverification regulation,and combined with the actual demands of the enterprise and the equipment quality audit,this paper shows acalculation formula of measurement repeatability limit and a method,and provided a way to verify the effectiveness of equipment bymeasuring repeatability.Key words:spark atomic emission spectrometry;calibration technology;repeatability;repeatability limit山东冶金表2 各测定元素及其质量分数和标准偏差限量值质量分标准偏差限量元素元素数/%值s(n=10)/%C0.25Si0.45Mn0.45重复性/%Cr1.751.15Ni1.500.70V0.200.33P0.0150.52S0.01750.28W0.500.87Mo0.402.94表3 各测定元素的重复性限量值2.870.610.990.874.451.922.891.034.623.982.782.16(Shandong Metallurgical Research Institute Co.,Ltd.,Jinan 250014,China)第45卷质量分标准偏差限量数/%值s(n=10)/%0.003 5A10.080.005 5Ti0.050.006Cu0.0080.012Nb0.0450.015Co0.0150.003B0.0010.000 5ZT0.0240.001 1As0.0080.006 5Sn0.0150.005元素重复性限量值S/%C1.42Si1.15Mn1.36Cr0.70Ni0.89V1.48P3.29S5.82W1.30Mo1.19验证不合格。对于直读光谱仪ARL4460,通过对比可得，该设备所有元素均验证合格。4结论介绍了一种新的方法，将直读光谱仪的校准技术与企业实际应用相结合，科学开展计量研究，满足企业实际需求和质量审核要求，希望该方法能够有助于促进计量行业的纵向延伸和横向扩展，最终建立起科学有效的具有前瞻性和指导性的计量体系，使计量工作更具科学性、针对性、及时性和有效性。SpectrometryXU Kaixin0.00130.0030.001 750.0020.000 40.00010.001 350.000 30.000 4元素重复性限量值S./%AI1.64Ti6.80Cu1.98Nb4.60Co2.65B9.09ZT5.34As3.70Sn2.5654