气体标准物质的选择使用及期间核查试验方法探讨

董 林 郭 毅 黄冠营 李 菁

(陕西省计量科学研究院, 西安 710065)

标准物质是具有准确量值的计量标准，在分析化学、物理化学以及工程特性量的测量中，都使用标准物质传递量值，以实现测量结果的准确、一致。在分析仪器的检测/校准方面，人们根据被检仪器对标准物质的分析结果与其标准值的符合程度，或根据被检仪器的有关技术指标的计算结果是否满足规程或标准要求来判断仪器的计量性能。

1 选择使用气体标准物质应遵循的原则

气体成分分析仪器的检测/校准一般使用气体标准物质。气体标准物质是指在规定条件下，具有高稳定的物理、化学及计量学特性，并经国家计量行政部门正式批准定级使用的气态物质，因此气体标准物质稳定的物理性能、化学特性和计量学特性是被使用的前提。

气体标准物质高稳定的物理性能是指具有高度均匀性，在有效期和规定使用压力范围内从包装容器中流出的气体的浓度值应稳定不变；高稳定的化学特性，是指其各组分在规定条件下不能与包装容器的表面发生化学反应；高稳定的计量学特性，是指在规定条件下气体组分的标称值有一定的不确定度。

标准气体必须由国家技术监督部门或国家技术监督部门授权单位生产,标明国家批准的标准物质统一编号并附有标准物质证书。使用标准气体时，应根据测量目的选择相应种类的、与预期应用测试量值水平相适应的标准物质，选用的标准物质基体应与测量材料的基体一致，或者尽可能接近。标准物质应在有效期内及规定条件下使用。

2 气体标准物质期间核查试验方法

在用气体标准物质检测/校准气体分析仪的过程中，有时会发现用一台性能稳定的仪器在测量一系列不同浓度同组分气体标准物质时，在某点测量结果的误差呈现较大值。这种情况应引起足够的重视，出现这种现象可能有以下几种原因：(1)数据处理错误；(2)仪器呈非线性响应；(3)该测量点所使用的标准气体的标称值有误(标准物质的定值错误或不稳定性等所致)。因此当出现这种现象时，使用者必须认真对待。在排除数据处理错误的因素后一般可以选择以下方法进行判断。

用经检定合格的相应气体分析仪测定有效期内的、同一批或不同批次配制的、不同浓度的气体标准物质，以测量结果的引用误差、绝对误差或相对误差表示测量结果和标准气体标称值的符合程度。通过对测量结果的分析比较，判断上述现象产生的原因。

(1)方法一

选用两台经检定合格的仪器分别对一系列不同浓度的标准物质进行重复试验，判断是气体标准物质的问题还是仪器的问题。若两台仪器的测量结果一致、且响应呈线性就可以排除仪器本身的原因；若两台仪器测量结果不一致，响应呈非线性则可能是仪器性能的原因；若两台仪器测量结果一致，在某点都呈非线性，此时应怀疑标准气体的问题。

表1、表2分别列出了用两台氧分析仪(仪器Ⅰ、仪器Ⅱ)测定氮中氧气体标准物质的测量结果。

表1 仪器Ⅰ对氮中氧气体标准物质的测量结果 %

注：R为仪器的满量程。

表2 仪器Ⅱ对氮中氧气体标准物质的测量结果 %

注：R为仪器的满量程。

从表1、表2试验结果可以看出，两台仪器的测量结果具有一致性，但对标称值为79.0%的氮中氧标准气体测量结果的引用误差过大。因此，应怀疑该瓶气的氧含量的标称值有误。此时应立即停用该瓶标气，或送生产单位重新标定。

(2)方法二

选一台检定合格的仪器测量多种浓度的同一组分标准气体，看其示值是否呈线性。非线性点对应的标准气体其标称值值得怀疑，处理方法同上。

例如，用一氧化碳分析仪进行CO/N2气体标准物质核查试验，通过实验观察使用中的一氧化碳气体标准物质量值的线性响应程度，以判断其质量是否有变化，试验结果见表3。

表3 一氧化碳分析仪对CO/N2气体标准物质核查试验结果

注：R为仪器的满量程。

由表3试验结果可以判定，气体标准物质的量值无明显变化，其性能稳定。

(3)方法三

用一台性能稳定的仪器测量两组标准气体，通过比较两组测量值的方法，确定气体标准物质的性能。若两组气体在某点附近的示值误差均大，可以考虑仪器线性不好，反之仪器性能良好。

如在检定汽车排放气体分析仪时曾遇到过这种情况：仪器 HC测量部分允许误差检定结果符合检定规程要求，CO测量部分检定结果示值误差超差。针对此情况，用同一台仪器做不同批号的同种标准气体的比较试验，发现其中一瓶标气的CO的标称值有误。

3 结语

气体标准物质的核查试验应不定期进行。在使用标准物质过程中若出现可疑现象，应随时作期间核查试验， 以避免因标准物质不稳定、定值有误或异常变化等因素对检测、校准和测量结果造成影响。