标准物质在光谱分析中的分类和正确使用

袁晓静

(浙江杭州杭氧股份有限公司计理部,310004)

标准物质在光谱分析中的分类和正确使用

袁晓静

(浙江杭州杭氧股份有限公司计理部,310004)

光电直读光谱是相对分析方法,需要正确使用标准物质来校准测定值的准确度。

标准物质;光谱分析;分类;使用

随着仪器技术的不断进步,仪器分析方法为我们提供了低检测限、高专一性、高精密度等一系列潜在的好处,已逐步取代传统的化学分析方法,而被越来越多地得到应用。光电直读分析方法分析能力强、速度快,可以用系列标准样品绘制分析曲线进行快速分析。仪器厂商在仪器程序中预制有很多标准样品绘制的通用分析曲线,分析时对具体某一牌号的样品分析仍需要考虑用相应牌号的标准样品或者控制样品对曲线进行校准。采用质量可靠的有证标准物质 (标准样品、标准化样品、控制样品)和如何正确选用标准物质仍然是准确分析的重要保证。

1 标准物质在光谱分析中的分类

1.1 标准样品是为绘制工作曲线用的 其化学性质和物理性质应与分析样品相近似,应包括分析元素含量范围,并保持适当的梯度。分析元素的含量必须用准确可靠的方法定值。

1.2 标准化样品 (再校准样品)是为了修正由于仪器随时间变化引起的测量值对分析曲线的偏离 要求标准化样品必须均匀并能得到稳定的谱线强度或者谱线强度比,但元素含量不是非常准确的定值。

1.3 控制样品一般是自制的 市售的控制样品有时会受到因与分析样品的冶炼过程和分析方法不同而对分析结果的准确度产生的影响。

2 标准物质在光谱分析中的分类和使用

光谱分析是一种相对测量方法,需要用已知含量的标准样品预先测量出各元素的谱线强度或者强度比,将谱线强度和已知的元素构成分析曲线,再测量未知试样相应元素的谱线强度,由分析曲线即可以测出未知试样中各元素的含量。可见分析结果的准确性受到众多因素的影响。特别是绘制分析曲线所用标准样品标准值的准确性、标准样品的均匀性、谱线干扰和基体的影响。正确地使用各种标准物质才能得到满意的分析结果。

2.1 标准样品的应用 系列标准样品是绘制曲线用的,通常它是由多块标准样品组成 (建议至少选择四块)。选用的系列标准样品应包含待分析样品中元素的含量范围,并保持适当的间隔、均匀分布。主要成分元素含量范围应覆盖产品技术条件中规定的上、下限,向外适当延伸。系列标准样品可以适用于多种牌号材料的分析,但其化学性质和物理性质应与分析样品近似。应该先选用信誉良好的研制单位采用权威、准确、可靠的分析方法定值而研制的有证标准样品,数据组数一般不少于 8组。这样可以使由于元素含量不确定性而导致的校准误差最小化。一种材料的生产必然是以一定的要求来组织的,其中化学成分便是其中的一项重要指标。化学成分的符合与否要通过分析来确定。产品化学成分一般是具有一定含量范围的,要满足产品的要求,标准样品就应该能覆盖该范围的一个系列,利用该系列标准样品来绘制分析曲线从而测定分析样品中待测组分的含量。

2.2 标准化样品的应用 标准化样品 (再校准样品)是为修正由于仪器随时间变化而引起的测量值对工作曲线的偏离。标准化的目的是修正仪器在中、长期内发生的漂移。在光谱分析中,为直接利用原始分析曲线就需要定期用标准化样品对原始分析曲线进行重新校准。当选用两点标准化时,其含量分别取每个元素分析曲线上限和下限附近的含量。下限标准化样品经常采用“纯”基体样品,除了基体元素,其他元素成分含量应为零或痕量。在实际工作中,为了保证仪器精度,需要多块的标准化样品用于再校准。有时也采用单点进行校准,此时所用标准样品的元素含量应在每个被分析元素校准范围中间 50%的位置,而不是原来一直采用的工作曲线上限附近的含量。标准化样品应尽可能均匀,并能得到稳定的谱线强度或者谱线强度比,但不是非常准确的定值。从这个意义上讲,控制样品可以替代标准化样品,但标准化样品不能替代控制样品。它可以从标准样品中选出,也可以专门冶炼。针对单一的牌号,可以用制作分析曲线的标准样品当作标准化样品。

2.3 控制样品的使用 控制样品 (控样、类型校准样)是标准物质的一部分,它应与分析样品有相似的冶炼加工过程和化学成分,用于对分析样品测定结果的校正。控制样品一般是自制的。市售的控制样品有时会受到因与分析样品的冶炼过程和分析方法不同的影响。控制样品取自熔融状金属铸模成型或金属成品。对自治的控制样品,在决定标准值时,应注意标准值误差等,在冶炼控制样品时,应适当规定各元素的含量,使各样品的基体成分大致相同。

分析曲线由标准化样品进行了校准,能够和原始曲线保持一致,然而由于绘制曲线用的标准样品要综合考虑某元素的线性范围以及标准样品的制作方法与分析样品的差异,致使试样和标准样品之间存在着物理结构和化学组成的差异,而这些差异可能导致分析结果与真值之间存在系统误差。要想消除这样的系统误差就需要用控制样品来验证和确保分析结果的准确性。控制样品应该是经准确定值的、化学组成和物理结果与分析试样相近的标准样品。

3 光谱分析结果偏差的分析

光谱分析样品必须根据分析目的,在能代表平均化学成分的部位进行取样。判断光谱分析结果是否发生偏差的一般方法是:用许多试样进行光谱分析后再做化学分析,然后对相应的两种分析数据的差值进行统计检验。在检验结果不满意的情况下,要考虑化学分析值的正确性。同时,对于光谱分析方法,也要考虑标准样品和控制样品是否合适、分析样品好不好和定量方法正确与否等。

3.1 标准样品、控制样品和分析样品系列的组成显著不同、冶炼过程和非金属夹杂物不同以及标准值不准等都会造成标准样品和控制样品的选择不当 此时需要重新选定系列标准样品、控制样品或者校正方法。

3.2 分析样品产生成分偏析和缺陷时 应考虑取样方法是否正确,制样过程是否有污染现象。

3.3 分析曲线绘制有误和校正共存元素的干扰 要重新考虑分析曲线或增加标准样品数目,通过化学分析实验进行比对校正。标准样品和分析样品之间由于内标元素的差别和共存元素给分析结果带来偏差,应用基体干扰予以校正。

当今机械工业的高速发展,用户对产品的质量要求的质量要求越来越严格,产品标准也不断提高。其中一些光谱分析方法已被列为标准分析方法。光电直读光谱是相对分析方法,分析结果的准确性与相关的标准样品本身的质量及正确使用密切相关。

[1]Wu Cheng (吴诚)Mechanical Engineering Materials Testing Manual(机械工程材料测试手册 )Liaoning Science and Technology Press(辽宁科学技术出版社) 1996:122～128

[2]Physical and chemical inspection machine-building industry personnel technical training and accreditation committee(机械工业理化检验人员技术培训和资格鉴定委员会)for chemical analysis prepared by the Committee(化学分析),Beijing(北京):China Metrology Publishing House(中国计量出版社),2008:305

[3]Yan Guo-Qiang(焉国强)Quality ofmaterials testing and analysis techniques(材料质量检测与分析技术)Beijing(北京):ChinaMetrology Publishing House(中国计量出版社),2005:101～107

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