评定测量结果的不确定度是ISO/IEC17025对认可实验室的要求,也是实验室分析检验的客观需要。测量不确定度对测量结果的评价具有重要作用,它既能使报告使用者了解结果的可靠性,又可以使分析者明确检测结果的影响因素,从而进行有效控制,提高检测质量。笔者利用X射线荧光光谱法(XRF)对硬铝合金中的铜元素进行测定,选择6种铝合金标准物质和一块铝合金试样测定,用以估算分析过程中各种因素对试验结果的影响,讨论了影响测定结果的因素,对不确定度分量进行了评定和计算[1–3]。
1实验部分
1.1主要仪器与材料
X射线荧光光谱仪:ZSX101e型,4kW,Rh靶,下照射型,日本理学公司;硬铝合金:其中铜的质量分数为0.645%~6.570%。
1.2实验方法
将标准物质与试样待测面用车床加工平整、光滑,再用磨样机制成光洁度、纹路均匀一致的分析面,用无水乙醇清洁表面,自然晾干后备用。仪器预热、进入分析准备状态后开启,PHA控样分析参数正常后,采用经验系数法用系列标准物质建立标准曲线后进行试样分析。
2数学模型
X射线荧光光谱仪是以X射线为激发光源的发射光谱仪,是根据特征谱线强度确定被测样品中相应元素的含量(定量分析)。其仪器特征谱线强度I(kcps)与元素含量w(%)的数学模型[4]:
3测量不确定度来源
经过分析,铝合金中铜元素测定结果的不确定度主要来源于以下几方面[5]:(1)重复性测量引入的不确定度;(2)标准物质引入的不确定度;(3)标准曲线拟合引入的不确定度。
4不确定度评定
4.1测量重复性引入的不确定度u(R)
对试样进行7次平行测定,每次测定3个数据并计算平均值,测量结果见表1。
根据表1数据,计算得测定结果的标准偏差s=0.00952%,则重复性测定引入的不确定度:u(R)=s/7=0.00360%相对标准不确定度为:ur(R)=0.00360%/4.33%=0.000831
4.2标准物质定值引入的不确定度u(B)
用6个标准物质绘制工作曲线。根据定值参数计算6个标准物质的标准不确定度和相对标准不确定度,结果见表2。
各种标准物质的标准不确定度不相同,对被测量的影响可用相对不确定度的均方根来表示[2],根据表2数据计算得:ur(B)=0.00298%
4.3标准曲线拟合引入的不确定度u(S)
选用6种标准物质拟合工作曲线,每个标准物质测定3次,测量结果见表3。
X射线特征谱线强度与被测Cu元素含量w呈线性关系,即I=a+bw。根据表3测量参数拟合得线性回归方程:
I=10.453+48.708w由工作曲线引入的标准不确定度:
5合成标准不确定度
各不确定度分量互不相关,因此硬铝合金中铜含量测定结果的合成相对不确定度:
合成标准不确定度:
6扩展不确定度和结果表示
取包含因子k=2,则扩展不确定度:U=kuc=2×0.087%=0.17%硬铝合金中Cu的质量分数测量结果表示为wCu=(4.33±0.17)%,k=2。
7结语
采用X射线荧光谱法对硬铝合金中Cu质量分数进行测定,从各分量的评定结果可以看出,分析不确定度主要来自工作曲线的回归和标准物质的定值。因此在实际工作中,尽量选择定值精度高(标准偏差小)的标准物质,并根据曲线的漂移情况及时校正工作曲线,以保证测量的精度,减小方法的不确定度。