直读光谱仪重要精密度指标的校准分析与评价

2014-09-28苑和锋孙定煊马吉苗沈立邦

分析仪器 2014年4期

苑和锋孙定煊徐玲马吉苗沈立邦

（1.宁波兴业盛泰集团有限公司，宁波315300；2.宁波兴业鑫泰新型电子材料有限公司，宁波315336；3.宁波禾隆新材料有限公司，宁波315335）

光电直读光谱仪是发射光谱仪的一种，可用于金属材料的快速定量分析，具有准确、快速、多元素同时测定的特点，广泛应用于冶金、化工、机械等行业，特别应用于铜加工材料的快速分析［1，2］。随着科技水平的不断发展，光谱仪向着更精准、自动化程度更高的方向发展，光谱仪的技术性能也在不断提高，因此在实际生产运用中掌握并了解直读光谱仪的技术特性非常重要。

1 SPECTROLAB直读光谱仪的分析原理

光电光谱分析采用的原理是用电弧（或火花）的高温使样品中各元素从固态直接气化并被激发而发射出各元素的特征波长，用光栅分光后，成为按波长排列的“光谱”，这些元素的特征光谱线通过出射狭缝，射入各自的光电倍增管，光信号变成电信号，经仪器的测量控制系统将电信号积分并进行模／数转换，然后由计算机处理，并打印出各元素的百分含量［3］。

2 光谱仪检定／校准的依据

现行我国光谱仪检定／校准的依据是国家质检总局于2005年9月5日批准的JJG 768－2005《发射光谱仪检定规程》，并自2006年3月5日起实施。

JJG768－2005《发射光谱仪检定规程》对直读光谱仪的主要检定项目、计量性能要求作了详细规定［4］，见表1。

在JJG768检定规程中，6.3.4条款中特别给出了这样一个注解，即“若仪器只做铝合金、铜合金、铅合金，可采用相应光谱分析标准物质并参照本规程的相关技术指标和检定方法进行检定”。因此，根据铜合金产品的特性可以对上表中的个别元素进行调整。

表1 直读光谱仪的主要检定项目及计量性能要求

3 技术指标的校准方法

通过德国SPECTROLAB M10直读光谱仪的使用情况，简要说明几个精密度指标的校准方法及判断。

3.1 仪器的检出限是灵敏度和稳定性的综合指标

检测仪器只有具有较高灵敏度和较好的稳定性时，才有低的检出限。直读光谱仪携带的随机软件已给出相应元素的检出限，通过回归曲线计算得出，可作为仪器性能的理论参数。

仪器检出限可采用德国SPECTROLAB M10直读光谱仪随机标样连续10次激发，计算得出测量10次的标准偏差（s），检出限为3倍的实验标准偏差。

式中：s—标准偏差；xi—单次测量值；X－—测量平均值；n—测量次数。

式中：DL—元素检出限（%），s—标准偏差；b—工作曲线斜率。

由于受光源条件、谱线选择、工作曲线、样品质量等因素影响，检出限会出现较大差距。通过检出限可以对不同的光谱仪进行实际性能的比对，由此判断仪器的灵敏度和稳定性是否满足检测要求。

3.2 重复性测试

采用光谱仪随机配置的标样对仪器标准化后，连续激发10次测量某个光谱分析标准物质中元素的含量，计算出10次测量值的相对标准偏差（RSD），即为其重复性。

3.3 稳定性测试

仪器正常工作状态下，激发光谱分析标准物质对元素进行测量。在不少于2小时内，间隔15分钟以上，重复6次测量，每个样品激发3次。所有数据的统计，通过应用DIA2000数据库的统计功能得出平均值、标准偏差、相对标准偏差、极值、极差、相对极差。此6次测量值的相对标准偏差（RSD）为稳定性。计算同式（3），但n＝6.