仇峰黄金富

（1国家石油机械产品质量监督检验中心，江苏 盐城 224700；

2国家不锈钢制品质量监督检验中心，江苏 兴化 225721）

关于直读光谱测量不确定度的评定研究

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（1国家石油机械产品质量监督检验中心，江苏 盐城 224700；

2国家不锈钢制品质量监督检验中心，江苏 兴化 225721）

以直读光谱法测定铝合金中硅为例，进行了直读光谱测量不确定度的评定，找出了引入不确定度的来源，旨在为相关研究和实践提供参考。

直读光谱测量；不确定度；评定

二十世纪九十年代，测量不确定度的概念从发达国家引入我国，而直到二十一世纪初，不确定度测量才开始在我国检测领域内应用和发展。测量不确定度能够客观、科学的表达测量结果质量与水平，并分析影响测量结果精度的主要因素，对于提升测量结果质量有着重要的意义。

对直读光谱法测量铝合金中硅的不确定度进行评定，以《铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法》为测量依据，环境温度在22℃～28℃之间，相对湿度在30%～65%之间。测量仪器及材料：德国布鲁克Q8型直读光谱仪，高纯氩，压力在0.3～0.4MPa之间。

1 直读光谱分析原理

将加工好的块状样品（试样）放在电极架上作为一个电极，用光源激发时，发出的光进光道纤维到色散元件-凹面光栅，经分光后被聚焦在焦面上形成光谱。在焦面上放置若干个出射狭缝，将待测元素的特定波长引出，通过反射镜，透射到光电倍增管上，然后将光能转化成电能并由积分电容储存。当曝光结束时，测量系统逐个测量积分电容器上的电压，根据电压大小和已绘制的工作曲线，可以确定未知试样[1]的元素含量。全过程由电脑控制，通过打印机打印出被测元素的百分含量。

2 测量方法及过程

2.1 试样制备

利用切割机切割试样，将其分为直径在30～50mm,高度10～50mm的块状样品，之后利用光谱磨样机打磨其表面，确保样品表面平整、无气孔、明显夹杂、裂纹和油污，制成待测样。

2.2 试样测量

在直读光谱仪出厂时，即根据生产需要制作了不同元素含量范围的曲线，根据元素含量和样品材料进行选取即可[2]。测量的过程中，每一块试样进行多次不同部位的连续激发，读出测定元素含量，选出重复性好的数据，将单次测量值及平均值打印出来。

3 数学建模

3.1 建模

建立数学模型如下：Y=αx+β

其中Y代表试样被测元素测定结果，x代表试样被测元素强度，α,β为常数。

3.2 不确定度来源

不确定度来源主要包括五个方面：①测量重复而引入的不确定度，评定标准为A类；②标准物质引入的不确定度，评定标准为B类；③仪器引入的不确定度，评定标准为B类[3]；④曲线拟合引入的不确定度，评定标准为B类；⑤试样制备引入的不确定度，评定标准为B类。

4 不确定度评定

测量结果不确定度的来源众多，例如取样、样品均匀性、测量条件的变化、测量方法、操作、标准样品不确定度都可能导致测量结果不确定度的出现。以“YSS040-2007材字910”铝合金6063标样硅测定为例，进行其测量结果的不确定度评定。

4.1 A类不确定度评定

根据硅含量10次重复测量值、平均值及试验标准偏差S(Aa)，得出10次平均值的标准偏差：

4.2 B类不确定度评定

4.2.1 标准物质引入的不确定度ub1

标准物质不均匀性、变动性及标准物质定值都可能引入不确定度，通过标准物质证书可知，其标定元素均匀性优良，铝合金材料性质较为稳定，化学成分稳定，因此可以忽略由此引入的不确定度，即ub1=0.

4.2.2 试样制备引入的不确定度ub2

假定试样均质，表面处理符合要求，则可以忽略试样制备引入的不确定度，即ub2=0。

4.2.3 仪器引入的不确定度ub3

仪器分辨率可能会引入不确定度，根据本文采用的仪器说明书可知，其最小读数为0.0001%，呈均匀分布，B类评定K=，则ub3=0.0001/K=0.0001=0.0058%。

4.2.4 曲线拟合引入的不确定度ub4

本试验采用的直读光谱仪有59个通道和4个铝基工作曲线，同时包含4块国际标样[4]。进行漂移校正，仪器会自动对各个曲线校准，计算出α、β的值，如果α≈1，而β≈0，则曲线出厂斜率和元素强度值基本不发生变化，因此可以确定ub4为定值，ub4=0.007%。

5 合成标准不确定度

设Uab为单次测量结果的合成标准不确定度：

Uab==0.0073%。设U为扩展不确定度，对其进行评定，置信概率取95%，k=2：U=k×Uab=2× 0.0073%=0.0146%

6 测量结果及不确定度报告

采用直读光谱法测定铝合金中硅，当测量结果为0.435%± 0.0146%的时候，其扩展不确定度U=0.0146%。

通过直读光谱测量不确定度的评定能够找出引入不确定度的来源，从而针对性的进行改善，提升测量精度。测量不确定度能够科学的体现出测量结果的质量和水平，是重要的直读光谱测量分析精度的判断依据。

[1]温才云,谭崇凯.直读光谱测量不确定度的评定研究[J].汽车齿轮,2011,04:40-44.

[2]马峰.光电直读光谱分析法测定重熔铝锭中硅测量不确定度的评定[J].科技致富向导,2012,32:240-241.

[3]李伟杰.直读光谱法测量镁合金中锰含量的测量不确定度评定[J].化学研究,2014,03:238-241.

[4]王洪磊,辛星.关于测量不确定度的评定与验证[J].技术与市场,2016,06:398-399.