苑和鋒 孫定煊 徐 玲 馬吉苗 沈立邦

（1.寧波興業(yè)盛泰集團(tuán)有限公司，寧波315300；2.寧波興業(yè)鑫泰新型電子材料有限公司，寧波315336；3.寧波禾隆新材料有限公司，寧波315335）

光電直讀光譜儀是發(fā)射光譜儀的一種，可用于金屬材料的快速定量分析，具有準(zhǔn)確、快速、多元素同時(shí)測(cè)定的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、機(jī)械等行業(yè)，特別應(yīng)用于銅加工材料的快速分析［1，2］。隨著科技水平的不斷發(fā)展，光譜儀向著更精準(zhǔn)、自動(dòng)化程度更高的方向發(fā)展，光譜儀的技術(shù)性能也在不斷提高，因此在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中掌握并了解直讀光譜儀的技術(shù)特性非常重要。

1 SPECTROLAB直讀光譜儀的分析原理

光電光譜分析采用的原理是用電?。ɑ蚧鸹ǎ┑母邷厥箻悠分懈髟貜墓虘B(tài)直接氣化并被激發(fā)而發(fā)射出各元素的特征波長(zhǎng)，用光柵分光后，成為按波長(zhǎng)排列的“光譜”，這些元素的特征光譜線(xiàn)通過(guò)出射狹縫，射入各自的光電倍增管，光信號(hào)變成電信號(hào)，經(jīng)儀器的測(cè)量控制系統(tǒng)將電信號(hào)積分并進(jìn)行模／數(shù)轉(zhuǎn)換，然后由計(jì)算機(jī)處理，并打印出各元素的百分含量［3］。

2 光譜儀檢定／校準(zhǔn)的依據(jù)

現(xiàn)行我國(guó)光譜儀檢定／校準(zhǔn)的依據(jù)是國(guó)家質(zhì)檢總局于2005年9月5日批準(zhǔn)的JJG 768－2005《發(fā)射光譜儀檢定規(guī)程》，并自2006年3月5日起實(shí)施。

JJG768－2005《發(fā)射光譜儀檢定規(guī)程》對(duì)直讀光譜儀的主要檢定項(xiàng)目、計(jì)量性能要求作了詳細(xì)規(guī)定［4］，見(jiàn)表1。

在JJG768檢定規(guī)程中，6.3.4條款中特別給出了這樣一個(gè)注解，即“若儀器只做鋁合金、銅合金、鉛合金，可采用相應(yīng)光譜分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)并參照本規(guī)程的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)和檢定方法進(jìn)行檢定”。因此，根據(jù)銅合金產(chǎn)品的特性可以對(duì)上表中的個(gè)別元素進(jìn)行調(diào)整。

表1 直讀光譜儀的主要檢定項(xiàng)目及計(jì)量性能要求

3 技術(shù)指標(biāo)的校準(zhǔn)方法

通過(guò)德國(guó)SPECTROLAB M10直讀光譜儀的使用情況，簡(jiǎn)要說(shuō)明幾個(gè)精密度指標(biāo)的校準(zhǔn)方法及判斷。

3.1 儀器的檢出限是靈敏度和穩(wěn)定性的綜合指標(biāo)

檢測(cè)儀器只有具有較高靈敏度和較好的穩(wěn)定性時(shí)，才有低的檢出限。直讀光譜儀攜帶的隨機(jī)軟件已給出相應(yīng)元素的檢出限，通過(guò)回歸曲線(xiàn)計(jì)算得出，可作為儀器性能的理論參數(shù)。

儀器檢出限可采用德國(guó)SPECTROLAB M10直讀光譜儀隨機(jī)標(biāo)樣連續(xù)10次激發(fā)，計(jì)算得出測(cè)量10次的標(biāo)準(zhǔn)偏差（s），檢出限為3倍的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

式中：s—標(biāo)準(zhǔn)偏差；xi—單次測(cè)量值；X－—測(cè)量平均值；n—測(cè)量次數(shù)。

式中：DL—元素檢出限（%），s—標(biāo)準(zhǔn)偏差；b—工作曲線(xiàn)斜率。

由于受光源條件、譜線(xiàn)選擇、工作曲線(xiàn)、樣品質(zhì)量等因素影響，檢出限會(huì)出現(xiàn)較大差距。通過(guò)檢出限可以對(duì)不同的光譜儀進(jìn)行實(shí)際性能的比對(duì)，由此判斷儀器的靈敏度和穩(wěn)定性是否滿(mǎn)足檢測(cè)要求。

3.2 重復(fù)性測(cè)試

采用光譜儀隨機(jī)配置的標(biāo)樣對(duì)儀器標(biāo)準(zhǔn)化后，連續(xù)激發(fā)10次測(cè)量某個(gè)光譜分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中元素的含量，計(jì)算出10次測(cè)量值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），即為其重復(fù)性。

3.3 穩(wěn)定性測(cè)試

儀器正常工作狀態(tài)下，激發(fā)光譜分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)元素進(jìn)行測(cè)量。在不少于2小時(shí)內(nèi)，間隔15分鐘以上，重復(fù)6次測(cè)量，每個(gè)樣品激發(fā)3次。所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，通過(guò)應(yīng)用DIA2000數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)功能得出平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、極值、極差、相對(duì)極差。此6次測(cè)量值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為穩(wěn)定性。計(jì)算同式（3），但n＝6.

4 校準(zhǔn)對(duì)比試驗(yàn)

通過(guò)試驗(yàn)人員的一組檢測(cè)數(shù)據(jù)及浙江省計(jì)量科學(xué)研究院出具的計(jì)量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，對(duì)直讀光譜儀的檢出限、重復(fù)性和穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（1）試驗(yàn)人員對(duì)制備完好的實(shí)際樣品A連續(xù)激發(fā)8次［5］，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

通過(guò)以上測(cè)量值，分析得出每個(gè)元素的標(biāo)準(zhǔn)偏差（s）與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）見(jiàn)表3。通過(guò)數(shù)據(jù)分析表明，主要元素Zn、Pb、Fe、Ni的檢出限和重復(fù)性較好。

表2 實(shí)際樣品A測(cè)量數(shù)據(jù)%

表3 測(cè)量元素的標(biāo)準(zhǔn)偏差（s）與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD） %

（2）浙江省計(jì)量科學(xué)研究院檢定員依據(jù)JJG768－2005《發(fā)射光譜儀檢定規(guī)程》對(duì)SPECTROLAB M10直讀光譜儀進(jìn)行了校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 浙江省計(jì)量科學(xué)研究院的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

通過(guò)二者對(duì)比發(fā)現(xiàn)，SPECTROLAB M10直讀光譜儀主要元素的重復(fù)性和穩(wěn)定性符合JJG768檢定規(guī)程里的計(jì)量特性要求，測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定，該儀器能保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)論

在設(shè)備保持良好的計(jì)量特性前提下，測(cè)試者要注意爐前來(lái)樣的代表性，因此要求熔鑄工在爐內(nèi)金屬液充分融合、攪拌均勻后再進(jìn)行取樣。在對(duì)來(lái)樣表面的雜質(zhì)或氧化物處理后，光譜激發(fā)出來(lái)的斑點(diǎn)才有代表性，才真實(shí)反應(yīng)爐內(nèi)金屬液的化學(xué)成分。

質(zhì)量離不開(kāi)檢測(cè)，檢測(cè)離不開(kāi)計(jì)量，計(jì)量是質(zhì)量的保證。計(jì)量檢測(cè)是整個(gè)企業(yè)素質(zhì)和管理現(xiàn)代化的最基本的條件。因此，光譜檢測(cè)工作者要熟悉并了解直讀光譜儀精密度指標(biāo)的校準(zhǔn)方法，這樣才能保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提供符合顧客計(jì)量要求的產(chǎn)品。

［1］孫曉萍.直讀光譜儀檢定技術(shù)的探討［J］.計(jì)量技術(shù).2011（2）：46－48.

［2］廉恩常.光電直讀光譜儀的工作原理及誤差分析［J］.中國(guó)計(jì)量.2010（7）：96－97.

［3］陳建華，苑和鋒.SPECTROLAB直讀光譜儀應(yīng)用系統(tǒng)與技術(shù)調(diào)試分析［J］.經(jīng)濟(jì)師.2009（9）：294－295.

［4］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.發(fā)射光譜儀計(jì)量檢定規(guī)程（JJG768－2005）.北京：中國(guó)計(jì)量出版社.2006：頁(yè)碼

［5］國(guó)家發(fā)展和改革委.銅及銅合金分析方法光電發(fā)射光譜法（YS／T482－2005）.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2005：頁(yè)碼