ICP-OES測定鎳合金中錳含量測量不確定度評(píng)定

姜 辰，霍 艷，李延珍，史丹丹

（航鑫材料科技有限公司，山東 煙臺(tái) 265713）

1 檢測方法概述

稱取0.1g（精確至0.0001g）鎳合金試樣，完全溶解后定容于100mL容量瓶中。將系列標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液引進(jìn)ICP-OES，測量發(fā)射光譜強(qiáng)度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液的相對(duì)強(qiáng)度，由計(jì)算機(jī)計(jì)算、校準(zhǔn)，輸出所測溶液中錳的濃度。

2 數(shù)學(xué)模型

上述公式中：

ω——鎳合金樣品中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

?——樣品溶液中錳的濃度，mg/L；

V——溶液的定容體積，mL；

m——稱量的鎳合金樣品質(zhì)量，g。

3 不確定度分量的評(píng)定

3.1 重復(fù)實(shí)驗(yàn)

進(jìn)行6次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)，檢測結(jié)果分別為0.787、0.779、0.803、0.800、0.784、0.779%，平均值為0.789%，平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0045%。獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.2 試樣稱量

稱取的試樣質(zhì)量為100mg，根據(jù)JJG 1036-2008電子天平檢定規(guī)程，天平（Ⅰ級(jí)）最大允許誤差為±0.5mg，實(shí)際稱量時(shí)進(jìn)行兩次讀數(shù)，以均勻分布計(jì)算，即。試樣稱量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.3 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制

3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液質(zhì)量濃度

使用1000mg/L的錳元素有證標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行稀釋，標(biāo)準(zhǔn)溶液證書標(biāo)注的不確定度為10mg/L，k=2。標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液第一次稀釋

將1000mg/L的錳元素有證標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋為100mg/L錳標(biāo)準(zhǔn)中間液。使用的量具為檢定有效期內(nèi)的10mL單標(biāo)線吸量管（A級(jí)）和100mL容量瓶（A級(jí)）。V1=10mL的單標(biāo)線吸量管（A級(jí)）體積最大允許誤差為0.020mL，根據(jù)三角分布，標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

已知溶液的膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，因此V1受溫度影響的偏差為：

合成以上兩項(xiàng)得到試液量取體積V1引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

V2=100mL容量瓶（A級(jí)）體積最大允許誤差為0.10mL，按V1方法計(jì)算，得到試液定容體積V2引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

標(biāo)準(zhǔn)溶液第一次稀釋引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：3.3.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液二次稀釋

將100mg/L錳標(biāo)準(zhǔn)中間液配制成0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，2.5mg/L，5.0mg/L，10.0mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。用1mL刻度吸量管（A級(jí)）移取0.5mL標(biāo)準(zhǔn)中間液，5mL刻度吸量管（A級(jí)）移取2.5mL標(biāo)準(zhǔn)中間液，均使用100mL容量瓶（A級(jí)）定容。同3.3.2，系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中各標(biāo)液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為：

使用均方根方法計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)溶液二次稀釋過程中引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.3.4 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制過程中引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.4 曲線擬合

系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中錳元素強(qiáng)度值：標(biāo)液空白發(fā)射光譜強(qiáng)度為695.3，703.0，667.3；標(biāo)液0.50mg/L發(fā)射光譜強(qiáng)度為47565.9，47298.0，47677.7；標(biāo) 液1.0mg/L發(fā) 射 光 譜 強(qiáng) 度 為88145.1，88928.9，90393.4；標(biāo)液2.5mg/L發(fā)射光譜強(qiáng)度為201404.5，193587.5，209709.0；標(biāo)液5.0mg/L發(fā)射光譜強(qiáng)度為395151.7，365779.6，364165.4；標(biāo)液10.0mg/L發(fā)射光譜強(qiáng)度為754128.3，727156.6，781584.3。擬合的校準(zhǔn)曲線方程為I=74450?+8251.2，r=0.9997。

由曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

上述公式中：

s——校準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差；

b——校準(zhǔn)曲線斜率，b=74450；

P——樣品溶液平行測定次數(shù)，P=3；

n——系列標(biāo)準(zhǔn)溶液測量總次數(shù)，n=18；

?——樣品溶液中錳的平均濃度，?=7.76mg/L；

?i——系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中錳的濃度，mg/L；

Ii——系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中錳元素光譜強(qiáng)度，cps；

a——校準(zhǔn)曲線截距，a=8251.2。

校準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度為：

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

根據(jù)以上計(jì)算，樣品溶液定容體積V引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為7.3×10-4，可忽略。

實(shí)驗(yàn)室溫度控制范圍為20±5℃，濕度范圍≤80%，符合設(shè)備的要求，因此溫濕度變化引入的設(shè)備不確定度可忽略。

數(shù)據(jù)修約引入的不確定度較小，可忽略。

4 擴(kuò)展不確定度

合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

95%置信度下，包含因子k=2，鎳合金中錳元素含量的擴(kuò)展不確定為：

5 結(jié)論

鎳合金中錳元素含量為：