火花源发射光谱法测定中低合金钢测量结果不确定度评定方法研究（硅）

火花源发射光谱法测定中低合金钢测量结果不确定度评定方法研究（硅）

王泉,李岩

中车齐齐哈尔车辆有限公司

摘要:采用光电直读光谱光谱法测定中低合金钢中的锰、镍元素，并对检验结果的不确定度进行评定，研究多种不确定度的因素，确定了测定结果的不确定度组成，即检测再现性、合金标准线、标准物质标准化校正、光谱标准物质的不确定度、待测样品主份基体不一致性。并给出了扩展不确定度的计算结果。

关键词：火花发射直读光谱  测定合金钢 测量结果 不确定度

引言:

   光电直读发射光谱法对中低合金钢材料中所有化学成分开展检测，无论仪器如何先进精良，检测方法和条件如何完美，光谱分析数据依旧存在着不确定性，测量不确定度是与测量结果相联系的参数，所以对供给客户的产品在质量控制和质量保证的需求是十分重要的定量评比参数。

1.分析方法和测量参数概述

1.1设备：美国热电集团ARL4460光电直读光谱仪

1.2环境条件：室温为23℃，湿度为60%。

1.3测定对象：中低合金钢轴坯中硅元素

1.4方法简述

根据GB/T4336-2016 《碳素钢和中低合金钢 多元素含量的测定 火花放电原子发射光谱法（常规法）》标准的规定。样品测量之前用RE1、RE2、RE3、RE4、RE5、RE6对光谱仪标准化；使用光谱仪测定某轴坯实物样品中锰、硅，样品测量激发7次。测量结果分别为：

Si：0.236%、0.237%、0.237%、0.242%、0.240%、0.241%、0.237%。

2.不确定度分量评定

2.1测量结果重复性分量

硅7次重复测量结果平均值0.239%，标准偏差s=0.001952，标准不确定度u(s)=0.001952%/=0.001127%,u(ssi)=0.001127/0.239=0.004715

2.2标准样品的不确定度分量

表1 列出了RE标准物质中Si的定值参数，该RE标样由6组参量定值。其标准不确定度=s/。

表1 标准样品Si定值参数

u(Si)

=

=0.01284

2.3 工作曲线的变动性

校准曲线的测量参数列于表2

表2 Si工作曲线测量参数

根据测量数据，工作曲线的回归方程式为I=772.09+28748.91C，a=781.09，b=19078.71。曲线的相关系数r=0.997

被测量Si的标准不确定度为：U(Si)=

式中：S=

n=6×3=18，从测量数据可得=782451

S==221.14， =0.571%，=0.773595

Si=0.239%  (Si-)=(0.239—0.571)=0.110224

U(Si)==0.006017

u(Si)=0.006017/0.239=0.025176

2.4高低标校正产生的变动性

    本方法Si采用高低标进行标准化。它们校正时产生的变动性可引用绘制工作曲线时该两点的测量数据相对标准不确定度的均方根表示。按表6计算高低标的相对标准不确定度

表3 高低标强度比参数

   根据以上数据高低标的相对标准不确定度为0.004373，0.001137       u(A)==0.003195

2.5 内标元素浓度不一致引起的不确定度

设样品和标准物质间的铁量相差为1%，按均匀分布，铁量差异的标准不确定度u(w(Fe)) =1/=0.58%.本标准物质铁的平均浓度为95%，u(w(Fe))=0.58/95=0.006105

2.6 其他影响因素

测量过程中光电倍增管增益的变动性、暗电流的变动性都可引起测量元素光强的变化。在样品测量时，这些变化已体现在工作曲线和被测样品的重复测量的变动性中，可不再计算。

由于仪器光谱强度的读数数以千计、万计，光强读数的变动性在十位变化，因此仪器显示值的标准不确定度可以忽略不计。

2.7 合成标准不确定度评定

    各不确定度分量不相关，以各分量的相对不确定度的方和根计算合成相对不确定度：

=0.0295

=0.239%×0.0295＝0.00705%

2.8 扩展不确定度评定

Si包含因子k取2,

USi=0.00705%×2＝0.0141%。取整：U=0.014%  。

2,9 结果表示

通过火花源发射光谱测量，钢中硅的分析结果分别为：＝（0.239±0.014）％；k＝2。