摘要
本文著重介紹了鑒定高頻紅外碳硫分析儀精度及其穩(wěn)定性的過程，以及所需的工作條件和標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)一步論證儀器性能與操作手段的關(guān)系，從而指導(dǎo)分析中的實(shí)際問題。
關(guān)鍵詞
高頻紅外碳硫分析儀 精度及穩(wěn)定性 儀器性能與操作手段的關(guān)系
1 前言
為了保障儀器分析質(zhì)量，符合、通過ISO的貫標(biāo)檢查，所有行業(yè)對(duì)其持有的大型計(jì)量設(shè)備、儀器要進(jìn)行定期檢定，我公司購置的一臺(tái)高頻紅外碳硫分析儀亦是如此，以前因種種原因，檢定的全過程由我們自己完成，只是把分析數(shù)據(jù)交給鑒定單位，由鑒定單位判定、發(fā)證，這臺(tái)儀器才能繼續(xù)使用。因?yàn)檫@臺(tái)儀器使用多年，所以我們操作比較熟練，而且經(jīng)常做這類工作，輕車熟路，只要操作得當(dāng)，整個(gè)檢定過程能一氣呵成，并能順利通過。又因?yàn)殍b定單位變更，對(duì)方要求親自操刀，親歷親為，而他們又沒有做過這類事情，手忙腳亂地做出來的數(shù)據(jù)焉能可靠？能體現(xiàn)儀器的性能嗎？能代表試樣的真實(shí)含量嗎？因此，我們做了這次實(shí)驗(yàn)。
2 實(shí)驗(yàn)部分
2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和外部條件
頻紅外碳硫分析儀：HIR---944
高純氬氣：99.99％
壓縮空氣：管道線
瓷坩堝：經(jīng)高溫處理過的
鎢粒：40目
多種標(biāo)樣：生鐵 合金鑄鐵 C、S專用標(biāo)樣
2.2 實(shí)驗(yàn)的原理和方法
對(duì)儀器的分析質(zhì)量及儀器性能的監(jiān)護(hù)管理工作稱為對(duì)儀器進(jìn)行管理，對(duì)儀器分析的短期精密度及長期穩(wěn)定性的變動(dòng)進(jìn)行管理，間稱為A管理。
A管理的主要目的是對(duì)儀器短期性的漂移進(jìn)行管理。（通過觀察標(biāo)樣均值X的變動(dòng)以及標(biāo)樣分析值波動(dòng)程度R的變動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)分析儀器精密度的監(jiān)控。）當(dāng)在分析未知試樣的前后的極短時(shí)間內(nèi)，只要管理的確認(rèn)試樣的分析值是正確的，則未知試樣的分析值的準(zhǔn)確度即可得到保證。
2.2.1 A管理試樣的選擇（以下稱為確認(rèn)試樣）：
A管理標(biāo)樣由校正標(biāo)樣和確認(rèn)標(biāo)樣組成，A管理標(biāo)樣與未知試樣應(yīng)具有相同或相近的物理狀態(tài)等。兩點(diǎn)漂移校正的高、底標(biāo)樣的分析值，應(yīng)處于應(yīng)分析試樣含量范圍的上限及下限值附近，并且漂移校正標(biāo)樣不能和確認(rèn)標(biāo)樣完全相同。
鋼種的差別對(duì)于儀器分析均有影響，因此，作為對(duì)儀器短期漂移進(jìn)行管理用的鋼種確認(rèn)試樣應(yīng)選擇相對(duì)應(yīng)的鋼種試樣。
2.2.2 結(jié)果記錄與表示：
每年對(duì)儀器定期檢測一次，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，并記入管理表。
2.2.3 管理界限的確定①
通常以上一次的確認(rèn)值Xi(n=10)的均值X作為管理中限CL, Xi對(duì)應(yīng)差值ri的均值R的1.88倍作為控制的上、下限：
UCL=X+1.88R
LCL=X－1.88R
以上一次ri的均值的3.267倍作為R控制的范圍：
R=3.267R
另外一種計(jì)算方式是以上一次的確認(rèn)值均值Xi的標(biāo)準(zhǔn)偏差S的3倍作為控制上、下限的范圍，即：
UCL=X+3S
LCL=X－3S
如因工作需要可縮小管理界限，但不能擴(kuò)大或人為主觀設(shè)定管理界限。
如儀器處在正常工作狀態(tài)，操作人員嚴(yán)格按操作規(guī)程操作，測試結(jié)果超出這個(gè)范圍，說明儀器現(xiàn)在的工作性能較差，不能發(fā)報(bào)告，不能使用。
2.3 實(shí)驗(yàn)過程
2.3.1 瓷坩堝的空白及精度實(shí)驗(yàn)
儀器開機(jī)檢查過程是每次分析之前不可缺少的步驟，清掃管壁，飽和氣路，方能正式分析。分析用的瓷坩堝要經(jīng)過處理才能使用②。取經(jīng)高溫（1000℃±50）灼燒3~4小時(shí)的瓷坩堝，放在電子天平上，去皮，對(duì)零點(diǎn)，稱1.5克的鎢粒放到瓷坩堝中③，然后將瓷坩堝放進(jìn)高頻爐內(nèi)，儀器自動(dòng)完成分析，測得碳、硫的空白值，如此做數(shù)個(gè)，測試結(jié)果見表一：
表一：碳、硫的空白值的測試結(jié)果
從表一中可以看出，鎢粒與瓷坩堝的空白值很小，其平均值均低于國標(biāo)要求，這臺(tái)儀器的工作性能適合于鐵合金及鋼鐵中超低碳、硫的測定。
2.3.2標(biāo)準(zhǔn)試樣的分析
選定2號(hào)碳池、1號(hào)硫池，標(biāo)樣選定生鐵標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW01110b，碳含量3.90％，硫含量0.044％，然后進(jìn)行分析，首先進(jìn)行的是A管理實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果列入表二：
表二：A管理實(shí)驗(yàn)的測試結(jié)果
從分析數(shù)據(jù)來看，分析精度還可以，標(biāo)樣分析結(jié)果也可靠，再用此標(biāo)樣進(jìn)行對(duì)儀器穩(wěn)定性的測試分析，分析結(jié)果列入表三：
表三：儀器分析穩(wěn)定性的測試結(jié)果
上一次的標(biāo)準(zhǔn)偏差S為C=0.0283，S=0.001，
平均值X 為C=3.891， S=0.0441
根據(jù)公式得到C元素的分析上下限范圍
UCL=X+3S=3.891＋3×0.0283=3.9759
LCL=X－3S=3.891－3×0.0283=3.8061
S元素的分析上下限范圍
UCL=X+3S=0.0441＋3×0.001=0.0471
LCL=X－3S=0.0441－3×0.001=0.0411
從表三的分析數(shù)據(jù)來看，分析結(jié)果也不錯(cuò)，無一超出上述內(nèi)定標(biāo)準(zhǔn)。儀器穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)要求每隔20分鐘做一次測試，在這20分鐘之內(nèi)，我仍不停地做其它的試樣，只是時(shí)間一到，就穿插做一次實(shí)驗(yàn)測試。如果僅僅只是為了做實(shí)驗(yàn)而做實(shí)驗(yàn)，既這20分鐘之內(nèi)儀器處于非運(yùn)行狀態(tài)，測試結(jié)果又如何呢？為此我們又做了此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，讓兩位化驗(yàn)人員分別做相同試樣、相同過程的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果列入表四：
表四：儀器分析穩(wěn)定性的比較測試結(jié)果
上述兩個(gè)儀器穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)1、2是一名專職C、S分析儀操作人員做的，有幾個(gè)分析結(jié)果超出上述內(nèi)定標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)3是另一名化驗(yàn)人員做的，有多個(gè)分析結(jié)果超出上述內(nèi)定標(biāo)準(zhǔn)。很明顯，不僅這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有差別，這兩位的測試結(jié)果也有所差別。而鑒定單位的來人所做的差別就更大，他們所用的測試標(biāo)樣是C、S專用標(biāo)樣，分析結(jié)果列入表五：
表五：儀器分析穩(wěn)定性的比較測試結(jié)果
雖然不是同一個(gè)試樣，但從變化系數(shù)上可以看出，他們的數(shù)字大得多，顯然分析結(jié)果更不好。
3.實(shí)驗(yàn)效果
由上述幾個(gè)表格中的變化系數(shù)可以看出：變化系數(shù)越大，分析的精度越差：操作人員的技術(shù)素質(zhì)越差，分析的精度越差：儀器運(yùn)行過程中環(huán)境變化越大，分析的精度越差。實(shí)驗(yàn)證明，要想得到一個(gè)好的分析結(jié)果，除了儀器的工作性能要好以外，還與操作人員的技術(shù)素質(zhì)、儀器運(yùn)行過程中環(huán)境變化等有關(guān)。
4.問題討論
4.1 過分相信儀器分析，對(duì)儀器分析知識(shí)掌握不夠，是普遍存在的問題。一般人認(rèn)為：只要儀器沒有壞，就什么都能分析，分析出來的結(jié)果一定就是準(zhǔn)確的。儀器分析是一種相對(duì)分析，它是建立在化學(xué)分析的基礎(chǔ)上的一種快速分析，它必須用化學(xué)分析來驗(yàn)證。儀器要在正常的狀態(tài)下，要在穩(wěn)定的工作環(huán)境中，要有相適應(yīng)的分析條件，要用技術(shù)素質(zhì)高的操作人員，要對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行正常的、正確的管理，才能分析出準(zhǔn)確的結(jié)果。
4.2 要求嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)方法操作，有些習(xí)慣性操作會(huì)影響燃燒和釋放效果。儀器分析對(duì)環(huán)境的要求也非常嚴(yán)格，室內(nèi)溫度、濕度、氧氣的純度及壓力、電壓的穩(wěn)定狀態(tài)、坩堝的處理效果等，對(duì)儀器分析都有一定的影響。試樣顆粒的大小、燃燒濕度對(duì)分析結(jié)果也有很大的關(guān)系，特別是碳。
4.3儀器使用的效果如何，不僅僅依靠儀器的產(chǎn)品質(zhì)量和性能，更在于操作者的使用、維護(hù)與管理，特別是儀器分析的結(jié)果與操作者的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)及工作態(tài)度有著密切的關(guān)系。
參考文獻(xiàn)
1. 內(nèi)部資料
2. 冶金分析化學(xué)基礎(chǔ)，武漢鋼鐵公司鋼鐵研究所編輯，湖北科學(xué)技術(shù)出版社，1989
3. 鋼鐵原材料工業(yè)分析，武漢鋼鐵公司鋼鐵研究所編輯，湖北科學(xué)技術(shù)出版社，1972
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