低合金钢中硅元素的不确定度评定-ICP-AES法□常利民曾立强郭李明（上海宝钢工业检测公司宁波分公司浙江·宁波315800）摘要：对低合金钢中的硅采用ICP-AES法进行分析,通过建立数学模型,分析测量过程不确定度来源及各不确定度分量对总不确定度的影响,确定测定结果的置信区间，最后给出低合金钢中硅的含量及其置信区间为0.430±0.02%，同时对其主要原因进行了分析。关键词：测量不确定度硅电感耦合等离子原子发射光谱中图分类号：O65.31文献标识码：A文章编号：1007-3973（2011）011-035-02测量不确定度用于表征合理赋予被测量值的分散性，是测量结果含有的一个参数。通过测量不确定度的评定可定量评价测量结果的质量，并表示测量的可信程度。《电感耦合等离子原子发射光谱法测量结果不确定度的评定规范》是评定该方法不确定度的基础，但是评定过程过于繁琐和理论化，本文对其进行了简化，给出了低合金钢中硅的含量及置信区间。1试验部分1.1主要仪器和试剂PE5300V等离子发射光谱仪；赛多利斯电子天平，分辨率为0.0002g；A级100mL容量瓶。硅标准溶液：500.0ug/mL；硝酸，盐酸：优级纯；氩气：体积分数99.99%。1.2仪器工作参数功率：1300W；雾化器流量：0.8L/min;辅助气流量0.2L/5mL硝酸,盖上表皿，缓慢加热至停止冒泡，加5mL盐酸，继续加热至完全分解，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀后，从ICP-AES计算机上硅的浓度,然后计算出硅的质量分数为wSi。2不确定度评定2.1测量原理及测量数学模型试样溶解后，由氩载气带入电感耦合等离子体中激发发光，采用计算机控制下的等离子原子发射光谱仪进行分析和数据处理，从而获得硅的含量××106×100--------------(1)wSi=式中：w，试样中硅的质量分数（%）SiSi，从校准曲线上计算出硅浓度的数值，单位ug/mL。V,被测溶液体积的数值，单位为mL(本例中为100mL)。m，样品称样量（0.5000g）。本实验中试样和校正标样均测量10次。2.2测量不确定来源分析基于分析方法、检测设备工作原理和工作经验认为分析低合金钢中的硅元素的含量不确定度可能来源于：(1)环境：室内温度和湿度；(2)称量所使用的天平；(3)玻璃器皿体积：包括容量瓶和吸量管；(4)仪器校准：标准溶液和校准曲线；(5)人员操作：不同测试人员的操作差异；(6)测量的重复性：由于重复测量所引起的数据不同等。以上因素都可影响被测量硅元素含量X，关系如图1所示：min，等离子体气流量251.611nm。1.3环境条件15L/min,积分时间40s,分析线温度：（20℃±5）℃；湿度：≤75%RH1.4试验方法1.4.1评定依据依据GB/T20125-2006《低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》对钢中硅元素的含量进行测量。1.4.2测量过程描述(1)校准曲线的绘制称取0.5000g高纯铁粉7份，分别置于200mL烧杯中，加入10mL水，5mL硝酸,盖上表皿，缓慢加热至停止冒泡。加5mL盐酸，继续加热至完全分解。冷却至室温，将溶液转移至100mL容量瓶中，分别用分度吸量管加入0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0mL的500.0ug/mL的硅标准溶液，用水稀释至刻度，摇匀。在电感耦合等离子发射光谱仪上测量硅251.611nm的光谱强度，以标准溶液中的硅含量为横坐标，谱线强度为纵坐标绘制校准曲线。(2)测量试样称取试样0.5000g，置于200mL烧杯中，加入10mL水，图12.3建立测量数学模型——科协论坛·2011年第11期（下）——35与根据在ICP-AES仪器上测得试样的谱线强度，在校准曲线上计算出硅的浓度，从而获得试样中待测元素的含量X，数学模型如下：表3分析低合金钢试样数据X：元素含量值X'：仪器测量值a：仪器校正值f环境：环境修正系数fm：称量修正系数f人员操作：人员操作修正系数fv：包括容量瓶和吸量管修正系数f测量重复性：测量重复性修正系数2.4分析评定各标准不确定度本实验室严格控制氩气纯度≥99.999%，温度：（20℃±5）℃；湿度：≤75%RH的实验环境和试样溶解方法，实验室环境满足GB/T20125-2006《低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》和PE5300V电感耦合等离子发射光谱仪使用说明书的要求，所以由于环境、称量、人员操作和玻璃器皿所引起的不确定度很小，可以忽略不计，所以修正系...