X熒光光譜分析鎳基合金中鈮的不確定度評定

趙國棟

摘 要：對X熒光光譜分析鎳基合金中鈮含量所引入的不確定度進(jìn)行討論。確定分析過程中主要的不確定度分量，并對各不確定度分量進(jìn)行評定，包括測量重復(fù)性引入的不確定度、標(biāo)準(zhǔn)樣品引入的不確定度、校準(zhǔn)曲線引入的不確定度等，確認(rèn)分析結(jié)果的置信區(qū)間。

關(guān)鍵詞：X熒光光譜；鎳基合金；不確定度；鈮

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.198

1 概述

（1）目的。通過對X熒光光譜分析鎳基合金中鈮含量所引入的不確定度進(jìn)行討論，分析不確定度的來源和其對各分量對結(jié)果的影響，確定分析結(jié)果的置信區(qū)間。

（2）主要儀器。帕納科Axios熒光儀。

（3）分析原理。將經(jīng)拋光后表面清潔、均一的試樣用高能X射線束照射試樣表面產(chǎn)生X熒光，利用晶體使產(chǎn)生的二次X射線散射，通過合適的檢測器測定選定波長的強(qiáng)度。然后對檢測器的電壓脈沖輸出計(jì)數(shù)，根據(jù)指定時(shí)間內(nèi)達(dá)到的總計(jì)數(shù)（通常以計(jì)數(shù)或單位時(shí)間千次計(jì)數(shù)表示），對輻射進(jìn)行測量。通過未知試樣的輻射測量值與采用合適標(biāo)準(zhǔn)樣品建立的分析曲線的關(guān)系，計(jì)算元素濃度。

2 不確定度評定

（1）測量方法。采用X熒光光譜法測定鎳基合金中的鈮，采用鈮含量2.39-5.36%的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)繪制校準(zhǔn)曲線，每點(diǎn)測量激發(fā)3次。樣品重復(fù)測量7次，每次激發(fā)1次，測量結(jié)果分別為5.316%，5.309%，5.301%，5.307%，5.308%，5.303%，5.298%。以下為鈮量測定結(jié)果的不確定度評定。

（2）不確定度評定模型。測量各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)鈮量的光譜強(qiáng)度I，強(qiáng)度I與相應(yīng)的鈮量c由最小二乘法回歸得線性函數(shù)：I=a+bc。

（3）不確定度來源的識別。X熒光光譜法測定鈮量不確定度來源于以下分量：1）測量結(jié)果的重復(fù)性；2）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度；3）校準(zhǔn)曲線的變動(dòng)性。

（4）不確定度分量評定。1）測量結(jié)果重復(fù)性分量。7次重復(fù)測量結(jié)果平均值5.306%，標(biāo)準(zhǔn)偏差s=0.0059%，標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（s）=0.0059%/=0.0022%，urel（s）=0.0022/5.306=0.00041。2）標(biāo)準(zhǔn)樣品的不確定度分量。表1列出了標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書上給出的標(biāo)準(zhǔn)值和標(biāo)準(zhǔn)不確定度，以及通過證書上的標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算出的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度值。

它們對被測量的影響可用相對不確定度的均方根來表示：

urel（cB）==0.0055

3）校準(zhǔn)曲線的變動(dòng)性。用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)繪制校準(zhǔn)曲線，采用線性回歸法求出標(biāo)準(zhǔn)工作曲線方程式為I=18.7942+76.6733×c，a=18.7942，b=76.6733。測量數(shù)據(jù)見表2。

被測量c的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（5）不確定度分量的合成。各不確定度分量不相關(guān)，以各分量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度的方和根計(jì)算合成相對不確定度：

uc（ωNb）=0.0072×5.306%=0.0382%

（6）擴(kuò)展不確定度評定。取95%置信水平，包含因子k=2，擴(kuò)展不確定度U=0.0382×2=0.08%。

（7）結(jié)果表示。通過X射線發(fā)射光譜測量，鎳基合金中Nb分析結(jié)果為ωNb=（5.30±0.08）%，k=2。

3 結(jié)論

通過X熒光光譜法測量鎳基合金中Nb的不確定度評定，分析計(jì)算了主要不確定度分量的影響，確定了分析結(jié)果的置信區(qū)間，對現(xiàn)場生產(chǎn)分析具有積極地指導(dǎo)意義。

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