标准物质与实验室管理_图文

1、 标准物质与实验室管理中国分析测试协会汪正范Tel: (01068512283Email: zfwang 什么是标准物质标准物质是一种材质均匀、性能稳定的物质,它的某个(些化学和物理性质(也包括工程特性已经准确定值,并附有定值的不确定度。它和人们所熟悉的计量器具,如:砝码、尺一样,由国家质量监督检验检疫局确认和颁布,是用于统一测量量值的一种计量基准或标准。标准物质主要用于与物质的组成和特性有 关的测试中,或校准测试仪器、或评价测试方法,总之用于保证测试所获结果的准确和可靠。所以在国民经济中,如:在工业质量控制、资源开发、能源利用、新技术与新材料的研究;以及与社会生活相关的商业贸易中的检验与仲裁

2、;环境监测、安全防护;卫生与医学研究中的临床化验;和在科学研究中有着广泛的应用。 标准物质的定义20世纪80年代前标准物质没有一个为世人所确认的定义。在美国称为“标准参考物质(standard reference material”,定义为:“一种成批生产的、具有良好特性的物质,用于校准测量系统,以保证国家范围内测量的准确、一致。” 在俄罗斯称为“标准样品(CO”,定义为:“一种以物质和材料形式存在的计量器具,其组成和特性已经检定和得到确认,并用于计量保证。”1968年第三届“国际法制计量大会”上通过的“法制计量学名词术语”中,定义为:“具有一种或几种高稳定的物理、化学或计量学特性的、由行政部

3、门正式批准的材料和物质。” 1981年国际标准化组织标准物质委员会第七次会议提出的、在国际标准化指南30“标准物质常用术语及定义”上公布的“标准物质”定义为:标准物质(Reference Material,RM:经很好确定其一种或几种特性、用于校准某一装置、评价测量方法和确定材料特性量值的物质或材料。有证标准物质(Certified Reference Material,CRM”:采用技术上正确的方法,检定某一种和几种特性量值,并附有可追溯到定值部门所发布的证书或其它文件的标准物质。这一定义比较确切地描述了标准物质的性质和功能,已为国际标准化组织(ISO、国际法制计量组织(OIML、国际计量局

4、(BIPM和国际电工委员会(IEC等国际上的权威学术组织所采用。 1992年国际标准化组织标准物质委员会(REMCO/ISO颁布了国际标准化指南30(Guide30第二版,对上述(第一版中标准物质的定义作了更贴切、更为深刻的修正。标准物质(Reference Material , RM: 具有一种或多种足够均习和很好确定了的特性值,用以校准仪器、设备;评价测量方法或给材料赋值的材料或物质。有证标准物质(Certified Reference Material, CRM: 有证标准物质附有证书的标准物质,其一种或多种特性值用建立了溯源性的程序确定,使之可溯源到复现准确的、用于表示该特性值的计量单

5、位,而且每个标准值都附有给定置信水平的不确定度。“RM”和“CRM”两者的区别在于“RM”没有经过定值,没有定值数据发布。 标准物质(RM 标准物质的定值必须追溯到国际单位的基本量,标准物质可以是纯的或是混合的气体、液体或固体。 国际单位制的基本单位 有证标准物质(CRM 有证标准物质一般成批制备,其特性值是通过对代表整批物质的样品进行测量而确定,并且具有规定的不确定度。 当标准物质与特制器件相合时,例如己知三相点的物质装入三相点瓶、已知光密度的玻璃装成透射滤光片、均匀粒子尺寸板装在显微镜用的玻璃载片上,有证标准物质的特性才可方便地和可靠地确定,上述这些器件也可以认为是有证标准物质。有证标准物

6、质应符合“国际通用计量学基本术语”中给出的“计量基准、标准的”定义。有些标准物质和有证标准物质有这样的特性,它们与已确定的化学结构不相关,或由于其它原因不能用精确的物理 和化学测量方法确定,这类物质包括某些生物物质,如“疫苗”世界卫生组织已经规定它的国际单位。标准物质的特征1、材质均匀2、性能稳定3、定值准确4、附有证书5、批量生产 6、具有与待测物质相近的组成和特性 材质均匀“均匀性”是标准物质的最基本的特征。为此在制备和使用前,均应采取促其均匀的措施,并实际经均匀性检验合格。从理论上讲,如果物质的一部分(单元的特性值与另一部分(单元的特性值没有差异,则该物质就该特性而言是均匀的。而实际上不

7、可能没有差异。如果物质的一部分(单元的特性值与另一部分(单元的特性值之间的差异不能被实验检测出来,或检测出来的差异很小、 相对于测量(的不确定度来说是可以忽略的话,则该物质就该特性而言,可以视为“均匀”。这种检测就是常说的“均匀性检验”。有关标准物质数理统计文献中有多种均匀性检验方法介绍,如“方差检验法”(即F检验法、“平均值的一致性检验法”、“t检验法”、“极差法”等。 性能稳定生产者应提供标准物质使 用的有效期限,在这一期限内标准物质的特性量值应保持不变。使用者可以放心地购买、贮存和使用。为提供这一期限,生产者在研究和制备标准物质时应进行稳定性考察,原则上性能不稳定的物质不能制备标准物质。

8、国家规定一级标准物质的稳定性要长于1年。稳定性考察: 取样间隔:在考察之始要间隔时间少一 些、间隔密一些,便于观察标准物质稳定性的变化;随着考察的时间的增长设置间隔时间长一些、间隔疏一些,此时样品相对稳定一些,可以节省一些测量次数、时 间及样品。 测试方法:可按定值时的方法测试。其结果与定值的结果(标准值之差在 其不确定度之内时,表明样品稳定。 定值准确量值准确是标准物质最主要的特征。标准物质作为计量标准就是凭借着标准值及其准确度进行校准仪器、评价测量方法和进行量值传递或溯源。所以标准物质的特性量 值必须由设备精良的实验室、组织有实践经验的操作人员、采取准确可靠(可溯源的的测量方法进行测定。一

9、级标准物质要采用如下三种方式之一进行定值:(1采用绝对测量方法定值:该类方法基于对基本测量单位进行直接测量,或依赖于物理或化学理论建立起来的准确数学方程,而间接联系到基本单位量值而定值。直接溯源可获取较高的准确度和可靠性。对于标准气体 就是以被国家技术监督部门确立为基准方法的“重量法”,和经严格校准程序和认证的“压力配气法”和“容量配气法”。对于化学成份量“精密库仑法”和“同位素稀释质谱法”都属绝对测量方法。(2采用两种或两种以上准确、可靠的测量方法定值:这里强调的是方法间必须是相互独立的,同时方法又必须是准确、可靠的。2多个实验室采用准确、可靠的方法协同定值: 其关键在于参加定值的实验室要具

10、有较高的、同等的能力与水平,采用相互独立的、准确、可靠的方法。同时需要一定数量的实验室(一般6-8个实验室参加定值,便于统计处理、增加定值的可靠性。定值不确定度计算:不确定度是表征合理地赋予被测量之值的分散性,并与测量结果相联系的参数。测量不确定度由多个分量组成,其中一些分量可用测量结果的统计分布估算,可用实验标准偏差S表征(常称为A类分量或A类不确定度;另一些分量则可用基于经验或其它 信息的假定概率分布估算,也可用类似于标准偏差的量Uj表征(常称为B类分量或B类不确定度。将A类不确定度和B类不确定度按均方根的方式组合起来就得出合成标准不确定度Uc;再乘以包含因子K(该因子与测量所要求的置信概

11、率相关,表示测量值的可信程度,其值约在1-3之间将得出展伸不确定度或称总不确定度以U表示。附有证书标准物质必须有“证书”,它是介绍标准物质特性的主要技术文件,是标准物质生产者向使用者提供的计量保证书。证书上注 明该标准物质的标准值、定值不确定度、正确使用或贮存的方法等,是标准物质简要介绍和使用指南。批量生产标准物质必须有足够的产量和储备,以满足测试工作对标准物质的实际需要。尤其二级(即工作级标准物质,直接用于现场分析需求量很大,常需分批制备、分批定值。对于性能稳定的金属、岩石、矿石等标准物质,一批的产量最好能满足现场分析5至10年的用量。 具有与待测物质相近的组成和特性 使用标准物质确定待测物

12、质的量值时,为消除由于标准物质与待测物质两者基质和测量范围不同而带来的系统影响,应选择与待测物质性质、组成或含量相近似的标准物质,这是使用标准物质应遵循的一条原则。所以在制备标准物质时,生产者有意识地选择某些材料或人工合成一些材料。标准物质几乎都是针对分析方法或测试的要求“一对一”的 进行研制。标准物质的等级 “一级标准物质”( Primary Reference Material其定值准确度最高,主要用于评价标准方法、作仲裁分析的标准、为二级标准物质定值,是传递量值的依据。 “二级标准物质”( Secondary Reference Material的主要特点是满足现场测量的需要,准确度能适

13、应现场测量的需要就可以了,但要保持批量生产和供应、价格也比一级标准物质便宜、品种也多于 一级标准物质,也常称为工作级标准物质。“级”的划分是相对的,不论是一级还是二级,都属于国际标准化组织所定义的有证标准物质CRM。我国的标准物质基本上分为两级, 1980年原国家计量局颁布了“一级标准物质审定与授权生产办法”、1987年颁布的“标准物质管理办法”中都规定了我国标准物质等级的划分。 一级标准物质一级标准物质是统一全国化学成分量、物理化学特性量与工程量值的重要依据,但必须具备如下的条件:(1用下列方式之一定值:绝对测量法;两种以上不同原理的准确、可靠的方法;多个实验室采用准确、可靠的方法协同定值1

14、定值准确度具有国内最高水平2材质均匀不影响定值不确定度3稳定性在一年以上4具有国家统一编号的标准物质证书 5符合规定的、合格的标签和包装形式二级标准物质二级标准物质按规定采用准确可靠的方法或与一级标准物质相比较的方法定值,由有关业务主管部门批准、并授权生产。基准物质(Primary Reference Material PRM由于化学成分量溯源研究与系统建立的需 要,在标准物质体系中又增加了新成员“基准物质”(Primary Reference Material PRM,它是1995年国际计量委员会(CIPM物质量咨询委员会(CCQM定义的,是使用基准方法定值的标准物质。在实际使用中常是具有最

15、高纯度、且具有与最高纯度相应定值不确定度的化学纯物质,用于化学成分量值的溯源与复现。它应置于一级标准物质之上或是其一部分。在我国标准物质市场上,同时还存在着“标准样品”,和上述标准物质性质类似、作用和应 用也相同。在美国上个世纪七十年代以前标准物质曾称为标准样品后来改为标准参考物质至今,二者是一回事。美国NIST直言:SRM就是在美国生产和发布的CRM,鉴于美国国内习俗而未改称CRM。在欧共体市场上也只有一个CRM称呼。而在我国却同时存在二种实物标准:国家级“标准物质”和国家级“标准样品”。标准样品(Reference Sample具有准确的标准值、均匀性和稳定性,并具 有一种或多种性能特征,

16、経国务院标准化行政主管部门或者国务院有关行政主管部门批准,取得证书和标志的实物标准。标准样品也分为两级:1国家标准样品2行业标准样品 标准物质的分类标准物质品种繁多,涉及诸多学科、领域,科学合理地分类很难。比较实用的分类方法是按标准物质的特性、服务领域、按学科或专业进行分类。也有按校验和服务对象分类的,如分为色谱标样、电化学标样、分光光度标样、探针标样、标准气体、水质标样、土壤标样、食品检验标样等。 按标准物质的特性分类1(1 化学成分量标准物质,如钢铁、有色金属、矿石、土壤、试剂、气体、农药等。2(2 物理化学特性量标准物质,如电导、酸度、粘度、燃烧热、高分子材料的分子量等。3(3 工程技术

17、特性量标准物质,如颗粒度、浊度、渗透率、烟密度、辛烷值等标准物质。 按学科或专业分类1物理学,如水三相点、熔点、密度、硬度、色度、电阻率、滤光片、折射率、放射性等。 2无机化学(化工,如气体、水中单元素溶液、化学试剂、玻璃、陶瓷、水泥、化肥等。 3有机化学(化工,如油品、有机试剂、橡胶、塑料、农药等。4 物理化学,如电导、酸度、粘度、燃烧热、聚合物分子量等。5 环境监测,如大气污染、水质污染、粉尘、 农药(残留、甲醇、多氯联苯(芳烃等。 6临床医学、药学,如血清、血细胞计数、尿酸、尿素、胆甾醇、抗生素、药品等。7 冶金,如钢、生铁、石灰石、铝、铜、铅、铬、贵金属、高温合金等。8 地质,如土壤、

18、岩石、矿物、沉积物、电子探针成分分析、同位素地质年龄等。 按服务领域分类划分为冶金(钢铁、有色金属、化工、能源、地质、农业、食品、医疗卫生、环境监测、安全防护等。国际标准化组织(ISO对标准物质的分类方式 我国标准物质分类 标准物质的选用-选用原则 要首选为国家计量部门颁布、有编号的标准物质。 依据测试所需要的准确度,正确选择和使用标准物质。 要根据测试方法和被测样品的性状如组成(基体及干扰成分、待测物浓度(或含量、赋存的介质环境等选用合适的标准物质。 在使用标准物质前要先看证书。 标准物质有“使用期限”,购买时选最小包装,以“够用为限”。 要按证书上规定的储存方法保存标准物质。 标准物质的选

19、用-注意事项 标准物质量值传递体系 标准物质在实验室管理中的作用一.实验室分析测试数据的质量保证二.实验室仪器设备的检定、校准三.分析测试方法的评价四.实验室分析测试人员的能力评价五.实验室间分析测试结果的评价六.分析测试结果争议的仲裁实验室分析测试数据的质量保证 测量中控制对测量有影响的因素,及时地发现测量误差和采取措施减小误差,并予以修正,使测量过程得到控制,是获得准确测量结果的保证。标准物质是判断测量结果是否正确、测量过程是否失控的重要手段。实验室的内部质量保证通常采用 的方法是在坚持使用统一的实验方法和数据统计方法的前提下,选用适宜的标准物质作测量时的“监控样品”,在实验室的内部自行组织对测量过程及测量结果进行检查和评价。测试准确度质量控制图质量负责人把标准物质发给测试人员,定期(时穿插在过程中进行测试。以