標準物質與實驗室管理_圖文

1、 標準物質與實驗室管理中國分析測試協(xié)會汪正范Tel: (01068512283Email: zfwang 什么是標準物質標準物質是一種材質均勻、性能穩(wěn)定的物質,它的某個(些化學和物理性質(也包括工程特性已經(jīng)準確定值,并附有定值的不確定度。它和人們所熟悉的計量器具,如:砝碼、尺一樣,由國家質量監(jiān)督檢驗檢疫局確認和頒布,是用于統(tǒng)一測量量值的一種計量基準或標準。標準物質主要用于與物質的組成和特性有 關的測試中,或校準測試儀器、或評價測試方法,總之用于保證測試所獲結果的準確和可靠。所以在國民經(jīng)濟中,如:在工業(yè)質量控制、資源開發(fā)、能源利用、新技術與新材料的研究;以及與社會生活相關的商業(yè)貿易中的檢驗與仲裁

2、;環(huán)境監(jiān)測、安全防護;衛(wèi)生與醫(yī)學研究中的臨床化驗;和在科學研究中有著廣泛的應用。 標準物質的定義20世紀80年代前標準物質沒有一個為世人所確認的定義。在美國稱為“標準參考物質(standard reference material”,定義為:“一種成批生產(chǎn)的、具有良好特性的物質,用于校準測量系統(tǒng),以保證國家范圍內測量的準確、一致?！?在俄羅斯稱為“標準樣品(CO”,定義為:“一種以物質和材料形式存在的計量器具,其組成和特性已經(jīng)檢定和得到確認,并用于計量保證。”1968年第三屆“國際法制計量大會”上通過的“法制計量學名詞術語”中,定義為:“具有一種或幾種高穩(wěn)定的物理、化學或計量學特性的、由行政部

3、門正式批準的材料和物質?！?1981年國際標準化組織標準物質委員會第七次會議提出的、在國際標準化指南30“標準物質常用術語及定義”上公布的“標準物質”定義為:標準物質(Reference Material,RM:經(jīng)很好確定其一種或幾種特性、用于校準某一裝置、評價測量方法和確定材料特性量值的物質或材料。有證標準物質(Certified Reference Material,CRM”:采用技術上正確的方法,檢定某一種和幾種特性量值,并附有可追溯到定值部門所發(fā)布的證書或其它文件的標準物質。這一定義比較確切地描述了標準物質的性質和功能,已為國際標準化組織(ISO、國際法制計量組織(OIML、國際計量局

4、(BIPM和國際電工委員會(IEC等國際上的權威學術組織所采用。 1992年國際標準化組織標準物質委員會(REMCO/ISO頒布了國際標準化指南30(Guide30第二版,對上述(第一版中標準物質的定義作了更貼切、更為深刻的修正。標準物質(Reference Material , RM: 具有一種或多種足夠均習和很好確定了的特性值,用以校準儀器、設備;評價測量方法或給材料賦值的材料或物質。有證標準物質(Certified Reference Material, CRM: 有證標準物質附有證書的標準物質,其一種或多種特性值用建立了溯源性的程序確定,使之可溯源到復現(xiàn)準確的、用于表示該特性值的計量單

5、位,而且每個標準值都附有給定置信水平的不確定度?！癛M”和“CRM”兩者的區(qū)別在于“RM”沒有經(jīng)過定值,沒有定值數(shù)據(jù)發(fā)布。 標準物質(RM 標準物質的定值必須追溯到國際單位的基本量,標準物質可以是純的或是混合的氣體、液體或固體。 國際單位制的基本單位 有證標準物質(CRM 有證標準物質一般成批制備,其特性值是通過對代表整批物質的樣品進行測量而確定,并且具有規(guī)定的不確定度。 當標準物質與特制器件相合時,例如己知三相點的物質裝入三相點瓶、已知光密度的玻璃裝成透射濾光片、均勻粒子尺寸板裝在顯微鏡用的玻璃載片上,有證標準物質的特性才可方便地和可靠地確定,上述這些器件也可以認為是有證標準物質。有證標準物

6、質應符合“國際通用計量學基本術語”中給出的“計量基準、標準的”定義。有些標準物質和有證標準物質有這樣的特性,它們與已確定的化學結構不相關,或由于其它原因不能用精確的物理 和化學測量方法確定,這類物質包括某些生物物質,如“疫苗”世界衛(wèi)生組織已經(jīng)規(guī)定它的國際單位。標準物質的特征1、材質均勻2、性能穩(wěn)定3、定值準確4、附有證書5、批量生產(chǎn) 6、具有與待測物質相近的組成和特性 材質均勻“均勻性”是標準物質的最基本的特征。為此在制備和使用前,均應采取促其均勻的措施,并實際經(jīng)均勻性檢驗合格。從理論上講,如果物質的一部分(單元的特性值與另一部分(單元的特性值沒有差異,則該物質就該特性而言是均勻的。而實際上不

7、可能沒有差異。如果物質的一部分(單元的特性值與另一部分(單元的特性值之間的差異不能被實驗檢測出來,或檢測出來的差異很小、 相對于測量(的不確定度來說是可以忽略的話,則該物質就該特性而言,可以視為“均勻”。這種檢測就是常說的“均勻性檢驗”。有關標準物質數(shù)理統(tǒng)計文獻中有多種均勻性檢驗方法介紹,如“方差檢驗法”(即F檢驗法、“平均值的一致性檢驗法”、“t檢驗法”、“極差法”等。 性能穩(wěn)定生產(chǎn)者應提供標準物質使 用的有效期限,在這一期限內標準物質的特性量值應保持不變。使用者可以放心地購買、貯存和使用。為提供這一期限,生產(chǎn)者在研究和制備標準物質時應進行穩(wěn)定性考察,原則上性能不穩(wěn)定的物質不能制備標準物質。

8、國家規(guī)定一級標準物質的穩(wěn)定性要長于1年。穩(wěn)定性考察: 取樣間隔:在考察之始要間隔時間少一 些、間隔密一些,便于觀察標準物質穩(wěn)定性的變化;隨著考察的時間的增長設置間隔時間長一些、間隔疏一些,此時樣品相對穩(wěn)定一些,可以節(jié)省一些測量次數(shù)、時 間及樣品。 測試方法:可按定值時的方法測試。其結果與定值的結果(標準值之差在 其不確定度之內時,表明樣品穩(wěn)定。 定值準確量值準確是標準物質最主要的特征。標準物質作為計量標準就是憑借著標準值及其準確度進行校準儀器、評價測量方法和進行量值傳遞或溯源。所以標準物質的特性量 值必須由設備精良的實驗室、組織有實踐經(jīng)驗的操作人員、采取準確可靠(可溯源的的測量方法進行測定。一

9、級標準物質要采用如下三種方式之一進行定值:(1采用絕對測量方法定值:該類方法基于對基本測量單位進行直接測量,或依賴于物理或化學理論建立起來的準確數(shù)學方程,而間接聯(lián)系到基本單位量值而定值。直接溯源可獲取較高的準確度和可靠性。對于標準氣體 就是以被國家技術監(jiān)督部門確立為基準方法的“重量法”,和經(jīng)嚴格校準程序和認證的“壓力配氣法”和“容量配氣法”。對于化學成份量“精密庫侖法”和“同位素稀釋質譜法”都屬絕對測量方法。(2采用兩種或兩種以上準確、可靠的測量方法定值:這里強調的是方法間必須是相互獨立的,同時方法又必須是準確、可靠的。2多個實驗室采用準確、可靠的方法協(xié)同定值: 其關鍵在于參加定值的實驗室要具

10、有較高的、同等的能力與水平,采用相互獨立的、準確、可靠的方法。同時需要一定數(shù)量的實驗室(一般6-8個實驗室參加定值,便于統(tǒng)計處理、增加定值的可靠性。定值不確定度計算:不確定度是表征合理地賦予被測量之值的分散性,并與測量結果相聯(lián)系的參數(shù)。測量不確定度由多個分量組成,其中一些分量可用測量結果的統(tǒng)計分布估算,可用實驗標準偏差S表征(常稱為A類分量或A類不確定度;另一些分量則可用基于經(jīng)驗或其它 信息的假定概率分布估算,也可用類似于標準偏差的量Uj表征(常稱為B類分量或B類不確定度。將A類不確定度和B類不確定度按均方根的方式組合起來就得出合成標準不確定度Uc;再乘以包含因子K(該因子與測量所要求的置信概

11、率相關,表示測量值的可信程度,其值約在1-3之間將得出展伸不確定度或稱總不確定度以U表示。附有證書標準物質必須有“證書”,它是介紹標準物質特性的主要技術文件,是標準物質生產(chǎn)者向使用者提供的計量保證書。證書上注 明該標準物質的標準值、定值不確定度、正確使用或貯存的方法等,是標準物質簡要介紹和使用指南。批量生產(chǎn)標準物質必須有足夠的產(chǎn)量和儲備,以滿足測試工作對標準物質的實際需要。尤其二級(即工作級標準物質,直接用于現(xiàn)場分析需求量很大,常需分批制備、分批定值。對于性能穩(wěn)定的金屬、巖石、礦石等標準物質,一批的產(chǎn)量最好能滿足現(xiàn)場分析5至10年的用量。 具有與待測物質相近的組成和特性 使用標準物質確定待測物

12、質的量值時,為消除由于標準物質與待測物質兩者基質和測量范圍不同而帶來的系統(tǒng)影響,應選擇與待測物質性質、組成或含量相近似的標準物質,這是使用標準物質應遵循的一條原則。所以在制備標準物質時,生產(chǎn)者有意識地選擇某些材料或人工合成一些材料。標準物質幾乎都是針對分析方法或測試的要求“一對一”的 進行研制。標準物質的等級 “一級標準物質”( Primary Reference Material其定值準確度最高,主要用于評價標準方法、作仲裁分析的標準、為二級標準物質定值,是傳遞量值的依據(jù)。 “二級標準物質”( Secondary Reference Material的主要特點是滿足現(xiàn)場測量的需要,準確度能適

13、應現(xiàn)場測量的需要就可以了,但要保持批量生產(chǎn)和供應、價格也比一級標準物質便宜、品種也多于 一級標準物質,也常稱為工作級標準物質?！凹墶钡膭澐质窍鄬Φ?不論是一級還是二級,都屬于國際標準化組織所定義的有證標準物質CRM。我國的標準物質基本上分為兩級, 1980年原國家計量局頒布了“一級標準物質審定與授權生產(chǎn)辦法”、1987年頒布的“標準物質管理辦法”中都規(guī)定了我國標準物質等級的劃分。 一級標準物質一級標準物質是統(tǒng)一全國化學成分量、物理化學特性量與工程量值的重要依據(jù),但必須具備如下的條件:(1用下列方式之一定值:絕對測量法;兩種以上不同原理的準確、可靠的方法;多個實驗室采用準確、可靠的方法協(xié)同定值1

14、定值準確度具有國內最高水平2材質均勻不影響定值不確定度3穩(wěn)定性在一年以上4具有國家統(tǒng)一編號的標準物質證書 5符合規(guī)定的、合格的標簽和包裝形式二級標準物質二級標準物質按規(guī)定采用準確可靠的方法或與一級標準物質相比較的方法定值,由有關業(yè)務主管部門批準、并授權生產(chǎn)?；鶞饰镔|(Primary Reference Material PRM由于化學成分量溯源研究與系統(tǒng)建立的需 要,在標準物質體系中又增加了新成員“基準物質”(Primary Reference Material PRM,它是1995年國際計量委員會(CIPM物質量咨詢委員會(CCQM定義的,是使用基準方法定值的標準物質。在實際使用中常是具有最

15、高純度、且具有與最高純度相應定值不確定度的化學純物質,用于化學成分量值的溯源與復現(xiàn)。它應置于一級標準物質之上或是其一部分。在我國標準物質市場上,同時還存在著“標準樣品”,和上述標準物質性質類似、作用和應 用也相同。在美國上個世紀七十年代以前標準物質曾稱為標準樣品后來改為標準參考物質至今,二者是一回事。美國NIST直言:SRM就是在美國生產(chǎn)和發(fā)布的CRM,鑒于美國國內習俗而未改稱CRM。在歐共體市場上也只有一個CRM稱呼。而在我國卻同時存在二種實物標準:國家級“標準物質”和國家級“標準樣品”。標準樣品(Reference Sample具有準確的標準值、均勻性和穩(wěn)定性,并具 有一種或多種性能特征,

16、経國務院標準化行政主管部門或者國務院有關行政主管部門批準,取得證書和標志的實物標準。標準樣品也分為兩級:1國家標準樣品2行業(yè)標準樣品 標準物質的分類標準物質品種繁多,涉及諸多學科、領域,科學合理地分類很難。比較實用的分類方法是按標準物質的特性、服務領域、按學科或專業(yè)進行分類。也有按校驗和服務對象分類的,如分為色譜標樣、電化學標樣、分光光度標樣、探針標樣、標準氣體、水質標樣、土壤標樣、食品檢驗標樣等。 按標準物質的特性分類1(1 化學成分量標準物質,如鋼鐵、有色金屬、礦石、土壤、試劑、氣體、農藥等。2(2 物理化學特性量標準物質,如電導、酸度、粘度、燃燒熱、高分子材料的分子量等。3(3 工程技術

17、特性量標準物質,如顆粒度、濁度、滲透率、煙密度、辛烷值等標準物質。 按學科或專業(yè)分類1物理學,如水三相點、熔點、密度、硬度、色度、電阻率、濾光片、折射率、放射性等。 2無機化學(化工,如氣體、水中單元素溶液、化學試劑、玻璃、陶瓷、水泥、化肥等。 3有機化學(化工,如油品、有機試劑、橡膠、塑料、農藥等。4 物理化學,如電導、酸度、粘度、燃燒熱、聚合物分子量等。5 環(huán)境監(jiān)測,如大氣污染、水質污染、粉塵、 農藥(殘留、甲醇、多氯聯(lián)苯(芳烴等。 6臨床醫(yī)學、藥學,如血清、血細胞計數(shù)、尿酸、尿素、膽甾醇、抗生素、藥品等。7 冶金,如鋼、生鐵、石灰石、鋁、銅、鉛、鉻、貴金屬、高溫合金等。8 地質,如土壤、

18、巖石、礦物、沉積物、電子探針成分分析、同位素地質年齡等。 按服務領域分類劃分為冶金(鋼鐵、有色金屬、化工、能源、地質、農業(yè)、食品、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測、安全防護等。國際標準化組織(ISO對標準物質的分類方式 我國標準物質分類 標準物質的選用-選用原則 要首選為國家計量部門頒布、有編號的標準物質。 依據(jù)測試所需要的準確度,正確選擇和使用標準物質。 要根據(jù)測試方法和被測樣品的性狀如組成(基體及干擾成分、待測物濃度(或含量、賦存的介質環(huán)境等選用合適的標準物質。 在使用標準物質前要先看證書。 標準物質有“使用期限”,購買時選最小包裝,以“夠用為限”。 要按證書上規(guī)定的儲存方法保存標準物質。 標準物質的選

19、用-注意事項 標準物質量值傳遞體系 標準物質在實驗室管理中的作用一.實驗室分析測試數(shù)據(jù)的質量保證二.實驗室儀器設備的檢定、校準三.分析測試方法的評價四.實驗室分析測試人員的能力評價五.實驗室間分析測試結果的評價六.分析測試結果爭議的仲裁實驗室分析測試數(shù)據(jù)的質量保證 測量中控制對測量有影響的因素,及時地發(fā)現(xiàn)測量誤差和采取措施減小誤差,并予以修正,使測量過程得到控制,是獲得準確測量結果的保證。標準物質是判斷測量結果是否正確、測量過程是否失控的重要手段。實驗室的內部質量保證通常采用 的方法是在堅持使用統(tǒng)一的實驗方法和數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法的前提下,選用適宜的標準物質作測量時的“監(jiān)控樣品”,在實驗室的內部自行組織對測量過程及測量結果進行檢查和評價。測試準確度質量控制圖質量負責人把標準物質發(fā)給測試人員,定期(時穿插在過程中進行測試。以