СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ СОДЕРЖАНИЙ КОМПОНЕНТОВ В ПРОБАХ Российский патент 2008 года по МПК G01N33/20 

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для установления действительных содержаний компонентов в пробах в тех случаях, когда не имеется стандартных образцов, аттестованные значения содержаний компонентов в которых охватывали бы область содержаний, близких к определяемому. Изобретение может быть использовано и при создании стандартных образцов.

Известен способ определения действительных содержаний примесей в пробах, который основан на анализе вещества стандартных образцов с различными аттестованными содержаниями примесного компонента и установлении зависимости между оценкой систематической погрешности результата анализа и содержанием компонента, найденным в данном веществе данным методом в данных условиях [1]. Указанная зависимость экстраполируется в область малых содержаний, не охваченную аттестованными значениями содержаний в стандартных образцах, и используется для установления знака и значения систематической погрешности, после чего в результат анализа пробы, выполненного в тех же условиях, что и анализ вещества стандартных образцов, вносится соответствующая поправка.

Недостатком этого способа является то, что предусмотренная в нем последовательность операции позволяет оценить систематическую погрешность только путем экстраполяции, что оставляет некоторую неопределенность в установлении самой поправки.

Известен способ, основанный на использовании, наряду со стандартными образцами, не охватывающими по аттестованным содержаниям содержание компонента в пробе, вспомогательных образцов, охватывающих интервал возможных значений содержаний в исследуемом веществе.

При установлении аттестованных значений во вспомогательных образцах необходимо и достаточно, чтобы эти значения были установлены в идентичных для всех образцов условиях, например, в одной и той же лаборатории, одним и тем же методом.

Анализ вещества вспомогательных образцов позволяет установить зависимость между оценкой систематической погрешности результата определения содержания компонента от самого результата определения. При условии адекватности стандартных и вспомогательных образцов аналогичная зависимость, построенная применительно к веществу стандартных образцов, будет иметь тот же вид, что и для вспомогательных образцов. Зависимость, установленная для вспомогательных образцов, будет, в общем случае, смещена относительно действительного ее положения. Однако идентичный вид обеих зависимостей обеспечивает возможность достройки зависимости, полученной для стандартных образцов, в область содержаний, охватывающую содержание компонента в пробе, путем использования зависимости, полученной для вспомогательных образцов [2].

Недостатком способа является то, что подобная достройка не всегда будет достаточно корректной. Это связано с тем, что действительные значения содержаний компонента во вспомогательных образцах, в отличие от аналогичных данных для стандартных образцов, остаются неизвестными. По этой причине параметры, характеризующие окончательно установленный вид зависимости, т.е. после достройки, могут в той или иной мере отличаться от реальных. Последнее обстоятельство может привести к недостаточно правильному определению систематической погрешности результата анализа на содержание данного компонента в исследуемой пробе.

Известен способ определения действительных содержаний компонентов, основанный на использовании набора стандартных образцов путем измерения, преобразования и сравнения аналитических сигналов, например оптических характеристик соответствующих спектральных линий компонентов материала стандартных образцов и аналогичных им компонентов пробы (прототип) [3].

Недостатком указанного способа является невозможность достоверного установления содержаний компонентов при отсутствии стандартных образцов, достаточно близких к анализируемому веществу по содержанию компонента, идентичного определяемому.

Отмеченный недостаток преодолевается предлагаемым способом.

В приведенных выше аналогах [1, 2] стандартные образцы используются не в качестве средств измерения содержаний компонента, а в качестве объекта анализа, что исключает возможность использования какого-либо из этих аналогов в качестве прототипа.

Сущность изобретения

1. Выполняют анализ на содержание компонента в веществе вспомогательных образцов, аттестованные значения содержаний компонента в которых охватывают содержание компонента в исследуемой пробе. По полученным результатам устанавливают зависимость между оценкой систематической погрешности результата анализа и найденным как результат анализа, содержанием компонента применительно к веществу вспомогательных образцов, затем определяют содержание компонента в веществе вспомогательных образцов в количестве не менее двух, аттестованные значения содержаний в которых превышают содержание компонента в пробе, с использованием стандартных образцов, аттестованные значения содержаний в которых также превышают содержание компонента в пробе и охватывают значения содержаний в этих вспомогательных образцах. По полученным результатам корректируют положение зависимости между оценкой систематической погрешности результата анализа и найденным как результат, анализа содержанием и используют скорректированную зависимость для определения поправки к найденному в результате анализа значению содержания компонента в пробе.

2. Выполняют анализ на содержание компонента в веществе вспомогательных образцов, аттестованные значения содержаний компонента в которых охватывают содержание компонента в исследуемой пробе. По полученным результатам устанавливают зависимость между оценкой систематической погрешности результата анализа и найденным как результат, анализа содержанием компонента применительно к веществу вспомогательных образцов, затем определяют содержание компонента в веществе вспомогательных образцов в количестве не менее двух, аттестованные значения содержаний в которых превышают содержание компонента в пробе, с использованием стандартных образцов, аттестованные значения содержаний в которых также превышают содержание компонента в пробе и охватывают значения содержаний в этих вспомогательных образцах. По полученным результатам корректируют положение зависимости между оценкой систематической погрешности результата анализа и найденным, как результат анализа содержанием, по скорректированной зависимости определяют поправки к найденным в результате анализа значениям содержаний компонента во вспомогательных образцах, не охваченных по значениям содержаний аттестованными значениями содержаний в стандартных образцах, при этом все вспомогательные образцы с исправленными значениями содержаний приобретают ранг стандартных образцов.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлены график зависимости между оценкой систематической погрешности Δ результата анализа вещества вспомогательных образцов на содержание компонента и найденным как результат анализа содержанием С (график 1) и график аналогичной зависимости, скорректированной с учетом результата анализа двух вспомогательных образцов с наиболее высокими для данного набора содержаниями, выполненного с использованием стандартных образцов (график 2).

Анализ вещества вспомогательных образцов позволяет установить вид зависимости между оценкой систематической погрешности результата определения в нем содержания компонента и самим результатом определения в интервале содержаний, охватывающем содержание компонента в пробе и имеющихся стандартных образцах с относительно высокими содержаниями. Оценка систематической погрешности находится как разность между воспроизведенным значением содержания (т.е. значением, найденным как результат анализа вещества вспомогательного образца, выполненного в данных конкретных условиях) и содержанием, установленным при изготовлении вспомогательного образца, т.е. аттестованным его значением. Подобная оценка в общем случае не совпадает с действительным значением систематической погрешности, т.к. сами аттестованные значения в наборе вспомогательных образцов также, в общем случае, будут смещены от действительных значений. Это связано с тем, что вспомогательные образцы, в отличие от стандартных образцов, аттестованы по данным только одной лаборатории. Положение зависимости между оценкой систематической погрешности и измеренным содержанием применительно к вспомогательным образцам может, таким образом, не совпасть с тем ее положением в данной системе координат, которое должно соответствовать действительным значениям систематической погрешности. Поскольку вид зависимости известен (он установлен по результатам воспроизведения значений содержаний во вспомогательных образцах), то для установления действительного положения зависимости необходимо и достаточно определить действительное положение ее отдельного участка. Тем самым будут определены и действительные (исправленные) значения содержаний компонента во всех образцах, входящих в состав набора вспомогательных образцов. Такая корректировка осуществляется при помощи стандартных образцов с аттестованными значениями содержаний, охватывающих аттестованные содержания не менее двух вспомогательных образцов, отобранных для этой цели.

Наличие скорректированной (в плане ее положения в данной системе координат) зависимости между оценкой систематической погрешности результата определения содержания компонента и содержанием, найденные как результат анализа, обеспечивает возможность ее использования для внесения поправки в результат анализа пробы, т.е. получения действительного значения содержания определяемого компонента. Кроме того, наличие исправленных значений содержаний в веществе вспомогательных образцов позволяет перевести их в ранг стандартных образцов.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее изобретение примера реализации способа.

Допустим, требуется определить содержание примеси железа в пробе алюминия методом атомно-абсорбционной спектроскопии. При этом известно, что содержание указанной примеси в пробе меньше, чем аттестованное значение содержания железа в стандартном образце с наименьшим его содержанием (в данном наборе стандартных образцов). Кроме стандартных образцов имеется забор вспомогательных образцов алюминия с установленными в идентичных условиях по данным одной лаборатории содержаниями железа, которые охватывают интервал возможных значений содержаний железа в исследуемой пробе и приняты в качестве аттестованных характеристик вспомогательных образцов. Эти аттестованные значения равны, в мас.%:

0,0023; 0,0049; 0,0071; 0,01; 0,0135.

Имеющиеся стандартные образцы алюминия по аттестованным значениям содержаний железа охватывают два последние аттестованные содержания вспомогательных образцов, т.е. 0,01 и 0,0135.

Выполняется анализ вещества вспомогательных образцов на содержание железа. В результате анализа получены следующие значения содержаний, в мас.%:

0,003; 0,006; 0,0085; 0,012; 0,016.

Выполняется анализ исследуемой пробы на содержание того же компонента. Содержание железа, найденное как результат анализа пробы, оказалось равным 0,0045 мас.%.

По разностям найденных как результат анализа содержаний в веществе вспомогательных образцов и их аттестованных содержаний определяются значения абсолютных систематических погрешностей результатов анализа на содержание железа применительно к вспомогательным образцам. Установленные по таким оценкам значений систематических погрешностей равны соответственно, в мас.%:

0,0007; 0,0011; 0,0014; 0,002; 0,0025.

Строится зависимость между оценкой систематической погрешности результата анализа на содержание железа и значением содержания, найденным, как результат анализа применительно к вспомогательным образцам (график 1 на чертеже).

Отрезок между точками на графике, соответствующем двум вспомогательным образцам с наиболее высокими для данного набора содержаниями, выбирается в качестве реперного участка и выполняется анализ этих образцов, но уже с использованием стандартных образцов. Найденные таким образом действительные содержания оказались равными 0,0089 и 0,012 мас.% соответственно.

Устанавливаются действительные значения систематических погрешностей результатов анализа этих двух образцов по разностям между первоначально измеренными содержаниями (без применения стандартных образцов) и найденными действительными значениями (т.е. с применением стандартных образцов). Они оказались равными 0,0031 и 0,004 мас.%. Эти значения наносятся на график и по скорректированному положению реперного участка корректируется и положение всей зависимости между оценкой систематической погрешности результата анализа и значением содержания, найденным как результат анализа (график 2 на чертеже).

Определяется действительное (исправленное) значение содержания в исследуемой пробе. Поскольку найденное как результат анализа содержание железа в пробе равно 0,0045 мас.%, то соответствующая поправка на графике 2 будет равна 0,0017 мас.%. Следовательно, действительное содержание железа в пробе алюминия равно 0,0023%. По графику 2 определяются и действительные значения содержаний железа в остальных вспомогательных образцах. Они оказываются равными соответственно 0,0016; 0,004; 0,006 мас.%.

Действительные значения содержаний, найденные для вспомогательных образцов, т.е. 0,0016; 0,004; 0,006; 0,0089; 0,012 мас.%, могут быть использованы в качестве аттестованных характеристик при переводе вспомогательных образцов данной партии в ранг стандартных образцов.

Техническим результатом изобретения является повышение правильности (полноты исключения систематических погрешностей) результатов определений малых содержаний компонентов в пробах и обеспечение возможности создания стандартных образцов, аттестованных применительно к малым содержаниям. При отсутствии стандартных образцов, с помощью которых устанавливаются действительные значения содержаний во вспомогательных образцах с наибольшими значениями содержаний или в случаях, требующих особо точных измерений, действительные значения содержаний в этих вспомогательных образцах могут быть установлены по данным межлабораторного эксперимента - так, как это принято в практике создания стандартных образцов. Тем самым обеспечивается перевод вспомогательных образцов в ранг стандартных образцов высших разрядов.

Предлагаемый способ может быть использован при необходимости и для определения действительных содержаний и в области относительно высоких содержаний компонентов при наличии опорных стандартных образцов, аттестованных применительно к другим интервалам содержаний.

Способ может быть реализован и на основе атомно-эмиссионного, рентгеноспектрального, волюметрического и других видов анализа.

Все измерения производятся с помощью приборов, хорошо известных специалистам в данной области.

Источники информации

1. Р.Б.Шаевич. Способ определения действительных содержаний примесей в пробах. Патент РФ №1469389.

2. Р.Б.Шаевич. Способ определения содержаний примесей в пробах. Патент РФ №2053488.

3. А.Н.Зайдель. Основы спектрального анализа. Изд-во "Наука", М., 1965 г., с.146.

Изобретение относится к аналитической химии. Данные, необходимые для достоверного определения искомых содержаний, предлагается получать путем воспроизведения аттестованных содержаний компонента в наборе вспомогательных образцов, охватывающих по аттестованным характеристикам содержание в исследуемой пробе, и коррекции зависимости между оценкой систематической погрешности результата анализа и измеренным содержанием путем постановки межлабораторного эксперимента или с использованием стандартных образцов. Технический результат - получение достоверных результатов определения действительных содержаний компонентов в пробах. 2. н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения действительных содержаний компонентов в пробах, включающий сравнение содержаний компонента в исследуемой пробе и в веществе стандартных образцов, отличающийся тем, что выполняют анализ на содержание компонента в веществе вспомогательных образцов, аттестованные значения содержаний компонента в которых охватывают содержание компонента в исследуемой пробе, по полученным результатам устанавливают зависимость между оценкой систематической погрешности результата анализа и найденным как результат анализа содержанием компонента применительно к веществу вспомогательных образцов, затем определяют содержание компонента в веществе вспомогательных образцов в количестве не менее двух, аттестованные значения содержаний в которых превышают содержание компонента в пробе, путем постановки межлабораторного эксперимента или с использованием стандартных образцов, аттестованные значения в которых также превышают содержание компонента в пробе и охватывают значения содержаний в этих вспомогательных образцах, по полученным результатам корректируют положение зависимости между оценкой систематической погрешности результата анализа и найденным как результат анализа содержанием и используют скорректированную зависимость для определения поправки к найденному в результате анализа значению содержания компонента в пробе.2. Способ определения действительных содержаний компонентов в пробах, включающий сравнение содержаний компонента в исследуемой пробе и в веществе стандартных образцов, отличающийся тем, что выполняют анализ на содержание компонента в веществе вспомогательных образцов, аттестованные значения содержаний компонента в которых охватывают содержание компонента в исследуемой пробе, по полученным результатам устанавливают зависимость между оценкой систематической погрешности результата анализа и найденным как результат анализа содержанием компонента применительно к веществу вспомогательных образцов, затем определяют содержание компонента в веществе вспомогательных образцов в количестве не менее двух, аттестованные значения содержаний в которых превышают содержание компонента в пробе, путем постановки межлабораторного эксперимента с использованием стандартных образцов, аттестованные значения содержаний в которых также превышают содержание компонента в пробе и охватывают значения содержаний в этих вспомогательных образцах, по полученным результатам корректируют положение зависимости между оценкой систематической погрешности и найденным как результат анализа содержанием, по скорректированной зависимости определяют поправки к найденным в результате анализа значениям содержаний компонента во вспомогательных образцах, не охваченных по значениям содержаний аттестованными значениями содержаний в стандартных образцах, при этом все вспомогательные образцы с исправленными значениями содержаний приобретают ранг стандартных образцов.