标准物质的研制

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第600页（3189字）

研制标准物质是一项技术性很强的工作，它需要进行周密的实验设计、做大量的分析测定，对获得数据经统计分析后，做出计量学判断，给出特性量值真值的最佳估计值。研制标准物质的工作人员应熟悉实验检测工作的要求、所研究物质的特性和制备工艺、各种高准确度高精密度分析测量技术、计量学、统计学等专业知识。另外研制标准物质还需要一定的工作条件，较好的分析仪器设备和环境条件等。研制标准物质的工作程序可大致概括如下：

(1)确定技术指标，对候选物作初步研究。

研制标准物质时，应首先调查要研制的标准物质的应用领域和实际要求，确定基体物质的类型、物质的变动性指标，根据技术先进、经济合理、实用性好和适用广泛的原则确定特性量值范围和准确度等具体技术指标。然后选择候选物，研究其均匀性、稳定性，初测欲定值的量值范围。选作标准物质的材料，其稳定性和均匀性应适合标准物质的予期用途，有合适的特性量值测量方法。候选物还应有足够的数量，以保证满足标准物质的使用需要。

(2)制备标准物质

根据选定物质的性质和确定的技术指标，制定出制备标准物质的程序，例如制备地质成分标准物质时，需先采集原始岩石、矿石或矿物样品，经初步挑选后破碎，然后干燥、研磨过筛，分装、贮存。在采集样品时，应注意其均匀性、稳定性适合标准物质的予期用途，应有合适的特性量值测量方法，系列标准物质应合理安排特性量值变化梯度，以较少的品种复盖较宽的范围。在处理固体标准物质时，如在粉碎、研磨中应尽量减少沾污和氧化，颗粒度要适中，注意防止堆置过程的分异。分装时也要注意别沾污和分装过程中溶剂挥发等造成浓度差异。分装固体样品时，可采用分样效果较好的随机分样法。

包装容器和贮存条件对标准物质的稳定性影响较大，在分装样品之前应对包装容器的特性和贮存条件作认真的研究，选择合适的容器及贮存条件，以保证标准物质的特性量值在使用和贮存中不受影响。

(3)标准物质的均匀性和稳定性检验

均匀性是标准物质必须具备的基本特性，它是指物质各部分间被测特性量值是否存在差异。通常是在规定的条件下，用具有一定精度的检测方法测定不同部位的特性量值，以考察有无显着的差异。做均匀性检验时，取样应注意易产生差异的部位，取样的分布应对总体有足够的代表性，而且抽取样品的个数和每个样品重复测量的次数要符合统计检验的要求。对具有多个特性量的物质，应选择不易均匀的特性量进行均匀性检验。均匀性检验应注明最小取样量。若经检验发现物质不均匀的误差与测量误差大小相近，则此误差必须作为不确定度的一部分考虑。若物质的变动性是不确定度的主要因素，则该物质需重新加工，或分别对每个样品定值。

经均匀性检验合格的物质，应在规定的保存条件或在使用条件下，定期进行稳定性考察。若物质具有多个特性量值时，可选择易变或有代表性的量值进行考察。当不同时间间隔内的测量结果的偏差不超过实验方法的测量不确定度时，则认为物质在试验的时间间隔内稳定。对一级标准物质，稳定期至少一年，对二级标准物质，稳定期在六个月以上。

(4)选择和研究定值方法，进行定值测量。

对标准物质定值，常按下面途径之一进行：(a)绝对测量法(也称基准方法)。此法基于国际基本单位对被测特性量进行直接测量，或者通过物理或化学理论而建立起来的准确数学方程，间接联系到国际单位；(b)两种以上不同原理的准确可靠的方法。这些方法经仔细研究应具有较好的准确度，可由一个实验室完成，也可由多个实验室完成。确定的特性量值不包含测量方法和实验室系统误差，特性量值有计量溯源性。(c)多个实验室合作定值。采用此法的前提是参加定值实验室提供的测量结果符合正态分布，即这些实验室具有同等的测量能力和准确度水平，实验室间不存在可察觉的系统误差，定值采用的方法是经验证的、准确度能满足定值要求的。按ISO导则35规定，参加多实验室合作定值的实验室数不要少于15个。

确定定值途径之后，应认真研究定值方法，包括方法的精密度、准确度、线性、回收率、各方法间的误差。若采用多实验室合作定值的话，还要研究实验室间的误差等。然后根据物质的均匀程度，选定的定值方法确定定值方案，包括抽样方法，参加的实验室数，每个实验室测量的样品数，对每个样品重复测量的次数，对测量方法细节及准确度的规定，报出结果的形式等。根据制定的方案，分发样品，各实验室进行独立测量。为了确保测量结果准确可靠，还可发放已知量值的标准物质进行质量控制。每个实验室的一组独立测量结果，在技术上剔除可疑值后，可用狄克逊(Dixon)法或格拉布斯法(Grubbs)从统计学上剔除可疑值。计算平均值、标准偏差。若数据比较分散或可疑值较多，则应检查测量方法，测量条件和操作过程。若由多个实验室合作定值，则需汇总全部数据，进行统计分析。综合物质的均匀性和稳定性程度，估计物质的变动性。根据定值方法的可靠性和物质的变动性，从统计学与实践相结合的角度，确定物质的特性量值的最佳估计值及不确定度。

为了验证所研制的标准物质达到的水平，通常要选择1～2种国外同类标准物质进行比对，同时选择几个测量水平较高的用户进行试用，以证明其适用性。

(5)申请标准物质定级证书、制造计量器具许可证，发放使用。

为了指导用户正确使用、保存标准物质，使其对标准物质的可靠性有正确的判断，标准物质必须附有证书，它是研制单位向用户提供的质量保证书和简要的使用指南，具有计量器具检定证书同等的效能。

根据标准物质管理办法，研制者应向国家计量行政主管部门申请对所研制的标准物质定级和制造计量许可证，经批准，取得证书后方可正式发放使用，并根据需要重新制备，开展量值传递工作。

【参考文献】：

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