关键词： 钢铁成分分析标准样品
钢铁光谱分析标准样品 光谱分析标准物质 光谱标准物质 光谱标准样品 光谱标样
碳、氢、氮三个元素的定量测定是有机分析中最基本的数据之一，需求量大，应用广泛。测定炸药中碳、氢、氮三个元素的含量，可以为确定其分子结构或检验样品的纯度提供推断依据。
一、实验方法
1、主要仪器与材料 元素分析仪：EA1108 型；标准物质：乙酰苯胺（C8H9NO）。
2、实验条件 燃烧炉温度：1020℃,TCD检测器，载气为氦气（纯度为99.99%），流速100mL/min，色谱柱：C，H,N测定专用不锈钢柱，柱温65℃，高纯氧（纯度为99.99%）流速：20mL/min。
二、测定元素含量的不确定度评度 在采用元素分析仪法测定炸药元素含量的过程中，测量不确定度的来源主要是含量测试过程、称量过程及由于炸药样品本身的不均匀性带来的不确定度。具体包括：
（1）元素分析仪测量重复性带来的不确定度；
（2）标准物质乙酰苯胺带来的不确定度；
（3）样品不均匀性带来的不确定度；
（4）称量过程带来的不确定度。
1、测量重复性带来的不确定度 测量重复性带来的不确定属于A类不确定度。在相同测量条件下，对标准物质乙酰苯胺的C，H，N元素含量进行多次测量，测定结果见表1。在进行测量之前，必须对元素仪进行校正，以消除仪器状态对测量的影响。以平均值作为测量结果，则由测量重复性带来的标准不确定度uA为： nsuA=
(1) 将数据带入式（1），计算结果见表1，自由度91101=−=−=nAν 表1 乙酰苯胺的元素含量结果（ n=10） 元素 测定值c/% 平均值c/% 标准差s/% 标准不确定度uA/% C 71.23/71.64/71.68/71.03/71.19/71.26 71.37/71.30/71.80/71.52 71.40 0.23 0.074 H 6.82/6.85/6.91/6.83/6.80/6.79/6.78 6.73/6.75/6.71 6.80 0.06 0.018 N 10.33/10.34/10.32/10.22/10.24/10.24 10.24/10.22/10.28/10.25 10.27 0.04 0.014 2、标准物质乙酰苯胺带来的不确定度 标准物质乙酰苯胺带来的不确定度属于B类不确定度。标准物质乙酰苯胺C，H，N，定值的不确定度及各元素含量测量平均值见表2，按均匀分布处理，则由标准物质乙酰苯胺引起各元素的标准不确定度uB1按下式计算：xuuB×=3/1 (2) 式中：u为标准物质乙酰苯胺各元素定值的不确定度；x标准物质乙酰苯胺各元素测量平均值。 自由度∞=ν1B，计算所得由标准物乙酰苯胺引起的各元素不确定度示于表2。 表2 标准物乙酰苯胺带来的标准不确定度分量 元素 含量c/% 定值不确定度u/% 标准不确定度分量uB1/% C 71.41 0.4 0.165 H 6.80 1.0 0.039 N 10.27 0.5 0.030 3、样品不均匀性带来的不确定度 样品不均匀性带来的不确定度属于B类不确定度。由于炸药样品的特点，使试样本身存在不均匀性。采用抽样技术对炸药的不均匀性进行研究和表征。以HMX（C4H8N8O8）为例，对HMX 随机抽样20次，用元素分析仪法测定其C，H，N元素含量，结果见表3。根据格拉布斯准则，对测定数据进行离群值剔除，可知H含量3.07%为离群值，因此将该样本中各元素测定值（N:38.61%，C: 15.54%）在计算中予以剔除。求得HMX各元素含量的平均值及标准偏差如表3所示，有效测定次数均为19次。根据式（1）可求得HMX各元素的标准不确定度分量uB2（见表3），自由度181192=−=νB 表3 由HMX均匀性引入的标准不确定度 元素 测定值c/% 平均值c/% 标准差s/% 标准不确定度uB2/% C 15.39/15.52/15.54/15.48/15.51/15.52/ 15.53/15.53/15.53/15.54/15.54/15.55/ 15.56/15.56/15.56/15.58/15.58/15.60 15.60/15.62 15.54 0.055 0.014 H 2.49/2.64/2.60/2.63/2.57/2.63/2.73/ 2.55/2.55/3.07/2.67/2.71/2.48/2.82/ 2.71/2.51/2.54/2.54/2.75/2.72 2.62 0.098 0.022 N 38.53/38.66/38.43/38.60/38.53/38.66 38.70/38.85/38.89/38.61/38.77/38.68 38.80/38.96/38.62/38.80/38.97/39.01 39.01/38.72 38.76 0.164 0.042 4、称量过程带来的不确定度 称量过程带来的不确定度属于B类不确定度。 用元素分析仪法测定炸药元素含量的计算公式为：mkAc/= （3） 式中：c为炸药的元素含量，%；k为元素含量校正因子，sVmg11%−−⋅⋅⋅µ；A为炸药的峰面积，sV⋅µ；m为炸药的质量，mg。将式（3）中的c对m 求导，得： mcmc−=∂∂ 在试样称量过程中，使用感量为0.002mg天平，其称量误差为：±0.004mg，HMX试样的质量为3.00g ，HMX试样的元素含量平均值见表4，由称量误差带来的标准不确定度uB3可由下式计算：cuB×=00.3/004.03 (4) 所得结果见表4，自由度∞=ν3B 表4 由称量过程引入的标准不确定度分量 元素 测定平均值%/c 标准不确定度uB3/% C 15.54 0.021 H 2.62 0.003 N 38.76 0.052 5、测定炸药元素含量的合成标准不确定度 以HMX为例，采用元素分析仪法测定HMX的C，H，N元素含量的合成标准不确定度uC 为： uuuuuBBBAc2322212+++= (5) 将有关数据代入式（5）可求得采用元素分析仪法测定HMX的C，H，N元素含量的合成标准不确定度uC结果见表5。合成自由度νeff为： ννννν34324214144BBBBBBAAceffuuuuu+++= （6） 将有关数据代入式（6）算得各元素νeff值见表5。 三、测定炸药元素含量的扩展不确定度 取置信水平为95%，查t分布临界值表得各元素含量测定的t值，取包含因子)(95.0νefftk=，则测定HMX元素含量的扩展不确定度U为：uckU= 将有关数据代入上式，求得HMX 各元素含量的扩展不确定度见表5。 表5 元素分析仪法测定HMX元素含量的不确定度 元素 合成标准不确定度uC/% νeff t0.95 扩展不确定度U/% C 0.183 329 1.984 0.362 H 0.049 222 1.984 0.097 N 0.074 169 1.984 0.142 采用元素分析仪法测定炸药的C，H，N 元素含量，评定了测定炸药的C，H，N 元素含量的不确定度，测定HMX的扩展不确定度小于0.5%
