Матрицы градуировочных растворов должны совпадать и в отношении содержания фтористоводородной кислоты, если анализируемые растворы были приготовлены из проб, собранных на кварцевый фильтр по методике, установленной в приложении D ИСО 15202-2, или по методике, установленной в приложении G ИСО 15202-2, с использованием фтористоводородной кислоты. Обычно избегают приготовления растворов с матрицами, совпадающими в отношении содержания фтористоводородной кислоты (см. 8.1.12.1), но это необходимо в случаях, когда воздействие кислоты на кварцевые фильтры приводит к высоким массовым концентрациям кремния (и возможно - других элементов, таких как алюминий, кальций и натрий) в анализируемых растворах. Поэтому градуировочные растворы должны быть приготовлены путем добавления соответствующих объемов рабочего стандартного раствора (6.6.1) или исходного стандартного раствора(ов) (6.5) на чистые кварцевые фильтры, для которых применяют методику растворения пробы, приведенную в соответствующем приложении ИСО 15202-2. В этом случае необходимо использовать пластмассовую мерную лабораторную посуду, стойкую к воздействию фтористоводородной кислоты, а также коррозионно-стойкую систему ввода проб.
6.7. Исходный(е) стандартный(е) раствор(ы) одного элемента для добавления внутреннего(их) стандарта(ов)
6.7.1. Если требуются анализируемые растворы, содержащие внутренний стандарт(ы) (см. 8.1.13.1), то для их приготовления используют серийно выпускаемые стандартные растворы или раствор одного элемента. Стандартный раствор(ы) должен содержать элемент(ы), используемый(е) в качестве внутреннего стандарта(ов), в соответствующей концентрации, например 10000 мг/л. Элемент(ы) внутреннего стандарта должен(ны) быть совместим(ы) с матрицей анализируемого раствора, а матрица(ы) стандартного раствора(ов) одного элемента, используемого(ых) для добавления внутреннего стандарта, должна быть совместима с определяемыми металлами и металлоидами (см. 8.1.13.2). Учитывают срок годности, указанный изготовителем.
6.7.2. В качестве альтернативы для приготовления исходного стандартного раствора(ов) одного элемента можно использовать металлы высокой чистоты или их соли. Методика приготовления растворов должна быть соответствующей, а градуировка любого используемого спектрометра - прослеживаемой к национальным стандартам.
Если предусмотрено введение поправки на межэлементное влияние (см. 8.1.8.1), приготовляют раствор с соответствующей массовой концентрацией, например от 50 до 200 мг/л, для каждого мешающего элемента. Аккуратно вводят пипеткой соответствующие объемы исходных стандартных растворов одного элемента (6.5.1) в отдельные маркированные мерные колбы с одной меткой (7.1.2). При необходимости (см. 8.1.12.1) подбирают матрицы растворов для проверки помех и анализируемых растворов (см. 6.6.2, абзацы 2 и 3). Доводят водой (6.1) почти до метки, закрывают пробкой и перемешивают вращательными движениями. Дают остыть, доводят водой до метки, закрывают пробкой и тщательно перемешивают. Хранят в подходящей емкости, например в бутыли из полипропилена (7.3), в течение не более одного года.
6.9. Лабораторный моющий раствор на основе моющего средства, подходящего для очистки устройств отбора проб и лабораторной посуды, разбавленного водой (6.1) в соответствии с инструкцией изготовителя.
6.10. Аргон, подходящий для использования в атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой.
Кроме обычного лабораторного оборудования используют следующие средства.
7.1. Стеклянная посуда
7.1.1. Пипетки с одной меткой, соответствующие требованиям ИСО 648, изготовленные из боросиликатного стекла марки 3.3, предварительно очищенные путем замачивания в растворе азотной кислоты с объемной долей 10% (6.4) в течение не менее 24 ч с последующим тщательным промыванием водой (6.1).
В качестве альтернативы стеклянная посуда может быть очищена подходящим моющим средством с помощью лабораторной моечной машины.
7.1.2. Мерные колбы с одной меткой, вместимостью от 50 до 1000 мл, соответствующие требованиям ИСО 1042, изготовленные из боросиликатного стекла 3.3, соответствующего требованиям ИСО 3585, очищенные перед использованием путем замачивания в растворе азотной кислоты с объемной долей 10% (6.4) в течение не менее 24 ч, с последующим тщательным промыванием водой (6.1).
В качестве альтернативы стеклянная посуда может быть очищена подходящим моющим средством с помощью лабораторной моечной машины.
7.2. Плунжерные объемно-дозирующие устройства, соответствующие требованиям ИСО 8655-1 и испытанные в соответствии с ИСО 8655-6, в том числе пипетторы, соответствующие требованиям ИСО 8655-2, в качестве заменителей пипеток с одной меткой, используемых для приготовления стандартных, градуировочных и анализируемых растворов, и дозаторы, соответствующие требованиям ИСО 8655-5, используемые для дозирования кислот.
Можно использовать бутыли, изготовленные из других пластмасс, при условии, что они подходят для конкретной цели использования (см. 6.5.1.2 и 6.6.1).
7.4. Атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно связанной плазмой, управляемый компьютером/ЭВМ, оснащенный автоматическим устройством подачи проб, предпочтительно с системой проточной промывки.
Разрабатывают и проводят аттестацию методики количественного анализа растворов проб частиц твердого аэрозоля, приготовленных в соответствии с ИСО 15202-2, которая подходит для использования с имеющимся в наличии ИСП спектрометром. В процессе разработки методики в качестве отправной точки используют характеристики спектрометра, указанные изготовителем. При разработке методики АЭС ИСП обращаются к руководствам по эксплуатации, предоставленным изготовителями спектрометров, а также международным, европейским и национальным стандартам.
Примечание. Настоящий стандарт применяют для разнообразных ИСП спектрометров, например устройств одновременного или последовательного типа измерения с системами фотоумножителей или полупроводниковых детекторов, настраиваемыми и эксплуатируемыми различным образом. Существуют некоторые принципы, которые применяют при разработке методики для всех спектрометров, но многие применимы лишь к конкретным спектрометрам или типам спектрометров.
Для каждого определяемого металла и металлоида определяют значение нижнего предела диапазона измерений, соответствующего цели измерения.
Пример. При выполнения измерений с целью сопоставить результаты измерений с предельно допустимыми значениями в соответствии с ЕН 482 [6] заданный нижний предел диапазона измерений для определяемого металла или металлоида
где
Затем путем деления заданного нижнего предела диапазона измерений, в микрограммах, на объем анализируемого раствора, в миллилитрах, вычисляют заданный предел количественного определения, в миллиграммах на литр.
Если минимальное время отбора проб вычисляют по формуле, приведенной в 8.1.4 ИСО 15202-1, то количество каждого определяемого металла или металлоида на фильтре должно превышать нижний предел диапазона измерений при условии, что во время отбора проб содержание этого металла или металлоида в воздухе превышало значение, соответствующее 0,1 предельно допустимого значения.
Для других целей измерения может потребоваться количественное определение при массовой концентрации менее 0,1 предельно допустимого значения, в таком случае в формулу (2) подставляют соответствующее более низкое значение.
Рассматривают значимость любой известной спектральной помехи с учетом цели измерений.
Для каждой потенциально пригодной аналитической линии обращаются к опубликованным материалам и (или) прошлому опыту (см. 8.1.6) и рассматривают взаимосвязь между интенсивностью помех и относительными предельными значениями для мешающих элементов и определяемых металлов и металлоидов.
Пример. При выполнении измерений в целях проверки соответствия предельно допустимым значениям мешающий элемент, массовая концентрация которого превышает предельно допустимое значение в 10 раз, вызовет положительное смещение, составляющее более 0,1 предельно допустимого значения массовой концентрации аналита при условии
где
Если сумма положительных смещений по всем потенциальным мешающим элементам составляет более 0,1 предельно допустимого значения для аналита при содержании каждого мешающего элемента в концентрации, превышающей предельно допустимое значение в 10 раз, то выбирают другую аналитическую линию или вводят поправки на межэлементное влияние (см. 8.1.8).
Примечания. 1. Обычно при измерениях в целях проверки соответствия предельно допустимым значениям поправку на межэлементное влияние не вводят.
2. Для других целей измерения может потребоваться количественное определение при массовых концентрациях менее 0,1 предельно допустимого значения, в таком случае в формулу (3) подставляют соответствующее более низкое значение.
3. По возможности избегают поправки на межэлементное влияние путем выбора для анализа другой длины волны, на которой измерение полностью свободно от мешающих влияний или подвержено им в меньшей степени.
8.1.4. Осевое или радиальное наблюдение плазмы
С учетом цели измерений (см. примечание) выбирают спектрометр с осевым или радиальным способом наблюдения плазмы или спектрометр, предназначенный как для осевого, так и для радиального наблюдения плазмы (спектрометр с двойным проецированием). Возможно, что для проведения измерений на одних длинах волн более подходит осевое наблюдение плазмы, а на других - радиальное.
Примечание. Осевое наблюдение плазмы может потребоваться для получения заданных пределов количественного определения (см. 8.1.2), но при этом измерение более восприимчиво к влиянию спектральных помех, чем при радиальном наблюдении.
8.1.5. Система ввода проб
Систему ввода проб выбирают с учетом заданного уровня чувствительности и природы матрицы анализируемого раствора. В большинстве случаев подходящей считают стандартную систему ввода проб, предоставляемую изготовителем спектрометра.
Примечания. 1. Если спектрально чистые анализируемые растворы содержат фтористоводородную кислоту, то необходимо использовать коррозионно-стойкую систему ввода проб.
2. Ультразвуковые распылители обеспечивают большую чувствительность по сравнению с традиционными пневматическими распылителями, такими как распылители с перекрестным потоком и распылители концентрического типа. Однако они не являются стойкими к коррозии под действием фтористоводородной кислоты и обычно требуют большего времени промывки, чем традиционные системы ввода проб. Тем не менее, выгодным может быть использование ультразвуковых распылителей в случае низких пределов количественного определения, например при определении металлов или металлоидов с особенно низким предельно допустимым значением и (или) при коротком времени отбора проб.
3. Приставка для генерации гидридов (для таких элементов, как мышьяк, сурьма, селен, теллур и т.п.) и холодного пара (для ртути) обеспечивает более низкие пределы количественного определения, чем при использовании других методик ввода проб; однако в настоящем стандарте не рассмотрены эти приставки.
8.1.6.1. Выбирают одну или несколько линий испускания для измерения массовой концентрации каждого определяемого металла или металлоида. Учитывают диапазон длин волн используемого спектрометра, уровни содержания элементов, эквивалентные фоновому излучению для них, требуемый предел количественного определения (см. 8.1.2) и значимые спектральные помехи с учетом цели измерений (см. 8.1.3). Обычно предпочтителен выбор линий спектра с большей интенсивностью. Однако избегают использования линий, на которых проявляется прямое наложение спектральных линий или наблюдается сложное изменение фона, вызванное наложением нескольких интенсивных, близко расположенных эмиссионных линий. Для выявления любых проблем, не учтенных при разработке методики, рекомендуется, по возможности, использовать более одной линии для каждого аналита.
Примечания. 1. При применении спектрометров с монохроматором пользователи могут свободно выбрать любую область спектра от ультрафиолетового (УФ) до видимого. При этом по таблицам спектральных линий (см. [11]) пользователи могут выбрать любую подходящую длину волны, свободную от мешающего влияния. При применении спектрометров с дифракционной решеткой типа Эшелле и (или) полупроводниковыми детекторами также возможен выбор из большого числа линий. Однако при применении спектрометров с полихроматором возможен выбор только линий, доступных исходя из конфигурации конкретного используемого спектрометра.
2. При наличии прямого спектрального перекрывания и невозможности использования другой линии испускания для определения металла или металлоида возможно введение поправки на межэлементное влияние (см. 8.1.8).
8.1.6.2. Если измерения выполняют с использованием более одной аналитической линии аналита, то при этом решают, как представить результаты измерений в протоколе.
При составлении протокола анализа учитывают следующее: при выборе для анализа двух аналитических линий приводят среднее из двух результатов измерений; при выборе для анализа трех аналитических линий приводят среднее из двух наиболее близких друг к другу результатов измерений; при выборе для анализа четырех аналитических линий приводят среднее из трех наиболее близких друг к другу результатов измерений.
8.1.7. Поправка на фон
Проводят сканирование каждой из предполагаемых аналитических линий при распылении градуировочного холостого раствора, градуировочного раствора и типичного анализируемого раствора пробы в плазму. Изучают полученные контуры линий и выбирают точки, в которых будут проведены измерения для введения поправки на фон. Выполняют измерения в одной точке для введения поправки на простое смещение фона, т.е. смещение интенсивности фона, которое практически постоянно в заданном диапазоне, например на расстоянии 0,5 нм, по обе стороны от линии испускания аналита. Для введения поправки на смещение фона, имеющего наклон, измерения выполняют в двух точках.
Примечания. 1. При использовании спектрометров различных типов применяют различные способы измерения уровня фона для введения поправки. При использовании спектрометров с монохроматором и большинства спектрометров с полихроматором сначала регистрируют интенсивность спектральной линии аналита и затем регистрируют интенсивность фона. Однако при использовании спектрометров с полупроводниковыми детекторами происходит одновременная регистрация сигналов фона и аналитической линии. Поэтому при использовании подобных приборов можно одновременно вводить поправку на фон, что является предпочтительным, так как при этом для всего измерения исключаются шумы, обусловленные системой ввода проб. Более того, одновременные измерения менее продолжительные, так как не требуется дополнительного времени для проведения измерений вне спектральной линии аналита.
2. Программное обеспечение для некоторых АЭС ИСП спектрометров предусматривает применение принципов хемометрии для автоматического выбора параметров, таких как выбор точек введения поправки на фон, а также для осуществления программируемой оптимизации без вмешательства пользователя.
8.1.8.1. Если на выбранную(ые) для определения металла или металлоида аналитическую(ие) линию(и) накладываются спектральные помехи или наблюдается сложное изменение фона, то рассматривают необходимость введения поправки на межэлементное влияние (см. 8.1.3). Если она необходима, то вычисляют и применяют поправочные коэффициенты для учета мешающего влияния (см. примечание 1). В качестве альтернативы, если установлено необходимое программное обеспечение, для введения поправки на межэлементное влияние можно использовать принципы хемометрии (см. примечание 2).
Примечания. 1. Поправочные коэффициенты для учета межэлементного влияния можно вычислить на основе кажущихся концентраций аналита, полученных при анализе индивидуальных спектрально чистых контрольных растворов, содержащих каждое мешающее вещество в высокой концентрации (например, 10000 мг/л). Поправочные коэффициенты для учета мешающего влияния могут быть также вычислены и применены автоматически с использованием программного обеспечения для обработки данных, установленного на некоторых спектрометрах, если градуировочные растворы содержат элемент и мешающие элементы в различных массовых концентрациях.
2. При использовании принципов хемометрии для разделения спектров аналита и мешающих веществ применяют различные математические модели.
8.1.8.2. При введении поправки на межэлементное влияние приготовляют растворы для проверки помех для каждого мешающего элемента (6.8) и анализируют их при каждой записи спектра (см. 8.3.3.4).
8.1.9. Условия создания плазмы
8.1.9.1. Плазма, вспомогательный поток газа и поток газа в распылителе
Обычно используют потоки газа, рекомендуемые изготовителем спектрометра, поскольку в большинстве случаев это обеспечивает режим работы, наиболее подходящий для многоэлементного анализа. При необходимости можно оптимизировать поток газа в распылителе для конкретного применения.
Примечание. Расход аргона в распылителе может стать решающим фактором, так как он в значительной степени определяет время удерживания аналита в плазме. Чем больше время удерживания, тем дольше элемент необходимо атомизировать, ионизировать и переводить его атомы в возбужденное состояние. В случае элементов, дающих при испускании интенсивные линии ионов и имеющих высокий потенциал ионизации (т.е. требующих больше энергии для ионизации), требуется большее время удерживания. Поэтому меньший расход аргона в распылителе можно использовать для получения большей чувствительности для подобных элементов при условии, что при снижении расхода эффективность распылителя ухудшается незначительно. При слабом потоке элемент проходит через плазму с меньшей скоростью, в этом случае атомы больше времени находятся в высокотемпературной области плазмы, где они ионизируются и переходят в возбужденное состояние. С другой стороны, для легкоионизируемых элементов, таких как натрий, дающих интенсивные линии атомов, больший расход аргона можно использовать для того, чтобы атомы не были ионизированы до перехода в возбужденное состояние.
8.1.9.2. Мощность радиочастотного поля
При обычных условиях используют мощность радиочастотного (РЧ) поля, рекомендуемую изготовителем спектрометра, поскольку в большинстве случаев это обеспечивает рабочие условия, наиболее подходящие для многоэлементного анализа. При необходимости можно оптимизировать мощность РЧ поля для конкретного применения.
Примечание. Мощность РЧ поля, а также расход аргона в распылителе подбирают в соответствии с аналитической задачей. Чем больше мощность поля, применяемого для связывания, тем горячее становится плазма. В случае элементов, требующих больше энергии для ионизации и перевода в возбужденное состояние, использование большей мощности обеспечивает большую чувствительность. Для элементов, которые легко переходят в возбужденное состояние, таких как натрий, использование меньшей мощности повышает чувствительность.
8.1.9.3. Высота наблюдения (только для радиального наблюдения)
Обычно используют высоту наблюдения, рекомендуемую изготовителем спектрометра, поскольку в большинстве случаев это обеспечивает рабочие условия, наиболее подходящие для многоэлементного анализа. При необходимости можно оптимизировать высоту наблюдения для конкретного применения.
Примечания. 1. Высоту наблюдения можно оптимизировать для линии или линий испускания выбранного аналита. Это возможно потому, что разные области ИСП характеризуются различной температурой, а для каждой аналитической линии существует оптимальная температура, при которой испускание наиболее интенсивно.
2. Поскольку изменение мощности РЧ тока и (или) расхода аргона в распылителе часто используют с той же аналитической целью, что и изменение высоты наблюдения, в некоторых недорогих ИСП спектрометрах не предусмотрена настройка высоты наблюдения.
8.1.10. Рабочие характеристики спектрометра
Обращаются к руководству по эксплуатации спектрометра и в зависимости от его типа и марки определяют оптимальную настройку для основных рабочих характеристик.
Может потребоваться оптимизация некоторых рабочих характеристик спектрометра, таких как напряжение на фотоэлектронном умножителе (ФЭУ), время интегрирования, число интегрирований, x-y центрирование или настройка высоты горелки.
8.1.11.1. Используют значение расхода при вводе проб, рекомендованное в руководстве по эксплуатации распылителя, или оптимизируют режим работы распылителя для достижения соответствующего соотношения между интенсивностью сигнала и скоростью ввода проб.
8.1.11.2. Определяют подходящее время промывки, расход при промывке и время задержки считывания. Проводят испытания для подтверждения отсутствия значительных эффектов памяти.
8.1.12. Градуировочные растворы
Решают, в какой степени должны совпадать матрицы градуировочных и анализируемых растворов. Если не используют внутренний стандарт (см. 8.1.13), то матрицы градуировочных растворов должны совпадать с матрицами анализируемых растворов, но по возможности избегают приготовления градуировочных растворов с использованием фтористоводородной кислоты (см. предупреждение 6.3.5). Даже в случае применения внутреннего стандарта матрицы растворов должны совпадать.
Если анализируемые растворы, приготовленные в соответствии с ИСО 15202-2, содержат фтористоводородную кислоту, то при приготовлении градуировочных растворов ее обычно заменяют азотной кислотой той же концентрации. За исключением одного или двух случаев (см. 6.6.2, абзац 3), это незначительно повлияет на результаты измерений, обеспечит
безопасность и позволит приготовлять градуировочные растворы в мерной стеклянной посуде.8.1.12.2. Диапазон градуировки
Линейный динамический диапазон измерений для каждой выбранной аналитической линии (см. 8.1.6) определяют экспериментальным путем в установленных рабочих условиях (8.1.1 - 8.1.11). Затем выбирают диапазон значений массовой концентрации аналита, для которого необходимо приготовить градуировочные растворы (см. 6.6.2).
Необходимо учитывать использование двух и более аналитических линий для одного (конкретного) аналита при выборе диапазона значений массовой концентрации.
8.1.13.1. Определяют необходимость использования внутреннего стандарта или стандартов для введения поправки на неспектральные помехи (например, транспортные помехи и помехи при возбуждении) или для улучшения прецизионности. При этом учитывают следующие требования.
a) Один внутренний стандарт может быть использован для введения поправки на транспортные помехи, обусловленные несовпадением матриц градуировочных и анализируемых растворов, а также на изменение эффективности распылителя во время анализа.
b) Внутренние стандарты могут быть также использованы для введения поправки на помехи при возбуждении, обусловленные несовпадением матриц градуировочных и анализируемых растворов, а также на изменения свойств плазмы, которые могут произойти во время анализа в результате колебания мощности поля и (или) расхода газа. Однако при использовании нескольких внутренних стандартов необходимо тщательно выбирать длины волн, на которых их измеряют, чтобы характеристики линий испускания аналита наиболее точно совпадали с характеристиками линий испускания внутреннего стандарта.
c) Использование внутреннего стандарта может также улучшить прецизионность анализа для спектрометров одновременного типа путем снижения влияния шумов, связанных с вводом пробы. Однако для некоторых спектрометров с полупроводниковыми детекторами время интегрирования изменяется в зависимости от интенсивности испускания, и для этих устройств прецизионность может быть, вероятно, улучшена, только если линии испускания аналита и внутреннего стандарта имеют близкую интенсивность.
d) Обычно предпочтительнее подобрать совпадающие матрицы градуировочных и анализируемых растворов (см. 8.1.12.1), чем надеяться на использование внутреннего стандарта для введения поправки на транспортные помехи и помехи при возбуждении, обусловленные несовпадением матриц растворов.
8.1.13.2. Тщательно выбирают линии испускания внутреннего стандарта, чтобы обеспечить их пригодность для цели измерений (см. 8.1.13.1) и соответствующую чувствительность. Необходимо убедиться в том, что элементы, используемые в качестве внутренних стандартов, не присутствуют в анализируемых растворах, а исходные стандартные растворы с одним элементом, необходимые для введения внутренних стандартов (6.7), химически совместимы с матрицей анализируемого раствора (т.е. не приводят к выпадению осадка).
8.2.1. Внешний осмотр
Перед началом работы проводят регулярный внешний осмотр спектрометра и вспомогательных устройств. При этом следуют руководству по эксплуатации.
Более подробные рекомендации приведены в Приложении A.
8.2.2. Контроль рабочих характеристик и диагностика неисправностей
Следует ежедневно проводить проверку характеристик ИСП спектрометра для подтверждения правильности его функционирования. Если есть подозрения, что спектрометр функционирует неправильно, то проводят более тщательную диагностику неисправностей. При этом следуют руководству по эксплуатации.
Более подробные рекомендации приведены в Приложении B.
Исчерпывающие эксплуатационные проверки (процедуры контроля качества и идентификации неисправностей (QUID <1>) эмиссионных спектрометров с ИСП) описаны в различных источниках, например [12]. Они могут быть использованы как дополнение к эксплуатационным проверкам и диагностике неисправностей, рекомендованных изготовителем спектрометра.
--------------------------------
<1> QUID - Quality Control and Identification of Malfunctions.
Краткое описание QUID приведено в Приложении C.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. При работе с концентрированными или разбавленными кислотами следует использовать соответствующие средства индивидуальной защиты (в том числе подходящие перчатки, защитную маску или очки и т.п.). См. предупреждение 6.3.
8.3.1. Добавление внутренних стандартов
При использовании внутренних стандартов или стандарта (см. 8.1.13) его добавляют во все подлежащие количественному анализу растворы (так, чтобы концентрация внутреннего стандарта была в них одинаковой), т.е. в градуировочные растворы, холостые анализируемые растворы, анализируемые растворы проб, растворы для проверки помех и растворы для контроля качества.
Внутренние стандарты могут быть добавлены путем введения с помощью пипетки известного объема исходного стандартного раствора с одним элементом (6.7) в каждый подлежащий количественному определению раствор известного объема, например 100 мкл исходного стандартного раствора одного элемента в 10 мл каждого раствора. Возможно смешивание подлежащего количественному определению раствора и раствора, содержащего внутренний стандарт(ы) во время ввода пробы с использованием двухканального перистальтического насоса, тройника и смесителя в форме змеевика. Для этого необходимо приготовить раствор внутреннего стандарта подходящей концентрации путем разбавления исходного стандартного раствора с одним элементом (6.7) с соответствующим коэффициентом разбавления.
8.3.2. Настройка спектрометра
ИСП спектрометр (7.4) настраивают, следуя рекомендациям изготовителя и в соответствии с методикой, изложенной в 8.1. Перед началом работы спектрометр должен прогреться в течение установленного времени. Обычно время прогрева, рекомендуемое изготовителями спектрометров, составляет 30 - 60 мин. Во время прогрева спектрометра рекомендуется вводить градуировочный холостой раствор в плазму, так как в противном случае свойства плазмы во время анализа будут другими.
8.3.3. Анализ
8.3.3.1. Вводят градуировочные растворы (6.6.2) в плазму в порядке увеличения их концентрации и измеряют интенсивность излучения для каждого раствора. На компьютере, подсоединенном к спектрометру, получают градуировочную функцию для определяемых металлов и металлоидов предпочтительно методом линейного регрессионного анализа. Рекомендуется вычитать интенсивность излучения по градуировочному холостому раствору из интенсивностей излучения по другим градуировочным растворам, при этом градуировочная функция должна быть привязана к началу координат. Градуировку повторяют, если коэффициент корреляции
Если
, то можно удалить ошибочную градуировочную точку и повторно обработать данные для получения приемлемой градуировочной функции, но с учетом минимально допустимого числа градуировочных растворов, установленного в 6.6.2.8.3.3.2. Вводят холостой раствор и анализируемые растворы пробы (приготовленные в соответствии с ИСО 15202-2) в плазму и измеряют интенсивность излучения для каждого раствора. Для определения массовой концентрации определяемых металлов и металлоидов используют полученную градуировочную функцию (8.3.3.1).
8.3.3.3. Анализируют градуировочный холостой раствор и градуировочный раствор, значение массовой концентрации которого соответствует середине диапазона измерений, после первичной градуировки и каждый раз после анализа как минимум 20 растворов. Если полученное при анализе значение массовой концентрации определяемого металла или металлоида в градуировочном холостом растворе более чем в три раза превышает предел обнаружения спектрометра (оцененный в 8.4.1) или если значение концентрации определяемого металла или металлоида при проверке градуировки изменилось более чем на +/- 5%, то проводят любое из указанных ниже корректирующих действий: или используют программное обеспечение спектрометра для введения поправки на изменение чувствительности (средства корректировки угла наклона), или приостанавливают анализ и повторно градуируют спектрометр. В любом случае повторно анализируют растворы, которые были анализированы в период изменения чувствительности, или, если это невозможно, повторно обрабатывают данные с учетом изменения чувствительности.
8.3.3.4. Если методика предусматривает введение поправки на межэлементное влияние (см. 8.1.8), то анализируют растворы для проверки мешающего влияния (6.8) для подтверждения того, что введение этой поправки эффективно для каждой аналитической линии. При этом используют критерии приемлемости, приведенные в 8.1.3, т.е. кажущаяся массовая концентрация аналита должна совпадать с массовой концентрацией аналита в воздухе, не превышающей 0,1 относительного предельно допустимого значения.
8.3.3.5. Анализируют растворы чистых реактивов и лабораторные холостые растворы в соответствии с 8.5.1.1, а также растворы для контроля качества в соответствии с 8.5.2.1, а полученные результаты используют для контроля характеристик метода в соответствии с 8.5.1.2 и 8.5.2.2.
8.3.3.6. Рассматривают относительное стандартное отклонение каждого результата измерения. Если стандартное отклонение результата измерения значительно выше ожидаемого значения с учетом измеряемой массовой концентрации, то повторяют анализ соответствующего раствора.
Примечание. Если значение массовой концентрации металла или металлоида значительно превышает предел количественного определения, можно с достаточным обоснованием ожидать, что относительное стандартное отклонение будет менее 1%.
8.3.3.7. Если массовая концентрация любых определяемых металлов и металлоидов в растворе пробы превышает верхний предел линейного диапазона, то раствор разбавляют с соответствующим коэффициентом разбавления, соблюдая, при необходимости, совпадение матриц, и повторяют анализ. Записывают коэффициент разбавления. Также возможно использование другой подходящей аналитической линии.
8.4.1.1. Оценивают предел обнаружения спектрометра для каждого определяемого металла или металлоида в условиях проведения анализа в соответствии с процедурой по 8.4.1.2 и 8.4.1.3 и повторяют эти действия при любых изменениях этих условий.
Примечание. Предел обнаружения спектрометра используют для идентификации изменений его характеристик, но он не является пределом обнаружения метода (см. [12]). Предел обнаружения спектрометра чаще всего ниже, чем предел обнаружения метода, поскольку в нем учитывают только изменчивость индивидуальных показаний спектрометра, при измерениях, выполненных для одного раствора, не учитывают вклады в изменчивость, обусловленные матрицей или пробой.
8.4.1.2. Приготовляют анализируемый раствор с массовыми концентрациями определяемых металлов или металлоидов, близкими к ожидаемым пределам обнаружения их спектрометром, путем разбавления рабочего стандартного раствора(ов) (6.6.1) или исходных стандартных растворов (6.5) с соответствующим коэффициентом разбавления. Следуют той же процедуре (см. 6.6.2), что и при приготовлении градуировочных растворов.
8.4.1.3. Проводят не менее десяти измерений анализируемого раствора (8.4.1.2), следующих одно за другим, и определяют предел обнаружения спектрометра для каждого определяемого металла или металлоида, равный утроенному стандартному отклонению среднего значения массовой концентрации аналита в пробе.
Альтернативная процедура оценки инструментального предела обнаружения спектрометра может включать в себя анализ градуировочного холостого раствора, обогащенного определяемыми металлами и металлоидами до массовых концентраций, находящихся в области предполагаемого значения предела обнаружения спектрометра (см. [13]).
8.4.2. Оценка пределов обнаружения и количественного определения метода
8.4.2.1. Оценивают предел обнаружения метода и предел количественного определения для каждого определяемого металла или металлоида в условиях проведения анализа в соответствии с процедурой, установленной в 8.4.2.2 и 8.4.2.3, и повторяют действия при значительном изменении условий проведения анализа.
8.4.2.2. Приготовляют не менее десяти лабораторных холостых растворов на основе чистых фильтров того же типа, что и фильтры, используемые для отбора проб по ИСО 15202-1. Следуют процедуре разбавления пробы, используемой для приготовления растворов анализируемых проб, приведенной в ИСО 15202-2.
8.4.2.3. Проводят измерения интенсивности эмиссии анализируемых растворов (8.4.2.2) и для каждого определяемого металла или металлоида определяют предел обнаружения метода, равный утроенному стандартному отклонению среднего значения массовой концентрации аналита в пробе, и предел количественного определения, равный десятикратному стандартному отклонению среднего значения массовой концентрации аналита в пробе.
8.5.1. Чистые реактивы и холостые лабораторные пробы
8.5.1.1. Выполняют в отношении холостых реактивов (см. 3.2.7) и холостых лабораторных проб (см. 3.2.5) все процедуры подготовки и анализа проб, установленные в ИСО 15202-2 и в настоящем стандарте. Приготовляют и анализируют растворы холостых реактивов и холостых лабораторных проб как минимум по одному для партии фильтров и реактивов или как минимум по одному на каждые 20 проб.
8.5.1.2. Если результаты измерений для чистых реактивов и (или) холостых лабораторных проб значительно выше ожидаемых, основанных на прошлом опыте, то выясняют, могут ли быть внесены загрязняющие вещества в процессе лабораторной деятельности и (или) привнесены с фильтров, используемых для отбора проб, и предпринимают соответствующие корректирующие действия по предотвращению внесения загрязняющих веществ.
8.5.2. Растворы для контроля качества
8.5.2.1. Для оценки точности метода для серии проб, выраженной через отношение извлеченного количества к истинному значению количества введенного анализируемого элемента, в процентах, выполняют все процедуры подготовки и анализа проб, установленные в ИСО 15202-2 и в настоящем стандарте, в отношении проб с введенными анализируемыми элементами и дублирующих проб с введенными анализируемыми элементами. Пробы с введенными анализируемыми элементами и дублирующие пробы с введенными анализируемыми элементами состоят из фильтров, на которые были введены определяемые металлы и металлоиды в известных количествах. (Это может быть выполнено путем введения рабочих стандартных растворов известных объемов в количествах, соответствующих линейному динамическому диапазону спектрометра. Используемый рабочий стандартный раствор должен быть приготовлен из исходных стандартных растворов, полученных от другого изготовителя, чем растворы, используемые для приготовления градуировочных растворов). Приготовляют и анализируют растворы для контроля качества как минимум по одному для партии фильтров и реактивов или как минимум по одному на каждые 20 проб.
8.5.2.2. Контролируют эффективность метода путем построения контрольных карт для относительных извлечений, в процентах, и для относительных разностей между пробами с введенными анализируемыми элементами и дублирующими пробами с введенными анализируемыми элементами, в процентах. Если результаты контроля качества показывают, что характеристики метода выходят за пределы контрольного диапазона, то исследуют возможные причины этого, предпринимают соответствующие корректирующие действия и, при необходимости, повторяют анализ. Общее руководство по применению контрольных карт см. [14].
8.5.3. Стандартные образцы
Для подтверждения того, что аналитическое извлечение, в процентах, по отношению к сертифицированному значению является удовлетворительным, по возможности анализируют стандартные образцы для определяемых металлов и металлоидов перед рутинным анализом.
8.5.4. Внешняя оценка качества
Если лаборатории проводят анализ воздуха на содержание металлов и металлоидов регулярно, то рекомендуется, чтобы они принимали участие в соответствующих программах внешней оценки качества или проверках квалификации.
Настоятельно рекомендуется, чтобы лаборатории оценивали и представляли неопределенность своих измерений в соответствии с GUM [8]. Первым этапом является построение диаграммы причинно-следственной связи [15] для идентификации отдельных источников случайной и систематической погрешностей метода. Затем эти составляющие оценивают и (или) определяют экспериментальным путем и включают в бюджет неопределенности. На конечном этапе суммарную неопределенность умножают на соответствующий коэффициент охвата и получают расширенную неопределенность. Рекомендуется использовать коэффициент охвата, равный двум, что соответствует уровню доверительной вероятности вычисленного значения приблизительно 95%.
Примечания. 1. Примеры применения анализа причинно-следственной связи для аналитических методов приведены в [16] и [17].
2. Погрешности, обусловленные различными факторами и вносящие вклад в случайную составляющую изменчивости метода, обычно должны быть учтены в прецизионности измерений, которую можно определить по данным контроля качества. При допущении прямоугольного распределения вероятностей погрешность измерений, обусловленная дрейфом спектрометра, может быть оценена путем деления значения дрейфа, допустимого до повторной градуировки спектрометра (см. 8.3.3.3), на
3. Систематическая погрешность измерений включает в себя, например, составляющие, связанные с данной методикой извлечения, аналитическим извлечением, приготовлением стандартных рабочих растворов, разбавлением анализируемых растворов и т.п.
9.1. Если для какого-либо аналита измерения проводят на двух или более аналитических линиях, то для получения результата измерения по каждому определяемому металлу и металлоиду результаты отдельных измерений обрабатывают в соответствии с 8.1.6.2.
9.2. Вычисляют среднюю массовую концентрацию каждого определяемого металла и металлоида в холостых растворах.
9.3. Массовую концентрацию каждого металла или металлоида в воздухе при атмосферных условиях
, (4)где
F - коэффициент разбавления, используемый в 8.3.3.7 (F = 1, при отсутствии разбавления);
V - объем пробы воздуха (см. 8.4.3 ИСО 15202-1), л.
9.4. При необходимости приведения массовой концентрации металлов и металлоидов, содержащихся в воздухе, к стандартным условиям (см. 8.1.3.1 ИСО 15202-1) рассчитывают средние атмосферные температуру и давление путем усреднения результатов измерений, полученных в начале и конце периода отбора проб, и по формуле (D.1) вводят поправку на температуру и давление в значения массовой концентрации металлов и металлоидов в воздухе, вычисленные в соответствии с 9.3.
Пределы обнаружения и количественного определения метода зависят от ряда факторов, в том числе методики подготовки проб, выбранной аналитической линии, используемого спектрометра и его рабочих характеристик, а также изменчивости холостой пробы. При аттестации данного метода пределы обнаружения и количественного определения были оценены путем приготовления холостых растворов на основе мембранных фильтров из смешанных эфиров целлюлозы с применением методики растворения в установке микроволнового разложения, описанной в ИСО 15202-2, приложение G, и анализа методом, приведенным в настоящем стандарте. Значения пределов обнаружения и количественного определения метода, которые могут быть достигнуты для выбранных металлов и металлоидов (см. 10.4, примечание 2), в микрограммах на литр раствора, приведены в качестве примера в таблице 2.
Таблица 2
определения метода, которые могут быть достигнуты
Важно оценивать пределы обнаружения и количественного определения метода в условиях применения в соответствии с требованиями, приведенными в 8.4.
Верхний предел диапазона измерений определяется линейным участком динамического диапазона спектрометра при условиях проведения анализа, установленных в 8.1.
10.3.1. Смещение для аналитической процедуры
Методики растворения проб, приведенные в ИСО 15202-2, считаются высокоэффективными для большинства целей измерений, т.е. ожидается, что смещение аналитического метода незначительно. Однако эти методики будут эффективны не во всех случаях. Среднее аналитическое извлечение для методик выполнения измерений содержания металлов и металлоидов в частицах твердого аэрозоля должно быть не менее 90% в соответствии с ЕН 13890 [10]. Следовательно, если есть сомнение, удовлетворяет ли выбранная методика растворения пробы этому требованию при конкретном применении, то в соответствии с ИСО 15202-2 необходимо определить эффективность методики и, если аналитическое извлечение составит менее 90%, рассмотреть возможность применения другой методики растворения пробы. По этой причине ожидается, что аналитическое смещение аналитической процедуры никогда не превысит 10%.
10.3.2. Прецизионность аналитической процедуры
Составляющая коэффициента вариации CV <1> метода, обусловленная аналитической изменчивостью, CV (analysis) <2>, зависит от ряда факторов, таких как выбранная аналитическая линия, используемая для анализа аппаратура и рабочие характеристики спектрометра. Для выбранных металлов и металлоидов были проведены лабораторные эксперименты [18] с целью получить числовые оценки показателя CV (analysis). Анализируемые растворы с различными массовыми концентрациями аналита, кратными пределу обнаружения метода, были приготовлены путем введения на фильтры соответствующих количеств определяемых металлов и металлоидов с последующим растворением фильтров в установке микроволнового разложения в закрытых сосудах по методике, описанной в ИСО 15202-2, приложение G. Растворы затем были проанализированы методом, приведенным в настоящем стандарте. Было обнаружено [18], что CV (analysis) обычно составляет от 2% до 5% при массовой концентрации металлов и металлоидов, превышающей предел обнаружения метода более чем в десять раз.
--------------------------------
В результате лабораторных экспериментов [18] было продемонстрировано, что методика выполнения измерений (установленная во всех трех частях ИСО 15202) соответствует общим требованиям, установленным в ЕН 482 [6], в части расширенной неопределенности измерений, проводимых для сопоставления с предельно допустимыми значениями (см. примечание 1). В ходе экспериментов, проведенных в соответствии с ЕН 13890 [10], рассматривали только некоторые металлы и металлоиды (см. примечание 2) и оценивали методику выполнения измерений на пробах, приготовленных в установке микроволнового разложения в закрытых сосудах по методике, установленной в ИСО 15202-2, приложение G.
При измерениях, проведенных в целях сопоставления результатов измерений с предельно допустимыми значениями, усредненными за 8 ч, установленными в Соединенном Королевстве Великобритании и Северной Ирландии [19], было подтверждено, что методика соответствует требованиям ЕН 482 [6] для всех выбранных металлов и металлоидов, за исключением теллура, при отборе проб с типичным расходом 2 л/мин и времени отбора проб от 30 мин до 8 ч. Для теллура минимальное время отбора проб составило не менее 2 ч, для того чтобы было обеспечено соответствие требованиям ЕН 482 [6] к расширенной неопределенности. При сопоставлении результатов измерений с предельно допустимыми уровнями краткосрочного воздействия за 15 мин, установленными в Соединенном Королевстве Великобритании и Северной Ирландии [19], было подтверждено, что методика соответствует требованиям ЕН 482 [6] к расширенной неопределенности для всех выбранных металлов и металлоидов с предельно допустимыми уровнями краткосрочного воздействия при отборе проб с типичным расходом 2 л/мин.
Примечания. 1. Европейский комитет по стандартизации (CEN <1>) установил общие требования к эффективности методик выполнения измерений химических веществ в воздухе рабочей зоны в ЕН 482 [6]. Допустимые пределы для расширенной неопределенности были установлены для ряда измерительных задач, и их следует рассматривать как руководство для целей настоящего стандарта. Требования CEN менее строгие для проведения скриннинговых измерений, чем для измерений в целях сопоставления с предельно допустимыми значениями; они также менее строгие для измерений в целях сопоставления с предельно допустимыми значениями в диапазоне от 0,1 до 0,5 предельно допустимого уровня воздействия (расширенная неопределенность менее 50%), чем для измерений в диапазоне от 0,5 до 2,0 предельно допустимого уровня воздействия (расширенная неопределенность менее 30%).
--------------------------------
2. К металлам и металлоидам, для которых были проведены эксперименты по оценке характеристик метода, относятся As, Be, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, In, Mn, Ni, Pb, Se, Sb, Sn, Te, V, Y, Zn.
В ходе аттестации данного метода [18] была рассмотрена значимость потенциальных спектральных помех в соответствии с 8.1.3. Не было обнаружено необходимости введения поправок на спектральные помехи при измерениях на любой из выбранных длинах волн аналитических линий (см. таблицу 2). Однако важно определить необходимость введения поправки на спектральные помехи в условиях применения в соответствии с инструкциями 8.1.8.
Ведут исчерпывающие записи результатов анализа, содержащие, по крайней мере, следующую информацию:
a) заявление о конфиденциальности полученной информации, при необходимости;
b) полную идентификацию пробы воздуха, в том числе дату и место отбора, тип пробы (в зоне дыхания или стационарная), инициалы и фамилию работника, в зоне дыхания которого проводили отбор проб (или другая идентификация личности), или место, в котором отбирали пробы воздуха (в случае стационарного отбора проб), краткое описание производственной деятельности, осуществляемой во время отбора проб, уникальный идентификационный код пробы;
c) ссылку на настоящий стандарт;
d) марку и тип используемого устройства отбора проб;
e) марку, тип и диаметр используемого фильтра, при необходимости;
f) марку и тип используемого насоса для отбора проб, его идентификационные данные;
g) марку и тип используемого расходомера, рабочий эталон, по которому проверяли градуировку расходомера, диапазон значений расхода, в котором проверяли градуировку расходомера, атмосферные давление и температуру, при которых проверяли градуировку расходомера, при необходимости;
h) время начала и окончания отбора проб, продолжительность отбора проб, в минутах;
i) средний расход во время отбора проб, в литрах в минуту;
j) средние температуру окружающей среды и атмосферное давление во время отбора проб, при необходимости;
k) объем отобранного воздуха при окружающих условиях, в литрах;
l) инициалы и фамилию лаборанта, проводившего отбор проб;
m) средневзвешенное по времени значение массовой концентрации каждого металла и металлоида в пробе воздуха при температуре окружающей среды и атмосферном давлении или приведенное к стандартным условиям, в миллиграммах на кубический метр;
n) описание используемой методики растворения пробы;
o) аналитические величины, используемые для вычисления результата измерения, включая концентрации каждого металла и металлоида в холостом растворе и анализируемом растворе пробы, объемы холостого раствора и анализируемого раствора пробы, коэффициент разбавления, при необходимости;
p) тип(ы) устройств, используемых для подготовки и анализа проб, с указанием уникальных идентификационных данных;
q) оцененные пределы обнаружения спектрометра и метода, пределы количественного определения в рабочих условиях; неопределенность измерений в соответствии с GUM [8]; и данные по контролю качества результатов измерений, по запросу заказчика;
r) описание любых действий, не установленных настоящим стандартом или рассматриваемых как дополнительные;
s) инициалы и фамилию или другие элементы идентификации личности лаборанта(ов);
t) дату проведения анализа;
u) описание любых случайных отклонений, особых обстоятельств или другую полезную информацию.
Лабораторный отчет должен включать в себя всю информацию, запрашиваемую заказчиком, органами власти и аккредитующими организациями.
(справочное)
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ СПЕКТРОМЕТРА
С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ
A.1. Контракт на техническое обслуживание
Рекомендуется заключить контракт на техническое обслуживание по следующим причинам.
Техническое обслуживание и (или) градуировка некоторых компонентов спектрометров могут не входить в область компетенции лаборатории.
Модернизация оборудования (программного обеспечения и аппаратных средств) часто включена в комплекс услуг по техническому обслуживанию.
Зачастую получить запасные части и детали можно только непосредственно от изготовителя.
Некоторые системы аккредитации требуют, чтобы пользователи (аналитические лаборатории) имели контракт на техническое обслуживание.
При заключении контракта на техническое обслуживание рекомендуется проверить уровень предлагаемых услуг, время отклика, степень опытности и знания специалистов, а также период времени, в течение которого изготовитель будет проводить техническое обслуживание спектрометра и предоставлять запасные части и детали.
A.2. Внутреннее обслуживание
A.2.1. Журнал оперативного обслуживания
Рекомендуется вести журнал оперативного обслуживания спектрометра и вносить в него следующую информацию:
- подробную информацию из контракта на техническое обслуживание с указанием контактных данных;
- отчеты о проведении технического обслуживания;
- данные об использовании спектрометра (кто и в течение какого периода времени его использовал);
- подробную информацию о неисправностях и замене запасных частей и деталей самим пользователем.
A.2.2. Общее техническое обслуживание
Рекомендуется при проведении технического обслуживания следовать инструкциям руководства по эксплуатации. Невыполнение требований руководства по эксплуатации может привести к тому, что контракт на техническое обслуживание будет недействителен.
Следует периодически проводить проверки:
- воздушных фильтров. Проверка засорения фильтра. Вынимают, промывают и высушивают или заменяют при закупорке;
- системы охлаждения. Проверяют фильтр. Проверяют плотность соединений. Проверяют уровни воды, антифриза и фунгицида. Проверяют на предмет следов коррозии области металлических соединений. Подробная информация приведена в руководстве по эксплуатации;
- газопроводов. Проверяют плотность соединений и на предмет утечек. Проверяют газопроводы на предмет перекручивания. Проверяют эффективность внутренних фильтров и маслоуловителей. Проверяют давление на входах. Подробная информация приведена в руководстве по эксплуатации;
- системы сброса избытка газа. Проверяют плотность соединений и на предмет перекручивания и возможных утечек в гибких вытяжных каналах. Проверяют эффективность системы вентиляции. При необходимости консультируются с экспертом по системам вентиляции. Подробная информация приведена в руководстве по эксплуатации.
A.2.3. Техническое обслуживание спектрометра
Следует проводить проверки оборудования:
- трубок перистальтического насоса. Проверяют на предмет вмятин и повреждений трубок ежедневно и (или) перед анализом. При введении в эксплуатацию новых трубок требуется период приработки. Используют только трубки, изготовленные из подходящих химически стойких материалов. Во время эксплуатации проверки могут быть выполнены объемным методом с использованием измерительного цилиндра и секундомера;
- других соединительных трубок. Проводят периодический визуальный осмотр соединений. Проверяют на предмет засорений и отложений. Проверяют на предмет потенциального перекручивания и сошлифовывания трубок, если они подсоединены к автоматическому устройству отбора проб, связанному с механической рукой-манипулятором;
- распылителя. Проводят периодические визуальные осмотры с целью убедиться, что распылитель не засорен. Проверяют кольцевые уплотнения и соединения между распылителем и распылительной камерой и распылительной камерой и горелкой;
- распылительной камеры. Периодически визуально осматривают распылительную камеру с целью убедиться в том, что она является чистой, а сливы эффективно удаляются в контейнер для отходов;
- дренажной системы. Периодически проверяют уровень жидкости в контейнере для отходов (если он не проверяется автоматически). Обеспечивают плавный сток жидких отходов из распылительной камеры в слив. Проверяют сливные трубки на предмет обнаружения признаков скручивания и отложений. Обеспечивают, чтобы разные жидкие отходы, попадающие в один и тот же слив, были химически совместимыми (в противном случае могут потребоваться разные системы слива);
- контейнера для отходов. Периодически визуально осматривают контейнер для отходов и не допускают его переполнения. Если анализируемые растворы содержат фтористоводородную кислоту, то в контейнер для отходов помещают карбонат кальция
или борную кислоту для получения фторидных комплексов и тщательно проверяют сливные трубки, идущие от распылительной камеры, на предмет засорения твердыми частицами;- автоматического устройства отбора проб и других устройств для ввода проб. Периодически проверяют компоненты и соединения со спектрометром. Следуют инструкциям руководства по эксплуатации;
- горелки. Периодически проверяют горелку и ее юстировку. Проверяют инжектор на наличие отложений и осадков. Проверяют положение инжектора. Проверяют кварцевый корпус горелки на признаки расстеклования, а также на предмет накопления осадка при вводе проб с органическими растворителями или сложной матрицей. Проверяют кольцевые уплотнения на предмет утечек. Проверяют соосность горелки с индуктором. При необходимости очистки и (или) замены инжектора или горелки следуют инструкциям руководства по эксплуатации;
- корпуса горелки. Периодически проверяют на предмет следов коррозии или утечек;
- РЧ генератора. Периодически проверяют генератор и компоненты системы генерирования плазмы на предмет следов коррозии. Для проведения специальных проверок может потребоваться вызов инженера по техническому обслуживанию;
- спектрометра. Периодически проверяют и чистят/заменяют входные окна. Для проведения периодических рутинных градуировок некоторых спектрометров на разных длинах волн может потребоваться вмешательство оператора. Для проведения специальных проверок может потребоваться вызов инженера по техническому обслуживанию;
- компьютера. Периодически выполняют резервное копирование файлов с данными, удаляют лишние файлы и проверяют сетевые подключения.
(справочное)
B.1. Визуальные испытания по "принципу пули"
Ниже описан порядок проведения простого ежедневного испытания плазмы. Пользователь вводит раствор с массовой концентрацией не менее 1000 мг/л элемента, излучение атомов которого дает четкую "пулю" в центре ИСП разряда. Наличие "пули" указывает на то, что аэрозоль раствора пробы достигает плазмы, а вертикальное положение "пули" в разряде является показателем используемых настроек потока газа и РЧ генератора (при боковом наблюдении плазмы). Для данного испытания хорошо подходят натрий и иттрий.
B.2. Интенсивность сигнала
Число импульсов испускания для заданной концентрации элемента может быть использовано для проведения быстрой диагностики спектрометра. Оно обычно более полезно для анализа тенденции изменения числа импульсов, чем в качестве абсолютной характеристики, поскольку интенсивность испускания будет немного изменяться ото дня ко дню.
B.3. Концентрация, эквивалентная фоновому излучению
Концентрация, эквивалентная фоновому излучению, является показателем относительной чувствительности линии испускания аналита по сравнению с интенсивностью фона на той же длине волны. Если значение этой концентрации выше нормального значения, то это может означать, что есть проблемы с эффективностью системы ввода проб, хотя существуют и другие причины.
B.4. Прецизионность
Краткосрочная прецизионность, полученная на повторных измерениях для интенсивной линии испускания, может быть использована как показатель шумов, связанных с вводом проб. Прецизионность для линии испускания аргона может быть использована для диагностики РЧ генератора.
B.5. Соотношение ионы-атомы
Отношение интенсивности испускания линии иона к интенсивности испускания линии атома может быть использовано как показатель при диагностике условий относительного возбуждения в плазме. Рекомендуется [20] использовать отношение интенсивностей линий Mg (II) 280 нм/Mg (I) 285 нм. Поскольку отношения ионы/атомы являются чувствительными к мощности РЧ поля, потоку в распылителе и высоте наблюдения, их также можно использовать для проверки того, что условия относительного возбуждения остаются неизменными. Анализ в установленных условиях необходим при использовании в измерениях поправочных коэффициентов для учета мешающего влияния, хранящихся в памяти компьютера.
B.6. Длина волны/коррекция дрейфа по длинам волн
Все дисперсионные спектрометры подвержены некоторому дрейфу и поэтому важно гарантировать, что спектрометр должным образом градуирован по длинам волн перед проведением анализа. Для некоторых спектрометров такая процедура выполняется автоматически перед каждым анализом.
(справочное)
НЕИСПРАВНОСТЕЙ АТОМНО-ЭМИССИОННЫХ СПЕКТРОМЕТРОВ
С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ
C.1. Введение
Пользователи ИСП спектрометров должны планировать систематические мероприятия для проверки соответствия систем требованиям к эффективности анализа и техническому обслуживанию спектрометров. На основе опубликованных работ по диагностике дрейфов [21], практическим определениям разрешения [22], измерениям соотношения интенсивностей линий ионов и атомов [20], значениям пределов обнаружения [23] и числовым значениям эксплуатационных характеристик [24] были разработаны методики оценки эффективности анализа, управления основными компонентами ИСП спектрометров и диагностики любых возможных повреждений спектрометра [12]. Блок-схема процедуры контроля качества и идентификации неисправностей (QUID) приведена на рисунке C.1.
![]() Рисунок C.1. Блок-схема процедуры контроля
качества и идентификации неисправностей
C.2. Требования к проведению контроля
C.2.1. Элементы, используемые при контроле
Список элементов, включенных в протокол контроля, энергии их ионизации и возбуждения приведены в таблице C.1. Барий включен в список, так как он дает две близко расположенные линии, которые можно использовать для определения разрешения в УФ и видимой областях спектра. Линия Ba (II) 455 нм также является ионной линией с наименьшей суммой энергий ионизации и возбуждения. Магний включен в список, так как соотношение интенсивностей линий его иона и атома используют для качественного контроля всей системы передачи энергии от генератора плазме. Отношение сигнал/фон для линии Mg (I) используют для проверки эффективности работы системы подачи проб. Линия Zn (II) включена в список, так как сумма энергий линий ионов для нее одна из наибольших. Также полезно, хотя необязательно для процедуры QUID, контролировать линию аргона, например линию Ar (I) 404 нм (другие линии аргона также могут быть использованы, поскольку для них характерны очень близкие значения энергии возбуждения).
Таблица C.1
выбранные линии и соответствующие им значения энергии E
??????????????????????????????????????????????????????????????????
? Элемент, нм ?E , эВ ?E , эВ ?E , эВ ? Ширина линии ?
? ? exc ? ion ? sum ? ?
??????????????????????????????????????????????????????????????????
?Ar (I) 404 ? 14,69 ? - ? - ? - ?
??????????????????????????????????????????????????????????????????
?Ba (II) 455 ? 2,72 ? 5,21 ? 7,93 ? 3,5 пм ?
??????????????????????????????????????????????????????????????????
?Ba (II) 233 ? 6,01 ? 5,21 ? 11,22 ? 1,5 пм ?
??????????????????????????????????????????????????????????????????
?Mg (I) 285 ? 4,35 ? - ? - ? - ?
??????????????????????????????????????????????????????????????????
?Mg (II) 280 ? 4,42 ? 7,65 ? 12,07 ? - ?
??????????????????????????????????????????????????????????????????
?Zn (II) 206 ? 6,01 ? 9,39 ? 15,40 ? - ?
??????????????????????????????????????????????????????????????????
C.2.2. Анализируемый раствор
Анализируемый раствор должен содержать ограниченное число элементов, таких как магний, барий и цинк, в подходящих массовых концентрациях от 1 до 10 мг/мл. Обычно достаточно массовой концентрации магния и бария 1 мг/мл, но для цинка может потребоваться
концентрация. Важно, чтобы массовая концентрация указанных элементов оставалась постоянной в ходе ряда экспериментов, поэтому раствор следует стабилизировать, например, добавляя азотную кислоту, чтобы ее объемная доля составляла несколько процентов.C.3. Процедура контроля качества и идентификации неисправностей QUID
C.3.1. Предварительные соображения
C.3.1.1. Определяемые параметры
Параметры, определяемые в рамках процедуры QUID, приведены в таблице C.2. Требования к определению данных параметров необходимо учитывать при внедрении настоящей методики выполнения измерений.
Таблица C.2
Измеряемые параметры в процедуре QUID
C.3.1.2. Напряжение на фотоэлектронном умножителе
Важно использовать одно и то же напряжение на ФЭУ (а также, при необходимости, один и тот же коэффициент усиления) при измерении отношения интенсивностей линий Mg (II) и Mg (I). В противном случае отношение не будет иметь физического смысла.
C.3.1.3. Градуировка по длинам волн для вычисления отношения интенсивностей линий Mg (II) и Mg (I)
В большинстве дисперсионных спектрометров две линии магния расположены так близко друг к другу, что градуировку по длинам волн можно считать линейной. Однако для спектрометров с дифракционной решеткой типа Эшелле необходимо проводить градуировку по длинам волн, так как две линии магния обычно расположены в разных порядках. Подобную градуировку можно выполнить путем простого измерения интенсивности двух указанных линий при непрерывной регистрации спектра испускания.
C.3.1.4. Время интегрирования
Для того чтобы измерения не лимитировались флуктуационными шумами, т.е. шумами, возникающими при достижении фотонами детектора, важно использовать достаточно длительное время интегрирования, чтобы оно ограничивалось только фликер-шумами, т.е. флуктуациями, обусловленными системой ввода проб. Это значение можно получить путем построения зависимости RSD интенсивности различных линий от времени интегрирования и определения времени, начиная с которого RSD приближается к постоянному значению. Для получения хорошей оценки RSD следует выполнить не менее десяти повторных измерений.
C.3.2. Процедура контроля качества и идентификации неисправностей
C.3.2.1. Краткое изложение процедуры QUID
Различные испытания, включенные в процедуру QUID, необходимо проводить в определенной последовательности в соответствии с таблицей C.3. После проведения каждого испытания результаты вносят в контрольную карту. Каждое следующее испытание проводят только тогда, когда результат предыдущего является удовлетворительным. В противном случае исследуют причину несоответствия.
Таблица C.3
Краткое изложение процедуры QUID и различные ее этапы
C.3.2.2. Разрешение
Первым этапом должна быть проверка разрешения оптической системы, так как оно не зависит от эффективности генератора и системы подачи проб. Поскольку физическая ширина двух линий бария остается ничтожно малой по сравнению с их шириной, регистрируемой на спектрометре, разрешение нечувствительно к любому изменению физической ширины линий, т.е. непостоянству условий возбуждения. Поэтому такую проверку проводят первой независимо от эффективности передачи энергии от генератора плазме.
C.3.2.3. Передача энергии от генератора плазме
Вторым этапом должна быть проверка адекватности передачи энергии от генератора плазме путем определения отношения интенсивностей линий Mg (II) и Mg (I), поскольку это отношение очень чувствительно к эффективности передачи энергии от плазмы пробе.
C.3.2.4. Пропускание света
C.3.2.4.1. Третьим этапом должна быть проверка возможного ухудшения качества компонентов оптической системы. Осаждение вещества на поверхности линз или зеркала приводит к более сильному поглощению света в УФ области спектра, чем в видимой, поэтому при проверке сравнивают фоновое излучение на длине волны 455 нм [т.е. интенсивностью фонового излучения для линии Ba (II) 455 нм] с фоновым излучением на длине волны 233 нм [т.е. интенсивностью фонового излучения для линии Ba (II) 233 нм].
C.3.2.4.2. На данном этапе могут быть выполнены дополнительные эксперименты для выявления проблем с пропусканием света. Например, в случае дисперсионной системы на основе оптоволокна проверка возможного ухудшения пропускания излучения оптическими волокнами может быть выполнена путем сравнения двух близких значений фонового излучения: одного на длине волны 235 нм (без оптоволокна), другого - 236 нм (с оптоволокном).
C.3.2.5. Эффективность системы подачи проб
Следующий этап - проверка эффективности работы системы подачи проб путем определения отношения сигнал/шум для линии Mg (I) 285 нм. Фон остается постоянным для заданного отношения интенсивностей линий Mg (II) и Mg (I) при отсутствии ухудшения работы коллимационной системы. Поэтому соотношение сигнал-шум для линии Mg (I) прямо пропорционально эффективности распылителя.
C.3.2.6. Повторяемость работы системы подачи проб
Стабильность системы подачи проб проверяют путем определения RSD. Можно использовать RSD для одной линии [например, Mg (I) 285 нм] или среднее по всем линиям RSD.
C.3.2.7. Пределы обнаружения
На конечном этапе определяют пределы обнаружения для линий Ba (II) 455 нм и Zn (II) 206 нм и сравнивают их с предыдущими значениями. Эти две линии выбраны потому, что они охватывают весь диапазон сумм энергий аналитических линий ионов. Поскольку для линии Zn (II) сумма этих энергий больше соответствующей суммы для линии Ba (II), предел обнаружения для линии Zn (II) более чувствителен к изменениям свойств плазмы, чем для линии Ba (II). Эти две линии отражают поведение всех аналитических линий ионов. Следует учитывать, что сами значения пределов обнаружения нельзя использовать в целях диагностики, так как существует слишком много причин их ухудшения. Данное испытание проводят лишь для подтверждения результатов предыдущих испытаний. Если последние признаны приемлемыми, то можно ожидать, что пределы обнаружения будут адекватными.
C.4. Перечень возможных причин нарушения нормальной работы <1>
--------------------------------
<1> Приведенный перечень не является исчерпывающим.
C.4.1. К причинам, влияющим на разрешение, относятся:
- изменение температуры воздуха в лаборатории;
- изменение условий термостатирования спектрометра;
- неправильная настройка компонентов оптической системы;
- изменение ширины щелей.
C.4.2. К причинам, влияющим на передачу энергии от генератора плазме, относятся:
- неправильная установка мощности;
- изменение показаний мощности;
- ухудшение работы генератора (генераторной лампы, системы охлаждения);
- высокая отраженная мощность;
- изменение формы катушки индуктивности;
- качество рециркулирующей воды;
- изменение высоты наблюдения;
- изменение скорости газового потока плазмы (внешнего);
- изменение скорости потока газа-носителя;
- изменение положения горелки;
- расстеклование материала внешней трубки горелки;
- частичное засорение инжекторной трубки.
C.4.3. К причинам, влияющим на пропускание света, относятся:
- осаждение вещества на линзах (или зеркале, или окне, или оптических волокнах);
- наблюдение через горелку/крышку.
C.4.4. К причинам, влияющим на эффективность работы системы подачи проб, относятся:
- частичное засорение распылителя;
- засорение кончика(ов) распылителя;
- частичное засорение капиллярных трубок;
- износ трубок перистальтического насоса;
- несоответствующая скорость подачи;
- утечки газа-носителя;
- изменение температуры в распылительной камере;
- нарушение юстировки горелки.
C.4.5. К причинам, влияющим на повторяемость работы системы подачи проб, относятся:
- слишком короткое время интегрирования;
- плохое качество роликов перистальтического насоса;
- износ трубок перистальтического насоса;
- недостаточная очистка внутренних частей распылительной камеры;
- слишком низкое давление газа;
- проблема с приводом конденсаторов в согласующем устройстве;
- высокий темновой ток, обусловленный высокой интенсивностью от измерения предыдущего сигнала;
- нестабильность работы слива.
C.5. Рекомендуемая периодичность контроля
Рекомендуется выполнять процедуру QUID не реже одного раза в неделю, после модификации или замены компонента аналитической системы (горелки, распылителя и т.п.), а также после проведения технического обслуживания квалифицированным персоналом.
Проверка разрешения является наиболее простой. Если программное обеспечение не позволяет измерить ширину линии, то такую проверку можно не проводить, а например, ежемесячно проводить специальную процедуру, например сканирование линии с регистрацией контура на дисплее или принтере. Большинство проблем обычно связано с системой ввода проб.
Упрощенная версия процедуры QUID состоит только в измерении отношения интенсивностей линий Mg (II) и Mg (I) и отношения сигнал/шум. В этом случае требуется один раствор, содержащий только магний, а проверку проводят очень быстро. Поэтому такую проверку проводят ежедневно или при необходимости.
(справочное)
ПРИВЕДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛОИДОВ
В ВОЗДУХЕ К СТАНДАРТНЫМ УСЛОВИЯМ
При необходимости (см. 8.1.3.1 ИСО 15202-1) массовую концентрацию металла или металлоида в пробе воздуха, приведенную к стандартным условиям (например, температуре 293 К и давлению 101,3 кПа)
где
293 - стандартная температура, К;
101,3 - стандартное атмосферное давление, кПа.
(справочное)
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ССЫЛОЧНЫМ МЕЖДУНАРОДНЫМ СТАНДАРТАМ
Таблица E.1
[1] EN 689:1995. Workplace atmospheres - Guidance for the assessment of exposure by inhalation to chemical agents for comparison with limit values and measurement strategy
[3] Threshold Limit Values for Chemical Substances and Physical Agents; Biological Exposure Indices, American Conference of Government Industrial Hygienists (ACGIH), Cincinnati, OH, USA (updated annually).
/template/go.php?url=https://www/acgih.org/
[5] ISO 6879:1995. Air quality - Performance characteristics and related concepts for air quality measuring methods
[6] EN 482:1994. Workplace atmospheres - General requirements for the performance of procedures for the measurement of chemical agents
[7] ISO 3534-1:1993. Statistics - Vocabulary and symbols - Part 1: Probability and general statistical terms
[8] Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM), published jointly by BIPM/IEC/IFCC/ISO/IUPAC/IUPAP/OIML, 1993. (Corrected and reprinted, 1995)
[9] International vocabulary of basic and general standard terms in metrology (VIM), published jointly by BIPM/IEC/IFCC/ISO/IUPAC/IUPAP/OIML, 1993. ISBN 92-67-01075-1
[10] EN 13890:2002. Workplace atmospheres - Procedures for measuring, metals and metalloids in airborne particles - Requirements and test methods
[11] Burgener Research Inc., Lambda III Spectral wavelength tables, Burgener Research Inc., Mississauga, Ontario, Canada.
/template/go.php?url=https://www.burgenerresearch.com/
[12] Poussel E., Mermet J.M. and Samuel O. Simple experiments for the control, the evaluation and the diagnosis of inductively coupled plasma sequential systems, Spectrochim. Acta 48B (1993) p. 743
[13] Kennedy E.R., Fischbach T.J., Song R., Eller P.M. and Shulman S. Guidelines for air sampling and analytical method development and evaluation, U.S. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), Cincinnati, OH, USA (1995)
/template/go.php?url=https://www.cdc.gov/niosh/nmam/
[14] ASTM E 882-87. Standard Guide for Accountability and Quality Control in the Chemical Analysis Laboratory (reapproved 1998)
[16] Ellison S.L.R. and Barwick V.J. Estimating measurement uncertainty: reconciliation using a cause and effect approach, Accred. Qual. Assur. 3 (1998) p. 101
[17] Ellison S.L.R. and Barwick V.J. Using validation data for ISO measurement uncertainty estimation. Part 1. Principles of an approach using cause and effect analysis, Analyst 123 (1998) p. 1387
[18] Taylor C.A. and Howe A.M. Final report on project R48.113 - ICP-AES method for metals in air: Part 2 - Analysis, IEAS/02/01, Health and Safety Laboratory, Sheffield, United Kingdom (2002)
[19] Health and Safety Executive, Occupational exposure limits 2002, EH40/2002 (updated annually), HSE Books (2002). ISBN 0-7176-2083-2
[20] Mermet J.M. Use of magnesium as a test element for inductively coupled plasma atomic emission spectrometry diagnostics, Anal. Chim. Acta. 250 (1991) p. 85
[21]
M., Poussel E. and Mermet J.M. Drift diagnostics in inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, J. Anal. Atom. Spectrom. 7 (1992) p. 791[22] Mermet J.M. Measurements of the practical resolving power of monochromators in inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, J. Anal. Atom. Spectrom. 2 (1987) p. 681
[23] Marichy M., Mermet M., Murillo M., Poussel E. and Mermet J.M. Detection limit scale in inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, J. Anal. Atom. Spectrom. 4 (1989) p. 209
[24] Poussel E. and Mermet J.M. ICP Emission spectrometers: 1995 Figures of merit, Appl. Spectrosc. 49 (1995) p. 12A.
Вернуться в "Каталог нормативных документов"
Источник информации: https://internet-law.ru/documents/prod/gost-r_gosudarstvennyj-standart/10/gost_32174.html
На правах рекламы:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||