MUA 型微量铀分析仪测定801 矿铀的不确定度评定

齐 玲 ，张 辑

（1. 核工业二七〇研究所，南昌 330200；2. 核工业二八〇研究所，四川 广汉 618300）

测量不确定度是以误差理论为基础建立起来的一个概念，表示由于测量误差的存在而对被测量值不能确定的程度，它以参数的形式包含在测量结果中，用以表征合理赋予被测量值的分散性，描述了测量结果正确性的可疑程度或不肯定程度，体现着测量质量的高低[1-4]。

MUA 型微量铀分析仪是一款利用激光荧光测量铀的专用仪器，它具有对铀灵敏度高、选择性好的特点，铀的质量浓度在0.00～20 ng·mL-1范围内均与荧光强度线性相关[5]，因此，其主要用于环境、 土壤、 岩石、 沉积物和水等样品中微量铀的分析测定。

801 矿位于内蒙古通辽市扎鲁特旗乌兰哈达苏木所，矿区内矿体主要为赋存在钠长石碱性花岗岩体中的稀有稀土金属矿[6]，通过“内蒙古扎鲁特旗巴仁扎拉格铀-铌矿勘探”工作，确认801 矿床具有可综合利用的铀资源。 地质取样化学分析铀含量目的之一是确定放射性测井解释中需要的物探参、 系数，在放射性测井解释中利用参、 系数对原始测井资料进行修正，最终获得铀品位，用于估算铀资源量。 因此，铀含量的分析测定工作对铀资源量的正确估算具有重要意义。 801 矿矿区内铀含量为0.01%～0.02%左右[7]，对于此含量范围铀的测量，多采用容量法或比色法进行，容量法存在需分析试样较多，实验体积较大，批量样品分析较少等特点；比色法存在分析手续繁琐，分析流程冗长，速度较慢的特点；而激光荧光法测量铀具有灵敏度高，选择性好，手续简单，分析速度快的特点。 采用MUA 微量铀分析仪（激光荧光法）测量801 矿铀含量的测量不确定度进行分析，量化铀测量过程中的各不确定度分量，分析铀测量结果不确定度来源的各种因素，对用MUA 微量铀分析仪测量801 矿铀的不确定度进行客观评定，为801 矿铀资源量的估算提供参考。

1 测定方法

1.1 主要仪器和试剂

主要仪器包括：MUA 型微量铀分析仪（北京羽纶科技有限公司）[8-9]，天平 （AE163±0.1 mg）、 A 级单标线移液 管 （1.0 mL）、 A 级容量瓶 （1 000 mL，100 mL，50.0 mL）、 微量移液器（50 μL）（上海求精玻璃仪器厂）、 微量移液器 （100～500 μL）（上海求精玻璃仪器厂）、 J—22 改进型抗干扰（铀）荧光试剂（核工业北京地质研究院）。

铀标准溶液：准确称取0.117 9 g 基准八氧化三铀于150 mL 烧杯中，加入 30 mL 硝酸，加热至完全溶解。 移入1 000 mL 容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀得 100 μg·mL-1铀标准储备液；分取1.0 mL 铀标准储备液到100 mL容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀得 1.0 μg·mL-1铀标准工作溶液。

1.2 测定步骤

准确称取0.025 0 g 待测样品于聚四氟乙烯坩埚中，以少量水润湿，滴加1.0 mL 高氯酸，5.0 mL 盐酸，2.0 mL 氢氟酸于电热板上加热溶解试样至冒大量白烟，继续低温加热蒸干后，向坩埚中加入 5.0 mL 近沸（1+2）硝酸，微热溶解残渣，取下冷却，将溶液及残渣转入50.0 mL 容量瓶，定容后澄清待测（随同样品制备1～2 个空白溶液）。

用微量移液器移取500 μL 空白溶液于石英皿中，加入混合荧光增强剂4.5 mL，搅匀，在选定的仪器工作条件下测量荧光强度F0；弃去石英皿中溶液，用500 μL 微量移液器移取待测样品溶液200 μL 于石英皿中，用空白溶液补足500 μL，加入混合荧光增强剂4.5 mL，搅匀，在选定的仪器工作条件下测量荧光强度 F1后，用 50 μL 微量加液器加入铀标准工作溶液 0.05 μg，搅匀，测量荧光强度 F2。

2 数学模型的建立

MUA 激光荧光法测量801 矿铀含量按下式计算：

式中：w（U）—试样中铀含量，μg·g-1；F0—空白溶液的荧光强度；F1—样品溶液的荧光强度；F2—样品溶液加入铀标准工作溶液的荧光强度；Cs—铀标准工作溶液浓度，μg·mL-1；Vs—铀标准工作溶液体积，mL；V—样品定容体积，mL；V1—分取 样品 溶液 体积，mL；m—称样量，g。

通过数学模型可知，MUA 激光荧光法测量801 矿铀含量的不确定度分量有：（1）样品称样的不确定度；（2）样品分解定容体积的不确定度；（3） 分取样品溶液体积的不确定度；（4）铀标准工作溶液浓度的不确定度；（5）铀标准工作溶液体积的不确定度；（6）重复性实验的不确定度。

3 不确定度分量的评定

3.1 称样的不确定度

3.1.1 取样的不确定度

取801 矿送检的代表性钻探岩心严格按照 《地质矿产实验室测试质量管理规范》DZ/T 0130.2—2006[10]中岩石矿物分析试样制备的要求经破碎-过筛-混匀-缩分程序，充分保证分析试样的代表性，并按均匀性检验程序[11]，用 EJ/T 267.1～5—84—2000[12]对分析试样进行均匀性检查，检查结果见表1。 经t检验，10 个数据无一离群，表明样品的均匀性合格，由此导致的取样不确定度可忽略不计。

制作教学视频之后，教师可以通过网络平台或智能手机发送给学生，由学生自行完成预习环节。此时的关键并非观看教学视频，而是在教学视频中总结自身并不容易理解，或存在困惑的物理学知识点。学生需要在自主学习的过程中，总结知识难点，自行查找解决方案，并在无法解决的情况下将问题详细记录。由每一学习小组的组长收集学生的反馈信息，汇总后反馈于物理教师，进而通过自主学习和预习的环节为此后的教学流程确立针对性方向，优化物理课堂教学的时间占比。

表1 均匀性检验结果Table 1 Homogeneity test results

3.1.2 样品称量的不确定度

称量所用电子天平AE163（称量可精确至0.000 01g）最大允许误差为0.1 mg，样品称重0.025 0 g，样品称量较少，称量不确定度分量不可忽略，先对称量舟去皮重，再称取样品，为两次称重过程，取均匀分布，则样品称量的标准不确定度为0.082 mg，相对标准不确定度为 μrel（m）=

3.2 样品分解定容的不确定度

《常用玻璃量器检定规程》[13]中规定，标准温度 20 ℃时，50 mL 单标线容量瓶（A 级）的允许误差为±0.05 mL，取均匀分布，则定容体积的标准不确定度为容量瓶和溶液的温度与校正时的温度不同引起的体积不确定度，假设为5℃，水的体积膨胀系数为2.1×10-4/℃，取均匀分布，则温度变 化 引 起 的 标 准 不 确 定 度 为 μ （V02）=以上两项合成得出分解试样定容体积的相对标准不确定度为

3.3 分取样品溶液体积的不确定度

分取样品溶液体积V1的不确定度有3 个分量：微量移液器的不确定度分量、 温度影响的不确定度分量和重复性不确定度分量，重复性不确定度分量在总的重复性实验不确定度中考虑。

500 μL 微量移液器在标准温度20℃时的允许误差为±1.5 μL[14]，取均匀分布，其标准不确定度为微量移液器的温度与校正时的温度不同引起的体积不确定度，假设为5 ℃，水的体积膨胀系数为2.1×10-4/℃，取均匀分布，则温度变化引起的标准不确定度为以上两项合成得出0.92 uL，分取待测溶液 200 μL，则分取样品溶液体积 V1的相对标准不确定度为 μrel（V1）=

3.4 铀标准工作溶液浓度的不确定度

铀标准工作溶液浓度的不确定度有两个分量：配制铀标准储备液的不确定度和稀释铀标准储备液的稀释不确定度。

3.4.1 八氧化三铀称量的不确定度

3.4.2 八氧化三铀溶解定容的不确定度

标准温度20 ℃时，1 000 mL 单标线容量瓶（A 级）的允许误差为±0.4 mL[13]，取均匀分布，则定容体积的标准不确定度为0.23 mL，容量瓶和溶液的温度与校正时的温度不同引起的体积不确定度，假设为5℃，水的体积膨胀系数为2.1×10-4/℃，取均匀分布，则温度变化引起的标准不确定度为以上两项合成得出八氧化三铀溶解定容的相对标准不确定度为

3.4.3 稀释铀标准储备液的不确定度

1.0 mL 单标线移液管（A 级）在标准温度20℃时的允许误差为0.007 mL[13]，取均匀分布，其标准不确定度为移液管和溶液的温度与校正时的温度不同引起的体积不确定度，假设为5℃，其温度变化引起的标准不确定度为以上两项合成得mL，则相对标准不确定度是

100 mL 单标线容量瓶 （A 级） 的允许误差为±0.10 mL[13]，取均匀分布，其标准不确定度为容量瓶和溶液的温度与校正时的温度不同引起的体积不确定度，假设为5℃，其温度变化引起的标准不确定度为以上两项合成标准不确定度为0.084 mL，相对标准不确定度为0.000 84。

故铀标准工作溶液浓度的相对标准不确定度如下：

3.5 铀标准工作溶液体积的不确定度

铀标准溶液体积Vs的不确定度有3 个分量：微量移液器校准的不确定度分量、 温度影响的不确定度分量和重复性实验不确定度分量，重复性实验不确定度分量在总的重复性实验不确定度中考虑。

50 μL 微量移液器在标准温度20 ℃时的允许误差为±0.2 μL[14]，取均匀分布，其标准不确定度为微量移液器的温度与校正时的温度不同引起的体积不确定度，假设为5℃，则温度变化引起的标准不确定度为以上两项合成得则铀标准工作溶液体积的相对标准不确定度为

3.6 重复性实验的不确定度

表2 样品分析结果Table 2 The analytical results of sample

从以上对各不确定度分量评定可知，MUA 型激光荧光仪对801 矿铀含量测定的不确定度来源主要为重复性实验不确定度（图1）。分析人员在测量过程中应充分了解仪器性能，调整仪器最佳测量状态，避免因仪器性能波动引入测量误差，同时熟练掌握各分析步骤，有效提高测量的准确度。

图1 MUA 激光荧光法测量801 矿铀的不确定度分量Fig. 1 Uncertainty components on detecting uranium in Uranium mine 801 with MUA

4 评定结果表示

4.1 合成标准不确定度μ（x）

801 矿铀测量各分量的不确定度来源彼此独立，合成相对标准不确定度

合成标准不确定度 μ（x）=180×0.018=3.24 μg。

4.2 扩展不确定度

取包含因子k=2，则扩展不确定度μ=2×3.24=6.48 μg。

4.3 测量结果表示

由上述计算结果可知：铀测定结果的标准不确定度为3.24×10-6，扩展不确定度为6.48×10-6，铀的分析结果为 180×10-6，则铀的测量结果应表示为 x= x±μ=（180±6.48）×10-6（ f=11，P=95%，k=2）。

5 结论

通过以上讨论可知，用MUA 型微量铀分析仪测定801 矿铀的相对偏差RDmin%=5.00，RDmax%=6.11，远小于 《放射性矿产地质分析测试实验室质量保证规范》 和 《地质矿产实验室测试质量管理规范》 要求，且测量不确定度小，分析结果可信度高，是放射性测井参、 系数修正的重要依据，且整个分析手续简单，分析速度快，批量分析样品多，能提高801 矿铀含量分析的工作效率，进一步满足了铀矿地质工作的需要。