基于X 射线荧光光谱仪测量高岭土化学成分的不确定度评定

杜克梅

（佛山市陶瓷研究所检测有限公司，佛山 528031）

1 引言

高岭土是一种以高岭石(Al4[Si4O8](OH)8)为主要成分的非金属矿产，高岭石理论化学组成为46.54%的SiO2，39.5%的Al2O3，13.96%的H2O。高岭土用途十分广泛，主要用于造纸、陶瓷和耐火材料，其次用于涂料、橡胶填料、搪瓷釉料和白水泥原料，少量用于塑料、油漆、颜料、砂轮、铅笔、日用化妆品、肥皂、农药、医药、纺织、石油、化工、建材、国防等工业部门。

一般采用湿法分析方法对高岭土化学成分进行分析[1]，需经过捣浆、离心、压滤等等多道工序，虽然湿式化学方法准确度和精度高，但工艺复杂、效率低下[2]。本文采用X 射线荧光分析法对高岭土化学成分进行分析，并对其检测结果的不确定度进行推算评估。

2 不确定度分析

2.1 实验仪器

Advant'x 波长色散X 射线荧光光谱仪，能够分析元素周期表中多达84 个元素,样品包括导电或非导电的固体、液体。主要优点为：制样简单、分析速度快、稳定性高、精度好、分析范围宽(ppm-100%)，先进的无标样分析软件可对未知样品进行简单快速分析等。

2.2 检测方法

波长色散X 射线荧光光谱仪可以半定量测定原子序数11～92 的元素的各种化合材料的含量。用该仪器测定硅酸盐原料中的二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠和氧化钛。其原理是根据射线照射到样品上能产生特征的二次射线，即荧光X 射线。

通过仪器对相关的一组标准物质的测定，建立测量曲线，由计算机处理，能测定元素化合物的质量百分比含量。

2.3 不确定度测试与建模计算

经过对同一多高岭土样品10 等分试样测试化学成分，测试结果如下：

测量数学模型：

其中，x—测量值；δx—测值误差的影响,y—测量结果。

2.3.1 标准不确定度分量ur（x）数学模型建立

标准偏差计算公式：

平均值的标准偏差：

相对标准不确定度：

采用A 类不确定度评定表1 数据，计算结果如表2所示：

表1 高岭土百分含量的10 次测试结果(%)

2.3.2 标准不确定度分量数学模型建立

（1）由波普仪引入的不确定度

1）由波谱仪引入的相对标准不确定度，取ur11（δx）=0.30%。

2）读数盘引起的不确定度

由于数据为电脑显示，检测人员读取机示值引入的不确定度为ur12（δx）=0。

3）由波谱仪引入的合成不确定度为:

（2）熔融样品引入的不确定度

1）溶剂与样品的质量比例对样品百分含量有影响，称量时尽可能接近固定比例，取

2）熔融样品脱模时，样片被照射面的光滑度，对检测有影响，引入的不确定度为:

3）熔融样品引入的合成不确定度为:

（3）样品粒度的不均匀性引入的不确定度熔融法制备样片，可不考虑粉体的颗粒状况，不确定度取ur3（δx）=0。

（4）人为因素的不确定度分量

由于人为因素引起的不确定度相对其他的不确定度很小，取ur4（δx）=0。

（5）环境因素的不确定度分量

1）环境温度和湿度符合仪器的要求，因此由环境引入的不确定度相对其他不确定度很小，取u51（δx）=0。

2）由环境中的粉尘引入的不确定度，取u51（δx）=0.10%。

3）由环境引入的合成不确定度为：

6.求各影响分量的合成不确定度。

将上述计算结果统计如表3 所示：

表3 不确定度分析结果

表4 计算结果列表

2.3.3 合成标准不确定度计算

2.3.4 取K=2，扩展不确定度计算

将数据代入(10)(11)(12)(13)公式，计算结果如下：

3 结论

通过分析X 射线荧光光谱仪测量不确定度的来源，建立了计算测量不确定度的数学模型和流程；并通过计算高岭土样品的成分检测不确定度的占比，对纠正完善不同测量工艺过程有重大意义，可以保证了检测结果的准确度，使检测质量得到较大提升。