北大公開課：你的實驗數據靠譜嗎？

發布時間：2017-12-22 09:32 原文鏈接：北大公開課：你的實驗數據靠譜嗎？

　　——無機元素定量分析過程中的不確定度評估

公開課現場

分析測試百科網訊 2017年12月21日，由北京大學、首都科技條件平臺北京大學研發實驗服務基地、北京科學儀器裝備協作服務中心主辦，分析測試百科網協辦的“首都科技條件平臺北京大學課程第五講：你的實驗數據靠譜嗎？——無機元素定量分析過程中的不確定度評估”在北京大學化學與分子工程學院中區多功能廳開講。

　　北京大學分析測試中心張莉

　　本次公開課的主講人為北京大學分析測試中心、北京大學化學與分子工程學院無機化學博士張莉，她的主要應用方向為原子光譜在材料化學和生物化學中的應用。

　　報告從元素定量分析和不確定度的測定兩個方面展開。

　　元素定量分析

　　選儀器

　　目前常用的元素分析方法主要有兩大類，一類主要包括XRF（半定量，有標樣分析）、EDS、SIMS、XPS（半定量，表面分析）、UPS。另一類主要包括：AES，原子發射光譜，與色譜聯用可進行形態分析；AFS，原子熒光光譜，主要用于11種易氣化元素，檢出限ppb；AAS，原子吸收光譜，分為火焰原子吸收FAAS和石墨爐原子吸收GFAAS兩類，檢出限分別為ppm-ppb，ppb-ppt；其他方法，包括ICP-MS檢出限ppb-ppt，主要用于陰離子檢測的離子色譜，有機元素分析，測汞儀，鹵素分析儀以及碳硫分析儀。

　　原子吸收光譜儀儀器組成包括光源、原子化系統、單色器、檢測器、放大器以及讀數器。ICP-OES可代替FAAS，可進行ppm-ppb級別的定量分析，缺點是樣品要經過消解，會有損失。ICP-MS可替代GFAAS，可測元素74種，與LC聯用可做形態分析，可進行ppb-ppt級別的定量分析，樣品同樣需要消解，可測納米顆粒并進行單細胞分析。ICP-MS應用領域包括核工業、地質學、醫藥及生理分析、化工石化、環境、半導體等。

　　找方法

　　元素分析中樣品的形態主要為固態和液態，固體還分為粉末、纖維、硅基等基底的鍍層等，而液體樣品可能會有水溶液、高鹽樣品、生物樣品、有機樣品等。稱取的固體樣品要已經干燥并且是均勻的，具有代表性的；樣品中待測元素完全分解進入溶液；無論是濕法或干法灰化，都要避免損失；如使用分離富集，則要完全；避免污染，包括實驗室環境、試劑、器皿和水；熔融時要考慮總固體溶解量注意霧化器堵塞與背景問題。

　　樣品預處理方法主要有5種，濕法消解、熔融、干法灰化、高壓消解、微波消解。濕法消解時酸要根據不同的元素選擇硝酸、鹽酸、氫氟酸或是混酸，注意元素之間的反應，以及背景影響。其他不同的前處理方法也要恰當選擇。

　　除了要選擇恰當的前處理方法外，還要選擇合理的儀器條件和分析方法。包括霧化氣流量，合適的泵速；要根據靈敏度、線性范圍以及可能的干擾選擇多條譜線；定量參數，包括積分時間，重復次數等；進樣系統也要根據樣品的不同進行選擇和優化。

　　儀器測量方法包括：標準曲線法，常用于基體比較簡單的溶液分析；外標法，空白加標準溶液，科研樣品不適用，因為科研樣品一般沒有標樣；內標法（核查）；標準加入法，復雜基體樣品和高純材料等雜質元素分析；氫化物發生法，易揮發元素；基體匹配法，了解樣品的主要成分和濃度；加標回收的方法，核查標準物質。

　　測定不確定度

　　測量誤差是指測量值與真值之差，容易造成邏輯混亂和實際操作中定量的困難。1993年ISO組織與其他7個國際組織發布了GUM，統一了不確定度的概念及其數學處理方法。不確定度是衡量一個實驗室數據質量高低的定量指標。測量不確定度，表征合理賦予被測量之值的分散性，是與測量結果相聯系的參數。測量不確定度分為4類：可以用統計方法進行評定的，不能用統計方法進行的不確定度分量，合成不確定度，擴展不確定度。

　　無機元素定量分析中不確定度的來源主要有7個：測量結果重復性、方法回收率、樣品空白、標準曲線、校準溶液濃度、體積、質量。

　　公開課后，大家到張莉實驗室進行了參觀。