ICP 光谱仪波长校正系数的稳定性研究

万 卓 沈阳计量测试院 110179

【文章摘要】

本文采用Minitab 软件中的单值移动极差法监控ICP 光谱仪波长校正系数s 值，通过对波长校正系数稳定性的研究，找出异常值产生的原因，并提出预防改进措施，从而提高ICP 光谱仪的稳定性，保证实验数据的准确可靠。

【关键词】

ICP 光谱仪；波长校正系数；稳定性

0 引言

波长校正是对仪器实际测到的波长与理论波长之间的差别进行校正。应在每台仪器上单独测试一系列化学元素的波长，并将之储存为校正数据（一般储存在计算机中）。通常存为下列一组数据：调试偏差；相关系数和修正系数。光谱仪的校正要通过用户的指令来进行。也就是说波长矫正的程序仪器自带有, 而且规定了几种矫正波长的元素. 只需要调出这个程序, 用相应的元素标液就可以了. 仪器会自动判别使用的元素并把实测的波长跟理论波长比较并矫正。

经检定合格的ICP 光谱仪，由于使用一段时间光路可能会有所偏移从而造成元素的波长也发生一些变化，所以对仪器的波长要进行校正，平时用户只要开机点火时自动利用Ar，C，N 做波长校正，在下方记录会出现波长校正结果。以ICP7510S 型仪器为例，每次开机点火后都要做波长校正，得出一个校正系数s 值，仪器设定如果s 值小于50，即可认为波长校正符合要求，完成准备工作，可以进行样品检测。

那么在实际工作中只需控制s 值不小于50 就可以了吗？通过大量实验数据积累和统计分析发现，波长校正系数s 值在正常情况下应在一个固定的区间范围内波动，如果s 值波动过大，即使不超过50，也要引起注意，可能存在某些特殊原因造成仪器波长的变化，应该及时查找原因，并采取必要的措施解决问题，否则会造成波长偏差越来越大，最终影响检测结果的准确性。

本文主要介绍采用Minitab 软件中的单值移动极差法监控波长校正系数s 值， 以ICPS-7510 的波长校正系数s 值为例说明建立统计控制图的过程，以及对监测结果的分析。

1 单值移动极差图的建立过程

由于每次进行波长校正得出的s 值只有1 个，也就是说每个样本容量为1，所以采用单值移动极差控制图来跟踪过程变异并检测是否存在特殊原因。单值图包括两个部分，一个描述过程的偏差性，另一个描述过程的均值。过程偏差的估计是基于两个相邻单值的点计算的，即用移动极差来测量（每个数据点与其后相邻的点的差的绝对值）。两个部分一前一后地使用，类似于和R 控制图。

Minitab 是一个全方位的统计软件包， 它提供了普通统计学所涉及的所有功能， 如统计分析、假设检验、相关与回归、列联表和多元统计等，并包括了丰富的质量分析工具，如统计过程控制、试验设计、测量系统分析、可靠性分析和抽样验收等，同时还能绘制箱线图、直方图等20 多类统计图形，相对于EXCEL 使用起来更加简便，后台支持功能更加强大。

1.1 积累数据

设计实验数据记录表格，内容包括实验时间，操作人员，实验室温湿度，实验内容，是否更换气体，波长校正系数值等信息。

1.2 绘制控制图

a. 将日期和s 值各为一列分别输入到Minitab 表格中，从“统计> 控制图> 单值的变量控制图> 移动极差”进入。

b. 指定s （波长校正系数）列为变量， 确定后得到图1 和图2.

1.3 结果分析

Minitab 会话框同时给出控制图分析结果：s （波长校正系数） 的单值控制图有1 个点，距离中心线超过 3.00 个标准差。检验出41 个点不合格，s （波长校正系数） 的移动极差控制图检验结果 ：1 个点距离中心线超过 3.00 个标准差，检验出5 个点不合格。

对应以上不合格点查阅实验记录， 不难发现确实存在一些特殊原因造成波长校正系数s 值的变化异常。例如仪器工程师进行仪器维护，做过波长的正弦校正后，s 值会有明显变化（91 点）；气路管道材质更换前后一段时间内s 值也会有明显波动（104 点～ 109 点）；实验室内温湿度变化也会对s 值有一定的影响，冬季实验室温度如果长期达不到仪器正常工作要求的温度（18℃～ 28℃），s 值会有明显波动（196 点～ 248 点）；另外，新更换的氩气纯度不够等因素也会影响s 值的波动异常。

2 总结

利用Minitab 强大的软件功能，即时监控ICP 波长校正系数s 值的变化，方便直观地将数据所蕴藏的各种信息及时充分地展现出来，以便于我们即时发现问题，尽早尽快解决影响实验结果准确度的因素，同时，我们也要根据数据分析的结论采取相应的预防措施，例如加强管理供应商，保证实验用试剂和气体的纯度，改善实验室环境，保证温湿度符合实验要求等，从而保证实验数据的准确。015

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