1. Предпосылки создания стандарта и технологическое развитие
Настоящий стандарт (GB/T 17040-2023) заменяет предыдущий GB/T 17040-2008. Основные улучшения включают в себя:
- Диапазон измерений расширен до $0,0017\% \sim 4,6\%
- Добавлено несколько стандартных образцов и требований к реагентам
- Оптимизирован процесс калибровки и метод контроля дрейфа
- Добавлены обработка оксигенированного топлива (Приложение B) и прецизионный анализ дизельного топлива и бензина (Приложения C и D)
Техническое ядро: энергодисперсионная рентгенофлуоресцентная спектрометрия
Этот метод измеряет характеристическую интенсивность рентгеновского излучения $K_\alpha$ элемента серы и устанавливает калибровочную кривую с использованием стандартных образцов для проведения количественного анализа содержания серы в образце. По сравнению с традиционными методами он обладает следующими преимуществами:
- Быстрота: время анализа одного образца составляет всего $1\mathrm{мин} \sim 5\mathrm{мин}$
- Точность: надежность результатов обеспечивается мониторингом дрейфа и контролем качества
- Высокая чувствительность: содержание серы может быть обнаружено на уровне всего $0,0017\%
2. Оборудование прибора и принцип работы
Основным прибором является энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный спектрометр (ED-XRF), его основные компоненты следующие:
| Название компонента | Описание функции |
| Источник возбуждения рентгеновского излучения | Генерирует эффективную энергию более $2,5\mathrm{keV}$ для возбуждения серы в образце. |
| Детектор рентгеновского излучения | Чувствителен к характеристическому рентгеновскому излучению серы при $2,3\mathrm{keV}$, с разрешением не более $800\mathrm{eV}$. |
| Система формирования сигнала и обработки данных | Отвечает за подсчет, вычитание фона и преобразование данных, вывод результатов массовой доли серы. |
Советы по подготовке прибора
- В контейнере для образцов в качестве окошка должна использоваться полиэфирная пленка толщиной менее $10\mu\mathrm{m}$.
- Перед каждым измерением контейнер для образцов необходимо очищать и высушивать.
- При изменении матрицы (например, при использовании новой партии оконной пленки) прибор необходимо перекалибровать.
3. Построение стандартной кривой и контроль качества
Подготовка стандартных образцов критически важна для обеспечения точности анализа. В качестве первичных стандартных веществ рекомендуются ди-н-бутилсульфид (DBS) и полисульфидное масло. Калибровочные кривые следует устанавливать, выполнив следующие шаги:
- Подготовка стандартных образцов: используйте уайт-спирит или другой разбавитель с низким содержанием серы для смешивания DBS в соответствии с рекомендуемыми соотношениями в таблице 2.
- Калибровочный тест: выберите не менее трех наборов стандартных образцов в диапазоне от 0,0% до 5,0% и выполните повторные измерения.
- Контроль дрейфа: регулярно измеряйте образцы для контроля дрейфа (например, полисульфидное масло или предметные стекла), чтобы обеспечить стабильность прибора.
Меры контроля качества
- Образцы контроля качества следует тестировать перед каждым анализом для проверки состояния системы.
- Образцы с содержанием серы менее 100 мг/кг следует повторно измерить, чтобы убедиться, что результаты находятся в пределах допуска (см. таблицу 5).
- Регулярно проверяйте содержание серы в холостых пробах. Если содержание серы превышает 2 мг/кг, прибор следует перекалибровать.
4. Рекомендации по внедрению
Для обеспечения эффективного внедрения стандарта рекомендуются следующие меры:
- План калибровки приборов: Разработайте регулярную программу калибровки и технического обслуживания, особенно для критически важных компонентов, таких как детекторы и фильтры.
- Обучение персонала: Операторы должны быть знакомы со стандартным методом, характеристиками приборов и требованиями к контролю качества.
- Оптимизация предварительной обработки образцов: Для высоковязких или кислородсодержащих топлив для повышения эффективности и точности анализа можно использовать нагрев или разбавление.
Обработка факторов помех
В реальных приложениях особое внимание следует уделять следующим факторам помех:
- Эффекты матрицы: Устраните эти эффекты, используя стандартные вещества с матрицей, аналогичной матрице измеряемого образца, или с помощью программной коррекции.
- Галогены и тяжёлые металлы: В таблице 1 показано допустимое содержание каждого мешающего элемента. Если содержание превышает допустимый диапазон, требуется специальная обработка (например, разбавление).
Пример реального применения
В лаборатории при измерении образцов дизельного топлива были обнаружены помехи матрицы. Благодаря калибровке по стандартным веществам с составом, аналогичным составу дизельного топлива (например, керосину), и сочетанию её с функцией программной коррекции матрицы точность результатов измерений была значительно повышена.