標準物質在計量認證實驗室中的應用探析

楊 威，劉翠微，安耀彬，王麗敏，周 怡，唐俊峰

(中國石油集團工程技術研究院石油工業油井水泥及外加劑質量監督檢驗中心 天津300451)

標準物質在計量認證實驗室中的應用探析

楊 威，劉翠微，安耀彬，王麗敏，周 怡，唐俊峰

(中國石油集團工程技術研究院石油工業油井水泥及外加劑質量監督檢驗中心 天津300451)

介紹了標準物質的定義、分類和用途，并對標準物質的選擇、采購和保存過程進行了詳細探討。重點闡述了標準物質的使用及期間核查方法，列舉了目前常用的幾種期間核查效果評定方法。最后，討論了標準物質在計量認證實驗室質量管理方面的應用。

標準物質 計量認證實驗室 質量管理

0 引 言

計量認證實驗室必須依法、公正地開展認證范圍內的產品質量檢驗工作，并保證檢測結果的準確性和真實性。在產品檢測前，應首先確保自身檢測工作的質量。由于標準物質的量值和等級是可以確定的，所以能夠作為比對物核查實驗室檢測數據的準確性和可靠性，并進一步幫助技術人員和管理人員找出實驗室在人、機、料、法、環等方面的問題，有利于實驗室及時預防或糾正，幫助計量認證實驗室提高自身的檢測水平和服務能力。

標準物質在時間上能夠保持特性量值的穩定，在空間上能夠傳遞量值并溯源到 SI單位，能夠用于鑒定、評價儀器和檢測方法，保證測量及測量結果的準確性，對檢測技術人員的考核和能力提升也起著重要的技術支撐作用。所以，標準物質管理是實驗室質量管理體系中極為重要的一個方面。本文就標準物質在計量認證實驗室中的應用進行了簡單探討，以利于廣大檢測人員迅速了解并掌握標準物質在實驗室內的用途、使用和效果評價等相關內容。

1 標準物質分類和用途

1.1 標準物質的定義及分類

1.1.1 標準物質的定義

標準物質(Reference Material，簡稱 RM)是指具有1種或幾種確定特性的物質或材料，該物質或材料均勻、穩定，可以用于設備校準、測量方法評價和材料賦值。[1]有證標準物質(Certified Reference Material，簡稱CRM)是指附有認定證書的標準物質，其特性量值可由已建立溯源性的程序予以確定，使之溯源到準確復現的表示該特性值的測量單位，每一種特性量值都附有給定置信水平的不確定度。[2]基準標準物質(Primary Reference Material，簡稱PRM)是用基準方法確定量值的標準物質，具有最高計量學特性。其量值可以溯源到國際單位，并經國際計量組織比對驗證取得相應的等效度。[2]

1.1.2 標準物質的分類

我國根據學科和專業應用情況的不同將標準物質(以下簡稱RM)分為13類。另外，還根據 RM量值溯源級別的不同將其分為一級標準物質和二級標準物質。一級標準物質以代號“GBW”開頭，二級標準物質以代號“GBW(E)”開頭，兩個級別的 RM都屬于有證標準物質，其生產、銷售都需要經過國家的審批和授權。一級標準物質是使用兩種以上不同的可靠方法絕對測量定值的，其定值方式不要求必須采用國標方法，但穩定性要求不小于 12個月，準確度要求具有國內最高水平。二級標準物質是采用高等級 RM(即一級標準物質)的測試方法或與高等級RM 進行比較測量從而定值的，雖然其等級未達到一級標準物質的水平，但可適用于一般性測量，穩定性要求不小于6個月。

1.2 標準物質的用途

RM 是設備校準、測量方法評價和材料賦值的基準，是制定、評價標準方法必須的物質條件。一般來說，RM 在實驗室中的使用主要有以下幾方面：①建立測量結果的量值溯源性；②用于校準儀器設備；③校驗工作曲線和標準溶液；④用于實驗室認可和能力驗證的質量控制；⑤用于實驗室檢測人員的考核和評價；⑥用于實驗室的質量管理和控制。[3]

2 標準物質的采購和使用

2.1 標準物質的選擇、采購和保存

選擇 RM 應遵循的原則主要有以下幾點：①根據計量認證實驗室檢測目的，從發布的《標準物質目錄》中選擇相應種類的RM。②所選擇RM的特性值應與預期測量值水平相適應，不能選用不確定度超過測量程序所允許最大水平的RM。一般情況下，可選擇二級標準物質。但是對于實驗室能力驗證、產品仲裁檢驗等技術活動應選用一級標準物質。③所選用的RM 應與測量程序規定的材料一致，并且需注意標準物質的存在形態。④不能選用超過有效期的標準物質。

RM 的購買必須依據實驗室自身檢測技術的需求，可由 RM管理人員根據實際庫存情況提出申請，經實驗室主任或技術負責人批準后方能購買。購買RM 應首選由國家計量主管部門批準并授權生產的標準物質，只有當國產 RM確實無法滿足工作時，才考慮進口RM。新購的RM應組織專人驗收，查驗所購 RM 的數量和品種是否一致，包裝和標識是否完好，有無證書，是否在有效期內等。最后還要從外觀上進行判定，例如：溶液類RM有無沉淀、變色、分層等異常現象。此外，RM 還可進行必要的檢測評價，例如：采用新購與在用 RM 比對或者按照證書給出的標準值與不確定度進行評價等。[4]

RM 應有專門的存放地點、明確的標識及專人管理等。此外，還應制訂實驗室 RM臺帳清單和領用記錄，領用時須登記。登記內容應包括但不限于RM的名稱、規格、標準值、不確定度、證書號(標準號)、生產單位、有效期、數量及領用人等。當 RM 證書有存放要求時，應按證書規定的要求存放。此外，用于質量控制的RM，其證書應由質量管理人員專門保管。[6]

2.2 標準物質的使用

2.2.1 標準物質的科學使用

RM必須科學使用，日常工作中使用RM時應注意以下幾點：①應仔細閱讀 RM證書，并特別注意證書上規定的有效期、儲存條件和使用說明等內容；②要做好 RM 的領用記錄，領用記錄的登記內容應盡可能詳盡；③在充分考慮測試方法不確定性的前提下，有針對性地選用 RM；④由于 RM 價格較為昂貴，應使用質量控制等方法在達到預期質量控制目標的同時減少高等級RM的使用量。

2.2.2 標準物質的期間核查

期間核查即根據規定程序，確認計量標準、標準物質或其他測量儀器是否保持其原有狀態的操作。[7]RM期間核查的目的是為了驗證RM是否處于校準狀態以確保其質量，核查時間是在相鄰兩次校準期間內進行。為了能及時監控RM的變化情況、規避風險，計量認證實驗室應定期組織RM的期間核查。

2.2.2.1 期間核查的實施

首先應制定RM核查工作計劃，確定核查RM的時間、品種、程序等問題。[8]工作計劃中應包括但不限于核查種類、頻率、方法、參數、人員、依據、結論等要素，核查計劃應通過技術審核才能實施。其次，需要確定核查標準和核查方法，核查方法應簡潔實用、可操作，已經確定的核查方法需要技術負責人批準并備案。

2.2.2.2 期間核查的方法

RM期間核查不同于檢定和校準，應根據RM證書上所規定的具體要求并結合計量認證實驗室實際條件，制定核查方案，進行 RM期間核查，保證 RM量值的準確性。[9]核查方法歸納起來主要有以下幾種：①比對核查，包括標準物質間比對和實驗室間比對等；②標定核查，即對實驗室配制的標準溶液，采用標準方法直接標定其濃度進行核查；③用標準方法核查，[10]可參照高等級標準或按照 RM 證書規定的檢測方法進行核查；④用被檢樣品進行核查，[11]可選擇穩定性較高且與被核查對象成分相近的實驗室內部質量控制樣品或者近期參加能力驗證取得滿意結果的檢測樣品作為核查標準；⑤允差法即復現性檢測，對于性質穩定的 RM 可在不同時間段進行反復測定，并將測量結果與 RM證書的標準值進行比較，判斷其量值的準確性以評定核查結果是否滿足規定的允差。

2.2.2.3 期間核查的評定

常見的期間核查結果評定方法有以下幾種：

① En比率評定：[12]在期間核查計劃中，可以使用En比率來評定測得的結果，En計算見公式(1)：

可接受的En比率應在-1～+1之間，即|En|≤1。

② 臨界值(CD)評定：[12]當計量認證實驗室對測量不確定度缺乏評定，但該測量的標準方法提供有重復性標準偏差 σr和復現性標準偏差 σR時，可根據公式(2)進行評定：

計量認證實驗室在重復條件下 n次測量的算術平均值與RM標準值之差小于臨界值CD時，則測量結果滿意，否則判定為不滿意。

③ 按專業標準方法規定評定，[12]當 En值及 CD值都不可獲得時，如果測試標準規定了測試結果允許差即可按照標準規定評定。Z值計算見公式(3)：

如果|Z|≤1，則測定結果滿意，否則不滿意。

3 實驗室質量管理中的應用

RM 具有特性量值的均勻性、穩定性和準確性等特征，具有保存、復現和傳遞量值的功能，被用做計量器具。RM的特性值是否在不同的時間和空間上具有可比性和可靠性，只取決于該標準物質的定值測量程序是否建立了溯源性，與物質的數量多少、形狀大小無關。[13]定值測量即給標準物質賦值的過程，是標準物質認定過程中的一個重要環節。正是由于 RM具有的特點和性質，使得計量認證實驗室進行質量管理或內審時可以使用 RM 進行質量控制，即實驗室內部進行準確性檢驗。準確性檢驗在計量認證實驗室的應用非常普遍。使用 RM 可檢驗實驗室測定某項特性指標的準確度或對 RM 某特性量值檢測的偏離程度，實驗室質量管理問題的不同也就造成測量準確度或偏離程度的不同。因此，RM 的使用可以為實驗室查找自身質量問題提供方向，有助于計量認證實驗室提高自身檢測水平。

對于準確度要求較高的檢測工作，尤其是仲裁檢驗、國家或行業監督抽查等，選用標準值和待測樣品特性指標范圍相近的 RM 在待測樣品測定前使用標準物質檢測、校準，可以有效保證測定數據的準確性、溯源性、公正性和權威性。[14]計量認證實驗室可以根據使用目的和不確定度水平的要求采用不同級別的 RM。RM在實驗室結果的測量溯源性、檢測和校準結果質量的保證、標準和非標準方法的確認和設備的校準核查等方面都起著關鍵性作用。[15]此外，RM 可用來考核、評價實驗室內檢測人員的操作水平和檢測能力。某特性量值檢驗結果的準確度是檢驗人員在儀器設備使用、操作、日常維護保養，標準方法的理解、執行能力等多方面的綜合反映，因此如果檢測人員測定的RM某特性的測定值落在了RM不確定度范圍內，就可以認為該檢測人員對該特性指標的檢測技術水平達到了規定的要求，并且其測定值與標準值的接近程度體現了檢驗結果的準確度。反之，如果測定結果超出了RM的不確定度范圍，說明該技術人員在該特性指標的檢測技能上還有較大提升空間，有利于促使其查找原因、提升自身檢測能力。[14]

4 結論及建議

如何保證計量認證實驗室檢測結果的準確性、可靠性和穩定性，既涉及到復雜的技術問題，也能反映出相應實驗室的管理水平。而 RM 能夠對被測參數的量值進行溯源并驗證數據的準確性，也可以校準儀器、設備，是計量認證實驗室檢測質量控制的物質基礎。RM的科學使用和有效管理是計量認證實驗室質量控制中極其重要的一環，必須重視 RM 在提升實驗室檢測服務能力方面的重要作用，并切實建立一套行之有效的 RM質量保證體系，充分發揮 RM在量值溯源和質量控制中的作用，不斷提高計量認證實驗室的技術能力和管理水平。

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Analysis of Reference Materials Applications in Metrology Accreditation Laboratories

YANG Wei， LIU Cuiwei，AN Yaobin，WANG Limin，ZHOU Yi，TANG Junfeng
(CNPC Research Institute of Engineering Technology，Oil Well Cement and Additive Quality Supervision Testing Center for Petroleum Industry，Tianjin 300451，China)

The definition，classification and use of reference materials were described．Moreover，their selection， procurement and preservation process were probed in detail．Especially，their usage and methods of intermediate checks were expounded and several common methods of effect assessment of intermediate checks were listed．In the end，the application of reference materials in quality management in metrology accreditation laboratories was discussed.

reference material；metrology accreditation laboratory；quality management

TQ421.31

A

1006-8945(2016)01-0006-03

2015-12-04