申请CNAS实验室认可和CMA、CATL等资质认定时,要求检验检测机构必须对检测和校准结果的不确定度开展评定。在化学检测领域的仪器分析方法中,校准曲线法是最常用的定量手段,而校准曲线拟合过程本身会引入不确定度,影响最终测量结果的可靠性。以下将重点介绍校准曲线拟合的标准不确定度评定方法。
1. 校准曲线不确定度的来源分析
校准曲线引入的不确定度主要源于以下几个方面:
1.1 标准溶液配制过程:包括标准物质纯度、称量过程、定容操作等引入的不确定度。例如,标准物质证书上标注的纯度不确定度、天平称量的重复性和线性误差、容量瓶的校准误差等。
1.2 测量过程的随机误差:即使同一标准溶液,多次测量响应值(如吸光度、峰面积等)也会存在波动,这主要来源于仪器的精密度限制。
1.3 曲线拟合方法:最小二乘法拟合校准曲线时,由于数据点有限且存在测量误差,拟合的斜率和截距并非绝对准确,会带来模型不确定度。
由于大部分入行时间较短的试验人员对曲线拟合的不确定度评定过程计算公式理解不够透彻,为了使读者对其理解更加清晰明了,本文特针对上述1.3条拟合工作曲线的标准不确定度分量评定方法进行详细介绍。
2. 校准曲线拟合的标准不确定度评定
2.1参考CNAS-GL006:2019《化学分析中不确定度的评估指南》,针对某类样品中特定物质浓度检测时,校准曲线拟合的标准不确定度u(C0)使用以下公式进行评定:
2.2 残差的标准偏差SR按下式计算:
2.3 校准点的方差SXX按下式计算:
3.配置校准曲线时,应特别留意以下事项:
3.1 校准曲线的线性范围应覆盖待测样品的浓度范围,且浓度点设置合理(一般取5~7个浓度点,需覆盖预期的待测样品浓度范围,曲线的中间浓度点应尽量接近经常测试的样品浓度水平)。
3.2每次使用校准曲线时都应进行验证,确保拟合良好,相关系数水平应参照检测标准的要求,如果检测标准未做出规定,通常以r>0.995为接受水平。
3.3 对于一些较旧的仪器,如果仪器检测软件不能自动计算曲线的斜率、截距、相关系数时,可以在EXCEL软件或WPS电子表格中使用散点图进行曲线拟合并计算出这些参数。详细的操作方法可以参考华测实验室前期发布的《采用“物品不同特性之间的相关性”开展质控活动的实践案例分享》。下图为应用示例:
4. 参考文件
4.1 CNAS-TRL-002:2020《纺织品检测测量不确定度的评估实例》
4.2 CNAS-GL006:2019《化学分析中测量不确定度的评估指南》
4.3 《采用“物品不同特性之间的相关性”开展质控活动的实践案例分享》