賈會，許建軍，朱茜，李雪飛

（河南省計量測試科學研究院，鄭州 450008）

空心陰極燈既是原子吸收分光光度計的重要組成部分，也是檢定、校準原子吸收分光光度計最重要的配套設備?？招年帢O燈為原子吸收分光光度計提供強度大、穩(wěn)定性好、譜線半寬度窄、背景低的銳線光源[1-4]，其性能的好壞直接會影響測量結果[5]。

JJG 694—2009《原子吸收分光光度計》[6]中5.1.1條款規(guī)定，建立原子吸收分光光度計檢定裝置需配備如下元素空心陰極燈：銅、鎘、汞、錳、砷和銫；CNAS-CL01-A025：2022《檢測和校準實驗室能力認可準則在校準領域的應用說明》[7]中6.4.1 條款的要求，依據(jù)檢定規(guī)程進行校準時，應配備檢定規(guī)程規(guī)定的“后續(xù)檢定”項目所需的全部設備。因此建立原子吸收分光光度計檢定裝置、申請CNAS 認可開展原子吸收分光光度計校準項目的單位，均需配備空心陰極燈。其計量溯源性應符合JJF 1033—2023《計量標準考核規(guī)范》[8]要求及CNAS-CL06：2014[9]《測量結果的溯源性要求》。

目前并沒有空心陰極燈的國家檢定規(guī)程、校準規(guī)范。根據(jù)JJF 1033—2023《計量標準考核規(guī)范》要求，如無國家計量校準規(guī)范，可以依據(jù)有效的校準方法進行校準。校準的項目和主要技術指標應當滿足其開展檢定或校準工作的需要，并參照JJF 1139—2005《計量器具檢定周期確定原則和方法》的要求確定合理的復校間隔[10]，CNAS-TRL-004：2017《測量設備校準周期的確定和調整方法指南》[11]中也有相關要求。但對最終校準結果的確認和復校間隔的確定各機構認識不一，而且國內(nèi)也鮮有報道。筆者依據(jù)多年積累的校準數(shù)據(jù)對這兩個問題進行分析討論。

1 空心陰極燈的校準結果確認

因為JJG 694—2009《原子吸收分光光度計》中并未具體規(guī)定空心陰極燈的性能指標，所以只能依據(jù)JJF 1094—2002《測量儀器特性評定》[12]的相關規(guī)定對空心陰極燈的校準結果進行確認。下面以2016 年有資質的校準機構對空心陰極燈的校準結果為例，具體說明確認的依據(jù)和方法。2016年空心陰極燈校準結果見表1。

表1 2016年空心陰極燈校準結果

1.1 確認依據(jù)

計量標準器的不確定度或準確度等級或最大允許誤差應滿足開展校準工作的需要。依據(jù)JJF 1094—2002《測量儀器特性評定》，計量標準器的選取一般遵循“三分之一原則”即標準器計量技術參數(shù)應小于被校準計量器具最大允許誤差的三分之一[13]。

1.2 確認方法

銅燈用于原子吸收分光光度計火焰原子化器基線穩(wěn)定性(包括零點漂移吸光度、噪聲吸光度)、檢出限、測量重復性、線性誤差的檢定或校準。JJG 694—2009《原子吸收分光光度計》要求火焰原子化器零點漂移吸光度不超過±0.008，噪聲吸光度不超過0.006。按照“三分之一原則”銅燈應滿足：零點漂移吸光度不超過±0.003，噪聲吸光度不超過0.002。表1中銅燈的校準結果為：零點漂移(吸光度)0.001，噪聲(吸光度)0.001，判定為符合要求。

鎘燈用于原子吸收分光光度計石墨爐原子化器檢出限、測量重復性、線性誤差的檢定或校準。依據(jù)JJG 694—1990《原子吸收分光光度計》，石墨爐測定鎘的檢出限為公式(1)、特征量為公式(2)：

式中：QL——石墨爐原子化器測鎘的檢出限；

sA——11次空白樣品的標準偏差；

S——石墨爐原子化器測鎘的靈敏度；

C.M.——石墨爐原子化器測鎘的特征量。

由公式(1)、(2)得出：

依據(jù)JJG 694—1990《原子吸收分光光度計》，使用中設備需滿足QL≤4 pg，C.M.≤2 pg，則sA≤0.002 9(吸光度)，經(jīng)過推算：測量11次空白樣品吸光度最小值0，最大值0.012，連續(xù)2次測量的吸光度之差最大值為0.009，即在連續(xù)11 次測量空白樣品條件下零點漂移不超過0.012，噪聲吸光度不超過0.009，可滿足s≤0.002 9(吸光度)。按照“三分之一原則” 鎘燈應滿足：零點漂移吸光度不超過±0.004，噪聲吸光度不超過0.003。表1中鎘燈的校準結果為：零點漂移(吸光度)0.002，噪聲(吸光度)0.001，判定為符合要求。

汞燈用于檢定波長示值誤差和重復性；錳燈用于檢定光譜帶寬偏差；砷燈和銫燈用于檢定邊緣能量，這些燈只要能起輝正常即可認為符合要求。表1中汞燈、錳燈和銫燈給出了起輝電壓，說明能夠正常起輝，判定為符合要求。砷燈因能量低而不能正常啟輝，判定不符合要求。

2 空心陰極燈復校間隔

筆者單位共有兩組空心陰極燈，自投入使用之日起，每年定期送至有資質的校準機構進行校準。第一組從2011年連續(xù)監(jiān)控至2022年，校準數(shù)據(jù)見表2；第二組從2015 年連續(xù)監(jiān)控至2022 年，校準數(shù)據(jù)見表3。

表2 第一組空心陰極燈校準結果

表3 第二組空心陰極燈校準結果

從兩組空心陰極燈連續(xù)數(shù)年的校準結果看出，銅燈零點漂移(吸光度)和噪聲(吸光度)均不超過0.002，鎘燈零點漂移(吸光度)和噪聲(吸光度)均不超過0.003；根據(jù)確認依據(jù)和確認方法，可以判定為符合要求。錳燈在所有校準周期內(nèi)均起啟輝正常，根據(jù)確認依據(jù)和確認方法，可以判定為符合要求。砷燈、銫燈、汞燈在所有校準周期內(nèi)有因不能起輝而進行更換的情況發(fā)生。為方便確定復校間隔，將所有空心陰極燈的啟用和停止時間進行匯總，見表4。由表4 可知，第一組的銅燈、鎘燈、錳燈在所有校準周期內(nèi)均符合要求，使用年限為12 年，砷燈、銫燈、汞燈分別在第6 年、第10 年、第8 年時進行了更換；第二組所有空心陰極燈在連續(xù)8年的校準周期內(nèi)均符合要求，無需更換。

表4 空心陰極燈啟用年份和停止使用年份匯總

參照JJF 1139—2005《計量器具檢定周期確定原則和方法》的要求，測量可靠性目標R應大于90%。由相關數(shù)據(jù)可知，將空心陰極燈復校間隔定為5 年，即可滿足測量可靠性目標R＞90%的要求。但考慮該實驗只有兩組樣本數(shù)據(jù)，較長復校間隔會導致設備失準或失效的風險增大；復校間隔較短時雖然能降低設備失準或失效風險的發(fā)生，但是會增大校準成本。綜合考慮，空心陰極燈的復校間隔定為3年較為合理。

3 注意事項

(1)空氣中濕度的大小對電子產(chǎn)品的影響較大，長期不用時易發(fā)生故障。砷燈、銫燈、汞燈、錳燈受限于使用范圍，在實際工作中并不常用，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)中也能得知，這4種空心陰極燈最易損壞。因此，建議每隔3～4個月，應將不常用的空心陰極燈通電點燃一段時間，以保持其性能并延長使用壽命[14]。

(2)由于金屬銫的熔點只有28.5 ℃，因此銫燈使用后不能馬上取下來，存放銫燈應保持燈口向上狀態(tài)，禁止倒置，防止熔融狀態(tài)的銫從陰極內(nèi)流出導致空心陰極燈的毀壞[15-17]。

(3)取放或裝卸空心陰極燈時，應配戴白色純棉手套，握住燈座部位。避免祼手拿握燈管部位，禁止裸手觸碰空心陰極燈的窗口部位，以防止燈管破裂或窗口被沾污，導致光能量下降。

4 結語

通過對十幾年積累的校準數(shù)據(jù)進行匯總、分析，給出空心陰極燈校準結果確認的判定依據(jù)和判定方法，同時提出空心陰極燈復校間隔定為3 年。由于數(shù)據(jù)樣本較少，給出的結果、建議有一定的局限性，但為解決空心陰極燈校準結果的確認和復校間隔的制定提供一個新思路。今后，如有更多的實驗樣本和數(shù)據(jù)，將會使結論更加完善。