«THE USE OF CERTIFIED REFERENCE MATERIALS Статья поступила в редакцию 18.01.2015 УДК 006.9:53.089.68:550.4.08 ИЗУЧЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОРОШКОВ СТАНДАРТНЫХ ...»

ПРИМЕНЕНИЕ СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ

THE USE OF CERTIFIED REFERENCE MATERIALS

Статья поступила в редакцию 18.01.2015

УДК 006.9:53.089.68:550.4.08

ИЗУЧЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА

ПОРОШКОВ СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ

ПРИРОДНЫХ СРЕД

Васильева И.Е., Таусенев Д.С., Бусько А.Е., Землянко П.В., Шабанова Е.В., Забанов Ю.А., Манохина С.Н .

При разработке стандартных образцов (СО) состава твердых природных сред требуется оценивать гранулометрический состав приготовленных порошков, так как эта характеристика влияет на степень однородности материала СО и величину представительной массы аналитической навески. Коллекция стандартных образцов ИГХ СО РАН природных сред создавалась в течение длительного периода времени, поэтому приведенные в паспортах распределения частиц по размерам были измерены различными способами и приборами и оценены в различных шкалах .

Для точного и экспрессного измерения гранулометрических составов порошков стандартных образцов состава природных сред использован лазерный дифракционный анализатор HELOS. Выполнены новые измерения гранулометрических составов пяти СО магматических и трех СО метаморфических горных пород, а также двух СО донных осадков озера Байкал. Обнаружена слабая зависимость результатов измерения гранулометрического состава от массы порошка, вводимой в прибор, и минерального состава СО .

Сравнение полученных распределений с данными, приведенными в паспортах, показало отсутствие принципиальных изменений гранулометрического состава за время, прошедшее со времени изготовления стандартных образцов. Многомодальные распределения частиц по размерам наглядно отражают различия в минеральном и химическом составе исследованных СО. Однородность вещества изученных стандартных образцов подтверждена малыми величинами представительных навесок (0.075–0.100 г) для широкого круга элементов, определяемых современными инструментальными аналитическими методами .

Использование лазерных дифракционных анализаторов типа HELOS позволит аттестовать гранулометрический состав порошкового стандартного образца как повторяемую во времени метрологическую характеристику .

Ключевые слова: стандартные образцы состава природных сред, гранулометрический состав, лазерный дифракционный анализатор HELOS, представительная навеска .

Ссылка при цитировании: Изучение гранулометрического состава порошков стандартных образцов природных сред / И.Е. Васильева [и др.] // Стандартные образцы. 2015. № 1. С. 39–49 .

Certified Reference Materials № 1, 2015 Применение стандартных образцов

Авторы:

ЗЕМЛЯНКО П.В .

ВАСИЛьЕВА И.Е

–  –  –

Введение (сухой вариант и водная среда) с использованием сит фирмы Fritsch [6], а затем на появившихся лазерных Одним из практически важных этапов разработки дифракционных анализаторах [6, 7 и др.]. Результаты стандартных образцов (СО) состава твердых природ- гранулометрического анализа представляли в виде ных сред является характеризация размеров частиц гистограмм и таблиц для процентной весовой доли приготовленных порошков [1, 2]. Современные методы фракций частиц определенных размеров .

элементного анализа нередко используют навески от Для разных типов СО состава природных сред заданнескольких до десятков миллиграммов, поэтому смесь ные классы размеров были оценены различными споразнообразных минеральных фаз в материале СО собами при использовании разных способов измерения должна быть представительной относительно исход- и приборов, поэтому шкалы, в которых представлены ного объекта [1–3]. Контроль качества измельчения результаты в паспортах СО, варьируют существенно [5] .

и перемешивания дисперсных порошков осуществля- В последние годы появились высокопроизводительные ется при оценивании неоднородности материала СО. приборы для измерения крупности порошковых проб Распределение частиц по размерам влияет на степень в широком диапазоне размеров в воздушной среде. Это гомогенизации (однородности) материала и величину позволило при выполнении экспрессных определений представительной массы аналитической навески [1–3]. оценить реальное состояние порошковых материалов Такая информация приводится в паспортах СО как СО, приготовленных в различные периоды времени дополнительная, свидетельствуя о качестве пробопод- (табл. 1), и представить распределения частиц по разготовки материала СО [4]. мерам в единой форме .

Коллекция стандартных образцов ФГБУН Института Актуальность изучения гранулометрического состава геохимии имени А.П. Виноградова СО РАН (Иркутск) [5] СО обусловлена тем, что природные среды (горные создавалась в течение длительного периода. Для приго- породы, осадки и почвы) представляют собой многокомтовления большеобъемных проб вещества СО исполь- понентные вещества со сложным органо-минеральным зовали различные схемы измельчения и гомогенизации составом, при измельчении которых получаются частицы [1]. Крупность порошкового материала СО оценивали с разным удельным весом, отличающиеся объемом седиментационным анализом в спирте и ситованием и формой. Идентичные размерные характеристики

–  –  –

порошков проб и СО, используемых для градуировки Комбинации от двух до восьми диапазонов измерения аналитических методов, в значительной мере опреде- могут быть сшиты в одно распределение по размерам ляют качество и надежность результатов. частиц опционально. Обработка измерений основана Задача исследования заключалась в выявлении на теории Фраунгофера, когда решение не зависит от возможных изменений гранулометрического состава различных оптических параметров. Метод обеспечивает порошков природных стандартных образцов различного точность измерений с типичным отклонением ±1 % состава и происхождения, которые могут иметь место относительно эталонного метра. Гарантируется высокое при длительном хранении вещества. разрешение и воспроизводимость результатов в сочетаОбъекты исследования перечислены в табл. 1. нии с высокой скоростью получения данных благодаря Подробное описание и минеральный состав вещества стандартизованному программному обеспечению. Для исследованных природных СО приведены в [5]. описания размеров частиц порошков стандартных образИзмерение гранулометрического состава СО на анали- цов состава природных сред из табл. 1 использовали заторе helos производства немецкой компании sympatec модуль воздушного диспергирования RODOS/M и вибраgmbh. Новые данные измерения гранулометрического ционный модуль подачи VIBRI/R (Sympatec GmbH) [8] .

состава СО из табл. 1 были получены на лазерном Операционные условия выполнения измерений приведены дифракционном анализаторе HELOS [8]. Принципом в табл. 2. Проводили оптимизацию параметров, зависящих измерения является лазерная дифракция в параллельном от диапазонов размера частиц порошков и плотности лазерном луче длиной волны 632,8 нм для всего диапа- материала (): номер линзы, давление подачи образца зона частиц, от 0,1 до 8750 мкм. Прибор сконструирован и т.д. Расчеты гранулометрических составов выполняли в полном соответствии с ISO 13320. Каждый из восьми в режиме FREE (параметро-независимая теория по измерительных модулей анализатора устанавливается Фраунгоферу) .

через программное обеспечение и использует специально сконструированный Фурье-объектив для высокой Результаты измерения точности и разрешения распределения по размерам гранулометрических составов СО частиц. Точный полукруглый (180°) мультиэлементный природных сред и их обсуждение фотодетектор с автовыравниванием для оптимального отображения дифракционных картин особенно эффекти- Оценка повторяемости измерений гранулометричевен для несферических частиц. Автоматическая адаптация ского состава порошков СО природного происхождения диаметра лазерного луча к измеряемому диапазону (магматические и метаморфические горные породы, позволяет обеспечить большую рабочую дистанцию. донные осадки) на анализаторе HELOS/BR выполнена Certified Reference Materials № 1, 2015 Применение стандартных образцов

–  –  –

Таблица 6 Гранулометрические составы ГСО метаморфических пород и осадков озера Байкал: паспортные и новые данные, полученные на анализаторе HELOS/BR

–  –  –

а данные Analysette 22 такой картины не дали. Отли- 150, 120, 100, 75 и 50 мг [10]. Полученные результаты чающиеся аналогичным образом распределения были гарантируют правомерность использования изученных СО получены для черносланцевой руды СЛг-1 по измере- по их целевому назначению для современных аналитичениям, выполненным на лазерных анализаторах. Так как ских методов (методик), применяющих небольшие навески .

все измерения свидетельствовали о том, что частицы размером 50 мкм составляют более 95 %, различия Выводы в распределениях были признаны несущественными [9] .

Новые данные, полученные методом лазерной Применение лазерного дифракционного анализатора дифракции на анализаторе HELOS/BR, характеризуют HELOS с воздушным диспергированием сыпучих матепорошки СО черносланцевых пород как более мелкие риалов RODOS/M для точного и экспрессного измерения (табл. 6). По новым измерениям гранулометрический гранулометрических составов порошкового вещества состав порошка гранат-биотитового плагиогнейса тоже стандартных образцов состава природных сред наиболее описывается как более мелкий, так как количество эффективно по сравнению с другими ранее использованчастиц размером более 63 мкм составило менее 1 % ными способами и приборами аналогичного назначения .

(по паспортным данным ~2,5 %). Установлена слабая зависимость результатов измеОценки гранулометрических составов природных рения гранулометрического состава от массы порошка, сред, представленных метаморфическими породами вводимой в прибор, и минерального состава СО .

и осадками озера Байкал, которые были выпол- Многомодальные распределения частиц по размерам нены ранее при изготовлении стандартных образцов наглядно отражают различия в минеральном и химии в настоящее время на лазерном дифракционном ческом составе исследованных СО, а также индивианализаторе HELOS, даны в табл. 6. Следует отметить, дуальные особенности поведения при измельчении что для этих образцов фиксируется минимум количе- минеральных фаз каждого порошка .

ства частиц для фракции +40…–45 мкм. Небольшое Показано, что с момента приготовления вещества количество частиц размером 71 мкм наблюдается для гранулометрический состав материала магматических образцов ГБПг-1 и БИЛ-2, ~1,1 и 0,1 % соответственно. и метаморфических СО не изменился за 45 лет, осадков Для СО БИЛ-1, СЧС-1 и СЛг-1 частицы 63 мкм состав- озера Байкал – за 25 лет .

ляют менее 0,03 % от общей массы навесок. Однородность вещества изученных стандартных Таким образом, уточненные новыми измерениями для образцов подтверждена малыми величинами предстаизмельченного природного вещества гранулометрические вительных навесок (0,050–0,100 г) для широкого круга составы не могут исказить результаты химического ана- элементов, определяемых современными инструменлиза. Дополнительным свидетельством, подтверждающим тальными аналитическими методами .

однородность порошков, являются массы минимальных Использование лазерных дифракционных анализаторов представительных навесок материала этих ГСО (табл. 7), типа HELOS позволяет аттестовать гранулометрический рассчитанные согласно [2] по данным прямого дугового состав порошков стандартных образцов как повторяемую атомно-эмиссионного анализа для 33 элементов в навесках во времени метрологическую характеристику .

ЛИТЕРАТУРА

1. Лонцих С.В., Петров Л.Л. Стандартные образцы состава природных сред. Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1988. 277 с .

2. Надежность анализа горных пород (факты, проблемы, решения) / В.Г. Хитров [и др.]. М.: Наука, 1985. 302 с .

3. ISO Guide 35:2006 Reference materials – General and statistical principles for certification .

4. ГОСТ Р 8.691–2010. Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные образцы материалов (веществ) .

Содержание паспортов и этикеток / ISO Guide 31:2000 Reference materials – Contents of certificates and labels .

5. Каталог стандартных образцов [Электронный ресурс] // ИГХ СО РАН [сайт]. URL: www.igc.irk.ru/Innovation/roster.html (дата обращения: 03.06.2014) .

6. Fritsch [сайт]. URL: www.fritsch-sizing.ru (дата обращения 03.12.2014) .

7. ЗАО «Научные приборы» [сайт]. URL: www.sinstr.ru (дата обращения: 03.12.2014) .

8. Sympatec GmbH [сайт]. URL: www.sympatec.com (дата обращения: 08.06.2014) .

9. “Multi-Element Reference Samples of Black Shale” / L.L. Petrov [et al.] // Geostandards Newsletter – The Journal of Geostandards and Geoanalysis. 2004. Vol. 28. No 1. P. 89–102 .

10. Применение МАЭС для исследования вещества стандартных образцов состава природных и техногенных сред / И.Е. Васильева, Е.В. Шабанова, Ю.А. Забанов, А.Е. Бусько // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. № 1(II). C. 22–29 .

–  –  –

One of the most important stages of the developing certified reference materials (CRM) of solid natural samples is to describe a particle size distribution of prepared powders. The particle size distribution affects the degree of material homogeneity and the value representative of the analytical sample mass. The collection of CRMs was being produced at the Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS through a long time span; therefore the grain-size compositions of the CRM powders were measured by different instrumental methods and assessed at different scales .

The laser diffraction analyzer HELOS/BR was employed to accurately and rapidly measure the grain-size composition of CRM natural sample powders. New measurements confirm that the particle size distribution of CRMs of magmatic and metamorphic rocks and sediments of Lake Baikal developed 45 and 25 years ago, accordingly have not changed fundamentally. The multimodal distributions of particle sizes of investigated CRMs clearly reect the differences in mineral and chemical compositions. Aggregating of the particles of different composition and origin during long-term storage of powders is not observed. The measurement results of particle size compositions of the CRM powders show a slight dependence on the weight put into the device, as well as its mineral composition. The homogeneity of the substance of studied standard samples was confirmed by low quantities of representative sub-samples (0.075-0.100 g) for a wide range of elements determined by modern instrumental analytical methods. The use of laser diffraction analyzers type HELOS could help to certify the particle size composition of CRM powder as repeatable metrological characteristic .

Key words: certified reference materials, natural samples, grain-size composition, laser diffraction analyzer HELOS/BR, representative sample .

When quoting reference: Vasilyeva I.E., Tausensev D.S., Bus’ko A.E., Zemlynko P.V., Shabanova E.V., Zabanov Yu.A., Manochina S.N. Izuchenie granulometricheskogo sostava standartnykh obraztsov prirodnykh sred [Study of particle size distribution of environment certified reference material]. Standartnye obraztsy – Reference materials, 2015, no. 1, pp. 39–49. (In Russian) .

references:

1. Lontsikh S.V., L.L. Petrov. Standartnye obraztsy sostava prirodnykh sred [Reference materials of natural environments]. Novosibirsk, Nauka. Sib. otdelenie, 1988. 277 p. (In Russian) .

2. V.G. Khitrov et al. Nadezhnost’ analiza gornykh porod (fakty, problemy, resheniia) [Reliability analysis of rocks (facts, problems, solutions)]. Moscow, Nauka, 1988. 302 p. (In Russian) .

3. ISO Guide 35:2006 Reference materials – General and statistical principles for certification .

4. GOST R 8.691–2010 Gosudarstvennaia sistema obespecheniia edinstva izmerenii. Standartnye obraztsy materialov (veshchestv) .

Soderzhanie pasportov i etiketok [ISO Guide 31:2000 Reference materials – Contents of certificates and labels]. Moscow, Standartinform, 2010. (In Russian) .

5. Katalog standartnykh obraztsov [Reference materials catalogue]. A.P. Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS www.igc.irk.ru .

Available at http:// www.igc.irk.ru/Innovation/roster.html (accessed 03 June 2014) .

6. FRITSCH. Available at http:// www.igc.irk.ru/Innovation/roster.html (accessed 03 December 2014) .

7. ZAO Nauchnye pribory [CJSC “Scientific instruments”]. Available at http:// www.sinstr.ru (accessed 03 December 2014) .

8. Sympatec GmbH. Available at http://www.sympatec.com (accessed 08 June 2014) .

9. Petrov L.L., Kornakov Y.N., Korotaeva I.Ya., Anchutina E.A., Persikova L.A., Susloparova V.E., Fedorova I.N., Shibanov V.A. MultiElement Reference Samples of Black Shale. Geostandards Newsletter – The Journal of Geostandards and Geoanalysis, 2004, vol. 28, no 1, pp. 89–102 .

10. Vasil’eva I.E., Shabanova E.V., Zabanov Yu.A., Bus’ko A.E. Primenenie MAES dlia issledovaniia veschestva standartnykh obraztsov sostava prirodnykh i technogennykh sred [The Use of MAES in the Study of Reference Standard Materials of Natural and ManMade Composition]. Zavodskaia laboratoriia. Diagnostika materialov – Plant Laboratory. Diagnosis materials, 2015, vol. 81, no 1 (II), pp. 22–29. (In Russian) .

Certified Reference Materials № 1, 2015

ВОПРОСЫ ВЕДЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО РЕЕСТРА

УТВЕРЖДЕННЫХ ТИПОВ СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ

ASPECTS OF APPROvED PATTERN REFERENCE MATERIALS

STATE REGISTER MAINTENANCE

УДК 006.9:53.089.68

–  –  –

Государственный реестр утвержденных типов стандартных образцов (Госреестр СО) является разделом Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений «Сведения об утвержденных типах стандартных образцов» и предназначен для регистрации стандартных образцов, типы которых утверждены Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Порядок ведения Госреестра СО и регистрации утвержденных типов стандартных образцов (ГСО) изложен в ПР 50.2.020–2007 «ГСИ. Государственный реестр утвержденных типов стандартных образцов. Порядок ведения» .

Цели ведения Госреестра СО:

• учет и регистрация в установленном порядке стандартных образцов утвержденных типов, предназначенных для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, а также стандартных образцов, не предназначенных для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, утвержденных по представлению юридическими лицами в добровольном порядке;

• создание централизованного фонда документов Госреестра СО и информационных данных о стандартных образцах, допущенных к выпуску и применению на территории Российской Федерации, изготовителях стандартных образцов, испытательных центрах стандартных образцов;

• учет выданных свидетельств об утверждении типа стандартных образцов;

• организация информационного обслуживания с применением современных технологий заинтересованных юридических и физических лиц, в том числе посредством ведения раздела Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений «Сведения об утвержденных типах стандартных образцов» .

50 Certified Reference Materials № 1, 2015