Mẫu chuẩn và quá trình chuẩn hóa

Độ chính xác của các kết quả phân tích có thể đạt được dựa trên việc sử dụng hệ thống đo phân tích hoàn hảo và kỹ năng thuần thục của phân tích viên cũng như tăng số phép đo lặp lại lên nhiều lần (để giảm thiểu các sai số thô bạo và ngẫu nhiên). Trong khi đó độ đúng của các kết quả phân tích chỉ có thể thu được khi loại trừ được sai số hệ thống do các chất có trong chất nền (matrix) và các yếu tố ảnh hưởng khác của chất nền gây ra. Mẫu chuẩn được dùng để loại trừ sai số hệ thống này.
2. Phân loại Mẫu chuẩn
Căn cứ vào độ chính xác có thể phân loại mẫu chuẩn thành chuẩn đầu và chuẩn thứ cấp :
- Chuẩn đầu: Chuẩn được chỉ định hay được thừa nhận có chất lượng cao nhất và hoàn hảo nhất về mặt đo lường. Giá trị chứng chỉ của nó được công nhận không dựa vào các chuẩn khác của cùng đại lượng.
- Chuẩn thứ cấp : Là chuẩn mà giá trị của nó được ấn định bằng cách so sánh với chuẩn đầu của cùng đại lượng .
- Chuẩn bậc I, II ,... Là chuẩn mà giá trị của nó được ấn định bằng cách so sánh với chuẩn thứ cấp hoặc chuẩn có độ chính xác cao hơn có mục đích khác nhau và chúng có thể chứa một hay nhiều thành phần chuẩn
Căn cứ vào chức năng, mục đích sử dụng có thể phân loại chuẩn thành 4 loại sau:
- Chuẩn quốc tế: Là chuẩn được một hiệp định quốc tế công nhận để làm cơ sở ấn định giá trị cho các chuẩn khác của đại lượng có liên quan trên phạm vi quốc tế.
- Chuẩn quốc gia: Là chuẩn được phê duyệt bởi một cơ quan có thẩm quyền của quốc gia có thể lấy nó làm cơ sở ấn định giá trị chuẩn cho các chuẩn khác có liên quan trong nước.
- Chuẩn chính : Là chuẩn có chất lượng cao nhất về mặt đo lường có thể ở một địa phương hoặc một tổ chức xác định mà các phép đo ở đó đều được dẫn xuất này.
- Chuẩn công tác: Là chuẩn được dùng thường xuyên để hiệu chuẩn hoặc kiểm tra vật đo, phương tiện đo hoặc mẫu chuẩn .
Các chuẩn có một loạt những ứng dụng, như :
+ Xác định giá trị của những phương pháp phân tích mới;
+ Tiêu chuẩn hoá/chuẩn hoá các vật liệu chuẩn khác;
+ Khẳng định giá trị của các phương pháp tiêu chuẩn;
+ Trợ giúp các sơ đồ kiểm tra và đảm bảo chất lượng.
ở đây chúng tôi thấy cần làm rõ thêm về khái niệm các chất chuẩn (Chemical Standards ) hay Hoá chất chuẩn. ở Việt Nam thường gọi là các Fixanal. Đây là một hoá chất tinh khiết dạng lỏng hay rắn đã biết chính xác nồng độ hay thành phần được dùng để chuẩn hoá một một thuốc thử hay hoá chất khác hoặc một dụng cụ đo. Chúng phải có thành phần rõ ràng và có độ sạch và độ ổn định cao. Phần lớn chúng đều có sẵn trên thị trường dưới nhãn hiệu AnalaR. Những chất chuẩn đầu về nguyên tắc được dùng trong chuẩn độ để xác lập độ chuẩn một hoá chất hay thuốc thử.
3. Một số đặc trưng của mẫu chuẩn và các phương pháp thể hiện
a. Mẫu chuẩn có các đặc trưng cơ bản:
- Các giá trị chứng chỉ: Đó là giá trị thật hoặc được công nhận là giá trị thật được phê duyệt bởi một cơ quan có thẩm quyền và được ghi trong văn bản chứng chỉ.
- Độ tin cậy của các giá trị chứng chỉ: Nó được biễu diễn bằng khoảng giá trị tương ứng với một xác suất nhất định (trong thời gian mẫu chuẩn có hiệu lực)
- Độ đồng đều.
- Độ ổn định theo thời gian: Được biễu diễn bằng khoảng thời gian trong đó giá trị thực của đại lượng vật lý của mẫu chuẩn được giữ nguyên trong giới hạn đã định trong điều kiện bảo quản quy định
Do vậy, việc chế tạo mẫu chuẩn là một quá trình rất công phu và phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình và quy định của ISO Guide 30, ISO Guide 31 và quy định của tổ chức đo lường hợp pháp quốc tế OIML .
- Các hàm số ảnh hưởng: Các hàm số này được biễu diễn dưới dạng toán học hoặc đồ thị miêu tả sự phụ thuộc của các đặc trưng đo lường của mẫu chuẩn vào các yếu tố ảnh hưởng (độ ẩm, nhiệt độ, áp suất,v.v... )
b. Nguyên tắc xác định các giá trị chứng chỉ của mẫu chuẩn
- Các giá trị chứng chỉ của mẫu chuẩn có thể được biễu diễn bằng các đại lượng có thứ nguyên hoặc không có thứ nguyên định lượng cho các tính chất của mẫu chuẩn (độ dẫn nhiệt, hằng số điện môi, v.v....) hay thành phần của chúng (thành phần hoá học, thành phần cấu trúc v.v....) .
- Các giá trị chứng chỉ của mẫu chuẩn được xác định trong quá trình phê chuẩn. Việc xác định bao gồm công việc đo đạc, tính toán và thao tác khác nhờ đó các giá trị chứng chỉ được thiết lập.
- Giá trị chứng chỉ có thể được xác định hoặc là cho từng mẫu chuẩn riêng biệt, chứng chỉ riêng lẻ hoặc cho mẫu đại diện của lô mẫu chuẩn với điều kiện là độ đồng đều của mẫu chuẩn phải thoả mãn các yêu cầu ổn định .
- Các phương pháp và dụng cụ đo để xác định giá trị chứng chỉ của mẫu chuẩn cần được lựa chọn trên cơ sở tính đến các yếu tố như: mục tiêu và phạm vi ứng dụng MC, độ không tin cậy tối đa cho phép của các giá trị chứng chỉ. Số lượng mẫu chuẩn cần dùng theo từng đợt và trọng lượng mỗi mẫu chuẩn sẽ được dùng, các khía cạnh kinh tế v.v....
c. Để xác định các giá trị chứng chỉ của mẫu chuẩn có thể sử dụng các phương tiện sau:
- Dùng mẫu chuẩn sơ cấp, các dụng cụ đo, các phương pháp so sánh tương đối và tuyệt đối .
- Dùng mẫu chuẩn đo lường cao cấp kết hợp với phương pháp so sánh
- Các kết quả phân tích liên phòng thí nghiệm (sẽ đề cập kỹ hơn trong phần sau)
4. Quy trình chế tạo mẫu chuẩn
Việc sản suất chế tạo mẫu chuẩn được tiến hành theo các bước sau :
a. Lựa chọn vật liệu
b. Tiến hành phân tích và đánh giá các thông số cơ bản của vật liệu chọn làm mẫu chuẩn như thành phần hoá học, các tính chất cơ lý.
c. Chuẩn hoá thiết bị và phương tiện, phương pháp đo.
d. Nghiền trộn đồng đều và đánh giá độ đồng đều theo các tiêu chuẩn thống kê.
e. Đánh giá độ bền của vật liệu
f. Tổ chức phân tích liên phòng thí nghiệm
g. Xử lý thống kê các kết quả phân tích liên phòng thí nghiệm để thu các kết quả có độ tin cậy cao chất.
h. Đề xuất để được cơ quan có thẩm quyền phê duyệt các giá trị chứng chỉ (Certified Values ) .
i. Đóng gói và bảo quản theo quy định .
Trong các bước trên của quy trình sản xuất mẫu chuẩn ta cần chú ý đến khâu xử lý thống kê các kết quả phân tích so sánh là khâu quan trọng nhất. Chúng tôi thấy cần thiết phải làm rõ thêm quá trình này một cách khái quát có thể tóm lược trong các bước sau:
1. Giá trị trung bình của từng phòng thí nghiệm được tính toán trên cơ sở các kết quả báo cáo.
2. Tất cả các giá trị trung bình của từng PTN được xử lý như một tập dữ liệu và được sắp xếp theo thứ tự tăng dần.
3. Loại các giá trị bất thường (theo các tiêu chí thống kê nhất định)
4. Lập giản đồ phân bố các giá trị phân tích theo mật độ xác suất, được gọi là hàm mật độ địa phương (Local Density ).
5. Từ giản đồ phân bố trên ta xác định được các giá trị có mật độ xác suất cao nhất tương ứng với các nồng độ được coi là chính xác nhất. Các giá trị này được đề xuất để cơ quan có thẩm quyền xem xét và công nhận là giá trị chứng chỉ (Certified Values).
5. Lựa chọn và tiếp cận mẫu chuẩn
Căn cứ vào các mẫu thường phải phân tích (mẫu khoáng sản, mẫu hợp kim, mẫu sinh học v.v...) mà PTN phải biết được mình cần loại mẫu chuẩn nào. Cần nhất là thành phần và nền (Matrix) của mẫu chuẩn càng giống với mẫu phân tích bao nhiêu thì hiệu quả chuẩn hóa càng cao bấy nhiêu.
Tiếp theo là xem và so sánh các đặc trưng của mẫu chuẩn cần tìm trong danh mục các mẫu chuẩn (CRMs ) có trên thị trường. Người dùng cần tham khảo:
- Các Catalogue của các nhà sản xuất,
- Ngân hàng dữ liệu về mẫu chuẩn COMAR (COMAR Data Bank),