rmjournalЭталоны. Стандартные образцыMeasurement Standards. Reference Materials2687-0886D. I. Mendeleyev Institute for Metrology10.20915/2077-1177-2019-15-2-15-24rmjournal-198Research ArticleЭталоныStandardsРазработка эталонов сравнения в виде металлов высокой чистотыDevelopment of transfer measurement standards in the form of high-purity metalshttps://orcid.org/0000-0002-4942-8329КонопелькоЛ. А.KonopelkoL. A.

Конопелько Леонид Алексеевич - доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник.

Leonid A. Konopelko - D. Sc. (Engineering), Professor, Principal researcher D. I. Mendeleyev Institute for Metrology (VNIIM).

19 Moskovsky ave., St. Petersburg, 190005

fhi@b10.vniim.ruМигальП. В.MigalP. V.

Мигаль Павел Вячеславович - заместитель заведующего лабораторией метрологического обеспечения наноиндустрии, спектральных методов анализа и стандартных образцов.

620075, Екатеринбург, ул. Красноармейская, 4

Pavel V. Migal - Deputy Head of the Laboratory 251 UNIIM.

4 Krasnoarmeyskaya st., Ekaterinburg, 620075

mig@uniim.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8489-2437СобинаЕ. П.SobinaE. P.

Собина Егор Павлович - канд. хим. наук, заместитель директора по инновациям, заведующий лабораторией метрологического обеспечения и наноиндустрии УНИИМ, член-корреспондент Метрологической академии.

620075, Екатеринбург, ул. Красноармейская, 4

Egor P. Sobina - Ph. D. (Chem.), Deputy Director for Innovation, Head of laboratory of metrological assurance and nanoindustry, Ural Research Institute for Metrology (UNIIM), corresponding member of the Russian Academy of Metrology.

4 Krasnoarmeyskaya St., Ekaterinburg, 620075

251@uniim.ruФГУП Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. МенделееваРоссияD.I. Mendeleyev Institute for MetrologyRussian FederationФГУП Уральский научно-исследовательский институт метрологииРоссияUral Research Institute for MetrologyRussian Federation2019050820191521524Copyright © Конопелько Л.А., Мигаль П.В., Собина Е.П., 20192019Конопелько Л.А., Мигаль П.В., Собина Е.П.Konopelko L.A., Migal P.V., Sobina E.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rmjournal.ru/jour/article/view/198

Статья посвящена разработке эталонов сравнения в виде металлов высокой чистоты (Ag, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ge, Mn, Mo, Ni, Pb, V, Zn). Оценка массовой доли основного компонента (МДОК) выполнена косвенным способом (100 % минус сумма примесей). Примесный состав материалов эталонов сравнения определен методами масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, восстановительного и окислительного плавления с применением Государственного первичного эталона единиц массовой (молярной) доли и массовой (молярной) концентрации компонента в жидких и твердых веществах и материалах на основе кулонометрии ГЭТ176. Относительная расширенная неопределенность МДОК (k=2, P=0,95) в эталонах сравнения составила менее 0,01 %, в гравиметрически приготовленных растворах эталона сравнения - менее 0,05 % в большинстве случаев. Растворы эталонов сравнения были использованы при определении аттестованных значений массовой доли и массовой концентрации металлов в стандартных образцах состава моноэлементных растворов утвержденных типов. Относительная расширенная неопределенность аттестованных значений (k=2, P=0,95) стандартных образцов составила от 0,22% до 0,54%о. Таким образом, была продемонстрирована возможность использования металлов в качестве эталонов сравнения для хранения единицы массовой доли основного компонента и ее передачи при характеризации стандартных образцов состава растворов соответствующих химических элементов. Работа выполнена в рамках научно-исследовательской работы «Проведение исследований в области измерений физико-химического состава и свойств веществ по разработке государственных эталонов сравнения в виде высокочистых веществ для воспроизведения и передачи единиц величин, характеризующих химический состав твердых веществ» под шифром «Чистота» (2015-2016 гг.) и опытно-конструкторской работы «Проведение исследований в области измерений физико-химического состава и свойств веществ по разработке государственных эталонов сравнения в виде высокочистых веществ для воспроизведения и передачи единиц величин, характеризующих химический состав твердых и жидких веществ и разработка референтных методик измерений», шифр «Чистота-2» в области физико-химических измерений состава и свойств неорганических компонентов в твердых веществах (металлы и соли) и показателей пищевой безопасности» под шифром «Чистота-2б» (2017-2019 гг.).

The article studies the development of transfer measurement standards in the form of high-purity metals (Ag, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ge, Mn, Mo, Ni, Pb, V, Zn). The evaluation of the mass fraction of the main component (MDOK) is performed by an indirect method (100 %o minus the sum of impurities). The impurity composition of the reference measurement standard materials was determined by mass spectrometry with inductively coupled plasma, reductive and oxidative melting using the State primary measurement standard of mass (molar) fraction and mass (molar) concentration of the component in liquid and solid substances and materials, based on coulometry, GET 176. The relative expanded uncertainty of MDOK (k = 2, P = 0,95) in the reference measurement standards was less, than 0,01 %o, in gravimetrically prepared solutions of the reference measurement standard it was less than 0,05 %o in most cases. The solutions of the reference measurement standards were used in the determination of certified values of metal mass fraction and mass concentration in reference materials for composition of mono-element solutions of approved types. The relative expanded uncertainty of certified values (k = 2, P = 0,95) of reference materials variedfrom 0,22 %o to 0,54 %o. Thus, it was demonstrated that metals can be used as reference measurement standards for storing a unit of the mass fraction of the main component and transferring it during characterization of reference materials for composition of solutions of the corresponding chemical elements. This work was performed within the research project «Research in the field of measurements of physicochemical composition and properties of substances, aimed at the development of State transfer measurement standards in the form of high-purity substances for reproduction and transfer of the units, characterizing chemical composition of solid substances» under the code «Purity» (2015-2017) and research and development project «Research in the field of measurements ofphysicochemical composition and properties of substances, aimed at the development of State transfer measurement standards in the form of high-purity substances for reproduction and transfer of the units, characterizing the chemical composition of solid substances and the development of reference measurement procedures» under the code «Purity-2» in the field of physicochemical measurements of composition and properties of inorganic components in solid substances (metals and salts) and food safety indicators under the code «Purity-2b» (2017-2019).

эталон сравнениянеопределённостьчистые веществапрослеживаемостьмассовая доля основного компонентамасс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмойtransfer standarduncertaintypure substancestraceabilitymass fraction of the main componentmass spectrometry with inductively coupled plasmaРабота выполнена в рамках научно-исследовательской работы под шифром «Чистота» (2015-2016 гг.) и опытно-конструкторской работы под шифром «Чистота-2б» (2017-2019 гг.)ReferencesК вопросу о применении чистых неорганических веществ в метрологии аналитических измерений / С. В. Медведевских [и др.] // Стандартные образцы. 2014. № 3. С. 58-67. 2Medvedevskikh S. V., Sobina E. P., Migal P. V., Goryaeva L. I., Gorbunova E. M., Tabatchikova T. N. et al. On the use of pure inorganic substances in metrology of analytical measurements. Reference materials. 2014;(3):58-67. (In Russ.)МИ 3560-2016 Рекомендация. ГСИ. Оценка неопределенности измерений массовой доли основного компонента в неорганических веществах.MI 3560-2016 Recommendation. GSE. Estimation of uncertainty in measurements of the mass fraction of the main component in inorganic substances.Vogl J., Kipphardt H., Richter S., Bremser W. Establishing comparability and compatibility in the purity assessment of high purity zinc as demonstrated by the CCQM-P149 intercomparison // Metrologia. 2018. Vol. 55 No. 2. pp. 211-221. https://doi.org/10.1088/1681-7575/aaa677Vogl J., Kipphardt H., Richter S., Bremser W. Establishing comparability and compatibility in the purity assessment of high purity zinc as demonstrated by the CCQM-P149 intercomparison. Metrologia. 2018;55(2):211-221. https://doi.org/10.1088/1681-7575/aaa677Vogl J. CCQM-IAWG17-28 Roadmap for the purity determination of pure metallic elements. Basic principles and helpful advice. 2017. // CCQM working group on inorganic analysis [сайт]. URL: https://www.bipm.org/wg/CCQM/IAWG/Allowed/April_2017/CCQM—IAWG17-28.pdf. (дата обращения: 15.03.2019).Vogl J. CCQM-IAWG17-28 Roadmap for the purity determination of pure metallic elements. Basic principles and helpful advice. 2017. Available at: https://www.bipm.org/wg/CCQM/IAWG/Allowed/April_2017/CCQM-IAWG17-28.pdf. [accessed 15 March 2019].High purity metals as primary calibration materials for elemental analysis-their importance and their certification / R. Matschat [et al.] // Materials Transactions. 2002. Vol. 43. No. 2, pp. 90-97. https://doi.org/10.2320/matertrans.43.90Matschat R., Czerwensky M., Pattberg S., Heinrich H. J., Tutschku S. High purity metals as primary calibration materials for elemental analysis-their importance and their certification. Materials Transactions. 2002:43(2);90-97. https://doi.org/10.2320/matertrans.43.90Vogl J., Kipphardt H., H. J. Heinrich, Sobina E., Tabatchikova T. CCQM-P107.1 Purity of Zinc with respect to six defined metallic analytes, BAM Federal institute for Materials Research and Testing, Berlin, Draft Report 2014.Vogl J., Kipphardt H., H. J. Heinrich, Sobina E., Tabatchikova T. CCQM-P107.1 Purity of Zinc with respect to six defined metallic analytes, BAM Federal institute for Materials Research and Testing, Berlin, Draft Report 2014.Vogl J. et. al. CCQM-P149 Purity determination of zinc to be used as primary standard for zinc determination, BAM Federal institute for Materials Research and Testing, Berlin, Draft B 2016.Vogl J. et. al. CCQM-P149 Purity determination of zinc to be used as primary standard for zinc determination, BAM Federal institute for Materials Research and Testing, Berlin, Draft B 2016.СООМЕТ 645/RU/14 Пилотные сличения в области измерения массовой доли меди и примесей в бескислородной медной катанке марки КМб М001 б для определения чистоты меди.СООМЕТ 645 / RU / 14 Pilot comparisons in the field of measuring the mass fraction of copper and impurities in oxygen-free copper wire rod of the KMb M001 b brand to determine the purity of copper.Kipphardt H., Matschat R., Vogl J. et al. Purity determination as needed for the realisation of primary standards for elemental determination - status of international comparability // Accreditation and Quality Assurance. 2010. Vol. 15 No. 1. pp. 29-37. https://doi.org/10.1007/s00769-009-0557-0.Kipphardt H., Matschat R., Vogl J., Gusarova T., Czerwensky M., Heinrich H. J., Hioki A., Konopelko L. A., Methven B., Miura T. et al. Purity determination as needed for the realization of primary standards for elemental determination - status of international comparability. Accreditation and Quality Assurance. 2010;15(1):29-37. https://doi.org/10.1007/s00769-009-0557-0.Salit M. L., Turk G. C., Lindstrom A. P., Butler T. A., Beck II C. M., Norman B. Single-element solution comparisons with a high-performance inductively coupled plasma optical emission spectrometric method // Anal. Chem., 2001. No. 73, pp. 4821 -4829. https://doi.org/10.1021/ac0155097.Salit M. L., Turk G. C., Lindstrom A. P., Butler T. A., Beck II C.M., Norman B. Single-element solution comparisons with a high-performance inductively coupled plasma optical emission spectrometric method. Anal. Chem. 2001;73:4821-4829. https://doi.org/10.1021/ac0155097.Мигаль П. В., Медведевских С. В., Фирсанов В. А. Способ оценки неопределенности аттестованного значения многокомпонентного стандартного образца // Стандартные образцы. Т. 15. № 1. 2019. С. 5-13.Migal P. V., Medvedevskikh S. V., Firsanov V. A. A method for estimating the certified value uncertainty of a multicomponent reference material. Reference materials. 2019;15(1): 5-13. https://doi.org/10.20915/2077-1177-2015-15-1-5-13. (In Russ.).Richter W., Guttler B. A national traceability system for chemical measurements // Accreditation and Quality Assurance. 2003. Vol. 8. No. 10. pp. 448-453. https://doi.org/10.1007/s00769-003-0682-0Richter W., Guttler B. A national traceability system for chemical measurements. Accreditation and Quality Assurance. 2003;8(10):448-453. https://doi.org/10.1007/s00769-003-0682-0Traceability system for elemental analysis / H. Kipphardt [et al.] // Accreditation and Quality Assurance. 2006. Vol. 10. No. 11, pp. 633-639. https://doi.org/10.1007/s00769-005-0084-6Kipphardt H., Matschat R., Rienitz O., Schiel D., Gernand W., and Oeter D. Traceability system for elemental analysis // Accreditation and Quality Assurance. 2006. Vol. 10. No. 11, pp. 633-639. https://doi.org/10.1007/s00769-005-0084-6Gregory C. Turk and Marc L. Salit. А practical tool for establishing traceability in chemical measurements // NIST. 2006. URL: http://www.nist.gov/mml/csd/inorganic/upload/turk.pdf (дата обращения: 17.11.2015).Gregory C. Turk and Marc L. Salit. А practical tool for establishing traceability in chemical measurements // NIST. 2006. Available at: http://www.nist.gov/mml/csd/inorganic/upload/turk.pdf (accessed 17.11.2015).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.