ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΙΑΚΡΙΒΩΣΗΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ ΧΗΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΩΝ Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΕΙΜ ρ. Αλέξανδρος Λευκόπουλος Προϊστάµενος Εργαστηρίου Πίεσης Ε.Ι.Μ.
Σκοπός : Η µύηση επιστηµονικής & τεχνικής κοινότητας του χώρου µε ισχύοντα πρότυπα, απαιτήσεις και ιδιαιτερότητες διακρίβωσης εργ/κού εξοπλισµού Η ταυτοποίηση συνήθους εργ/κού εξοπλισµού ο οποίος χρήζει διακρίβωσης Η αποτύπωση των απαιτήσεων και προϋποθέσεων διενέργειας εσωτερικών διακριβώσεων του ΕΣΥ Η διευκόλυνση του εργαστηρίου/ αποδέκτη εξωτερικών υπηρεσιών διακρίβωσης, κατά την αξιολόγηση των υπηρεσιών αυτών
Χηµικές / Μικροβιολογικές µετρήσεις : Ασφάλεια & υγιεινή τροφίµων ηµόσια υγεία Προστασία περιβάλλοντος Προϋπόθεση άρσης τεχνικών εµποδίων διακίνησης προϊόντων
Λανθασµένες ή µη ακριβείς Χηµικές / Μικροβιολογικές µετρήσεις Ανυπολόγιστες επιπτώσεις στην υγεία & περιβάλλον ΑΚΡΙΒΕΙΣ & ΑΞΙΟΠΙΣΤΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΜΕ ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΑΠΟ ΟΧΗ & ΣΥΜΦΩΝΙΑ
Σφάλµατα : Εγγενή χαρακτηριστικά µετρητικών οργάνων Θεωρία µετρήσεων : Σε κάθε µετρούµενη ποσότητα αντιστοιχεί µία «πραγµατική» τιµή, η τιµή που θα παίρναµε από µιά ιδανική µέτρηση Στην πραγµατικότητα δεν υπάρχουν «ακριβείς» µετρήσεις. Υπάρχει πάντα η πιθανότητα κάποιων σφαλµάτων που κάνουν τη µετρούµενη και την «πραγµατική» τιµή να διαφέρουν Τέτοιου είδους σφάλµατα προκαλούν ένα βαθµό «αβεβαιότητας» σχετικά µε το µέγεθος της διαφοράς ανάµεσα στην µετρούµενη και την «πραγµατική» τιµή
Πικρές αλήθειες Καµµία µέτρηση απόλυτα ακριβής Βασικό πρόβληµα µετρήσεων : Εύρεση «πραγµατικής» τιµής µετρούµενου µεγέθους «Πραγµατική» τιµή άγνωστη!!!
Ακρίβεια µέτρησης (Accuracy of measurement) Η εγγύτητα ( closeness of the agreement ) του αποτελέσµατος µιάς µέτρησης και της «πραγµατικής» τιµής του µετρούµενου µεγέθους (VIM 3.05) Ερώτηµα : Πώς µπορώ να εκτιµήσω την ακρίβεια της µέτρησης αφού είναι άγνωστη η «πραγµατική» τιµή ;
Ακρίβεια Αβεβαιότητα
Ιχνηλασιµότητα µετρήσεων (Traceability of measurement) Συσχέτιση µέτρησης µε Εθνικό ή ιεθνές Πρότυπο µέσω αδιάσπαστης αλυσίδας µετρήσεων (διακριβώσεων) µε σαφώς προσδιορισµένες σε κάθε ενδιάµεσο στάδιο αβεβαιότητες
ιακρίβωση (Calibration) Σύνολο ενεργειών, οι οποίες καθιερώνουν, υπό αυστηρά καθορισµένες συνθήκες, τη σχέση µεταξύ τιµής ένδειξης ενός µετρητικού οργάνου ή συστήµατος ή υλικού αναφοράς και τις αντίστοιχης τιµής που υλοποιείται από ένα πρότυπο αναφοράς. (Ορισµός σύµφωνα µε το «International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology»)
Φορείς παροχής υπηρεσιών διακρίβωσης Εξωτερικοί : Αυτοδικαίως αποδεκτοί από το ΕΣΥ : ιαπιστευµένα εργ/ρια διακριβώσεων από φορέα µέλος MLA NMI s συµµετέχοντα στη συµφωνία MRA Εσωτερική διακρίβωση αποδεκτή από ΕΣΥ υπό προϋποθέσεις: Εφαρµογή τεκµηριωµένων εσωτ. διαδικασιών Ύπαρξη κατάλληλου διακριβωµένου εξοπλισµού Εφαρµογή αυστηρών & στατιστικά έγκυρων διαδικασιών εκτίµησης αβεβαιότητας µέτρησης, σύµφωνα µε τις απαιτήσεις ISO 17025 Η ικανοποίηση ανωτέρω προϋποθέσεων ισοδυναµεί µε αξιολόγηση της συγκεκριµένης δραστηριότητας από το ΕΣΥ, ως εάν το εργ/ριο διαπιστεύετο για παροχή αντίστοιχων υπηρεσιών (ως εργ/ριο διακριβώσεων)
ΑΡΧΕΣ ΕΠΑΡΚΟΥΣ / ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΙΑΚΡΙΒΩΣΕΩΝ ΕΣΥ ΚΟ1 ΚΡΙΤΕ : Συστήµατα Μέτρησης & ιακρίβωσης ΕΣΥ ΚΟ2 ΚΡΙΤΕ : Ιχνηλασιµότητα Μετρήσεων
Εξοπλισµός εργ/ρίων Χηµικών & Mικροβ/κών Αναλύσεων (Α) Θερµοκρασίας : Θερµόµετρα Συσκευές ελεγχόµενων θερµ/κών συνθηκών (Β) Μάζας : Ζυγοί Πρότυπα βάρη (Γ) Όγκου : Ογκοµετρικός εξοπλισµός
Παρατήρηση : Η παρούσα εργασία δεν καλύπτει τα όργανα χηµικής ανάλυσης (HPLC, ICP, GC, MS κλπ), των οποίων η διακρίβωση : εν είναι απολύτως τεκµηριωµένη σε διεθνές επίπεδο (δεν διατίθενται παγκοσµίως αποδεκτά πρότυπα) Βασίζεται στον έλεγχο σειράς παραµέτρων και χρήση (πιστοποιηµένων) υλικών αναφοράς Πραγµατοποιούνται συχνά µε τις οδηγίες του κατασκευαστή
(Α) Εξοπλισµός θερµοκρασίας Θερµόµετρα Copper freeze point Gold freeze point Silver freeze point Aluminum freeze point Zinc freeze point Tin freeze point Indium freeze point Gallium melt point Water Water triple point Mercury triple point ITS-90 TEMPERATURE SCALE 1084.62 o C 1064.18 o C 961.78 o C 660.323 o C 419.527 o C 231.928 o C 156.5985 o C 29.7646 o C 0.0100 o C -38.8344 o C Argon triple point Oxygen triple point Neon triple point Hydrogen triple point Absolute zero -189.3442 o C -218.7916 o C -248.5939 o C -259.3467 o C -273.1500 o C
Τριπλό σηµείο ύδατος
Συγκριτική διακρίβωση Γέφυρα Γέφυρα ή πολύµετρο Rs Θερµόµετρα αναφοράς Θερµόµετρο προς διακρίβωση
Βασικές αρχές διακρίβωσης θερµοµέτρων Χρησιμοποίηση Διεθνούς Κλίμακας θερμοκρασίας ITS 90 Συγκριτική διακρίβωση με χρήση διακριβωμένου προτύπου αναφοράς (συνήθως PRT) και μέσου μεταφοράς (μπάνιου, φούρνου κλπ) Διακρίβωση σε ενδιάμεσα σημεία τα οποία καλύπτουν το εύρος μέτρησης/ χρήσης Πραγματοποίηση πολλών μετρήσεων σε κάθε σημείο διακρίβωσης Βασικά σφάλματα/ συνιστώσες αβεβαιότητας : Αβεβαιότητα προτύπου αναφοράς ιακριτική ικανότητα & επαναληψιµότητα οργάνου Σταθερότητα µέσου Οµοιογένεια µέσου
Πρότυπα/ κατευθυντήριες οδηγίες διακρίβωσης θερµοµέτρων DKD-R 5-1 Kalibrierung von Widerstandsthermometern (Calibration of Resistance Thermometers) (2003) EUROMET Calibration Cuide EM/CG/08.02 Calibration of thermocouples (2006) Doc. LAB GTA08 Guide Technique d Accreditation en Temperature», rev. 00 (2005)
(Α) Εξοπλισµός θερµοκρασίας Θάλαµοι ελεγχόµενων θερµοκρασιακών συνθηκών
Τοποθέτηση προτύπων αισθητήρων V < 2000 l V > 2000 l ιακριβωµένοι αισθητήρες PRT ή TC 10s < χρόνο απόκρισης 50% < 40s
Βασικές αρχές διακρίβωσης θαλάµων Διακρίβωση θαλάμoυ σεόλοτοεύροςήσεμεμονωμένα σημεία Εύρος θερμοκρασίας -90 ο C έως 500 ο C Τοποθέτηση προτύπων αισθητήρων θερμ/σίας σε τουλάχιστον 9 σημεία μέτρησης (EN 60068-3-5, V<2000 l) και µορφή κυβικού πλέγµατος µε πλευρά 1 m (V>2000 l) Έναρξη μετρήσεων 30min μετά την σταθεροποίηση της θερμοκρασίας Περιορισμοί διακρίβωσης ανάλογα με την ύπαρξη βεβιασμένης ή μη κυκλοφορίας αέρα Εκτίμηση της επίδρασης ακτινοβολίας στη μέτρηση θερμοκρασίας Βασικά σφάλματα/ συνιστώσες αβεβαιότητας : Αβεβαιότητα προτύπων αισθητήρων Χωρική ανομοιογένεια Χρονική αστάθεια Επίδραση ακτινοβολίας Επίδραση φορτίου Επίδραση συνθηκών περιβάλλοντος
Τυπικά αποτελέσµατα µετρήσεων (1 αισθητήρα)
Αποτελέσµατα µετρήσεων ιακύµανση = µεγαλύτερη τυπική απόκλιση Βαθµίδα = (40,424-39.180)/2*sqrt(3)=0.360 Τυπική απόκλιση µέσης τιµής: 0.397/sqrt(240) = 0.026 Βαθµίδα
Πρότυπα/ κατευθυντήριες οδηγίες διακρίβωσης θαλάµων DKD-R 5-7: Kalibrierung von Klimaschränken (Διακρίβωση περιβαλλοντικών θαλάμων) (2004) EN 60068.03.05: «Environmental testing - Part 3-5: Supporting documentation and guidance, confirmation of the performance of temperature chambers» (2002) EN 60068.03.06: «Environmental testing - Part 3-6: Supporting documentation and guidance, confirmation of the performance of temperature/humidity chambers» (2002)
(B) Εξοπλισµός Μέτρησης Μάζας Ζυγοί Βασικές αρχές διακρίβωσης Χρήση προτύπων βαρών, κατάλληλης κλάσης ακρίβειας, ανάλογα µε το εύρος και τη διακριτική ικανότητα του ζυγού Βασικά σφάλµατα / πηγές αβεβαιότητας : Πρότυπα βάρη ιακριτική ικανότητα ζυγού Επαναληψιµότητα Έκκεντρη τοποθέτηση Γραµµικότητα ιακύµανση θερµοκρασίας Αποκλίσεις (ενσωµατωµένες στην αβεβαιότητα)
Επιλογή προτύπων βαρών
Αβεβαιότητα µέτρησης ζυγού Uncertainty [ m g] 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 U (mg) = 0,027 + 0,003 m (g) 0 50 100 150 200 Net display with increasing load [g]
Πρότυπα/ κατευθυντήριες οδηγίες διακρίβωσης ζυγών DKD-R 7-1 Kalibrierung elektronischer nichtselbsttätiger Waagen (1998) ΕΑ 10/18 EA Guidelines on the calibration of nonautomatic weighing instruments
(Β) Εξοπλισµός Μέτρησης Μάζας Πρότυπα βάρη Βασικές αρχές διακρίβωσης Συγκριτική διακρίβωση σε κατάλληλο συγκριτή µάζας ως προς πρότυπο βάρος αναφοράς µίας κλάσης ακρίβειας καλύτερης του υπό διακρίβωση (OIML R-111 : 2004) Βασικά σφάλµατα / πηγές αβεβαιότητας : Πρότυπο βάρος Επαναληψιµότητα ζύγισης ιόρθωση άνωσης Συνεισφορά συγκριτή µάζας/ διαδικασίας
(Β) Εξοπλισµός Μέτρησης Μάζας ιεθνές πρότυπο 1 kg
Πρότυπα/ κατευθυντήριες οδηγίες διακρίβωσης προτύπων βαρών OIML R-111 Weights of classes E1, E2, F1, F2, M1, M1-2, M2, M2-3 and M3. Part 1: Metrological and Technical Requirements (2004)
(Γ) Εξοπλισµός Μέτρησης Όγκου Ογκοµετρικές φιάλες Σιφώνια Προχοίδες Πυκνόµετρα Ογκοµετρικοί κύλινδροι Πιπέτες εξαµενές κλπ
(Γ) Εξοπλισµός Μέτρησης Όγκου Κατηγοριοποίηση µε βάση τις ανοχές (tolerance, MPE) της ονοµαστικής τιµής όγκου του εξοπλισµού Ογκοµετρικός εξοπλισµός CLASS A CLASS B Nominal capacity Volum. Flasks (ml) 1 2 5 10 20 25 50 100 200 250 500 1000 2000 500 Tolerances (MPE) Class A (ml) ± 0,025 ± 0,025 ± 0,025 ± 0,025 ± 0,040 ± 0,040 ± 0,060 ± 0,100 ± 0,150 ± 0,150 ± 0,250 ± 0,400 ±0,600 ± 1,200 Class B (ml) ± 0,050 ± 0,050 ± 0,050 ± 0,050 ± 0,080 ± 0,080 ± 0,120 ± 0,200 ± 0,300 ± 0,300 ± 0,500 ± 0,800 ± 1,200 ± 2,400
(Γ) Εξοπλισµός Μέτρησης Όγκου (συν.) Βαρυµετρική µέθοδος διακρίβωσης : Η ποσότητα νερού που περιέχει ή µεταφέρει ένα δοχείο σε συγκεκριµένη θερµοκρασία, ζυγίζεται µε ακρίβεια και προσδιορίζεται ο αντίστοιχος όγκος στη θερµοκρασία αναφοράς V (ml) ρ (kg/m 3 ) m (kg) ιακριβωµένος εξοπλισµός T ( o C) P (mbar) rh (%) t (sec)
(Γ) Εξοπλισµός µέτρησης όγκου (συν.) Σηµεία : Εφαρµογή καλά τεκµηριωµένης µετρητικής διαδικασίας σύµφωνα µε διεθνή πρότυπα Νερό το οποίο ικανοποιεί τις απαιτήσεις του προτύπου BS EN ISO 3696 Σχολαστικός καθαρισµός του δοχείου σύµφωνα µε ενδεδειγµένες µεθόδους πριν τη διακρίβωση ιακρίβωση προχοϊδων, σιφωνίων και ογκοµετρικών κυλίνδρων σε πολλαπλά σηµεία και όχι µόνο στο µέγιστο της κλίµακας Ανάγνωση ενδείξεων ει δυνατόν µε χρήση οπτικών µέσων Η διακρίβωση ογκοµετρικού εξοπλισµού είναι µία εξειδικευµένη διαδικασία και θα πρέπει να διενεργείται µόνο από έµπειρο και εκπαιδευµένο προσωπικό
Πρότυπα/ κατευθυντήριες οδηγίες διακρίβωσης ογκοµετρικού εξοπλισµού Guide for Volume Determination within the Scope of Reference Measurement Procedures in Reference Medical Laboratories, Part 1: Calibration Liquid Water, PTB Mitteilungen 112 (2002) Επιπλέον πολλά πρότυπα προδιαγραφών ογκοµετρικού εξοπλισµού
(Ε.Ι.Μ.) Εθνικός φορέας µετρήσεων Σύµβουλος της Πολιτείας για θέµατα µετρήσεων και µετρολογίας Εδρεύει στη ΒΙ.ΠΕ. Θεσσαλονίκης ΝΠΙ εποπτευόµενο από ΓΓΒ/ΥΠΑΝ
ραστηριότητες : Υλοποιεί τις µονάδες µέτρησης του S.I. (συµεριλ/µένου mole) Τηρεί τα αντίστοιχα εθνικά πρότυπα Αναπτύσσει µεθόδους και τεχνικές µετρήσεων ιαδίδει τη µετρολογία Εκπροσωπεί τη χώρα στα διεθνή φόρα Λειτουργεί εργαστήρια διακριβώσεων/ δοκιµών ιοργανώνει διεργαστηριακές συγκρίσεις Υποστηρίζει το Εθνικό Μετρολογικό Σύστηµα
ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΑ ΕΡΓ/ΡΙΑ ΕΙΜ : ΕΧΗΜ/ΓΧΚ ΕΙΜ (Υλοποίηση mole) ΕBOIA/EEAE ΕΙΜ (Βαθµονόµηση οργάνων ιονιζουσών ακτινοβολιών) Και τα δύο εργ/ρια λειτουργούν υπό την οµπρέλα του ΕΙΜ
ραστηριότητες ΕΧΗΜ/ΓΧΚ ΕΙΜ : Ανάπτυξη µεθόδων και διασφάλιση ιχνηλασιµότητας µετρήσεων στο mole (S.I.) Εξυπηρέτηση σκοπών χηµικής µετρολογίας & υποστήριξη των εργ/ρίων της χώρας σε θέµατα διαδικασιών & ακρίβειας χηµικών µετρήσεων Παραγωγή & διάθεση πιστοποιηµένων υλικών αναφοράς, µιγµάτων και προτύπων διαλυµάτων ιάδοση µετρολογικής γνώσης και επιστήµης ιενέργεια χηµικών αναλύσεων υψίστης ακρίβειας Εκπροσώπηση της χώρας στους τοµείς δραστηριότητας Υποστήριξη µετρολογικού συστήµατος ιασφάλιση της αξιοπιστίας, ιχνηλασιµότητας και συγκρισιµότητας εθνικών µετρήσεων στη χηµική ανάλυση κατά επιστηµονικά και νοµικά αποδεκτό τρόπο σε διεθνές επίπεδο ιασφάλιση της ποιότητας και της «εθνικής ακρίβειας»
Μάζα (Πρότυπα Βάρη) 1 kg Αβεβαιότητα κατά OIML: E0 1 mg 5 kg Αβεβαιότητα κατά OIML: E1 10 kg 500 kg Αβεβαιότητα κατά OIML: Ε1, Ε2, F1
Πρότυπες κυψέλες: Hg,H2O,In,Sn,Zn,Al,Ag Υλοποίηση Θερµοδυναµικής κλίµακας κατά την ITS-90: Από -38,8344 o C ως +961,78 o C Αβεβαιότητα: 0,1-5 mk Πρότυπα Θερµόµετρα Αντιστάσεως Λευκόχρυσου Εύρος µέτρησης: Από -196 o C ως 961,780 o C Αβεβαιότητα: 1-40 mk
ΕΧΗΜ/ΓΧΚ ΕΙΜ Φασµατοφωτόµετρο µάζας µε επαγωγικά συζευγµένο πλάσµα αργού(icp MS) Υλοποίηση mole - αναλύσεις κατιόντων µετάλλων
ΕΧΗΜ/ΓΧΚ ΕΙΜ Αέριος χρωµατ/φος φασµατ/φος µάζας (GC-MS/MS) Υλοποίηση mole - αναλύσεις πτητικών οργανικών ουσιών
ΕΧΗΜ/ΓΧΚ ΕΙΜ ιαδοχική φασµατοµετρία µάζας (MS MS) συνδυασµένη µε υγρή χρωµατογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC) Υλοποίηση mole αναλύσεις µη πτητικών οργανικών ουσιών