标準物質:具有特性值的物質或材料-中文百科頻道

定義

标準物質

例如：農産品質量檢測用的标準對照品，藥品質量控制用的對照品等等。從定義可以看出标準物質具有三個顯着特點：(1)具有特性量值的準确性、均勻性、穩定性；(2)量值具有傳遞性；(3)實物形式的計量标準。

标準物質的特性

準确性、均勻性和穩定性是标準物質量值的特性和基本要求。

(1)準确性

通常标準物質證書中會同時給出标準物質的标準值和計量的不确定度，不确定度的來源包括稱量、儀器、均勻性、穩定性、不同實驗室之間以及不同方法所産生的不确定度均需計算在内。

(2)均勻性

均勻性是物質的某些特性具有相同組分或相同結構的狀态。計量方法的精密度即标準偏差可以用來衡量标準物質的均勻性，精密度受取樣量的影響，标準物質的均勻性是對給定的取樣量而言的，均勻性檢驗的最小取樣量一般都會在标準物質證書中給出。

(3)穩定性

穩定性是指标準物質在指定的環境條件和時間内，其特性值保持在規定的範圍内的能力。

标準物質的級别

标準物質的特性值準确度是劃分級别的依據，不同級别的标準物質對其均勻性和穩定性以及用途都有不同的要求。通常把标準物質分為一級标準物質和二級标準物質。

一級标準物質主要用于标定比它低一級的标準物質、校準高準确度的計量儀器、研究與評定标準方法；二級标準物質主要用于滿足一些一般的檢測分析需求，以及社會行業的一般要求，作為工作标準物質直接使用，用于現場方法的研究和評價，用于較低要求的日常分析測量。

分類

标準物質可以是純的或混合的氣體、液體或固體。例如，校準粘度計用的水、量熱法中作為熱容量校準物的藍寶石、化學分析校準用的溶液。

有證标準物質

有證标準物質certified reference material(CRM）：附有證書的标準物質，其一種或多種特性量值用建立了溯源性的程序确定，使之可溯源到準确複現的表示該特性值的測量單位，每一種認定的特性量值都附有給定置信水平的不确定度。

有證标準物質一般成批制備，其特性量值是通過對代表整批物質的樣品進行測量而确定，并具有規定的不确定度。當物質與特制的器件結合時，例如，已知三相點的物質裝入三相點瓶、已知光密度的玻璃組裝成透射濾光片、尺寸均勻的球狀顆粒安放在顯微鏡載片上，有證标準物質的特性有時可方便和可靠地确定。上述這些器件也可以認為是有證标準物質。

所有有證标準物質均應符合中國計量規範JJF 1001—1998（（通用計量術語及定義》中給出的“國家測量标準”的定義。有些标準物質和有證标準物質，由于不能和已确定的化學結構相關聯或出于其他原因，其特性不能按嚴格規定的物理和化學測量方法确定。這類物質包括某些生物物質，如疫苗，世界衛生組織已經規定了它的國際單位。

有證标準物質（CRM）是标準物質（RM）中的一個特殊類别，須附有符合一定要求的認定證書。根據以上定義，有證标準物質（CRMS）是标準物質（RMS）的子集，即，标準物質（RM）可以是有證标準物質（CRMs），也可以是非有證标準物質。但是，标準物質（RM）這個術語常被誤用作表示非有證标準物質。

認定證書中給出的認定特性值（certifled property value）具有溯源性，因為，該值是通過建立了溯源性的嚴格測量程序測定的，所以保證了認定值溯源到準确複現的表示該值的測量單位。

認定的特性值須附有不确定度。因為沒有不确定度的測量結果不是一個完整的結果，所以認定特性值必須都附有給定置信水平下的測量不确定度。由于認定證書是有證标準物質的重要技術證明和使用者的重要信息來源，因此，可以認為它是有證标準物質的重要組成部分。為使研制（生産）認定機構與使用者之間的這種信息傳遞方式更加有效，認定者發布的信息能夠滿足使用者的要求，國際标準化組織/标準物質委員會（ISO/REMCO）制訂了有證标準物質證書的定義和有關标準物質證書的指南ISO指南31。

現行的sI單位制并不能複蓋所有分析測量。遇到這類測量溯源性問題時，就需要尋求其他解決問題的途徑。通常是要看其他國際權威機構是否定義并複現了相應的國際單位，如果沒有的話，則要使測量參考至協議的有證标準物質，特定的方法或公議測量标準。為了在全球取得測量結果的溯源性和可比性，國際計量委員會（CIPM）開展的多邊互認（MRA）也是按照這一思路進行的。

計量作用

在分析化學中，标準物質是溯源鍊的主要組成單元。因此，它們的計量學特征，特别是所提供特性量值的不确定度和在溯源層級中所處的位置，是分析測量質量保證關心的焦點問題。

标準物質所提供特性量值的不确定度必須已知且滿足測量需求。因此，标準物質可以按不确定度等級（越小越好，但評定必須合理）和依據不确定度報告的可靠性和驗證結果進行分級分類。

國際标準化組織（ISO）标準物質委員會編制的ISO導則33——“有證标準物質的使用”中提出的有證标準物質在計量學中的作用包括：

貯存和傳遞特性量值信息

根據定義，一種标準物質具有一個或多個準确測量的特性量值。一種有證标準物質中的特性量值一旦被确定，在有效期内它們就被貯存在這種有證标準物質中。當這種有證标準物質從一地發送到另一地使用時，它所攜帶的量值也就得到了傳遞。在規定的不确定度範圍内，有證标準物質的特性量值可以用作實驗室間比對的标準值或用于量值傳遞目的。因此，有證标準物質幫助量值在時間和空間上的實現傳遞，類似于測量儀器和材料标度的傳遞。

保證測量溯源性

實驗室應該控制并且校準或檢定一定數量的儀器以确保所開展的測量的溯源性。但在所有具體必要的環節中做到這一點是非常困難的。此項工作通過使用已建立了溯源性的有證标準物質可被大大地簡化。标準物質（基體）要求必須盡可能地近似于被測的實際樣品，以便對沖基體效應，以此來囊括測量時可能引起誤差的所有問題。當然，使用者應當對标準物質和未知樣品的測量采用相同的分析測量程序。因此，标準物質的作用與用于其他産業計量實驗室的傳遞标準的作用相同，它允許在一個規定的不确定度範圍内開展比較測量工作。有證标準物質也為确定分析測量或工藝測試測量的不确定度提供一種可行的方式。

複現國際單位

SI基本單位的複現依賴于物質和材料。當今世界的主要測量都是在國際單位制框架下進行的。2013年為止，SI确認了7個基本單位。這些基本單位的定義涉及一些物質，如：鉑一銥合金，用于制造公斤原器；铯-133，用于定義秒；水，用于定義開爾文等等。這些物質在基礎計量學中的使用與标準物質在其他類型計量中的使用是相同的。

這些材料作為SI單位所依據的定義物質具有特殊狀态。這種狀态嚴格應用來定義特定單位，因為這種單位的複現也許還涉及其他物質/材料。這種情況當涉及摩爾和千克的複現時特别符合實際。在标準物質的幫助下複現SI導出單位。

分析化學與國際單位制相聯系，純化學物質，純度的測量，或常稱為物質的化學組成，是在分析化學範疇。除了sI對化學物質的依賴外，分析化學對SI的依賴也值得考察。2013年為止，大多數分析化學l丁作者在測量中采用SI單位（除cande-la以外的所有基本單位和許多導出單位）。

從一種或多種考慮作為基準測量标準的純化合物出發，像物理測量一樣來為分析化學構架測量溯源層級是可行的。這樣測量标準的例子有：

①電子，其他化合物可通過電化學分析與其相聯；

②碳-12，原則上其他化合物可通過質譜、Raoult’s定律測量或低密度氣體體積測量等方法與其相聯；

③高純元素或化合物，其他化合物可通過電化學法、重量法、滴定法、光譜法等與其相聯。

在上例中提及的其他化合物在許多情況下可以用作标準物質。許多物質可在基準和工作（分析）标準之間充當中間體的角色。如同應用于計量學其他分支一樣，溯源性的概念也普遍應用于分析化學中。如果測量結果的溯源性在儀器、材料量度和所用标準物質等方面都能描述得很清楚的話，化學分析測量結果的質量将會大大提高。在大多數情況下，溯源性也取決于計算時使用的相對原子質量值（以前稱“原子重量”，即原子量）；分析測量工作者應記錄所用原子量的出處或來源。

定義和複現約定标度

如今，國際單位制并不能涵蓋所有的工程特性量，有些工程特性量的單位需要特别約定。為了方便地實現實際測量，一般通過标準物質建立其約定标度，并在國際建議或者标準文件上說明給定的值。全球認可的用于複現約定标度固定點的标準物質在國際上具有廣泛的一緻性。這種約定标度的複現與傳遞主要依賴于複現标度固定點的标準物質和測量方法或測量過程的技術規範。在工程量的測量中，标準物質的作用不僅是複現約定的标度，而且還可以用于測量儀器校準或者用作實際樣品測量時的工作标準。約定标度的實例很多，在此僅舉幾例說明标準物質的特殊作用。

①濁度單位：在國際标準化組織制定的标準（ISO7027）中定義了濁度的單位。單位的複現依賴于。formazine标準溶液。該标準溶液的濁度是400FAU或FNU，通過稀釋這一标準溶液獲得一系列的标度固定點，以滿足不同濁度樣品的測定要求。如果所用儀器測量的是衰減光，所複現的則是formazine衰減濁度單位（FAU）；若測量的是漫射光，複現的則是formazine散射濁度單位（FNU）。

②pH标度：由于單個離子的活度無法通過試驗測量得到，pH值并非一個确切的物理量。為了使測得的pH值有意義，人們通常采用一種約定的pH标度。這種标度是由被賦予準确pH值的标準溶液所定義的。通過測定消除了液接電勢的、由氫電極和銀/氯化銀電極組成的電池電動勢，并按照約定的方法計算就可以得到pH值。

各國的國家标準規範規定了制備和賦予标準溶液pH值的方法。這些标準溶液驗證過的值的不确定度在千分之幾pH單位範圍内。

③辛烷值标度：辛烷值是燃料油的重要技術指标。美國材料試驗協會（ASTM）用标準燃料油和标準測試方法定義與複現辛烷值的标度，得到了業内專業人士的認同，進而在全球範圍内被采納。按照以上标準測試方法的要求，在特定的實驗條件下，比較燃料油與已知辛烷值的AsTM标準燃料油的混合物的發爆聲，以此來确定燃料油的辛烷值。ASTM标準燃料油的辛烷值溯源到美國标準技術研究院（NIsT）的正庚烷有證标準物質（SRM 1815）和異辛烷有證标準物質（SRM 1816）。

④煤的燒結力：煤的燒結力是硬煤分級的重要技術指标，Roga測試法已在世界範圍内得到各國廣泛地采用。Roga測試方法是基于一個有确定的物理性質和化學成分的無煙煤标準物質。用規定的測試設備與程序将被測樣品與無煙煤标準物質混合、燒結，由燒結的剩餘物來計算Roga指數，從而實現煤的燒結力的量度。國際實用溫标和國際實用鹽标也是類似的約定标度。

必備條件

标準物質是以特性量值的均勻性、穩定性和準确性等特性為主要特征的。為獲得這些基本特征，标準物質起碼應滿足以下基本條件的要求。

材質均勻

從理論上講，如果物質的一部分（單元）的特性值與另一部分（單元）的特性值沒有顯着差異，則該物質的該特性是均勻的。但是，完全均勻的物質是不存在的，物質内部和單元之問或多或少會存在有不均勻性，在貯存過程中，也會發生層析、偏析、聚集等不均勻的傾向，因而，均勻是相對的，而不均勻是絕對的。如果物質的一部分(單元）的特性值與另一部分（單元）的特性值之間的差異不能被實驗檢測出來，或檢測出來的差異很小且相對于測量準确度要求來說是可以忽略的，則該物質的該特性就可以視為“均勻”的。均勻性就是與“物質的一種或多種特性相關的具有相同結構或組成的狀态”。由于标準物質的特殊功能和用途，因而對其均勻性具有很高的要求。。

這樣，均勻性的實際概念就包括物質本身的特性和所用的測量方法的精密度（标準偏差）和樣品的大小（實驗取樣量)等。在許多情況下，測量方法可能達到的精密度與取樣量有關，因此，标準物質的均勻性是對給定的取樣量而言。通常，标準物質證書中都要給出均勻性檢驗時的取樣量，作為使用時的最小取樣量。

影響物質均勻的因素有：物質的物理性質，如密度、粒度等，及物質成分的化學形态和結構狀況。密度不同可能引起重力偏析（化學成分的不均勻現象稱為偏聽偏析）。一般來說，固體顆粒越細越容易出現重力偏析。此外，顆粒過細時，比表面積增大，表面活性也會增大，吸濕和污染的機會也會增加。

量值穩定

标準物質在規定的時間和環境條件下，其特性量值應保持在規定的範圍以内。這種特性亦被稱之為标準物質的穩定性。

研制（生産）者要保證所提供的标準物質在一定期限内其特性量值不發生顯着改變。為得出這一期限，研制者在研制标準物質過程中必須要進行穩定性考察，量值不穩定的物質不能用來制備标準物質。中國規定一級标準物質的穩定性一般應大于1年。

影響标準物質穩定性的因素可以有：光、溫度、濕度等物理因素，還可能有溶解、分解、化合等化學因素及細菌作用等到生物因素。穩定性應該表現在：固體物質不風化、不分解、不氧化；液體物質不産生沉澱、發黴；氣體和液體物質對容器内壁不腐蝕、不吸附等等。

認定量值準确

量值準确可靠是标準物質的重要特征之一，是指标準物質具有準确的或嚴格定義的認定值（亦稱标準值）。正是由于标準物質具有認定的參考值，參考值的準确度高且具有規定的不确定度，因而才能夠成為計量學溯源鍊的重要單元，用于測量儀器的校準或檢定、測量方法的評價或确認，以及測量審核與能力驗證等量值傳遞或溯源有關的活動。從這個意義上來說，标準物質必須在有資質的實驗室，由具有一定資質和經驗的操作人員，用準确可靠的測量方法進行定值測量。

當以某種測量方法來對标準物質進行定值測量時，認定值是對被認定特性量之值的最佳估計，認定值與真值的偏離不超過定值測量的不确定度。

附有特定的證書

有證标準物質必須帶有特定的“證書”，它是介紹标準物質特性的主要技術文件，是标準物質研制者（生産者）向使用者提供的質量保證書。證書上需注明該标準物質的認定（标準）值、認定值的不确定度、正确使用方法、運輸與貯存應注意的有關事項等。證書的編寫與内容應符合國際标準化組織/标準物質委員會（ISO/REMCO）發布的技術文件（IS0導則31：1981）和國家計量主管部門頒布的證書編寫相關規則（參見本書第三章）的要求。

可批量生産

标準物質必須有足夠的批量和儲備，以滿足測量工作對标準物質的實際需要。尤其二級（即工作級）标準物質，直接用于現場分析測量，需求量很大。對于性能比較穩定的金屬、岩石、礦石等類标準物質，一批的制備量最好能滿足現場分析測量5～lO年的使用量。

具有與被測物質相近的組成和特性

使用标準物質确定待測物質的量值時。為消除由于标準物質與待測物質兩者在基體材質和測量範圍上的不同而帶來的系統影響，研制者應選擇與待測物質性質和組成相近似的物質作為标準物質的候選物，這是研制和使用标準物質應遵循的一條原則。

在制備标準物質時，生産者有意識地選擇某些材料或人工合成一些材料，例如：采集果樹葉，模拟生物化學和環境分析中植物的基體；人工合成含有痕量元素的玻璃來作為礦物成分的基體；模拟海水、河水、酸雨作水質标準物質的基體等，這些作法都是為消除在使用标準物質進行測量時由于基體差異而産生的影響。

層級

标準物質家族

多年以來，在測量領域一直就存在一些關于有證标準物質和标準物質的層級問題的熱烈的争論。争論的起因源于各種标準物質的名稱。

在術語層級中，标準物質（RM）具有“較高”的地位，因為它有一個較高級的概念（可謂之‘家族名’），而有證标準物質（CRMS）隻是一個“從屬”的概念（隻是家族中的一員）。其他具有從屬概念的例子還有：‘工作标準物質（WRMS）、‘校準物質（CALS），或‘基準标準物質（PRMs）’等。這種層級并不是一種價值的判斷，而僅僅是術語學上的層級。‘有證，和‘基準，是限定詞，标志着标準物質（RM）的特殊組群。因此，所有有證标準物質（CMRs）都是标準物質（RMS），但标準物質（RMS）不都是（CRMS）。

在測量領域中，基準物質（PRMs）和有證标準物質（CRMs）應該具有‘較高的計量學層級，因為它載有一個或多個可溯源的量值，每個量值都附有一個相關的測量不确定度。

标準物質計量學層級

為合理地使用标準物質，根據标準物質在計量學中的作用、在溯源鍊中的位置以及标準物質特性量值的認定準确度（定值測量的不确定度大小），人們将标準物質劃分為若幹等級，如在ISO/REM（二O繪制的量值溯源體系圖中，人們将标準物質分為三個層次，基準标準物質（PRM）、有證标準物質（CRM）和标準物質（RM）。

SI單位——基準物質(純物質）PRM——有證标準物質CRM——标準物質RM——測試樣品

典型

比較典型的有國際實驗室認可合作組織（ILAC）的分類，它将标準物質的特性分為五大類：

⑴化學成分類：标準物質，純的化合物或是有代表性的基體樣品，天然的或添加（被）分析物的（如，用作農藥殘留分析的添加了殺蟲劑的動物脂肪），以一種或多種化學或物理化學特性值表征。

⑵生物和臨床特性類：與目錄A相似的标準物質，但以一種或多種生化或臨床特性值表征，如酶活性。

⑶物理特性類：以一種或多種物理特性值表征的标準物質，如熔點、粘性和密度。

⑷工程特性類：以一種或多種工程特性值表征的标準物質，如硬度、拉伸強度和表面特性。

⑸其他特性。

這些類别又被細分為三級子類，例如，在化學成分類中，以微量錳、矽、銅、鎳和鉻含量表征的鋁合金，列于化學成分一金屬一有色金屬一鋁合金的子類中。

在化學成分類别中，标準物質還可進一步被分為單一成分的标準物質和基體标準物質兩大類。單一成分的标準物質是純物質（元素或化合物)，或純度、濃度、熔點、熔化焓值、粘度、紫外可見光吸光率、閃點等參考值已精确确定的純物質的溶液。這類标準物質的重要用途之一是分析儀器的檢定或校準。

基體标準物質通常是感興趣的被分析物以天然狀态存在于其天然環境中的真實材料（天然基體标準物質）。所選擇的基體标準物質應與測試樣品有相似的基體。另外，基體标準物質中經精确認定的（被）分析物含量應盡量與被測樣品相近。基體标準物質最重要的用途之一就是對分析測量方法的測試和确認。與單一成分的标準物質使用情況不同，基體标準物質在分析過程之初便被引入。因此，它們用于評價整個分析過程的質量，包含樣品萃取、清洗、濃縮和最終測量等步驟。基體标準物質也可以合成的方式制備。合成基體标準物質在使用時可能會與天然基體标準物質有一些差異。

其他

按特性值的學科特點分類方法

這種分類方法是根據特性量所反應的學科特點及所應用的學科進行分類的。通常分為：·化學成分或純度标準物質，·物理（物理化學）特性标準物質，·工程技術特性标準物質，·生物化學量标準物質。

按标準物質的應用領域分類方法

此種分類方法是根據标準物質所預期的應用領域或學科進行分類。國際标準化組織标準物質委員會（IsO/REMc0）對标準物質的分類就是采用了這種方法。ISO/REMCO将标準物質分為十七大類：地質學，核材料，放射性材料，有色金屬，塑料、橡膠、塑料制品，生物、植物、食品，臨床化學，石油，有機化工産品，物理學和計量學物理化學，環境，黑色金屬，玻璃、陶瓷，生物醫學、藥物，紙，無機化工産品，技術和工程。

中國也是按照這種方法将标準物質分為十三個大類：鋼鐵成分分析标準物質，有色金屬及金屬中氣體成分分析标準物質，建材成分分析标準物質，和材料成分分析與放射性測量标準物質，高分子材料特性測量标準物質，化工産品成分分析标準物質，地質礦産成分分析标準物質，環境化學分析标準物質，臨床化學分析與藥品成分分析标準物質，食品成分分析标準物質，煤炭、石油成分分析和物理特性測量标準物質，工程技術特性測量标準物質，物理特性與化學特性測量标準物質。

定值

标準物質的定值是“對與标準物質預期用途有關的一個或多個物理、化學、生物或工程技術等方面的特性值的測定。

标準物質作為一種計量器具，具有保存、複現和傳遞量值的功能。而标準物質的特性值是否在不同的時間和空間上具有可比性和可靠性，取決于這一标準物質的定值測量是否建立了溯源性。定值測量是給标準物質賦值的過程，也是标準物質認定過程中的一個關鍵環節。标準物質定值測量程序需要更加嚴格的質量保證措施和要求（參見ISO/REMcO指南34和ISO/REMCO指南35）。

準确度/不确定度、可比性、溯源性

當應用于一系列測量結果時。術語“準确度”是随機分量（複現性）和系統分量（正确度）的結合。在國際标準化組織/國際電工委員會第99号指南（2007）“國際計量學詞彙——基本通用的概念和相關術語”中，準确度的定義是：被測量的測得值與其真值間的一緻程度。由于準确度不是一個量，不能給出有數字的量值。當測量提供較小的測量誤差時就說該測量是較準确的。另外，随着國際上對“測量不确定度表示指南（GUM）”的廣泛認同，肯定性術語“準确度”正在被否定性、但更清楚的術語“不确定度”所取代。

不确定度的定義為：“表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數”。如果将以上定義與測量溯源性的定義聯系起來分析其定義中的含義，可以得出以下幾點信息：分散性是測量結果的屬性，不确定度是分散性的量化；沒有不确定度的測量結果是不完整的；沒有不确定度是無法實現溯源的。

GUM中描述的程序和最新認定程序都強調了“合理地（reasonably）”這個詞。當真值以大于給定的可能性超出不确定度範圍的風險存在時，以非常小的不确定度給特性量認定是沒有意義的；另一方面，認定時僅從安全角度考慮，人為擴大不确定度範圍，也是毫無意義的。假如給出的不确定度置信水平為95%，而實際代表了99．9%，有證标準物質（CRM）的使用者就會在其不确定度計算中引入一個不合理的不确定度分量。

使用标準物質的一個主要目的是提高不同實驗室測量結果的可比性。參考化學成分公認标準或參考可溯源到更高一級的公認标準的測量标準是在國際準則框架内或貿易夥伴間獲得可比性的有力工具。

可比性定義尚無定論，介乎于以下說法之間：“測量結果可被比較的能力，為了确定它們是相等還是不同（較大或較小）。這是通過用相同的、最好是國際公認的測量标度表示測量結果來獲得。”

及測量結果的特性，由相同材料的子樣品獲得，當結果是在相同測量标度上測得（即以相同單位表示）時，在它們的不确定度範圍内一緻。

從定性意義來講，考慮分析測量結果的雙邊互認時，大多數人傾向于使用後一個定義。測量結果可比性的基礎是要實現測量的溯源性。該術語的定義如下：“通過一條具有規定不确定度的不間斷的比較鍊，使測量結果或測量标準的值能夠與規定的參考标準，通常是國家測量标準或國際測量标準聯系起來的特性。”

有證标準物質（CRM）中提到，認定值的溯源性是該物質身份的重要要求。但是測量溯源性在很大程度上不隻是一個值問題，而是建立測量結果可比性的基本前提。

對高等級有證标準物質（CRM，或稱“基準标準物質”）來說，通常認定過程的定值測量不參考其他标準物質，而是直接溯源到sI單位，如千克（kg）或摩爾（moL），或者參考描述測量方法的書面标準，即參考經系統研究并準确描述的方法。通過在分析程序中引人足夠純的元素或化合物稱重的量作為校準物，達到對國際單位千克（kg）或摩爾（moL）的直接溯源。因此，校準是認定程序的重要部分，但決不是唯一重要的部分。

純元素或化合物稱重的量達到何種程度才可以被認為充分地“準确複現表示特性值的單位”，這個問題在計量學家和分析化學家之間的讨論仍在繼續。

對于使用者來說，使用有證标準物質是使其測量結果具有溯源性的最重要的工具，他們甚至可以在給二級标準物質、工作标準物質或質量控制物質（QCM）賦值的過程中，通過參照有證标準物質（CRM）向下擴展溯源比較鍊。

标準物質定值測量方法模式

認定過程所用的定值測量方法應在理論上和實踐上經檢驗确認是準确可靠的方法。在開始定值測量之前，應先研究測量方法、測量過程和樣品處理過程所固有和系統誤差和随機誤差，如溶解、消化、分離、富集等過程中被測樣品的沾污和損失，測量過程中的基體效應等，對測量儀器要定期進行校準，選用具有可溯源的基準試劑，要有可行的質量保證體系，以保證測量結果的溯源性。

依據有證标準物質（CRM）的類型及其潛在用途，定值測量實驗室的能力以及所用測量方法的品質，可以選擇下列方法模式之一進行定值測量。

⑴基準（權威）測量方法模式在必須縮小認定值測量的不确定度時，可用一個單獨的，所謂的基準分析測量方法來進行定值測量。如果定值測量隻由一個實驗室承擔，推薦使用另一個非基準方法進行誤差檢驗。

基準（絕對或權威）測量方法的系統誤差是可估計的，相對随機誤差的水平有時可忽略不計。測量時，要求有兩個或兩個以上分析工作者獨立地進行操作，并盡可能使用不同的實驗裝置，有條件的可進行量值比對。

但是，“基準測量方法”（primary method of measurement，PMM）術語的定義和符合定義要求的測量方法的鑒定還遠遠沒有完成。

如前所述，如今，國際計量委員會/物質的量咨詢委員會（CIPM/CcQM）發布的定義如下：“基準測量方法是一種具有最高計量學品質的測量方法，其操作可以被完全地描述和理解，最終不确定度可以用sI單位表述，測量結果不依賴被測量的測量标準。

解釋性注釋：

①基準測量方法也要求在（直接）被測量對象與（間接）目标被測量對象之間建立不包含任何有意義的經驗修正因子的方程式。

②對于物質的量的測量，如果要成為基準的，必須使用一種對規定物質來說是特定的方法，以及依賴于其他物質或基體的所有參數值或修正值已知或可用近似不确定度計算。

在化學成分量測量方面，國際物質的量咨詢委員會(CCQM）認為最重要的分析測量方法有：同位素稀釋質譜測定法（IDMS）；重量測定法；滴定法；冰點下降法；電量（庫侖）法。

另外，2013年提出可作為潛在基準測量方法的還有：腔衰蕩光譜法（Cavity Ring Down Spectrometry），儀器中子活化分析（INAA——Instrumental Neutron ActiVation Analysls）。

國際物質的量咨詢委員會（CCQM）還定義了新術語“基準标準物質”：“基準标準物質是具有最高計量學品質，用基準測量方法确定量值的标準物質。”

使用基準（權威)測量方法進行化學成分表征在計量學上來說是十分合理的，但是，這樣符合定義要求的測量方法的很少。使用基準測量方法時，給一個标準物質定值常由一個實驗室獨立完成。如今，符合定義要求，可用于化學成分量測量，被認為是潛在基準測量方法的有上述提到過的重量法、容量法、電量（庫侖）法、冰點下降法、同位素稀釋質譜法等。

然而，實際上對于化學成分量測量來說，大多數基準測量方法都依賴于一定的測量标準，而且它們可以使用的場合也相對較少。另外，它們相當耗時，所需成本也較高。因此，基準測量方法的使用範圍受到一定的限制。但是，如果正确地實施這些測量方法，就能夠得出質量相當高的測量結果。

在标準物質研制過程中，一般來說，如果可行的話，應優先選擇重量法進行化學成分的定值測量，但可惜的是這種情況并不常見。重量法應用的典型例子有重量法配制氣體混合物，使用純物質有證标準物質或被分析物的有證标準物質經量法精确配制充分分散的基體有證标準物質或校準溶液。重量法制備的有證标準物質的溯源性可以通過将稱量測量溯源到國家質量标準、稱量的成分的原子/分子量以及其純度來建立。

⑵彼此獨立的多個方法模式

當一個或幾個機構掌握有許多各種不同可選用的分析測量方法，并且滿足下列條件時，就可隻以2～4個實驗室/方法的測量結果為基礎來給标準物質定值：分析測量方法經完全确認；确認時複蓋了與有證标準物質（CRM）候選物成分類似的樣品成分量值範圍；應用這些方法的人員受到過良好的訓練；選擇所用方法時，考慮了盡量減少不确定度的共同來源；各種方法測量結果的一緻性很好。

這個模式的實施需要定值分析測量參與者具有的長期積累的豐富測量經驗、良好的技術儲備和文件化的技術經驗，以及對所涉及的測量儀器狀況的深入了解掌握來保證。

單個的實驗室可以使用獨立的測量方法表征單一成分的純物質，如純殺蟲劑的有證标準物質或要求重量法制備需分析的溶液。這種情況下，最好使用基于不同基本原理的兩種或兩種以上經充分确認的分析測量方法，如果結果在總不确定度範圍内一緻，就可以認為所使用的任一方法都沒有偏差。這時可以認為平均值是真值的可靠估計。

實驗室間比對研究

這是一個廣泛使用的概念，是由多家實驗室對給定樣品各自獨立地開展一個或多個量的系列測量活動。有時，也被稱為“循環檢驗”、“合作研究計劃’’或“協作分析研究”。這種“研究”除了用作标準物質定值外，還可用作其他很多目的。

在一些分析測試的應用領域裡，實驗室間比對（合作）研究（實驗室協商一緻的方法）是标準物質定值測量最常用的方法，特别是那些采用自然基體的标準物質。在采用這種方式為有證标準物質定值時，認定機構必須首先找到一組有資質的實驗室，這些實驗室在标準物質候選物類似分析材料領域有專業的測量經驗。

其次，如果可能的話，認定機構還要鼓勵這些參與實驗室間比對（合作）研究的實驗室盡可能多地采用獨立的分析方法。這些測量方法應該不僅在操作細節上有所不同，而且應該基于不同的原理。這樣做可将引起的正或負偏差的未知潛在系統誤差置于同一水平上。這樣做法的另一優點在于，當有10~18個參與實驗室時，通過技術評審可以識别測量結果中的異常值并剔除處理。

第三，在開展正式定值測量之前，認定機構最好用另一樣品開展一輪實驗室間預比對研究，以便确定所選定的實驗室的測量能力确實是在同一水平上。這裡要注意，為了得到較高質量的定值測量結果，預比對研究所用樣品基體材料與目标标準物質候選物應盡量一緻。預比對研究的測量結果用來進行比較，以驗證所得的所有結果是否在其測量不确定度内一緻。

另外要注意的是，在實驗室數量足夠滿足要求的情況下，如果在第一輪實驗室比對研究中，隻有個别實驗室的測量結果離群，其他實驗室的測量結果一緻性很好，且能滿足目标有證标準物質的定值要求，也可将測量結果離群的實驗室剔除，在剩餘的實驗室間開展定值測量。

當參與實驗室所用不同方法的結果在它們的測量不确定度範圍内完全一緻時，系統誤差的發生幾率很小。這是因為一個實驗室中系統誤差的來源跟其他的實驗室的系統誤差通常是沒有聯系的，因而通常保留系統誤差後來計算真值的合理估計。定值測量最終結果是将各個實驗室的值作為具有同等品質的整體對待，并據此計算出測量結果的最終平均值和标準偏差。

實驗室比對定值預先假設存在一定數量的同等能力的實驗室。其所用的方法各自獨立确認。這意味着不同測量結果間的差異是純統計性的，因此可以用純統計學方法處理。盡管這種認定測量方法有時是沒有辦法的辦法，但嚴格地說，這種認定方式的結果隻具有參與認定測量實驗室問的可比性。這裡即使是錯誤的值也具有明顯的權威，尤其是在依賴純統計處理方法進行決策和判斷的情況下。

參加合作研究的實驗室-應具有該标準物質定值測量的必備條件，并有一定的技術權威性。每個實驗室可以采用統一的測量方法，也可以選該實驗室确認為最為有效的方法。合作實驗室的數目或獨立定值測量組數應符合統計學的要求（當采用同一種方法時，獨立定值測量組數一般不少于8個；當采用多種方法時，一般不少于6個）。認定負責機構必須對參加比對研究合作定值的實驗室進行質量控制，制訂明确的指導原則。

如果參與實驗室從本質上來說使用的都是同一測量方法來建立特性值，那麼合作比對研究定值就成為一種指定測量方法的定值方式。在這種情況下，得到的特性值依賴于方法，這一點須在相應的标準物質證書中加以說明。在許多領域，實驗室間比對合作研究定值是惟一有效的方式，特别是在一些強制控制領域内，如油漆中可溶出的有毒金屬的含量、易燃溶劑的閃點等。臨床化學中使用的許多有證标準物質是用參考方法（reference method）定值的。一種酶的催化活性可以通過評估它在指定pH、溫度和濃度條件下提高特定化學反應速度的能力得出。2013年來，歐盟逐漸認識到使用嚴格溯源到參考方法的有證标準物質（CRMS）校準常規醫療設備的重要性，并在相關法規中列入了這樣的要求。

采用實驗室間比對研究這種方式進行定值測量時，在估算最終認定值的測量不确定度方面有一定的困難。這使得一些計量學家将該方法稱為産生不可溯源的“一緻值”的方法。因此，如今計量界還在做進一步的研究工作，改進适用于此種方式的統計工具。另一方面，國際上一些著名的計量學研究機構也比較了金屬合金有證标準物質（CRMS）研制領域一系列實驗室間合作定值測量的結果與采用基準測量方法、同位素稀釋質譜法（IDMS）測量的結果，比較的結果顯示這兩類方法的測量結果之間沒有本質矛盾。

①特性值的影響參數對标準物質定值測量時，必須關注特性值的影響參數。測量操作人員必須通過實驗确定各種操作條件對特性值及其不确定度的影響大小，即确定影響因素的數值，可以用數值表示或數值因子表示。例如，标準毛細管熔點儀用的熔點标準物質，其毛細管熔點及其不确定度受升溫速率的影響。定值測量時要給出不同升溫速率下的熔點及其不确定度。

②特性值的影響函數有些标準物質的特性值可能受測量環境條件的影響。影響函數就是其特性量值與影響量（溫度、濕度、壓力等因子）之間關系的數學表達式。例如：pH—A/y+N+C丁+D丁。因此，标準物質定值時必須确定其影響函數。

定值數據的統計處理

當使用高準确度的絕對測量方法或權威測量方法（現一般稱為基準測量方法）對标準物質進行定值測量時，測量數據可按如下程序處理：

對每個操作者的一組獨立測量結果，在技術上說明可疑值的産生并予剔除後，可用格拉布斯（Grubbs）法（格拉布斯檢驗I臨界值）或狄克遜（DiKon）法（狄克遜檢驗臨界值）從統計上再次剔除可疑值。

對兩個（或兩個以上）操作者測定數據的平均值和标準偏差分别檢驗是否有顯着性差異。若檢驗結果認為沒有顯着性差異，就可将兩組（或兩組以上）數據合并給出總平均值和标準偏差。若檢驗結果認為有顯着性差．異，應檢查測量方法、測量條件及操作過程，并重新進行測定。

當采用兩種以上不同原理的已知準确度的可靠測量方法進行定值測量時。測量數據處理與使用高準确度的絕對測量方法或權威測量方法大緻相同。若檢驗結果認為沒有顯着性差異，可将兩個（或多個）平均值合并求出總平均值，将兩個（或多個）标準偏差的平方和除以方法個數，然後開方求出标準偏差。

多個實驗室合作定值時，各個實驗室的測量可用格拉布斯（Grubbs）法（格拉布斯檢驗臨界值）或狄克遜（Dixon）法（狄克遜檢驗臨界值）從統計上再次剔除可疑值。當數據比較分散或可疑值比較多時，應認真檢查測量方法、測量條件及操作過程。列出每個操作者測量結果：原始數據、平均值、标準偏差、測量次數，然後考察全部測量數據分布的正态性。在數據服從正态分布或近似正态分布的情況下，将每個實驗室的所測數據的平均值視為單次測量值，構成一組新的測量數據。用格拉布斯法或狄克遜法從統計上剔除可疑值，當數據比較分散或可疑值比較多時，應認真檢查每個實驗室所使用的測量方法、測量條件及操作過程。用科克倫（coch—ran）法檢查各組數據之間是否等精度，如果數據是等精度的，那麼計算出總平均值和标準偏差。

在全部原始數據服從正态分布或近似正态分布的情況下，也可視其為一組新的測量數據，按格拉布斯法或狄克遜法從統計上剔除可疑值，再計算全部原始數據的總平均值和标準偏差。當數據不服從正态分布時，應檢查測量方法，找出各實驗室可能存在的系統誤差，對定值測量結果的處理應持慎重态度。

證書

成為有證标準物質的一個重要前提就是在發放的每個标準物質單元中都随附一份證書。按照要求，證書必須包含以下三個方面的信息：·物質的描述；正确使用所必需的所有信息；建立置信度方面的信息。

有證标準物質的特性值應當可通過不間斷的校準鍊溯源到相關SI基本單位、其他公認的有證标準物質或經很好确認的标準方法。在任何情況下，标準物質的研制機構或生産機構(者）都要在有證标準物質證書的有關溯源性說明中闡述取得其特性（量）值（及其不确定度）的原理和程序。

以下是國标标準化組織（IsO）标準物質委員會（REMCO）制定的指南31（2000年版)“标準物質-證書和标簽”中要求在證書裡提供的（如果适用的話）信息：認定機構的名稱和地址；文件的标題；物質的名稱；标準物質代碼和批号；物質的描術；标準物質用途；正确使用标準物質的指導；有關安全方面的信息；均勻性水平；認定值及其不确定度；溯源性；來自獨立實驗室或方法的值；測量不确定度；認定日期；·穩定性信息；其他信息；法律方面的信息；認定人員的簽名或姓名。

國家計量主管機構在相關技術法規中對有證标準物質證書與編寫内容也提出了具體的要求。其中：

⑴第一部分：證書編寫的一般要求

①證書是認定機構（或生産單位）向用戶提供用于介紹标準物質特性的技術文件。證書應概要地為用戶提供必要的信息使用戶能夠對該标準物質有一個清晰的了解。

②凡經國家計量行政部門批準發布的國家（有證）标準物質均應由認定機構編寫證書，與标物一起提供給用戶。

③證書由封面、正文和附頁組成，為确保證書真實、有效，必要時應采用防僞設計。

④證書和标簽的表述要求：文字表達應做到結構嚴謹、用詞準确、簡潔清晰，不産生歧義；所用術語、符号、代号等要統一，始終表達同一概念；按國家規定使用計量單位名稱與符号、量的名稱與符号、不确定度的名稱與符号；公式、圖表、表格、數據應準确無誤。

⑵第二部分：證書的内容結構

①封面；

②概述；

③材料來源和制備工藝；

④認定值和不确定受；

⑤均勻性和穩定性；

⑥特性量值的測量方法；

⑦溯源性描述；

⑧正确使用說明；

⑨運輸和貯存；

⑩安全警示；

⑥附件。

⑶第三部分：證書封面内容

①許可證标志、批準部門及标準物質編号：《标準物質制造計量器具許可證》标志，标明批準部門，批準部門的統一編号。

②标準物質名稱：給出中、英文名稱，力求簡練，能對物質的特性準确概括。

③證書編号：應具有唯一性，“一瓶一号”。編号規則由認定機構負責制定。

④認定日期和有效期限：當該批有證标準物質還有修訂值時，最初定值日期和所有修訂日期都應給出。

⑤認定機構：認定機構是對證書提供信息的機構或組織，應使用機構全稱，還應附有完整的通訊地址，聯系電話和傳真以及e—mail地址等。

⑷第四部分：證書正文内容

①概述：a.總體描述：對名稱進行更加詳細的解釋，例如：基體的大概組成等。b.标準物質的物理狀态和包裝容器性質的描述：例如樣品規格、顆粒大小、包裝等，須注明防腐劑。c.預期用途：表明該物質的應用領域和基本用途，使用戶足以判斷預期應用是否正确。例如：标準物質在××××領域用于校準測量儀器、确認和評價分析方法、考核人員操作水平、監控測量過程質量和技術仲裁等。

②原材料來源和制備工藝：簡要描述原材料來源、制備方法、制備程序等，必要時用流程圖表示。

③認定值和不确定度認定值和不确定度應以列表形式給出。提供的不确定度應指明來源，擴展不确定度要注明包含因子，标準不确定度要注明測量組數和重複測量次數。如需要給出未認定值、參考值或信息值，應加注釋，避免與認定值混淆。

④均勻性和穩定性檢驗簡要描述抽樣方法、抽樣數、均勻性檢驗方法和檢驗結果，給出使用的最小取樣量。簡要描述在規定的保存條件下．穩定性考查的結果，給出有效期。

⑤特性量值的測量方法明确給出定值測量方法，當被确定的特性量值較多時，應列表分别表示。當使用幾種方法對标準物質認定時，應加以說明。

當幾個實驗室或獨立的分析人員共同為标準物質定值時，應列出所使用的方法，并在附件中列出聯合定值的實驗室名稱和分析人員名單。

某些标準物質特性量值的确定取決于測量方法，證書應給出該認定值依賴于方法的明顯表示，并且在證書附件中給出所用方法的詳細内容或對方法有詳細描述的參考文獻。

⑥溯源性描述應确切說明測量程序原理、溯源途徑、溯源方法，提供有效性證據以及可溯源至的測量标準。推薦采用量值溯源圖的形式給出。

⑦正确使用說明應明确給出該标準物質的正确使用條件。例如，幹燥的确切條件；打開容器時的條件等。除非證書中有說明，标準物質不應該再做進一步處理，如研磨。對痕量元素含量定值的标準物質，應給出禁止在含這些元素的任何設備中使用的警示。

當固體标準物質需配成溶液使用時，應給出特殊的說明。對于本身不穩定标準物質，如放射性物質，除給出認定值外，還應給出适當數學表達式作為标準物質表達的一部分，以便使用時計算。

⑧運輸和貯存簡要描述該物質的運輸方法和貯存條件。

⑨安全警示涉及安全問題，例如：放射性、有毒害、有傳染性等，應對有關危險狀況加以警示，并對适當防護措施詳細說明。