EN ISO 6142-1:2015
(Main)Gas analysis - Preparation of calibration gas mixtures - Part 1: Gravimetric method for Class I mixtures (ISO 6142-1:2015)
Gas analysis - Preparation of calibration gas mixtures - Part 1: Gravimetric method for Class I mixtures (ISO 6142-1:2015)
ISO 6142-1:2015 specifies a gravimetric method for the preparation of calibration gas mixtures in cylinders with traceable values for the amount-of-substance fraction (amount fraction) of one or more components. This part of ISO 6142 describes a method for calculating the uncertainty associated with the amount fraction of each component. This uncertainty calculation requires the evaluation of the contributions to the uncertainty due to factors including the weighing process, the purity of the components, the stability of the mixture, and the verification of the final mixture.
ISO 6142-1:2015 is only applicable to mixtures of gaseous or totally vaporized components, which may be introduced into the cylinder in the gaseous or liquid state. Both binary and multi-component gas mixtures (including natural-gas type mixtures) are covered by this part of ISO 6142. Methods for the batch production of more than one mixture in a single process are not included in this part of ISO 6142.
ISO 6142-1:2015 requires estimation of the stability of the mixture for its intended life time (maximum storage life), but it is not for use with components that react with each other unintentionally. This part of ISO 6142 also requires the impurities in each parent gas or liquid used in the preparation of the mixture to be assessed and quantified.
Gasanalyse - Herstellung von Kalibriergasen - Teil 1: Wägeverfahren für Gemische der Klasse I (ISO 6142-1:2015)
Analyse des gaz - Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage - Partie 1 : Méthode gravimétrique des mélanges Classe I (ISO 6142-1:2015)
ISO 6142-1:2015 spécifie une méthode gravimétrique de préparation des mélanges de gaz pour étalonnage dans des bouteilles, avec des valeurs traçables de la fraction molaire d'un ou plusieurs constituants. La présente partie de l'ISO 6142 décrit une méthode de calcul de l'incertitude associée à la fraction molaire de chaque constituant. Ce calcul de l'incertitude nécessite l'évaluation des contributions à l'incertitude dues à des facteurs tels que le processus de pesée, la pureté des constituants, la stabilité du mélange et la vérification du mélange final.
ISO 6142-1:2015 s'applique uniquement aux mélanges de constituants gazeux ou totalement vaporisés qui peuvent être introduits dans la bouteille à l'état gazeux ou liquide. Les mélanges de gaz binaires et à plusieurs constituants (y compris les mélanges de type gaz naturel) sont couverts par la présente partie de l'ISO 6142. Les méthodes de production par lots de plus d'un mélange au cours d'un seul processus ne sont pas incluses dans la présente partie de l'ISO 6142.
ISO 6142-1:2015 nécessite une estimation de la stabilité du mélange pendant sa durée de vie prévue (durée maximale de conservation), mais elle n'est pas destinée à être utilisée pour des constituants qui réagissent les uns avec les autres de façon non intentionnelle. La présente partie de l'ISO 6142 nécessite également d'évaluer et de quantifier les impuretés présentes dans chaque gaz ou liquide parent utilisé pour la préparation du mélange.
Analiza plinov - Priprava kalibracijskih plinskih zmesi - 1. del: Gravimetrijska metoda za zmesi razreda I (ISO 6142- 1:2015)
Ta del standarda ISO 6142 določa gravimetrično metodo za pripravo kalibracijskih plinskih zmesi v valjih s sledljivimi vrednostmi molskega deleža (deleža količine) enega ali več sestavnih delov. V tem delu standarda ISO 6142 je opisana metoda za izračun negotovosti, povezane z deležem količine posameznega sestavnega dela. Ta izračun negotovosti zahteva vrednotenje prispevkov k negotovosti zaradi dejavnikov, ki vključujejo postopek tehtanja, stopnjo čistosti sestavnih delov, stabilnost mešanice in preverjanje končne mešanice.
Ta del standarda ISO 6142 se uporablja samo za mešanice plinastih ali povsem uplinjenih sestavnih delov, ki jih je mogoče v valj dovesti v plinastem ali tekočem stanju. Ta del standarda ISO 6142 obravnava dvo- in večkomponentne mešanice plinov, vključno z vrstami mešanic zemeljskih plinov. Metode za serijsko proizvodnjo več kot ene mešanice v enotnem postopku niso vključene v tem delu standarda ISO 6142. Ta del standarda ISO 6142 zahteva oceno stabilnosti mešanice za njeno predvideno obdobje uporabe (najdaljše obdobje skladiščenja), ne uporablja pa se za sestavne dele, ki nehote reagirajo med sabo. Ta del standarda ISO 6142 zahteva tudi določitev in kvantifikacijo nečistoč v vsakem osnovnem plinu ali tekočini, uporabljeni pri pripravi mešanice.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
SLOVENSKI STANDARD
01-november-2015
1DGRPHãþD
SIST EN ISO 6142:2006
Analiza plinov - Priprava kalibracijskih plinskih zmesi - 1. del: Gravimetrijska
metoda za zmesi razreda I (ISO 6142- 1:2015)
Gas analysis - Preparation of calibration gas mixtures - Part 1: Gravimetric method for
Class I mixtures (ISO 6142- 1:2015)
Gasanalyse - Herstellung von Prüfgasen - Teil 1: Wägeverfahren für Prüfgase der Klasse
I (ISO 6142- 1:2015)
Analyse des gaz - Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage - Partie 1:
Méthode gravimétrique des mélanges Classe I (ISO 6142- 1:2015)
Ta slovenski standard je istoveten z: EN ISO 6142-1:2015
ICS:
71.040.40 Kemijska analiza Chemical analysis
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
EN ISO 6142-1
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
September 2015
EUROPÄISCHE NORM
ICS 71.040.40 Supersedes EN ISO 6142:2006
English Version
Gas analysis - Preparation of calibration gas mixtures -
Part 1: Gravimetric method for Class I mixtures (ISO 6142-
1:2015)
Analyse des gaz - Préparation des mélanges de gaz Gasanalyse - Herstellung von Kalibriergasen - Teil 1:
pour étalonnage - Partie 1 : Méthode gravimétrique des Wägeverfahren für Gemische der Klasse I (ISO 6142-
mélanges Classe I (ISO 6142-1:2015) 1:2015)
This European Standard was approved by CEN on 5 September 2015.
CEN members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this
European Standard the status of a national standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references
concerning such national standards may be obtained on application to the CEN-CENELEC Management Centre or to any CEN
member.
This European Standard exists in three official versions (English, French, German). A version in any other language made by
translation under the responsibility of a CEN member into its own language and notified to the CEN-CENELEC Management
Centre has the same status as the official versions.
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Finland, Former Yugoslav Republic of Macedonia, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania,
Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Romania, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland, Turkey and
United Kingdom.
EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION
COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION
EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG
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© 2015 CEN All rights of exploitation in any form and by any means reserved Ref. No. EN ISO 6142-1:2015 E
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Contents Page
European foreword . 3
European foreword
This document (EN ISO 6142-1:2015) has been prepared by Technical Committee ISO/TC 158 "Analysis
of gases".
This European Standard shall be given the status of a national standard, either by publication of an
identical text or by endorsement, at the latest by March 2016, and conflicting national standards shall
be withdrawn at the latest by March 2016.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. CEN [and/or CENELEC] shall not be held responsible for identifying any or all such patent
rights.
This document supersedes EN ISO 6142:2006.
According to the CEN-CENELEC Internal Regulations, the national standards organizations of the
following countries are bound to implement this European Standard: Austria, Belgium, Bulgaria,
Croatia, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, Former Yugoslav Republic of Macedonia,
France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta,
Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Romania, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland,
Turkey and the United Kingdom.
Endorsement notice
The text of ISO 6142-1:2015 has been approved by CEN as EN ISO 6142-1:2015 without any
modification.
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6142-1
First edition
2015-08-01
Gas analysis — Preparation of
calibration gas mixtures —
Part 1:
Gravimetric method for Class I
mixtures
Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour
étalonnage —
Partie 1: Méthode gravimétrique pour les mélanges de Classe I
Reference number
ISO 6142-1:2015(E)
©
ISO 2015
ISO 6142-1:2015(E)
© ISO 2015, Published in Switzerland
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www.iso.org
ii © ISO 2015 – All rights reserved
ISO 6142-1:2015(E)
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 2
5 Principle . 3
6 Planning the preparation of the mixture . 5
6.1 Feasibility of preparing the gas mixture . 5
6.1.1 Safety considerations . 5
6.1.2 Reactions of mixture components . 5
6.1.3 Reactions with container materials . 5
6.2 Choice of preparation method . 5
6.3 Calculation of target masses . 6
6.4 Condensation of components from the gas phase . 6
7 Purity analysis . 6
8 Determination of masses and calculation of preparation uncertainty .7
8.1 Preparation of cylinder . 7
8.2 Determination of masses and their uncertainties . 7
8.3 Atomic weights and molar masses . 7
8.4 Calculation of the mixture composition . 8
8.5 Calculation of gravimetric uncertainty . 8
9 Homogeneity and stability of the calibration gas mixture . 8
9.1 Homogeneity . . 8
9.2 Stability . 9
9.2.1 General. 9
9.2.2 Assessing stability . 9
9.2.3 Statistics for assessment stability .11
9.2.4 Calculation of the preparation uncertainty .11
10 Verification of calibration gas mixture composition .11
10.1 Objectives.11
10.2 Statistical tests for consistency and uncertainty due to verification .12
11 Uncertainty of the calibration gas mixture and preparation of certificate .12
Annex A (informative) Precautions to be taken when weighing, handling and filling cylinders .14
Annex B (informative) Practical examples .19
Annex C (informative) Guidelines for estimating filling pressures so as to avoid
condensation of condensable components in gas mixtures .22
Annex D (normative) Liquid introduction .25
Annex E (informative) Atomic weights and molar masses .32
Annex F (informative) Derivation of the equation for calculating the calibration gas
mixture composition .34
Annex G (informative) Sensitivity coefficients for the calculation of the uncertainty of the
amount fraction of a component .36
Annex H (informative) Derivation of the equation for the final measurement uncertainty on
the calibration gas mixture .37
ISO 6142-1:2015(E)
Bibliography .38
iv © ISO 2015 – All rights reserved
ISO 6142-1:2015(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 158, Analysis of gases.
This first edition of ISO 6142-1 cancels and replaces ISO 6142:2001, which has been technically
revised to update the methods of preparation, estimation of the uncertainty, and validation of the
composition of gravimetrically prepared calibration gases. It also incorporates the Amendment
ISO 6142:2001/Amd.1:2009.
ISO 6142 consists of the following parts, under the general title Gas analysis — Preparation of calibration
gas mixtures:
— Part 1: Gravimetric method for Class I mixtures
A future part dealing with gravimetric method for Class II mixtures.
ISO 6142-1:2015(E)
Introduction
The revision of ISO 6142 was initiated to provide better guidance to the users of this International
Standard especially with respect to quality assurance measures and laboratory accreditation. In
preparing the revision, it was decided to make accommodation for two types of calibration gas mixtures
with different levels of quality assurance and with different levels of measurement uncertainty. The
difference in the two classes can be summarized as follows:
Class I type calibration gas mixtures are prepared in accordance with this part of ISO 6142. The mixtures
are individually verified. Provided rigorous and comprehensive quality assurance and quality control
procedures are adopted during the preparation and verification of these mixtures, uncertainties may
be achieved that are substantially smaller than by any other preparation method.
Class II type calibration gas mixtures are prepared in a similar manner to Class I calibration gas mixtures
but these mixtures are not individually verified. Verification of Class II calibration gas mixtures can
be based on random verification checks. These checks are monitored by means of statistical quality
control to be described in a future part. For mixtures containing identical compounds and nominally
identical amount–of–substance fractions, Class II type calibration gas mixtures will always have
amount–of–substance fractions with larger uncertainties than their Class I counterparts.
vi © ISO 2015 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 6142-1:2015(E)
Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures —
Part 1:
Gravimetric method for Class I mixtures
1 Scope
This part of ISO 6142 specifies a gravimetric method for the preparation of calibration gas mixtures
in cylinders with traceable values for the amount-of-substance fraction (amount fraction) of one or
more components. This part of ISO 6142 describes a method for calculating the uncertainty associated
with the amount fraction of each component. This uncertainty calculation requires the evaluation of
the contributions to the uncertainty due to factors including the weighing process, the purity of the
components, the stability of the mixture, and the verification of the final mixture.
This part of ISO 6142 is only applicable to mixtures of gaseous or totally vaporized components, which
may be introduced into the cylinder in the gaseous or liquid state. Both binary and multi-component gas
mixtures (including natural-gas type mixtures) are covered by this part of ISO 6142. Methods for the
batch production of more than one mixture in a single process are not included in this part of ISO 6142.
This part of ISO 6142 requires estimation of the stability of the mixture for its intended life time
(maximum storage life), but it is not for use with components that react with each other unintentionally.
This part of ISO 6142 also requires the impurities in each parent gas or liquid used in the preparation of
the mixture to be assessed and quantified.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 6141, Gas analysis — Contents of certificates for calibration gas mixtures
ISO 6143, Gas analysis — Comparison methods for determining and checking the composition of
calibration gas mixtures
ISO 7504, Gas analysis — Vocabulary
ISO 14912, Gas analysis — Conversion of gas mixture composition data
ISO 16664, Gas analysis — Handling of calibration gases and gas mixtures — Guidelines
ISO 19229, Gas analysis — Purity analysis and the treatment of purity data
ISO/TS 29041, Gas mixtures — Gravimetric preparation — Mastering correlations in composition
ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in
measurement (GUM:1995)
IUPAC, Commission on atomic weights and isotopic abundances: Atomic weights of the elements
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 7504 and
ISO/IEC Guide 98-3 apply.
ISO 6142-1:2015(E)
4 Symbols
A atomic weight of element z
z
b estimated amount fraction drift rate of component i
i
k coverage factor
L limit of detection of impurity i in parent gas or liquid j
ij
M molar mass of component i
i
M molar mass of parent gas or liquid j
j
M molar mass of component k
k
M molar mass of the final mixture
Ω
m mass added of parent gas or liquid j
j
m mass of the final mixture
Ω
q number of components in the mixture
r number of parent gases or liquids
p filling pressure
F
p filling pressure of the final mixture
F,Ω
p (T ) saturated vapour pressure of component i at temperature T
i L L
R ideal gas constant
T filling temperature
F
T lowest temperature to which the gas mixture will be exposed
L
t decay time
d
t shelf life of the mixture
s
u(.) standard uncertainty (of the quantity in parentheses)
U(.) expanded uncertainty (of the quantity in parentheses)
V volume of the cylinder
cyl
ν stoichiometric coefficient for element z
zi
w mass fractions w of the components i in the final mixture
i i
w mass fraction of component i in parent gas or liquid j
i,j
x amount-of-substance fraction of the “pure” component in the material being analysed
c
x amount-of-substance fraction of component i
i
x amount-of-substance fraction of component i in parent gas or liquid j
i,j
x amount-of-substance fraction of component k in parent gas or liquid j
k,j
y amount-of-substance fraction of component k at time t = 0
k
2 © ISO 2015 – All rights reserved
ISO 6142-1:2015(E)
t
y amount-of-substance fraction of component k at time t
k
y amount-of-substance fraction of component i in the prepared mixture
i
y amount-of-substance fraction of component k in the prepared mixture
k
y analysed amount-of-substance fraction
k,ver
Ζ compressibility of the final mixture
Ω
Ω final mixture
5 Principle
Calibration gas mixtures are prepared by transferring pure gases, pure liquids, or gravimetrically
prepared mixtures of known composition quantitatively into a cylinder in which the calibration gas will
be contained. The traceability to the SI of amount fractions of these mixtures arises from the correct
execution of three steps:
a) the determination of the masses added;
b) the conversion of the added masses to amounts of substance, by knowledge of their chemical purity
and appropriate relative atomic and/or molecular masses;
c) the verification of the final mixture against independent reference gas mixtures.
For Class II type calibration gas mixtures, the individual verification of the final mixture against
independent reference gas mixtures is not required. The verification of Class II type calibration gas
mixtures is described in a future part.
The mass of each component is determined by weighing either the supply cylinder, or the cylinder in which
the calibration gas mixture will be contained, before and after each addition. The difference in these two
weighings corresponds to the mass of the component added. The choice between these two weighing
procedures depends on the uncertainty required for the amount fraction of the final mixture. Annex A
provides more guidance on precautions to be taken when weighing, handling, and filling cylinders.
NOTE In the case of an addition of a small mass of a specified component, a highly sensitive balance is needed.
If such a balance has insufficient capacity to weigh the final mixture, a small added mass can best be determined
by weighing a low-volume supply cylinder before and after addition of the component to the main cylinder.
A single-step preparation method may be used when the mass of each component added is large enough
to be measured accurately. Alternatively, a multiple-step dilution method may be used to obtain a final
mixture with acceptable uncertainty, particularly when low amount fractions are required. In this
method, “pre-mixtures” are prepared gravimetrically and used as parent gases in one or more of the steps.
An example of the steps used to prepare a calibration gas mixture is given in Annex B.
The determination of the purity of each material (liquid or gas) used in the preparation of the mixture
is described in Clause 7. Clause 8 describes the determination of masses and the calculation of
preparation uncertainty. The homogeneity and stability of the gas mixture are dealt with in Clause 9.
The verification of the amount fraction of the components in the final mixture against independent
standards is described in Clause 10. The calculation of the uncertainty of the calibration gas mixture is
given in Clause 11.
The gravimetric method scheme for preparing calibration gas mixtures, based on requirements for
composition and the level of uncertainty, is given as a flowchart in Figure 1. The individual steps
are explained in more detail in the following clauses (reference is given to the subclause for each
step in Figure 1).
ISO 6142-1:2015(E)
de ine required mixture
composition x , uncertainty u(x ),
i i
and pressure of the inal mixture
6.1
no
is mixture
6.1
feasible? no
yes
yes alternative
6.2 choose preparation procedure procedure
available?
6.3 calculate masses and uncertainties
no
u(x ) OK?
i
yes
preparation recipe incl.
illing sequence
7 perform purity analysis
prepare mixture and determine
8.1 and 8.2
masses
determine molar masses, calculate
8.3, 8.4
mixture composition and
and 8.5
uncertainty
9 homogenise mixture
10 perform veri ication
no
veri ication
result positive?
yes
11 certi icate incl. inal
uncertainty
Figure 1 — Scheme for preparation of calibration gas mixtures using gravimetry
4 © ISO 2015 – All rights reserved
ISO 6142-1:2015(E)
6 Planning the preparation of the mixture
6.1 Feasibility of preparing the gas mixture
6.1.1 Safety considerations
Gas mixtures potentially capable of reacting dangerously shall be excluded for safety reasons. National
and local safety regulations should be followed.
NOTE Guidance is given in European Industrial Gases Association (EIGA) documents IGC 39 “The safe
[23]
preparation of gas mixtures” and IGC 139 “Safe preparation of compressed oxidant-fuel gas mixtures in
[24]
cylinders” .
The final pressure of the calibration gas mixture at a specified temperature shall not exceed the stated
maximum working pressure of the target cylinder.
6.1.2 Reactions of mixture components
Before preparing a gas mixture, it is essential to consider possible chemical reactions of the components
of the mixture. A comprehensive compilation of combinations of components that may react is not
available. Therefore, chemical expertise is necessary to assess the stability of a gas mixture and a risk
analysis shall be performed.
6.1.3 Reactions with container materials
Before preparing a gas mixture, it is necessary to consider possible chemical reactions of mixture
components with the materials of a high-pressure cylinder, its valve and the transfer system. Special
consideration shall be given to the attack by corrosive gases with metals and possible reactions with
elastomers and greases used, for example, in the valve seat and seals. Such reactions shall be prevented
by using only materials that are inert to all components of the mixture. If this is not possible, measures
shall be taken to minimize corrosive attack on the materials with which the gases make contact so as to
prevent any significant effect on mixture composition and any danger in storage and use.
NOTE Information on the compatibility of gases with container materials is given in ISO 16664 and in
[25]
ISO 11114 (all parts) .
6.2 Choice of preparation method
The following parameters shall be considered when choosing a preparation method:
— the target composition and uncertainty of the calibration gas mixture;
— the target filling pressure of the calibration gas mixture;
— the required tolerance for the preparation;
— the composition of any available parent gas mixture;
— the performance specifications of the balance to be used .
ISO 6142-1:2015(E)
6.3 Calculation of target masses
Calculate the value of the target masses m , of each parent gas or liquid j, using Formula (1).
j
yM×
kk
m = ×m (1)
j Ω
q
yM×
∑ ii
i=1
where m is computed as
Ω
q
pV×
Fc,Ω yl
m = yM× (2)
Ω ∑ ii
ZR××T
Ω F
i=1
NOTE 1 Formula (1) applies to pure gases and liquids only.
After the target masses have been calculated, a preparation procedure is selected and the uncertainties
associated with the amount fractions are calculated (see 8.5). If these uncertainties are deemed
unacceptable, another procedure shall be tried. It may be necessary to perform an iterative process to
select a procedure with acceptable uncertainty.
NOTE 2 The preparation method can include various filling methods, i.e. direct method, multiple step dilution,
or transfer method (use of small cylinder separately weighed on a low-capacity, high-resolution balance). More
information on the various preparation methods is given in Annex A.
6.4 Condensation of components from the gas phase
When preparing, storing, or handling gas mixtures that contain condensable components (see
Annex C), the following measures shall be taken to prevent condensation because this will change the
gas phase composition.
— During the preparation of the gas mixture, the filling pressure shall be set safely below the dew-
point vapour pressure of the final mixture at the filling temperature. To prevent condensation
at intermediate stages, this condition shall be fulfilled for every intermediate mixture as well. If
condensation of an intermediate mixture cannot be safely excluded, measures shall be taken to
vaporize any possible condensate and to homogenize the gas phase at an appropriate later stage.
The fill pressure is also set after consideration of the Joule-Thomson cooling curve (see Annex C).
— During the storage of the gas mixture, the storage temperature shall be set safely over the dew-
point temperature of the mixture that depends upon its composition and filling pressure.
— During the handling of the gas mixture, the same condition on the handling temperature
applies. Furthermore, to prevent condensation during mixture transfer, the transfer lines shall
be heated if required.
In Annex C, some guidance is given for estimating the maximum filling pressure for introducing
components of a gas mixture at which no condensation of the condensable components is expected to
occur. An example of this estimation is given in C.2 for a natural gas mixture.
7 Purity analysis
For the preparation of calibration gas mixtures, purity analysis is a critical step and the procedures to
be followed shall be in accordance with ISO 19229. The presence of significant impurities in the parent
materials should be minimized by selecting pure gases or liquids of sufficient high quality grades. The
outcome of purity analysis will be a table tabulating the amount fractions of all measured and otherwise
estimated impurities with their values and associated uncertainties.
6 © ISO 2015 – All rights reserved
ISO 6142-1:2015(E)
8 Determination of masses and calculation of preparation uncertainty
8.1 Preparation of cylinder
Select a cylinder for the preparation. Evacuate it to a pressure at which the residual gas will not
contribute to the uncertainty of the final mixture. In some cases, cylinder surface treatment steps will
be required to allow for preparation of specific calibration gas mixtures.
NOTE 1 Most weighing procedures require the use of a tare. In this case it will be necessary to select two
cylinders made from the same material that have nominally the same internal and external volumes. One will be
required for the final mixture and one for use as the tare (see Annex A).
NOTE 2 Typical examples of cylinder surface treatment steps range from drying the interior of the cylinder in
an oven to dedicated vapour deposition.
8.2 Determination of masses and their uncertainties
The mass of each component added to the cylinder shall be determined by weighing. Precautions to be
taken when weighing, handling, and filling cylinders are given in Annex A.
The uncertainty of each mass added shall be evaluated. The evaluation shall take into account all
sources of uncertainty, in particular the following:
— the accuracy of the (electronic) balance including consideration of its calibration and its linearity;
— the repeatability of the balance readings including errors caused by the location of the cylinder
on the balance;
— buoyancy effects;
— effects of moisture adsorption and dust on the outer surface of the cylinder;
— errors due to loss of material during transfer into the cylinder.
Guidance on the introduction of liquid components into gravimetrically prepared calibration gas
mixtures is provided in Annex D. This annex is only applicable to mixtures whose final composition
is totally vaporized and contain components that do not react with each other or interact with the
cylinder wall.
8.3 Atomic weights and molar masses
The molar masses of the components and their uncertainties are required for the conversion of mass
fraction to amount fraction. The values of the atomic weights used to calculate molar masses shall be
taken from the most recent publication of the commission on atomic weights and isotopic abundances
of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). A practical approach for the
interpretation of the standard atomic weights is given in Annex E.
For other conversions between quantities, ISO 14912 shall be used.
ISO 6142-1:2015(E)
8.4 Calculation of the mixture composition
The amount fractions of the components in the final mixture are calculated using Formula (3):
r
xm×
kj, j
∑
q
j=1
xM×
ij, i
∑
i=1
y = (3)
k
r
m
j
∑
q
j=1
xM×
∑ ij, i
i=1
NOTE A method for deriving this formula is given in Annex F.
8.5 Calculation of gravimetric uncertainty
The uncertainty of the amount fraction computed from gravimetry [u(y )] is calculated by the
k,grav
application of the law of propagation of uncertainty to Formula (3):
2 2 2
q r r q
∂y ∂y ∂y
2 2 2 2
k k k
uy()= ×+uM() ××+um() ×ux() (4)
k,grav ∑∑i j ∑∑ ij,
∂M ∂m ∂x
i j ij,
i==1 j 1 j=1i=1
Expressions for the sensitivity coefficients appearing in Formula (4) are given in Annex G. The
uncertainty in the mass of each of the parent gases [u(m)] can be calculated according to methods
j
described in Annex A and Annex B.
Information on how to deal with correlated input parameters is given in ISO/TS 29041.
9 Homogeneity and stability of the calibration gas mixture
9.1 Homogeneity
It is essential that a gas mixture is homogeneous before it is analysed or used.
NOTE 1 Homogeneity is defined in ISO 7504:2015 as the “state of a gas mixture wherein all of its components
are distributed uniformly throughout the volume occupied by the gas mixture”.
In order to ensure the homogeneity of the gas mixture, it shall be homogenized after the last parent
gas has been added and weighed. This can be done by rolling the cylinder in an orientation that is close
to horizontal. Alternatively, homogenization can be achieved by laying the cylinder on its side for an
extended period, by applying heat, or by other procedures (e.g. dip tube filling). The minimum duration
of this homogenization should be based on prior experimental knowledge.
NOTE 2 When one of the components has a relative density substantially greater than the relative density of
the balance gas, rolling the cylinder is not always sufficient to homogenize the gas due to their density difference.
NOTE 3 As indicated in ISO 16664, re-homogenization of the calibration gas mixture may be required for some
specific mixtures after longer storage periods.
8 © ISO 2015 – All rights reserved
ISO 6142-1:2015(E)
9.2 Stability
9.2.1 General
The stability of a gas mixture is characterized by determining a quantitative value for the drift rate of
the amount fraction of component k using a linear decay model following Formula (5):
t 0
yy=−bt⋅ (5)
k kk d
The drift rate shall be determined on a case-by-case basis; it cannot be predicted from first principles.
This part of ISO 6142 can only be applied when the linear decay model [Formula (5)] is applicable.
NOTE 1 ISO Guide 30 defines stability as the ability of a reference material, when stored under specified
conditions, to maintain a stated property value within specified limits for specified period of time. ISO Guide 35
defines shelf life (of a reference material or certified reference material) as the time interval during which the
producer of the reference material warrants its stability.
The contribution to the uncertainty in the amount fraction of component k from limitations in the
stability of the mixture is characterized by the uncertainty due to instability. The uncertainty due to
instability is related to the drift rate of component i and the shelf life through Formula (6):
uy()=×bt (6)
kk,stab s
NOTE 2 Formula (6) results in an absolute value for uncertainty.
NOTE 3 When no drift is observed, the value for b can be zero and the resulting uncertainty u( y ) will
k k,stab
also be zero.
NOTE 3 Values for t of two or three years are often used.
s
NOTE 4 Since the uncertainty due to instability contributes to the combined standard uncertainty of the
amount fraction, two nominally identical gas mixtures with different values for the shelf life will have different
uncertainties.
The approach proposed here may require modification to be applicable to the considerable number of
components and amount fractions that are required in the analytical laboratory.
Knowledge of composition of the gas mixture composition coupled with the chemical reactivity of the
components and possible reactions shall be taken into account when designing a stability study. If the
stability study provides sufficient evidence of stability of a 2-component calibration gas mixture at a
certain relatively low amount fraction, a further testing at higher amount fractions is unnecessary.
However, this is not the case for components that polymerise or react at higher amount fractions.
9.2.2 Assessing stability
9.2.2.1 Designing a stability study
A stability study is necessary to provide input data for the stability component in the overall expanded
uncertainty budget. The stability rate constants for mixtures shall be determined empirically by
experiment when the mixture cannot be shown to be unconditionally stable. Gas mixtures shall be
prepared and analysed immediately after preparation then again at regular intervals until either the
mixture has shown an unacceptable change in composition or until an acceptable stability period has
been demonstrated.
The stability uncertainty component in some cases can be significant and the design of the study is
therefore crucial to assess the stability of the gas mixture accurately. The study shall be carefully
designed to ensure that the gas mixture stability is being determined and not other parameters such
as instrumental drift of the analyser. The design of the study shall also ensure as many parameters as
possible are kept constant during the study to prevent these parameters influencing the results of the
ISO 6142-1:2015(E)
study. For example, sample gas flow and pressure, sampling equipment and instrument should always
remain the same as well as carefully controlled environmental conditions such as the room temperature.
The design of the stability study is influenced by the chemical nature of the components in the mixture,
the cylinder and valve type and the stability period required by the customer.
A stability study is typically performed as part of a preparation validation exercise. When statistical
control methods are applied under a quality assurance regime, the results of the stability study can be
used for similar mixtures using similar pure gases and cylinders.
The stability period determined from the study is proportional to the stability component in the overall
uncertainty budget, for example, a short stability period gives rise to a small stability uncertainty,
whereas a long stability period gives rise to a larger stability uncertainty.
9.2.2.2 Chemical nature of components
The chemical nature of the components influences the stability of the gas mixture and shall be taken
into account. Some components are inherently reactive, e.g. HCl that can react with the walls of the
cylinder and other components in the mixture. In other cases, the components can react with each
other, e.g. an oxygen impurity in nitrogen may react with nitric oxide. Careful consideration shall be
made to ensure the reactivity of the components and the materials used give the mixture the best
[25]
chance to remain stable. ISO 16664 (and ISO 11114 (all parts) ) shows material compatibility for
some components and materials.
Knowledge of possible reactions between components can give information on the required purities of
parent gases and pre-mixtures composition.
Gases such as saturated hydrocarbons and some permanent gases (for example N , Ar, He) can be
considered as being unconditionally stable and these components when used in a gas mixture may only
require a stability evaluation to a limited extent, whereas more reactive components such as SO , NO,
NO require a more rigorous stability evaluation and may involve the use of highly pure components
and proprietary cylinder passivation techniques to allow the mixture to remain stable long enough for
the end users requirements.
9.2.2.3 Sampling and analysis methodology
ISO 16664 shall be used when considering sampling of reference gases and gas mixtures under test.
Calibration of instrumentation using calibration gases before and after measurement of the gases under
test will highlight any instrumental drift. This is a fundamental requirement as gas mixture instability
and instrumental drift shall be differentiated and without a careful approach these two effects will
become confused.
Before the stability of a gas mixture can be ascertained, the analytical instrumentation shall be assessed
so that its characteristics, i.e. repeatability and resolution can be demonstrated to be fit for purpose.
Determinations of the repeatability of the instrument with the gas mixture involved in the stability
study are necessary before the study can progress. Once the repeatability is determined, the data are
then used to calculate the level at which the instrument can discriminate between two statistically
different amount fractions, i.e. the instrument’s resolution.
EXAMPLE A stability study in
...
SLOVENSKI STANDARD
oSIST prEN ISO 6142-1:2014
01-april-2014
Analiza plinov - Priprava kalibracijskih plinskih zmesi - 1. del: Gravimetrijska
metoda za zmesi razreda I (ISO/DIS 6142-1:2014)
Gas analysis - Preparation of calibration gas mixtures - Part 1: Gravimetric method for
Class I mixtures (ISO/DIS 6142- 1:2014)
Gasanalyse - Herstellung von Prüfgasen - Teil 1: Wägeverfahren für Prüfgase der Klasse
I (ISO/DIS 6142-1:2014)
Analyse des gaz - Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage - Partie 1:
Méthode gravimétrique des mélanges Classe I (ISO/DIS 6142-1:2014)
Ta slovenski standard je istoveten z: prEN ISO 6142-1
ICS:
71.040.40 Kemijska analiza Chemical analysis
oSIST prEN ISO 6142-1:2014 de
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
oSIST prEN ISO 6142-1:2014
oSIST prEN ISO 6142-1:2014
EUROPÄISCHE NORM
ENTWURF
prEN ISO 6142-1
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
Februar 2014
ICS 71.040.40 Vorgesehen als Ersatz für EN ISO 6142:2006
Deutsche Fassung
Gasanalyse - Herstellung von Prüfgasen - Teil 1: Wägeverfahren
für Prüfgase der Klasse I (ISO/DIS 6142-1:2014)
Gas analysis - Preparation of calibration gas mixtures - Part Analyse des gaz - Préparation des mélanges de gaz pour
1: Gravimetric method for Class I mixtures (ISO/DIS 6142- étalonnage - Partie 1: Méthode gravimétrique des mélanges
1:2014) Classe I (ISO/DIS 6142-1:2014)
Dieser Europäische Norm-Entwurf wird den CEN-Mitgliedern zur parallelen Umfrage vorgelegt. Er wurde vom Technischen Komitee
CEN/SS N21 erstellt.
Wenn aus diesem Norm-Entwurf eine Europäische Norm wird, sind die CEN-Mitglieder gehalten, die CEN-Geschäftsordnung zu erfüllen, in
der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europäischen Norm ohne jede Änderung der Status einer nationalen Norm zu
geben ist.
Dieser Europäische Norm-Entwurf wurde vom CEN in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Französisch) erstellt. Eine Fassung in
einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch Übersetzung in seine Landessprache gemacht und
dem Management-Zentrum des CEN-CENELEC mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen.
CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, der ehemaligen jugoslawischen
Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta,
den Niederlanden, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der
Tschechischen Republik, der Türkei, Ungarn, dem Vereinigten Königreich und Zypern.
Die Empfänger dieses Norm-Entwurfs werden gebeten, mit ihren Kommentaren jegliche relevante Patentrechte, die sie kennen, mitzuteilen
und unterstützende Dokumentationen zur Verfügung zu stellen.
Warnvermerk : Dieses Schriftstück hat noch nicht den Status einer Europäischen Norm. Es wird zur Prüfung und Stellungnahme
vorgelegt. Es kann sich noch ohne Ankündigung ändern und darf nicht als Europäischen Norm in Bezug genommen werden.
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oSIST prEN ISO 6142-1:2014
prEN ISO 6142-1:2014 (D)
Inhalt
Seite
Vorwort .4
Einleitung .5
1 Anwendungsbereich .6
2 Normative Verweisungen .6
3 Begriffe .7
4 Symbole .7
5 Kurzbeschreibung .8
6 Planung der Herstellung des Gemisches . 10
6.1 Durchführbarkeit der Herstellung des Gasgemisches . 10
6.1.1 Sicherheitsbetrachtungen . 10
6.1.2 Reaktionen zwischen Komponenten eines Gemisches . 10
6.1.3 Reaktionen mit Behältermaterialien. 10
6.2 Wahl des Herstellungsverfahrens . 10
6.3 Berechnung der Zielmassen . 11
6.4 Kondensation von Komponenten aus der gasförmigen Phase . 11
7 Reinheitsanalyse. 11
8 Bestimmung der Massen und Berechnung der mit der Herstellung verbundenen
Unsicherheit . 12
8.1 Vorbereitung der Gasflasche . 12
8.2 Bestimmung der Massen und zugehörigen Unsicherheiten . 12
8.3 Molare Massen und Unsicherheiten . 12
8.4 Berechnung der Gemischzusammensetzung . 13
8.5 Berechnung der Unsicherheit aufgrund der gravimetrischen Bestimmung . 13
9 Homogenität und Stabilität des Kalibriergasgemisches . 13
9.1 Homogenität . 13
9.2 Stabilität . 14
9.2.1 Allgemeines . 14
9.2.2 Beurteilung der Stabilität . 14
9.2.3 Statistik zur Beurteilung der Stabilität . 16
9.3 Abschließende Betrachtungen und Berechnung der mit der Herstellung verbundenen
Unsicherheit . 16
10 Verfizierung der Zusammensetzung eines Kalibriergasgemisches . 17
10.1 Zielsetzungen . 17
10.2 Statistische Tests zur Übereinstimmung und auf die Verifizierung zurückführbare
Unsicherheit . 17
11 Unsicherheit des Kalibriergasgemisches und Erstellung eines Zertifikats . 18
Anhang A (informativ) Vorsichtsmaßnahmen beim Wägen, Handhaben und Füllen der
Gasflaschen . 19
A.1 Allgemeines . 19
A.2 Wägen . 19
A.2.1 Mögliche Quellen der Unsicherheit beim Wägen . 19
A.2.2 Wahl der Waage . 19
A.2.3 Umgebung der Waage . 20
oSIST prEN ISO 6142-1:2014
prEN ISO 6142-1:2014 (D)
A.2.4 Leistungsverhalten der Waage . 20
A.2.5 Nutzung von Waage, Gewichtsstücken und Wägung . 20
A.3 Gasflaschen . 21
A.3.1 Mögliche Quellen der Unsicherheit . 21
A.3.2 Wahl der Gasflaschen . 21
A.3.3 Handhabung der Gasflaschen . 21
A.3.4 Sicherheitsbetrachtungen . 22
A.4 Befüllen der Gasflaschen . 22
A.4.1 Quellen der Unsicherheit . 22
A.4.2 Grundsätzliche Verfahren für die Herstellung von Kalibriergasgemischen . 23
A.4.3 Herstellung durch Verwendung von reinen Gasen oder Vorgemischen . 23
A.4.4 Herstellung durch Transferieren einer Nebenkomponente aus einer separaten Gasflasche . 24
Anhang B (informativ) Praktische Beispiele . 25
B.1 Einleitung . 25
B.2 Verfahren zum Wägen der Gasflasche . 25
B.3 Beispiele für hinzugefügte Massen und Unsicherheiten . 26
B.4 Beispiel einer Reinheitstabelle . 27
Anhang C (informativ) Leitfäden zur Schätzung von Fülldrücken zur Vermeidung der
Kondensation von kondensierbaren Komponenten in Gasgemischen . 28
C.1 Bestimmung der Fülldruckgrenzen für allgemeine Gasgemische . 28
C.2 Anwendung — Erdgas . 28
C.2.1 Dampfdrücke von Komponenten . 28
C.2.2 Phasenverhalten des Endgemisches . 29
Anhang D (normativ) Einbringen einer Flüssigkeit. 31
D.1 Kurzbeschreibung . 31
D.2 Verfahren . 31
D.2.1 Allgemeine Anleitung . 31
D.2.2 Verfahren mit Spritze . 31
D.2.3 Verfahren mit einem Glasrohr . 32
D.2.4 Dampf in einem Gefäß . 32
D.2.5 Verfahren mit U-Rohr . 33
D.2.6 Verfahren mit Minigasflasche . 33
Anhang E (informativ) Relative Atom- und Molekülmassen . 37
E.1 Allgemeines . 37
E.2 Standardwerte für die relativen Atommassen . 37
E.3 Relative Molekülmassen . 38
Anhang F (informativ) Ableitung der Gleichung zur Berechnung der Zusammensetzung des
Kalibriergasgemisches . 39
Anhang G (informativ) Sensitivitätskoeffizienten zur Berechnung der Unsicherheit des
Mengenanteils einer Komponente . 41
Anhang H (informativ) Ableitung der Gleichung für die endgültige Messunsicherheit des
Kalibriergasgemisches . 42
Literaturhinweise . 43
oSIST prEN ISO 6142-1:2014
prEN ISO 6142-1:2014 (D)
Vorwort
Dieses Dokument (prEN ISO 6142-1:2014) wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 158 „Gasanalyse“ in
Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee CEN/CS erarbeitet.
Dieses Dokument ist derzeit zur parallelen Umfrage vorgelegt.
Dieser Teil von ISO 6142 annulliert und ersetzt die zweite Ausgabe (ISO 6142:2001) und deren Änderung
(ISO 6142:2001/Amd.1:2009), die überarbeitet wurden, um die Verfahren der Herstellung, Schätzung der
Unsicherheit und Validierung der Zusammensetzung von gravimetrisch hergestellten Kalibriergasen auf den
neusten Stand zu bringen.
ISO 6142 besteht unter dem Haupttitel Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures aus den
folgenden Teilen:
Part 1: Gravimetric method for Class I mixtures
Part 2: Gravimetric method for Class II mixtures (ist zu erarbeiten)
Anerkennungsnotiz
Der Text von ISO/DIS 6142-1:2014 wurde vom CEN als prEN ISO 8506142-1:2014 ohne irgendeine
Abänderung genehmigt.
oSIST prEN ISO 6142-1:2014
prEN ISO 6142-1:2014 (D)
Einleitung
Die Überarbeitung von ISO 6142 wurde veranlasst, um den Anwendern dieser Internationalen Norm eine
bessere Anleitung besonders in Bezug auf Maßnahmen zur Qualitätssicherung und die Akkreditierung von
Laboratorien zur Verfügung zu stellen. Bei der Vorbereitung der Überarbeitung wurde festgelegt, zwei Arten
von Kalibriergasgemischen mit unterschiedlichen Niveaus der Qualitätssicherung und mit unterschiedlichem
Grad der Messunsicherheit zu unterscheiden. Der Unterschied zwischen den beiden Klassen kann wie folgt
zusammengefasst werden:
Kalibriergasgemische der Klasse I werden nach dem vorliegenden Teil von ISO 6142 hergestellt. Die
Gemische werden einzeln verifiziert. Vorausgesetzt, dass während der Herstellung und Verifizierung dieser
Gemische strenge und umfassende Verfahren der Qualitätssicherung und -kontrolle angewendet werden,
können Unsicherheiten erreicht werden, die erheblich kleiner sind als die anderer Herstellungsverfahren.
Kalibriergasgemische der Klasse I werden üblicherweise als zertifizierte Referenzgemische bezeichnet.
Kalibriergasgemische der Klasse II werden auf ähnliche Weise wie Kalibriergasgemische der Klasse I
hergestellt, jedoch werden diese Gemische nicht einzeln verifiziert. Eine Verifizierung von Kalibriergas-
gemischen der Klasse II kann auf Verifizierungsprüfungen nach dem Zufallsprinzip beruhen. Diese Prüfungen
werden mit Hilfe der statistischen Qualitätskontrolle überwacht, wie in ISO 6142-2 beschrieben. Bei
Gemischen, die identische Verbindungen enthalten und nominell identische Unsicherheiten aufweisen, liegen
in Kalibriergasgemischen der Klasse II immer Stoffmengenanteile vor, die größere Unsicherheiten aufweisen
als ihre Pendants von Klasse I.
oSIST prEN ISO 6142-1:2014
prEN ISO 6142-1:2014 (D)
1 Anwendungsbereich
Dieser Teil von ISO 6142 legt ein gravimetrisches Verfahren für die Herstellung von Kalibriergasgemischen in
Gasflaschen mit rückführbaren Werten für den Stoffmengenanteil (Mengenanteil) von einer oder mehreren
Komponenten fest. In diesem Teil von ISO 6142 wird ein Verfahren zur Berechnung der mit dem
Mengenanteil jeder Komponente verbundenen Unsicherheit beschrieben. Diese Berechnung der Unsicherheit
erfordert die Bewertung der Unsicherheitsbeiträge aufgrund von verschiedenen Faktoren, einschließlich des
Wägeprozesses, der Reinheit der Komponenten, der Stabilität des Gemisches und der Verifizierung des
Endgemisches.
Dieser Teil von ISO 6142 ist nur auf Gemische von gasförmigen oder vollständig verdampften Komponenten
anwendbar, die in gasförmigem oder flüssigem Zustand in die Gasflasche eingebracht werden können.
Sowohl Zwei- als auch Mehrkomponenten-Gasgemische (einschließlich Erdgas-Gemischen) werden in
diesem Teil von ISO 6142 behandelt. Verfahren zur partieweisen Herstellung von mehr als einem Gemisch in
einem einzelnen Prozess sind nicht in diesem Teil von ISO 6142 enthalten.
Dieser Teil von ISO 6142 erfordert die Schätzung der Stabilität des Gemisches für dessen vorgesehene
Lebensdauer (maximale Lagerfrist), ist jedoch nicht für die Anwendung bei Komponenten vorgesehen, die
unbeabsichtigt miteinander reagieren. Dieser Teil von ISO 6142 erfordert außerdem die Beurteilung und
quantitative Bestimmung der Verunreinigungen in jeder bei der Herstellung des Gemisches verwendeten
Komponente (Flüssigkeit oder Gas).
2 Normative Verweisungen
Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind für die
Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene
Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments
(einschließlich aller Änderungen).
ISO 6141, Gas analysis — Requirements for certificates for calibration gases and gas mixtures
ISO 6143, Gas analysis — Determination of the composition of calibration gas mixtures — Comparison
methods
ISO 7504, Gas analysis — Vocabulary
1)
ISO 12963:― , Gas analysis — Measurement protocols and data evaluation techniques for general analytical
applications
ISO 14912, Gas analysis — Conversion of gas mixture composition data
ISO 16664, Gas analysis — Handling and use of calibration gases and gas mixtures — Guidelines
ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in
measurement (GUM)
1)
ISO 19229:― , Gas analysis — Purity analysis in preparing calibration gas mixtures
ISO/TS 29041, Gas mixtures — Gravimetric preparation — Mastering correlations in composition
IUPAC, Commission on atomic weights and isotopic abundances: Atomic weights of the elements, biennial
review
1) In Vorbereitung.
oSIST prEN ISO 6142-1:2014
prEN ISO 6142-1:2014 (D)
3 Begriffe
Für die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ISO 7504.
4 Symbole
b geschätzte Driftrate von Komponente i
i
K Erweiterungsfaktor
L Nachweisgrenze von Verunreinigung i im Muttergas j
ij
M molare Masse von Komponente i
i
M molare Masse von Muttergas j
j
M molare Masse des Endgemisches
Ω
m hinzugefügte Masse von Muttergas j
j
m Masse des Endgemisches
Ω
n Anzahl von Komponenten i im Gemisch
P
Anzahl von Muttergasen
p Fülldruck
F
p (T ) Sättigungsdampfdruck von Komponente i bei Temperatur T
i L L
T Fülltemperatur
F
T niedrigste Temperatur, der das Gasgemisch augesetzt wird
L
t Abbauzeit
d
t Haltbarkeitsdauer des Gemisches
s
w Massenanteile w der Komponenten i im Endgemisch
i i
w Massenanteil von Komponente i im Muttergas j
i,j
x Stoffmengenanteil der „reinen“ Komponente im analysierten Material
c
x Stoffmengenanteil von Komponente i
i
x Stoffmengenanteil von Komponente i im Muttergas j
i,j
x Stoffmengenanteil von Komponente k im Muttergas j
k,j
Stoffmengenanteil von Komponente k zum Zeitpunkt t = 0
y
k
t
Stoffmengenanteil von Komponente k zum Zeitpunkt t
y
k
y Stoffmengenanteil von Komponente k im hergestellten Gemisch
k
y analysierter Stoffmengenanteil
ver
Endgemisch
Ω
oSIST prEN ISO 6142-1:2014
prEN ISO 6142-1:2014 (D)
5 Kurzbeschreibung
Kalibriergasgemische werden hergestellt, indem reine Gase, reine Flüssigkeiten oder gravimetrisch
hergestellte Gemische bekannter Zusammensetzung quantitativ in eine Gasflasche überführt werden, in der
das Kalibriergas enthalten sein wird. Die Rückführbarkeit dieser Gemische auf die Mengenanteile nach dem
SI-System ergibt sich aus der korrekten Ausführung der folgenden Schritte:
1) der Bestimmung der hinzugefügten Massen;
2) der Umrechung der hinzugefügten Massen in Stoffmengenanteile auf der Grundlage der Kenntnis
von deren chemischer Reinheit und der zugehörigen relativen Atom- und/oder Molekülmassen;
3) der Verifizierung des Endgemisches anhand unabhängiger Referenzgasgemische.
Bei Kalibriergasgemischen der Klasse II ist eine einzelne Verifizierung des Endgemisches anhand von
unabhängigen Referenzgasgemischen nicht erforderlich. Die Verifizierung von Kalibriergasgemischen der
Klasse II ist in ISO 6142-2 beschrieben.
Die Masse jeder Komponente wird durch Wägen entweder des Vorratsgefäßes oder der Gasflasche mit dem
künftigen Kalibriergasgemisch vor und nach jeder Zugabe festgestellt. Die Differenz dieser beiden Wägungen
entspricht der Masse der zugefügten Komponente. Die Wahl zwischen diesen beiden Wägeverfahren hängt
von der Unsicherheit ab, die hinsichtlich des Mengenanteils des Endgemisches erforderlich ist. In Anhang A
ist eine weiterführende Anleitung zu Vorsichtsmaßnahmen beim Wägen, Handhaben und Füllen von
Gasflaschen angeführt.
ANMERKUNG Bei der Zugabe von kleinen Massen einer spezifizierten Komponente wird eine hochempfindliche
Waage benötigt. Wenn eine derartige Waage einen unzureichenden Wägebereich zum Wägen des Endgemisches
aufweist, kann eine kleine hinzugefügte Masse am besten durch Wägen einer Vorratsgasflasche geringen Volumens vor
und nach der Zugabe der Komponente zu der Hauptflasche ausgeführt werden.
Ein einstufiges Herstellungsverfahren darf angewendet werden, wenn die Masse jeder hinzugefügten
Komponente groß genug ist, um genau gemessen zu werden. Alternativ darf ein mehrstufiges Verdünnungs-
verfahren angewendet werden, um ein Endgemisch mit annehmbarer Unsicherheit zu erhalten, besonders
wenn niedrige Mengenanteile nötig sind. Bei diesem Verfahren werden „Vorgemische“ gravimetrisch
hergestellt und als Muttergase in einem oder mehreren der Schritte verwendet.
Ein Beispiel für die zur Herstellung eines Kalibriergasgemisches angewendeten Schritte ist in Anhang B
angeführt.
Die Bestimmung der Reinheit jedes bei der Herstellung des Gemisches verwendeten Materials (Flüssigkeit
oder Gas) ist in Abschnitt 7 beschrieben. In Abschnitt 8 werden die Bestimmung der Massen und die
Berechnung der mit der Herstellung verbundenen Unsicherheit beschrieben. Die Homogenität und Stabilität
des Gasgemisches werden in Abschnitt 9 behandelt. Die Verifizierung des Mengenanteils der Komponenten
im Endgemisch anhand unabhängiger Normale ist in Abschnitt 10 beschrieben. Die Berechnung der
Unsicherheit des Kalibriergasgemisches ist in Abschnitt 11 angeführt.
Ein Überblick über das gravimetrische Verfahren zur Herstellung von Kalibriergasgemischen, das auf
Anforderungen an die Zusammensetzung und den Grad der Unsicherheit beruht, ist als Ablaufschema in
Bild 1 angegeben. Die einzelnen Schritte sind in den nachfolgenden Abschnitten ausführlicher erklärt (in Bild 1
ist für jeden Schritt der Bezug zum Unterabschnitt angegeben).
oSIST prEN ISO 6142-1:2014
prEN ISO 6142-1:2014 (D)
Bild 1 — Ablaufschema zur Herstellung von Kalibriergasgemischen unter Anwendung des
gravimetrischen Verfahrens
oSIST prEN ISO 6142-1:2014
prEN ISO 6142-1:2014 (D)
6 Planung der Herstellung des Gemisches
6.1 Durchführbarkeit der Herstellung des Gasgemisches
6.1.1 Sicherheitsbetrachtungen
Gasgemische, die potenziell zu gefährlichen Reaktionen fähig sind, müssen aus Sicherheitsgründen
ausgeschlossen werden. Nationale und internationale Sicherheitsbestimmungen sollten eingehalten werden.
ANMERKUNG Eine Anleitung ist in den Dokumenten des EIGA (Europäischer Industriegasverband, en: European
Industrial Gases Association) IGC 39 „Sichere Herstellung von Gasgemischen“ und IGC 139 „Sichere Herstellung von
komprimierten Oxidationsmittel/Brenngas-Gemischen in Gasflaschen“ enthalten.
Der Enddruck des Kalibriergasgemisches darf nicht den angegebenen maximalen Arbeitsdruck der
Zielgasflasche überschreiten.
6.1.2 Reaktionen zwischen Komponenten eines Gemisches
Vor der Herstellung eines Gasgemisches ist es unerlässlich, mögliche chemische Reaktionen zwischen den
Komponenten des Gemisches zu betrachten. Eine umfassende Zusammenstellung von Kombinationen von
Komponenten, die möglicherweise reagieren, ist nicht verfügbar. Deshalb ist chemisches Fachwissen
notwendig, um die Stabilität eines Gasgemisches zu beurteilen, und es muss eine Risikoanalyse durchgeführt
werden.
6.1.3 Reaktionen mit Behältermaterialien
Bevor ein Gasgemisch hergestellt wird, ist es notwendig, mögliche chemische Reaktionen von Gemisch-
komponenten mit den Materialien der Druckgasflaschen, ihrem Ventil und dem Transfersystem zu beachten.
Besondere Beachtung muss dem Angriff von korrosiven Gasen auf Metalle und mögliche Reaktionen mit
Elastomeren und verwendeten Schmiermitteln geschenkt werden, zum Beispiel in den Ventilsitzen und
-abdichtungen. Derartige Reaktionen müssen vermieden werden, indem nur Materialien verwendet werden,
die gegenüber allen verwendeten Gemischkomponenten inert sind. Wenn das nicht möglich ist, müssen
Maßnahmen getroffen werden, um den korrosiven Angriff auf die Materialien zu minimieren, mit denen die
Gase Kontakt haben, um jeden signifikanten Einfluss auf die Gemischzusammensetzung und jede Gefahr bei
der Lagerung und Verwendung zu verhindern.
ANMERKUNG Informationen über die Verträglichkeit von Gasen mit Behältermaterialien finden sich in der Reihe
ISO 11114.
6.2 Wahl des Herstellungsverfahrens
Bei der Auswahl eines Herstellungsverfahrens müssen die folgenden Parameter beachtet werden:
die angestrebte Zusammensetzung und Unsicherheit des Kalibriergasgemisches;
der angestrebte Fülldruck des Kalibriergasgemisches;
die geforderte Herstellungstoleranz;
die Zusammensetzung jedes verfügbaren Muttergemisches;
die Kenndaten der zu verwendenden Waage mit den dafür ermittelten Leistungsmerkmalen.
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6.3 Berechnung der Zielmassen
Der Wert der Zielmassen m jeder Komponente A wird unter Anwendung von Gleichung (1) berechnet.
A
x ⋅ M
k,j k
m = ⋅ m (1)
j Ω
n
x ⋅ M
∑ i,j i
i=1
Wenn die Zielmassen berechnet sind, wird ein Herstellungsverfahren ausgewählt und die mit den Mengen-
anteilen verbundenen Unsicherheiten werden berechnet (siehe 8.5). Wenn diese Unsicherheiten als nicht
annehmbar erachtet werden, muss ein anderes Verfahren versucht werden. Es kann notwendig sein, bei der
Auswahl eines Verfahrens mit annehmbarer Unsicherheit iterativ vorzugehen.
ANMERKUNG Das Herstellungsverfahren kann verschiedene Füllverfahren einschließen, d. h. direktes Verfahren,
mehrstufige Verdünnung oder Transferverfahren (Verwendung einer auf einer hochauflösenden Waage mit geringem
Wägebereich separat gewogenen kleinen Gasflasche). Weitere Informationen zu den verschiedenen Herstellungs-
verfahren sind in Anhang A angeführt.
6.4 Kondensation von Komponenten aus der gasförmigen Phase
Wenn Gasgemische, die kondensierbare Komponenten enthalten (siehe Anhang C), hergestellt, gelagert oder
gehandhabt werden, dann müssen die folgenden Maßnahmen ergriffen werden, um eine Kondensation zu
verhindern, weil diese die Zusammensetzung der Gasphase verändert.
Bei der Herstellung des Gasgemisches muss der Fülldruck sicher unterhalb des Taupunkt-Dampfdrucks
des Endgemisches bei der Fülltemperatur gehalten werden. Um eine Kondensation bei Zwischenstufen
zu verhindern, muss diese Bedingung ebenfalls für jedes Zwischengemisch erfüllt werden. Falls die
Kondensation eines Zwischengemisches nicht sicher ausgeschlossen werden kann, müssen
Maßnahmen ergriffen werden, um jedes mögliche Kondensat zu verdampfen und die Gasphase bei einer
geeigneten späteren Stufe zu homogenisieren. Der Fülldruck wird auch unter Berücksichtigung der
Abkühlungskurve nach Joule-Thomson (siehe Anhang C) festgelegt.
Bei der Lagerung des Gasgemisches muss die Lagertemperatur sicher oberhalb des Taupunktdrucks des
Gemisches festgelegt werden, der von der Zusammensetzung und dem Fülldruck des Gemisches
abhängt.
Bei der Handhabung des Gasgemisches gilt dieselbe Bedingung für die Handhabungstemperatur.
Weiterhin müssen die Transferleitungen erforderlichenfalls beheizt werden, um während des Gemisch-
transfers eine Kondensation zu vermeiden.
Im Anhang C ist eine Anleitung zur Schätzung des höchsten Fülldrucks für die Zuführung von Komponenten
eines Gasgemisches gegeben, bei dem erwartet wird, dass keine Kondensation der kondensierbaren
Komponenten auftritt. Ein Beispiel für diese Schätzung ist in C.2 für ein Erdgasgemisch angegeben.
7 Reinheitsanalyse
Bei der Herstellung von Kalibriergasgemischen ist die Reinheitsanalyse ein kritischer Schritt und das einzu-
haltende Verfahren muss mit ISO 19229 übereinstimmen. Das Vorliegen von wesentlichen Verunreinigungen
in den Ausgangsmaterialien sollte minimiert werden, indem reine Gase gewählt werden, die einen hinreichend
hohen Reinheitsgrad aufweisen. Das Ergebnis der Reinheitsanalyse ist eine Tabelle, in der die Mengenanteile
aller gemessenen oder anderweitig geschätzten Verunreinigungen mit deren Werten und zugehörigen
Unsicherheiten aufgeführt sind.
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8 Bestimmung der Massen und Berechnung der mit der Herstellung verbundenen
Unsicherheit
8.1 Vorbereitung der Gasflasche
Für die Herstellung wird eine Gasflasche gewählt. Diese wird bis zu einem Druck evakuiert, bei dem das
Restgas nicht zur Unsicherheit des Endgemisches beiträgt. In einigen Fällen sind Schritte der Oberflächen-
behandlung erforderlich, um die Herstellung spezieller Kalibriergasgemische zu ermöglichen.
ANMERKUNG 1 Die meisten Wägeverfahren erfordern die Verwendung einer Tara (eines Leergewichts). In diesem
Fall ist es notwendig, zwei Gasflaschen zu wählen, die aus dem gleichen Material hergestellt sind und nominell die
gleichen inneren und äußeren Volumina aufweisen. Eine Gasflasche wird für das Endgemisch benötigt und eine zur
Verwendung als Tara.
ANMERKUNG 2 Typische Beispiele für Schritte der Oberflächenbehandlung von Gasflaschen reichen vom Trocknen
der Innenseite der Gasflasche in einem Ofen bis zur zweckbestimmten Abscheidung aus der Dampfphase.
8.2 Bestimmung der Massen und zugehörigen Unsicherheiten
Die Masse jeder zur Gasflasche hinzugefügten Komponente muss durch Wägen bestimmt werden. Die beim
Wägen, Handhaben und Füllen der Gasflaschen zu treffenden Vorsichtsmaßnahmen sind in Anhang A
angegeben.
Die Unsicherheit jeder hinzugefügten Masse muss bewertet werden. Bei der Bewertung müssen alle Quellen
der Unsicherheit berücksichtigt werden, insbesondere Folgende:
die Genauigkeit der (elektronischen) Waage, einschließlich der Berücksichtigung von Kalibrierung und
Linearität,
die Wiederholpräzision der Anzeigewerte der Waage, einschließlich der durch die Lage der Gasflasche
auf der Waage bedingten Fehler;
Auftriebseffekte;
Auswirkungen der Adsorption von Feuchte und von Staub auf der Außenfläche der Gasflasche;
durch den Materialverlust beim Transfer zur Gasflasche bedingte Fehler.
Eine Anleitung für das Einbringen von flüssigen Komponenten in gravimetrisch hergestellte Kalibriergas-
gemische ist in Anhang D angeführt. Dieser Anhang gilt nur für Gemische, die in ihrer endgültigen
Zusammensetzung vollständig verdampft vorliegen und die Komponenten enthalten, die weder miteinander
noch mit der Gasflaschenwand reagieren.
8.3 Molare Massen und Unsicherheiten
Die molaren Massen der Komponenten und die zugehörigen Unsicherheiten werden für die Umrechnung von
Massenanteilen in Mengenanteile benötigt. Die verwendeten Werte müssen den neusten Veröffentlichungen
der Kommission für Atommassen und Isotopenhäufigkeit der Internationalen Union für reine und angewandte
Chemie (en: International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) entnommen werden. Ein praktischer
Ansatz für die Auslegung von Standardwerten für relative Atommassen ist im informativen Anhang E
angeführt.
Für andere Umrechnungen von Einheiten ist ISO 14912 anzuwenden.
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8.4 Berechnung der Gemischzusammensetzung
Die Mengenanteile der Komponenten im Endgemisch werden nach Gleichung (2) berechnet:
P
x ⋅ m
k,j j
∑
n
j=1
x ⋅ M
∑ i,j i
i=1
y = (2)
k
P
m
j
∑
n
j=1
x M
⋅
∑ i,j i
i=1
ANMERKUNG Ein Verfahren zur Ableitung dieser Formel ist in Anhang F angegeben.
8.5 Berechnung der Unsicherheit aufgrund der gravimetrischen Bestimmung
Die Unsicherheit aufgrund der gravimetrischen Bestimmung wird unter Anwendung des Gesetzes der
Fortpflanzung der Unsicherheit nach Gleichung (3) berechnet:
n P P n
∂y ∂y ∂y
2 2 2 2
k k k
u ( y )= ⋅ u (M )+ ⋅ u (m )+ ⋅ u (x ) (3)
k,grav i j i,j
∑ ∑ ∑∑
∂M ∂m ∂x
i j i,j
i=1 j=1 j=1 i=1
Ausdrücke für die in Gleichung (3) erscheinenden Sensitivitätskoeffizienten sind in Anhang G angeführt. Die
Unsicherheit des Wägevorgangs von jedem der Muttergase (u(m )) kann nach den in Anhang A und
A
Anhang B beschriebenen Verfahren geschätzt werden.
Informationen dazu, wie mit den zugehörigen Eingangsparametern umzugehen ist, sind in ISO/TS 29041
angeführt.
9 Homogenität und Stabilität des Kalibriergasgemisches
9.1 Homogenität
Es ist unerlässlich, dass ein Gasgemisch vor der Analyse oder Verwendung als Kalibriergasgemisch
homogen ist.
ANMERKUNG 1 Die Homogenität ist in ISO 7504:2001 als der „Zustand eines Gasgemischs, bei dem seine sämtlichen
Komponenten gleichmäßig in dem gesamten Volumen, das von dem Gasgemisch eingenommen wird, verteilt sind“
definiert.
Zur Sicherstellung der Homogenität des Gasgemisches muss es nach der Zugabe und dem Wägen der
letzten Komponente homogenisiert werden. Das kann durch Rollen der Gasflasche in einer Richtung erfolgen,
die nahezu horizontal ist. Alternativ kann eine Homogenisierung durch das Legen der Gasflasche für eine
längeren Zeitraum auf die Seite, durch Anwendung von Wärme oder anderer Verfahren (z. B. Tauchrohr-
Füllfolge) erreicht werden. Die Mindestdauer dieser Homogenisierung sollte auf experimentellen
Vorkenntnissen beruhen.
ANMERKUNG 2 Wenn eine der Komponenten eine relative Dichte aufweist, die wesentlich größer ist als die relative
Dichte des Grundgases, ist ein Rollen der Gasflasche aufgrund des Dichteunterschiedes nicht immer hinreichend zum
Homogenisieren des Gases.
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9.2 Stabilität
9.2.1 Allgemeines
Die Stabilität eines Gasgemisches wird durch die Bestimmung eines quantitativen Wertes für die Driftrate der
Komponente i unter Anwendung eines linearen Abbaumodells nach der folgenden Gleichung charakterisiert:
t 0
y = y ⋅(1− b ⋅ t ) (4)
k k k d
Die Driftrate muss fallweise bestimmt werden; sie kann nicht aus den ersten Grundsätzen vorhergesagt
werden. Der vorliegende Teil von ISO 6142 kann nur angewendet werden, wenn das lineare Abbaumodell
(Gleichung (4)) anwendbar ist.
ANMERKUNG 1 In ISO Guide 30 wird die Stabilität als die Fähigkeit eines Referenzmaterials definiert, bei der die
Lagerung unter festgelegten Bedingungen einen bestimmten Merkmalswert innerhalb festgelegter Grenzwerte für eine
festgelegte Zeit aufrechterhält. In ISO Guide 35 wird die Haltbarkeitsdauer (eines Referenzmaterials oder zertifizierten
Referenzmaterials) als der Zeitraum definiert, für den der Hersteller des Referenzmaterials dessen Stabilität zusichert.
Der Beitrag zur Unsicherheit des Mengenanteils der Komponente i aus den Einschränkungen hinsichtlich der
Stabilität des Gemisches ist durch die Unsicherheit aufgrund der Instabilität charakterisiert. Die Unsicherheit
aufgrund der Instabilität ist durch folgende Gleichung mit der Driftrate der Komponente i und der
Haltbarkeitsdauer verbunden:
u(y ) = b ⋅ t (5)
k,stab k s
ANMERKUNG 2 Aus Gleichung (5) ergibt sich ein absoluter Wert für die Unsicherheit.
ANMERKUNG 3 Als Werte für t werden oft 2 oder 3 Jahre verwendet.
s
ANMERKUNG 4 Da die Unsicherheit aufgrund der Instabilität zur kombinierten Standardunsicherheit des Mengen-
anteils beiträgt, weisen zwei nominell identische Gasgemische mit unterschiedlichen Werten für die Haltbarkeitsdauer
unterschiedliche Unsicherheiten auf.
Der hier vorgeschlagene Ansatz erfordert möglicherweise eine Modifizierung, um für eine beträchtliche Anzahl
von Komponenten und Mengenanteilen zu gelten, die in einem analytischen Laboratorium benötigt werden.
Bei der Planung einer Stabilitätsstudie müssen die Kenntnisse über die Zusammensetzung des
Gasgemisches und die Mengenanteile der Komponenten in Verbindung mit der chemischen Reaktivität der
Komponenten und möglichen Reaktionen berücksichtigt werden. Wenn die Stabilitätsstudie eine
hinreichenden Nachweis für die Stabilität eines Kalibriergasgemisches bei einem bestimmten, verhältnismäßig
geringen Mengenanteil erbringt, ist eine weitere Prüfung bei höheren Mengenanteilen nicht notwendig.
9.2.2 Beurteilung der Stabilität
9.2.2.1 Planung einer Stabilitätsstudie
Eine Stabilitätsstudie ist notwendig, um Eingabedaten für die stabilitätsbezogene Komponente im Gesamt-
budget der erweiterten Messunsicherheit zu erhalten. Die Konstanten der Stabilitätsraten für Gemische
müssen empirisch durch Versuche bestimmt werden, wenn nicht nachgewiesen werden kann, dass das
Gemisch uneingeschränkt stabil ist. Gasgemische müssen hergestellt und unmittelbar nach der Herstellung
analysiert werden, anschließend erneut in regelmäßigen Zeitabständen, bis das Gemisch entweder eine
unzulässige Änderung in der Zusammensetzung aufweist oder bis eine annehmbare Stabilitätsdauer
nachgewiesen wurde.
Die stabilitätsbezogene Unsicherheitskomponente kann in einigen Fällen signifikant sein und die Planung der
Studie ist deshalb entscheidend, um die Stabilität des Gasgemisches genau zu beurteilen. Die Studie muss
sorgfältig geplant werden, um sicherzustellen, dass die Stabilität des Gasgemisches bestimmt wird und nicht
andere Parameter, wie z. B. die Gerätedrift des Analysengerätes. Die Planung der Studie muss auch
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sicherstellen, dass während der Studie möglichst viele Parameter konstant bleiben, um zu verhindern, dass
diese Parameter die Ergebnisse der Studie beeinflussen. Zum Beispiel sollten Probengasdurchfluss und
-druck, die Probenahmeausrüstung und das Gerät immer die gleichen bleiben, ebenso wie sorgfältig
kontrollierte Umgebungsbedingungen, wie z. B. die Raumtemperatur.
Die Planung der Stabilitätsstudie wird durch die chemische Beschaffenheit der Komponenten im Gemisch, die
Gasflasche und die Ventilart sowie die vom Kunden geforderte Stabilitätsdauer beeinflusst.
Eine Stabilitätsstudie wird üblicherweise als Teil eines Verfahrens zur Validierung der Herstellung durchge-
führt. Wenn in einem Qualitätssicherungssystem statistische Kontrollverfahren angewendet werden, können
die Ergebnisse der Stabilitätsstudie bei ähnlichen Gemischen verwendet werden, bei denen gleichartige reine
Gase und Gasflaschen eingesetzt werden.
Die in der Studie bestimmte Stabilitätsdauer ist proportional zur stabilitätsbezogenen Komponente im Gesamt-
unsicherheitsbudget, zum Beispiel führt eine kurze Stabilitätsdauer zu einer geringen stabilitätsbedingten
Unsicherheit, während eine lange Stabilitätsdauer zu einer großen stabilitätsbedingten Unsicherheit führt. Die
Konstanten der Stabilitätsraten für Gemische müssen empirisch durch Versuche bestimmt werden, wenn nicht
nachgewiesen werden kann, dass das Gemisch uneingeschränkt stabil ist.
9.2.2.2 Chemische Beschaffenheit der Komponenten
Die chemische Beschaffenheit der Komponenten beeinflusst die Stabilität des Gasgemisches und muss
berücksichtigt werden. Einige Komponenten sind von Natur aus reaktiv, z. B. kann HCl mit den Gasflaschen-
wänden und anderen Komponenten im Gemisch reagieren. In anderen Fällen können die Komponenten
untereinander reagieren, z. B. kann eine Verunreinigung in Stickstoff in Form von Sauerstoff mit diesem zu
Stickoxid reagieren. Es sind sorgfältige Überlegungen anzustellen, um sicherzustellen, dass die Reaktivität
der verwendeten Komponenten und Materialien die beste Möglichkeit bietet, damit das Gemisch stabil bleibt.
In ISO 16664 ist die Verträglichkeit für einige Komponenten und Materialien aufgeführt.
Kenntnisse über mögliche Reaktionen zwischen Komponenten können Informationen zu der erforderlichen
Reinheit von Komponenten und Vorgemischen liefern. Ähnliche Betrachtungen sind für andere Gemische
vorzunehmen, bei denen Reaktionen zwischen Komponenten auftreten.
Gase, wie z. B. gesättigte Kohlenwasserstoffe und einige Permanentgase (N , Ar, He), können als uneinge-
schränkt stabil angesehen werden; diese Komponenten erfordern bei ihrer Verwendung in einem Gasgemisch
möglich
...
Questions, Comments and Discussion
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