Способ атомно-флуоресцентного анализа

 

Изобретение относится к аналитической химии и предназначено для определения микросодержаний кремния в чистом индии. Целью изобретения является снижение нижней границы определения кремния в индии. Способ включает удаление загрязненного поверхностного, слоя пробы путем распыления его постоянным потоком ионов с плотностью тока 0,01-0,02 А/см2, атомизацию кремния распылением очищенной поверхности пробы импульсами ионного тока плотностью 3-4 А/см2, длительностью 10-16 мкс и скважностью 104-105, пропускание через аналитическую зону импульсов возбуждающего излучения при времени между началом импульса ионного тока и началом импульса излучения 16-20 мкс и атомно-флуоресцентное определение кремния. 5 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (10 (si)s G 01 N 21/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4760477/25 (22) 21.11.89 (46) 23.04.92. Бюл. ЬЬ 15 (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности Гиредмет" (72) С.А. Дашин, Б.Я. Каплан, Ю,А. Карпов, И.А. Майоров и Л.Н. Филимонов (53) 543.42(088.8) (56) Зайдель А,Н. Атомно-флуоресцентный анализ. Л.: Химия, 1983, с, 54.

Gough D.S. Meidrun I.R. Non-dispersive

atomic fluorescence spectrometer for the

direct determination of metals. Anal. Chem.

1980; v. 52, по 4, р, 642-646. (54) СПОСОБ АТОМНО-ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА

Изобретение относится к аналитической химии и предназначено для определения микросодержаний кремния в чистом индии.

При производстве чистых металлов и полупроводниковых материалов возникает необходимость определения элементовпримесей на уровне содержаний 10

10 мас.g. Одним из элементов, существенно влияющих на свойства чистого металлического индия,. является кремний.

Известен способ, использующий-реакционную газовую экстракцию для атомноабсорбционного определения кремния в чистом индии. (57) Изобретение относится к аналитической химии и предназначено для определения микросодержаний кремния в чистом индии. Целью изобретения является снижение нижней границы определения кремния в индии. Способ включает удаление загрязненного поверхностного слоя пробы путем распыления его постоянным потоком ионов с плотностью тока 0,01-0,02 А/см2, атомизацию кремния распылением очищенной поверхности пробы импульсами ионного тока плотностью 3-4 А/см, длительно2 стью 10-16 мкс и скважностью 10 -10, пропускание через аналитическую зону импульсов возбуждающего излучения при времени между началом импульса ионного тока и началом импульса излучения 16-20 мкс и атомно-флуоресцентное определение кремния. 5 табл.

Нижняя граница определяемых содержаний данным способом составляет 2 10 мас.0/ и ограничивается колебаниями поправки контрольного опыта, что не позволяет определять кремний на уровне 10 — 10 мас. Я,.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ атомно-флуоресцентного анализа с атомизацией проб ионным распылением. Достигнутое значение нижней границы определений кремния этим способом составляет 1 ° 10 з мас. =,ь.

Недостатком этого способа является высокое значение нижней границы определений кремния, что не позволяет опреде3

1728738 лять кремний в индии на уровне содержаний 10 — 10 мас. .

Целью изобретения является снижение нижней границы определения кремния в индии.

Поставленная цель достигается тем, что загрязненный поверхностный слой пробы предварительно удаляют, распыляя его постоянным потоком ионов инертного газа с плотностью тока 0,01-0,02 А/см2, а атомизацию кремния осуществляют, распыляя очищенную таким образом поверхность пробы импульсами ионного тока плотностью 3-4 А/см,4длить5льностью 10-16 мкс и г скважностью 10 -10 при времени задержки между началом импульса ионного тока и моментом появления импульса излучения, возбуждающего флуоресценцию кремния

16-20 мкс.

Способ осуществляется следующим образом.

Определение кремния в индии проводят на лазерном атомно-флуоресцентном спектрометре, в котором используют атомизацию профы ионным распылением. Лазер спектрометра настраивают на длину волны, соответствующую длине волны возбуждения атомов кремния. Регистрирующую схему спектрометра настраивают на длину . волны, соответствующую флуоресцентному излучению атомов кремния..

Затем пробу анализируемого индия помещают в камеру атомизатора и камеру закрывают. Находящийся в камере воздух откачивают и в объем камеры подают аргон с расходом,.обеспечивающим рабочее давление аргона при непрерывной его откачке турбомолекулярным насосом. Включают разряд и устанавливают постоянный ионный ток разряда, равный 0,04-0,08 А, при котором плотность тока ионов, бомбардирующих поверхность пробы, составляет 0,010,02 A/ñì . В этом режиме осуществляют предварительную очистку поверхности пробы индия в течение 10 — 20 с.

После этого с целью определения объемного содержания кремния в образце очищенную поверхность распыляют импульсами ионного тока плотностью 3 — 4 А/см длитель2 ностью 10-16 мкс и скважностью 10 -10 при времени задержки между началом импульса ионного тока и моментом появления излучения, возбуждающего флуоресценцию кремния, 16-20 мкс.

Аналитическим сигналом служит сумма сотни импульсов флуоресценции кремния и фона за вычетом суммы сотни импульсов фона, измеренного при остройке возбуждающего излучения лазера на 0,03 нм от настроенного на резонансную длину волны излучения, возбуждающего атомы кремния.

Содержание кремния в индии находят по уравнению градуировочного графика, полученному по аналитическим сигналам синтетических образцов индия с известными объемными содержаниями кремния.

Аналитические сигналы получают в указанных режимах работы спектрометра.

Пример . Пробу анализируемого

10 индия с содержанием кремния 1,25»

"10 мас. (, выполненную в виде диска диаметром 30 мм и толщиной 0,5-3 мм, помещают в камеру атомизатора и камеру закрывают. Находящийся в камере воздух откачивают до остаточного давлениям0,25 Па и в объем камеры подают аргон с расходом, обеспечивающим его рабочее давление =0,8 Па при непрерывной откачке газа из камеры атомизатора турбомолекулярным

20 ния, 18 мкс.

Из суммы сотни импульсов общего сигнала флуоресценции и фона вычитают сумму сотни импульсов фона, измеренного при отстройке лазерного излучения на 0,03 нм от резонансного излучения лазера, настроенного на длину волны возбуждения атомов кремния, Измеренный сигнал флуоресценции кремния оказался равным 3 ° 10 . Содержание кремния находят по уравнению градуировочной характеристики А = 2,3 10 с, где А — аналитический сигнал, с — содержание кремния, которое равно 1,4 10 мас.,4, что хорошо согласуется с паспортными дан50

55 ными, Нижняя граница определяемых содержаний кремния в металлическом индии, найденная из уравнения градуировочной характеристики по 3S-критерию колебаний поправки контрольного опыта. равному при

А - 3S - 72, составила 3 10 мас. Я, что примерно в 3 10 раэ меньше известной, В табл. 1 представлены режимы распыления загрязненной поверхности образцов индия. насосом. Включают разряд и устанавливают постоянный ток, равный 0,06 А, при котором плотность тока ионов, бомбардирующих поверхность пробы индия, составляет

25 0,015 А/см . В этом режиме осуществляют

2 предварительную очистку поверхности пробы индия в течение 13 с.

После этого очищенную поверхность пробы индия распыляют импульсами ионно30 ro тока плотностью 3,5 А(см, длительностью 10 мка и скважностью 5 ° 10 при времени задержки между началом импульса ионного тока и моментом появления излучения, возбуждающего флуоресцен цию крем1728738

Таблица 1

Таблица 2

2,5

3,5

4,5

В табл. 2 дано обоснование рабочего интервала значений плотности ионного тока при импульсном распылении образца, Содержание кремния в образце

1,25 10 мас.$, длительность импульса 5 ионного тока 10 мкс, скважность импульсов

5 10, время задержки между началом импульса тока и моментом возбуждения флуоресценции кремния 18 мкс.

В табл. 3 дано обоснование рабочего 10 интервала длительности импульсов ионного тока. Содержание кремния в образце

1,25*10 мас,g, скважность импульсов 5<

«104, время задержки между началом импульса така и моментом возбуждения флуо- 15 ресценции кремния 18 мкс, плотность . ионного тока в импульсе 3,5 А/см .

В табл. 4 приведены значения рабочего интервала скважности импульсов ионного тока. Содержание кремния в образце 20

1,25 10 6 мас ., длительность импульсов

10 мкс, время задержки между началом импульса тока и моментом возбуждения флуо; ресценции кремния 18 мкс, плотность ионного тока в импульсе 3,5 А/см . 25

В табл. 5 показаны значения рабочего интервала времени задержки t между началом импульса ионного тока и моментом появления излучения, возбуждающего флуоресценцию кремния. 30

Плотность ионного тока в импульсе, А/см

Содержание кремния в образце

1,25 10 масс., плотность ионного тока в импульсе 3,5 А/см, длительность импульса ионного тока 10 мкс, скважность импульсов 5104.

По известному пособу определение кремния на.уровне 1,25 10 мас. не представляется возможным ввиду недостаточной чувствительности метода, поэтому сопоставление результатов не приведено.

Формула изобретения

Способ атомно-флуоресцентного анализа, включающий атомизацию пробы импульсным распылением ее поверхности ионами инертного газа, пропускание через аналитическую зону возбуждающего излучения и атомно-флуоресцентное определеwe кремния, отличающийся тем, что, с целью снижения границы определения кремния в металлическом индии, загрязненный поверхностный слой пробы предварительно удаляют, распыляя его постоянным потоком ионов с плотностью тока 0,01—

0,02 А/см, а атомизацию кремния осуществляют, распыляя очищенную поверхность пробы импульсами ионного тока плотностью 3 — 4 А/см, длительностью 10-16 мкс и

2 скважностью 10 -10 при времени задержки между началом импульса ионного тока и началом импульса излучения, возбуждающего флуоресценцию кремния, 16-20 мкс. !

Значение сигнала флуоресценции к емния, сл. е;

7,5 10

9,0 ° 10

1 1 .103

1,2 ° 10

Проявляется неустойчивость горения тлеющего разряда, распыление пробы неравноме но по паве хности об азца

1728738

Таблица 3

Таблица 4

Таблица5

Уровень аналитического сигнала, сл.е .

r, мкс

Сигнал флуоресценции слаб, так как основная доля атомов кремния еще не долетела до аналитической зоны, где возбуждается флуорес цен ция

8,4 10

12 10

9.6 10

Сигнал флуоресценции слаб, так как основная доля атомов кремния уже покинула аналитическую зону, где возб ждается л о есценция

16

18

Составитель И.Майоров

Техред М.Моргентал . Корректор 0, Кундрик

Редактор М. Янкович

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1403 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, РаушСкая наб., 4/5