СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ Советский патент 1995 года по МПК G01N1/28 G01J3/30 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам спектрального определения примесей в кремнии, германии и их оксидах, и может быть использовано для аналитического контроля качества этих видов продукции, а также для определения примесного состава природных кварцев.

Целью изобретения является обеспечение определения примесей бора, фосфора и мышьяка.

П р и м е р 1. Навеску пробы кремния массой 0,10 г смешивают с 2,0 мг измельченного фторопласта (в соотношении с пробой 2˙10^-2:1), смесь помещают в кратер графитового электрода, добавляют 0,05 см³ 1%-ного раствора комплексанта бриллиантового зеленого (в соотношении к пробе 5 ˙10^-3:1) и 0,05 см³ 10% -ного раствора окислителя перйодата калия (в соотношении к пробе 5˙10^-2: 1). Электрод помещают во фторопластовую реакционную камеру, содержащую 15 см³ фтористоводородной и 3 см³ азотной кислот. Камеру закрывают и герметизируют в металлическом кожухе, помещают в электронагреватель и выдерживают при 200^оС в течение 2 ч. После охлаждения до комнатной температуры электрод вынимают из камеры и подвергают спектральному анализу на содержание примесных элементов.

При проведении 15 параллельных определений (n) результаты анализа на содержание примесных элементов с доверительной вероятностью Р 0,90 были следующие, мас. бор (7,1±0,5) ˙10^-3; фосфор (3,1±0,4)˙10^-3; мышьяк (1,2± 0,8)˙ 10^-3, железо (1,2±0,4) ˙ 10^-2; хром (7,8± 1,1)˙ 10^-4; никель (6,2 ±0,9)˙ 10^-4; кобальт (2,5± ±1,0)˙ 10^-4; марганец (2,8± 0,7) ˙10^-5; ванадий (1,4±0,5)˙ 10^-5; молибден (1,9± 0,7)˙10^-5; медь (9,4±1,5) ˙10^-4; магний (4,3 ±1,1)˙ 10^-2; алюминий (3,5 ± 1,5) ˙10^-2 титан (5,3±14), х x10^-3. Для подтверждения правильности полученных результатов содержание бора, фосфора и мышьяка определяли экстракционно-фотометрически, а содержание железа, хрома, никеля, кобальта, марганца, ванадия, молибдена, меди, магния, алюминия, титана в условиях прототипа и эмиссионным спектрометрическим методом с индуктивно-связанной плазмой. Сравнение показало, что при Р 90 и n 10 значимых расхождений между всеми полученными результатами не наблюдалось.

Аналогичные результаты получены при соотношениях фторопласта и пробы 5˙10^-3:1 и 1˙ 10^-2:1 и при использовании: 1) комплексантов маннита, глицерина, трифенилхлорметана, дианилина и бутилродамина при соотношениях их массовых долей к пробе 1˙ 10^-3:1; 2˙10^-3:1 и 5˙10^-3:1, а также бриллиантового зеленого при соотношениях его массовых долей к пробе 1˙10^-3:1 и 2˙10^-3:1; 2) окислителей перманганата калия, хлорной кислоты, пероксида водорода и азотной кислоты при соотношениях их массовых долей к пробе 1 ˙10^-2:1 и 5 ˙10^-2:1, а также перйодата калия при соотношениях его массовых долей к пробе 1˙10^-2:1 и 2˙10^-2:1.

При использовании фторопласта, комплексантов и окислителей в соотношениях их массовых долей к пробе, выходящих за нижние границы предлагаемых, полученные результаты определения бора, фосфора и мышьяка характеризуются отрицательными систематическими погрешностями; при соотношениях массовых долей фторопласта, комплексанта и окислителя к пробе, выходящих за верхние границы предлагаемых, увеличиваются величины и флуктуации поправок контрольных опытов, снижается воспроизводимость результатов анализа и увеличиваются пределы определения бора, фосфора и мышьяка.

П р и м е р 2. Навеску пробы диоксида кремния массой 0,50 г смешивают с 2,5 мг измельченного фторопласта (в соотношении к пробе 5˙10^-3:1), смесь помещают в кратер графитового электрода, добавляют 0,05 см³ 1%-ного раствора комплексанта трифенилхлорметана (в соотношении к пробе 1˙10^-3:1) и 0,05 см³ 10% -ного раствора окислителя пероксида водорода (в соотношении к пробе 1˙10^-2: 1). Электрод помещают во фторопластовую реакционную камеру, содержащую 20 см³ фтористоводородной кислоты. Камеру закрывают и герметизируют в металлическом кожухе, помещают в электронагреватель и выдерживают при 220-230^оС в течение 3 ч.

Далее анализ проводят в условиях примера 1.

Результаты анализа, мас. бор (3,1± ±0,4) ˙10^-4; фосфор (1,2 ±0,5)˙10^-3; мышьяк (2,1 ±0,9)˙10^-2; железо (4,2±0,7)˙ 10^-3; хром (9,4 ±1,5)˙10^-5; никель (8,1±0,8)˙ 10^-5; кобальт (3,6 ±0,6) ˙10^-5; марганец (4,5 ±1,0)x x10^-5; ванадий (2,3 ±0,6) ˙10^-5; молибден (2,5 ±0,6)˙10^-5; медь (1,5±0,5)˙ 10^-4; магний (1,4±0,6) ˙10^-2; алюминий (1,9±1,0)˙ 10^-2; титан (3,4±1,0) ˙10^-4.
Правильность полученных результатов подтверждена теми же способами, что и в примере 1, а также анализом легированного материала; систематических расхождений в результатах анализов не наблюдалось.

Аналогичные результаты получены при соотношениях фторопласта к пробе 1˙10^-2: 1 и 2 ˙10^-2:1 и при использовании: 1) комплексантов маннита, глицерина, дианилина, бутилродамина и бриллиантового зеленого при соотношениях их массовых долей к пробе 1 ˙10^-3:1, 2 ˙10^-3:1 и 5 ˙10^-3:1, а также трифенилхлорметана при соотношениях его массовых долей к пробе 2˙ 10^-3:1 и 5˙10^-3: 1; 2) окислителей перманганата калия, хлорной кислоты, азотной кислоты и периодата калия при соотношениях их массовых долей к пробе 1˙10^-2:1; 2 ˙10^-2: 1 и 5˙10^-2:1, а также пероксида водорода при соотношениях его массовых долей к пробе 2˙10^-2:1 и 5˙10^-2:1.

При использовании фторопласта, комплексантов и окислителей в соотношениях их массовых долей к пробе, выходящих за нижние и верхние границы предлагаемых, как и в примере 1, наблюдаются отрицательные систематические погрешности или ухудшаются пределы определения элементов соответственно.

П р и м е р 3. Навеску пробы германия массой 0,5 г смешивают с 2,5 мг измельченного фторопласта (в соотношении к пробе 5 ˙10^-3:1), смесь помещают в кратер графитового электрода, добавляют 0,05 см³ 1%-ного раствора комплексанта маннита (в соотношении к пробе 5˙10^-3:1) и 0,05 см³ 10%-ного раствора окислителя азотной кислоты (в соотношении к пробе 5˙10^-2:1). Электрод помещают во фторопластовую реакционную камеру, содержащую 10 см³ хлористоводородной и 2 см³ азотной кислот. Камеру закрывают и герметизируют в металлическом кожухе, помещают в электронагреватель и выдерживают при 210^оС в течение 2 ч. После охлаждения до комнатной температуры электрод вынимают из камеры и подвергают спектральному анализу на содержание примесных элементов.

Результаты анализа, мас. бор (5,2± ±0,7)˙ 10^-4; фосфор (2,3 ±0,5) ˙10^-4; мышьяк (1,5 ±0,5) ˙10^-3; никель (6,2±0,9)˙ 10^-6; кобальт (2,0±0,5) ˙10^-5; марганец (1,6±0,5) x x10^-6; молибден (9,5±1,1) ˙10^-6; медь (3,0± ±1,0) 10^-5; магний (3,4±0,8)˙10^-4; алюминий (2,3 ±0,6) ˙10^-4; титан (1,8 ±0,5) ˙10^-3.

Правильность результатов анализа подтверждена, как и в примерах 1 и 2, систематических расхождений в результатах анализа не наблюдалось.

Аналогичные результаты получены при соотношениях фторопласта к пробе 1˙10^-2:1 и 2 ˙10^-2:1 и при использовании; 1) комплексантов глицерина, трифенилхлорметана, дианилина при соотношениях их массовых долей к пробе 1˙10^-3: 1, 2˙ 10^-3:1 и 5˙10^-3:1, а также маннита при соотношениях его массовых долей к пробе 2˙ 10^-3:1 и 5 ˙10^-3:1; 2) окислителей перманганата калия, хлорной кислоты, пероксида водорода и периодата калия при соотношениях их массовых долей к пробе 1 ˙10^-2:1, 2 ˙10^-2:1 и 5 ˙10^-2:1, а также азотной кислоты при соотношениях ее массовых долей к пробе 2 ˙10^-2:1 и 5 ˙10^-2:1.

При использовании фторопласта, комплексантов и окислителей в соотношениях их массовых долей к пробе, выходящих за нижние и верхние границы предлагаемых, как в примерах 1 и 2, наблюдаются отрицательные систематические погрешности или ухудшаются пределы определения элементов соответственно.

П р и м е р 4. Навеску пробы диоксида германия массой 0,50 г подвергают анализу в условиях примера 3. В отличие от примера 3 реакционная камера содержит 20 см³ хлористоводородной кислоты и фторопластовую камеру с содержимым в металлическом кожухе выдерживают в электронагревателе при 230^оС в течение 3 ч.

Результаты анализа, мас. бор (4,5± ±0,5) ˙10^-6; фосфор (8,2±1,0) ˙10^-5; мышьяк (8,6±0,8) ˙10^-4; никель (4,7±0,7)˙ 10^-6; кобальт (8,4±1,0) ˙10^-6; марганец (1,4± 0,4)x x10^-5; молибден (2,2 ±0,4)˙10^-5; медь (1,5± ±0,5) ˙10^-4; магний (3,3±1,0) ˙10^-3; алюминий (3,7 ±0,9) ˙10^-3; титан (1,5 ±0,4)˙ 10^-4.
Подтверждение правильности полученных результатов, выбора комплексанта и окислителя, а также интервала соотношений массовых долей фторопласта, комплексантов и окислителей к пробе проведено, как и в примере 3.

Изобретение относится к способу спектрального определения примесей в кремнии, германии и их оксидах, может быть использовано в химической промышленности и позволяет обеспечить определение примесей бора, фосфора и мышьяка. Пробу кремния смешивают с измельченным фторопластом в соотношении 2·10^-3:1 помещают в кратер графитового электрода, добавляют 1%-ный раствор комплексанта - бриллиантового зеленого и соотношении 5·10^-3:1 к пробе и 10% -ный раствор окислителя - перйодата калия в соотношении 5·10^-2:1 к пробе. Герметичную фторпластовую реакционную камеру с электродом, содержащую смесь фтористоводородной и азотной кислот, помещают в электронагреватель и выдерживают при 200°С в течение 2 ч. После охлаждения при комнатной температуре электрод вынимают из камеры и подвергают спектральному анализу на содержание примесных элементов. Фторопласт и комплексант может быть выбран из ряда: маннит, глицерин, трифенилхлорметан, дианилин, бутилпродамин, а окислитель - из ряда: перманганат калия, хлорная кислота, пероксид водорода, азотная кислота, перйодат калия. 3 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ преимущественно в кремнии, германии и их оксидах, включающий отгонку основы пробы, помещенной в графитовый электрод, обработкой электрода парами растворителя в замкнутом объеме с последующим анализом концентрата примесей, отличающийся тем, что, с целью обеспечения определения примесей бора, фосфора и мышьяка, в графитовый электрод дополнительно вводят фторопласт, комплексант, выбранный из ряда: маннит, глицерин, трифенилхлорметан, дианилин, бутилродамин, бриллиантовый зеленый, и окислитель, выбранный из ряда: перманганат калия, хлорная кислота, пероксид водорода, азотная кислота, перйодат калия. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фторопласт вводят при соотношениях массовых долей к пробе (5 · 10^-3 2 · 10^-2) 1. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что комплексант вводят при соотношении массовых долей к пробе (1 5) · 10^-3 1. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что окислитель вводят при соотношении массовых долей к пробе (1 5) · 10^-2 1.