Масс-спектрометрический способ определения содержания иодистого метила в диметилкадмии Советский патент 1989 года по МПК G01N27/62 

СП

СО

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для контроля производства полупроводниковых элементов. Способ включает ионизацию паров диметилкадмия электронным ударом, регистрацию масс-спектра и расчет концентрации иодистого лития по высотам пиков масс-спектра. Особенностью способа является обогащение анализируемого образца перед ионизацией с помощью реакции обмена со ртутью, в результате которой образуются металлический кадмий, оседающий на стенках трубки напуска, и диметилртуть. Использование реакции обмена позволило в 50 раз снизить предел обнаружения иодистого метила в диметилкадмии. 1 з.п.ф. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к масс- спектрометрическим способам анализа алкильных соединений кадмия, в частности к определению содержания йодистого метила в диметилкадмии.

Диметилкадмии (ДМК) является исходным компонентом при получении многих сложных полупроводников. Йодистый метил (ИМ), испольяуемый при синтезе ДМК, является трудноудапяемой примесью, всегда присутствует в нем и часто его концентрация определяет качество ЛМК, поэтому необходим чувствительный и экспрессный метод, позволяющий определять содержание ИМ наряду с другими примесями.

Цель изобретения - снижение предела обнаружения йодистого метила в диметилкадмии.

На чертеже показан график зависимости высоты пиков от времени.

Предлагаемый способ масс-спектро- метрического анализа заключается во введении паров образца в ионный источник, их ионизации электронным ударом, регистрации масс-спектра и расчете концентраций диметилкадмия и

00

йодистого метила по высотам пиков с учетом коэффициентов относительной чувствительности, перед введением паров анализируемого образца проводят насыщение поверхности трубки между ионизационной камерой и натекателем ртутью, затем устанавливают постоянный поток паров образца, регистрируют его масс-спектр и определяют отноше- ние концентрации диметилкадмия из соотношения

ЛИ1А 11 Ы1

- h 14-4 0,83

h.,,/0,71 + h,44/0,24

концентрация йодистого

метила, кг/м ,

концентрация диметилкадмия, кг/м ;

гп

- высоты пиков с массовыми

числами 142, 144, 217 соот- , ветственно.

Насыщение ртутью проводят путем вне- дения паров ртути из ампулы с металлической ртутью, находящейся при комнатной температуре, причем трубку напуска охлаждают жидким азотом в течение 5-15 мин.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Часть трубки напуска (10 см) масс- спектрометра МИ 1201 обматывают тканью, которую смачивают жидким азотом. Из системы напуска подают поток паров ртути из металлической ампулы, в которой находится жидкая ртуть лри комнатной температуре. Накопление ртути в трубке ведут в течение времени t , после которого трубку нагревают до комнатной темпертуры и подают через нее поток паров диметилкадмия интенсивностью обычно применяемой при анапизе (давление паров при этом в ионизационной камер возрастает до 10 - 10 Па). Молекулы ДМК при соударении со стенкой вступают в реакцию обмена с ртутью, в результате которой образуется мета лический кадмий, оседающий на стенке и диметилртуть (ДМР) .При высокой степени заполнения адсорбционного слоя на поверхности трубки напуска ртутью степень превращения ДМК и ДМР при комнатной температуре может достигнуть 95-98% и выше. При этом интенсивность линий масс-спектра ДМК, на

д

5

0

5 Q

5 55

40

лягающихся на линии ИМ (с- массовыми числами 127, 142) уменьшается в 50 раз и более, что позволяет в такое же число раз понизить предел обнаружения ИМ. В качестве характеристического пика для определения количества ИМ наиболее целесообразно выбрать пик ионов СНэ1 с массовым числом 142. Интенсивность налагающего на него пика ионов 1 2 ) + составляет 0,83 от интенсивности пика ионов n4cci(. с массовым числом- 144, т.е. часть интенсивности пика с массовым числом 142, приходящимся на ион СН., равна iiVOj a

При реакции переалкилирования из одной молекулы ДМК получается одна молекула ДМР. Поэтому для определения концентрации ДМК, подаваемого из системы напуска, может служить один из пиков масс-спектра диметилрту- ти (характеризующий количество ДМКу. прошедшего реакцию переалкилирования) и масс-спектра ДМК, на который налагается пик ИМ. В качестве таких пиков используют пики с массовыми числами 217 и 144 соответственно.

Для учета различной эффективности ионизации ИМ,-ДМК, ДМР были точно приготовлены смеси ИМ с ДМК и ИМ с ДМР и по результатам анализа измерены коэффициенты к относительной чувствительности, приведенные в табл.1.

Таким образом, концентрацию ДМК в образце может характеризовать сумма (0,71 + h) 0,24 и отношение концентраций ИМ и ДМК можно определить по указанной формуле

Хим

h 14 г - h

144

0,83

35 55

45

50

ХАМК Ьг,7 /0,71 + h,44 /0,24

На чертеже приведены зависимости от времени t с момента подачи паров ДМК через трубку напуска, покрытую ртутью в течение t 5, 10 и 15 мин (соответственно кривые 1, 2, 3). Как видно, степень превращения ДМК в ДМР в первые 5 мин с начала напуска близка к 100%. Увеличение Г до 15 мин увеличивает время полного распада ДМК всего в 1,5 раза. В дальнейшем в нашей работе используется 7 10 мин. Практически полное отсутствие линий масс-спектра ДМК в течение 5 мин позволяет несколько раз зарегистрировать масс-спектр в диапазоне

массовых чисел 140-145 и 215-220, т.е. получить усреднеиные значения величин.

Для проверки правильности способа и исключения возможности потери ИМ при прохождении трубки напуска проведены анализы смесей ДМК с ИМ, приготовленные с точностью 2%, из ИМ марки ХЧ и ректифицированного ДМК, содержащего по данным газохроматографическог анализа 7,240 мол.% ИМ.

Пример I .К дозирующему вентилю системы напуска масс-спектрометра йи 1201 через коваровый переход присоединяют стеклянную ампулу объемом 200 мл, содержащую смесь из 90,5% ДМК и 9,6Х ИМ при давлении 1000 Па. Часть трубки напуска (длиной 10 см, внутренний диаметр 8 мм) обматывают тканью, которую смачивают жидким азотом. На 10 мин открывают вентиль, отсекающий систему напуска от металлической ампулы, содержащей каплю ртути (температура ампулы комнатная), В течение 5 мин трубка напуска нагревается до комнатной температуры. Масс-спектрометр настраивают на вершину пика ионов с массовым числом 217/202 и с помощью дозирующего вентиля устанавливают поток паров образца такой интенсивности, чтобы высота контролируемого пика составляла половину самой грубой шкалы усилителя (150 В). После этого в течение 5 мин поочередно регистрируют пикн ионов с массовыми числами 142, 144, 217, по высотам которых по указанной формуле рассчитывают концентрацию ИМ.

Результаты анализов смеси ДМК и ИМ приведены в табл.2.

Предлагаемый способ может быть реализован без конструктивных переделок на серийных масс-спектрометрах.

0

имеющих как двойную систему напуска, , так и одинарную. В последнем случае в систему вводят пары ртути, а потом анализируемый образец. Удлинение процедуры анализа не более 30-40 мин.

Формула изобретения

5

0

0

Е5

ИМ и концентрации диметилкадмия

КГч

(мl

соотнощения

JM- .t.Oi§3 ХА«ЛК h.,,,/0,71 + h,/0,24

где Ь , h,д и hj - высоты пиков с массовыми числами 142, 144, 217 соответственно. 2. Способ поПо1, отличающийся тем, что насыщение ртутью проводят путем введения паров ртути из ампулы с металлической ртутью, находящейся при комнатной температуре, причем трубку напуска охлаждают жидким азотом в течение 5-15 мин

237,6

13

1510

240,8

17

1520

308,1

63

1480

О,104 9,4-0,11,1

0,1025 9,3 -0,22,1

0,109 9,8+0,33,1

гэ

500500100Таблица 1

Таблица 2

30

35 0 it Нин