ГОСТ 26239.3-84
Группа В59
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
КРЕМНИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ, ИСХОДНЫЕ ПРОДУКТЫ ДЛЯ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И КВАРЦ
Методы определения фосфора
Semiconductor silicon, raw materials for its production and quartz. Methods of phosphorus determination
ОКСТУ 1709
Срок действия с 01.01.86
до 01.01.91*
_______________________________
* Ограничение срока действия снято
по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета
по стандартизации, метрологии и сертификации
(ИУС N 11, 1995 год). - .
РАЗРАБОТАН Министерством цветной металлургии СССР
ИСПОЛНИТЕЛИ
Ю.А.Карпов, М.Н.Щулепников, М.К.Винников, Г.Г.Главин, Н.А.Градскова, О.В.Завьялов, Т.И.Зяблова, В.Е.Квин, В.А.Крылов, И.А.Кузовлев, Н.И.Марунина, В.Г.Мискарьянц, В.М.Михайлов, М.Г.Назарова, В.А.Орлова, А.И.Степанов, Н.С.Сысоева, В.И.Фирсов, Г.И.Александрова
ВНЕСЕН Министерством цветной металлургии СССР
Член Коллегии А.П.Снурников
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 13 июля 1984 г. N 2490
ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие с 01.01.91 постановлением Госстандарта СССР от 26.06.90 N 1847
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 10, 1990 год
Настоящий стандарт устанавливает экстракционно-фотометрический метод определения фосфора от 2·10 до 2·10
% в техническом кремнии, экстракционно-колориметрический метод определения фосфора от 1·10
до 5·10
% в трихлорсилане и тетрахлориде кремния и от 4·10
до 1·10
% в двуокиси кремния (синтетическом кварце); нейтронно-активационный метод определения фосфора от 1·10
до 1·10
% в полупроводниковом кремнии.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 26239.0-84.
2. ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОСФОРА
Метод основан на растворении кремния смесью фтористоводородной и азотной кислот в присутствии марганцовокислого калия, удалении основной массы кремния отгонкой в виде фторида, избирательном концентрировании фосфора смесью -бутанола с хлороформом и последующем фотометрическом определении фосфора в виде восстановленной молибдофосфорной гетерополикислоты.
2.1. Аппаратура, реактивы и растворы
Фотоэлектроколориметр ФЭК-56 или аналогичный прибор.
Плитка электрическая.
Весы аналитические.
Цилиндры мерные вместимостью 5 и 10 см.
Колбы мерные вместимостью 25 и 100 см.
Воронки делительные вместимостью 50 см.
Воронки конические диаметром 30 мм.
Микропипетки вместимостью 1 и 5 см.
Пинцет фторопластовый или пластмассовый. Фильтры бумажные "красная лента" диаметром 70 мм.
Тигли из стеклоуглерода вместимостью 50 см.
Автоклав аналитический С 3103 в соответствии с чертежом приложения с реакционными стаканами из фторопласта вместимостью 2 и 30 см или С 3551 с камерой для концентрирования С 3552 в соответствии с приложением к ГОСТ 26239.1-84 или аналогичный. При работе с автоклавами следует строго соблюдать прилагаемую к нему инструкцию по эксплуатации.
Шкаф сушильный, обеспечивающий температуру нагрева 250 °С.
Вентилятор комнатный.
Кислота азотная особой чистоты по ГОСТ 11125-84 плотностью 1,4 г/см и разбавленная 1:1.
Кислота соляная особой чистоты по ГОСТ 14261-77, ос.ч. 21-4, плотностью 1,19 г/см.
Кислота фтористоводородная ос.ч. 27-5, плотностью 1,2 г/см.
Натрий молибденовокислый по ГОСТ 10931-74, 0,4 М (8,6%-ный раствор).
Глицерин по ГОСТ 6259-75.
Олово двухлористое 2-водное по ТУ 6-09-5384-88, ч., 10%-ный раствор в глицерине.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75, 10%-ный раствор.
Спирт нормальный бутиловый (-бутанол) по ГОСТ 6006-78, перегнанный.
Хлороформ технический по ГОСТ 20015-74*, перегнанный.
______________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 20015-88. - .
Смесь для экстрагирования фосфора: 30 см
-бутанола смешивают с 70 см
хлороформа.
Калий фосфорнокислый однозамещенный по ГОСТ 4198-75.
Стандартные растворы фосфора (V).
Раствор А, содержащий 0,1 мг фосфора (V) в 1 см; 0,439 г однозамещенного фосфорнокислого калия растворяют в воде и разбавляют водой до 1000 см
.
Раствор Б, содержащий 0,01 мг фосфора (V) в 1 см готовят в день употребления разбавлением стандартного раствора А водой в 10 раз.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
2.2. Проведение анализа
2.2.1. Растворение анализируемой пробы в открытой системе
Навеску массой 0,05-0,25 г помещают в тигель из стеклоуглерода, приливают две капли марганцовокислого калия, 5 см фтористоводородной кислоты, перемешивают. Затем осторожно, для предотвращения бурной реакции, по каплям вводят 1 см
азотной кислоты (1:1), используя периодический нагрев до полного растворения пробы.
2.2.2. Растворение анализируемой пробы в аналитическом автоклаве
Навеску массой 0,05-0,25 г помещают во фторопластовый стакан вместимостью 2 см, прибавляют две капли раствора марганцовокислого калия. В реакционный фторопластовый стакан вместимостью 30 см
вливают 5 см
фтористоводородной и 1 см
азотной (разбавленной 1:1) кислот, осторожно пинцетом опускают стакан вместимостью 2 см
в стакан вместимостью 30 см
, который закрывают крышкой и помещают в автоклав.
Автоклав закрывают и дважды перевертывают, через 5 мин перевертывание повторяют; через 10 мин автоклав помещают в предварительно нагретый сушильный шкаф, нагревают при 180 °С в течение 25 мин, вынимают из сушильного шкафа и охлаждают при помощи вентилятора до комнатной температуры. Автоклав открывают, раствор из фторопластового реакционного стакана переводят в тигель из стеклоуглерода, обмывая стенки водой, и прибавляют еще две капли раствора марганцовокислого калия.
Для пробоподготовки нескольких навесок одновременно в едином герметично замкнутом объеме применяют автоклав С 3551 с камерой для концентрирования С 3552.
В камеру для концентрирования вливают 35 см фотористоводородной и 5 см
азотной кислот. В три реакционные фторопластовые емкости помещают навески пробы массой 0,25 г, прибавляют к каждой навеске по две капли раствора марганцовокислого калия и по 0,5 см
фтористоводородной кислоты. Камеру для концентрирования закрывают крышкой с расположенным на ней держателем реакционных емкостей. Камеру герметизируют в металлическом корпусе аналитического автоклава. Автоклав помещают в предварительно нагретый сушильный шкаф и выдерживают при температуре 180 °С в течение 2 ч, вынимают из сушильного шкафа и охлаждают при помощи вентилятора или донного холодильника до комнатной температуры. Автоклав открывают, вынимают камеру и протирают ее снаружи ватным тампоном, смоченным спиртом. Сухой остаток, полученный во фторопластовой реакционной емкости, растворяют в 1,5 см
концентрированной соляной кислоты и 3,5 см
воды, раствор переносят в делительную воронку. Далее проводят анализ, как указано в п.2.2.3.1.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
2.2.3. Определение фосфора
2.2.3.1. Раствор, полученный по п.2.2.1 или п.2.2.2, упаривают на плитке, а затем досуха на водяной бане, прибавляют 5 см фтористоводородной кислоты и снова упаривают досуха. Сухой остаток обрабатывают 2 см
концентрированной соляной кислоты и упаривают на водяной бане досуха.
К сухому остатку приливают 1,5 см концентрированной соляной кислоты, 3,5 см
воды, раствор переводят в делительную воронку, приливают 5 см
0,4 М раствора молибденовокислого натрия и 10 см
смеси
-бутанола с хлороформом, экстрагируют молибдофосфорную гетерополикислоту, встряхивая раствор в течение 2 мин. Органическую фазу (нижний слой), содержащую молибдофосфорную гетерополикислоту, фильтруют через бумажный фильтр в мерную колбу вместимостью 25 см
, доводят объем до метки смесью
-бутанола с хлороформом, прибавляют одну каплю раствора двухлористого олова и тщательно перемешивают. Измеряют оптическую плотность экстракта на фотоэлектроколориметре при 630 нм по отношению к смеси
-бутанола с хлороформом, используя кюветы для фотометрирования с длиной оптического пути 50 мм. Содержание фосфора определяют по градуировочному графику. Параллельно проводят контрольный опыт на содержание фосфора в реактивах через все стадии анализа и вводят в полученные результаты соответствующую попра
вку.
2.2.3.2. Построение градуировочного графика
В делительные воронки вместимостью 50 см вливают 0,05-1,05 см
стандартного раствора фосфора Б с интервалом в 0,2 см
, приливают 1,5 см
концентрированной соляной кислоты, 3,5 см
воды, 5 см
0,4 М раствора молибденовокислого натрия и 10 см
смеси
-бутанола с хлороформом. Далее проводят анализ, как указано в п.2.2.3.1.
Строят градуировочный график зависимости оптической плотности от концентрации, который используют для определения содержания фосфора в анализируемой проб
е.
2.3. Обработка результатов
2.3.1. Массовую долю фосфора () в процентах вычисляют по формуле
,
где - масса фосфора, найденная по градуировочному графику, мкг;
- масса навески, г.
За результат анализа принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, проведенных из отдельных навесок.
2.3.2. Разность большего и меньшего из двух результатов параллельных определений с доверительной вероятностью 0,95 не должна превышать значений абсолютных допускаемых расхождений параллельных определений, приведенных в табл.1.
Таблица 1
Массовая доля фосфора, % | Абсолютное допускаемое расхождение, % |
2·10 | 1·10 |
5·10 | 2·10 |
1·10 | 3·10 |
5·10 | 1·10 |
1·10 | 2·10 |
2·10 | 4·10 |
Допускаемые расхождения для промежуточных содержаний вычисляют методом линейной интерполяции.
2.3.3. Для проверки правильности анализа используют метод добавок. Две навески одной из проанализированных проб растворяют по п.2.2.1 или п.2.2.2. К полученным растворам добавляют одинаковые объемы рабочего раствора фосфора с таким расчетом, чтобы массовая доля фосфора в пробе с добавкой (), рассчитанная по формуле
,
(где ( - результат анализа пробы, %;
- масса фосфора в добавленных объемах рабочего раствора фосфора, мкг) была не более верхней границы интервала определяемых массовых долей фосфора (см. табл.1) и не менее утроенного значения нижней границы этого интервала.
Анализ считают правильным с доверительной вероятностью 0,95, если результат анализа навески с добавкой, отличается от
не более, чем на
, где - абсолютное допускаемое расхождение результатов двух параллельных определений фосфора в пробе без добавки, %;
- допускаемое расхождение двух результатов параллельных определений фосфора в той же пробе без добавки, %.
3. ЭКСТРАКЦИОННО-КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОСФОРА
Метод основан на отделении кремния отгонкой в виде фторида и колориметрическом определении фосфора по восстановленной молибдофосфорной гетерополикислоте в экстракте метилизобутилкетона с бутилацетатом.
3.1. Аппаратура, реактивы и растворы
Шкаф сушильный типа ЛП-301 или аналогичный с терморегулятором температур до 250 °С.
Плитка электрическая с закрытой спиралью мощностью 600 Вт.
Вентилятор комнатный или аналогичный.
Холодильник.
Автоклав аналитический М167 с реакционным стаканом вместимостью 70 см или аналогичный.
Автоклав аналитический С 3294 с реакционными стаканами вместимостью 30 и 250 см.
Цилиндры для колориметрирования с притертыми пробками вместимостью 5 см, длиной 150 мм, диаметром 6 мм.
Микробюретка вместимостью 5 см.
Микропипетки вместимостью 1 и 5 см.
Пипетки поршневые полиэтиленовые вместимостью 5 и 10 см.
Пипетки поршневые стеклянные вместимостью 1 см.
Цилиндры мерные вместимостью 5 и 10 см.
Пинцет фторопластовый или пластмассовый.
Фильтры бумажные "красная лента".
Тигли из стеклоуглерода вместимостью 100 см.
Кислота фтористоводородная ОС.Ч.27-5, плотностью 1,2 г/см.
Кислота азотная особой чистоты по ГОСТ 11125-84, плотностью 1,4 г/см, перегнанная.
Кислота соляная особой чистоты по ГОСТ 14261-77, ОС.Ч.21-4, плотностью 1,19 г/см.
Калий марганцевокислый по ГОСТ 20490-75, 10%-ный раствор.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765-78, 4%-ный раствор.
Калий сурьмяновиннокислый 0,3%-ный раствор.
Кислота аскорбиновая пищевая ос.ч., 0,1 М раствор: 1,76 г аскорбиновой кислоты растворяют в 100 см воды.
Калий фосфорнокислый однозамещенный по ГОСТ 4198-75, х.ч.
Смесь реактивов готовят перед употреблением смешиванием 10 см соляной кислоты, 6 см
аммония молибденовокислого, 12 см
аскорбиновой кислоты и 2 см
калия сурьмяновиннокислого.
Эфир бутиловый уксусной кислоты (бутилацетат), ч., перегнанный.
Метилизобутилкетон, ч., перегнанный.
Смесь для экстрагирования готовят смешиванием равных объемов бутилацетата с метилизобутилкетоном.
Стандартные растворы фосфора.
Раствор запасной содержащий 0,1 мг фосфора в 1 см: 0,438 г однозамещенного фосфорнокислого калия растворяют в воде и разбавляют водой до 1000 см
.
Раствор рабочий, содержащий 0,001 мг фосфора в 1 см: готовят в день употребления разбавлением раствора запасного в 100 раз.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.2. Подготовка к анализу
3.2.1. Приготовление шкалы стандартных экстрактов
В цилиндры для колориметрирования с помощью микропипетки вносят 0,00; 0,02; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50 см стандартного рабочего раствора фосфора, что соответствует 0,00; 0,02; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30; 0,35; 0,40; 0,45 и 0,50 мкг фосфора. Объемы растворов доводят с помощью микробюретки водой до 2,64 см
, приливают 0,36 см
смеси реактивов и через 3 мин 0,3 см
смеси для экстрагирования молибдофосфорной гетерополикислоты. Цилиндры закрывают пробками и встряхивают пять раз. Через 5 мин шкалу стандартных экстрактов используют для оценки концентрации фосфора в растворе пробы.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.3. Проведение анализа
3.3.1. Растворение пробы хлоридов кремния
Навеску массой 20 г трихлорсилана (15 см) или тетрахлорида кремния (13 см
) помещают во фторопластовый стакан автоклава С 3294 вместимостью 30 см
; стакан с пробой опускают в стакан вместимостью 250 см
, содержащий 25 см
фтористоводородной кислоты, 15 см
воды и 1 см
азотной кислоты. Автоклав закрывают, перевертывают и помещают в холодильник. Через 30 мин раствор пробы из реакционного стакана автоклава переносят в стеклоуглеродный тигель.
Вместо автоклавного растворения хлоридов кремния допускается использование растворения в открытой системе при определении фосфора от 2·10% масс: 7 см
воды и 1 см
азотной кислоты помещают в стеклоуглеродный тигель и охлаждают сухим льдом, затем 10 г трихлорсилана (7,5 см
) или тетрахлорида кремния (6,5 см
) осторожно вливают в воду при перемешивании. После окончания реакции содержимое тигля растворяют в 10 см
фтористоводородной кислоты.
После растворения навески пробы содержимое стеклоуглеродного тигля упаривают вначале на плитке, а затем на водяной бане досуха.
3.3.2. Растворение пробы двуокиси кремния (синтетического кварца)
Навеску массой 5 г помещают в реакционный стакан вместимостью 70 см автоклава М 167, вливают 20 см
фтористоводородной и 1 см
азотной кислот, стакан закрывают крышкой и помещают в аналитический автоклав М 167. Закрывают автоклав, помещают в сушильный шкаф и выдерживают в течение 2-3 ч при 180-200 °С. Затем автоклав вынимают из сушильного шкафа, охлаждают при помощи вентилятора или холодильника. Через 30 мин раствор пробы из реакционного стакана автоклава переносят в стеклоуглеродный тигель и упаривают досуха вначале на плитке, а затем на водяной бане.
При определении фосфора от 1·10% масс и выше для растворения двух навесок пробы массой по 2 г используют аналитический автоклав С 3551 с камерой для концентрирования С 3552:
в камеру для концентрирования вливают 35 см фтористоводородной и 5 см
азотной кислот. В две реакционные фторопластовые емкости помещают навески пробы массой 2 г. Во все реакционные фторопластовые емкости прибавляют по 2 см
фтористоводородной кислоты и по две капли раствора марганцовокислого калия. Камеру для концентрирования закрывают крышкой с расположенным на ней держателем реакционных емкостей. Камеру герметизируют в металлическом корпусе автоклава. Автоклав помещают в предварительно нагретый сушильный шкаф и выдерживают при температуре 180-200 °С в течение 2-3 ч, вынимают из сушильного шкафа и охлаждают при помощи вентилятора или донного холодильника. Автоклав открывают, вынимают камеру, открывают крышку, раствор из каждой фторопластовой реакционной емкости переносят в стеклоуглеродный тигель, упаривают на плитке, а затем на водяной бане досуха. Получают два концентрата пробы и два концентрата контрольного опыта.
Вместо автоклавного растворения синтетического кварца допускается использование растворения в открытой системе при определении фосфора от 1·10% масс:
2 г тонкорастертой пробы помещают в стеклоуглеродный тигель и растворяют при нагревании в 20 см фтористоводородной и 1 см
азотной кислот, накрыв тигель крышкой. Раствор упаривают на электрической плитке, а затем на водяной бане досуха.
3.3.3. Экстракционно-колориметрическое определение фосфора
К сухим остаткам, полученным по пп.3.3.1 и 3.3.2, приливают по 2,64 см воды и 0,36 см
смеси реактивов. Через 3 мин раствор переносят в цилиндр для колориметрирования, вводят 0,3 см
смеси для экстрагирования молибдофосфорной гетерополикислоты, цилиндр закрывают пробкой и встряхивают пять раз.
Концентрацию фосфора в экстракте пробы оценивают сравнением со шкалой стандартных экстрактов, приготовленных по п.3.2.1.
Параллельно проводят контрольный опыт на содержание фосфора в реактивах через все стадии анализа и вводят на него поправку.
3.3, 3.3.1-3.3.3. (Измененная редакция, Изм. N 1).
3.4. Обработка результатов
3.4.1. Массовую долю фосфора в пробе () в процентах вычисляют по формуле
,
где - масса фосфора, найденная сравнением со шкалой стандартных экстрактов, мкг;
- масса навески, г.
За результат анализа принимают среднее арифметическое двух параллельных определений.
3.4.2. Разность большего и меньшего из двух результатов параллельных определений с доверительной вероятностью 0,95 не должна превышать значений абсолютных допускаемых расхождений двух результатов параллельных определений, указанных в табл.2.
Таблица 2
Массовая доля фосфора, % | Абсолютное допускаемое расхождение, % |
1·10 | 1·10 |
2·10 | 1,5·10 |
5·10 | 2·10 |
1·10 | 3·10 |
2·10 | 5·10 |
5·10 | 1·10 |
3.4.3. Для проверки правильности анализа используют метод добавок. Две параллельные навески растворяют по п.3.3.1 или п.3.3.2. К полученным растворам добавляют одинаковые объемы рабочего раствора фосфора с таким расчетом, чтобы массовая доля фосфора в пробе с добавкой (), рассчитанная по формуле
(где - результат анализа пробы, %;
- масса фосфора в добавленных объемах рабочего раствора фосфора, мкг), была не более верхней границы интервала определяемых массовых долей фосфора (см. табл.2) и не менее утроенного значения нижней границы этого интервала.
Анализ считают правильным с доверительной вероятностью 0,95, если результат анализа навесок с добавкой отличается от
не более чем на
,
где - допускаемое расхождение двух результатов параллельных определений фосфора в пробе с добавкой, %;
- допускаемое расхождение двух результатов параллельных определений фосфора в той же пробе без добавки, %.
4. НЕЙТРОННО-АКТИВАЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОСФОРА
Метод основан на облучении анализируемых образцов и образцов сравнения потоком нейтронов 1,2·10 нейтр/(см
·с) с последующим измерением активности фосфора-32 в анализируемом образце и образце сравнения.
Данная методика применима для определения фосфора в образцах нелигированного поли- и монокристаллического кремния и в образцах, легированных фосфором.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4.1. Аппаратура, материалы и реактивы
Ядерный реактор с потоком тепловых нейтронов 1-4,5·10 нейтр/ (см
·с).
Радиометр типа РФТ-20046 с пластмассовым сцинтиллятором типа В или аналогичный, предусматривающий световую индикацию.
Радиометр "ТИСС" или аналогичный.
Весы аналитические.
Весы аналитические ВЛМ-1Г.
Бокс защитный типа 1Б 11-1НЖ или аналогичный.
Контейнер свинцовый транспортный марки КЛ-7,0 с толщиной стенок 70 мм.
Контейнер свинцовый настольный марки КТ1-10 с толщиной стенок 10 мм.
Средства индивидуальной защиты от излучения и загрязнения радиоактивными веществами, согласно основным санитарным правилам ОСП 72/80.
Пеналы алюминиевые, изготовленные из алюминия марки 995-А.
Плитка электрическая.
Лампа инфракрасного излучения типа ИС-1.
Фосфор красный ОС.Ч. 9-3.
Алюминиевая фольга марки 995-А толщиной 0,05-0,1 мм.
Кремний полупроводниковый марки КП-1-6.
Образцовые стандартные бета-излучатели - таллий-204 или кобальт-60.
Подложки из органического стекла.
Фильтр из алюминия толщиной 0,22 г/см.
Фильтровальная бумага.
Колбы мерные вместимостью 50, 100 см.
Цилиндры мерные вместимостью 10 и 25 см.
Цилиндры мерные из органического стекла вместимостью 25, 50 см.
Микропипетки на 0,1-0,5 и 1,0 см.
Чашки из фторопласта диаметром 20-22 (высота 8-10 мм) и 35-50 мм (высота 10-15 мм).
Пипетки из органического стекла.
Стаканы стеклянные химические вместимостью 50 и 100 см.
Банки из фторопласта на 250 и 500 см.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-87.
Ацетон по ГОСТ 2603-79.
Кислота азотная по ГОСТ 11125-84..
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.
Углерод четыреххлористый по ГОСТ 20288-74.
Калия гидроокись по ГОСТ 9285-78.
Натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77.
Стандартный раствор фосфора с концентрацией 1·10 г/см
: навеску фосфора весом 1·10
г помещают в стакан вместимостью 50-100 см
, добавляют концентрированную азотную кислоту и растворяют при нагревании. После полного растворения фосфора и охлаждения раствора до комнатной температуры его переносят в мерную колбу вместимостью 100 см
и доводят концентрированной азотной кислотой до метки. Затем раствор перемешивают.
Стандартные растворы фосфора с концентрацией 1·10 г/см
и 1·10
г/см
готовят аналогичным образом, растворяя навеску фосфора массой 1·10
и 1·10
г соответственно. Растворы используют для проверки правильности ана
лиза.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4.2. Подготовка к анализу
4.2.1. Подготовка образцов кремния и образцов сравнения к облучению
Пенал для облучения, кварцевый бюкс и алюминиевую фольгу для упаковки анализируемого материала промывают ацетоном, затем спиртом. Анализируемый образец взвешивают на аналитических весах (масса 1,5-3,0 г, толщина образца 3-5 мм, диаметр 15-20 мм), помещают в алюминиевый пакет; пакет маркируют.
В качестве образца сравнения используют навеску фосфора 1-3·10 г, которую взвешивают на весах ВЛМ-1Г и помещают в кварцевый бюкс. Бюкс заворачивают в алюминиевую фольгу и маркируют. Общая масса кремния в пенале не должна превышать 20 г.
Пенал облучают в ядерном реакторе потоком нейтронов 1-4,5·10 нейтр/(см
·с) в течение 1 ч или 10 ч в зависимости от предполагаемого содержания фосфора в образце.
Облученные образцы кремния и образцы сравнения транспортируют в лабораторию в свинцовом контейнере КЛ-7,0.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4.2.2. Обработка образцов кремния и образцов сравнения после облучения
Пенал с облученными образцами и образцами сравнения помещают в защитный бокс. Через 6 дней образцы извлекают из алюминиевых пакетов, помещают каждый из них в стакан вместимостью 50-100 см и трижды по 5 мин обрабатывают четыреххлористым углеродом при кипячении, добавляя после каждой операции по 10-15 см
реактива. Затем образцы промывают трижды горячим ацетоном, спиртом и переносят в чашку из фторопласта. К образцу добавляют 10-15 см
свежеприготовленной смеси фтористоводородной и азотной кислот в соотношении 1:5 и трижды каждый раз в течение 20 с (без нагревания) протравливают ее поверхность, меняя смесь и промывая пробу дистиллированной водой после каждой операции травления. Отношение твердой и жидкой фаз должно составлять от
до
.
После окончания травления образец промывают спиртом, высушивают между листами фильтровальной бумаги, взвешивают на аналитических весах, помещают в пакет из полиэтиленовой пленки, пакет маркируют и направляют на измерение активности.
4.3. Проведение анализа
4.3.1. Измерение активности
Правильность работы радиометра РФТ-20046 проверяют согласно прилагаемой инструкции.
Радиометр проверяют на стабильность работы с помощью источника бета-излучения таллия-204 или кобальта-60, измеряя их активность. Для этого подложку с источником бета-излучения (кобальт-60) помещают в третий паз этажерки (номер паза отсчитывают вниз от детектора) и измеряют его активность дважды каждый раз в течение 3-5 мин.
Через 6 дней подложку с анализируемым образцом помещают в четвертый паз этажерки и измеряют активность образца, получая два результата измерений без фильтра и два с фильтром из алюминия толщиной 0,22 г/см, помещая его в третий паз этажерки между детектором и анализируемым образцом (номер паза отсчитывают вниз от детектора). Среднее арифметическое двух измерений с фильтром (или без фильтра) должно составлять не менее 1000 имп. Общее время получения результатов всех четырех измерений составляет 5-30 мин. При этом измеряемая активность анализируемого образца связана, главным образом, с распадом радионуклида фосфора-32 (период полураспада 14,3 дня). Подобные измерения повторяют 3-5 раз с интервалом времени между ними 2-3 дня. В начале перед измерением активности образцов и в конце после измерения активности измеряют без фильтра фон 3-5 раз в течение 1 мин, помещая подложку без образца в четвертый паз этажерки. Среднее арифметическое результатов измерений фона (имп/мин) вычитают из результатов измерений образца.
Сразу же после измерения активности образца (или перед ним) измеряют активность образцов сравнения. Образцы сравнения готовят из облученного красного фосфора следующим образом: навеску фосфора массой 1·10 г помещают в стакан вместимостью 50-100 см
, добавляют концентрированную азотную кислоту и растворяют при нагревании. После полного растворения фосфора и охлаждения раствора до комнатной температуры раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см
и доводят концентрированной кислотой до метки; раствор перемешивают. По 0,5 см
этого раствора накапывают в три чашечки из фторопласта диаметром 20-22 мм, в которые предварительно помещен измельченный кремний (толщина слоя кремния соответствует толщине анализируемого образца), высушивают под инфракрасной лампой ИС-1 и закрывают полиэтиленовой пленкой. Активность образцов сравнения измеряют в аналогичных с пробами геометрических условиях.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4.4. Обработка результатов
4.4.1. Массовую долю фосфора () в анализируемом образце в процентах вычисляют по формуле
,
где и
- активность радионуклида фосфора-32 в образце кремния и в образце сравнения соответственно, имп/мин;
- масса фосфора в образце сравнения, г;
- масса образца, г.
За результаты анализа принимают среднее арифметическое двух результатов параллельных определений.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4.4.2. Разность большего и меньшего из двух результатов параллельных определений с доверительной вероятностью 0,95 не должна превышать значения абсолютного допускаемого расхождения, приведенного в табл.3.
Таблица 3
Массовая доля фосфора, % | Абсолютное допускаемое расхождение, % |
1·10 | 1,0·10 |
1·10 | 2,0·10 |
2·10 | 3,0·10 |
4.4.3. Контроль правильности проводят, используя для этой цели исходные искусственные смеси.
Исходные искусственные смеси готовят на основе высокочистого кремния, измельченного и растертого в агатовой ступке до порошкообразного состояния, в который вводят фосфор добавлением из ранее приготовленных стандартных растворов с концентрацией фосфора 1·10, 1·10
* и 1·10
* г/см
. Порошкообразный кремний предварительно проверяют нейтронно-активационным методом на содержание фосфора. Массовая доля фосфора в порошкообразном кремнии при этом должна быть не более - 2-5·10
%.
______________
* Соответствует оригиналу (повтор). - .
Смесь 1: к 10,0 г порошкообразного кремния, помещенного в агатовую ступку, добавляют 0,1 см раствора, содержащего фосфор (концентрация фосфора 1·10
г/см
). Затем под слоем спирта перетирают смесь 2,5-3,0 ч и высушивают смесь под инфракрасной лампой до постоянной массы.
Массовая доля фосфора в смеси 1 составляет 1·10%.
Смесь 2: к 10,0 г порошкообразного кремния добавляют 0,1 см раствора, содержащего фосфор (концентрация фосфора 1·10
г/см
), и затем выполняют операции, приведенные при приготовлении смеси 1.
Массовая доля фосфора в смеси составляет 1·10%.
Смесь 3: к 10,0 г порошкообразного кремния добавляют 0,01 см раствора, содержащего фосфор (концентрация фосфора 1·10
г/см
), и затем выполняют операции, приведенные при приготовлении смеси 1.
Массовая доля фосфора в смеси составляет 1·10%.
Смесь 4: к 10,0 г порошкообразного кремния добавляют 0,02 см раствора, содержащего фосфор (концентрация фосфора 1·10
г/см
), и затем выполняют операции, приведенные при приготовлении смеси 1.
Массовая доля фосфора в смеси составляет 2·10%.
Из каждой приготовленной исходной искусственной смеси отбирают две навески по 2,0 г и анализируют по п.4.3.1. Для фосфора получают результат анализа как среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, выполненных с фильтром из алюминия. Анализ считается правильным, если найденное при этом значение массовой доли фосфора в исходных искусственных смесях находится в пределах:
Смесь N 1 | 1·10 |
Смесь N 2 | 1·10 |
Смесь N 3 | 1·10 |
Смесь N 4 | 2·10 |
ПРИЛОЖЕНИЕ
Обязательное
Однокамерный автоклав С 3103
1 - корпус автоклава; 2 - реакционная емкость; 3 - крышка реакционной емкости; 4 - крышка корпуса автоклава; 5 - запорное устройство; 6 - натяжная гайка
ПРИЛОЖЕНИЕ. (Введено дополнительно, Изм. N 1).
Электронный текст документа
и сверен по:
Кремний полупроводниковый, исходные продукты
для его получения и кварц. Методы анализа:
Сб. ГОСТов. ГОСТ 26239.0-84-ГОСТ 26239.9-84. -
М.: Издательство стандартов, 1985
Редакция документа с учетом
изменений и дополнений
подготовлена З
