ГОСТ 26239.5-84
Группа В59
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
КРЕМНИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ И КВАРЦ
Метод определения примесей
Semiconductor silicon and quartz. Method of impurities 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 нейтронно-активационный метод определения примесей в нелегированном полупроводниковом кремнии и кварце в интервалах значений массовых долей примесей:
вольфрама | от 1·10 |
галлия | от 2·10 |
европия | от 1·10 |
железа | от 2·10 |
золота | от 1·10 |
индия | от 1·10 |
кобальта | от 1·10 |
лантана | от 1·10 |
лютеция | от 1·10 |
меди | от 1·10 |
молибдена | от 1·10 |
мышьяка | от 1·10 |
натрия | от 1·10 |
никеля | от 2·10 |
скандия | от 1·10 |
серебра | от 1·10 |
сурьмы | от 1·10 |
тантала | от 1·10 |
хрома | от 1·10 |
цинка | от 1·10 |
Метод не распространяется для анализа кремния марок КЭС-0,01 и КЭМ-0,01.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Общие требования к методу анализа - по ГОСТ 26239.0-84.
2. АППАРАТУРА, МАТЕРИАЛЫ И РЕАКТИВЫ
Ядерный реактор с плотностью потока нейтронов 0,5-1·10
Гамма-спектрометр, состоящий из многоканального анализатора (число каналов анализатора не менее 2000), блока усиления сигналов, полупроводникового германиевого или германий-литиевого детектора с фотоэффективностью регистрации гамма-квантов линии
Бокс защитный типа 1Б11-1НЖ.
Контейнер свинцовый транспортный марки КЛ-10,0 с толщиной стенок 100 мм.
Контейнер свинцовый настольный марки КТ-10 с толщиной стенок 10 мм.
Средства индивидуальной защиты от излучения и загрязнения радиоактивными веществами, согласно Основным санитарным правилам ОСП 72/87*.
_______________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СП 2.6.1.799-99. - .
Пеналы алюминиевые, изготовленные из алюминия марки 995-А.
Радиометр "Тисс".
Набор образцовых стандартных гамма-излучателей (ОСГИ).
Фильтры обеззоленные "синяя лента".
Алюминиевая фольга марки 995-А толщиной 0,05-0,1 мм, ГОСТ 618-73.
Колбы мерные вместимостью 50, 100, 1000 см
Цилиндры мерные вместимостью 10 и 25 см
Микропипетки на 0,1 см
Стаканы фторопластовые вместимостью 150 см
Стаканы стеклянные химические вместимостью 100 см
Шкаф сушильный с температурой до 150 °С.
Печь муфельная типа МП-2УМ.
Азот жидкий по ГОСТ 9293-74.
Ступка и пестик из агата или яшмы.
Плитка электрическая.
Весы лабораторные по ГОСТ 24104-88*.
_______________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ Р 53228-2008. - .
Весы микроаналитические типа ВЛМ-1 г.
Лампа инфракрасного излучения типа ИКЗ-220-500.
Ацетон по ГОСТ 2603-79.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.
Кислота соляная особой чистоты по ГОСТ 14261-77.
Кислота азотная особой чистоты по ГОСТ 11125-78*.
______________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 11125-84. - .
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78.
Кислота серная особой чистоты по ГОСТ 14262-78.
Натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77.
Натрий сернокислый пиро по ГОСТ 18344-78*.
______________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют ТУ 6-09-5404-88 (ИУС N 3, 1989 год), являющиеся авторской разработкой. За информацией о документе Вы можете обратиться в Службу поддержки пользователей. - .
Аммоний виннокислый по ГОСТ 4951-79*.
______________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют ТУ 6-09-08-2007-89 (ИУС N 12, 1989 год), являющиеся авторской разработкой. За информацией о документе Вы можете обратиться в Службу поддержки пользователей. - .
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-87.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765-78, х.ч.
Галлий металлический по ГОСТ 12797-77.
Железо карбонильное радиотехническое по - ГОСТ 13610-79, марки ПС.
Европия окись чистотой 99,9%.
Золото по ГОСТ 6835-80*.
______________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 6835-2002. - .
Индий металлический по ГОСТ 10297-75*.
______________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 10297-94. - .
Калий двухромовокислый по ГОСТ 4220-75, х.ч., высушенный до постоянной массы при 140 °С.
Кобальт металлический по ГОСТ 123-78*, марки К-1.
______________
*На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 123-2008. - .
Кремний полупроводниковый, марки КП-1-6.
Лантана окись чистотой 99,9%.
Лютеция окись чистотой 99,9%.
Медь металлическая порошкообразная по ГОСТ 859-78*, марки М3.
______________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 859-2001. - .
Мышьяк металлический чистотой 99,9%.
Натрий вольфрамовокислый 2-водный по ГОСТ 18289-78, х.ч.
Натрий хлористый по ГОСТ 4233-77, х.ч., высушенный до постоянной массы.
Никеля окись черная по ГОСТ 4331-78, ч.
Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277-75, х.ч., высушенное до постоянной массы при 140 °С.
Скандия окись чистотой 99,9%.
Сурьма металлическая по ГОСТ 1089-82, марки Cy-0000.
Тантала пятиокись чистотой 99,9%.
Цинк металлический по ГОСТ 3640-79*.
______________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 3640-94. - .
Стандартный раствор натрия, содержащий 0,01 мг/см
Стандартный раствор серебра, содержащий 0,002 мг/см
Стандартный раствор молибдена и хрома, содержащий 0,01 мг/см
Основной раствор меди и цинка, содержащий 0,1 мг/см
Стандартный раствор вольфрама, содержащий 0,005 мг/см
Основной раствор тантала, содержащий 0,5 мг/см
Стандартный раствор тантала готовят в день употребления. От основного раствора отбирают 2 см
Стандартный раствор железа, содержащий 10 мг/см
Стандартный раствор кобальта, содержащий 0,002 мг/см
Стандартный раствор мышьяка, содержащий 0,01 мг/см
Основной раствор европия, лютеция и лантана, содержащий 0,01 мг/см
Этот раствор, содержащий 0,0002 мг/см
Основной раствор скандия, содержащий 0,1 мг/см
Основной раствор сурьмы, содержащий 0,01 мг/см
Основной раствор золота, содержащий 0,01 мг/см
Стандартный раствор никеля, содержащий 0,5 мг/см
Стандартный раствор индия, содержащий 0,01 мг/см
Стандартный раствор галлия, содержащий 0,01 мг/см
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3. ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ
3.1. Подготовка анализируемых проб и образцов сравнения к облучению
Пенал для облучения и алюминиевую фольгу для упаковки образцов и образцов сравнения промывают ацетоном, затем спиртом.
От каждой анализируемой пробы отбирают две навески толщиной 2-3 мм, массой 4-6 г, помещают каждую навеску в алюминиевый пакет, пакет маркируют.
Общая масса анализируемых образцов в пенале не должна превышать 30 г.
От каждого стандартного раствора отбирают по 0,1 см
В каждый пенал для облучения помещают одну полоску фильтровальной бумаги, подготовленную и упакованную как описано выше, но без накапанных на нее стандартных растворов.
Пенал с анализируемыми образцами и образцами сравнения облучают в ядерном реакторе в течение:
100 ч, если ожидаемая массовая доля примесей, которые необходимо определить, составляет менее 10
10 ч, если ожидаемая массовая доля примесей, которые необходимо определять, составляет более 10
Облученные образцы перевозят в лабораторию в свинцовом транспортном контейнере КЛ-10,0.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА
4.1. Обработка анализируемых образцов и образцов сравнения после облучения
Пенал с облученными анализируемыми образцами и образцами сравнения помещают в защитный бокс типа 1Б11-1НЖ. Через 25-30 ч после облучения анализируемые образцы освобождают от алюминиевых пакетов и помещают во фторопластовые стаканы и трижды протравливают в свежеприготовленной смеси азотной и фтористоводородной кислот (5:1). Время каждого травления 20-40 с без нагревания. После кислотного травления образец обрабатывают 10%-ным раствором щелочи в течение 40-80 с. После каждого травления образцы промывают водой, а по окончании щелочного травления высушивают под инфракрасной лампой, взвешивают на аналитических весах, упаковывают в алюминиевую фольгу, маркируют.
Образцы сравнения и полоску фильтровальной бумаги без накапанных на нее стандартных растворов извлекают из алюминиевых пакетов и помещают в необлученные алюминиевые пакеты.
Анализируемые образцы и образцы сравнения помещают в разные защитные контейнеры типа КТ.
4.2. Подготовка гамма-спектрометра к измерению активности и измерение активности анализируемых образцов и образцов сравнения
Измерению активности анализируемых образцов и образцов сравнения предшествует калибровка спектрометра по энергии с помощью набора ОСГИ. При калибровке подбирают такое усиление сигналов, при котором на 1 канал анализатора приходилось 0,7-1,0 кэВ.
Перед измерением активности образцов измеряют в течение 30-40 мин уровень естественного фона детектора. Если в спектре присутствуют гамма-линии радионуклидов, которые могут быть идентифицированы как искусственно радиоактивные вещества, принимают меры к уменьшению фона до уровня естественного фона детектора, обусловленного естественно-радиоактивными элементами, находящимися в материалах, окружающих детектор (стены, защита и т.п.).
При измерении активности образцов и образцов сравнения загрузка спектрометра не должна приводить к искажению формы амплитудного распределения более чем на 10%.
Если необходимо снизить загрузку спектрометра от тормозного излучения, вызванного радионуклидами, образующимися из кремния и от низкоэнергетических гамма-квантов радионуклидов примесных элементов, применяют фильтр излучения - слой алюминия 3 мм и слой железа толщиной 3-4 мм.
Если необходимо снизить загрузку спектрометра только от низко-энергетического излучения радионуклидов примесных элементов, применяют фильтр излучения - слой алюминия 2 мм и слой свинца 2-3 мм.
В качестве аналитических используют гамма-линии радионуклидов, которые приведены в табл.1.
Таблица 1
Определяемый элемент (радионуклид) | Период полураспада радионуклида | Энергия аналитической гамма-линии, кэВ* |
Вольфрам ( | 23,9 ч | 686 |
Галлий ( | 14,1 ч | 834 |
Европий ( | 9,3 ч | 841 |
Железо ( | 44,6 дня | 1099 |
Золото ( | 2,7 дня | 412 |
Индий ( | 49,5 дня | 192 |
Кобальт ( | 5,26 года | 1332 |
Лантан ( | 40,2 ч | 1596 |
Лютеций ( | 6,7 дня | 208 |
Медь ( | 12,8 ч | 511 |
Молибден ( | 66,0 ч | 140 |
Мышьяк ( | 26,3 ч | 559 |
Натрий ( | 15,0 ч | 1368 |
Никель ( | 71,3 дня | 811 |
Серебро ( | 253 дня | 657 |
Скандий ( | 84,0 дня | 889 |
Сурьма ( | 2,71 дня | 564 |
Тантал ( | 115 дней | 1189 |
Хром ( | 27,7 дня | 320 |
Цинк ( | 14,0 ч | 439 |
______________
* Переводной множитель 1 кэВ=1,602·10
Время измерения активности анализируемых образцов зависит от содержания определяемых элементов и составляет 1-6 ч. Время измерения активности образцов сравнения и полоски фильтровальной бумаги, на которую не накапан стандартный раствор, составляет 1-3 мин. Время выдержки образцов зависит от массовой доли и соотношения примесных элементов в анализируемых пробах. Для проб, в которых массовая доля высокоактивирующихся примесных элементов (натрия, скандия, кобальта, меди, галлия, мышьяка, брома, сурьмы, редкоземельных элементов, гафния, тантала, вольфрама, рения, иридия и золота) не более (1-3)·10
Спектры образцов расшифровывают по энергиям наиболее интенсивных гамма-линий радионуклидов определяемых элементов с использованием калибровки спектрометра по энергии и по положению аналитических гамма-линий в спектрах образцов сравнения.
4.1, 4.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).
5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1. Массовые доли определяемых элементов (
где
Поправки на распад радионуклидов могут не учитываться при
Поправочный коэффициент
При определении меди по линии аннигилляционного излучения
При вычислении массовой доли меди в анализируемом образце кремния число импульсов в аналитическом пике
где
При определении индия по гамма-линии
Присутствие определяемых элементов (чаще всего натрия, меди и скандия) в полосках фильтровальной бумаги, на которую накапывают стандартные растворы, учитывают по формуле
где
Для каждой определяемой примеси за результат анализа принимают среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, проведенных каждое из отдельной навески как в пп.3.1; 4.1; 4.2 и 5.1.
5.2. Разность большего и меньшего из двух результатов параллельных определений не должна превышать величин абсолютных допускаемых расхождений для доверительной вероятности
5.3. Для проверки правильности результатов анализа готовят искусственные смеси (N 1-4) на основе полупроводникового кремния, растертого в агатовой ступке до порошкообразного состояния, в который вводят определяемые элементы введением из ранее пригоnовленных стандартных растворов (разд.2). Порошкообразный кремний предварительно проверяют нейтронно-активационным методом на содержание всех определяемых элементов. Массовая доля определяемых элементов в порошкообразном кремнии должна быть не более 20% от содержания элементов, вводимых в виде добавок из растворов.
Массовая доля каждой из вводимых добавок должна быть не менее утроенной величины нижней границы определяемых содержаний элементов по методике и не больше верхней границы определяемых содержаний элементов.
Таблица 2
Определяемый элемент | Массовая доля определяемого элемента, % | Абсолютное допускаемое расхождение, % |
Железо, никель | 1,0·10 | 0,23·10 |
1,0·10 | 0,23·10 | |
1,0·10 | 0,30·10 | |
2,0·10 | 1,0·10 | |
Молибден, хром, цинк, лютеций | 1,0·10 | 0,30·10 |
5,0·10 | 2,2·10 | |
5,0·10 | 2,2·10 | |
1,0·10 | 0,5·10 | |
Индий | 1,0·10 | 0,30·10 |
1,0·10 | 0,40·10 | |
1,0·10 | 0,50·10 | |
Вольфрам, европий, лантан, мышьяк | 1,0·10 | 0,23·10 |
1,0·10 | 0,23·10 | |
1,0·10 | 0,25·10 | |
1,0·10 | 0,50·10 | |
Галлий | 1,0·10 | 0,23·10 |
1,0·10 | 0,23·10 | |
1,0·10 | 0,30·10 | |
2,0·10 | 1,0·10 | |
Медь | 1,0·10 | 0,23·10 |
1,0·10 | 0,23·10 | |
1,0·10 | 0,30·10 | |
1,0·10 | 0,50·10 | |
Натрий | 1,0·10 | 0,23·10 |
1,0·10 | 0,25·10 | |
1,0·10 | 0,50·10 | |
Серебро | 1,0·10 | 0,23·10 |
1,0·10 | 0,23·10 | |
1,0·10 | 0,30·10 | |
1,0·10 | 0,50·10 | |
Золото, скандий | 1,0·10 | 0,23·10 |
1,0·10 | 0,23·10 | |
1,0·10 | 0,30·10 | |
1,0·10 | 0,50·10 | |
Кобальт, сурьма, тантал | 1,0·10 | 0,23·10 |
1,0·10 | 0,23·10 | |
1,0·10 | 0,30·10 | |
1,0·10 | 0,50·10 |
Порошкообразный кремний помещают в агатовую ступку, вводят растворы определяемых элементов, затем под слоем спирта перетирают смесь 2,5-3 ч и высушивают смесь под инфракрасной лампой до постоянной массы.
Смесь 1: к 10,0 г порошкообразного кремния добавляют по 0,1 см
Смесь 2: к 10,0 г порошкообразного кремния добавляют по 0,05 см
Смесь 3: к 10,0 г порошкообразного кремния добавляют по 0,05 см
и галлия 1,0·10
Смесь 4: к 10,0 г порошкообразного кремния добавляют 0,05 см
От каждой из приготовленных смесей отбирают три навески по 2,0 г и анализируют по пп.3.1-4.3 и по разд.5.
Время выдержки навесок искусственных смесей при определении элементов приведено в табл.3.
Таблица 3
Номер смеси | Определяемый элемент | Время выдержки, ч |
1 | Натрий, европий | 30-70 |
Лантан | 50-80 | |
Лютеций, скандий | Более 100 | |
2 | Молибден, сурьма | 30-70 |
Серебро, хром | Более 100 | |
3 | Галлий, мышьяк | 30-40 |
Кобальт, железо, тантал | Более 100 | |
4 | Вольфрам, медь, цинк | 30-40 |
Индий, никель | Более 100 | |
Золото | 80-120 |
Для каждой определяемой примеси получают результат анализа (за вычетом массовой доли элемента в порошкообразном кремнии до введения добавки) как среднее арифметическое из трех результатов параллельных определений, проведенное каждое из навески 2,0 г. Анализ считается правильным, если найденные при этом значения массовой доли примесей (%) находятся в пределах: вольфрам 5,0·10
Допускаемые расхождения для промежуточных значений массовых долей находят методом линейного интерполирования.
(Измененная редакция, 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