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高纯三氯氢硅中痕量砷的测定方法

ICP-MS


  • 多晶硅工业生产中间体

    高纯三氯氢硅中痕量砷的测定方法




    新年新气象,今天我把我们测定三氯氢硅(TCS)的方法拿出来分享给大家。希望能够起到抛砖引玉,互通有无的作用。欢迎同事们批评指正。

    摘要:


    多晶硅生产中,控制原料中砷元素具有十分重要的意义。特别是用于电子及太阳能电池组件制造原料,往往需要测定ng/L级别的砷含量。

    本方法采用Agilent 7700s 为平台,在0.1% HCl溶液中测定三氯氢硅中的As元素。具有较好的回收率,本方法可用于工业化生产中大批量样品的检测工作。

    一、仪器及环境

    1) 本方法需要采用1000级洁净工作间作为工作区域,100级层流罩作为样品制备操作区域,人员应着高纯服,行为受限。进入工作区域需经风淋。

    2) 样品所涉及器皿应使用HNO3蒸汽回流8小时。样品所涉及非直接接触器皿应清洗达到100级净化水平。实验用水为实验室一级用水。试剂采用AA-10纯度。

    3) 本方法采用Agilent 7700s 标准配置机型,PFA进样组件,该机应具备ORS碰撞反应池或类似技术,采用He气作为碰撞反应气。

    Agilent 7700s 仪器参数如下:

    Plasma: Normal RF: 1600W Sample uptake rate : ~160uL/min free aspiration

    Sampling depth: 8mm Carrier gas flow rate: 0.7L/min Makeup gas: 0.5L/min

    He cell gas: 5ml/min KED: 5V

    二、样品制备

    TCS的杂质含量极低且活性,因此我们首先考虑的是去除基质的方法来进行样品制备。为了待测元素损失,我们通常采用室温(32摄氏度)来进行分解。

    2SiHCl3+3H2O (HSiO) 2O+6HCl

    在氮气保护下使水蒸气与样品充分混合水解。水解物经氢氟酸溶解后蒸干,除去硅基。样品中的硅基以四氟化硅的形式除去后,残渣采用0.1%HCl溶液溶解。



    1) 视样品情况,对估计检出含量为10-2ppb级样品可取样8-12ml;对较大含量可缩小至2-5ml(例如粗馏产品);

    2) 在干净的聚四氟乙烯坩埚中,加入量好的样品,在高纯氮气保护下水解;

    3) 在坩埚中滴加氢氟酸溶液溶解固体,置于电热板上以120摄氏度蒸干;

    4) 蒸干后,加入2.00ml 0.1% HCl溶液溶解。定容至2-10g后待测。

    三、校正方式

    该样品基体除去较完全,因此采用标准曲线法进行校正测定。一般采用0125ppb0.1% HCl 溶液作为校准点,无需内插标准物校正。在特别情况下可采用标准加入法进行测定。

    四、结果

    检出限:

    尽管As会被ArCl75质量下有较严重的干扰,但本方法采用了He碰撞技术来避免可能出现的干扰因素。从大量检测结果来看,砷元素的检出限可以低至0.01ppb,在高FeNiCr含量样品中,并未见显著干扰。

    五、回收实验

    采用加标回收实验对样品中的砷元素进行回收实验。我们对四份高纯TCS样品(中能光伏—徐州)进行了加标回收实验。每样取1.5g,并按上述方法处理样品。在水解之前加入0.10ppb砷标准物质,其它步骤相同。实验得到了较好的回收率。

    六、总结

    采用Agilent 7700s ICP-MS ORS 碰撞反应池技术,在氦气氛围下可对砷元素进行痕量测定,并能得到十分优秀的回收率。砷元素的检出限为0.01ppb,可用于多晶硅工厂中批量生产检测任务。





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  • 辛妈

    第1楼2012/01/07

    楼主其实可以留着参加第五届原创大赛。嘿嘿!

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  • timstoicpms

    第2楼2012/01/07

    加标回收:四份高纯TCS样品的As总量,与加入的As标准物质总量,这两者的比值大约是多少?

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  • baadavid

    第3楼2012/01/07

    本来想和三氯氢硅水解一文一起参加第四届原创大赛呢,可惜发了水解以后就比较忙,闲下来的时候第四届时间已经过了。我想反正是分享,索性就拿出来发了。

    辛妈(lsq521) 发表:楼主其实可以留着参加第五届原创大赛。嘿嘿!

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  • baadavid

    第4楼2012/01/07

    比值嘛,还是要看情况了。一般的原则是标准物元素含量与待测物相近,加入标液量不超过样品的1%。你可以参考一下。
    timstoICPMS, 如果是真心问问题的话,语气可以美化一点点吗?要不感觉是领导再问员工哦!

    你也可以尝试一下一倍至两倍的加标量,看一下数据分析分析。

    timstoICPMS(timstoICPMS) 发表:加标回收:四份高纯TCS样品的As总量,与加入的As标准物质总量,这两者的比值大约是多少?

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  • timstoicpms

    第5楼2012/01/08

    我上个回帖,应该没冒犯您吧?看来以后在技术论坛回帖要走淘宝体了:“亲,请问加标回收:四份高纯TCS样品的As总量,与加入的As标准物质总量,这两者的比值大约是多少?”

    这两者之比 控制在0.5到2之间—— 我是知道的。因为见识过太多的freshman,100ng 待测物 加1000ng标物 做回收……所以想确认一下你的加标回收实验的可靠性。

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  • tuxlin

    第6楼2012/01/08

    应助达人

    Plasma: Normal RF: 1600W。

    这个功率好象是到了7700的上限了吧,为什么要用到这么高呢。你们的样品基体并不复杂,高纯硅挥发后就基本上没什么东西了;另一方面功率高更有利于Cl的电离。所以这个人觉得没有必要用这么高的功率。

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  • timstoicpms

    第7楼2012/01/09

    Agilent RF实际上限是2400W,但开放给用户的RF上限只有1600W。
    Agilent 工厂推荐 Sample Depth=8mm,RF Power=1550W,Carrier gas + Makeup gas= 1.1-1.2 L/min。楼主基本上是按照工厂参数来做的。

    tuxlin(tuxlin) 发表:Plasma: Normal RF: 1600W。
    这个功率好象是到了7700的上限了吧,为什么要用到这么高呢。

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  • 阶前尘

    第8楼2012/01/10

    应助达人

    学习中,膜拜中!

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  • baadavid

    第9楼2012/01/10

    timstoICPMS(timstoICPMS)
    Thanks, 抱歉让你误会了。BBS确实容易让人误会对方。

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  • baadavid

    第10楼2012/01/10

    0、本文主要为了抛砖引玉;
    1、基体干扰确实存在,因为工业化生产中不容易控制样品制备过程;
    2、在实际使用中,证实1600W的等离子体确实很有效;
    3、对于部分元素采用的是冷等离子体技术(低功率等离子体);
    4、timstoICPMS很专业,赞一个。

    timstoICPMS(timstoICPMS) 发表:Agilent RF实际上限是2400W,但开放给用户的RF上限只有1600W。
    Agilent 工厂推荐 Sample Depth=8mm,RF Power=1550W,Carrier gas + Makeup gas= 1.1-1.2 L/min。楼主基本上是按照工厂参数来做的。

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