Дихлорсилан. Методы определения примесей

Химико-спектральный метод
с возбуждением спект-
ров дугой постоянного
тока
Химико-спектральный метод
с возбуждением спектров
разрядом с горячим полым
катодом

Продолжение табл, 1
Интервалы значений определяемой массовой доли, %

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 26239.0—84.

2. ХИМИКО-СПЕКТРАЛЬНЫЙ МЕТОД С ВОЗБУЖДЕНИЕМ СПЕКТРОВ

УГОЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Метод основан на возбуждении дугой постоянного тока спект­ра концентрата примесей, полученного отгонкой основы в виде тет­рафторида кремния, фотографической регистрации спектров проб и образцов сравнения и определений массовой доли примесей по градуировочным графикам.
2.1. Аппаратура, материалы и реактивы
Спектрограф кварцевый типа ИСП-30 с однолинзовой системой
освещения.
Генератор дуговой типа ДГ-2, приспособленный для поджига
дуги постоянного тока высокочастотным разрядом.
Микрофотометр нерегистрирующий типа МФ-2.
Угли фасонные (черт. 1). Весы аналитические.
Весы торсионные.
Лампа по ГОСТ 13874—83, ИКЗ 220—250.
Бокс настольный типа 9БП-1-ОС.
Ступка и пестик из органического стекла
.

Цилиндры фторопластовые с крышками вместимостью до 50 см\
Фотопластинки спектрографические типа II, размером 9X12 смг или аналогичные, обеспечивающие нормальные почернения фона и аналитических линий в спектре.
Пипетки полипропиленовые вместимостью 2; 5 и 10 см3 фирмы Cortell.

Спирт этиловый ректификованный 18300—72.
Поглотитель (черт. 2).
Электроды для анализа в дуге
постоянного тока
Пипетки по ГОСТ 20292—74 типа 6—1—10; 4—1 — 1; 8—2—0,1.
Кислота фтористоводородная, ОС. Ч. 27—5.
Д(—) маннит по ГОСТ 8321—74, дополнительно перекристал­лизованный.
Кислота борная, ОС.Ч. 14—3.
Кислота азотная по ГОСТ 11125—78, ОС.Ч. 21—5.
Вода деионизованная марки А.
Порошок графитовый ОС. Ч. 8—4 по ГОСТ 23463—79.
I '* г
Натрий хлористый, ОС. Ч. 6—4.
Алюминий первичный по ГОСТ 11069—74 марки А 99.
Висмут по ГОСТ 10928—75 или марки ВиО.
Галлий 99,999 или более высокой чистоты.
Железо, полученное карбонильным способом, ОС. Ч. 6—2.
Индий по ГОСТ 10297—75 марки Ин2 или более высокой чис­тоты.
Магний первичный по ГОСТ 804—72 марки МГ-90 или более высокой.
Кобальт по ГОСТ 123—78 марки К-1 или более высокой.
Марганец металлический по ГОСТ 6008—75 марки Мр 0 или Мр 00.
Медь по ГОСТ 859—78 не ниже марки М-1.
Олово по ГОСТ 860—75 не ниже марки 01.
Никель по ГОСТ 849—70 не ниже марки Н-2.
Свинец по ГОСТ 3778—77 не ниже марки С-3.
Серебро по ГОСТ 6836—80 марки Ср999,0 или Ср999,9 или азотнокислое серебро по ГОСТ 1277—75, ч.
Титан губчатый по ГОСТ 17746—79 марки ТГ—90 или ТГ—90А.
Хром по ГОСТ 5905—79 марок Х99А или А99Б.
Цинк по ГОСТ 3640—79 марки Ц1.
Основные растворы сравнения, содержащие по 10 мг/см3 опре­деляемых элементов (алюминия, висмута, галлия, железа, индия,, кобальта, меди, магния, марганца, никеля, олова, серебра, свинца,, титана, хрома, цинка) готовят следующим образом:
по 1 г металлов висмута, меди, свинца, серебра растворяют в минимальном количестве азотной кислоты, растворы переводят в> мерные колбы вместимостью 100 см3, доводят до метки водой и перемешивают;
по 1 г металлов алюминия, галлия, железа, индия, кобальта, магния, марганца, никеля, олова, титана, хрома, цинка растворяют в минимальном количестве соляной кислоты, растворы переводят в мерные колбы вместимостью 100 см3, доводят до метки водой и пе­ремешивают.
Основной раствор сравнения, содержащий 1 мг/см3 бора: 0,571 г борной кислоты растворяют в небольшом количестве деионизован­ной воды, раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки деионизованной водой и перемешивают.
Раствор, содержащий 10 мг хлористого натрия в 1 см3: 1000 мг хлористого натрия растворяют в небольшом количестве деионизо­ванной воды, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки деионизованной водой и перемешивают.
2.2. Подготовка к анализу
2.2.1. Смесь графитового порошка с массовой долей хлористо­го натрия 0,5 %: 9,95 г графитового порошка помещают в ступку из органического стекла, приливают 5 см3 раствора, содержащего
10 мг хлористого натрия в 1 см3 деионизованной воды, перемеши­вают 15 мин и высушивают под инфракрасной лампой. Затем смесь еще раз перемешивают в течение 1,5 ч и хранят во фторопластовых цилиндрах с крышкой.
2.2.2. Готовят две серии образцов сравнения на основе графи­тового порошка с массовой долей хлористого натрия 0,5%: серию основного образца сравнения I ООС (для определения алюминия, висмута, галлия, железа, индия, кобальта, магния, марганца, меди, никеля, олова, свинца, серебра, титана, хрома, цинка) и серию ос­новного образца сравнения II ООС (для определения бора).
Основной образец сравнения (I ООС) с массовой долей алю­миния, железа, кобальта, магния, никеля, титана, хрома по 0,1 %, висмута, галлия, индия, олова, свинца по 0,05%, марганца, меди, серебра по 0,01 % и цинка 0,4 %: во фторопластовую чашку вмести­мостью 100 см3 помещают 9,862 г смеси графитового порошка, со­держащей 0,5 % хлористого натрия, приливают по 1 см3 головных
растворов сравнения алюминия, железа, кобальта, магния, никеля, титана, хрома, по 0,5 см3 головных растворов сравнения висмута, галлия, индия, олова, свинца, по 0,1 см3 головных растворов срав­нения марганца, меди, серебра и 4 см3 головного раствора сравне­ния цинка (каждый из этих растворов содержит 10 мг/см3 одного определяемого элемента).
Смесь высушивают и перемешивают в чашке, а затем в ступке из органического стекла в течение 3 ч. Полученную смесь подсуши­вают под инфракрасной лампой и помещают во фторопластовый цилиндр с крышкой.
2.2.3. Основной образец сравнения II ООС с массовой долей бо­ра 0,1 %: в ступку из органического стекла помещают9,49г смеси графитового порошка с хлористым натрием с массовой долей хло­ристого натрия 0,5%, добавляют 0,5 г Д (—) маннита и 10 см3 раствора сравнения бора, содержащего 1 мг/см3 бора. Смесь пе­ремешивают в течение 30 мин и высушивают под инфракрасной лампой. Затем смесь перемешивают в течение 3 ч, высушивают псд инфракрасной лампой и помещают во фторопластовый ци­линдр с крышкой для хранения.
2.2.4. Образцы сравнения для определения всех примесей, кроме бора, (ОС I—ОС VI) готовят разбавлением основного образца сравнения I ООС, а затем каждого последующего образца сравне­ния графитовым порошком с массовой долей хлористого натрия 0,5 %. Массовая доля каждой из определяемых примесей в образ­цах сравнения ОС I—ОС VI (в процентах, в расчете на содержание металлов в смеси металлов, углерода и хлористого натрия) и вводи­мые в смесь н'йвески графитового порошка с 0,5% хлористого нат­рия и навески разбавляемого образца, приведены в табл. 2.

2.2.5. Образцы сравнения для определения бора (БОС I—БОС VI) готовят разбавлением основного образца сравнения II ООС, а затем каждого последующего образца сравнения графи­товым порошком, с массовой долей хлористого натрия 0,5%. Мас­совая доля бора в БОС I—БОС VI (в процентах, в расчете на со­держание бора в смеси углерода, хлористого натрия и бора) и вво­димые в смесь навески графитового порошка с 0,5 % хлористого натрия и навески разбавляемого образца приведены в табл. 3.
Таблица 3-
Масса навесок, г

2.3. Проведение анализа
2.3.1. Концентрирование примесей
Заполняют поглотитель (черт. 2) для отбора дихлорсилана. 50 см3 фтористоводородной кислоты (1:1), контрольный поглоти­тель 50 см3 деионизованной воды. При определении бора в раствор* фтористоводородной кислоты вносят 2 см3 1 %-ного раствора манни­та. Взвешивают заполненные поглотители с погрешностью не бо­лее 0,01 г. Собирают систему для отбора дихлорсилана (черт. 3) и продувают ее аргоном. С помощью ротаметра и регулятора давле­ния устанавливают поток дихлорсилана, обеспечивающий погло­щение 5 г этого газа в течение 60 мин.
Схема установки для отбора аналитических
навесок дихлорсилана

1—стакан с водой, температура 15—25 °С; 2—баллон с ди- хлорсиланом; 5—вентиль, Аг—аргон для продувки, избыточ­ное давление 0,02 кПа; 4—регулятор давления; 5—ротаметр;
6—поглотитель; 7—контрольный поглотитель
Черт. 3

Допускается поглощать дихлорсилан без ротаметра в течение 60 мин со скоростью пропускания 25—30 пузырьков в минуту в контрольном поглотителе. При этом в поглотителях не должно на­блюдаться выпадание двуокиси кремния; в противном случае опыт бракуют.
Взвешивают поглотитель после поглощения дихлорсилана, с по­мощью полипропиленовых пипеток переносят во фторопластовые чашки аликвоты раствора, соответствующие 0,5 г дихлорсилана при анализе на примеси или 1 г при анализе на бор и упаривают их на 20 мг коллектора —графитового порошка с массовой долей хло­ристого натрия 0,5%. Если кремний отогнался не полностью, то добавляют 0,2—0,4 см3 плавиковой кислоты и повторяют упарива­ние. Объем аликвот раствора вычисляют по формуле Va— при определении всех примесей, кроме бора и по формуле V» => та_ПРИ определении бора,
где т2 — масса поглотителя С (черт. 3) с раствором после погло­щения дихлорсилана, г;
mi — масса того же поглотителя с раствором до поглощения дихлорсилана, г.
Для приготовления раствора контрольного опыта в поглотитель помещают 30 см3 фтористоводородной кислоты 1:1 (в случае оп­ределения бора вводят, кроме того, еще 2 см3 1 %-ного раствора маннита) и выдерживают то же время, в течение которого прово­дился анализ. Аликвоты этого раствора, соответствующие объемам, «в которых содержатся анализируемые навески дихлорсилана, упа­ривают, как при проведении анализа.
2.3.2. Возбуждение и фотографирование спектров на содержание примесей и бора
Полученные сухие остатки, представляющие собой концентраты примесей, переносят в кратеры графитовых электродов (черт. 1 б), предварительно обожженных в дуге постоянного тока силой 10 А ® течение 20 с. Помещают в кратеры графитовых электродов (того же типа) по три параллельных навески массой 20 мг образцов сравнения.
Электрод с концентратом примесей или образцом сравнения служит анодом, верхний электрод (катод) (черт. 1а) — графито­вый электрод, заточенный на конус.
Заряжают кассету спектральными фотопластинками типа II, устанавливают ширину цели спектрографа 0,016 мм и поме