Масс-спектрометрический способ определения содержания иодистого метила в диметилкадмии

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Igg 4 С 01 М 27/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4351740/24-21 (22) 28.12.87 (46) 23.12.89. Бюл.II 47 (71) Научно-исследовательский институт химии при Горьковском государст- венном университете им. Н.И.Лобачевского (72) В.И.Фаерман, Н,Д. Гришнова и И.Л.Агафонов (53) 621.384(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1113739, кл, G 01 N 05 83.

Салганский Ю.М., Шушунов Н.В.

Определение примесей органических веществ в диметилкадмии масс-спектрометрическим и гаэохроматографическим методами. — MAX M. 1987, т,2, с. 317-320.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к массспектрометрическим способам анализа алкильных соединений кадмия, в частности к определению содержания иодистого метила в диметилкадмии.

Диметилкадмий (ДМК) является исходным компонентом при получении многих сложных полупроводников. Иодистый метил (ИМ), используемый при синтезе

ДМК, является трудноудаляемой примесью, всегда присутствует в нем и часто его концентрация определяет качество ДМК, поэтому необходим чув„.Я0„„ 5ДЯЩ1 А 1

2 (54) МАСС- СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИИ СПОСОБ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ИОДИСТОГО

МЕТИЛА В ДИМЕТИЛКАДМИИ (57) 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. Vicпользование реакции обмена позволило в 50 раэ снизить предел обнаружения иодистого метила в диметилкадмии.

1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл. ствительный и экспрессный метод, позволяющий определять содержание

ИМ наряду с другими примесями.

Цель изобретения — снижение предела обнаружения иодистого метила в диметилкадмии.

На чертеже показан график зависимости высоты пиков от времени.

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

1530981

h <4g — 11 |аа 0 83 лим

? „7 /0,71 + Ь <4е /0,24

1(дмк где X„„ концентрация иодистого метила, кг/м концентрация диметилкадмия, кг/м ;

Х*мк

20 высоты пиков с массовыми числами 142, 144, 217 соответственно.

Насыщение ртутью проводят путем вве- 25 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) массспектрометра MH 1201 обматывают тканью, которую смачивают жидким азотом. Из системы напуска подают поток паров ртути из металлической ампулы, в которой находится жидкая ртуть при комнатной температуре. Накопление ртути в трубке ведут в течение времени Г, после которого трубку нагревают до комнатной температуры и подают через нее поток паров диметилкадмия интенсивностью обычно

45 применяемой при анализе (давление паров при этом в ионизационной камере возрастает до 10 — 10 Па). Молекулы ДМК при соударении со стенкой вступан т в реакцию обмена с ртутью, в результате которой образуется метал 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 95-98Х и выше. При этом интенсивность линий масс-спектра ДМК, наиодистого метила по высотам пикон с учетом коэффициентов относительной чувствительности, перед введением паров анализируемого образца проводят насыщение поверхности трубки между

5 ионизационной камерой и натекателем ртутью, затем устанавливают постоянный поток паров образца, регистрируют его масс-спектр и определяют отноше- 10 ние концентрации диметилкадмия иэ соотношения лагающихся на линии HM (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

HM наиболее целесообразно выбрать пик ионов СНэТ с массовым числом

142. Интенсивность налагающего на него пика ионов 112 1 г„ составг ч12 ляет 0,83 от интенсивности пика ионов 114 ся,1 + +с массовым числом

144, т.е. часть интенсивности пика с массовым числом 142, приходящимся на ион СН Т+, равна 1), — Ь, + 0,83

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

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

Таким образом, концентрацию ДМК в образце может характеризовать сумма

h, (0,71 + h 4 ) 0,24 и отношение концентраций ИМ и ДМК можно определить по укаэанной формуле

Хим h 4г — h «a Од83 гымк пал /0 71 + hggq /0,24

На чертеже приведены зависимости

h, от времени t с момента подачи паров ДМК через трубку напуска, покрытую ртутью в течение = 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 1007. ° Увеличение а до 15 мин увеличивает время полного распада ДМК всего в 1,5 раза. В дальнейшем в нашей работе используется

10 мин. Практически полное отсутствие линий масс-спектра ДМК в течение

5 мин позволяет несколько раз зарегистрировать масс-спектр в диапазоне

153098 массовых чисел 140-145 и 215-220, т.е. получить усредненные значения величин.

Для проверки правильности способа и исключения возможности потери ИМ

5 при прохождении трубки напуска проведены анализы смесей ДМК с ИМ, приготовленные с точностью 2N, из ИМ марки

ХЧ и ректифицированного ДМК, содержащего по данным газохроматографического анализа 7,2 ° 10 мол.Х ИМ.

П р и ме р 1.К дозирующему вентилю системы напуска масс-спектрометра

%И 1201 через коваровый переход присоединяют стеклянную ампулу объемом

200 мп, содержащую смесь из 90,5Х ДМК и 9,6ь ИМ при давлении 1000 Па. Часть трубки напуска (длиной 10 см, внутренний диаметр 8 мм) обматывают 20 тканью, которую смачивают жидким азотом. На 10 мин открывают вентиль, отсекающий систему напуска от металлической ампулы, содержащей каплю ртути (температура ампулы комнатная). 25

В течение 5 мин трубка напуска нагревается до комнатной температуры.

Масс-спектрометр настраивают на вершину пика ионов с массовым числом

217/202 н „ и с помощью дозируюн с,н, щего 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 пики ионов с массовыми числами

142, 144, 217, по высотам которых по укаэанной формуле рассчитывают концентрацию ИМ, 40

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

Предлагаемый способ может быть реализован без конструктивных переде- 45 лок на серийных масс-спектрометрах, 1 6 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

1. Масс-спектрометрический способ определения содержания иодистого метила в диметилкадмии, заключающийся во введении паров образца в ионный источник масс-спектрометра, их иониэации электронным ударом, регистрации масс-спектра и расчете концентра-. ций иодистого метила н диметилкадмия по высотам пиков с учетом коэффициентов относительной чувствительности, отличающийся тем, что, с целью снижения предела обнаружения иодистого метила, предварительно поверхность трубки между ионизационной камерой и натекателем насыщают ртутью, затем устанавливают постоянный поток паров образца при комнатной температуре трубки, регистрируют его масс-спектр и определяют отношение концентрации иодистого метила Х„„„ кг (-« ) и концентрации диметилкадмия м кг

Х „(- «) из соотношения

*МК м

«Хям Ь Ай Ь«й Ок83

Хдвн Ь,т /0,71 + h /0,24 где Ь, 1«,я4 H Ь,,z с массовыми числами 142, 144, 217 соответственно.

2. Способ по п.l, о т л и ч а ю— шийся 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.

1530981

Таблица l

Массовое

Вид иона число

Вещество

СН31

202 и сн

114 С1(с, +

142

217

144

СН 1 (СН,), Ня (СН ) С1

0,71 + 0,016

0,24 + 0,011

У m/1 h (мм) S

0,I04 9,4 -0,1

0,1025 9,3 -0,2

2,1

0,109 9,8 +0,3

3,1

129 "

5 10 15 20 i ffllH

Редактор А.Козориз

Заказ 7946/44 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

142 237,6

144 13

217 1510

142 240,8

144 17

2I7 1520

142 308,1

144 63

217 1480

Составитель В.Кудрявцев

Техред М.Ходанич Корректор С.Черни