Способ спектрального анализа растворов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

gi> 741065 (б1) Дополнительное к,авт. саид-ву (51)М. Кл, (22) Заявлено 1706.77 (21) 2497159/18-25 с присоединением заявки й©вЂ” (23) Приоритет

0 01 У 3/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень Мо 22

Дата опубликования описания 1506.80 (53 VPK5З5.853 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л.A.Юкшинская и Е.В.Солоп (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА РАСТВОРОВ

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к методам физико-химического анализа растворов, например .электролитов, и может найти применение при контроле их химического состава.

Известны оптические методы анализа химического состава и концентрации примесей растворов путем измерения интенсивности излучаемого ими поглощаемого света (1).

Однако известные методы неуниверсальны и трудоемки.

Наиболее близким техническим решением является способ спектрального анализа растворов например нефтепродуктов, включающий отбор пробы на электрод путем погружения раскаленного электрода в анализируемый раствор, выдержку и пропитку элект- рода в растворе в течение времени, равного времени охлаждения электрода до комнатной температуры, и возбуждение в источнике спектра для проведения спектрального анализа и определения концентрации контролируемой примеси ° Количество отобранного на электроде анализируемого вещества определяется адсорбцней на границе системы электрод-раствор (2).

Недостатками известного способа. являются неточность и невоспроизводимость анализа, так как параметр, определяющий количество отобранного на электроде анализируемого вещества, определяется временем выдержки электрода в растворе, равным времени охлаждения предварительно нагретого электрода до комнатной температуры, которое не является физическим параметром системы электрод-раствор и зависит от неконтролируемых факторов, например скорости охлаждения, теплопроводности и вязкости анализируемого

15 раствора и других.

Цель изобретения — повьхаенйе точности и воспроизводимости анализа растворов на примесь.

Поставленная цель достигается тем, 20 что электрод выдерживают в растворе в течение времени, равного времени установления равновесного состояния системы электрод-раствор.

Отбор пробы анализируемого раст25 вора путем выдержки электрода,в растворе в течение времени, равйого времени установления равновесного состояния системы электрод-раствор, позволяет проводить воспроизводимый до31, зированный отбор пробы любого эадан741065 ного микроколичества вещества, варьируя концентрациями раствора, что существенно повышает точность анализа по сравнению с известным способом.

Количество отобранного на электрод анализируемого вещества определяется как предельная величина адсорбции, которую находят по кинетической кривой адсорбции системы электрод-раствор, и которая соответствует ее равновесному состоянию. Время, равное времени установления равновесного состояния системы электрод-раствор, обеспечивает чувствительность и производительность анализа при его точности и воспроизводимости.

Спектральный анализ растворов на примесь проводят следующим образом.

Угольный электрод одним концом погружают в раствор электролита с примесями, например металлов — золота, кадмия, олова или растворов солей. Выдерживают электрод в растворе, снимают кинетическую кривую адсорб" ции системы электрод-раствор и опре деляют время насыщения (время достижения равновесного состояния системы).

После выдержки электрода в анализируемом растворе в течение времени, равного времени установления равновесного состояния системы электрод-раствор, проводят спектральный анализ продукта адсорбции на примесь и определяют концентрацию анализируемой примеси.

Проводят анализ электролитов растворов солей на содержание бора и фосфора, электролитов кадмирования, эолочения, олово-висмут на содержание соответствующих примесей кадмия, золота и олова, используемых при производстве кремниевых транзисторов К1 3 26, КТЗ 63 и П605-609.

В качестве анализируемых электролитов (растворов солей) используют водные растворы калия фосфорнокислого (КН РО4) буры (Na 10H О), подкисленные азотной кислотой.

В качестве стандартных водных растворов используют водный раствор калия фосфорнокислого и буры с содержанием соответственно фосфора

2,6 мг/мп и 6,0 мг/мл и бора

0,1 мг/мл и 0,6 мг/мл, В качестве электродов используют угольные электроды длиной 50 мм, диаметром 0,5 мм, заточенные на острие под углом 10 с площадкой 0,1-0,2 мм.

Анализ растворов на.примесь"проводят следующим образси.

Адсорбируют стандартный раствор калия фосфорнокислого или бури на угольном электроде и снимают кинетическую кривую адсорбции для стандартного раствора при концентрации фосфора 2,0 мг/мл и 6,0 мг/мл и бора

0,1 мг/мл и 0,6 мг/мл, для этого конец угольного электрода погружают примерно на 2-3 мм в 1 мп раствора, 60

65 определяют концентрацию примесей (фосфора и бора) в растворе по градуировочному графику зависимости почернения спектральной линии фосфора и бора от логарифма концентрации примесей в стендартном растворе. помещенный в фторпластиновый стакан с крышкой и отверстием для электрода; выдерживают электрод в растворе в течение заданного времени, например,, начиная от 5 с до 3 мин. Проводят спектральный анализ продукта адсорбцци после каждой выдержки электрода в растворе в течение заданного времени путем возбуждения атомов фосфора и бора импульсным искровым разрядом от импульсного генератора установки JINA-1 (лазерный микроспектроаналиэатор) в режиме: напряжение импульсного источника 3 кВ, параметры разрядного контура — емкость 2 мкФ, индуктивность 60 мкГн, причем до полного

15 выгорания продукта адсорбции с электрода, что обеспечивает заданное количество импульсных разрядов, например для анализируемого раствора, используют 5 импульсных разрядов. РасстояЩ ние между электродами составляет 1,52 мм, причем приложенное напряжение обеспечивает пробой промежутка между электродами. Спектр с электрода получают наложением экспозиции каждого д разряда. Фотометрируют почернение аналитических линий фосфора (Р) с длинной волны 253,57 нм и бора (В) с длинной волны 247,77 мм. Строят кинетичесК)ло кривую адсорбции систе30 мы стандартного раствора фосфора и бора — угольный элтекрод, откладывая на оси ординат величину логарифма интенсивности аналитической спектральной линии фосфора (Р) и бора (В), пропорциональную количеству адсорбированногo электродом фосфора и бора от времени выдержки электрода в растворе (t ) и по кинетической кривой определяют время насыщенияя, равное времени установления

40 равновесного состояния системы, которое для случая фосфора и бора составляет 45-60 с соответственно.

Адсорбируют анализируемый раствор на угольном электроде методом, аналогичным адсорбции стандартного раствора, причем угольный электрод погружают в 1 мп раствора и выдерживают электрод в течение 45 с для фосфора и 60 с для бора — времени, равному времени усхаНоа еННН равновесного состояния системы, Адсорбируют три стандартных раствора фосфора с концентрацией 2,0 мг/мп

4,0 мг/мп; 6,0 мг/мя и бора с концентрациями 0,1 мг/мл; 0,3 мг/мл;

0,6 мг/мл последовательно на угольные электроды. Проводят спектральный анализ продукта адсорбции с электрода анализируемого и стандартного растворов по методу трех эталонов и

741065

Предлагаемый способ анализа растворов позволяет определять химический состав и концентрацию примесей в растворах, например электролитах, что важно в производстве палупро5 водниковых приборов.

Таким образом, отбор раствора на анализ путем адсорбции анализируемого раствора на электроде в течение времени, равного времени установления равновесного состояния системы электрод-раствор, повышает точность и воспроизводимость анализа, а также повышает его производительность °

17 Mr/ìë

Электролит Аи-267, 59 нм з олочен и я для одной пробы

1 мин

0,37 г/мл

0,40 г/мл

Электролит СЙ-228,80 нм кадмировани я

30 с для двух проб одного раствора

3, 2 мг/мл

2,6 Mr/ìë

3,5 мг/мл

45 с

Р-253,57 нм

Водный раствор для трех проб различ. ных растворов

Формула изобретения

Способ спектрального анализа растворов, например электролитов, включающий отбор пробы на электрод путем 4О погружения его в рас т вор и воз буждение в источнике спектра, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и воспроизводи.мости анализа, электрод выдерживают 45 в растворе в течение времени, равного времени установления равновесСоставитель С.Соколова

Техред A.Ùåïàícêàÿ Коррек тор Г . Реше тн и к

Редактор С.Патрушева

Тираж 713 Подписи ое

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3321/4

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Аналогичным методом проводят анализ растворов-электролитов кадмирования, золочения, олово-висмут на соответствующие примеси кадмий, золото, висмут и раствора-электролита индий-галлий на содержание галлия °

B таблице приведены примеры анализируемых растворов, значений концентраций примесей, определенных прелложенным способом.

Точность анализа составляет «+5% относительных. ного состояния системы электродраствор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Алесновский В. Б. и др. Физикохимические методы анализа, JI., Химия ю, 1971, с 61

2. Тарасевич Н.И. и др. Методы спектрального и химико-спектрального анализа, M.. 1973, с.136 (прототип) .