GBT 37211.3-2022 金属锗化学分析方法 第3部分痕量杂质元素的测定 辉光放电质谱法

金属锗化学分析方法第3部分：痕量杂质元素的测定辉光放电质谱法2022-12-30发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T37211《金属锗化学分析方法》的第3部分。GB/T37211已经发布了以下部分：——第1部分：砷含量的测定砷斑法；电感耦合等离子体质谱法；——第3部分：痕量杂质元素的测定辉光放电质谱法。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC203)与全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会(SAC/TC203/SC2)共同提出并归口。本文件起草单位：安徽光智科技有限公司、云南驰宏锌锗股份有限公司、国标(北京)检验认证有限公司、云南临沧鑫圆锗业股份有限公司、东方电气(乐山)峨半高纯材料有限公司、有研国晶辉新材料有限公司、广东先导稀材股份有限公司、广东飞成新材料有限公司。Ⅱ金属锗用途十分广泛，是传统材料更是当代高科技新材料的重要组成部分。红外锗单晶、含锗光纤、半导体锗片等材料广泛用于通讯技术、电子计算机、宇航开发、感光材料、光电材料、能源材料等领域。锗具有亲石、亲硫、亲铁、亲有机的化学性质，很难独立成矿，一般以分散状态分布于其他元素组成的矿物中，成为多种金属矿床的伴生组分。GB/T37211《金属锗化学分析方法》是金属锗化学分析方法的系列标准，对于提高金属锗生产技术能力和工艺控制水平，满足国内外市场需求有重要意义。GB/T37211由3个部分构成。——第1部分：砷含量的测定砷斑法。目的在于确立金属锗中的砷含量的测定方法。电感耦合等离子体质谱法。目的在——第3部分：痕量杂质元素的测定辉光放电质谱法。目的在于确立金属锗中痕量杂质元素的测定方法。随着社会的发展和技术进步，锗的高端应用在不断地拓展，用辉光放电质谱仪测定金属锗中杂质元素含量已成为应用端的日常需求，本文件的制定对于研究锗的理化性能、把控产品质量等具有十分重要的意义。在一定程度上能够加强产品质量基础，为质量升级提供技术支撑，具有较大的社会效益。1金属锗化学分析方法第3部分：痕量杂质元素的测定辉光放电质谱法本文件规定了辉光放电质谱法测定金属锗中痕量杂质元素含量的方法。本文件适用于金属锗中痕量杂质元素含量的测定，测定范围为0.001mg/kg～2mg/kg.2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T14264半导体材料术语3术语和定义GB/T14264界定的术语和定义适用于本文件。样品作为阴极进行辉光放电，在氩气气氛下，其表面原子被溅射而脱离样品进入辉光放电等离子体中，在等离子体中离子化后被导入质谱仪。在各元素的同位素质量数处以预设的扫描点数和积分时间对相应谱峰积分，所得面积即为谱峰强度。有标准样品时，首先在相同测定条件下对标准样品进行独立测定获得相对灵敏度因子，然后用该相对灵敏度因子计算出各元素的质量分数；无标准样品时，计算机根据仪器软件中的“典型相对灵敏度因子”自动计算出各元素的质量分数。5干扰因素样品检测前需对仪器检测器工作效率进行校正，否则会造成测试误差。6试剂或材料除非另有说明，在分析中仅使用电阻率不低于18.2MΩ·cm的纯水，试验所用的试剂均为MOS级。6.1无水乙醇。6.2混合酸：硝酸(质量分数为71%)、氢氟酸(质量分数为49%)体积比为9:1。6.3空白样品：杂质元素含量低于被测样品的高纯锗样品。26.4仪器检测器校正样品：高纯钽(wra≥99.99%)6.5铟片(wm≥99.9999%)。6.6氩气：体积分数不小于99.999%。6.7氮气：体积分数不小于99.99%。7仪器设备辉光放电质谱仪：质量分辨率大于3000,各待测元素的测定同位素质量数见表1。测定时4Ge的谱峰强度应不小于1×10°cps,峰形符合分辨率要求。表1同位素质量数元素同位素质量数元素同位素质量数元素同位素质量数元素同位素质量数7YbBe9NiBHfFINaWMgAsAlBrBaPPtSPrAuYNdHgKNbPbMoBiVDyUPdHo MnAgFe8样品不同的仪器对样品的几何形状和大小的要求不同，满足样品池要求的样品均可以测试。常用的样品制备方法如下：a)对于大块状样品，直接切割成直径为12mm～40mm,厚度为1mm～20mm的片状样品，并将样品待分析面加工平整，也可以直接切割成直径为2mm～3mm,长度为18mm～23mm3GB/T37211.3—2022的棒状样品；b)对于粉末和颗粒状样品，可将样品铺在表面干净、大小合适的铟片(6.5)上，适当加压，将样品9试验步骤9.1样品预处理除粉末样品外，所有样品应用混合酸(6.2)常温腐蚀3min～5min,然后用纯水冲洗3次～5次，最后用无水乙醇(6.1)清洗一遍，取出后用氮气(6.7)吹干或在洁净台中晾干，待用。9.2仪器检测器校正每次换放电池后，用仪器检测器校正样品(6.4)校正仪器检测器工作效率(ICE),使ICE处于0.7～0.9之间。9.3仪器背景空白试验测定空白样品(6.3),观察被测元素的仪器背景情况。9.4测定9.4.1选择适当电流对样品预溅射10min～20min,以清除样品表面污染。9.4.2调节仪器参数到分析所需要的条件，样品在氩气(6.6)气氛下阴极放电进行测量。同一溅射点连续采集的3个测量数据的精密度满足表2中相对偏差的要求时，取其平均值作为测量结果。被测元素的含量以质量分数计，计算机直接给出计算结果。10试验数据处理锗中待测元素X的含量wx按公式(1)计算： (1)式中：Wx——待测元素X的含量，单位为毫克每千克(mg/kg);RSF(X/Ge)——待测元素X的相对灵敏度因子；Ix——待测元素X的同位素谱峰强度，cps;Age——Ge元素的同位素丰度；Ax——待测元素X的同位素丰度；WGe——Ge元素的质量分数，单位为毫克每千克(mg/kg)。11允许差11.1实验室内的分析结果应不大于表2所列的相对偏差。4表2实验室内相对偏差mg/kg相对偏差%0.001～0.01>0.01～0.05>0.05～0.2>0.2～111.2实验室之间的分析