ГОСТ 26239.7-84

ГОСТ 26239.7-84 Кремній напівпровідниковий. Метод визначення кисню, вуглецю та азоту (зі Зміною N 1)

ГОСТ 26239.7-84

Група В59

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР

КРЕМНІЙ НАПІВПРОВІДНИКОВИЙ

Метод визначення кисню, вуглецю та азоту

Семіconductor silicon. Метод оксигену, карбону і нітрогенного значення

ОКСТУ 1709

Дата введення 1986-01-01

Постановою Державного комітету СРСР за стандартами від 13 липня 1984 р. N 2491* строк дії встановлено з 01.01.86 до 01.01.91**
__________________
* Див. ярлик «Примітки»;
** Обмеження терміну дії знято за протоколом N 7-95 Міждержавної Ради зі стандартизації, метрології та сертифікації (ІВД N 11, 1995 рік). - Примітка виробника бази даних.

ВНЕСЕН Зміна N 1, затверджена та введена в дію з 01.01.91 постановою Держстандарту СРСР від 26.06.90 N 1847

Зміна N 1 внесена виробником бази даних за текстом ІКС N 10, 1990 рік


Цей стандарт встановлює метод визначення кисню, вуглецю та азоту в напівпровідниковому кремнії з використанням активації прискореними іонами. Не й протонами в інтервалах значень масових часток домішок:

Метод заснований на опроміненні аналізованих проб та зразків порівняння прискореними іонами Не (визначення кисню та вуглецю) або протонами (визначення азоту) з наступним виміром наведеної активності радіоактивних ізотопів F та З на спектрометрі -збігів.

Зміст домішок в аналізованій пробі визначають шляхом зіставлення інтенсивностей рахунку імпульсів радіоактивних ізотопів елементів, що визначаються в пробах і зразках порівняння.

1. ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ

1.1. Загальні вимоги до методу аналізу - за ГОСТ 26239.0-84.

2. АПАРАТУРА, МАТЕРІАЛИ ТА РЕАКТИВИ

Прискорювач заряджених частинок - джерел іонів Не з енергією 13 меВ при струмі іонів у пучку 1-5 мкА, джерело протонів з енергією не менше 6,5 МеВ і струмом іонів у пучку 1-5 мкА.

Спектрометр -збігів із кристалами Nal (T1), що мають розмір не менше 100х70 мм.

Універсальний радіометр-дозиметр типу МКС-01Р.

Бюкси типу 1К-НЖ для радіохімічних робіт з додатковим захистом зі свинцевої цегли та провинцюваного скла відповідно до вимог НРБ-76/87/

Засоби індивідуального захисту від випромінювання та забруднень радіоактивними речовинами відповідно до вимог ОСП-72/87*.
_______________
* На території Російської Федерації документ не діє. Діють З. П. 2.6.1.799-99. - Примітка виробника бази даних.

Секундомір за ГОСТ 5072-79 .

Терези аналітичні.

Центрифуга лабораторна зі швидкістю обертання 5000 об/хв.

Плитка електрична.

Штангенциркуль типу В20034.

Насос водоструминний лабораторний скляний.

Шайби мідні діаметром 35 мм, висотою 13 мм із комплектом знімних алюмінієвих діафрагм товщиною 0,4-0,5 мм. Зовнішній діаметр діафрагм 30 мм, діаметри отворів 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 мм, 5-8 шт. кожного розміру.

Касети алюмінієві діаметром 28 мм, висотою 5 мм. Товщина дна та кришки касети по 1,5 мм.

Фольга алюмінієва завтовшки 10, 15, 23, 34, 50, 70 мкм.

Азбест листовий.

Набір пробірок із фторопласту-4 місткістю по 20 см .

Щипці тигельні.

Тиглі нікелеві діаметром 30 мм, висотою 50 мм.

Пекти тигельна вертикальна, діаметр кварцової вставки 60 мм, висота 200 мм, потужність 1,5 кВт або аналогічна піч.

Шланг гумовий діаметром 6 мм.

Шланг поліхлорвініловий діаметром 6 мм.

Силікагель для хроматографії марки КСК розміром зерна 100 мкм.

Папір фільтрувальний.

Папір напівлогарифмічний за ГОСТ 334-73 .

Калька.

Зразки порівняння: пластини кварцового оптичного скла марки KB розміром 15х15х3 мм; пластини, вирізані з пірографіту марки МПГ-8 розміром 15х15х3 мм; пластини нітриду алюмінію розміром 15х15х3 мм.

Пінцети металеві

Пінцети із фторопласту-4.

Шпателі металеві.

Абразивні порошки М28, М20, М14, М10 за ГОСТ 3647-80 .

Галій металевий технічний.

Індій металевий технічний за ГОСТ 10297-75 *.
______________
* На території Російської Федерації документ не діє. Діє ГОСТ 10297-94 . - Примітка виробника бази даних.

Чашки з фторопласту-4, діаметром 30-35 мм, висотою 25-30 мм.

Реакційна колба з молібденового скла місткістю 100 см круглодонна.

Піпетки з оргскла на 5, 10 см .

Стакани Дрекселя місткістю 50, 100 см .

Склянки скляні місткістю 50, 100, 500 та 1000 см .

Фільтри Шотта N 4, діаметром 40 мм.

Колби Бунзена місткістю 500 см .

Циліндри скляні мірні місткістю 25, 50 см .

Циліндри мірні з оргскла місткістю 10, 15 см .

Колби скляні мірні місткістю 500 см .

Пробки гумові.

Кислота азотна за ГОСТ 4461-77 концентрована.

Кислота сірчана за ГОСТ 4204-77 концентрована.

Кислота фтористоводнева за ГОСТ 10484-78 концентрована.

Лантан азотнокислий.

Натрій фтористий.

Барій хлористий технічний за ГОСТ 742-78 .

Аміак водний за ГОСТ 3760-79 , х.ч., концентрований і 25%-ний.

Натрій азотнокислий технічний за ГОСТ 828-77 .

Натрію гідроксид за ГОСТ 4828-83 *, год.
______________
* На території Російської Федерації документ не діє. Діє ГОСТ Р 51135-98. - Примітка виробника бази даних.

Натрій двовуглекислий за ГОСТ 2156-76 , год.

Ефір діетиловий, х.ч.

Вуглець чотирихлористий за ГОСТ 20288-74 .

Спирт етиловий ректифікований технічний за ГОСТ 18300-87 .

Вода дистильована за ГОСТ 6709-72 .

Розчин 1: розчин азотнокислого лантану, що містить 0,2 г лантану в 1 см , 312 г La (NO ) ·6Н Про розчиняють при нагріванні 170 см концентрованої азотної кислоти, розчин охолоджують до кімнатної температури і переносять у мірну колбу місткістю 500 см потім доводять до мітки дистильованою водою.

Розчин 2: суміш кислот для полірування та розчинення зразків кремнію. Готують у поліетиленовій банці місткістю 500 см. з концентрованих азотної та фтористоводневої кислот у співвідношенні 3:1 за обсягом.

Визначають вміст фтор-іону у приготовленій суміші кислот: у чотири склянки місткістю по 50 см доливають по 10 см розчину 1 та нагрівають на електроплитці до кипіння. У киплячий розчин 1 доливають по 5 см розчину 2. Осад фториду лантану, що утворився в кожній склянці, відокремлюють центрифугуванням, промивають 5 М азотної кислоти, етиловим спиртом з ефіром, ефіром і висушують до постійної маси. За 100%-ний вихід фториду лантану приймають середню арифметичну масу чотирьох виділених опадів.

Аміачний розчин хлориду барію, що містить 0,14 г барію в 1 см : 250 г BaCl ·2Н Про розчиняють у дистильованій воді, додають 91 см 25%-ного розчину аміаку, переносять у мірну колбу місткістю 1000 см і доводять до мітки дистильованою водою. Розчин переносять у склянку місткістю 2000 см та доводять до кипіння. Охолоджений розчин фільтрують і зберігають у герметично закритому посуді. Якщо при зберіганні розчину випадає осад, розчин необхідно прокип'ятити повторно і осад відфільтрувати.

Галій-індійний сплав, близький за складом до евтектики (від 20 до 30% індія і від 80 до 70% галію): у порцелянову чашку поміщають суміш галію та індія щодо 7:3 масою, нагрівають на електричній плитці протягом 2- 2,5 год та охолоджують на повітрі.

(Змінена редакція, зміна N 1).

3. ПІДГОТОВКА ДО АНАЛІЗУ

3.1. Підготовка аналізованих пластин кремнію та зразків порівняння до опромінення

3.1.1. Для отримання одного результату аналізу необхідно підготувати та опромінити не менше двох паралельних пластин кремнію. На аналіз готують пластини кремнію у вигляді квадратів зі стороною 12-14 мм та товщиною 0,3-3,5 мм. Поверхня відібраних на аналіз пластин має бути хімічно полірованою. Для отримання хімічно полірованої поверхні кремній спочатку обробляють на абразивних порошках М28, М20, М14, поступово переходячи від грубішого порошку М28 до М14. При ручному шліфуванні абразивний порошок наносять на плоскі скляні пластини та змочують водою. Для кожного номера порошку має бути окрема пластина. Порошками обробляють обидві поверхні пластини кремнію. Бокову поверхню не обробляють. Після шліфування на кожному порошку на поверхнях не повинно бути подряпин, пластини кремнію слід ретельно відмивати від попереднього порошку.

Суміш кислот для хімічного полірування (розчин 2) у кількості, достатній для повного занурення пластин, наливають у чашку з фторопласту. Пластину кремнію затискають у пінцет з фторопласту і занурюють у полірувальну суміш. У процесі полірування суміш безперервно перемішують. Полірування закінчують, коли поверхня пластини кремнію стає блискучою. Кремній швидко витягають із суміші, що полірує, промивають проточною водою і підсушують фільтрувальним папером. Якщо поверхні виявляються подряпини, пори чи раковини, обробку слід повторити.

Зразки, з яких перелічені вище дефекти при повторній обробці не усуваються, не придатні для аналізу.

Відібрані на аналіз пластини кремнію зважують, вимірювають мікрометром товщину в геометричному центрі, вимірювають геометричні розміри пластини штангенциркулем і розраховують площу поверхні.

Перед встановленням у мідну шайбу на площину пластини кремнію, протилежну опромінюваної, наносять за допомогою дерев'яної палички індій-галієву евтектику. Змоченою поверхнею пластину кремнію кладуть на поверхню масивної мідної шайби по її геометричному центру, злегка притискають і притирають до неї, крапельки евтектики, що виступили, видаляють дерев'яною паличкою, після чого на пластину кремнію поміщають алюмінієву діафрагму і фіксують положення притискними. Отвір діафрагми має бути на 1-2 мм меншим за діаметр або сторону квадрата пластини.

(Змінена редакція, зміна N 1).

3.1.2. Мідні шайби зі зразками порівняння готують наступним чином: по центру мідної шайби поміщають зразок порівняння (кварц, графіт або нітрид алюмінію) і закріплюють діафрагмою і притискними гвинтами.

Якщо необхідно зменшити енергію іонів, між діафрагмою та зразком порівняння поміщають фольгу з алюмінію, товщина якої повинна відповідати необхідному зменшенню енергії.

3.2. Опромінення пластин кремнію та зразків порівняння

Підготовлені мідні шайби з пластинами кремнію завантажують пристрій для опромінення, періодично і в довільному порядку вводячи між ними мідні шайби зі зразками порівняння.

На кожну домішку, що визначається, має бути підготовлено по 9 шайб зі зразками порівняння, опромінених при трьох різних значеннях енергії іонів в інтервалі від 6 до 10 МеВ для He і від 4 до 6,5 МеВ для протонів.

При визначенні кисню та вуглецю мідні шайби з пластинами кремнію та зразками порівняння (кварц та графіт) опромінюють іонами. Не з енергією від 12,7 до 13 МеВ.

При визначенні азоту пластини кремнію та зразків порівняння з нітриду алюмінію опромінюють протонами з енергією 6,5 МеВ.

При опроміненні пластин кремнію струм однозарядних іонів становить 1-5 мкА, тривалість опромінення від 20 до 120 хв.

Зразки порівняння опромінюють струмом не більше 0,1 мкА, тривалість опромінення 1-3 хв.

(Змінена редакція, зміна N 1).

3.3. Обробка опромінених зразків порівняння

Мідні шайби з опроміненими зразками порівняння з кварцу витримують у боксі фасування протягом 4-5 год, шайби з графітом або нітридом алюмінію витримують 1,5-2 год.

Після витримки зразки порівняння витягують із шайб. Пластини кварцу протирають ватним тампоном, змоченим спиртом, упаковують у алюмінієві касети та передають на спектрометр. -збігів для вимірювання кривих розпаду

3.4. Обробка пластин кремнію після опромінення

Після закінчення опромінення мідні шайби з пластинами кремнію надходять у розфасувальний бокс радіохімічної лабораторії, де їх витримують протягом 5-10 хв (при аналізі з радіохімічним виділенням аналітичних ізотопів F або С), або 30-45 хв (при інструментальному аналізі).

Після закінчення витримки пластини кремнію вилучають із мідних шайб, очищають поверхню ватним тампоном, змоченим спиртом, і поміщають у бокс для хімічної обробки.

При визначенні кисню та вуглецю з поверхні опромінених пластин кремнію повинен бути видалений шар завтовшки 45-50 мкм, якому відповідає зменшення енергії іонів від 13 до 10 МеВ.

При визначенні азоту (на протонах) з опромінених протонами пластин кремнію видаляють шар завтовшки 15-20 мкм.

Для видалення поверхневого шару пластини кремнію обробляють у суміші фтористоводневої та азотної кислот (розчин 2). По 10-15 см цієї суміші наливають у дві чашки з фторопласту. Пластину кремнію затискають у пінцет з фторопласту і занурюють у чашку 1 так, щоб у процесі травлення вона була повністю занурена в суміш. Під час травлення суміш постійно перемішують.

Пластину кремнію обробляють у чашці 1 протягом фіксованого часу (30 або 60 с), потім швидко витягають її з чашки, ретельно промивають водою, підсушують фільтрувальним папером і зважують. По різниці між масою зразка до травлення та після травлення визначають товщину стравленого шару ( ), мкм, за формулою

, (1)

де ;

- Маса зразка до травлення, мг;

- Маса зразка після травлення, мг;

- Повна поверхня пластини кремнію, мм .

Якщо після обробки в чашці 1 товщина стравленого шару менша за необхідну, травлення продовжують у чашці 2 з урахуванням швидкості травлення пластини кремнію в чашці 1. Відпрацьовані розчини зливають у збірники радіоактивних відходів.

Після закінчення травлення пластину кремнію швидко вилучають із суміші кислот, ретельно промивають водою, підсушують, зважують і визначають повну товщину стравленого шару за формулою (1). Товщина стравленого шару повинна бути такою, щоб активність частини опроміненого шару, що залишилася на пластині, відповідала енергії частинок 10 МеВ.

Оброблені таким чином пластини кремнію передають на інструментальний аналіз або піддають подальшій радіохімічній обробці.

(Змінена редакція, зміна N 1).

4. ПРОВЕДЕННЯ АНАЛІЗУ

4.1. Інструментальне визначення кисню та вуглецю в кремнії

Інструментальний метод застосовується для визначення кисню, вуглецю в полікристалічному кремнії та в нелегованому кремнії та в кремнії, вирощеному методом безтигельної зонної плавки, а також для визначення кисню в кремнії, вирощеному методом Чохральського.

Після видалення поверхневого шару (див. п. 3.4) пластину кремнію упаковують у касету з алюмінію та передають на спектрометр -збігів для вимірювання кривих розпаду

Перед початком вимірювань спектрометр -збігів за допомогою джерела Na налаштовують на режим реєстрації анігіляційних -Квантів, після чого визначають природне тло спектрометра.

Вимірювання активності пластини кремнію (кількість збігів в одиницю часу) повинні бути розпочаті через годину після закінчення опромінення. Протягом першої години вимірів, коли реєструють активність З інтервали між вимірюваннями активності повинні становити 10-15 хв, потім інтервали між вимірюваннями активності можуть бути збільшені до 30-60 хв. Час набору збігів у кожному такому вимірі задають таким, у якому статистична похибка ( ) не перевищувала 0,1. Вимірювання закінчують, коли активність зразка знижується до величини природного спектрометра фону.

Активність зразків порівняння вимірюють на спектрометрі -збігів протягом двох-чотирьох періодів напіврозпаду відповідного аналітичного ізотопу (для F 109,8 хв, для З 20,38 хв). Для реєстрації активності Зразки порівняння з графіту і нітриду алюмінію вимірюють з інтервалом 20-40 хв, F-зразки порівняння з кварцу - з інтервалом 60-120 хв.

За результатами вимірювань активності будують на напівлогарифмічному папері криві розпаду радіонуклідів F та З у пластинах кремнію та зразках порівняння. Ці криві будують у координатах , де - Швидкість рахунку аналітичного ізотопу, совп./хв, виміряна в момент часу .

Криві розпаду, побудовані за результатами вимірювань активності пластин кремнію, зазвичай складаються з двох компонентів з періодом напіврозпаду 20,38 хв ( С) та 109,8 ( F).

Обробка кривих розпаду полягає в їхньому графічному розкладанні на компоненти та знаходженні методом екстраполяції швидкості рахунку кожного аналітичного ізотопу. ( F), ( С) у момент закінчення опромінення.

Якщо під час обробки кривих розпаду виявлено невідповідність періодів напіврозпаду, знайдених в експерименті, табличним значенням, аналіз цієї пластини кремнію необхідно повторити із застосуванням радіохімічного виділення аналітичних ізотопів.

Криві розпаду, побудовані за результатами вимірювань активності зразків порівняння, є однокомпонентними та повинні відповідати періоду напіврозпаду З для графіту або F для кварцу. За цими кривими розпаду визначають швидкість рахунку F ( , совп./хв) в кварці та швидкість рахунку З ( , збіг./хв) у графіті в момент закінчення опромінення.

Отримані величини активностей зразків порівняння для трьох значень енергії частинок, що активують, використовують для побудови калібрувальних кривих — залежностей , від енергії активуючих частинок , МеВ. Ці калібрувальні криві використовують для визначення активності зразків порівняння при проміжних значеннях енергії частинок, що активують, відповідних фактичної товщини віддаленого з пластини кремнію поверхневого шару.

Масову частку домішки у відсотках обчислюють за формулами:

кисню ; (2)

вуглецю , (3)

де , - Швидкість рахунку радіоізотопу F та З відповідно в момент закінчення опромінення в пластині кремнію, що відповідає енергії частинок , збіг./хв;

, - Швидкість рахунку радіоізотопу F та З відповідно в момент закінчення опромінення в кварці (SiO ) або графіті ©, що відповідає енергії частинок , збіг./хв;

, , - Середній струм активуючих частинок при опроміненні на прискорювачі кремнію ( ), кварцу (SiO ) або графіту ©, мкА;

, , - Тривалість опромінення на прискорювачі кремнію ( ), кварцу (SiO ) та графіту ©, хв.

Описаний принцип вимірювання кривих розпаду, обробки результатів вимірювання та отримання кінцевого результату - концентрації домішки, що визначається, в пластині кремнію, - покладено в основу автоматизованої системи «АКАН» в комплексі з ЕОМ ЄС-1010. Програму обробки результатів вимірювань складено мовою «FORTRAN-4».

За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох обчислених за формулою (2) або (3) результатів паралельних визначень, кожен з яких отриманий для однієї з двох пластин кремнію, опромінених при одному режимі прискорювача роботи (без перебудови по енергії).

Різниця більшого та меншого з двох результатів паралельних визначень з довірчою ймовірністю 0,95 не повинна перевищувати величин абсолютних розбіжностей, що допускаються, наведених в табл.1.

Таблиця 1

Правильність результатів аналізу контролюють методом, що полягає у проведенні аналізу тих самих пластин кремнію при двох значеннях енергій активуючих частинок. Для контролю правильності відбирають із раніше проаналізованих пластин кремнію зразки із вмістом контрольованих домішок на рівні 10 -10 % за масою.

Кисень і вуглець визначають за енергії іонів Не 7,5 та 10 МеВ, при визначенні азоту пластини опромінюють протонами з енергією 5 та 6,5 МеВ.

Результати аналізу вважають правильними з довірчою ймовірністю 0,95, якщо різниця між знайденими при різних енергіях частинок значеннями концентрацій домішок не перевищує величин абсолютних розбіжностей, що допускаються, наведених в табл.1.

(Змінена редакція, зміна N 1).

4.2. Аналіз із застосуванням радіохімічного виділення аналітичних ізотопів

4.2.1. Визначення кисню в кремнії із застосуванням радіохімічного виділення

Метод застосовують визначення змісту кисню в кремнії, коли необхідно усунути вплив домішок-джерел позитронної активності. Наявність перешкод від домішок і їх усунення встановлюють за результатами обробки кривих розпаду при аналізі кремнію інструментальним методом відповідно до п. 4.1.

Для визначення вмісту кисню із застосуванням радіохімічного виділення F пластини кремнію після інструментального аналізу за п. 4.1 повинні бути знову оброблені відповідно до п. 3.1, повторно опромінені, витримані після закінчення опромінення протягом 5-10 хв і оброблені відповідно до п. 3.4, після чого пластину кремнію переносять у бокс N2 для радіохімічних робіт.

У чашку з фторопласту наливають 5 см. суміші концентрованих фтористоводневої та азотної кислот з відомим вмістом фтору (розчин 2) і в неї пінцетом із фторопласту занурюють кремній.

За час розчинення у суміші товщина пластини кремнію повинна зменшитися не менше, ніж на 300 мкм. Кількість кремнію, переведеного в розчин, контролюють зменшення маси пластини кремнію , мг з урахуванням її повної поверхні , мм (Див. п. 3.4).

У реакційну колбу приладу для дистиляції фтору (черт.1) поміщають 250-300 мг подрібненого силікагелю, колбу закривають воронкою з притертою пробкою і підключають до водоструминного насоса, після чого в колбу переливають суміш 2 з фторопластовой чашки, 0 −15 см концентрованої сірчаної кислоти.

чорт.1. Прилад для дистиляції сполук фтору з кремнієм із молібденового скла

Прилад для дистиляції сполук фтору з кремнієм із молібденового скла

1 - реакційна колба; 2 - трубка з силікагелем, просоченим концентрованою сірчаною кислотою; 3 - приймач фтору, що містить 15 см дистильованої води

Чорт.1

Фториди кремнію відганяють протягом 3-5 хв при працюючому водоструминному насосі і поглинають дистильованою водою в приймачі 3. Після закінчення відгону приймач 3 від'єднують від приладу, а потім відключають водоструминний насос.

Розчин з приймача 3 переливають у скляну склянку місткістю 100 см , Що містить 15 см нагрітого до кипіння розчину нітрату лантану (розчин 1) і продовжують нагрівання протягом 1 хв, безперервно перемішуючи розчин.

Осад, що утворився, фториду лантану відокремлюють центрифугуванням, промивають послідовно гарячою 5 М азотною кислотою, спиртом з ефіром, ефіром і потім підсушують, поміщаючи пробірку з осадом поблизу електроплитки.

Тривалість виділення хімічного осаду фториду лантану не перевищує 20-30 хв.

Висушений осад фториду лантану переносять на кальку, загортають до неї, кальку поміщають у алюмінієву касету і передають спектрометр -збігів для вимірювання кривої розпаду

Активність осаду фториду лантану вимірюють на спектрометрі -збігів з інтервалами між вимірами 30-60 хв. Вимірювання закінчують, коли активність осаду знизиться рівня фону спектрометра.

За результатами вимірювань будують криву розпаду і за нею визначають швидкість рахунку F у фториді лантану , збіг./хв, в момент закінчення опромінення методом екстраполяції.

Після закінчення вимірювань осад фториду лантану вилучають із алюмінієвої касети і зважують. Хімічний вихід фтору визначають як відношення маси осаду , що відповідає 100% виділенню фтору, до маси виділеного в даному досвіді осаду

. (4)

Масову частку домішки кисню ( ) у відсотках обчислюють за формулою

, (5)

де - Швидкість рахунку радіоізотопу F в момент закінчення опромінення у пластині кремнію, відповідних енергії частинок , збіг./хв;

- Швидкість рахунку радіоізотопу F у момент закінчення опромінення в кварці (SiO ), відповідна енергії активуючих частинок , збіг./хв;

, - Середній струм активованих частинок при опроміненні на прискорювачі відповідно кремнію ( ), кварцу (SiO ), мкА;

, - Тривалість опромінення на прискорювачі відповідно кремнію ( ), кварцу (SiO ), хв;

- Хімічний вихід фтору.

Вимірювання кривих розпаду виділених опадів фториду лантану та обробка результатів вимірювань передбачені програмою, складеною для автоматизованої системи «АКАН» у комплексі з ЕОМ ЄС-1010, написаною мовою «FORTRAN-4».

За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох обчислених за формулою (5) результатів паралельних визначень, кожен з яких отриманий для однієї з двох пластин кремнію, опромінених при одному режимі прискорювача роботи (без перебудови по енергії).

Різниця більшого та меншого двох результатів паралельних визначень з довірчою ймовірністю 0,95 не повинна перевищувати величин абсолютних розбіжностей, що допускаються, наведених в табл.2.

Таблиця 2

Правильність результатів аналізу контролюють за п. 4.1.

4.2.2. Визначення кисню та вуглецю в кремнії із застосуванням радіохімічного виділення фтору та вуглецю.

Метод застосовується у випадках, коли необхідно усунути взаємний вплив кисню та вуглецю, а також інших домішок – джерел позитронної активності на результати аналізу.

У нікелевий тигель поміщають 2 г гідроксиду натрію, 1 г азотнокислого натрію, 0,8 г фториду натрію і 0,3 г карбонату натрію, тигель ставлять в печі тигель, попередньо нагріту до 200-250 °С, витримують в ній до. Потім тигель витягають з печі, охолоджують на повітрі до 100-150 ° С, після чого в розплав занурюють зразок кремнію. Температуру в печі підвищують до 400-450 ° С, тигель зі зразком ставлять у піч і проводять сплавлення протягом 4-5 хв. Після закінчення сплавлення нікелевий тигель 1 витягають з печі, охолоджують на повітрі до 100-150 °З поміщають на дно реакційної посудини 2 приладу (чорт.2).

Чорт.2. Прилад для дистиляції сполук фтору з кремнієм та вуглекислого газу з молібденового скла

Прилад для дистиляції сполук фтору з кремнієм та вуглекислого газу з молібденового скла

1 - нікелевий тигель з охолодженим розплавом; 2 - реакційна судина; 3 - трубка з силікагелем, просоченим концентрованою сірчаною кислотою; 4 - приймач фтору, що містить 15 см дистильованої води; 5 - проміжна ємність; 6 - приймач вуглекислого газу, що містить 15 см аміачного розчину хлориду барію

Чорт.2

Реакційну посудину закривають крапельною лійкою, прилад для дистиляції газів підключають до водоструминного насоса. У реакційну посудину через краплинну вирву доливають 10-15 см. концентрованої сірчаної кислоти. Через 4-5 хв після початку реакції в колбу доливають 1,5-2 см води. Відгін продовжують ще 3 хв, потім послідовно відключають приймачі 3, 5 і водоструминний насос.

4.2.2.1. Визначення кисню

З розчину, що міститься у приймачі 4, виділяють осад фториду лантану за п. 4.2.1.

Хімічний вихід фтору визначають за формулою

, (6)

де - Маса осаду фториду лантану, виділеного в даному досвіді, р.

Масову частку домішки кисню розраховують за формулою (5).

За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох обчислених за формулою (5) результатів паралельних визначень, кожен з яких отриманий для однієї з двох пластин кремнію, опромінених при одному режимі прискорювача роботи (без перебудови по енергії).

Різниця більшого та меншого двох результатів паралельних визначень з довірчою ймовірністю 0,95 не повинна перевищувати величин абсолютних розбіжностей, що допускаються, наведених в табл.3.

Таблиця 3

Правильність результатів аналізу контролюють за п. 4.1.

4.2.2.2. Визначення вуглецю

З розчину, що міститься у приймачі 6, виділяють осад карбонату барію. Для цього вміст приймача 6 переливають у склянку. Склянку накривають годинниковим склом, ставлять на електроплитку і кип'ятять протягом 1-2 хв. Потім розчин охолоджують, осад, що утворився, збирають на паперовому фільтрі, поміщеному на дно вирви Шотта. Фільтрування проводять при розрядженні, що створюється водоструминним насосом. Осад послідовно промивають холодним розчином хлориду барію, спиртом, ефіром, підсушують на повітрі. Фільтр із осадом переносять на кальку, загортають до неї. Кальку з осадом поміщають до алюмінієвої касети для вимірювання активності на спектрометрі -збігів.

Активність виділеного осаду вуглекислого барію вимірюють протягом першої години через кожні 10-15 хв, потім інтервал між вимірами може бути збільшений до 30-60 хв. Вимірювання закінчують, коли активність вуглекислого барію зменшиться до рівня фону вимірювальної установки.

За результатами вимірювання активності будують криву розпаду і за нею методом екстраполяції визначають швидкість рахунку З у карбонаті барію у момент закінчення опромінення.

Після закінчення вимірювань осад карбонату барію вилучають із алюмінієвої касети і зважують. Хімічний вихід вуглецю визначають як відношення маси осаду вуглекислого барію, що відповідає 100% виділенню введеного в досвід стабільного ізотопного вуглецевого носія 0,558 г, до маси виділеного в даному досвіді осаду

. (7)

Масову частку домішки вуглецю ( ) у відсотках розраховують за формулою

, (8)

де - Швидкість рахунку радіоізотопу З моменту закінчення опромінення в пластині кремнію, відповідна енергії частинок , збіг./хв;

- Активність радіоізотопу З моменту закінчення опромінення у графіті © при енергії активуючих частинок , збіг./хв;

, - середній струм активуючих частинок при опроміненні відповідно кремнію ( ) та графіту ©, мкА;

, - Тривалість опромінення відповідно кремнію ( ) та графіту ©, хв;

- Хімічний вихід вуглецю.

Вимірювання кривих розпаду виділених опадів карбонату барію та обробка результатів вимірювань передбачені програмою, складеною для автоматизованої системи «АКАН» у комплексі з ЕОМ ЄС-1010, написаною мовою «FORTRAN-4».

За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох обчислених за формулою (8) результатів паралельних визначень, кожен з яких отримано для однієї з двох пластин кремнію, опромінених при одному режимі прискорювача роботи (без перебудови енергії).

Різниця більшого та меншого з двох результатів паралельних визначень з довірчою ймовірністю 0,95 не повинна перевищувати величин абсолютних розбіжностей, що допускаються, наведених в табл.4.

Таблиця 4

Правильність результатів аналізу контролюють за п. 4.1.

4.2.3. Визначення азоту в кремнії із застосуванням радіохімічного виділення вуглецю

Метод застосовують визначення вмісту азоту в кремнії, якщо масова частка бору у ньому вбирається у 1·10 %.

При визначенні азоту з дистиляції приладу (черт.2) виключити приймач 4, з'єднавши трубку з силікагелем 3 і проміжну ємність 5 хлорвінілової трубкою. Визначення виконують як зазначено у п. 4.2.2.2 .

За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох обчислених за формулою (8) результатів паралельних визначень, кожен з яких отримано для однієї з двох пластин кремнію, опромінених при одному режимі прискорювача роботи (без перебудови по енергії).

Різниця більшого та меншого двох результатів паралельних визначень з довірчою ймовірністю 0,95 не повинна перевищувати величин абсолютних розбіжностей, що допускаються, наведених в табл.5.

Таблиця 5

Правильність результатів аналізу контролюють за п. 4.1.

4.2.1, 4.2.2, 4.2.2.1 , 4.2.2.2 , 4.2.3. (Змінена редакція, зміна N 1).