Метод вакуумной искры

Масс-спектрометр с искровым ионным источником позволяет проводить многоэлементный химический анализ с высокой абсолютной и относительной чувствительностью [1]. Не менее важны и другие достоинства этого прибора, в частности, отсутствие влияния третьих элементов и хорошая линейность. Калибровочный график метода вакуумной искры в широком диапазоне концентраций представляет собой прямую, проходящую под углом 45° к осям координат [2]. Поэтому для количественного анализа достаточно определить значения коэффициентов относительной чувствительности Ki, которые определяют сдвиг калибровочных прямых, соответствующих различным примесям. [c.204]

Разброс энергии в ионном пучке, получаемом в искровом источнике, достигает величины 1 кэв. При такой неоднородности пучка нельзя использовать масс-спектрометр с фокусировкой только по углу, так как при этом предполагается применение ионного пучка, однородного по энергии [40]. Этот факт послужил тем препятствием, которое задержало применение метода вакуумной искры для химического анализа. [c.121]

Принципиальная возможность определения примесей газов в металлах масс-спектральным методом вакуумной искры очевидна для доказательства этого достаточно сопоставить давление пара пробы вблизи канала искрового разряда (10 —10 тор) [27] и давление остаточного газа вакуумной системы (10 тор). Однако количественная расшифровка при определении кислорода затруднена из-за повышенного по сравнению с элементами основы и примесей выхода его ионов, который к тому же еще зависит от природы анализируемых веществ и состояния их поверхностей. Применение стандартов решает проблему количественного анализа, но абсолютная [c.40]

Методы масс-спектрометрии основаны на получении ионов определяемого элемента, их последующем разделении в магнитном поле (или другими средствами) по величине отношения т е (где т — масса иона, е — величина его заряда) и регистрации спектра полученных групп частиц. Они применяются в аналитической химии брома для количественного определения изотопов и для структурного анализа смесей гомологов по их молекулярной массе. Наиболее универсальные варианты — метод вакуумной искры и метод ионной бомбардировки, как и оптический спектральный анализ, позволяют одновременное определение большого числа элементов. Однако масс-спектры отличаются от оптических спектров отсутствием мертвых зон и в меньшей мере обременены помехами со стороны элементов-спутников, что обеспечивает более высокую чувствительность анализа, достаточную для решения ряда специальных задач химии материалов очень высокой степени чистоты. [c.158]

Масс-спектральный метод вакуумной искры позволяет определять примеси в твердых веществах с чувствительностью до 10 % [47, 48], причем одновременно определяются примеси элементов от лития до урана включительно (см. также настоящий сборник). [c.10]

Чувствительность определения трудновозбудимых неметаллических элементов можно увеличить методом вакуумной искры [c.104]

Спектрометрический метод вакуумной искры (разд. 3.2.6) является многообещающим для определения газов в металлах. Дальнейшее совершенствование этого метода показало, что он может удовлетворить требованиям, касающимся экспрессности и точности. Аналитические методы, основанные на вакуумной экстракции, восстановительном плавлении с газом-носителем или активационном анализе, в настоящее время должны рассматриваться как наиболее подходящие для определения кислорода в металлах. Для определения азота и водорода, а также кислорода одновременно с азотом и водородом применение подходящих методик эмиссионного спектрального анализа кажется перспективным. [c.180]

Нестабильность ионного тока устраняется двумя путями использованием фотографических пластин [41—43] или применением регистрирующей системы, в которой фиксируются отношения разрешенного и неразрешенного ионных пучков вместо величины одного разрешенного пучка. В искровом источнике анализируемый образец полностью распадается и наблюдаемый масс-спектр представляет собой сумму масс-спектров индивидуальных элементов, из которых состояло твердое вещество. Метод вакуумной искры не может дать информации для идентификации сложных соединений он применяется главным образом для анализа металлов, сплавов, полупроводниковых материалов и т. п. [c.121]

Основными преимуществами метода вакуумной искры являются высокая чувствительность [42] (о чувствительности можно судить по тому факту, что метод позволяет регистрировать с уверенностью поверхности загрязнения на электроде эквивалентные 0,1 монослоя) и возможность за один эксперимент получить информацию об элементах-примесях в исследуемых веществах в пределах всей периодической системы. Немаловажным является тот факт, что анализы образцов можно проводить без использования стандартов для калибровки прибора, и нет необходимости применять химические реактивы, что уменьшает вероятность внесения примесей. Чтобы достигнуть чувствительности Ю- О/о (атомных) [45], необходимо израсходовать 1—1,5 мг образца, имеющего хорошую проводимость. Для образцов с худшей проводимостью расход вещества несколько возрастает, но обычно не превышает 3—5 мг. [c.122]

Во-первых, при определении следов элементов всегда встает вопрос фона. Если постепенно уменьшать количество углерода в образце, то можно заметить, что существует минимум, ниже которого ток иона С " уменьшаться не будет. Это значение тока соответствует пику С+, обязанному своим существованием остаточным углеводородным газам, присутствующим в вакууме. Это ограничение, обусловленное фоном, нежелательно для одних значений масс и почти не играет роли для других. Для доказательства, что наблюдаемая масса принадлежит образцу, обычно требуется несколько экспозиций. Для большинства элементов влияние фона становится меньше при снижении давления. Применение новейшей вакуумной техники [47] должно заметно повысить чувствительность и достоинства метода вакуумной искры. [c.123]

Исследованию основных аналитических характеристик метода вакуумной искры — чувствительности и точности получаемых данных — посвящена больщая часть публикаций. Пределы точности масс-спектрометрических результатов зависят от чувствительности эмульсии на различных участках фотопластинки, режимов работы искрового источника, характера образования ионов исследуемого вещества в искровом промежутке, структуры спектра масс, вариаций фона фотопластинки и условий ее проявления, соответствия индивидуальных ионных токов элементному составу анализируемых веществ, распределения примесей в пробе и т. д. [c.6]

Поскольку чувствительность метода вакуумной искры высока, арматура искрового источника изготовляется из такого материала, который не вносит дополнительных примесей в регистрируемый масс-спектр. В качестве материала для изготовления щелей, держателей, экранов, подводящих проводов и т. п. обычно используется тантал. [c.18]

Механизм формирования изображения. Исиользование фотопластинки в качестве детектора ионов позволяет сохранить основные преимущества метода вакуумной искры высокую чувствительность, широкий диапазон регистрируемых масс, однако вносит определенные неточности в получаемые результаты, связанные со специфическими свойствами эмульсионных слоев. Обзор свойств фотоэмульсий, применяемых в искровой масс-спектрометрии, сделан Оуэнсом [8]. [c.72]

ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ВАКУУМНОЙ ИСКРЫ [c.103]

Главки Г. Г. и др. Разработка масс-спектрального метода вакуумной искры для определения примесей азота, кислорода и углерода в Nb, Та и Gee чувствительностью 10 —Ю %. Фонды Гиредмета, 1967. [c.108]

Предельная чувствительность обнаружения примесей в некоторых материалах методом вакуумной искры [c.129]

Таким образом, с учетом приведенных в табл. 4.12 наложений масс, метод вакуумной искры позволяет определить в сложных образцах горных пород около 50 элементов, содержащихся в больших ц малых концентрациях. Работы [94, 95] также по- [c.139]

ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА ВАКУУМНОЙ ИСКРЫ [c.150]

В гл. 3 от.мечалось, что одно из главных достоинств метода вакуумной искры — высокая абсолютная чувствительность — при определении сравнительно высоких —10 1 ат.%) кон- [c.150]

Значительная доля алюминия в полном ионном токе повышает требования к чистоте материала сканирующего электрода. К счастью, в настоящее время алюминий, выпускаемый промышленностью, обладает высокой степенью чистоты. В алюминиевом сканирующем электроде, использованном в данном методе, суммарное содержание примесей не превышало 10 ат.% в основном за счет Mg, К, Na и Са. Примеси, влияющие на электрофизические свойства полупроводниковых материалов,, не были обнаружены до предела чувствительности метода вакуумной искры — 10 ат.%- [c.177]

При распылении с поверхности кремния площадью 300 мм слоя толщиной 1 мкм достигается практически предельная чувствительность метода вакуумной искры — 3-10 ат. %, иными [c.177]

Добавление в исследуемую жидкость порошкообразного графита— не лучший выход из положения, однако он был применен авторами прн анализе растворов, чтобы обеспечить нужную проводимость замороженных проб. Известно, что жидкости в состоянии льда приобретают свойства изоляторов, поэтому их непосредственный анализ методом вакуумной искры затруднителен. С другой стороны, добавление в анализируемую жидкость порошкообразного графита приводит к усложнению спектра масс, перекрытию многих аналитических линий примесей, в го же время проводимость пробы улучшается незначительно. [c.193]

В последнее время с помощью масс-спектрального анализа методом вакуумной искры проводят локальный анализ тонких слоев вещества 229.2зо [c.185]

Анализ высокопроцентных содержаний примесей с помощью искровой масс-спектрометрии имеет мало преимуществ по сравнению с рентгеноспектральным методом, результаты которого отличаются высокой точностью и воспроизводимостью. Рентгеноспектральный метод неэффективен для измерения легких элементов Ве, Li, Не, Н, которые могут быть определены методом вакуумной искры. В этом, пожалуй, единственное преимущество масс-спектрометра с искровым ионным источником при анализе прнмесей, содержащихся в больших концентрациях. Чувствительность электрической регистрации ионных токов составляла 10 а. В настоящее время имеются приемники ионов, позволяющие детектировать токи с чувствительностью до 10 а, т. е. теоретически можно легко достигнуть предельной чувствительности фотографического метода регистрации порядка 10 —10 % и даже превысить ее. На практике с помощью электрической регистрации такая чувствительность теперь реализуется на приборах с устройствами для стабилизации ионного тока, оснащенных необходимыми детектирующими приставками [20, 21]. [c.115]

Масс-спектральный метод вакуумной искры начал с 1954 г. применяться для определения примесей в полупроводниковых веществах [1]. Описание конструкции промышленного масс-анализатора с двойной фокусировкой, искровым источником ионов, фотографической регистрацией спектра масс и метод анализа некоторых твердых веществ при помощи этого прибора изложены в работе [2]. О конкретных применениях метода вакуумной искры для анализа ультрачистых веществ, сплавов, непроводящих материалов, химических элементов с низкой температурой плавления и микропримесей в жидкостях говорится в работах II—6]. [c.104]

Масс-спектральный метод вакуумной искры, согласно литературным данным, успешно применяется для определения примесей в соединениях АщВу и исходных материалах. Отсутствие химической подготовки образцов (за исключением очистки поверхности травлением) сводит к минимуму возможность загрязнения проб посторонними примесями. Чувствительность определения некоторых элементов-примесей в интерметаллидах достигает 3- 10 % [31]. Результаты по определению примесей в ОаЛз, ОаР, 1п5Ь и ОаЗЬ находятся в хорошем согласии с числом носителей тока, найденных по величине эффекта Холла, и с подвижностью носителей. [c.133]

Предельная абсолютная чзтствительность для примесей, определяемых масс-спектрометрическим методом вакуумной искры [c.77]

Разброс данных масс-спектрометрического метода, как правило, был значительно меньше, чем рентгеиоспектрального. Это объясняется усреднением состава исследуемого вещества в масс-спектрометрпческом методе из-за многократного переноса распыленных частиц образца в зазоре между электродами [56], Существует несколько способов для получения результатов с высокой точностью. Предельная точность результатов. метода вакуумной искры ограничивается возможностями фотографической регистрации 2—4% из-за неодинаковой чувствительности и неоднородности эмульсии фотопластинок, [c.104]

Рассмотрим аналитические возможности масс-сиектрометри-ческого метода с вакуумной искрой, используемого для анализа кремния и германия. Как уже отмечалось ранее, чувствительность метода вакуумной искры достигает 10 ат. %. В кремнии,. напри.мер, этим методом можно одновременно обнаружить окола 70 прнмесей. В табл, 4.7 приведены данные о положении в спек- [c.124]

В настоящее время наибольшие требования к чистоте материалов предъявляют полупроводниковая техника и вакуумная металлургия. Поскольку газовые примеси и углерод влияют на физические свойства твердых веществ [73], их определение является важной задачей. Возможности определения газовых загрязнений в твердых веществах с помощью метода вакуумной искры рассматривал Дьюк [74]. Автор считает, что предельная чувствительность этого метода по кислороду и азоту составляет меньше 10 з ат.%, а по углероду 10 ат.%. По мнению Виллардсона [75], предел обнаружения, доступный на масс-спектрометре с искровым источником для кислорода и углерода, составляет около 10 ат.% и в дальнейшем может [c.131]

Анализ работ по применению искровой масс-спектрометрии для определения газов и углерода в твердых веществах позволяет сделать заключение о принципиальной возможности использования этого метода для решения таких задач. Однако имеющиеся данные свидетельствуют и о том, что предельная чувствительность определения кислорода, азота и углерода методом вакуумной искры не превышает возможности других методов анализа газов. В то же время сложность анализа этих прнмесей на масс-спектрометре с искровым источником ограничивает его широкое распространение в будущем. Эти трудности усугубляются низкой производительностью метода, так как перед проведением анализа необходим многочасовой прогрев ионного источника, что не всегда гарантирует правильность получаемых данных для этих примесей. Возможность метода также ограничивается природой исследуемых веществ и особенностями их спектров масс, так как во многих случаях аналитические линии газов бывают перекрыты линиями много-зарядных ионов. [c.133]

Иногда чувствительность метода вакуумной искры (10 1 — 10 - г) недостаточна для решения поставленной задачи. Так, например, в современных полупроводниковых приборах активная площадь отдельных элементов измеряется квадратными микрона.ми р — л-переходы располагаются на глубине нескольких микронов от поверхности. Для того чтобы определять в таких малых объемах примеси, влияющие на параметры диодов и транзисторов, необходимо обеспечить абсолютную чувствительность порядка г. Если бы удалось создать аналитический -шетод, чувствительность которого превышала бы достигнутую Е настоящее время в миллиард раз, соответственно с эти ,1 возросли бы трудности при интерпретации получаемых данных. При таком мало . числе детектируе.мых атомов ( 100) в сследуемых объемах неоднородность будет вызвана скорее всего статистическим характером их распределения, на фоне которого трудно вскрыть какие-либо закономерности. [c.151]

В связн с определением состава тонких слоев наряду с из-вестпыми аналитическими характеристиками искровой масс-спектрометрии (диапазон регистрируемых примесей, чувствительность, правильность и точность результатов) большое значение приобретает пространственное разрешение. Минимально возможная толщина слоев, которые могут быть проанализированы с помощью искрового ионного источника, определяет возможность применения масс-спектрометрического метода вакуумной искры к послойному анализу тех или иных объектов. [c.158]

Осуществить анализ слоев кремния толщиной меньше 20—30 мкм описанным способом не удалось. Даже при анализе кремниевой пленки толщиной 32 мкм (см. табл. 5.2) чувствительность определения примесей была относительно невы-соко11 (1-10 ат.%), в то вре.мя как количества материала пробы, израсходованного при снятии слоя толщиной около 30 мкм с поверхности образца площадью в 1 см-, вполне достаточно для достижения предельной чувствительности метода вакуумной искры (ЬЮ ат.%). Попытки получить экспози- [c.166]

Отсюда можно было бы сделать вывод, что глубокая эрозия материала не позволяет использовать масс-спектрометрический метод вакуумной искры для анализа слоев полупроводннковых материалов толщиной меньше 10—30 мкм. [c.167]

Для выбранных условии эксперимента 081=0,78 л(юи 2,7 = = 0,29 мкм. Иными словами, масс-спектрометрическим методом вакуумной искры с использованием алюминиевой демпферной пленки могут быть уверенно проанализированы слон кремния толщиной меньше 1 мкм. Точность снятия тонких слоев пробы может быть дополнительно повышена при использовании авто-матической системы для поддержания постоянной величины межэлектродного зазора. [c.174]

Метод вакуумной искры применяют для анализа содержания многих примесей. Он позволяет одновременно регистрировать много элементов. Чувстврхтельность метода высокая и достаточна для решения многих проблем. Кроме того, этот метод быстрый. Почти все элементы периодической системы можно определять почти в любой основе. Метод удобен для анализа металлов, полупроводников, изоляторов, твердых и жидких тел, порошков и микропроб, для определения примесей на поверхности и по всему объему пробы. Концентрационная чувствительность практически для всех элементов составляет 10 —10 % исключение составляют элементы, определяющие фон прибора. Отсутствуют выраженные эффекты влияния основы. Результаты воспроизводятся в пределах фактора 3. Полный полуколичественный анализ элементов-примесей в пробе на уровне концентраций 0,0001% можно осуществить не более чем за 1 час. [c.370]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология