Способ определения углерода в смесях

(51)М КлС 01 Я 27/70 ударственнык комнтеСССРделам изобретенийи аткрытийпубликования описания 13.12.8 45 2) Авторы изобретеви Резчиков и Т. С. Кузнецов 71) Заявитель ЛЕИИЯ УГЛЕР 4) СПОСОБ О В С осится к физико-химиопределения состава спользуемых в микроерод котоот в да навбы в лиза рсдс низас присоединением заявки Изобретение отнческим способамтвердых веществ, иэлектронике.Известен способ определения угл в полупроводниковых материалах, по рому анализируемую пробу окисля реакционной камере в потоке кислор двуокись углерода (СО 2), затем восст ливают СО до СН 4 пропусканием про потоке водорода над никелевым ката тором 11. Концентрацию метана оп ляют с использованием пламенно-ио ционного детектора. Этот способ имеет ряд существенных недостатков: сложность аппаратурного оформления и проведения анализа, обусловленная применением высокотемпературных реакционных камер; высокие требования к чистоте катализаторов и реагентов, а также газов (кислорода и водорода), так как весь процесс ведется при непрерывной их подаче; загрязнение анализируемого вещества примесями углерода за счет катализаторов, используемых газов и стенок реакционных камер.Известен также способ определения органического углерода в смесях путем перевода его электрическим разрядом в метан, ЗО по количеству которого судят о содержании углерода 2).Недостатком данного способа является неприменимость его к определению углерода в металлах и полупроводнпковых материалах, так как углерод из твердых материалов под действием электрического разряда не взаимодействует с водородом с образованием метана,Цель изобретения - обеспечение определения углерода в металлах и полупроводниковых материалах,Указанная цель достигается путем предварительного сжигания в избытке кислорода дуговым разрядом до образования окислов углерода, которые затем концентрируют в низкотемпературной ловушке одновременным удалением кислорода, переводят в другую разрядную камеру, где осуществляют превращение окислов углерода в метан в атмосфере водорода высоковольтным разрядом,На чертеже изображена принципиальная схема устройства, реализующего предложенный способ.Сущность способа заключается в следующем. Образец пробы сжигают в,реакционной камере 1 в атмосфере кислорода. Затем газообразные продукты, образовавшиеся в процессе окисления углерода прпсжигании металлов пробы в атмосфере кислорода, из камеры 1 в ловушку 2, охлажденную жидким азотом прокачивают форвакуумным насосом д. После прокачки краны 4 и 5 закрывают, ловушку 2 размораживаст горячей водой, и окислы углерода потоком водорода переводят через кран б в реакционную камеру 7. Затем камеру 7 стсокают краном 6 и включают электриче:кий высоковольтный искровой разряд, создаваемый генератором 8. После выключения разряда продукты пиролиза из камеры 7 потоком газа-носителя направляются в хроматограф 9, где метан регистрируется пламсннс ионизационным детектором. Содержание углерода определяют мегодом абсолютной калибровки.Высокая температура электрического разряда обеспечивает эффективное окисление углерода в первой реакционной камере 1 и перевод окислов углерода в метан во зторой камере 7. Отсутствие в реакционных камерах посторонних веществ (катализаторов и т, д,) и разогрева сгенок камер исключает загрязнение анализируемой пробы .примесями углерода,П р и м е р, Испытание проводили на установке, изготовленной согласно приведенной на чертеже схеме, с использованием хроматографа Цвет - ба.В качестве газа-носителя использовали галий марки ВЧ. Расход гелия составил 50 млlмин. Хроматографическую колонку линой 1 м заполняли активированным углем марки СКТ, Температура колонки составила 130 С. Регистрацию метана проводили пламенно-ионизационным детек".".:- ром.Реакционная камера 1 (объемом 20 мл) представляла собой кварцевый цилиндр, н торце, которого на вакуумном уплотнении вставлены металлические электрододержатели. Электроды изготовлены из вольфрама. На нижний электрод, для размещения пробы в виде стружки, опилок или порошка, надевали кварцевый цилиндр,Реакционная камера 7 (объемом 5 мл) эллипсоидной формы изготовлена из молибденсвого стекла с впаянными молибденозыми электродами.Ловушка имеет У-образную форму, изготовленную из стеклянной трубки с внут)енним диаметром 3 - 4 мм и длиной 100 мм н заполнена силикагелем.В реакционной камере 1 анализируемую пробу сжигали в атмосфере кислорода при давлении 80 кПа дуговым разрядом (1=5 А) в течение 30 сек, Электрод с пробой служил анодом. Затем открывали кран 4, и газообразные продукты перекачивались форвакуумным насосом в ловушку 2, охлажденную жидким азотом, После прокачки кран 4 и б закрывали, ловушку раз Относительная чувствительность определения углерода, при использовании очищенных от углеродсодержащих примесей 45 кислорода и водорода, составляла 2 10-04,при навеске пробы 0,2 г. Время анализа одной пробы не более 10 мин. Формула изобретения 50 Способ определения углерода в смесяхпутем перевода его электрическим разрядом в метан, по количеству которого судят 55 о содержании углерода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что с целью обеспечения определения углерода в металлах и полупроводниковых материалах, пробу, предварительно сжигают в избытке кислорода дуговым 60 разрывом до образования окислов углерода, которые затем концентрируют в,низкстемпературной ловушке с одновременны.,: удалением кислорода и переводят в другую разрядную камеру, где осуществляют прс вращение окислов углерода в метан в атмораживали горячей водой, и окислы углерода потоком водорода переводили черезкран б в реакционную камеру 7. Давлениеводорода в камере составляло 80 кПа, Ка 5 меру отсекали краном б и включали высоковольтный искровой разряд (С = 1500 пф,У. = О, У = 15 кв, 1 = 50 Ги) на 60 сек стгенератора 8, После выключения разрядапродукты пиролиза из камеры 7 потоком10 газа-носителя гелия направляли в хроматс;раф 9. Электроды в камерах практически не разрушались и их можно использовать многократно без замены.При анализе полупроводниковых и токо.15 непроводящих материалов для стабилизации горения дугового разряда и предотвращения выброса пробы из кварцевого цилиндра в пробу вставляли тонкую металлическую проволочку (из вольфрама, мол;.б 20 сна и др.) .Количественное определение содержани углерода в металлах и полупроводниковых материалах проводили методом абсолютной калибровки ло углероду, эталонные25 образцы готовили на основе анализируемыхматериалов, чистых по углероду, путем добавки в них угольного порошка.Для построения калибровочных графиков в реакционную камору,1 вводили пробу30 с известным содержанием углерода,Под действием электрического разрядаи реакционных, камерах углерод преобразо.вывался в метан, значение высоты пика которого фиксировалось на хроматографе и35 строго соответствовало вводимой концентрации углерода.Калибрсвечные прафики строились вкоординатах ай - ЕдСгде Й - высота пикаметана,40 С - концентрация углерода.769427 Составитель Л, Жаркова Техред О. Павлова Корректор И. Осиновская Редактор Н. Тимонина Заказ 1466/1476 Изд.543 Тираж 995 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5 Тнп. Харьк. фил. гред. Патент.внимание при экспертизе; 1, ЯагЫ К. 1. апд а 11. Е 1 ес 1 гопТес 11 п.,ч 3 М 1 - 2 рр.49 - 56 1970 2. Авторское свидетельство СССР по5 заявке Мо 24 О 1372-25, 1976 (прототип).