Масс-спектрометрический способ определения содержания иодистого метила в диметилкадмии

(5 р 4 С 01 М 27/62 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И СПОСОСТОГО.89. о-ис стирстт хи ином и и ачевског (72) и И, (53) (56) М 11С В,И.фаерман, Н,Д. Гришновасодержан оэволяющии определИМ наряду с другими Цель изобретения месями.нижение преде част- иодис дистого метила в дини илк адмии.а чертеже покази высоты пиков афик эависиемени. ст аемыи спосо ектросянный ас еского анализа дении паров об ик, их ионизац ключа метри во вв источ а в ным ект егистрацни ма онцентраций д с-спектраметилкадми ударо расче ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Изобретение относится к аналитической химии, а именно к массспектрометрическим способам анализа алкильных соединений кадмия, в ности к определению содержания того метила в диметилкадмии.Диметилкадмнй (ДМК) является исхо ным компонентом при получении многих сложных полупроводников. Иодистый метил (ИМ), используемый при синтезе ДМК, является трудноудаляемой примесью, всегда присутствует в нем и часто его концентрация определяет качество ДМК, поэтому необходим чувМАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИ Б О ДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ИОДИ МЕ ИЛА В ДИМЕТИЛКАДМИИ (57) Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для контроля производства полупроводниковых элементов. Способ включает ионизацию паров диметилкадмия электронным ударом, регистрацию масс-спектра и расчет концентрации иодистого лития по высотам пиков масс-спектра. Особенностью способа является обогащение анализируемого образца перед иониэацией с помощью реакции обмена со ртутью, в результате которой образуются метал-Ж лический кадмий, оседающий на стенках трубки напуска, и диметилртуть. Использование реакции обмена позволило в 50 раэ снизить предел обнаружения иодистого метила в диметилкадмии.1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл. ительныи и экспрессныи методлимХ дмкгде Хм 15 концентрация иодистогометила, кг/мконцентрация диметилкадмия,кг/м; Хк 1 4НФф фгп 20 высоты пиков с массовыми числами 142, 144, 217 соответственно.Насыщение ртутью проводят путем вве дения паров ртути из ампулы с металлической ртутью, находящейся при комнатной температуре, причем трубку напуска охлаждают жидким азотом в течение 5-15 мин. Предложенный способ осуществляют следующим образом.Часть трубки напуска (1 О см) массспектрометра МИ 1201 обматывают тканью, которую смачивают жидким азотом. Из системы напуска подают поток паров ртути из металлической ампулы, в которой находится жидкая ртуть нри комнатной температуре. Накопление ртути в трубке ведут в течение времени Г , после которого трубку нагревают до комнатной температуры и подают через нее поток паров диметилкадмия интенсивностью обычно45 применяемой при анализе (давление паров при этом в ионизационной камере возрастает до 10 - 10 Па). Молекулы ДМК при соударении со стенкой вступают в реакцию обмена с ртутью, в результате которой образуется метал лический кадмий, оседающий на стенке и диметилртуть (ДМР) .При высокой степени заполнения адсорбционного слоя на поверхности трубки напуска ртутью степень превращения ДМК и ДМР при комнатной температуре может достигнуть 95-987. и выше. При этом интенсивность линий масс-спектра ДМК, наиодистого метила по высотам пикон с учетом коэффициентов относительной чувствительности, перед введением паров анализируемого образца проводят насыщение поверхности трубки между5 ионизационной камерой и натекателем ртутью, затем устанавливают постоянный поток паров образца, регистрируют его масс-спектр и определяют отноше ние концентрации диметилкадмия иэ соотношения лагающихся на линии ИМ (с массовымичислами 127, 142) уменьшается в50 раз и более, что позволяет в такоеже число раз понизить предел обнаружения ИМ, В качестве характеристического пика для определения количестваИМ наиболее целесообразно выбратьпик ионов СНз 1 ф с массовым числом142. Интенсивность налагающего нанего пика ионов 112 1 ссоставн,ляет 0,83 от интенсивности пика ио"ов 114 с,1 си,)ф с массовым числом44, т.е. часть интенсивности пикас массовым числом 142, приходящимсяна ион СНЪ 1, равна 11 14 Ь иФ 09 83 тПри реакции переалкилирования иэодной молекулы ДМК получается однамолекула ДМР, Поэтому для определения концентрации ДИК, подаваемогоиз системы напуска, может служитьодин из пиков масс-спектра диметилртути (характеризующий количество ДМКпрошедшего реакцию переапкилирования) и масс-спектра ДМК, на которыйналагается пик ИМ, В качестве такихпиков используют пики с массовымичислами 217 и 144 соответственно.Для учета различной эффективностииониэации ИМ, ДМК, ДМР были точноприготовлены смеси ИМ с ДМК и ИМс ДМР и по результатам анализа измерены коэффициенты к относительнойчувствительности, приведенные втабл,1,Таким образом, концентрацию ДМК в образце может характеризовать сумма Ьг,г (0,71 + Ь, ) 0,24 и отношение концентраций ИМ и ДМК можно определить по укаэанной формулеХим 1 4 г - Ь фа 083Хк Ьа, /0,7 + 114% /О 24На чертеже приведены зависимости Ь,г от временис момента подачи паров ДМК через трубку напуска, покрытую ртутью в течение т = 5, 10 и 15 мин (соответственно кривые 1, 2, 3). Как видно, степень превращения ДМК в ДМР в первые 5 мин с начала напуска близка к 1007 Увеличение Г до 15 мин увеличивает время полного распада ДМК всего в 1,5 раза. В дальнейшем в нашей работе используется Т = 10 мин, Практически полное отсутствие линий масс-спектра ДМК в течение 5 мин позволяет несколько раз зарегистрировать масс-спектр в диапазоне153098 массовых чисел 140-145 и 215-220,т.е. получить усредненные значениявеличин.Для проверки правильности способаи исключения возможности потери ИМ5при прохождении трубки напуска проведены анализы смесей ДМК с ИМ, приготовленные с точностью 2 И, из ИМ маркиХЧ и ректифицированного ДМК, содержащего по данным газохроматографическогоанализа 7,210мол.Е ИМ.П р и ме р 1.К дозирующему вентилюсистемы напуска масс-спектрометраЙИ 1201 через коваровый переход присоединяют стеклянную ампулу объемом200 мп, содержащую смесь из 90,5 Х ДМКи 9,6 ь ИМ при давлении 1000 Па, Частьтрубки напуска (длиной 1 О см, внутренний диаметр 8 мм) обматывают 20тканью, которую смачивают жидкимазотом. На 10 мин открывают вентиль,отсекающий систему напуска от металлической ампулы, содержащей каплюртути (температура ампулы комнатная), 25В течение 5 мин трубка напуска нагревается до комнатной температуры.Масс-спектрометр настраивают на вершину пика ионов с массовым числом217/202 н с + и с помощью дозируюнс,н,щего вентиля устанавливают потокпаров образца такой интенсивности,чтобы высота контролируемого пикасоставляла половину самой грубойшкалы усилителя (150 В). После этогов течение 5 мин поочередно регистрируют пики ионов с массовыми числами142, 144, 217, по высотам которыхпо укаэанной формуле рассчитываютконцентрацию ИМ. 40Реэультаты анализов смеси ДМКи ИМ приведены в табл.2. Предлагаемый способ может бытьреализован без конструктивных переделок на серийных масс-спектрометрах,1 6имеющих как двойную систему напуска,так и одинарную. В последнем случаев систему вводят пары ртути, а потоманализируемый образец. Удлинение процедуры анализа не более 30-40 мин,Формула изобретения 1. Масс-спектрометрический способ определения содержания иодистого метила в диметилкадмии, заключающийся во введении паров образца в ионный источник масс-спектрометра, их иониэации электронным ударом, регистрации масс-спектра и расчете концентраций иодистого метила н диметилкадмия по высотам пиков с учетом коэффициентов относительной чувствительности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения предела обнаружения иодистого метила, предварительно поверхность трубки между ионизационной камерой и натекателем насыщают ртутью, затем устанавливают постоянный поток паров образца при комнатной температуре трубки, регистрируют его масс-спектр и определяют отношение концентрации иодистого метила Хкг(- ) и концентрации диметилкадмия мкгХ(- ) из соотношенияМК м Хям ЬлАй: ЬшОк 83Хдвн Ь,т /0,71 + Ь,/0,24 где Ь 1, и Ь,тс массовыми числами 142, 144, 217 соответственно.2. Способ по и.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что насыщение ртутью проводят путем введения паров ртути из ампулы с металлической ртутью, находящейся при комнатной температуре, причем трубку напуска охлаждают жидким азотом в течение 5-15 мин.1530981 Таблица 1 МассовоеВид ионачисло Вещество СН 1+202 исн4 сд 1 сн+ 142 217 144 СНз 1) в/1 Ь (ммБ 1 142 237,6144 13217 15102 42 240,8144 17217 15203 142 308,144 63217 1480 104 9,4 0,1025 9,3 -О,0)109 9,8 +О,3,1 129 20 5 70 Составитель В.КудрявцТехред М,Ходанич рректор С,Черни оз едакт 44 Тираж 789 Подписноедарственного комитета по крытиям при ГКНТ ССС3035, Москва, Жл. 4/5 аказ 79 НИИПИ Г изобретениям и от5, Раушская наб.,Производственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгор Гагарина, 10