Способ определения содержания углерода в селениде цинка

ТЕТ СССРИ ОТНРЫТИЙ кий инстиском полиС М.Кировавкков,Опр Мениеаллур СССР1979. СОДЕРЖАКА, заклюируемой поверхноГОСУДАРСТВЕННЫЙ НГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ(71) Научно- исследовательстут ядерной физики при Томтехническом институте им,(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯНИЯ УГЛЕРОДА В СЕЛЕНИДХ ЦИНчающийся в облучении аналипробы дейтронами, удалении стных загрязнении и растворении анализируемого слоя в травителе на основеазотной кислоты с улавливанием газообразных продуктов разложения, радиохимическом выделении аналитическогоизотопа азототгонкой аммиака изщелочного раствора и последующем измерении его активности, о т л и ч а-.ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности анализа, осуществлениявизуального контроля за окончаниемтравления образца на заданную глубину и повьппения радиохимической чистоты выделения, удаление слоя поверхностных загрязнений и растворениеанализируемого слоя ведут с добавкойперманганата калия до обесцвечиванияраствора, 1163717Изобретение относится к областиядерно-физических методов анализасостава вещества и может быть использовано при проведении радиохимичес 5кого варианта активационного анализа газообразующих примесей в твердыхобразцах по аналитическому изотопуазоту,Целью изобретения является повышение точности анализа, осуществление визуального контроля за окончанием травления образца на заданную глубину и повышение радиохимической чистоты выделения. 15Сущность способа состоит в том,что при удалении слоя поверхностныхзагрязнений и растворения анализируемого слоя используют перманганаткалия, который является индикатором, 20по которому судят об окончании травления образца на заданную глубину,Образующиеся при взаимодействии селенида цинка с азотной кислотой продукты ее разложения взаимодействуют с 25добавкой перманганата, и растворобесцвечивается. Суммарное уравнениереакции разложения селенида цинкаможно записать5/псе + 28 НИО + 6 КМпО = 52 п(ИО) + 30+ 9 Н О.Количество добавки перманганата калияможно рассчитать так, что окончаниереакции взаимодействия добавки перманганата калия с продуктами разложения азотной кислоты, которое фиксируется визуально по обесцвечиванию окрашенного раствора, будет свидетельствовать о растворении эквивалентной 40нанески монокристалла селенида цинка, необходимой для его травления натребуемую глубину. Расчеты, выполненные по приведенному уравнению реакции, показывают, что 10 мг перманганата калия эквивалентны растворению7,61 мг селенида цинка, При обесцвечинании раствора его разбавляютинертным растворителем, например водой и разложение селенида цинкаЭ50прекращается. Таким образом удаетсявизуально определить окончание травления образца на заданную глубину ипрекратить его, Кроме того, так какперманганат калия является очень)5сильным оислителем, он способенокислять Вг и Вг до нелетучих ионовВгО и препятствовать переходу бро 3ма н газ оную фаэ у, улучшая радиохимическую чистоты выделяемого при заложении образца азота.П р и м е р . Проверка предлагаемого способа проведена при определении углерода н монокристаллах селе- нида цинка, выращенных иэ расплава.Предварительно на необлученных образцах проверяли воспроизводимость и точность травления образца селенида цинка в азотной кислоте плотностью 1,33 г/смв (54 ) с добавкой перманганата калия, При этом брали образцы различной формы, величины поверхности и нанески. После растворения в азотной кислоте добавки перманганата калия травление вели в этом смеси при комнатной температуре до обесцвечивания раствора; затем образец вынимали, высушивали и взвешивали, Данные травления приведены в табл.1,Результаты табл. показывают хорошее совпадение экспериментальных данных (среднее значение убыли веса на 10 мг КМпО, из 15 опытов 7,58 + + 0,36 мг) с вычисленным по уравнению реакции растворения (7,61 мг), Среднее квадратичное отклонение мень ше 5 , Из этой же таблицы видно, что время травления до обесцвечивания ра створа изменяется н больших пределах, Для сравнения эффективности контроля травления по времени и визуального по обесцвечиванию раствора травления на двух различных образцах проводили последовательное травление слоя за слоем при следующих условиях: количество азотной кислоты 10 мл, навеска КМпО10 мг. Время травления без добавки КМпО 45 с, с добавкой КМп 04 - до обесцнечинания раствора. Эти условия выбраны как характерные для травления предварительного слоя поверхностных загрязнений, Полученные результаты приведены и табл,2.Данные табл, 2 свидетельствуют о преимуществе визуального контроля за толщиной снятого слоя поверхностных загрязнений по обесцнечиванию раствора, где наблюдаемые отклонения от среднего значения, близкого к расчетному, не превышает 10 , тогда как контроль по времени травления дает ошибку около 50.Для выбранных условий травления при плотности селенида цинка 5,42 г/см , площади травления 1 смь 220 и величине добавки перманганата калия 1 О мг расчетная толщина стравливаемого слоя составляет 14 мк. Припроведении анализа конкретных образ 5цов навеску перманганата калия рассчитывают исходя из толщины поверхностнйх загрязнений (обычно 10-15 мк)глубины активации и поверхности образца при травлении, 10Образец монокристаллического селенида цинка в виде пластинки илидиска толщиной 2-3 мм и облучаемойповерхностью 1-2 см облучали в тече 2ние 10 мнн дейтронами с энергией6,6 МэВ при токе 1 мкА. С облученного образца удаляли слой поверхностныхзагрязнений травлением в 10 мл азотной кислоты с предварительно введенным по расчету количеством КМпО,Образец травили до обесцвечиванияраствора, разбавляли раствор водой.Затем образец вынимали и промываливодой. Очищенный от поверхностныхзагрязнений образец снова растворяли в азотной кислоте с добавкой перманганата калия, достаточной для растворения образца уже на глубину активации (150 мк для энергии дейтронов 6,6 МэВ). Растворение заканчивали после обесцвечивания раствора разбавлением его водой. Растворение вели в герметичном устройстве, и выделяющиеся при растворении газы собирали с продувкой воздуха после растворения в специальную цилиндрическую кювету диаметром 80 мм и объемом 150 см,выделение аммиачного азотаизраствора основного травления проводили известным способом отгонки аммиака иэ щелочного раствора с поглощением в приемнике с раствором кислоты. Раздельное измерение в идентичныхусловиях кривой распада выделенной 45а+-активности газовой фазы и отогнанного раствора позволило проверитьрадиохимическую чистоту выделения иоценить распределение азотапофазам. Измерение р -активности велина спектрометре у- совпадений с.кристаллами Ба(Т 1) 100 х 150 мм, Вовсех случаях активность азота в аммиачной фракции была радиохимически чистой. Период полураспада соответствовал азоту(10 мин), а в55гамма-спектре, снятом на многоканащ -ном анализаторе, присутствует только пик аннигиляционных гамма-квантов 0,51 МэВ.Для оценки эффективности влияния добавки перманганата калия на радио- химическую чистоту азотав газовой фазе была проведена серия сравнительных экспериментов:1) анализ селенида цинка по предлагаемому способу;2) анализ селенида цинка без добавления перманганата при травлении основного слоя;3) то же, но с предварительным пропусканием газообразных продуктов . разложения через 203-ный раствор БаОН;4) анализ по предлагаемому способу с пропусканием газообразных продуктов разложения через 203-ный раствор ИаОН.В первом эксперименте газовая фаза через 10-12 мин после окончания облучения была радиохимически чистой по азоту, и ее активность составляла 10-207. от общей активности азота. Во втором случае рф-акти- ность газовой фазы в несколько (иногда в 10 и более) раз превышала активность аммиачной фракции азота, период полураспада был близок к 7 мин, а в гамма-спектре присутствовали характерные для радиоброма гамма-линии, в частности " Вг с 1, 6,46 мин, образующегося из селена по реакциям"ЯеИ,п Бг и Яе (й, 2 п) Вг.В третьем случае активность газовой фазы после поглотительного раствора была радиохимически чистой по азотуи составляла, как и в первом случае, не более 203 от активности азотааммиачной фракции, а активность поглотительного раствора по величине и характеру гамма-спектра идентична с измерениями газовой фазы второго эксперимента,В четвертой серии экспериментов в поглотительном растворе не обнаружено никакой активности (только фон измерительной установки), вся активность находилась в газовой кювете и соответствовала азоту.1163717 Таблица 1 Результаты травления образцов селенида цинка в смесиНИО + КМпО Кол-во Навеска Вес образцадо травления,г Убыль веса,мгУбыль веса на 1 О мг добавки,мг ремяравлеия добес- вечива кислоперманганата,мг ты, мл ия 2,2957 2,1391 6 мин 206,2 151,7 5 с 158,81163717 Таблица 2 Сравнительные данные по контроли травления селенида цинка позаданному времени травления и визуального по обесцвечиваниюраствора 1 образец Условиятравления П образец быль среднее еса, квадрат вес травления, мг мг значение 5,9+2,3Л.Патай орр Тираж 847 НИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытии 13035, Москва, Ж, Раушская нааказ 73 исно изводственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная 10 мл НБОвремя травления 45 с 10 мл НМО10 мг КМпО травлениедо обесцвечивания вес до убыль среднее травле- веса, квадрат. ния,мг мг значение 92,2 3,89,1 3,85,7 6,777,6 ;6,6 773 8,0 765 8,0 741,1 7,7 733,4 7,2 726,15 7,3 1378,13771375,1371,8 1367,9 1362,9 1356,5 1,31,93,3 4,89+2,84 8,1 9,2