郅富國(guó) 王 煒

（北京有色金屬與稀土應(yīng)用研究所，北京100012）

金砷靶材是一種抗電遷移和抗電腐蝕性能好且具有合金比較穩(wěn)定的P.L.S.（波峰焊）波段硅功率晶體管金屬化材料，該靶材的性能直接影響元器件的質(zhì)量。隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，對(duì)金砷合金靶材的需求也不斷增加，我單位在金砷靶材的科研上進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)。而金砷靶材中砷含量加入情況如何，均勻性如何都會(huì)影響靶材的性能，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，可以對(duì)工藝的處理方法進(jìn)行改動(dòng)，最終確定完善的工藝過(guò)程。因此準(zhǔn)確、快捷檢測(cè)金砷合金靶材中砷含量，是金砷合金靶材非常重要的。金砷合金靶材中砷量的測(cè)定，目前還沒(méi)有相應(yīng)的化學(xué)分析方法，只有JY／T015—1996《電感耦合等離子體發(fā)射光譜法通則》、GB／T10725—1989《電感耦合高頻等離子體發(fā)射光譜法通則》、GB／T7739.3—《金精礦化學(xué)分析方法第3部分：砷量的測(cè)定》［1－3］。在此基礎(chǔ)上確定了電感耦合等離子體發(fā)射光譜法分析金砷合金靶材中砷量的檢測(cè)方法，為金砷合金靶材的科研提供了有力的技術(shù)支持。

本實(shí)驗(yàn)采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定金砷合金靶材中砷量進(jìn)行研究。對(duì)砷元素分析譜線的選擇、基體元素的影響問(wèn)題、標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定、精密度進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)，制定了測(cè)試方法，并在科研、生產(chǎn)應(yīng)用中取得了較好的效果。通過(guò)對(duì)大量的產(chǎn)品分析測(cè)試試驗(yàn)，表明本方法準(zhǔn)確度好，精密度高，操作簡(jiǎn)便快捷。精密度：RSD＜3.0%，樣品加標(biāo)回收率在：99.2% ～100.4%。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 范圍

本方法適用于金砷合金靶材中砷含量的測(cè)定，測(cè)定范圍：0.10%～3.00%。

1.2 方法提要

試料以王水溶解，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定砷量。

1.3 試劑

鹽酸 、硝酸（分析純）；王水：1份硝酸＋3份鹽酸（用時(shí)現(xiàn)配）；砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存液1000μg／mL（國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心購(gòu)買(mǎi)）；砷標(biāo)準(zhǔn)溶液：移取砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液10.00mL于100mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻。此溶液1mL含砷100μg。

1.4 儀器及工作條件

PROFILE順序掃描型發(fā)射光譜儀（美國(guó)利曼－徠伯斯公司），固定式中階梯光柵－弧面棱鏡／透鏡交叉色散系統(tǒng)；波長(zhǎng)范圍178～800nm；雙鉑金網(wǎng)霧化器；可拆式石英等離子炬管。儀器操作條件見(jiàn)表1。

表1 儀器工作條件

1.5 分析步驟

1.5.1 試料

稱取0.1000g試樣，精確至0.0001g。

1.5.2 測(cè)定次數(shù)

獨(dú)立進(jìn)行3次測(cè)定，取平均值。

1.5.3 測(cè)定

將試料（1.5.1）置于250mL燒杯中，加入8mL王水（1.3.3）蓋上表皿，溶解。蒸至近干加5mL鹽酸驅(qū)趕硝酸，冷卻。

1.5.4 根據(jù)試料中砷含量分別按下述步驟進(jìn)行

（1）砷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在＞0.10%～0.40%時(shí)，轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，以去離子水稀釋至刻度，搖勻。

（2）砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在＞0.40%～3.00%時(shí)，轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，以去離子水稀釋至刻度，搖勻。移取10.00mL此溶液于100mL容量瓶中，以去離子水稀釋至刻度，搖勻。

1.6 工作曲線的繪制

（1）移取0，0.50，1.00，3.00，5.00mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液分別置于一組100mL容量瓶中，各加入8mL鹽酸，以去離子水稀釋至刻度，搖勻。

（2）將標(biāo)準(zhǔn)曲線于波長(zhǎng)193.695nm處依次測(cè)定。

1.7 分析結(jié)果的計(jì)算

式中：

m：試料重量（g）；

m1：被測(cè)元素查得毫克數(shù)（μg）；

V總：溶液總體積（mL）。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器工作條件的選擇

在使樣品完全激發(fā)的情況下，選擇功率低些可以保證等離子體的穩(wěn)定。功率過(guò)低會(huì)引起相關(guān)的化學(xué)干擾，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明功率在1.0～1.2kW時(shí)，砷元素信號(hào)強(qiáng)度化趨勢(shì)相同，超過(guò)1.3kW時(shí)，砷元素信號(hào)強(qiáng)度下降。因此功率選擇1.1kW。

霧化壓力低于46psi時(shí)，樣品霧化效果低，高于55psi又會(huì)導(dǎo)致樣品在火炬中停留時(shí)間短，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，霧化壓力在50psi時(shí)，砷的信號(hào)強(qiáng)度變化不大。

由于砷屬于較難激發(fā)的元素，通過(guò)調(diào)試觀察高度，它的最佳激發(fā)區(qū)在火炬偏低位置。

2.2 分析線的選擇

根據(jù)所選分析譜線靈敏度高，干擾少的原則，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)。ICP光源的激發(fā)溫度在6000K以上有較少的化學(xué)干擾，通常會(huì)產(chǎn)生光譜干擾，主要表現(xiàn)為背景漂移，部分或完全光譜覆蓋以及基體的影響。首先確定光譜干擾是否存在，對(duì)砷元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液和試劑空白溶液中砷元素全波段掃描進(jìn)行比較和分析，在砷193.695nm處空白溶液中沒(méi)有砷的強(qiáng)度信號(hào)峰和基體漂移。標(biāo)準(zhǔn)溶液中砷的強(qiáng)度信號(hào)峰很好，所以暫定使用這條譜線進(jìn)行分析。

2.3 基體效應(yīng)

在分析測(cè)試中，樣品中除砷元素外還有金等物質(zhì)，需要確定這些非檢測(cè)元素是否存在干擾，針對(duì)干擾情況的研究做了以下工作：分別在純金樣品溶液中和試劑空白溶液中加入相同的砷標(biāo)液：0.10、1.00、3.00μg／mL定容體積為100mL，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。

表2 基體效應(yīng)及試劑測(cè)定數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，砷193.695nm譜線適合，基體效應(yīng)及試劑不會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度有較大影響，標(biāo)線不需要基體匹配。

2.4 工作曲線

金砷靶材中砷含量在0.1%～3.00%，配置好工作曲線。在儀器各種工作參數(shù)條件優(yōu)化好的情況下，在 WinICPDatabase界面測(cè)出線性方程為：X＝BY＋C，B＝1.42970e－4，C＝－4.27228e－1相關(guān)系數(shù)r＝0.9999 曲線的設(shè)定滿足當(dāng)前檢測(cè)需要，線性好。

2.5 方法檢出限

在空白溶液中用砷193.695nm譜線測(cè)定21次，求出標(biāo)準(zhǔn)偏差σb，用比空白值強(qiáng)度大，濃度為0.05μg／mL砷標(biāo)液，測(cè)得信號(hào)強(qiáng)度X，求出相應(yīng)單位的信號(hào)強(qiáng)度S＝X／C，以C＝2b／S，計(jì)算出檢測(cè)下限試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 方法檢出限數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

S＝X／C＝358699.04 檢測(cè)限：C＝2σb／S＝0.0011

砷元素的方法檢出限為0.0011μg／mL，滿足金砷合金靶材中砷元素分析。

2.6 方法可靠性

由于沒(méi)有該種合金靶材的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，采取回收率來(lái)驗(yàn)證方法的可靠性。以測(cè)定樣品的試驗(yàn)步驟分別加入0.10、1.00、3.00μg／mL砷標(biāo)液進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算回收率，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 待測(cè)元素平均回收率統(tǒng)計(jì)

砷元素不同點(diǎn)的回收率在99.2%～100.4%。試驗(yàn)結(jié)果表明，方法準(zhǔn)確度能夠滿足科研、生產(chǎn)的需要。

2.7 精密度

對(duì)金砷靶材樣品，按照分析步驟進(jìn)行10次測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.70%。

表5 精密度實(shí)驗(yàn)

3 結(jié)論

（1）利用等離子發(fā)射光譜儀測(cè)定金砷合金靶材中砷含量，通過(guò)試驗(yàn)準(zhǔn)確度高，精密度好，能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)分析檢測(cè)的需要。

（2）本方法操作簡(jiǎn)便、快捷、準(zhǔn)確。在近幾年的分析測(cè)試中，效果很好。

（3）在本方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)一步的研究，希望可以測(cè)定金砷合金靶材中更高的砷含量。

［1］JY／T 015－1996《電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法通則》.

［2］GB／T 10725－1989《電感耦合高頻等離子體原子發(fā)射光譜法通則》.

［3］GB／T 7739.3－2007《金精礦化學(xué)分析方法 第3部分：砷量的測(cè)定》.