一种用于辉光放电质谱仪检测的样品的制备方法与流程

1.本发明涉及分析检测技术领域，更具体地说，是涉及一种用于辉光放电质谱仪检测的样品的制备方法。


背景技术：

2.近几十年来，辉光放电质谱仪(gdms)已经成为了超纯固体材料中多元素快速分析最强有力的工具。它具有优越的检出限和极宽的线性动态范围，目前在导体和半导体行业中得到了广泛的应用。它可以直接测定符合仪器尺寸要求的导体和半导体样品，如nu instruments公司生产的astrum型辉光放电质谱仪可接受的平整块状样品尺寸为11-40
×
11-40
×
1-20mm，典型棒状样品尺寸为2-3
×
2-3
×
22mm，对于一些小尺寸的不规整块状样品(小于11mm)和粉末样品，则需用片状in包裹或放在棒状钽勺上进行测定。
3.但是，目前越来越多的半导体产品对in的含量都有要求，如采用in包裹，在检测时in也会发生溅射，因此无法获得产品中的in含量；而放在钽勺中的样品尺寸必须要小于3mm，对于尺寸在3-11mm之间的样品，则无法测定；同时若用钽勺装载粉末样品，在仪器抽真空时，很容易被抽走。因此，提供一种用于辉光放电质谱仪检测的样品的制备方法，同时满足小块状样品和粉末样品的检测要求，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于辉光放电质谱仪检测的样品的制备方法，能够同时满足小块状样品和粉末样品的检测要求，并且可用来测定尺寸小于11mm的不规整块状导体、半导体样品和粉末样品中的in及其它杂质含量。
5.本发明提供了一种用于辉光放电质谱仪检测的样品的制备方法，包括以下步骤：
6.a)将待测样品通过ptfe模具与镓结合，得到用于辉光放电质谱仪检测的样品。
7.优选的，步骤a)中所述待测样品为块状样品，所述结合的方式为将块状样品凝固在镓中。
8.优选的，所述将块状样品为长和/或宽小于11mm的导体样品，或长和/或宽小于11mm的半导体样品。
9.优选的，所述将块状样品凝固在镓中的过程具体为：
10.将块状样品置于ptfe模具中，且置于ptfe模具中的块状样品直径为7mm～9mm，再加入液体镓使所述块状样品完全被液体镓包裹，冷却待镓凝固后取出。
11.优选的，所述冷却的过程具体为：
12.将ptfe模具放在装有液氮的液氮杯中。
13.优选的，步骤a)中所述待测样品为粉末样品，所述结合的方式为将粉末样品粘附在镓表面。
14.优选的，所述将粉末样品粘附在镓表面的过程具体为：
15.将液体镓置于ptfe模具中，冷却待镓凝固后取出，再将粉末样品压在镓表面，且粘
附在镓表面上的粉末样品的直径为4mm～9mm。
16.优选的，步骤a)中所述ptfe模具包括第一结构单元和第二结构单元，所述第一结构单元提供载物平面，所述第二结构单元设有通孔，二者组装后，通孔一侧被载物平面覆盖形成模具空腔结构；所述第一结构单元和第二结构单元通过螺丝固定。
17.优选的，所述ptfe模具使用前，还包括：
18.首先将第一结构单元和第二结构单元用20wt％～40wt％硝酸清洗1min～10min后用水冲洗干净，再在洁净台中晾干后，用螺丝将第一结构单元和第二结构单元组装在一起。
19.优选的，步骤a)中所述镓为纯度大于99.9999％的高纯镓，且镓中的in含量小于1ppb；所述镓的用量为1ml～2ml。
20.本发明提供了一种用于辉光放电质谱仪检测的样品的制备方法，包括以下步骤：a)将待测样品通过ptfe模具与镓结合，得到用于辉光放电质谱仪检测的样品。本发明通过将小尺寸(小于11mm)、不规整的块状样品和镓凝固在一起，或将粉末样品压在ga的表面的制样方法，可以测定样品中的in及除镓以外的其它杂质含量；此方法和in包裹制样的方法互为补充，可以获得样品更全面的杂质信息，同时，和钽勺的制样方法(小于3mm)相比，此方法扩宽了可测定的样品尺寸范围(小于11mm)，同时也避免了钽勺装载粉末样品时，被仪器抽真空抽走的问题；从而能够同时满足小块状样品和粉末样品的检测要求，并且可用来测定尺寸小于11mm的不规整块状导体、半导体样品和粉末样品中的in及其它杂质含量。
附图说明
21.图1为本发明中所述ptfe模具的第一结构单元和第二结构单元的结构示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.本发明提供了一种用于辉光放电质谱仪检测的样品的制备方法，包括以下步骤：
24.a)将待测样品通过ptfe模具与镓结合，得到用于辉光放电质谱仪检测的样品。
25.本发明提供了一种用于辉光放电质谱仪检测的样品的制备方法，能够同时满足小块状样品和粉末样品的检测要求，并且可用来测定尺寸小于11mm的不规整块状导体、半导体样品和粉末样品中的in及其它杂质含量。
26.在本发明一个优选的实施例中，所述待测样品为块状样品；所述结合的方式优选为将块状样品凝固在镓中。
27.在本发明中，所述将块状样品优选为长和/或宽小于11mm的导体样品，或长和/或宽小于11mm的半导体样品。
28.在本发明中，所述将块状样品凝固在镓中的过程优选具体为：
29.将块状样品置于ptfe模具中，且置于ptfe模具中的块状样品直径为7mm～9mm，再加入液体镓使所述块状样品完全被液体镓包裹，冷却待镓凝固后取出。在本发明中，当块状样品的尺寸较小时，可选多颗拼在一起，但拼在一起的直径也要介于7mm～9mm。
30.在本发明中，为确保较好的密封性，块状样品的周围都需要被镓包裹。
31.在本发明中，所述冷却的过程优选具体为：
32.将ptfe模具放在装有液氮的液氮杯中。
33.在本发明另一个优选的实施例中，所述待测样品为粉末样品；所述结合的方式优选为将粉末样品粘附在镓表面。
34.在本发明中，所述粉末样品优选包括导体粉末样品、半导体粉末样品以及绝缘体粉末样品。
35.在本发明中，所述将粉末样品粘附在镓表面的过程优选具体为：
36.将液体镓置于ptfe模具中，冷却待镓凝固后取出，再将粉末样品压在镓表面，且粘附在镓表面上的粉末样品的直径为4mm～9mm。
37.在本发明中，所述冷却的过程优选具体为：
38.将ptfe模具放在装有液氮的液氮杯中。
39.在本发明中，对于导体粉末样品和半导体粉末样品，粘附在镓表面上的粉末样品的直径优选为7mm～9mm；对于绝缘体粉末样品，粘附在镓表面上的粉末样品的直径为4mm～5mm。
40.在本发明中，所述ptfe模具包括第一结构单元(附图中记为模具1)和第二结构单元(附图中记为模具2)，参见图1所示；所述第一结构单元提供载物平面，所述第二结构单元设有通孔，二者组装后，通孔一侧被载物平面覆盖形成模具空腔结构；所述第一结构单元和第二结构单元通过螺丝固定；在本发明优选的实施例中，所述第一结构单元和第二结构单元各设置4个螺丝孔，能够使二者通过螺丝紧密固定。
41.在本发明中，所述ptfe模具使用前，优选还包括：
42.首先将第一结构单元和第二结构单元用20wt％～40wt％硝酸清洗1min～10min后用水冲洗干净，再在洁净台中晾干后，用螺丝将第一结构单元和第二结构单元组装在一起；
43.更优选为：
44.首先将第一结构单元和第二结构单元用30wt％硝酸清洗5min后用水冲洗干净，再在洁净台中晾干后，用螺丝将第一结构单元和第二结构单元组装在一起。
45.本发明采用上述ptfe模具，一方面ptfe模具纯度高，容易清洗干净，不会引入金属杂质；另一方面使用方便，易组装、拆解，便于样品脱模，从而能够使整个制样过程在百级洁净台中完成。
46.在本发明中，所述镓优选为纯度大于99.9999％的高纯镓，且镓中的in含量小于1ppb；所述镓的用量优选为1ml～2ml；其中，结合块状样品的镓的用量优选为1ml～1.5ml；结合粉末样品的镓的用量优选为1.6ml～2ml。
47.本发明选择镓，其熔点低，很容易将块状样品和镓凝固在一起；且硬度小，粉末样品很容易粘附在镓表面；同时很容易获得高纯度的镓，镓中的杂质对最终样品测定结果影响较小。
48.本发明对制备得到的样品进一步采用辉光放电质谱仪进行分析的过程没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的直流辉光放电质谱仪进行分析即可；优选为：把制备得到的样品推进样品池，冷却4min～6min后，在设定的辉光放电参数下进行分析。在本发明中，所述设定的辉光放电参数包括：1.5ma～2ma的放电电流和950v～1050v的放电电压。
49.本发明提供了一种用于辉光放电质谱仪检测的样品的制备方法，包括以下步骤：a)将待测样品通过ptfe模具与镓结合，得到用于辉光放电质谱仪检测的样品。本发明通过将小尺寸(小于11mm)、不规整的块状样品和镓凝固在一起，或将粉末样品压在ga的表面的制样方法，可以测定样品中的in及除镓以外的其它杂质含量；此方法和in包裹制样的方法互为补充，可以获得样品更全面的杂质信息，同时，和钽勺的制样方法(小于3mm)相比，此方法扩宽了可测定的样品尺寸范围(小于11mm)，同时也避免了钽勺装载粉末样品时，被仪器抽真空抽走的问题；从而能够同时满足小块状样品和粉末样品的检测要求，并且可用来测定尺寸小于11mm的不规整块状导体、半导体样品和粉末样品中的in及其它杂质含量。
50.为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。
51.实施例1
52.(1)将制镓的ptfe模具第一结构单元和第二结构单元用30％硝酸清洗5min后用纯水冲洗干净，在洁净台中晾干后，用4个螺丝将第一结构单元和第二结构单元组装在一起；
53.(2)移取2ml液体镓于ptfe模具中，把模具放在装有液氮的液氮杯中，待镓凝固后取出；
54.(3)把4个螺丝拧开，即可把制备好的镓样品取出，待镓在洁净台中晾干后，再将bi2o3粉末样品压在ga的表面，且压在ga上的bi2o3粉末样品的直径介于7mm～9mm，得到用于辉光放电质谱仪检测的样品。
55.把实施例1提供的制备方法制备得到的样品推进样品池，冷却5min后，在设定的辉光放电参数下，具体为：在1.5ma/950v的放电电流和放电电压下，采用nu instruments公司的astrum型直流辉光放电质谱仪进行分析，结果参见表1所示。
56.表1样品bi2o3的检测结果
[0057][0058]
表1为bi2o3的检测数据，样品表面杂质污染较小，经过15min的溅射后，表面污染都得到去除，元素的相对标准偏差均在20％以内，表明具有较好的精密度。
[0059]
实施例2
[0060]
(1)将制镓的ptfe模具第一结构单元和第二结构单元用30％硝酸清洗5min后用纯水冲洗干净，在洁净台中晾干后，用4个螺丝将第一结构单元和第二结构单元组装在一起；
[0061]
(2)将9颗2-3mm的粒状锑样品放在ptfe模具第一结构单元的中心位置，且置于ptfe模具中的样品拼在一起的直径介于7mm～9mm，再移取1.2ml的液体镓于模具中，把模具放在装有液氮的液氮杯中，待镓凝固后取出；
[0062]
(3)把4个螺丝拧开，即可把制备好的样品取出，得到用于辉光放电质谱仪检测的样品。
[0063]
把实施例2提供的制备方法制备得到的样品推进样品池，冷却5min后，在设定的辉光放电参数下，具体为：在1.5ma/1050v的放电电流和放电电压下，采用nuinstruments公司的astrum型直流辉光放电质谱仪进行分析，结果参见表2所示。
[0064]
表2样品锑的检测结果
[0065][0066]
表2为sb的检测数据，样品表面的杂质经过30min的溅射后，表面污染都得到去除，元素的相对标准偏差均在20％以内，表明具有较好的精密度。
[0067]
实施例3
[0068]
(1)将制镓的ptfe模具第一结构单元和第二结构单元用30％硝酸清洗5min后用纯水冲洗干净，在洁净台中晾干后，用4个螺丝将第一结构单元和第二结构单元组装在一起；
[0069]
(2)将5
×8×
2mm的块状碲样品放在ptfe模具第一结构单元的中心位置，在移取1.0ml的液体镓于模具中，把模具放在装有液氮的液氮杯中，待镓凝固后取出；
[0070]
(3)把4个螺丝拧开，即可把制备好的样品取出，得到用于辉光放电质谱仪检测的样品。
[0071]
把实施例3提供的制备方法制备得到的样品推进样品池，冷却5min后，在设定的辉光放电参数下，具体为：在2ma/1000v的放电电流和放电电压下，采用nu instruments公司的astrum型直流辉光放电质谱仪进行分析，结果参见表3所示。
[0072]
表3样品碲的检测结果
[0073][0074]
表3为te的检测数据，样品表面的杂质经过45min的溅射后，表面污染都得到去除，元素的相对标准偏差均在20％以内，表明具有较好的精密度。
[0075]
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。