電感耦合等離子體發射光譜發測定金砷靶材中砷量

郅富國 王 煒

（北京有色金屬與稀土應用研究所，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量。隨著我國工業的發展，對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行了大量實驗。而金砷靶材中砷含量加入情況如何，均勻性如何都會影響靶材的性能，根據檢測結果，可以對工藝的處理方法進行改動，最終確定完善的工藝過程。因此準確、快捷檢測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定，目前還沒有相應的化學分析方法，只有JY／T015—1996《電感耦合等離子體發射光譜法通則》、GB／T10725—1989《電感耦合高頻等離子體發射光譜法通則》、GB／T7739.3—《金精礦化學分析方法第3部分：砷量的測定》［1－3］。在此基礎上確定了電感耦合等離子體發射光譜法分析金砷合金靶材中砷量的檢測方法，為金砷合金靶材的科研提供了有力的技術支持。

本實驗采用電感耦合等離子體發射光譜法測定金砷合金靶材中砷量進行研究。對砷元素分析譜線的選擇、基體元素的影響問題、標準曲線的確定、精密度進行了系統的試驗，制定了測試方法，并在科研、生產應用中取得了較好的效果。通過對大量的產品分析測試試驗，表明本方法準確度好，精密度高，操作簡便快捷。精密度：RSD＜3.0%，樣品加標回收率在：99.2% ～100.4%。

1 實驗部分

1.1 范圍

本方法適用于金砷合金靶材中砷含量的測定，測定范圍：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射光譜儀測定砷量。

1.3 試劑

鹽酸 、硝酸（分析純）；王水：1份硝酸＋3份鹽酸（用時現配）；砷標準儲存液1000μg／mL（國家鋼鐵材料測試中心購買）；砷標準溶液：移取砷標準儲備液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順序掃描型發射光譜儀（美國利曼－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；波長范圍178～800nm；雙鉑金網霧化器；可拆式石英等離子炬管。儀器操作條件見表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 測定次數

獨立進行3次測定，取平均值。

1.5.3 測定

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鹽酸驅趕硝酸，冷卻。

1.5.4 根據試料中砷含量分別按下述步驟進行

（1）砷質量分數在＞0.10%～0.40%時，轉移到100mL容量瓶中，以去離子水稀釋至刻度，搖勻。

（2）砷的質量分數在＞0.40%～3.00%時，轉移到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砷標準溶液分別置于一組100mL容量瓶中，各加入8mL鹽酸，以去離子水稀釋至刻度，搖勻。

（2）將標準曲線于波長193.695nm處依次測定。

1.7 分析結果的計算

式中：

m：試料重量（g）；

m1：被測元素查得毫克數（μg）；

V總：溶液總體積（mL）。

2 結果與討論

2.1 儀器工作條件的選擇

在使樣品完全激發的情況下，選擇功率低些可以保證等離子體的穩定。功率過低會引起相關的化學干擾，通過實驗證明功率在1.0～1.2kW時，砷元素信號強度化趨勢相同，超過1.3kW時，砷元素信號強度下降。因此功率選擇1.1kW。

霧化壓力低于46psi時，樣品霧化效果低，高于55psi又會導致樣品在火炬中停留時間短，通過實驗，霧化壓力在50psi時，砷的信號強度變化不大。

由于砷屬于較難激發的元素，通過調試觀察高度，它的最佳激發區在火炬偏低位置。

2.2 分析線的選擇

根據所選分析譜線靈敏度高，干擾少的原則，進行了以下實驗。ICP光源的激發溫度在6000K以上有較少的化學干擾，通常會產生光譜干擾，主要表現為背景漂移，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，對砷元素的標準溶液和試劑空白溶液中砷元素全波段掃描進行比較和分析，在砷193.695nm處空白溶液中沒有砷的強度信號峰和基體漂移。標準溶液中砷的強度信號峰很好，所以暫定使用這條譜線進行分析。

2.3 基體效應

在分析測試中，樣品中除砷元素外還有金等物質，需要確定這些非檢測元素是否存在干擾，針對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液：0.10、1.00、3.00μg／mL定容體積為100mL，試驗數據如表2。

表2 基體效應及試劑測定數據統計

實驗數據證明，砷193.695nm譜線適合，基體效應及試劑不會對檢測結果準確度有較大影響，標線不需要基體匹配。

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條件優化好的情況下，在 WinICPDatabase界面測出線性方程為：X＝BY＋C，B＝1.42970e－4，C＝－4.27228e－1相關系數r＝0.9999 曲線的設定滿足當前檢測需要，線性好。

2.5 方法檢出限

在空白溶液中用砷193.695nm譜線測定21次，求出標準偏差σb，用比空白值強度大，濃度為0.05μg／mL砷標液，測得信號強度X，求出相應單位的信號強度S＝X／C，以C＝2b／S，計算出檢測下限試驗數據見表3。

表3 方法檢出限數據統計

S＝X／C＝358699.04 檢測限：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

由于沒有該種合金靶材的標準物質，采取回收率來驗證方法的可靠性。以測定樣品的試驗步驟分別加入0.10、1.00、3.00μg／mL砷標液進行測定，計算回收率，試驗數據見表4。

表4 待測元素平均回收率統計

砷元素不同點的回收率在99.2%～100.4%。試驗結果表明，方法準確度能夠滿足科研、生產的需要。

2.7 精密度

對金砷靶材樣品，按照分析步驟進行10次測定，測定結果見表5，相對標準偏差為0.70%。

表5 精密度實驗

3 結論

（1）利用等離子發射光譜儀測定金砷合金靶材中砷含量，通過試驗準確度高，精密度好，能夠滿足實際生產分析檢測的需要。

（2）本方法操作簡便、快捷、準確。在近幾年的分析測試中，效果很好。

（3）在本方法的基礎上，通過進一步的研究，希望可以測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射光譜法通則》.

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

［3］GB／T 7739.3－2007《金精礦化學分析方法 第3部分：砷量的測定》.