T∕CASAS 036-2025 碳化硅单晶生长用等静压石墨构件纯度测定方法 辉光放电质谱法 ,该文件为pdf格式 ,请用户放心下载!
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资源简介
以下是对《碳化硅单晶生长用等静压石墨构件纯度测定方法 辉光放电质谱法》(T/CASAS 0362025)核心内容的详细总结:
一、标准概况
- 标准号:T/CASAS 0362025
- 名称:碳化硅单晶生长用等静压石墨构件纯度测定方法 辉光放电质谱法
- 目的:规范高纯度等静压石墨构件(纯度≥5N5)的杂质检测方法,填补国内空白,保障碳化硅单晶生长质量。
- 适用对象:
- 主要:碳化硅单晶生长炉用石墨构件(加热器、坩埚、籽晶托等)。
- 参考:碳化硅粉体合成/外延生长用石墨部件。
- 检测范围:单个杂质元素含量 0.01 mg/kg ~ 5 mg/kg。
二、关键术语定义
- 等静压石墨:通过等静压成型、石墨化、纯化等工艺制成的各向同性石墨。
- 石墨构件:碳化硅单晶生长热场中使用的等静压石墨部件。
- 辉光放电质谱法(GDMS):通过溅射试样表面产生离子,经质谱分离检测杂质元素的方法。
三、检测原理
- 过程:
- 在氩气环境中施加高压电场,电离气体产生等离子体。
- 正离子轰击石墨试样(阴极),溅射出原子/原子团。
- 溅射物电离后进入质谱仪,按质荷比(m/z)分离并检测。
- 优势:
- 直接分析固体试样,避免酸消解污染。
- 检出限低(0.01 mg/kg)、精度高、多元素同时检测。
四、试验条件
- 环境要求:
- 温度:18°C ~ 24°C
- 湿度:25% ~ 70%
- 洁净度:ISO 7级(GB/T 25915.1)及以上。
- 仪器设备:
- 辉光放电质谱仪:符合ISO/TS 15338标准。
- 制样设备:车床、压片机、磨抛机(避免污染)。
- 试剂与材料:
- 电子级酸(硝酸、氢氟酸)、超纯水(≥18.2 MΩ·cm)、高纯氩气(≥99.999%)。
- 钽刀(纯度≥99.999%)用于试样表面处理。
五、试样制备
- 取样:
- 依据GB/T 1427,取均匀代表性样品(或随炉试样)。
- 制备步骤:
- 加工成仪器兼容的几何形状(如块状)。
- 用钽刀刮除表面层(去除污染),吹尘枪清理残留粉末。
- 钽刀清洗:硝酸-氢氟酸混合液(3:1)浸泡 → 超纯水 → 乙醇。
六、试验步骤
- 仪器校准:
- 质量校正:使用黄铜参比样确定质谱峰位。
- 检测器交叉校正:多检测器需同步校准。
- 试样测试:
- 快速装载试样至离子源。
- 预溅射:≥5分钟,清除表面污染。
- 正式测试:
- 调节透镜电压,使基体信号强度≥3×10⁸ cps。
- 测量附录A所列元素同位素(避开干扰峰)。
- 重复测试≥3次,取平均值。
七、结果计算
- 杂质含量公式:
W(X) = \frac{{\text{RSF}(X/C) \times A(C_i) \times I(X_j) \times W(C)}}{{A(X_j) \times I(C_i)}}
W(X)
:杂质X的质量分数(mg/kg)W(C)
:碳基体质量分数(固定为1.0×10⁶ mg/kg)\text{RSF}(X/C)
:相对灵敏度因子(需用石墨标样校准)。
- 纯度计算:
- 总杂质含量:
W_{\text{总}} = \sum W(X)
- 纯度:
W_{\text{纯度}} = 100\% - W_{\text{总}} \times 10^{-6} \times 100\%
- 注:低于检出限的杂质不纳入计算。
- 总杂质含量:
- 数据修约:
- 杂质<1 mg/kg:保留2位小数
- 杂质≥1 mg/kg:保留2位有效数字
- 纯度结果:保留6位小数(依据GB/T 8170)。
八、试验报告内容
必须包括:
- 委托单位、试样信息、试验条件、结果数据、审核人、日期及方法依据。
九、附录A(关键元素同位素选择)
- 同位素选择:避开质谱干扰(如K用高分辨率避开ArH⁺)。
- 分辨率要求:
分辨率类型 数值 适用元素 中分辨率 3000~4000 Li、Mg、Fe等多数元素 高分辨率 9000~10000 K(受ArH⁺干扰)
十、标准意义
- 行业价值:解决高纯石墨(5N5级以上)的精准检测需求,替代传统灼烧法(精度低、重现性差)。
- 技术推动:为碳化硅单晶生长质量控制提供标准依据,促进半导体产业健康发展。
总结:该标准详细规定了从试样制备、GDMS检测到结果计算的完整流程,重点强调高洁净度环境、严格表面处理及精密仪器校准,确保高纯度石墨杂质检测的准确性与可比性。
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