阅读说明：本技术 一种用于辉光放电质谱检测的高纯铟样品的测前处理方法 (pretreatment method for high-purity indium sample for glow discharge mass spectrum detection ) 是由 杨斌 赵晋阳 徐宝强 刘大春 杨红卫 陈秀敏 郁青春 王飞 戴永年 杨佳 吴鉴 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于辉光放电质谱检测的高纯铟样品的测前处理方法,首先将待测的高纯铟原样进行超声腐蚀,然后将腐蚀后的样品再依次进行超声清洗、吹干,将吹干后的样品置于两块非金属硬板之间,用外力作用于上部的非金属硬板,使样品受到挤压后在样品底部产生一个平面,外力继续作用于上部的硬板直至样品底部的平面不断增大至满足辉光放电质谱仪测试所需的大小,停止外力,取出两块非金属硬板之间的片状样品,再清洗、吹干后得到符合测试需求的待测样品片,本发明与传统测前处理使用的方法相比简单,易行,且无杂质引入,不会对样品造成污染,且成本低廉,本发明缩短了辉光放电质谱检测的时间且提高了检测速度,实用价值高。(The invention discloses a pretreatment method for high-purity indium sample for glow discharge mass spectrometry detection, which comprises the steps of firstly carrying out ultrasonic corrosion on the high-purity indium sample to be detected, then carrying out ultrasonic cleaning and blow-drying on the corroded sample in sequence, placing the blow-dried sample between two nonmetal hard plates, acting an external force on the nonmetal hard plate at the upper part, generating a plane at the bottom of the sample after the sample is extruded, continuously acting the external force on the hard plate at the upper part until the plane at the bottom of the sample is continuously increased to meet the size required by glow discharge mass spectrometry, stopping the external force, taking out a sheet sample between the two nonmetal hard plates, cleaning and blow-drying to obtain a sample sheet to be detected which meets the test requirement, compared with the traditional pretreatment method, the pretreatment method is simple and easy to implement, has no impurity introduction, does not cause pollution to the sample, and has low cost, the invention shortens the glow discharge mass spectrum detection time, improves the detection speed and has high practical value.)

一种用于辉光放电质谱检测的高纯铟样品的测前处理方法

技术领域

本发明属于高纯金属成分分析领域，具体涉及一种用于辉光放电质谱检测的高纯铟样品的测前处理方法。

背景技术

纯度在5N以上的铟称为高纯铟，因其具有优良的物理化学性能和机械性能而被广泛应用于生产半导体材料，半导体化合物和CuInxGa(1-x)Se₂薄膜太阳能电池等领域。随着半导体行业的快速发展，对高纯铟纯度的要求也越来越高，因此能够准确测定其中的杂质元素的含量具有重大的意义。

辉光放电质谱法，由于其具有检测极限低，分析速度快，记忆效应小，可固体样品直接分析，精密度高等优点被广泛应用于高纯金属的成分分析。其原理是：将待测样品作为阴极材料，利用辉光放电将低压惰性气体电离，在电场的作用下正离子轰击阴极，使待测样品被溅射进入等离子体，并进一步“离子化”，根据不同元素的质荷比和响应信号的差异性，可对待测样品进行定性和定量分析。由于辉光放电质谱法是固体样品直接分析的方法，测试的是样品的表面成分，且样品的形状、大小都会影响响应信号的强弱，因此要求样品形状规则，表面平整，且样品待测面的面积大于溅射孔。所以样品测前处理方法对检测的准确性和可靠性有着决定的作用，样品越纯影响越大。

由于生产高纯铟过程中，模具形状大小不同，因此通常待测的高纯铟样品，都需要进一步的加工成合适的形状并清洗后再进行检测，而且如果样品的尺寸较小，无法堵住夹样台的溅射孔时，无论样品重量如何都无法使用ELEMENT GD辉光放电质谱仪进行分析。“刘红, 李爱嫦.辉光放电质谱法测定高纯铟中的痕量杂质元素[J].分析试验室.”中使用切割的方法处理待测的高纯铟原样，测定了高纯铟中铁、铜、铅等14种杂质元素的含量，且对预溅射过程时间的选择、质谱干扰的排除、相对灵敏度因子计算等进行了探讨。高纯铟由于材质质软，普通的研磨或砂纸处理会将砂纸上的硅、钠、铝等杂质嵌入高纯铟中，使用砂轮锯片等切割工具会将铁、钙引入原样中，虽然在切割后使用酸洗的方法能够减少切割过程中引入的部分杂质，但清洗时间过长也会将原样中的杂质溶出，引起结果的偏差。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于辉光放电质谱检测的高纯铟样品的测前处理方法，本发明的测前处理方法可以避免使用常规机械加工进行测前处理引入的污染，还可以将不符合辉光放电质谱检测要求的高纯铟原样加工为满足检测要求的高纯铟片，确保了检测的准确性，放宽了对高纯铟原样尺寸及形状的容忍度。

本发明方法的技术方案如下：本发明首先将待测的高纯铟原样进行超声腐蚀，以除去高纯铟原样表面的氧化膜，然后将腐蚀后的样品再依次进行超声清洗、吹干，将吹干后的样品置于两块非金属硬板之间，用外力作用于上部的非金属硬板，使样品受到挤压后在样品底部产生一个平面，外力继续作用于上部的硬板直至样品的平面不断增大至满足辉光放电质谱仪测试所需的大小，停止外力，取出两块非金属硬板之间的片状样品，再清洗、吹干后得到符合测试需求的待测样品。

本发明的具体步骤如下：

（1）将待测高纯铟原样置于盐酸溶液中进行超声腐蚀，超声腐蚀可以去除高纯铟原样表面的氧化膜，从而可大大的缩短预溅射时间；

（2）将步骤（1）超声腐蚀后的样品置于去离子水中进行超声清洗，超声清洗后的样品使用惰性气体吹干；

（3）将步骤（2）吹干后的样品置于两块洁净、无尘的非金属硬板之间，并将底部的硬板置于水平平面上；

（4）用外力由上至下作用于样品上部的硬板，样品受到挤压后在样品底部产生一个平面，外力继续作用于上部的硬板直至样品的平面不断增大至满足辉光放电质谱仪测试所需的大小，停止外力；其中外力可以是用干净的小锤由上至下锤击样品上部的硬板，通过锤击可以较好的控制所需要的样品形状；

（5）取出步骤（4）两硬板之间的样品，得到片状样品，将片状样品置于去离子水中进行超声清洗，清洗后再用惰性气体吹干，得到符合测试需求的待测样品。

优选的，步骤（1）中盐酸溶液的浓度为1~6mol/L。

优选的，步骤（1）中超声腐蚀的时间为15~180s。

优选的，步骤（2）中超声清洗的时间为30~360s。

优选的，步骤（2）、步骤（5）中的惰性气体为氩气和/或氮气。

优选的，步骤（3）中非金属硬板为亚克力板、聚四氟乙烯板、钢化玻璃板中的一种或任意两种的组合，避免了杂质引入对高纯铟原样造成污染。

优选的，步骤（5）中超声清洗时间为30~180s。

本发明的特点：本发明采用超声腐蚀、超声清洗的方式去除了高纯铟原样表面的氧化膜，大大的缩短了预溅射时间；通过洁净、无尘的非金属硬板夹持高纯铟原样并施加外力的方式，从源头上有效避免了传统样品测前处理过程中锯片、小刀、砂纸、抛光机中铁、硅、钠、钙等杂质的引入，提高了样品检测的准确性；同时由于高纯铟具有材质软，易形变的特点，在施加外力后可将形状、大小不符合辉光放电质谱检测的样品加工成可满足用辉光放电质谱检测的样品，放宽了对待测原样形状尺寸的要求。

本发明的有益效果是：

（1）本发明提供的用于辉光放电质谱检测的高纯铟样品的测前处理方法，与传统测前处理使用的方法相比简单，易行，且无杂质引入，不会对样品造成污染，且成本低廉，无须购买大型机械设备。

（2）本发明方法处理后的样品能满足用辉光放电质谱检测的要求，本发明将形状、大小不符合辉光放电质谱检测的样品加工成可满足用辉光放电质谱检测的样品，放宽了对待测原样形状尺寸的要求。

（3）本发明方法缩短了辉光放电质谱检测的时间且提高了检测速度，实用价值高。

附图说明

图1为本发明方法的处理流程示意图；

图2~4为本发明实施例1~3的样品与用传统处理方法得到的样品的预溅射时间与基体信号的关系对比图；

图中各标号：1-溅射孔、2-不满足测试要求的待测高纯铟原样、3-超声腐蚀、4-超声清洗、5-惰性气体吹干、6-非金属硬板夹持并锤击原样、7-锤击后的样品片、8-超声清洗、9-惰性气体吹干、10-满足测试要求的样品片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1所示，本用于辉光放电质谱检测的高纯铟样品的测前处理方法，具体步骤如下：

（1）将12g尺寸小于溅射孔1的不满足测试要求的待测高纯铟原样2置于浓度为6mol/L的盐酸溶液中超声腐蚀15s（附图1中的3所示）；

（2）将步骤（1）超声腐蚀后的样品置于去离子水中进行超声清洗360s（附图1中的4所示），超声清洗后的样品使用高纯氮气吹干（附图1中的5所示）；

（3）将步骤（2）吹干后的样品置于两块洁净、无尘的亚克力板之间，并将底部的亚克力板置于水平平面上；

（4）用干净的小锤在样品上部的亚克力板上方由上至下锤击上部的亚克力板，样品受到挤压后在样品底部产生一个平面，继续锤击，平面不断增大至直径为4厘米的不规则圆片（附图中的6~7所示）；

（5）取出步骤（4）两块亚克力板之间的样品，将样品置于去离子水中进行超声清洗30s（附图中的8所示），清洗后再用惰性气体吹干（附图中的9所示），得到符合测试需求的待测样品（附图中的10所示），即直径为4厘米的不规则圆片样品。

实施例2：本用于辉光放电质谱检测的高纯铟样品的测前处理方法，具体步骤如下：

（1）将7g尺寸小于溅射孔1的不满足测试要求的待测高纯铟原样2置于浓度为3mol/L的盐酸溶液中超声腐蚀85s；

（2）将步骤（1）超声腐蚀后的样品置于去离子水中进行超声清洗170s，超声清洗后的样品使用高纯氩气吹干；

（3）将步骤（2）吹干后的样品置于两块洁净、无尘的聚四氟乙烯板之间，并将底部的聚四氟乙烯板置于水平平面上；

（4）用干净的小锤在样品上部的聚四氟乙烯板上方由上至下锤击上部的聚四氟乙烯板，样品受到挤压后在样品底部产生一个平面，继续锤击，平面不断增大至直径为3.2厘米的不规则圆片；

（5）取出步骤（4）两块聚四氟乙烯板之间的样品，将样品置于去离子水中进行超声清洗90s，清洗后再用高纯氮气吹干，得到符合测试需求的待测样品，即直径为3.2厘米的不规则圆片样品。

实施例3：（1）将5g尺寸小于溅射孔1的不满足测试要求的待测高纯铟原样2置于浓度为1mol/L的盐酸溶液中超声腐蚀180s；

（2）将步骤（1）超声腐蚀后的样品置于去离子水中进行超声清洗30s，超声清洗后的样品使用高纯氩气和氮气吹干；

（3）将步骤（2）吹干后的样品置于两块洁净、无尘的非金属硬板之间，其中上部的非金属硬板为亚克力板，底部的非金属硬板为钢化玻璃板，并将底部的钢化玻璃板置于水平平面上；

（4）用干净的小锤在样品上部的亚克力板上方由上至下锤击上部的亚克力板，样品受到挤压后在样品底部产生一个平面，继续锤击，平面不断增大至直径为2.2厘米的不规则的矩形片；

（5）取出步骤（4）两块聚四氟乙烯板之间的样品，将样品置于去离子水中进行超声清洗180s，清洗后再用高纯氮气吹干，得到符合测试需求的待测样品，即直径为2.2厘米的不规则的矩形片。

将经过本实施例1~3处理得到的样品与采用传统方法处理的样品分别经辉光放电质谱法预溅射处理，得到预溅射时间与基体信号的关系对比图，如图2~4所示，由图2~4可以看出在实例1~3中使用本发明中的处理方法得到的待测样品与传统处理方法对比在较短的预溅射时间内，基体信号都可以达到稳定，因此减少了溅射的时间，提高了检测的速度，并且在开始溅射时，使用本发明的方法处理得到的待测样品的基体信号，一直高于传统方法处理得到的样品的基体信号，说明本发明中的方法引入的杂质比传统方法的少，因此提高了检测的准确性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。