專利名稱：易揮發主體中的微量雜質的光譜分析法的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種易揮發主體中的微量雜質的光譜分析法。
背景技術：
ITO是一種電腦筆記本用屏材料。由In和Sn組成。分析包括In、Sn及其氧化物，最終要分析ITO中的微量雜質。高純In中需測定As、Sb、Pb、Sn、Fe、Al、Cu、Zn、Cd、Tl，高純Sn中需測定As、Sb、Fe、Bi、Pb、Cu、Cd、Zn、Al，ITO中測定As、Sb、Pb、Fe、Bi、Cu、Cd、Zn、Al，測定范圍0.0005～0.3％。化學分析對ITO有些困難，主要是其中SnO2不溶和因溶液制備有關的方法，如ICP-AES法分析時也就存在困難。
發明內容
本發明的目的是提供一種易揮發主體中的微量雜質的光譜分析法，用一種普適的碳標準同時分析In、Sn及其氧化物原料及產品ITO的方法。本發明的方法應用范圍廣，而且不用考慮第三元素影響，提高了分析的準確度和可靠性。
為實現上述目的，本發明采取以下技術方案一種易揮發主體中微量雜質的光譜分析法，該方法包括下述步驟(1)、用純碳粉加入所要測的目標雜質的氧化物，視樣品品位而配制不同目標雜質含量的碳標樣；(2)、樣品與純碳粉及步驟(1)所得到的碳標樣分別按相同的重量比例混勻，裝入電極穴，壓緊待攝譜；(3)、分別按常規的方法對步驟(2)所得到的樣品與純碳粉、樣品與各碳標樣的混合試樣進行光譜分析；(4)、以純碳粉與各碳標樣中的雜質含量值，及通過光譜分析得到的對應的混合試樣的各個黑度S，分別作為橫坐標、縱坐標，進行直線拉直法，求出增量值，其增量值的求法是，在各碳標樣中的雜質含量值所對應的各點中的離上述直線拉直法所拉出離直線最遠的點，從該點與等黑度S的值下的直線上的點兩者的含量差即為增量值，當純碳粉所對應的點即空白點滿足于直線拉直法中各點的統計分布時，增量值即為樣品中雜質含量，通常低含量分析均能滿足，增量值即為樣品中雜質含量；當空白點不滿足于直線拉直法中各點的統計分布時，通過公式C0＝(Ci×Io)/(Ii-Io)進行計算分析法，其中，C0為要求的樣品雜質含量，I0為其對應的譜線強度值，即，樣品與純碳粉的譜線強度值；Ci為標樣中的雜質含量值，Ii為所對應的樣品加標樣的混合試樣譜線強度值，將標樣中的雜質含量值和通過光譜分析得到的樣品加標樣的混合試樣譜線強度值，以及通過光譜分析得到的樣品與純碳粉的譜線強度值，分別代入公式計算，得到各個結果，取平均結果，其平均結果作為增量值，并加到空白點和其它各點濃度各值中，一并繪入工作曲線，工作曲線上所對應的空白含量值即為樣品中雜質含量，通常含量較高需用計算法。
所述的步驟(4)中，公式C0＝(Ci×Io)/(Ii-Io)是這樣推導出來的當黑度范圍在直線部分(通常高含時均可滿足)，我們可以假設無自吸I＝aCb，b≈1，I≈aC，logI＝logCK，logI-logI0＝logC-logC0，其C0為要求的樣品含量，為I0對應的譜線強度值，Ci為樣品加標樣含量值，所以Ci＝+標準值(如0.005％等)，Ii為對應譜線強度值，方程推導，得到公式C0＝(Ci×Io)/(Ii-Io)。
在所述的步驟(4)中，所述的空白點滿足或不滿足于直線拉直法中各點的統計分布，其中所說的各點的統計分布在本技術領域中含義是直線是由各已知若干點繪制的，這些點分布在由它們繪制的直線上、或該直線的附近，是對繪制出的直線有貢獻的點，對這些分布在該直線上或附近的點應視為均勻分布，也為統計分布。但在實際操作中，也有個別的點遠離該直線，也就是說該個別的點對所繪制出的直線并沒有貢獻，該個別的點稱之為遠離直線的點，即特殊點，該個別的點不滿足于直線拉直法中各點的統計分布。所述的空白點不滿足于直線拉直法中各點的統計分布，即空白點與直線的其它各點比較不是均勻分布在直線的兩邊，而是該點有明顯的偏出。
在所述的步驟(2)中，樣品與純碳粉及碳標樣的混合重量比例沒有限定，一般樣品與純碳粉及碳標樣的混合重量比例為1～100∶1，優選混合重量比例為1∶1。
在本發明的易揮發主體中微量雜質的光譜分析法中，在所述的步驟(2)中，所使用的樣品為Sn、In、Zn、Pb、Bi、Sb、Cd、Cu及其氧化物和ITO材料中的任一種。
在本發明的易揮發主體中微量雜質的光譜分析法中，在所述的步驟(2)中，所使用的樣品為所述金屬的塊樣或棒樣，要預先機械加工成碎樣。
在本發明的易揮發主體中微量雜質的光譜分析法中，在所述的步驟(1)中，配制不同目標雜質含量的碳標的過程是，先配制主標準，然后依次沖稀，得到比主標準的目標雜質含量更低的各個碳標。如，用純碳粉加入各雜質氧化物，先配制1％主標準，依次沖稀，配制0.1％，0.05％，0.01％，0.005％，0.001％，0.0005％六個沖稀點。有些方法也可配制0.03％，0.01％，0.003％，0.001％，0.0003％，0.0001％。分析時視樣品品位而取。一般取3-5個標準。
采用本發明的方法既可以用來分析In2O3，、SnO2，也可以用來分析它們的混合物ITO；本發明的方法不僅可以用于氧化物與碳粉均勻混合進行分析，還可以直接分析金屬碎樣或粉樣。在本發明的方法中，特別適用于分析ITO中微量雜質，在光譜分析ITO中最重要的是要有相應的標準，并消除第三元素對分析的影響。因此，要解決這兩個問題，工作量大，材料消耗也大。本發明為了簡化分析，采用了一種標準加入法的光譜方法分析。用高純碳粉作標準，用被分析樣品作基體，分別與空白碳粉及不同目標雜質含量的碳粉標準按重量比1∶1混合，同一條件攝譜，用直線拉直法或計算法求出增量值，即為樣品中雜質含量。這種方法可以完全消除標準與樣品的不同而引起的光譜誤差，只是計算煩瑣些，誤差因此在低含量下而變化大些。這樣，實際上我們只要用純碳粉配制一套普適碳標，就可以分析In2O3、SnO2以及它們的混合物ITO。
本發明的優點是本發明的方法的優點很明顯，可以用碳標準加入以樣品作基體替換ITO標準，實際上就是用碳標作各種分析，無需再考慮純基體與樣品一致的標準，應用更為寬廣，而且不用考慮第三元素影響，從這方面來說也是提高了分析的準確度。本發明的方法包括一整套的工藝操作和計算方法，采用低的各種干擾條件以保證分析的可靠性。
圖1為本發明的直線拉直法圖具體實施方式
在本發明中，所采用的光譜分析方法為常規的方法，所采用的光譜分析設備也為常規設備。本發明方法中的光譜分析設備及光譜分析條件如表1所示。
表1
在光譜分析實驗中，可以參考<稀有金屬>文獻[Vol 16，No.3(1992)，204-209，錢伯仁著]，可以找到降低甚至消除光譜分析中的物理，化學及光譜干擾的實驗方法。主要的原則是盡量做到樣品較完全的蒸發，和盡量提高激發強度，使弧焰變硬。
用純碳粉加入所要分析雜質元素的氧化物，如，雜質Al的氧化物、雜質Sb的氧化物等，先配制雜質元素的含量為1％的主標準，依次沖稀得到0.05％，0.02％，0.005％。其中，雜質的含量均為重量百分數。
SnO樣品分別與純碳粉及碳標為0.05％，0.02％，0.005％的標樣按重量比例1∶1混勻，裝入電極穴，壓緊待攝譜；分別按常規的方法對上述的SnO樣品與純碳粉、SnO樣品與各碳標樣的混合試樣進行光譜分析；實施例1 SnO中微量雜質Al的光譜分析法采用直線拉直法以純碳粉與各碳標樣中的雜質Al含量值，及通過光譜分析得到的對應的混合試樣的各個黑度S值，將上述數據值用表2列出。
表2
其中，C％為各碳標樣中的雜質Al含量值；空白為純碳粉，不含雜質Al。S為所對應的混合試樣的各個黑度S值。
分別將C％、S作為橫坐標、縱坐標，進行直線拉直法，直線拉直如圖1所示的直線1，空白點⊙在直線1的附近，即空白點滿足于直線拉直法中各點的統計分布。直線1通過0.02％及0.05％所對應的點，而0.005％所對應的點偏離了該直線1，因此，將0.005％所對應的點稱之為偏離點。然后，計算該偏離點的所對應的橫坐標C％的值與在等黑度(即縱坐標黑度S的值)下的直線1上的點所對應的橫坐標C％之差，其差為0.0023％，也即為1次增量值，再將該增量分別加到表2中的濃度C％各值中，得到增量后的C％各值，其中，空白為0.0023％，其它分別為0.0033％，0.022％，0.052％，增量后的C％各值與所對應的的各個黑度S值，用表2’列出，再繪制工作曲線2。
表2’
繪出增量后的曲線2，拉直法分析增量結果為0.0023％(即，增量后的曲線2上空白黑度所對應的含量)，對應空白為0.0024％(即，直線外空白點⊙黑度所對應的含量)，因為直線拉直法結果在低含量誤差較大，最終還是通過增量后的曲線2上空白黑度所對應的含量的結果報出，為0.0023％。
實施例2 SnO中微量雜質Sb的光譜分析法采用直線拉直法以純碳粉與各碳標樣中的雜質Sb含量值，及通過光譜分析得到的對應的混合試樣的各個黑度S值，將上述數據值用表3列出。
表3
分別將C％、S作為橫坐標、縱坐標，進行直線拉直法，直線拉直如圖1所示的直線①，得到逐步增量曲線，并繪出增量后的曲線②、③、④，三條曲線②、③、④是經3次增量的曲線，自左向右排列曲線②、③、④，每次增量結果為0.004％、0.007％、0.010％，采用拉直法分析增量結果為0.010％，即為樣品中雜質Sb含量。然而將空白點◎代入增量曲線④，空白點◎仍然有明顯的偏離曲線，因此，要結合計算法作為補充。
采用計算分析法利用公式C0＝(Ci×Io)/(Ii-Io)，將I0(樣品與純碳粉的譜線強度值)、Ci(標樣中的雜質含量值，分別為0.005％，0.02％，0.05％)、Ii(其所對應的樣品加標樣的混合試樣譜線強度值)代入公式計算結果分別為0.025％，0.019％，0.021％。結果非常接近。計算結果為0.025％，0.019％，0.021％，取平均結果為0.021％，誤差較大。用0.021％作為增量值，并加到空白點和其它各點濃度各值中，得到增量后的C％各值，其中，空白為0.021％，其它分別為0.026％，0.041％，0.071％，增量后的C％各值與所對應的的各個黑度S值，用表3’列出，再繪制工作曲線⑤。
表3’
作工作曲線如圖1所示，曲線⑤即為經計算所得增量值并加到各點空白和其它各點濃度后所作的工作直線，各點均勻分布直線周圍。從圖1中工作曲線⑤得到分析結果為0.023％，即工作曲線⑤上空白點◎’所對應的含量。
所以通常還是盡量采用拉直法分析，計算法為輔助為宜，且計算近似的條件假設常被破壞，誤差更大，最終還要以繪制工作曲線得到分析的結果，兩種方法結合使用會使分析準確度提高。
采用本發明的方法分析Sn中的雜質Sb、Fe、Bi、Pb、Cu，并與經標準分析的結果進行對照，對照的結果如表4所示。
表4
可以看出，對照結果還是可以，用本發明方法分析個別元素的分析值比經標準分析的報告值大些。分析誤差在30-35％。根據該分析誤差的范圍，本發明的方法可以適用于易揮發主體，特別是金屬碎塊的完全蒸發是必要的。如Sn、In、ITO、Zn、Pb、Bi、Sb、Cd、Cu等等。但是，對于中等及較難揮發主體應用標準加入法分析。另有專利申請。
權利要求
1.一種易揮發主體中微量雜質的光譜分析法，其特征在于該方法包括下述步驟(1)、用純碳粉加入所要測的目標雜質的氧化物，視樣品品位而配制不同目標雜質含量的碳標樣；(2)、樣品與純碳粉及步驟(1)所得到的碳標樣分別按相同的重量比例混勻，裝入電極穴，壓緊待攝譜；(3)、分別按常規的方法對步驟(2)所得到的樣品與純碳粉、樣品與各碳標樣的混合試樣進行光譜分析；(4)、以純碳粉與各碳標樣中的雜質含量值，及通過光譜分析得到的對應的混合試樣的各個黑度S，分別作為橫坐標、縱坐標，進行直線拉直法，求出增量值，其增量值的求法是，在各碳標樣中的雜質含量值所對應的各點中的離上述直線拉直法所拉出離直線最遠的點，從該點與等黑度S的值下的直線上的點兩者的含量差即為增量值，當純碳粉所對應的點即空白點滿足于直線拉直法中各點的統計分布時，增量值即為樣品中雜質含量，通常低含量分析均能滿足，增量值即為樣品中雜質含量；當空白點不滿足于直線拉直法中各點的統計分布時，通過公式C0＝(Ci×I0)/(Ii-I0)進行計算分析法，其中，C0為要求的樣品雜質含量，I0為其對應的譜線強度值，即，樣品與純碳粉的譜線強度值；Ci為標樣中的雜質含量值，Ii為所對應的樣品加標樣的混合試樣譜線強度值，將標樣中的雜質含量值和通過光譜分析得到的樣品加標樣的混合試樣譜線強度值，以及通過光譜分析得到的樣品與純碳粉的譜線強度值，分別代入公式計算，得到各個結果，取平均結果，其平均結果作為增量值，并加到空白點和其它各點濃度各值中，一并繪入工作曲線，工作曲線上所對應的空白含量值即為樣品中雜質含量，通常含量較高需用計算法。
2.根據權利要求1所述的易揮發主體中微量雜質的光譜分析法，其特征在于在所述的步驟(2)中，樣品與純碳粉及碳標樣的混合重量比例為1～100∶1。
3.根據權利要求2所述的易揮發主體中微量雜質的光譜分析法，其特征在于在所述的步驟(2)中，樣品與純碳粉及碳標樣的混合重量比例為1∶1。
4.根據權利要求2或3所述的易揮發主體中微量雜質的光譜分析法，其特征在于在所述的步驟(2)中，所使用的樣品為Sn、In、Zn、Pb、Bi、Sb、Cd、Cu及其氧化物和ITO材料中的任一種。
5.根據權利要求4所述的易揮發主體中微量雜質的光譜分析法，其特征在于在所述的步驟(2)中，所使用的樣品為所述金屬的塊樣或棒樣，要預先機械加工成碎樣。
6.根據權利要求2或3所述的易揮發主體中微量雜質的光譜分析法，其特征在于在所述的步驟(1)中，配制不同目標雜質含量的碳標的過程是，先配制主標準，然后依次沖稀，得到比主標準的目標雜質含量更低的各個碳標。
全文摘要
一種易揮發主體中微量雜質的光譜分析法，該方法包括下述步驟(1)用純碳粉加入所要測的目標雜質的氧化物，配制不同目標雜質含量的碳標樣；(2)樣品與純碳粉及步驟(1)所得到的碳標樣分別按重量比例1∶1混勻，裝入電極穴，壓緊待攝譜；(3)進行光譜分析；(4)進行直線拉直法，求出增量值，即為樣品中雜質含量；或者，通過公式C
文檔編號G01N1/28GK1721837SQ20041006932
公開日2006年1月18日 申請日期2004年7月16日 優先權日2004年7月16日
發明者錢伯仁, 潘元海, 王長華 申請人:北京有色金屬研究總院