Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Исследование примесного состава моноизотопного германа72GeH4 высокой чистоты методом хромато-масс-спектрометрии

Полный текст:

Аннотация

Методом хромато-масс-спектрометрии исследован примесный состав германа, обогащенного изотопом германия72Ge до 99,953 % ат. Для хроматографического разделения примесей использовали кварцевые газоадсорбционные капиллярные колонки GS-GasPro 60 м х 0,32 мм с модифицированным силикагелем, CarbonPlot 25 м х 0,32 мм х 0,25 мкм с углеродным сорбентом и 25 м х 0,26 мм х 0,25 мкм с сорбентом политриметилсилилпропином. Идентификацию примесей проводили сравнением их масс-спектров с масс-спектрами базы данный NIST и с использованием приведенных в литературе данных по временам удерживания и масс-спектрам германийсодержащих веществ. В образцах различных фракций72GeH4, отобранных в ходе его ректификационной очистки, идентифицированы примеси постоянных газов, ксенона, криптона, оксида азота (I), диоксида углерода, силана, углеводородов Q - С8, ароматических, хлор- и фторсодержащих углеводородов, гомологов германа, метилгермана, хлоргермана, сероуглерода, карбонилсульфида, 1,4-диоксана, дифтордиметилсилана. Примеси ксенона, криптона, сероуглерода, карбонилсульфида, 1,4-диоксана и дифтордиметилсилана идентифицированы в германе впервые. Установлено, что примеси сероуглерода, криптона и ксенона имеют смещенный изотопный состав, а примеси метилгермана, гомологов германа и хлоргермана, как и основной компонент, являются изотопно-обогащенными. Примеси определяли в режиме регистрации выбранных ионов (SIM) с использованием изотопов, для которых соотношение сигнал/шум максимально. Концентрации примесей определяли методом абсолютной градуировки по площадям пиков с использованием аттестованных или приготовленных нами поверочных смесей. В случае отсутствия образцов сравнения концентрации примесей определяли с использованием зависимости коэффициентов чувствительности их детектирования от величины полных сечений ионизации. Пределы обнаружения примесей рассчитывали по утроенному стандартному отклонению сигнала «холостого» опыта. Они составили 1 • 105 - 5 • 108% мол. Правильность анализа подтверждена методом варьирования величины пробы.

Об авторах

А. Ю. Созин
Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых Российской академии наук
Россия


О. Ю. Чернова
Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых Российской академии наук
Россия


Т. Г. Сорочкина
Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых Российской академии наук
Россия


А. Д. Буланов
Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых Российской академии наук; Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского
Россия


Л. Б. Нуштаева
Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых Российской академии наук
Россия


Список литературы

1. Шубин А. Н., Гилев А. Н., Кононов Д. Б. и др. Новые требования к обогащенным изотопам для экспериментов по изучению безнейтринного двойного p-распада (эксперимент Герда) / Атомная энергия. 2006. Т. 101. № 2. С. 588 - 592.

2. Avignone F. T., Brodzinski R. L., Klimenko A. A., et al. Results of the Pilot Experiment to Search for Inelastic Interactions of WIMPS with 73Ge / Physics of Atomic Nuclei. 2000. Vol. 63. N 7. P. 1337 - 1340.

3. Деточенко А. П., Денисов С. А., Дроздов М. Н. и др. Эпитаксиально выращенные моноизотопные слои Si, Ge и твердого раствора Si 1 xGex получение и некоторые свойства / Физика и техника полупроводников. 2016. Т. 50. № 3. С. 350 - 353.

4. Klimenko A. A., Osetrov S. B., Smolnikov A. A., et al. Experimental limit on the charge non-conserving p decay of Ge-73 / Phys. Lett. B. 2002. Vol. 535. P. 77-84.

5. Журавлева Л., Плеханов В. Изотопическая наноинженерия для телекоммуникационных систем / Наноиндустрия. 2012. Т. 33. № 3. С. 54-59.

6. Арефьев Д. Г., Васин С. А., Долгов С. В. и др. О применении моногермана для разделения изотопов германия на газовых центрифугах / Перспективные материалы. 2010. Специальный выпуск №8. С. 19-24.

7. Гусев А. В., Буланов А. Д., Филимонов С. В. и др. Получение высокочистого изотопно-обогащенного германия 76Ge / Перспективные материалы. 2011. № 10. С. 17 - 20.

8. Пат. 2412747 РФ, МПК B 01 D 59/20. Способ разделения изотопов германия / Арефьев Д. Г. и др.; заявитель и патентообладатель Институт химии высокочистых веществ РАН, ОАО «Производственное объединение «Электрохимический завод». - № 2009127051/05; заявл. 16.07.2009. опубл. 27.02.2011, бюл. № 6.

9. Крылов В. А. Анализ высокочистых летучих веществ / Журн. аналит. химии. 2002. Т. 57. № 8. С. 790 - 802.

10. Девятых Г. Г., Зорин А. Д. Летучие неорганические гидриды особой чистоты. - М.: Наука, 1974. - 206 с.

11. Ежелева А. Е., Снопатин Г. Е., Малыгина Л. С. Применение пламенно-фотометрического детектора при хроматографическом анализе летучих неорганических гидридов особой чистоты / Журн. аналит. химии. 1979. Т. 34. № 12. С. 2308 - 2311.

12. Крылов В. А., Красотский С. Г., Малышев В. М. и др. Криогенный метод концентрирования примесей водорода, аргона, кислорода и азота при их газохроматографическом определении в летучих неорганических гидридах / Журн. аналит. химии. 2001. Т. 56. №11. С. 1137- 1143.

13. Зорин А. Д., Фролов И. А., Карабанов Н. Т. и др. Хроматографический анализ силана и германа на содержание органических примесей / Журн. аналит. химии. 1970. Т. 25. № 10. С. 389 - 391.

14. Воротынцев В. М., Мочалов Г. М., Суворов С. С. и др. Газохроматографическое определение содержания примесей постоянный газов, метана, моно- и диоксида углерода в моногермане особой чистоты / Журн. аналит. химии. 2010. Т. 65. № 6. С. 648 - 653.

15. Николаева Л. Г., Агафонов И. Л. Возможности определения примесей в летучих неорганических веществах особой чистоты методами масс-спектрометрии и газовой хроматографии / Получение и анализ веществ особой чистоты. - М.: Наука, 1978. С. 168 - 174.

16. Девятых Г. Г., Засавицкий И. И., Ильин В. М. и др. ИК-спектрометр на перестраиваемые диодных лазерах для молекулярного анализа высокочистых летучих веществ / Высокочистые вещества. 1990. №6. С. 106-114.

17. Кривцун В. М., Курицын Ю. А., Снегирёв Е. П. и др. Измерение малых концентраций PH3 в GeH4 с помощью спектрометра на перестраиваемые диодные лазерах /Журн. прикл. спектроскопии. 1985. Т. 63. С. 571 -576.

18. Сенников П. Г., Кошелева И. А., Буланов А. Д. и др. Изучение примесного состава изотопно-обогащенного германа методом ИК-Фурье спектроскопии высокого разрешения / Перспективные материалы. 2011. Вып. 10. С. 93 - 98.

19. Крылов В. А., Чернова О. Ю., Созин А. Ю. Идентификация примесей в моногермане высокой чистоты методом хромато-массспектрометрии / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 7. С. 11 - 15.

20. Чурбанов М. Ф., Крылов В. А., Чернова О. Ю. и др. Примесный состав изотопно-обогащенного моногермана / Перспективные материалы. Специальный выпуск. 2010. Вып. 8. С. 105 - 108.

21. Крылов В. А., Чернова О. Ю., Созин А. Ю. и др. Хрома-то-масс-спектрометрический анализ германа высокой чистоты / Аналитика и контроль. 2015. Т. 19. № 1. С. 45-51.

22. Крылов В. А., Чернова О. Ю., Созин А. Ю. Состав молекулярные примесей в высокочистом германе / Неорганические материалы. 2015. Т. 51. № 10. С. 1047 - 1053.

23. Крылов В. А., Чернова О. Ю., Созин А. Ю. Высокочувствительное хромато-масс-спектрометрическое определение примесей в мо ногермане высокой чистоты с применением адсорбционной капиллярной колонки с углеродным сорбентом / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 2. С. 23 - 27.

24. Потапов А. М., Курганова А. Е., Буланов А. Д. и др. Изотопный анализ моногерманов 72GeH4, 73GeH4, 74GeH и 76GeH методом масс-спектрометрии высокого разрешения с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП) / Журн. аналит. химии. 2016. Т. 71. №7. С. 698 - 706.

25. Жигач А. Ф., Стасиневич Д. С. Химия гидридов. - Л.: Химия, 1969. - 676 с.

26. Крылов В. А., Чернова О. Ю., Созин А. Ю. Хромато-массспектрометрическая идентификация примесей в изотопно-обогащенном силане / Масс-спектрометрия. 2007. № 4. С. 125 - 130.

27. Берёзкин В. Г., Королёв А. А., Хотимский В. С. Политриметилсилилпропин как адсорбент в капиллярной газовой хроматографии / Доклады АН. 2000. Т. 370. С. 200 - 204.

28. Агафонов И. Л., Девятых Г. Г. Масс-спектрометрический анализ газов и паров особой чистоты. - М.: Наука, 1980. - 336 с.

29. van der Kelen G. P. The mass spectra of mono- and digermane / Bulleten des societes chimiques Belgas. 1960. Vol. 69. P. 504 - 516.

30. Fitch W. L. Calculation of relative Electron Impact Total Ionization Cross Dections for Organic Molecules / Anal. Chem. 1983. Vol. 55. P. 832-835.

31. Mann J. B. Ionization ctoss sections of the elements calculated from mean-square radii of atomic orbitals / J. Chem. Phys. 1967. Vol. 46. P. 1646 - 1651.

32. Beran J. A., Kevan L. Molecular Electron Ionization Cross Sections at 70 eV / J. Phys. Chem. 1959. Vol. 73. P. 3866 - 3876.

33. Крылов В. А., Созин А. Ю., Зорин В. А. и др. Хромато-массспектрометрическое определение примесей в изотопно-обогащенном силане высокой чистоты / Масс-спектрометрия. 2008. Т. 6. № 4. С. 225 - 233.

34. Основы аналитической химии. Изд. 2-е.: в 2 т. / Под ред. Ю. А. Золотова. - М.: Высшая школа, 2000. - 351 с.

35. Справочник химика. Изд. 2-е испр.: в 6 т. Т. 2 / Гл. ред. Б. П. Никольский. - Л.: Химия, 1964. - 1168 с.


Для цитирования:


Созин А.Ю., Чернова О.Ю., Сорочкина Т.Г., Буланов А.Д., Нуштаева Л.Б. Исследование примесного состава моноизотопного германа72GeH4 высокой чистоты методом хромато-масс-спектрометрии. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017;83(8):15-22.

For citation:


Sozin A.Y., Chernova O.Y., Sorochkina T.G., Bulanov A.D., Nushtaeva L.B. Study of the Impurity Composition of Monoisotopic High Purity Germane72GeHi Using Gas Chromatography-Mass Spectrometry. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2017;83(8):15-22. (In Russ.)

Просмотров: 83


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)