书 书 书犐犆犛 ２９ ． ０４５ 犆犆犛犎 ８２ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 ４０５６１ — ２０２１ 光伏硅材料 　 氧含量的测定脉冲加热惰性气体熔融红外吸收法 犘犺狅狋狅狏狅犾狋犪犻犮狊犻犾犻犮狅狀犿犪狋犲狉犻犪犾 — 犇犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳狅狓狔犵犲狀 — 犘狌犾狊犲犺犲犪狋犻狀犵犻狀犲狉狋犵犪狊犳狌狊犻狅狀犻狀犳狉犪狉犲犱犪犫狊狅狉狆狋犻狅狀犿犲狋犺狅犱 　 ２０２１  １０  １１ 发布 ２０２２  ０５  ０１ 实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布目 　　 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… １ 　 范围 １ ……………………………………………………………………………………………………… ２ 　 规范性引用文件 １ ………………………………………………………………………………………… ３ 　 术语和定义 １ ……………………………………………………………………………………………… ４ 　 原理 １ ……………………………………………………………………………………………………… ５ 　 干扰因素 １ ………………………………………………………………………………………………… ６ 　 试剂和材料 ２ ……………………………………………………………………………………………… ７ 　 仪器和设备 ２ ……………………………………………………………………………………………… ８ 　 样品制备 ２ ………………………………………………………………………………………………… ９ 　 试验步骤 ３ ………………………………………………………………………………………………… １０ 　 结果处理 ４ ………………………………………………………………………………………………… １１ 　 精密度 ４ …………………………………………………………………………………………………… １２ 　 试验报告 ５ ………………………………………………………………………………………………… １３ 　 质量保证与控制 ５ ………………………………………………………………………………………… 附录 Ａ （ 资料性 ） 　 仪器参考工作条件 ６ …………………………………………………………………… 犌犅 ／ 犜 ４０５６１ — ２０２１ 前 　　 言 　　 本文件按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２０２０ 《 标准化工作导则 　 第 １ 部分 ： 标准化文件的结构和起草规则 》 的规定起草 。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。 本文件由全国半导体设备和材料标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ２０３ ） 提出并归口 。 本文件起草单位 ： 无锡市产品质量监督检验院 、 无锡市分析测试学会 、 青海黄河上游水电开发有限责任公司光伏产业技术分公司 、 上海赛夫特半导体材料有限公司 、 福建省计量科学研究院 、 苏州博飞克分析技术服务有限公司 、 中国电子技术标准化研究院 、 江苏中能硅业科技发展有限公司 、 上海材料研究所 、 无锡市计量测试院 、 中节能太阳能科技 （ 镇江 ） 有限公司 、 湖北省计量测试技术研究院 、 洛阳中硅高科技有限公司 、 新疆新特新能材料检测中心有限公司 。 本文件主要起草人 ： 朱晓岗 、 王旭辉 、 徐敏秀 、 卢佳妍 、 翁佳燕 、 杨爱军 、 罗海燕 、 鲁文锋 、 刘晓霞 、 王彬 、 王赶强 、 何永强 、 何莉 、 马冲先 、 苏耿贤 、 马昀锋 、 沈亚芹 、 黄国平 、 刘琼馨 、 楚东旭 、 邱艳梅 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ４０５６１ — ２０２１ 光伏硅材料 　 氧含量的测定脉冲加热惰性气体熔融红外吸收法 １ 　 范围 本文件描述了用脉冲加热惰性气体熔融红外吸收法测定光伏硅材料中氧含量的方法 。 本文件适用于生产多晶硅的原料硅粉 、 工业硅 、 颗粒多晶硅等光伏硅材料中氧含量的测定 ， 测定范围为氧的质量分数 ０．００１０％ ～ ０．４０％ 。 其他生产光伏组件的各类晶体硅材料参照使用 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。 其中 ， 注日期的引用文件 ， 仅该日期对应的版本适用于本文件 ； 不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ６３７９．２ 　 测量方法与结果的准确度 （ 正确度与精密度 ） 　 第 ２ 部分 ： 确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法 ＧＢ ／ Ｔ８１７０ 　 数值修约规则与极限数值的表示和判定 ＧＢ ／ Ｔ１４２６４ 　 半导体材料术语 ３ 　 术语和定义 ＧＢ ／ Ｔ１４２６４ 界定的术语和定义适用于本文件 。 ４ 　 原理 试料放置于经脱气的石墨套坩埚中 ， 在惰性气氛下加热熔融 ， 试料中的氧和坩埚中的碳形成的一氧化碳和少量的二氧化碳随同氦气 （ 或氩气 ） 通过高温稀土氧化铜 ， 使一氧化碳转化成二氧化碳 ， 导入红外检测器进行测定 。 根据红外吸收强度信号变化 ， 计算出氧含量 。 ５ 　 干扰因素 ５ ． １ 　 对检测结果影响较大的因素主要有样品的均匀性 ， 样品表面清洁度 ， 惰性气体纯度 、 石墨坩埚和助剂材料 （ 高纯镍囊 ） 的纯度 ， 校准样品定值的准确度和不确定度 ， 电子天平的准确度 ， 仪器操作参数的优化选择等 。 ５ ． ２ 　 样品表面清洁度影响检测结果 ， 如果在取样和制样过程中样品可能受到污染 ， 则样品在分析前应使用合适的溶剂 （ 例如 ， 优级纯或光谱纯的无水乙醇或异丙醇 ） 清洗表面并干燥 。 ５ ． ３ 　 惰性气体 （ 氦气或氩气 ） 作为测试仪器中的载气 ， 其含有的杂质有可能会吸附样品释放出来的氧而影响测试结果的准确度 ， 应使用高纯度惰性气体以提高测试结果的准确度 。 ５ ． ４ 　 石墨坩埚和助剂材料的氧含量或杂质含量会影响分析数据的准确度 ， 应使用高纯石墨 ／ 光谱纯石墨加工制成的坩埚和高纯度助剂材料 。 １ 犌犅 ／ 犜 ４０５６１ — ２０２１ ５ ． ５ 　 加热熔融过程中使用石墨单坩埚会因温度波动而影响测量 ， 使用石墨套坩埚的内坩埚可显著减少这种影响 。 ５ ． ６ 　 本方法检出限通过仪器空白限测定 ， 并因仪器和制样技术不同而不同 。 ５ ． ７ 　 本方法测定光伏硅材料中所有形态的总氧含量 ， 包括表面氧化层中氧和硅晶体中间隙氧及沉淀氧 。 生产多晶硅的原料硅粉样品分析前是否需要去除表面氧化层由样品相关各方协商确定 。 ６ 　 试剂和材料 ６ ． １ 　 惰性气体 （ 高纯载气 ）： 氦气 （ 纯度不小于 ９９．９９％ ）； 或氩气 （ 纯度不小于 ９９．９９９％ ）。 ６ ． ２ 　 动力气 ： 氮气 （ 纯度不小于 ９９．９％ ）； 或压缩空气 ， 其气源应无油无水 。 ６ ． ３ 　 稀土氧化铜 ： 仪器适配专用试剂 ， 用于在红外检测器中将一氧化碳转化为二氧化碳 。 ６ ． ４ 　 碱石棉 ： 仪器适配专用材料 ， 用于在仪器中吸收惰性气流中残留的二氧化碳 。 ６ ． ５ 　 无水高氯酸镁 ： 仪器适配专用试剂 ， 颗粒试剂 ， 用于在仪器中进行吸湿 。 ６ ． ６ 　 高纯镍囊 （ 低氧 ）： 仪器适配专用材料 。 　　 注 ： 为降低检测成本 ， 使用仪器适配专用材料高纯锡囊代替高纯镍囊做助剂材料 ， 其测试氧的灵敏度是不相同的 。 ６ ． ７ 　 石墨坩埚 ： 使用由内坩埚和外坩埚组合而成的石墨套坩埚 。 套坩埚应由高纯石墨 ／ 光谱纯石墨加工制成 ， 与惰性气体熔融  红外检测氧分析仪相配套 。 　　 注 ： 为降低检测成本 ， 使用仪器适配专用石墨单坩埚代替石墨套坩埚 ， 注意使用石墨单坩埚时加热熔融过程中温度 波动对测量结果的影响 。 ６ ． ８ 　 标准物质 ／ 标准样品 ： 氧含量已被定值并有证书的硅中氧标准物质 ／ 标准样品 、 铜中氧标准物质 ／ 标准样品等 。 ６ ． ９ 　 溶剂 ： 优级纯或光谱纯 ， 用于清洗或清洁受污染的样品 ， 例如无水丙酮 、 无水乙醇 、 异丙醇等 。 ７ 　 仪器和设备 ７ ． １ 　 惰性气体熔融  红外检测氧分析仪 ： 由电极炉或感应炉 、 分析气流杂质去除系统 、 辅助净化系统和红外氧测量系统 ［ 即红外 （ ＩＲ ） 检测系统 ］ 组成 。 氧测量精密度优于 ０．００００２５ｍｇ ， 加热炉功率不小于 ６．６ｋＷ （ 炉温不低于 ２５００℃ ）。 ７ ． ２ 　 电子天平 ： 根据称样量不同 ， 感量优于 ０．１ｍｇ 或 ０．０１ｍｇ 。 ７ ． ３ 　 制样设备 ： 例如切割机 、 抛光机 、 压片机等 ， 应具备将样品加工成满足仪器要求的形状和大小的能力 。 ７ ． ４ 　 清洗设备 ： 超声清洗机 。 ８ 　 样品制备 ８ ． １ 　 应使用无氧化物的切割材料或打磨材料将样品加工至合适的尺寸 ， 圆球状样品直径应不大于 ５ｍｍ ， 圆柱状样品直径应不大于 ５ｍｍ 、 长度应不大于 １０ｍｍ ， 块状样品尺寸应不大于 ５ｍｍ 。 　　 注 ： 粉末状 、 颗粒状和最大尺寸不大于 ５ｍｍ 的碎块状样品不需要制样 。 ８ ． ２ 　 使用水冷切割轮或低速金刚石锯切割样品 ， 以防止过热 。 在取样和制样过程中应避免样品遭受污染 。 ８ ． ３ 　 如果在取样和制样过程中样品受到污染 ， 则样品在分析前应使用合适