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 ４０５６６ — ２０２１ 流化床法颗粒硅 　 氢含量的测定脉冲加热惰性气体熔融红外吸收法 犌狉犪狀狌犾犪狉狆狅犾狔狊犻犾犻犮狅狀狆狉狅犱狌犮犲犱犫狔犳犾狌犻犱犻狕犲犱犫犲犱犿犲狋犺狅犱 — 犇犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳犺狔犱狉狅犵犲狀 — 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 ２ ………………………………………………………………………………………………… １０ 　 结果处理 ４ ………………………………………………………………………………………………… １１ 　 精密度 ４ …………………………………………………………………………………………………… １２ 　 试验报告 ４ ………………………………………………………………………………………………… 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 ４０５６６ — 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 、 上海赛夫特半导体材料有限公司 、 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 、 江苏中能硅业科技发展有限公司 、 新疆新特新能材料检测中心有限公司 、 无锡市分析测试学会 、 中国电子技术标准化研究院 、 无锡市计量测试院 、 乐山市产品质量监督检验所 、 洛阳中硅高科技有限公司 、 中节能太阳能科技 （ 镇江 ） 有限公司 、 集萃新材料研发有限公司 、 常州大学 、 福建省计量科学研究院 、 上海材料研究所 、 苏州博飞克分析技术服务有限公司 。 本文件主要起草人 ： 何莉 、 杨君 、 王美娟 、 蒋威 、 丁彬斌 、 鲍军 、 刘晓霞 、 鲁文锋 、 王旭辉 、 王彬 、 王赶强 、 梁洪 、 楚东旭 、 邱艳梅 、 马昀锋 、 黄国平 、 王桃霞 、 薛小强 、 罗海燕 、 马冲先 、 何永强 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ４０５６６ — ２０２１ 流化床法颗粒硅 　 氢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颗粒硅中氢含量的方法 。 本文件适用于流化床法颗粒硅中氢含量的测定 ， 其他硅材料参照使用 。 注 ： 本文件测定氢含量的范围取决于所用氢分析仪的量程 ， 最大测定范围为氢量 ０．００００８ｍｇ ～ ２．５ｍｇ 。 以质量分 数 （ ％ ） 表示的氢分析仪的测定范围因称取样品量的不同而不同 。 例如 ， １ｇ 样品最大测定范围的质量分数为 ０．０００００８％ ～ ０．２５％ ； ０．１５ｇ 样品最大测定范围的质量分数为 ０．００００６％ ～ １．６６％ 。 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 ， 试料中的氢以氢分子 （ Ｈ ２ ） 的形式释 放并进入载气流中 ， 氢分子随载气流通过热的氧化铜后转化为水 （ Ｈ ２ Ｏ ）， 在特定的红外池中检测 。 根据红外吸收强度信号变化 ， 计算出氢含量 。 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 ， 惰性气体的纯度 ， 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 　 惰性气体 （ 氦气或氩气 ） 作为测试仪器中的载气 ， 其含有的杂质可能会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 ． ３ 　 石墨坩埚和助剂材料的杂质元素可能会吸收一部分释放出的氢 ， 石墨坩埚和助剂材料的氢含量也 １ 犌犅 ／ 犜 ４０５６６ — ２０２１ 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 。 ５ ． ４ 　 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 ． ５ 　 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 ． ６ 　 宜通过试验选择测定流化床法颗粒硅样品时仪器的最优操作参数 ， 例如 ， 测定硅样品中氢含量的最佳温度或氢峰值参数 。 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氢转化为水 。 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 （ 低氢 ）： 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 ， 其测试氢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  红外检测氢分析仪相配套 。 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 ： 氢含量已被定值并有证书的硅中氢标准物质 ／ 标准样品 、 钢中氢标准物质 ／ 标准样品等 。 ７ 　 仪器和设备 ７ ． １ 　 惰性气体熔融  红外检测氢分析仪 ： 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氢测量系统 ［ 即红外 （ ＩＲ ） 检测系统 ］ 组成 。 氢测量精密度优于 ０．００００５ｍｇ ； 氢量测定的量程至少为 ０．０００１ｍｇ ～ １．０ｍｇ ， 例如 ， 称取 １ｇ 样品的氢含量 （ 质量分数 ） 测定范围至少为 ０．００００１％ ～ ０．１０％ ， 称取 ０．１５ｇ 样品的氢含量 （ 质量分数 ） 测定范围至少为 ０．００００７％ ～ ０．６６％ ； 加热炉功率不小于 ６．６ｋＷ （ 炉温不低于 ２５００℃ ）。 ７ ． ２ 　 电子天平 ： 感量优于 ０．１ｍｇ 。 ８ 　 样品制备 样品应大小合适 ， 能通过装载口或进样口装入石墨坩埚 。 样品的最大尺寸不超过 ５ｍｍ 时 ， 可直接取样分析 ， 在取样过程中应避免样品受到污染 ； 样品尺寸超过 ５ｍｍ 时 ， 可使用钨锤在钨钼合金板上破碎为最大尺寸不超过 ５ｍｍ 的碎块 ， 在破碎过程中应避免样品受到污染 。 ９ 　 试验步骤 ９ ． １ 　 仪器准备 分析前仪器应处于正常状态 。 仪器工作过程中使用的惰性气体 （ ６．１ ）、 动力气 （ ６．２ ）、 稀土氧化铜 （ ６．３ ）、 碱石棉 （ ６．４ ）、 无