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电子级钛酸钡中主次元素含量的能量色散X荧光法同时测定研究

邱淼淼  
【摘要】:在电子行业,钛酸钡由于其特殊的电性能,在电子元器件中被广泛应用。钛酸钡的生产成本较低、合成方法简单、掺杂改性容易,是附加值高、发展前景广阔的精细化工产品。随着电子工业的高速发展,不仅敏感元件的需求量日益增大,而且对材料理化指标的要求也趋向多元化,更加全面。加之现代制造业产品质量管理体系的普遍建立,对电子元器件原材料生产的可追溯性以及应用的质量可控性的要求也不断提高。就化学指标而言,钛酸钡中杂质含量指标越来越向微量甚至痕量的方向发展,因此,相应简便、快捷、可靠的分析方法的建立就成为人们所关注的课题。 根据最新化工行业标准,电子级钛酸钡化学指标的检测有化学法、电感耦合等离子体发射光谱法以及可见光分光光度法等方法。完成钛酸钡化学指标的检测不仅需要电感耦合等离子体发射光谱仪这种国内材料及元器件行业中普及率不高的大型仪器,而且这些检测方法的样品分解与前处理均十分繁琐,需要昂贵的铂金坩埚;基体效应较为严重,Al、Si、Fe、Sr等元素的检测灵敏度和准确度都有待提高;完成所有化学指标的检测费时费事,周期长。本文以能量色散-X射线荧光光谱法,采用粉末压片制样,对钛酸钡中Ba、Ti、Fe、Sr进行了同时分析。在准确度满足要求的前提下,避免了繁琐的化学前处理以及分析过程,缩短了分析周期。对于能量色散-X射线荧光光谱法灵敏度不能满足的轻元素Al、Si的测定,本文采用了萃取分光光度法,实现了铝、硅的连续测定,灵敏度较高,基体干扰小,结果准确可靠。 本论文主要解决了以下几个问题: 1)能量色散-X射线荧光光谱法对痕量元素的检测灵敏度不是特别高,本文研究了各元素最佳激发条件,通过调整管电压、加滤光片等手段,使得杂质元素Fe、Sr得到有效激发,使元素的检测限大大降低。 2)能量散射-X射线荧光光谱法同样是一种相对分析法。目前我国无市售的具有一定成分含量梯度的BaTiO3标准样品系列,本文根据钛酸钡样品中主次成分的含量范围,用在高纯钛酸钡样品中加入梯度量各杂质元素标准溶液的方法制作校准样品系列,解决了无钛酸钡标准样品的问题。 3)在分析Ti这样原子序数比较靠前的元素时,钛酸钡的基体效应影响比较大。本文用dj法和康普顿散射线内标法分别对其进行了基体效应的校正并进行了比较分析,解决了基体效应的问题,并得出了dj法优于康普顿散射线内标法的结论并分析了原因。将dj法应用到钛酸钡样品的实际测定中,Ba、Ti检测结果的相对标准偏差均小于0.14%,杂质元素Fe、Sr的检出限分别为0.0013%,0.0011%。 4)现有电子级钛酸钡行标中硅和铝分析的准确度、精密度都略显不足,本文对钛酸钡中Si、Al元素的分析实现了萃取分光光度法连续测定,简化了分析过程,缩短了分析周期,方法准确度灵敏度都令人满意。本文采用正丁醇萃取硅钼蓝的方法,摩尔吸光系数由不经萃取时的8.0×10~3 L/(mol·cm)提高至1.8×10~4 L/(mol·cm);对于铝的分析,摩尔吸光系数由不经萃取时的1.4×10~4 L/(mol·cm)提高至6.1×10~4 L/(mol·cm),铝和干扰基体Ti实现了有效分离。将该方法用于钛酸钡的实际分析中,数据结果准确可靠,硅的加标回收率为94.3~108.0%,铝的回收率为95.0~106.3%。


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