khimie.ru

Для достижения столь низких пределов обнаружения нужны были оригинальные решения, прин­ципиально новые методы и методики.

Основные требования предъявляемые к анализу следующие:

• многоэлементность (в одной пробе надо определять целый набор примесей);
• низкие (лучше очень низкие!) пределы обнаружения; ведь по мере развития электроники и близких к ней областей промышленности требования к чистоте материалов все время росли; если на начальном этапе приходилось определять микропримеси на уровне 10^-6-10^-4 %, то впоследствии речь шла о 10^-10−10^-8 %;
• высокая воспроизводимость и правильность результатов; это требование ставится всегда, но выполнить его в данной области особенно сложно; на первых порах большие относительные погрешности определения низких концентраций считались делом обычным; какая разница, содержится ли примесь в концентрации 2∙10^-8 % или 3∙10^-8 % (а ведь ошибка здесь 50 %); со временем требования к относительным погрешностям были ужесточены, поскольку оказалось, что даже небольшие колебания в содержании легирующей» примеси сильно влияют на свойства полупроводниковых и других функциональных материалов. Но в ряде случаев возникали и дополнительные требования. Например, нередко надо было получать информацию не только о валовом, но и о локальном содержании соответствующих примеров, а вплоть до карты их распределения по поверхности и по глубине исследуемой пробы. Желательна была также информация о форме существования микропримесей (результаты вещественного анализа), например о степени окисления элементов. Иногда аналитиков лимитировала масса и размер исследуемой пробы (например, монокристалла высокочистого вещества).

Анализ высокочистых веществ оказался особенно сложным делом по причине возможных загрязнений исследуемого материала и потерь определяемых компонентов в ходе анализа. Вещества-примеси, ничтожные содержания которых нужно было определять, могут присутствовать в используемой воде, реактивах, материалах посуды, в воздухе лаборатории. Даже сам аналитик может стать их источником. Академик И. П. Алимарин часто говорил, что при определении примеси никеля аналитики-женщины не должны красить губы: губная помада содержала диметилглиок-симат этого элемента. В лаборатории нужно создавать условия, исключающие или сводящие к минимуму возможные загрязнения. Нужна была ультрачистая вода, химические реактивы особой чистоты. Посуду выбирали сообразно решаемой задаче — кварцевую, из полиэтилена высокого давления, тефлона, платины и т.д.; ее следовало не просто мыть, а тщательно готовить к операциям. Во многих случаях требовались вытяжные шкафы с ламинарным потоком воздуха, который еще и очищали. Использование многих привычных для аналитиков операций (фильтрование, а иногда и выпаривание растворов) исключалось. Надо отдать должное аналитикам, которые мужественно преодолевали подобные технические трудности.

В 1967 г. академик Н. П. Сажин писал, что в развитии промышленности материалов высокой чистоты, кроме технологов, большую роль играли аналитики, разработавшие чувствительные методы определения микропримесей, и можно считать настоящим научным подвигом разработку технологических методов получения веществ с содержанием примесей ниже миллионных долей процента.