DE4020753C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur quantitativen oder qualitativen Bestimmung von gasförmigen Hydriden mit einem Träger, der mit einer ein Glykol und ein Übergangsmetallsalz als Indikator enthaltenden Lösung imprägniert ist.

Ein derartiges Prüf- und Meßgerät ist aus der DE-OS 32 39 092 bekanntgeworden.

Das sichere Aufspüren von gasförmigen Hydriden (im folgenden als Hydridgase bezeichnet), wie Arsin oder Phosphin, als hochgiftige Bestandteile bei der Verarbeitung z. B. in der Halbleiterindustrie ist in zunehmendem Maße erforderlich und bedarf einfach handzuhabender und zuverlässig anzeigender Geräte. Der bekannte Indikator arbeitet auf dem Prinzip der Farbänderung einer Indikatorsubstanz unter Anwesenheit des nachzuweisenden Hydridgases. Der Indikator ist dabei beispielsweise auf ein Papierband imprägniert und mit Imprägnierungszusätzen versehen. Der Grad der Verfärbung wird entweder durch Farbvergleich oder durch eine Längenverfärbung des Indikatorbandes gemessen. Spektrofotometrische Auswertemöglichkeiten stehen ebenfalls zur Verfügung. Die Bestandteile des bekannten Indikators bestehen aus Silbernitrat, zusammen mit einer Säure und einem Glykol auf das Trägersubstrat imprägniert. Da das Silbernitrat alleine lichtempfindlich ist und eine Langzeitstabilität des Indikators nur in kurzen Zeiträumen gewährleistet, wird zur Verbesserung der Langzeitstabilität ein Säurezusatz erforderlich. Aber auch dieser mit einem Säurezusatz versehene Indikator zeigt eine unveränderte Nachweiseigenschaft lediglich über einen Zeitraum von etwa einem halben Jahr. Diese Stabilitätsdauer ist zu gering, um eine lichtinduzierte Verfärbung des Indikators über einen längeren Zeitraum zu verhindern. Dies ist aber wünschenswert, weil die Lagerfähigkeit der unbenutzten Indikatoren über einen deutlich längeren Zeitraum erforderlich ist. Auch müssen Fehlmessungen durch Lichteinwirkung während des Hydridgasnachweises vermieden werden.

Ein weiterer Indikator für Hydridgase ist in der EP-A 12 06 815 beschrieben. Dort wird als Nachweisreagenz ein Kupfersalz, insbesondere Kupfercarbonat, verwendet. Dieses Nachweissystem ist jedoch gegenüber Hydridgasen in seiner Farbänderung nicht deutlich genug erkennbar, weil die anfänglich blaue Farbe des Indikators in Anwesenheit der Hydridgase in Schwarz umschlägt, dieser Farbumschlag aber von dem bloßen Auge insbesondere bei geringen Nachweiskonzentrationen nicht feststellbar ist. Dieser bekannte Indikator ist daher nur für hohe Nachweiskonzentrationen geeignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Indikator der genannten Art so zu verbessern, daß seine Langzeitstabilität auch unter Lichteinwirkung verbessert wird und daß seine Farbänderung unter Anwesenheit von Hydridgasen insbesondere für geringste Nachweismengen deutlich erkennbar wird.

Die Aufgabe wird dadurch erfüllt, daß die Lösung neben dem Glykol nur noch Palladium(II)chlorid oder Palladiumtetraminchlorid enthält.

Der Vorteil der Erfindung liegt im wesentlichen darin, daß der Indikator nunmehr auch ohne einen weiteren Zusatz, wie z. B. einer Säure, auch unter intensiver Lichtbestrahlung seine ursprüngliche gelb/orange Grundfarbe beibehält, so daß seine Langzeitstabilität über mehr als zwei Jahre hinaus gesichert ist. Ein Umschlagen der gelb-orangen Verfärbung unter Anwesenheit von Hydridgasen in eine graue Verfärbung ist von dem Beobachter leicht feststellbar. Auch die Lagerung unter erhöhten Temperaturen führt nicht zu einer ungewollten Verfärbung. Somit erhält man eine einfache, aus wenigen Komponenten bestehende Indikatorlösung zum Nachweis von Hydridgasen, welche langzeitstabil und in ihrer Verfärbung leicht erkennbaren Imprägnierungen von z. B. Indikatorbändern oder kolorimetrischen Indikatorröhrchen verwendet werden können.

In der Veröffentlichung "Inorganic Anal. Chem.", Vol. 107, 1987 ist auf Seite 799 unter der Kennziffer 108474z ein Indikator angegeben, der auf gasförmige Hydride durch Verfärbung anspricht. Ein Silikagelträger ist mit einem Gemisch eines Cu(II)-Salzes un eines Palladiumsalzes imprägniert (CuSO₄ und PdCl₂). Unter Anwesenheit eines Hydridgases verfärbt sich der imprägnierte Träger schwarz.

Die Lösung der Aufgabe kann auch dadurch erfolgen, daß neben dem Glykol nur noch als Salz Palladiumtetraminchlorid in Lösung vorliegt. Ein derartiges Gerät besitzt nicht nur die Vorteile der mit Palladium(II)chlorid versehenen Indikatoren, sondern es ist besonders zum Nachweis von geringsten Mengen an Hydridgasen in der Größenordnung von 0,01 ppm einsetzbar. Ein mit dieser Lösung imprägniertes Indikatorpapier bleibt selbst bei intensiver Sonnenbestrahlung farblos. Der kontraststarke Farbumschlag von weiß nach grau unter Anwesenheit von Hydridgasen läßt auch geringste Nachweismengen deutlich erkennen.

Zur weiteren Steigerung der Empfindlichkeit hat es sich als vorteilhaft erwiesen, als Glykol das Tetraethylenglykol vorzusehen.

Zur Herstellung einer für die Erfindung geeigneten Imprägnierlösung werden

0,5 g Palladium(II)chlorid
10 ml Tetraethylenglykol

in Methanol zu 100 ml aufgefüllt. Mit der so erhaltenen Lösung wird z. B. Indikatorpapier mit oder ohne Silicagel als Trägersubstrat imprägniert und als Plakette dem Hydridgas ausgesetzt. Die entstandene Verfärbungstiefe von gelb/orange in grau gibt ein Maß für die vorliegende Schadstoffmenge. Ebensogut kann eine körnige Silicagelfüllung für ein kolorimetrisches Prüfröhrchen mit der Lösung imprägniert und zum Nachweis von Hydridgasen verwendet werden. Dabei gibt die Länge der Verfärbungszone von gelb/orange in grau das Maß für die Schadstoffkonzentration an.

Eine weitere für die Erfindung geeignete Imprägnierlösung besteht aus

0,5 g Palladium(II)chlorid, gelöst in 5 ml Ammoniak zur Bildung von Palladiumtetraminchlorid
10 ml Tetraethylenglykol

in Methanol zu 100 ml aufgefüllt. Ein mit dieser Lösung imprägnierter Indikator besitzt eine weiße Färbung, die bei Anwesenheit von Hydridgasen in grau umschlägt.

Mit einer der so erhaltenen Lösungen wird der Indikatorträger, z. B. Indikatorpapier oder eine körnige Silicagelfüllung, imprägniert und dem Hydridgas ausgesetzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung eines plakettenförmigen Trägers wird schematisch dargestellt und ist im folgenden näher erläutert:

In der einzigen Figur ist ein Prüfgerät für Hydridgase im Schnitt dargestellt, welches als Prüfplakette mit einem Plakettenträger 1 von kreisförmigem Querschnitt gebildet ist, auf den ein scheibenförmiges, imprägniertes Indikatorpapier 2 gelegt und mit einem Klemmrand 3 auf dem Plakettenträger 1 gehalten ist. Der ringförmige Klemmrand 3 läßt eine Plakettenöffnung 4 frei, über die das nachzuweisende Hydridgas Zugang zum Indikatorpapier 2 hat. Dort reagiert es mit der auf dem Papier imprägnierten Nachweislösung zu einem Farbumschlag, dessen Tiefe durch Vergleich mit einem Farbstandard ein Maß für die während der Expositionsdauer gesammelten Dosis ist. Als Imprägnierung kann gelöstes Palladium(II)chlorid oder Palladiumtetraminchlorid dienen.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur quantitativen oder qualitativen Bestimmung von gasförmigen Hydriden mit einem Träger, der mit einer ein Glykol und ein Übergangsmetallsalz als Indikator enthaltenden Lösung imprägniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung neben dem Glykol nur noch Palladium(II)chlorid oder Palladiumtetraminchlorid enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Glykol Tetraethylenglykol vorgesehen ist.