前言 ：磷化氫和砷化氫等氫化物氣體是石化和半導(dǎo)體行業(yè)中使用的工藝化學(xué) 品中的重要污染物。例如，聚合物級(jí)乙烯或丙烯中磷化氫、砷化氫、 硫化氫和羰基硫的存在對(duì)于聚丙烯塑料生產(chǎn)過(guò)程中所用的催化劑具有 不利影響。這些痕量污染物的準(zhǔn)確濃度數(shù)據(jù)有助于預(yù)測(cè)催化劑壽命， 大程度縮短生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間。 在半導(dǎo)體行業(yè)中，磷化氫可用作 iii-v 族化合物半導(dǎo)體沉積的前體以 及二極管和晶體管等半導(dǎo)體器件生產(chǎn)過(guò)程中的摻雜劑。對(duì)于 iii-v 族 化合物材料，例如磷化銦 (inp)，不含其他氫化物雜質(zhì)（例如硅烷、 鍺烷、水分或硫化氫）至關(guān)重要，因?yàn)檫@些雜質(zhì)可能會(huì)對(duì)終器件產(chǎn) 品產(chǎn)生重大影響。由硫化氫和羰基硫摻入的硫尤其有可能影響器件的電氣性能，例如載流子濃度和電子遷移率。砷化氫 用于生產(chǎn)高電子遷移率晶體管 (hemt) 和場(chǎng)效應(yīng)晶 體管 (fet)，鍺烷會(huì)對(duì)產(chǎn)品性能產(chǎn)生不利影響。
迄今為止，檢測(cè) ppb 級(jí)濃度的這些污染物已經(jīng)可 以滿足要求，但隨著行業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈和性能 標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，指標(biāo)要求越來(lái)越低。此外，高純 氣體制造商往往需要分析檢測(cè)限僅為報(bào)告指標(biāo)的 1/10–1/5。上一代四極桿 icp-ms (icp-qms) 檢 測(cè)器可以檢測(cè) 10 ppb 濃度水平的硫和硅類物質(zhì)。 近，agilent 7900 icp-ms 對(duì)這些物質(zhì)的測(cè)量水 平達(dá)到了 1–2 ppb。隨著行業(yè)對(duì)更低檢測(cè)限的需求 不斷增加，針對(duì)這類應(yīng)用開發(fā)出一種全新的高靈敏 度 gc-icp-ms 方法，采用的儀器為 agilent 8800 串聯(lián)四極桿 icp-ms (icp-ms/ms)。
實(shí)驗(yàn)部分：儀器 通過(guò)安捷倫 gc-icp-ms 接口實(shí)現(xiàn) agilent 7890 氣相色譜儀與 agilent 8800 icp-ms/ms 的聯(lián)用。 表 1 中列出的氣相色譜操作參數(shù)也用于通過(guò) agilent 7900 icp-ms 進(jìn)行的 gc-icp-ms 平行研究。8800 icp-ms/ms *兩個(gè)四極桿質(zhì)量過(guò)濾器 （q1 和 q2），位于八極桿反應(yīng)池系統(tǒng) (ors3 ) 碰撞/ 反應(yīng)池 (crc) 的兩側(cè)。在 ms/ms 模式下，q1 作 為質(zhì)量過(guò)濾器運(yùn)行，僅允許目標(biāo)分析物質(zhì)量數(shù)進(jìn)入 池中，而排除所有其他質(zhì)量數(shù)。由于 q1 排除了等離子體、基質(zhì)和非目標(biāo)分析物離子，ors3 內(nèi)的反 應(yīng)過(guò)程可以得到控制，并可保持一致性。因 此，即使對(duì)復(fù)雜的高基質(zhì)樣品也可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的測(cè) 量，同時(shí)顯著提高靈敏度。ors3 池可以使用碰撞 氣體加壓，通過(guò)動(dòng)能歧視 (ked) 或碰撞誘導(dǎo)解離 (cid) 除去多原子離子，也可以使用反應(yīng)氣體與干 擾離子或者目標(biāo)離子選擇性反應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)無(wú)干擾測(cè) 定，或者還可以將二者結(jié)合使用。
在本研究中，8800 icp-ms/ms 在 ms/ms 質(zhì)量轉(zhuǎn) 移模式下運(yùn)行，使用氧氣作為反應(yīng)氣體測(cè)定 ge、 as、p 和 s。氫氣池氣體模式用于在 m/z 28 處對(duì) si 的主要同位素進(jìn)行原位質(zhì)量測(cè)定。兩種模式下的 調(diào)諧條件幾乎*相同，不同之處僅為 ked 電壓 和反應(yīng)池氣體流速。
結(jié)論：agilent 8800 icp-ms/ms 具有極低的背景和更高的 靈敏度，因此 gc-icp-ms/ms 方法在測(cè)定高純氣 體中的各種污染物時(shí)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)行 業(yè)所要求的低檢測(cè)限。與采用傳統(tǒng)四極桿 icp-ms 的 gc-icp-ms 相比，gc-icp-ms/ms 對(duì)硅烷、磷 化氫、硫化氫和羰基硫的檢測(cè)限低 5–10 倍，其中 硅烷的檢測(cè)限為 200 ppt 左右，而磷化氫檢測(cè)限為 15 ppt 左右。