iCAP PRO系列ICPOES测定高纯双氧水中杂质元素

本文采用赛默飞iCAP PRO系列电感耦合等离子体发射光谱仪，对双氧水中杂质元素的测定建立了快速测定的检测方法，样品无需稀释直 接进样即可准确快速的测定双氧水溶液中的杂质元素。为获得最佳的检出限和信噪比，本试验对等离子体测试条件进行了优化，测试波 长进行了选择，并采用标准加入法测试，避免了双氧水基体对各元素的干扰，从而保证了更好的准确度。该测试方法检出限低，各元素 均可以获得较好的线性和重复性，可以应用于双氧水产品中元素杂质的控制。thermoscientific 贺静芳赛默飞世尔科技(中国)有限公司 关键词 双氧水高纯试剂直接进样ICP 摘要 本文在赛默飞 iCAP PRO系列电感耦合等离子体发射光谱仪针对高纯双氧水中杂质元素的测定建立了快速测定的检测方法，所有元素浓度范围内线性关系良好(r2>0.999)，元素检出限达亚ppb-ppb的级别，尤其是针对远紫外区铝元素谱线167.079nm获得了极低的检出限，可更好的满足高纯试剂厂对杂质检测的需求。 1.引言 随着半导体技术的高速发展，对超净高纯试剂的要求越来越高。高纯度双氧水是电子工业中一种十分重要的化学品。主要用于集成电路生产过程中硅片的清洗和光刻胶的剥离。双氧水中的有机物、金属杂质和非金属杂质的存在会严重影响双氧水在电子工业的应用。而杂质离子的存在会对半导体电路性能和蚀刻作用产生不利影响。电感耦合等离子体发射光谱法具有快速、同时测定各种化学工业品中痕量元素的能力。本文采用iCAPFPRO系列电感耦合等离子体发射光谱仪测试高纯双氧水中杂质元素，样品无需稀释直接进样，减少环境和水对测定的影响，避免沾污，采用标准加入法消除基体干扰，可以直接进样测定高达50%浓度的双氧水，提高了方法的准确性和可靠性。 2.1仪器与试剂标准品 2.1.1 Thermo Fisher iCAP PRO XICPOES 2.1.2 31%双氧水 ( trace metal 级别， Fisher) 2.1.3 多元素标准溶液(1000ug/mL， inorganic) 2.1.4 超纯水(电阻率18.2兆欧) 2.2溶液配制和样品前处理 2.2.1 样品无需前处理，采用标准加入法，直接上机测试。 2.2.2 采用Fisher trace metal 级别双氧水作为基体配制多元素混合元素标准溶液(0，10，50，100，500 pg/L)制作标准曲线。 2.2.3 此标准曲线为标准加入法曲线，样品直接在此曲线下测试即可消除基体干扰。 2.3仪器参数和方法优化 2.3.1 仪器参数： 仪器型号 iCAP PROX 等离子参数 观测方式 双向观测 泵速 45r/min 进样系统 RF功率 1150 W 附件 雾化气 0.6L/min 中心管 2.0mm中心管 辅助气 0.5L/min 雾室 高效旋流雾室 冷却气 12.5 L/min 雾化器 同心雾化器 积分时间 15seconds 2.3.2 波长选择： 对于双氧水等高纯化学试剂的分析，通常需要检测极低含量的元素，故一般都需要选择元素的最灵敏谱线进行分析。由于铝的主灵敏线167.079nm处在远紫外区，容易受到空气中二氧化碳和氧气的吸收而导致灵敏度损失或不稳定，且通常需要惰性气体长达数小时的吹扫，故市面上大多数ICPOES对于铝元素的分析会放弃主灵敏线而选择次灵敏线396.152nm的波长测试。本实验在双氧水空白中加入10ppb铝元素，对铝396.152nm和167.079nm的谱图进行比对(如下图)，可明显得出铝167.079nm可获得比396.152nm更好的灵敏度和检出限。这得益于iCAP PRO系列ICPOES优异的光路系统设计从而具有市面上独一无二的远紫外区元素检测能力。无需长时间的惰性气体吹扫， iCAPPRO系列ICPOES在测试双氧水中铝元素时使用167.079nm的谱线可获得小于0.1ppb的检出限。 10 ppb Al 元素167.079 nm 谱图 10 ppb Al 元素396.1529 nm 谱图 2.3.3 标准曲线相关系数R2： 元素/谱线 相关系数/R2 Ag 328.068 1.0000 AI 167.079 1.0000 As 193.759 1.0000 Au 242.795 0.9997 B 249.773 1.0000 Ba 455.403 1.0000 Ca 393.366 1.0000 Cd 214.438 1.0000 Co 238.892 1.0000 Cr 267.716 1.0000 Cu 324.754 1.0000 Fe 238.204 1.0000 K766.490 0.9996 Li 670.791 0.9995 Mg 279.553 1.0000 Mn 257.610 1.0000 Na 589.592 0.9996 Ni 221.647 1.0000 P 177.495 0.9999 Pb 220.353 1.0000 Sb 206.833 0.9990 Si 251.611 0.9998 Sn 189.989 1.0000 Sr 407.771 1.0000 Ti 334.941 1.0000 Zn 213.856 1.0000 Zr 339.198 1.0000 2.3.4 样品测试结果和检出限： (单位： ppb/ pg/L)检出限采用双氧水空白运行10次的标准偏差乘以3计算获得， ND代表未检出。 元素/样品 检出限 盲样 Ag 328.068 0.436 ND AI 167.079 0.132 5.344 As 193.759 1.456 ND Au 242.795 1.795 ND B 249.773 0.297 ND Ba 455.403 0.054 ND Ca 393.366 0.174 8.428 Cd 214.438 0.146 ND Co 238.892 0.484 ND Cr 267.716 0.302 1.127 Cu 324.754 0.662 ND Fe 238.204 0.273 2.009 K766.490 0.784 18.355 Li 670.791 0.028 0.037 Mg 279.553 0.059 0.677 Mn 257.610 0.200 ND Na 589.592 0.426 2216 Ni 221.647 1.043 ND P 177.495 3.185 / Pb 220.353 2.889 ND Sb 206.833 3.967 ND Si 251.611 0.708 1.007 Sn 189.989 2.252 ND Sr 407.771 0.019 ND Ti 334.941 0.154 ND Zn 213.856 0.230 1.504 Zr 339.198 0.278 ND 3.方法讨论 本文采用赛默飞iCAP PRO系列电感耦合等离子体发射光谱仪，对双氧水中杂质元素的测定建立了快速测定的检测方法，样品无需稀释直接进样即可准确快速的测定双氧水溶液中的杂质元素。为获得最佳的检出限和信噪比，本试验对等离子体测试条件进行了优化，测试波长进行了选择，并采用标准加入法测试，避免了双氧水基体对各元素的干扰，从而保证了更好的准确度。该测试方法检出限低，各元素均可以获得较好的线性和重复性，可以应用于双氧水产品中元素杂质的控制。 热线 800 8105118电话 400 6505118www.thermofisher.com 仅用于研究目的。不可用于诊断目的。 ◎2022 Thermo Fisher Scientific Inc. 保留所有权利。 所有商标均为 Thermo Fisher Scientific Inc. 及其子公司的资产，除非另有指明。