采用 8800 ICP-MS/MS 测定超纯半导体级硫酸中的难分析元素

前言
近年来碰撞/反应池技术 (CRC) 广泛应用于四极杆 ICP-MS (ICP-QMS)，以消除会对复杂基质中的分析物造成质谱干扰的多原子离子。利用 CRC，可以使半导体级化学品中几乎所有待测元素的背景等效浓度 (BEC) 降低至 ppt 或亚 ppt 水平。但是，某些样品基质中的一些多原子物质非常稳定，或者原始浓度较高，可能无法通过池技术完全消除，因而仍会导致残留质谱干扰问题。例如，硫基质会导致 ICP 中 SO+ 和 SN+ 的浓度比较高，这两种离子都会干扰钛的测定。多原子物质 SO 和 SN 的第一电离能 (IP) 分别是 10.2 eV 和 8.9 eV， 因此它们在 ICP 中比 S(IP 10.36 eV) 更容易电离。此外，SO+ 的解离能是 5.44 eV，因此在 CRC 使用惰性气体运行碰撞模式时，它不易发生解离。钛具有 5 个同位素：46Ti (8%)、47Ti (7.3%)、48Ti (73.8%)、49Ti (5.5%) 和 50Ti (5.4%)。 Ti 丰度最高的两个同位素（48Ti 和 46Ti） 同时也是受到干扰最严重的同位素（来自 32S14N+ (m/z 46) 和 32S16O(m/z 48) 的干扰） ，因此，在分析高纯 H2SO4 时常选择丰度较小的同位素 47Ti。采用 ICP-QMS 以 CRC 模式测量时，稀释 10 倍的 H2SO4 中 Ti 的 BEC 大约为 50 ppt。半导体工艺化学品制造商需要更低的 BEC 才能在要求的浓度水平下测定 10 倍稀释酸中的金属污染物。磷酸的分析也存在同样问题。在这种情况下，为避免来自 31P16O+ 和 31P16OH+ 的质谱干扰，我们选择了另一个丰度较低的钛同位素 46Ti。最糟的情况是，对于含有硫酸和磷酸的混合化学品而言，没有适用的无多原子干扰的 Ti 同位素。 最近开发的串联四极杆 ICP-MS (ICP-MS/MS) 针对此问题提供了更好的解决方案。 在本应用简报中， 我们采用 ICP-MS/MS 成功测定了硫酸中以前难以测定的痕量级 Ti 以及其它元素。

结论
Agilent 8800 ICP-MS/MS 以 MS/MS 模式运行时，消除了CRC-ICP-QMS 无法去除的潜在质谱干扰问题。MS/MS模式的最大优势是可以利用位于池体前面的第一个四极杆(Q1) 进行质量选择，使得池的运行更加有效且选择性更高，扩展了反应池化学方面的真正潜力，这在常规 ICP-QMS 上是无法实现的。现在，8800 ICP-MS/MS 能够对高纯工艺化学品（如硫酸）进行常规分析和一些关键元素的认证分析。