通常測定金屬離子的儀器有原子吸收光譜儀( AAS) 、原子發(fā)射光譜儀( AES) 和等離子質譜儀( ICP-MS) 3 種儀器。一般情況下，原子吸收光譜法比原子發(fā)射光譜法剪切線更低，靈敏度更高，但是，有機物會對原子吸收光譜法進行干擾。如果利用原子吸收光譜法對 NMP 中金屬離子進行測定，樣品需要進行復雜的脫有機質預處理，容易導致金屬離子含量損失，而且電子級 NMP 中金屬離子含量極低(μg /L 級) 。因此，原子發(fā)射光譜法和原子吸收光譜法均不能滿足電子級NMP 中金屬離子的測定。等離子質譜法( ICP-MS) 是 20世紀 80 年代發(fā)展起來的分析方法，經過 30 多年的發(fā)展歷程，已漸趨成熟。等離子質譜法是目前元素分析中為準確的分析方法，可以進行同位素區(qū)分測定，剪切線可達ng /L 級。在使用等離子質譜分析方法過程中，由于多原子分子的干擾，一般采用屏蔽距技術或碰撞反應池技術進行降低或消除干擾來提高測定準確度。

提出了有機加氧進樣系統(tǒng)結合電感耦合等離子體質譜法測定集成電路用Ｎ－甲基吡咯烷酮（NMP）中 Na、Cd、Pb、Mg、Al、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、K 等１４種金屬雜質含量的方法。通過氧氣在線燃燒的方式降低了碳沉積對錐口的影響，采用標準加入法匹配基體效應，使用冷等離子體－氨氣碰撞反應模式解決了碳元素質譜干擾的問題，如^１２Ｃ^１２Ｃ^＋ 對²⁴Ｍｇ^＋ 的干擾，^１２Ｃ^４０Ａｒ^＋ 對^５２Ｃｒ^＋ 的干擾。１４種元素的加標回收率為83.2％～123％，14種元素工作曲線的相關系數均大于0.999，方法可用于分析雜質元素質量分數低于20.00ng·kg^－１的樣品，滿足先進制程的質量要求。

儀器與試劑

電感耦合等離子體質譜儀——配有機加氧進樣系統(tǒng)（上海美析儀器有限公司）; 純水儀；電子天平。

多元素混合標準溶液：Na、Cd、Pb、Mg、Al、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、K的 質量濃度均為1.0mg·L^－１。

儀器工作條件

冷卻氣流量14.00L· min^-1，輔助氣流量0.800 L· min^-1，載氣流量0.600 L· min^-1，氨氣流量0.12mL· min^-1，氦氣流量3.5 mL· min^-1；氧氣（燃燒氣）體積分數20％（滿量程250ｍＬ），氧氣（反應氣）流量0.14 mL· min^-1；霧化室為石英旋流式，霧化器規(guī)格為可溶性聚四氟乙烯（PFA）-50μL· min^-1，霧化室冷卻溫度-5 ℃；高真空2.45×10^-5Pa；進樣方式為自吸；中心管規(guī)格為石英-1.0mm；工作功率1550W。

試驗方法

取1.0mg·L^－１多元素混合標準溶液1.0ｍＬ，置于 ＰＦＡ 容量瓶中，用2％（體積分數）硝酸溶液定容至100ｍＬ，配制成質量濃度為10.00μｇ·Ｌ－１的混合標準溶液。分別取上述混合標準溶液0，0.2，0.5，1.0，2.0 ｍＬ 置于5個PFA 試劑瓶中，用待測NMP樣品定量到100g，配制成質量分數分別為0，20.00，50.00，100.00，200.00ng·kg^-1的混合標準溶液系列，并繪制工作曲線，采用標準加入法計算NMP中金屬雜質的含量。

結果與討論

氧氣在線燃燒對碳沉積的影響

ＮＭＰ中較高含量的碳，經過等離子體后容易在錐口形成碳沉積，圖１（ａ）是未加氧氣的等離子體火焰，在錐口處形成碳的青色等離子體火焰，圖１（ｂ）是增加氧氣后形成的等離子體火焰，錐口處的青色火焰消失。拆下來的錐照片同樣證明了這點。圖１（ｃ）是未加氧氣條件下有碳沉積的錐口，圖１（ｄ）是氧氣燃燒后無碳沉積的錐口。錐口的碳沉積會造成兩種結果：第一種是錐口變小，造成進入的樣品量變小，導致檢測結果偏低，連續(xù)進樣測定6次100.00ng·kg^-1混合標準溶液，每次進樣重復測定3次，以Na元素為例，第１次測量時響應信號為6 522 cps（每秒計數），第６次測量時僅為3 286 cps，下降49.6％，詳見表１；第二種是碳沉積造成錐口形狀不規(guī)格，不是標準圓形，導致結果離散程度較大，以Na元素為例，第６次測定結果的相對標準偏差（RSD）為27％。使用氧氣在線燃燒技術后，NMP中的碳在氧氣作用下生成二氧化碳氣體，被載氣帶走，沒有形成碳沉積，以 Na元素為例，通過氧氣在線燃燒后，6次測試的結果相差不大，第6次 測定結果的RSD僅為3.2％。

相關系數和回收試驗

按照上文試驗方法，以各元素的質量分數為橫坐標，對應的響應信號為縱坐標繪制工作曲線，所得各元素工作曲線的相關系數見表３。

采用標準加入法計算 ＮＭＰ樣品中金屬雜質的含量，并進行加標回收試驗，計算各元素的回收率，結果見表３。

結果表明，各元素的回收率為83.2％～123％，各元素工作曲線的相關系數均大于0.9990，方法可用于分析雜質元素質量分數低于20.00ng·kg^-1的樣品，滿足先進制程的質量要求。

本工作采用電感耦合等離子體質譜法測定集成電路用NMP中Na、Cd、Pb、Mg、Al、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、K等14種金屬雜質含量的方法。通過氧氣在線燃燒的方式解決了錐口碳沉積的問題，采用冷等離子體－氨氣碰撞反應模式降低了碳元素引入的質譜干擾，如¹²Ｃ ¹²Ｃ⁺ 對²⁴Mg⁺的干擾，¹²Ｃ ⁴⁰Ar⁺對⁵²Cr⁺的干擾。方法回 收率為83.2％～123％，工作曲線相關系數均大于0.9990，方法可用于分析雜質元素質量分數低于20.00ng·kg^-1的樣品，滿足先進制程的質量要求。

儀器參數

ICP-MS6880電感耦合等離子體質譜儀

1.產品介紹
電感耦合等離子體質譜儀 (簡稱ICP-MS），是20世紀80年代發(fā)展起來的一種新的微量、痕量和超痕量元素分析技術。ICP-MS可測定元素周期表中大部分元素，且具有極低的檢出限、極寬的動態(tài)線性范圍、譜線簡單、干擾少、精密度高、分析速度快等性能優(yōu)勢.
2.性能特點
◇ 集成氣路模塊，減少氣路接頭，輕量化、模塊化，保障儀器便于移動工作
◇自主研發(fā)的固態(tài)電源可以保證儀器在多種模式（如常規(guī)模式、冷等離子體模式）下運行，并且在同一方法中允許運行多種模式，節(jié)約大量分析時間及方便研究。
◇ 采用主流化市場設計，為用戶特別是第三方檢測用戶大大節(jié)省了儀器占用空間，也為未來實現車載應用，增加了可能性。
◇中英文快速切換軟件界面，“一鍵式”參數設置直觀快捷，提高了用戶的工作效率，也提供自動控制儀器及其附件的能力，丸渼適應Windows 專業(yè)操作系統(tǒng)
3.應用領域
高校、質檢中心、環(huán)境監(jiān)測站、企業(yè)、農業(yè)系統(tǒng)、地質地礦、 環(huán)境保護、地質冶金、電子電器、食品安全、化工制藥等。

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上海美析儀器公司簡介

上海美析儀器有限公司(以下簡稱美析)，是一家具有自主知識產權的高新技術企業(yè)，美析的創(chuàng)業(yè)理念“科技——因你改變”，并以此為企業(yè)宗旨，不斷探究、果敢創(chuàng)新。特別是在分析測試儀器領域，不斷開發(fā)出先進的產品，使美析成為優(yōu)質儀器資源的供應者。

美析主營光譜類儀器可見分光光度計、紫外可見分光光度計、原子吸收光譜儀、超微量分光光度計、原子熒光光度計、ICP 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、ICP 電感耦合等離子體質譜儀，目前，我們的產品已廣泛應用于有機化學、無機化學、生物化學、醫(yī)藥、環(huán)保、冶金、石油、農業(yè)等領域。同時美析利用在產品機械結構、光學設計、電氣應用和軟件開發(fā)方面積累的豐富經驗，結合市場需求，近期將陸續(xù)推出一批分析類儀器。美析的總部及生產基地設在上海，營銷中心設在北京，并在江蘇、上海、山東三地建有研發(fā)基地。為充分利用各地的智力資源，美析與國內外的部分科研單位也進行了深層次的科研合作，不斷將科研成果轉化為生產力。為更好的服務于廣大客戶，美析儀器國內設有 12家辦事機構，度身定制符合您需求的應用解決方案，提高產品的附加值。在不斷服務國內用戶的同時，美析也與 20 多個國家的分銷機構建立了深度的戰(zhàn)略合作關系。