金属微粒的分析方法及感应耦合等离子体质量分析方法技术

本发明专利技术提供一种在以感应耦合等离子体质量分析装置分析包含金属微粒的样品时，可在不需要作为标准的金属微粒的情况下进行分析的方法。本发明专利技术涉及一种金属微粒的分析方法，其使用感应耦合等离子体质量分析装置的液体中的金属微粒的分析方法，其中，该分析装置中设有由下述手段所构成的标准溶液导入装置：标准溶液储存手段，储存包含已知浓度的特定元素的标准溶液；注射泵，将标准溶液吸引及吐出；溶液导入手段，具有供给标准溶液的标准溶液用雾化器与标准溶液用喷雾腔室；以3μL/min以下的流量将标准溶液直接供给至标准溶液用雾化器，根据从检测器所得到的标准溶液信号强度与所导入的特定元素的物理量，算出源自特定元素的金属微粒的粒径值。属微粒的粒径值。属微粒的粒径值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属微粒的分析方法及感应耦合等离子体质量分析方法


[0001]本专利技术涉及液体或气体所包含的金属微粒的分析方法及使用该分析方法的感应耦合等离子体质量分析方法。

技术介绍

[0002]近年来，已知有使用感应耦合等离子体质量分析装置(以下视情况简称ICP-MS)来进行混入半导体晶圆等基板的金属、有机物质等的分析或是分析在气相中浮游的粒子中的金属等。该作为分析对象的金属，有时以金属微粒的形态而存在液体或气体中，针对该金属微粒也通过ICP-MS进行分析，此已为人所知。
[0003]该ICP-MS中，进行溶液系的分析的装置构成，如图1所示，具备：样品储存部101，储存作为测量对象的样品溶液；样品导入部，具有样品用雾化器102与样品用喷雾腔室103；炬部104，形成等离子体而使样品离子化；介面部105，用以从等离子体取得离子；质量分析部106，将离子分离；及检测部107，检测经过分离的离子。然后，在该ICP-MS中，使样品溶液所包含的金属元素的原子离子化，检测其一部分穿透质量分析部而到达检测器的对象作为脉冲计数。一般而言，104至105个原子导入至等离子体而离子化时，会有1个离子到达检测器而被检测为1个计数的信号强度。
[0004]该ICP-MS中，在分析溶入样品溶液的金属的浓度时，使用分析混合有金属的标准溶液所得到的校准曲线(浓度vs信号强度)来进行(例如，专利文献1)。预先准备信号强度相对于标准溶液的金属浓度的校准曲线，从源自样品溶液的信号强度测量样品溶液中的金属浓度。
[0005]相对于此，在对于溶液中混入有金属微粒的样品溶液进行分析时，对于以特定量投入有已知粒径的金属微粒的标准溶液进行分析，预先测量检测器所得到的金属微粒数与每一个金属微粒的信号强度而进行。检测器中，检测到1个金属微粒的情况，与构成金属微粒的金属元素的离子相当的信号强度会作为波峰而出现，因此测量其波峰数以作为到达检测器的金属微粒的个数。另外，信号强度与金属微粒的粒径有关联。
[0006]具体而言，以使用作为标准的粒径50nm的金属(假设为A)微粒的情况为例进行说明。以下为了进行简易的说明，使用假想的金属元素(A)。在使用使作为标准的粒径50nm的金属(A)微粒成为106个/mL的标准溶液时，以1μL/sec将此标准溶液吸引至雾化器以进行分析。若通过检测器于1秒内检测出100个金属(A)微粒，则相对于每1秒导入雾化器的粒子数1,000个，实际检测到的个数为100个，因此成为10％的金属(A)微粒穿透了喷雾腔室。另外，在结果为1个金属(A)微粒所造成的信号强度为50个计数的情况，以由50nm粒径的金属(A)微粒的容积(6.54
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cm3)与50nm粒径的金属(A)微粒的密度(假设为10g/cm3)所得到的50nm粒径的金属(A)微粒的重量(654ag)除以信号强度50个计数，据此可得到每1个计数的重量灵敏度值(654/50＝13.08ag/count)。源自金属(A)微粒的每1个计数的重量灵敏度值，表示对于导入炬部的金属(A)微粒的绝对量进行检测而得到的信号强度，测量对象的样品溶液中含有金属(A)微粒时，根据由其检测结果所得到的源自1个金属(A)微粒的信号强度
值，可算出样品溶液中的金属(A)微粒的粒径。
[0007]另外，为了分析样品溶液的金属(A)微粒的浓度，必须预先测量样品导入部中的样品用喷雾腔室的穿透效率。此喷雾腔室，在通过雾化器而在氩气中形成雾气(aerosol，也称为气溶胶)状中仅筛选出微细的雾气流出至炬部的。将从喷雾腔室送至炬部的液体量相对于被吸引至雾化器的液体量的比例称为喷雾腔室的穿透效率。使用上述标准的金属(A)微粒的情况，虽也可由所求得的粒子个数来计算，但要求出标准溶液中的正确粒子个数为非常困难。因此使用从雾化器至检测器的灵敏度与从炬部的等离子体至检测器的灵敏度的比例求出喷雾腔室的穿透效率的方法。也就是，通过比较以ICP-MS分析已知浓度的金属(A)标准溶液所得到的从雾化器至检测器的每1个计数的重量灵敏度值、与由包含已知粒径的金属(A)微粒的标准溶液所得到的从炬部的等离子体至检测器的每1个计数的重量灵敏度值而求得。
[0008]具体而言，以1μL/sec的流量将金属(A)浓度为1ppb(1pg/μL)的标准溶液吸引至雾化器，以进行分析。由检测器在1秒内检测到10,000个计数时，从其于雾化器的导入量(1pg/sec＝106ag/sec)，得到从雾化器至检测器的每1个计数的重量灵敏度值(106/104＝100ag/count)。通过该雾化器导入而得的每1个计数的重量灵敏度值，表示对于被导入雾化器的金属(A)的重量(绝对量)进行检测而得到的信号强度。因此，以源自上述金属(A)微粒的从炬部的等离子体至检测器的每1个计数的重量灵敏度值除以源自雾化器导入的每1个计数的重量灵敏度值(13.08/100＝0.13)，据此可求得所使用的喷雾腔室的穿透效率(13％)。也就是，得知被吸引至雾化器的液体量的13％，成为从所使用的喷雾腔室送至炬部的液体量。若得知此喷雾腔室的穿透效率，即得知导入炬部的量，因此可求得已知粒径的金属(A)微粒以外的元素导入至炬部的量，而能够算出样品溶液中这些元素的金属微粒的浓度。
[0009]如此，在通过ICP-MS分析以金属微粒状态存在于液体中的样品溶液时，必须准备包含已知粒径的金属微粒的标准溶液。然而，针对像Au这样的元素，虽市面贩卖有已知粒径的金属微粒，但针对可通过ICP-MS分析的许多金属元素，要准备已知粒径的金属微粒极为困难。另外，通过已知粒径的Au的金属微粒来调整标准溶液的情况，具有下述的现状：因为微粒的凝聚、溶解等，控制正确的粒径及粒子数为非常困难的作业，因而无法进行迅速的分析。
[0010]另外，感应耦合等离子体质量分析中，已知称为激光剥蚀(laser ablation)ICP-MS的分析，其分析源自包含金属微粒的气体的样品气体，或是对于固体样品照射激光光使样品蒸发、微粒化而直接分析该微粒化样品(例如，专利文献2)。即使在这种气相中的金属微粒的分析中，也难以准备能够以ICP-MS分析的许多金属元素的已知粒径的金属微粒，而具有无法有效率地对于气相中的金属微粒进行定量分析的状况。
[0011][现有技术文献][0012][专利文献][0013][专利文献1]日本特开平3-108246号公报
[0014][专利文献2]日本特开2018-136190号公报。

技术实现思路

[0015][专利技术所欲解决的课题][0016]基于以上述实际情况，本专利技术的目的为提供一种金属微粒的分析方法，在通过感应耦合等离子体质量分析装置分析作为测量对象的包含金属微粒的样品时，可在不需要作为标准的金属微粒的情况下，通过使用包含特定元素的标准溶液而得到特定元素的金属微粒的粒径。然后，本专利技术的另一目的为提供一种感应耦合等离子体质量分析方法，其使用该金属微粒的分析方法来测量样品中所包含的金属微粒的粒子数、浓度。
[0017][解决课题的手段][0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种液体中的金属微粒的分析方法，其使用感应耦合等离子体质量分析装置，该感应耦合等离子体质量分析装置具备：样品储存部，储存作为测量对象的样品溶液；样品导入部，具有样品用雾化器与样品用喷雾腔室；炬部，形成等离子体而将使样品离子化；介面部，用以从等离子体取得离子；质量分析部，将离子分离；及检测部，检测经分离的离子；其中，该感应耦合等离子体质量分析装置中设有由下述手段所构成的标准溶液导入装置：标准溶液储存手段，储存包含已知浓度的特定元素的标准溶液；注射泵，将标准溶液吸引及吐出；及溶液导入手段，具有供给标准溶液供给的标准溶液用雾化器与标准溶液用喷雾腔室；在将样品导入部与炬部连接的流路，连接有用以使从标准溶液用喷雾腔室流出的标准溶液导入的标准溶液导入管路；通过以3μL/min以下的流量将标准溶液直接供给至标准溶液用雾化器，将标准溶液从溶液导入手段导入至炬部，根据检测器所得到的标准溶液信号强度与所导入的特定元素的物理量，求出每1计数的标准溶液信号强度的特定元素重量也就是标准溶液灵敏度值；从通过样品溶液的导入而从检测器所得到的源自特定元素的1个金属微粒的样品溶液信号计数与前述标准溶液灵敏度值，算出源自特定元素的金属微粒的粒径值。2.一种金属微粒数及金属微粒浓度的感应耦合等离子体质量分析方法，其使用权利要求1所记载的液体中的金属微粒的分析方法中的标准溶液灵敏度值，将包含已知浓度的特定元素的样品用标准溶液从样品导入部导入至炬部，从检测器所得到的样品用标准溶液信号强度，算出每1个计数的样品用标准溶液信号强度的特定元素重量也就是样品导入部灵敏度值；从前述标准溶液灵敏度值与样品导入部灵敏度值，算出样品用喷雾腔室的穿透效率；将作为测量对象的样品溶液从样品导入部导入至炬部一定时间，从检测器所得到的特定元素的金属微粒数与样品用喷雾腔室的穿透效率，算出样品溶液所包含的特定元素的金属微粒数，并从通过样品溶液的导入而从检测器所得到的特定元素的金属微粒信号强度的总累计值与标准溶液灵敏度值以及喷雾腔室的穿透效率，算出样品溶液所包...

【专利技术属性】
技术研发人员：川端克彦，一之瀬达也，西口讲平，
申请(专利权)人：埃耶士株式会社，
类型：发明
国别省市：