JP2003075408A - Method and apparatus for analysis of metal element in solid sample - Google Patents

Method and apparatus for analysis of metal element in solid sample

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JP2003075408A
JP2003075408A JP2001270488A JP2001270488A JP2003075408A JP 2003075408 A JP2003075408 A JP 2003075408A JP 2001270488 A JP2001270488 A JP 2001270488A JP 2001270488 A JP2001270488 A JP 2001270488A JP 2003075408 A JP2003075408 A JP 2003075408A
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JP
Japan
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sample
solid sample
furnace
metal element
inductively coupled
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Application number
JP2001270488A
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Japanese (ja)
Inventor
Masafumi Tanaka
雅文 田中
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Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analytical method for a metal element in a solid sample in which a sample aerosol is generated easily and in which the constitution of an analyzer is simple and to provide the analyzer for the analytical method. SOLUTION: In the analytical method for the metal element in the solid sample, the solid sample S is heated inside a furnace 3, a metal component discharged from the solid sample S is introduced into an inductively coupled plasma mass spectrometer 1 together with a carrier gas, and the metal element is analyzed. The analyzer is used for the analytical method.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は固体試料の金属元素
を固体試料の金属元素分析方法およびその分析装置に係
わり、特に固体試料から直接試料エーロゾル形成が可能
な金属元素分析方法およびその分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for analyzing a metal element in a solid sample and a device for analyzing the metal element in the solid sample, and more particularly to a method for analyzing a metal element capable of directly forming a sample aerosol from the solid sample and an apparatus for analyzing the metal element. .

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造における熱処理工程で発生す
る金属汚染は、高温における各種部材から金属の放出が
原因の一つとして考えられている。温度や雰囲気と放出
量の関係は、各種部材の使用前後の金属プロファイル分
析や、半導体ウェーハヘの汚染量分析などの実測結果か
ら、拡散速度や熱力学的計算によって推定されている。
2. Description of the Related Art Metal contamination generated in a heat treatment process in semiconductor manufacturing is considered to be one of the causes of release of metal from various members at high temperatures. The relationship between the temperature and atmosphere and the release amount is estimated by diffusion rate and thermodynamic calculation from actual measurement results such as metal profile analysis before and after using various members and analysis of contamination amount on a semiconductor wafer.

【0003】しかしながら、このような計算により推定
する方法は、固体内の挙動、表面での存在状態など数多
くの仮定を含み、誤差を生じる可能性をはらんでいる。
また、放出挙動の計算結果を実際に確かめる手段がこれ
まで存在しなかったため、どのくらいの誤差を含むのか
確かめることができなかった。さらに、計算による方法
を用いる場合は信頼性の問題の他、計算のための実測で
は化学分析や転写試験等が必要となり、多くの時間を費
やすことになる。とりわけ転写試験を行う場合は炉や炉
心管、ボートなどの部材が必要となり、膨大なコストが
必要となる。
However, the method of estimating by such a calculation involves many assumptions such as the behavior in the solid and the state of existence on the surface, and is likely to cause an error.
In addition, since there was no means to actually confirm the calculation result of the release behavior, it was not possible to confirm how much error was included. Furthermore, when the method by calculation is used, in addition to the problem of reliability, actual measurement for calculation requires chemical analysis, transcription test, etc., which consumes a lot of time. Especially when performing a transfer test, members such as a furnace, a core tube, and a boat are required, and a huge cost is required.

【0004】また、各種部材に含まれる金属含有量を分
析するのに有力な方法として誘導結合プラズマ質量分析
法(Inductively Coupled Pla
sma MassSpectrometer:ICP‐
MS)がある。
Further, as a powerful method for analyzing the metal content contained in various members, inductively coupled plasma mass spectrometry (Inductively Coupled Pla) is used.
sma Mass Spectrometer: ICP-
MS).

【0005】従来のICP−MSは、図6に示すよう
に、試料を容器31に収容された溶液中で溶解し、この
溶液をポンプ32により、ネブライザ33に供給し、ア
ルゴンガスで試料をばらばらにして試料エーロゾルを発
生させる。試料エーロゾルはICP部34に送り込まれ
て、そこで脱溶媒化合物化され、原子化され、イオン化
される。このようにして得られた試料イオンは、大気圧
のプラズマから、差動排気されたインターフェース部3
5を経て真空チャンバ36内に位置し電子増倍型検出器
37を具備するMS部38に移送される。これらの試料
イオンは、インターフェース部35中の2つのオリフィ
スを通過し、その質量/電荷比に基づいて試料イオンを
分離し、その後電子増倍管検出器37により分析され
る。各同位元素は、試料中その同位元素の初期濃度に正
比例したピーク強度を持つ異なる質量位置に現れる。こ
のようにして、試料中の元素濃度は分析される。
In the conventional ICP-MS, as shown in FIG. 6, a sample is dissolved in a solution contained in a container 31, the pump 32 supplies the solution to a nebulizer 33, and the sample is separated by argon gas. Then, a sample aerosol is generated. The sample aerosol is sent to the ICP section 34, where it is desolvated, atomized, and ionized. The sample ions thus obtained are differentially evacuated from the atmospheric pressure plasma in the interface unit 3.
After that, it is transferred to the MS section 38 which is located in the vacuum chamber 36 and which is equipped with the electron multiplication type detector 37. These sample ions pass through two orifices in the interface section 35 to separate the sample ions based on their mass / charge ratio and then analyzed by the electron multiplier detector 37. Each isotope appears in a different mass position with a peak intensity that is directly proportional to the initial concentration of that isotope in the sample. In this way, the elemental concentration in the sample is analyzed.

【0006】しかしながら、従来のICP−MSは、試
料を容器31に収容して溶液中で溶解し、ポンプ32に
より、ネブライザ33に供給し、試料エーロゾル(煙霧
質)を形成させているため、試料を溶液に溶解(液体試
料)することが必要であり、その取扱いが面倒であり、
かつ、装置が複雑になる問題があった。
However, in the conventional ICP-MS, the sample is housed in the container 31, dissolved in the solution, and is supplied to the nebulizer 33 by the pump 32 to form the sample aerosol (fumes). Is required to be dissolved (liquid sample) in a solution, and its handling is troublesome,
Moreover, there is a problem that the device becomes complicated.

【0007】また、各種部材に含まれる金属含有量を分
析する他の有力な方法としてフレームレス原子吸光法が
ある。このフレームレス原子吸光法は、試料中の成分を
原子化して蒸気とし、その原子蒸気に特定波長の光(原
子吸光波長)を照射すると原子蒸気量に比例した光の減
衰が生じる現象を利用し、蒸気層を通過した光強度の蒸
気層通過前の光強度からの減衰比を分析することで原子
蒸気量を求めるものである。この従来のフレームレス原
子吸光法においても、スラリー等粉体中の不純物直接分
析の例はあるものの、溶液導入(数十μl程度)を前提
に装置が最適化されており、半導体部材等の固体から放
出される金属を直接観測した例は皆無である。
[0007] Another effective method for analyzing the metal content contained in various members is the flameless atomic absorption method. This flameless atomic absorption method uses the phenomenon that light is attenuated in proportion to the amount of atomic vapor when a component in a sample is atomized into vapor and the atomic vapor is irradiated with light of a specific wavelength (atomic absorption wavelength). The amount of atomic vapor is obtained by analyzing the attenuation ratio of the light intensity passing through the vapor layer from the light intensity before passing through the vapor layer. Even in this conventional flameless atomic absorption method, although there is an example of direct analysis of impurities in powder such as slurry, the apparatus is optimized on the assumption that a solution is introduced (several tens μl), and solid materials such as semiconductor members are There is no direct observation of the metal emitted from the.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】そこで、固体試料から
直接金属元素の分析が可能で、検出装置の構造が簡単な
固体試料の金属元素分析方法およびその分析装置が要望
されていた。
Therefore, there has been a demand for a method for analyzing a metal element of a solid sample and a analyzer for the same, which enables a direct analysis of a metal element from a solid sample and has a simple detector structure.

【0009】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、固体試料から直接金属元素の分析が可能で、分
析装置の構造が簡単な固体試料の金属元素分析方法およ
びその分析装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and provides a method for analyzing a metal element of a solid sample and an analysis apparatus therefor, which enables direct analysis of a metal element from a solid sample and has a simple analyzer structure. The purpose is to do.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項1の発明は、固体試料を炉内で加
熱し、前記固体試料から放出される金属成分をキャリア
ガスと共に誘導結合プラズマ質量分析装置内に導入して
金属元素を分析することを特徴とする固体試料の金属元
素分析方法であることを要旨としている。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 of the present application is to heat a solid sample in a furnace and inductively couple a metal component released from the solid sample together with a carrier gas. The gist of the present invention is a method for analyzing a metal element of a solid sample, which is characterized in that the metal element is introduced into a plasma mass spectrometer to analyze the metal element.

【0011】本願請求項2の発明は、固体試料を炉内で
加熱し、前記固体試料から放出される金属原子をフレー
ムレス原子吸光分析装置内に導入して原子状態の金属元
素を分析することを特徴とする固体試料の金属元素分析
方法であることを要旨としている。
According to the second aspect of the present invention, a solid sample is heated in a furnace, and the metal atoms released from the solid sample are introduced into a flameless atomic absorption spectrometer to analyze the metallic element in an atomic state. The gist is that it is a method for analyzing a metal element of a solid sample, which is characterized by

【0012】本願請求項3の発明は、収納された固体試
料を加熱する電極を具備し、キャリアガスが供給されて
固体試料を試料エーロゾル化する炉と、この炉に連通し
て設けられ誘導結合プラズマトーチを具備し、前記試料
エーロゾルを試料イオン化する誘導結合プラズマ部と、
前記誘導結合プラズマ部で試料イオン化された試料イオ
ンを受け入れ、イオンレンズ部と質量フィルタ部と電子
増倍管型検出器を具備する質量分析部と、この質量分析
部に誘導結合プラズマ部から試料イオンを移送させ、サ
ンプリングオリフィスとスキマーオリフィスを具備する
インターフェース部とを有することを特徴とする誘導結
合プラズマ質量分析装置であることを要旨としている。
The invention of claim 3 of the present application comprises an electrode for heating the stored solid sample, a furnace for supplying the carrier gas to convert the solid sample into a sample aerosol, and an inductive coupling provided in communication with this furnace. An inductively coupled plasma unit that includes a plasma torch and ionizes the sample aerosol.
A mass analysis unit that receives sample ions ionized by the inductively coupled plasma unit and includes an ion lens unit, a mass filter unit, and an electron multiplier detector, and a sample ion from the inductively coupled plasma unit to the mass analysis unit. It is a gist of an inductively coupled plasma mass spectroscope characterized in that it has a sampling orifice and an interface section having a skimmer orifice.

【0013】本願請求項4の発明は、収納された固体試
料を加熱する電極を具備し前記固体試料を試料エーロゾ
ル化し、さらに、金属原子層を形成する炉と、前記金属
原子層に出力波長を調整した光を発生する光源と、原子
蒸気層を通った光の強度を検出する光強度検出器とを具
備したことを特徴とする原子吸光分析装置であることを
要旨としている。
According to a fourth aspect of the present invention, an oven for heating the stored solid sample is provided with an electrode for converting the solid sample into a sample aerosol, and further, a furnace for forming a metal atomic layer and an output wavelength for the metal atomic layer are provided. It is a gist of an atomic absorption spectroscope characterized in that it is equipped with a light source that generates adjusted light and a light intensity detector that detects the intensity of light that has passed through the atomic vapor layer.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる固体試料の
金属元素を分析する分析装置の実施形態について添付図
面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of an analyzer for analyzing a metal element of a solid sample according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0015】図1は本発明に係わる固体試料の金属元素
を分析する分析装置の概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of an analyzer for analyzing a metal element of a solid sample according to the present invention.

【0016】図1に示すように、本発明に係わる固体試
料の金属元素を分析する分析装置、例えば、誘導結合プ
ラズマ質量分析装置(ICP‐MS装置)1は、収納さ
れた固体試料Sを加熱する電極2を具備し、キャリアガ
スが供給されて固体試料Sを試料エーロゾル化する炉3
と、この炉3に連通して設けられた誘導結合プラズマト
ーチ4を具備し、試料エーロゾルを試料イオン化する誘
導結合プラズマ部5と、この誘導結合プラズマ部(IC
P部)5で試料イオン化された試料イオンを受け入れ、
イオンレンズ部6と質量フィルタ部7と電子増倍管型検
出器8を具備する質量分析部(MS部)9と、この質量
分析部9に誘導結合プラズマ部5から試料イオンを移送
させ、サンプリングオリフィス10、スキマーオリフィ
ス11を具備するインターフェース部12とを有してい
る。
As shown in FIG. 1, an analyzer for analyzing a metal element of a solid sample according to the present invention, for example, an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS device) 1, heats a stored solid sample S. A furnace 3 equipped with an electrode 2 for supplying a carrier gas and converting the solid sample S into a sample aerosol.
An inductively coupled plasma torch 4 provided in communication with the furnace 3, and an inductively coupled plasma part 5 for ionizing the sample aerosol into the sample; and the inductively coupled plasma part (IC
(P part) 5 receives the sample ions ionized by the sample,
A mass spectrometric section (MS section) 9 including an ion lens section 6, a mass filter section 7, and an electron multiplier detector 8, and sample ions are transferred from the inductively coupled plasma section 5 to the mass spectrometric section 9 for sampling. It has an orifice 10 and an interface portion 12 having a skimmer orifice 11.

【0017】上記炉3は、例えば、カーボン製で長さが
30mm、内径が10mmの円筒体3aと、この円筒体
3aを挟持するように配置されたカーボン製の上記電極
2を有しており、収納された試料Sを加熱して、キャリ
アガスとしてのアルゴンガスを分散媒とし、分散相を試
料とした分散系である試料エーロゾルを発生させる。
The furnace 3 has, for example, a cylindrical body 3a made of carbon and having a length of 30 mm and an inner diameter of 10 mm, and the carbon electrode 2 arranged so as to sandwich the cylindrical body 3a. The stored sample S is heated to generate a sample aerosol, which is a dispersion system in which a dispersion phase is a sample, using argon gas as a carrier gas as a dispersion medium.

【0018】上記誘導結合プラズマ部5は、内装された
誘導結合プラズマトーチ4に高周波電圧をかけ、試料エ
ーロゾルを試料イオン化するためのものである。
The inductively coupled plasma section 5 is for applying a high frequency voltage to the internally coupled inductively coupled plasma torch 4 to ionize the sample aerosol.

【0019】上記インターフェース部12は、検出器8
を含む高真空アナライザ部13から大気プラズマを分離
する真空チャンバ14およびインターフェース部12を
所定の圧力に保つためのロータリー真空ポンプ15を具
備し、さらに、上記サンプリングオリフィス10、スキ
マーオリフィス11の外に、サンプリングコーン16、
スキマーコーン17を具備している。従って、イオン
は、サンプリングコーン16によってプラズマからサン
プリングオリフィス10を通してインターフェース部1
2に引き出され、さらに、イオンはインターフェース部
12からスキマーコーン17によってスキマーオリフィ
ス11を介してアナライザ部13へ移送されるようにな
っている。
The interface section 12 includes a detector 8
A vacuum chamber 14 for separating atmospheric plasma from a high vacuum analyzer section 13 including a rotary vacuum pump 15 for maintaining a predetermined pressure in the interface section 12, and further to the outside of the sampling orifice 10 and the skimmer orifice 11, Sampling cone 16,
It is equipped with a skimmer cone 17. Therefore, the ions are transmitted from the plasma by the sampling cone 16 through the sampling orifice 10 to the interface section 1
2, and the ions are further transferred from the interface section 12 by the skimmer cone 17 to the analyzer section 13 via the skimmer orifice 11.

【0020】上記質量分析部9は、上記イオンレンズ部
6、質量フィルタ部7および検出器部8より構成され、
イオンレンズ部6は、スキマーコーン17の後側に取り
付けられた一連の静電イオンレンズを内蔵した真空チャ
ンバ18よりなり、イオンレンズ部6はスキマーコーン
オリフィス11を介して真空チャンバ18に入って来る
イオンビームをアナライザ部に設けられた質量フィルタ
部7に集束させる。この質量フィルタ部7は、本質的に
4本の平行ロッドで構成される四重極質量フィルタを具
備し、これらのロッドには高周波及び直流電圧が印加さ
れる。印加される高周波電圧と直流電圧の任意の組合せ
に対して、質量フィルタは特定の質量/電荷比のイオン
だけを検出器8へ通過させる。これによって、検出器8
により異なる元素のイオンを分離し、分析することが可
能になる。各質量のイオン信号は増幅された後、多チャ
ンネル計数装置を用いて分析される。質量(元素)の信
号強度は、試料のその元素の濃度に正比例している。
The mass spectrometric section 9 comprises the ion lens section 6, the mass filter section 7 and the detector section 8.
The ion lens unit 6 comprises a vacuum chamber 18 containing a series of electrostatic ion lenses attached to the rear side of the skimmer cone 17, and the ion lens unit 6 enters the vacuum chamber 18 via a skimmer cone orifice 11. The ion beam is focused on the mass filter unit 7 provided in the analyzer unit. The mass filter unit 7 comprises a quadrupole mass filter essentially consisting of four parallel rods, to which high frequency and DC voltage are applied. For any combination of applied rf voltage and dc voltage, the mass filter only allows ions of a particular mass / charge ratio to pass to the detector 8. As a result, the detector 8
It is possible to separate and analyze ions of different elements. The ion signal of each mass is amplified and then analyzed using a multichannel counter. The mass (element) signal strength is directly proportional to the concentration of that element in the sample.

【0021】次に本発明に係わる誘導結合プラズマ質量
分析装置を用いた固体試料の金属元素分析方法について
説明する。
Next, a method for analyzing a metal element of a solid sample using the inductively coupled plasma mass spectrometer according to the present invention will be described.

【0022】図1に示すような誘導結合プラズマ質量分
析装置1を用い、半導体製造用部材、例えば、VADま
たは合成石英ガラスから切出した固体の試料Sを炉3に
収容し、キャリアガスとしてのアルゴンガスを供給しな
がら、電極2に通電して試料Sを加熱する。加熱された
試料Sから放出された金属元素は粒子状となって分散相
となり、アルゴンガスを分散媒とする試料エーロゾル
(煙霧質)を形成する。
Using an inductively coupled plasma mass spectrometer 1 as shown in FIG. 1, a solid sample S cut out from a semiconductor manufacturing member such as VAD or synthetic quartz glass is placed in a furnace 3 and argon is used as a carrier gas. While supplying gas, the electrode 2 is energized to heat the sample S. The metallic element released from the heated sample S becomes particles and becomes a dispersed phase, and forms a sample aerosol (fume) using argon gas as a dispersion medium.

【0023】さらに、この試料エーロゾルを誘導結合プ
ラズマ部5の導入し、誘導結合プラズマトーチ4により
試料エーロゾルを試料イオン化する。
Further, the sample aerosol is introduced into the inductively coupled plasma section 5, and the sample aerosol is ionized by the inductively coupled plasma torch 4.

【0024】試料イオン化された試料イオンを質量分析
部9に受け入れ、検出器8によりイオンの計測が行わ
れ、試料に含まれる金属元素の濃度が分析される。各同
位元素は、試料中その同位元素の初期濃度に正比例した
ピーク強度を持つ異なる質量位置に現れ、例えば、図3
に示すように、試料中のCu濃度は分析される。
The sample ionized sample ion is received by the mass spectrometric section 9, the detector 8 measures the ion, and the concentration of the metal element contained in the sample is analyzed. Each isotope appears at a different mass position with a peak intensity that is directly proportional to the initial concentration of that isotope in the sample.
The Cu concentration in the sample is analyzed as shown in FIG.

【0025】さらに、本発明に係わる固体試料の金属元
素分析装置の他の実施形態について説明する。
Further, another embodiment of the solid sample metal element analyzing apparatus according to the present invention will be described.

【0026】本実施形態は、上記実施形態の分析装置が
誘導結合プラズマ質量分析装置であるのに対して、フレ
ームレス原子吸光分析装置である。
The present embodiment is a flameless atomic absorption spectrometer, whereas the analyzer of the above embodiment is an inductively coupled plasma mass spectrometer.

【0027】例えば、図2に示すように、本発明に係わ
る固体試料の金属元素分析装置、例えば、フレームレス
原子吸光分析装置21は、収納された固体試料Sを加熱
する電極22を具備し、キャリアガスが供給されて固体
試料Sから放出された金属元素を試料エーロゾル化し、
さらに、金属元素を原子化する炉23と、この炉23か
ら原子蒸気を照射するために滞留させる照射室24と、
この照射室24内の原子蒸気層に特定波長の光を照射す
るための光を出す光源25と、原子蒸気層を通った光の
強度を検出する光強度検出器26とを具備している。
For example, as shown in FIG. 2, a metal element analyzer for a solid sample according to the present invention, for example, a flameless atomic absorption spectrometer 21 is provided with an electrode 22 for heating a contained solid sample S, A carrier gas is supplied and the metal element released from the solid sample S is converted into a sample aerosol,
Further, a furnace 23 for atomizing a metal element, an irradiation chamber 24 for retaining atomic vapor from the furnace 23 for irradiation, and
A light source 25 that emits light for irradiating the atomic vapor layer in the irradiation chamber 24 with light of a specific wavelength and a light intensity detector 26 that detects the intensity of light that has passed through the atomic vapor layer are provided.

【0028】次に他の実施形態のフレームレス原子吸光
分析装置を用いた固体試料の金属元素分析方法について
説明する。
Next, a method for analyzing a metal element of a solid sample using a flameless atomic absorption spectrometer according to another embodiment will be described.

【0029】図2に示すようなフレームレス原子吸光分
析装置21を用い、石英ガラス製炉芯管用石英ガラスか
ら切出した固体の試料Sを炉23に収容し、キャリアガ
スとしてのアルゴンガスを供給しながら、電極22に通
電して試料Sを加熱する。加熱された試料Sは粒子状と
なって分散相となり、アルゴンガスを分散媒とする試料
エーロゾルを形成する。さらに、例えば、2000〜2
800℃まで加熱して金属元素を原子化し、照射室24
に導かれた原子蒸気層に光源25から出す特定波長の光
を照射し、原子蒸気層を通った光の強度を検出する光強
度検出器26で分析して、原子蒸気量を求め、金属の定
量を行う。
Using a flameless atomic absorption spectrometer 21 as shown in FIG. 2, a solid sample S cut out from quartz glass for a furnace core tube made of quartz glass is housed in a furnace 23, and argon gas is supplied as a carrier gas. Meanwhile, the electrode 22 is energized to heat the sample S. The heated sample S becomes particles and becomes a dispersed phase, and forms a sample aerosol using argon gas as a dispersion medium. Furthermore, for example, 2000-2
Irradiation chamber 24 by heating to 800 ° C to atomize the metal element
The atomic vapor layer guided to the above is irradiated with light of a specific wavelength emitted from the light source 25, and is analyzed by a light intensity detector 26 that detects the intensity of the light passing through the atomic vapor layer to obtain the atomic vapor amount, Quantify.

【0030】上記のような固体試料からの金属元素を原
子化は、試料Sを固体のまま炉3に収容し、電極2によ
って加熱し、キャリアガスを送って試料Sから放出され
る金属元素を粒子化して試料エーロゾルを形成し、さら
に、高温に加熱することによって行うので、容易に試料
エーロゾル化、原子化が可能であり、かつ、装置も簡素
化される。従来のように、試料を容器に収容して溶液中
で溶解し、溶液を炉に導入する方法ではバルク濃度はわ
かっても放出量は測定できない。
To atomize the metal element from the solid sample as described above, the sample S is stored as a solid in the furnace 3, heated by the electrode 2, and the carrier gas is sent to remove the metal element released from the sample S. Since the sample aerosol is formed into particles and further heated to a high temperature, the sample aerosolization and atomization can be easily performed, and the apparatus is also simplified. In the conventional method in which a sample is contained in a container, dissolved in a solution, and introduced into a furnace, the release amount cannot be measured even if the bulk concentration is known.

【0031】[0031]

【実施例】(試験1)図1に示すような本発明に係わる
検出装置に用いられる炉を用い、下記に示すような試験
条件でCuを強制汚染した石英ガラスからのCu放出量
を分析する。
EXAMPLES (Test 1) The amount of Cu released from quartz glass forcibly contaminated with Cu was analyzed under the following test conditions using a furnace used in the detection apparatus according to the present invention as shown in FIG. .

【0032】試料:石英ガラス(縦10mm×横3mm
×厚1mm)をCuで強制汚染した。
Sample: Quartz glass (length 10 mm x width 3 mm
X thickness 1 mm) was forcibly contaminated with Cu.

【0033】(バルクCu:65ppm) 検出装置:ICP質量分析装置(図1に示す装置) キャリアガス:アルゴン0.9L/min 昇温条件:以下のとおり常温→100℃を10秒とし、
また、100℃、500℃、800℃、1000℃、1
100℃、1200℃の保持時間をいずれも10秒とし
た。
(Bulk Cu: 65 ppm) Detector: ICP mass spectrometer (apparatus shown in FIG. 1) Carrier gas: Argon 0.9 L / min Temperature raising conditions: Room temperature → 100 ° C. for 10 seconds as follows:
Also, 100 ° C, 500 ° C, 800 ° C, 1000 ° C, 1
The holding time at 100 ° C. and 1200 ° C. was set to 10 seconds in each case.

【0034】(試験2)上記試験1の一部試験条件を変
更してCuを強制汚染した石英ガラスからのCu放出量
を分析する。
(Test 2) The amount of Cu released from the quartz glass in which Cu was forcibly contaminated was analyzed by changing some test conditions of the above Test 1.

【0035】変更点:800℃での保持を行わず、12
00℃で15秒の保持を行った。
Modification: 12 without holding at 800 ° C.
Hold at 00 ° C. for 15 seconds.

【0036】(試験3)清浄な石英ガラスを用い上記試
験2と同様の試験条件である。
(Test 3) The test conditions are the same as those in Test 2 above using clean quartz glass.

【0037】結果:試験1の結果を図3、試験2の結果
を図4、試験3の結果を図5に示す。図3〜図5によっ
て明らかなように、強制汚染した石英試料からは、12
00℃付近でCuが急激に放出される様子が直接に観測
された。また、1200℃の時間を長くすることで放出
量の増大が観測され、放出の温度依存性が確認された。
従来はこの事実を得るために、試料の熱処理前後の不純
物分布分析、拡散速度算出、温度との関係を計算により
推定していた。このため、時間がかかり、精度にも問題
があった。本法では直接分析のため、迅速に、高精度に
放出量を分析することが可能であることがわかった。
Results: The results of Test 1 are shown in FIG. 3, the results of Test 2 are shown in FIG. 4, and the results of Test 3 are shown in FIG. As can be seen in FIGS. 3-5, 12 from the forcedly contaminated quartz sample.
It was directly observed that Cu was rapidly released near 00 ° C. Also, an increase in the amount of release was observed by increasing the time of 1200 ° C., and the temperature dependence of the release was confirmed.
Conventionally, in order to obtain this fact, the impurity distribution analysis before and after the heat treatment of the sample, the diffusion rate calculation, and the relationship with the temperature were estimated by calculation. Therefore, it takes time and there is a problem in accuracy. Since this method is a direct analysis, it was found that it is possible to analyze the release amount quickly and with high accuracy.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明に係わる固体試料の金属元素分析
方法およびその分析装置によれば、固体試料から直接金
属元素の分析が可能で、分析装置の構造が簡単な固体試
料の金属元素分析方法およびその分析装置を提供するこ
とができる。
According to the method for analyzing a metal element of a solid sample and the analyzer for the same according to the present invention, it is possible to analyze the metal element directly from the solid sample, and the structure of the analyzer is simple. And its analyzer.

【0039】すなわち、固体試料を炉内で加熱し、固体
試料から放出される金属成分をキャリアガスと共に誘導
結合プラズマ質量分析装置内に導入して金属元素を分析
する固体試料の金属元素分析方法であるので、試料エー
ロゾル化は、試料を固体のまま炉に収容し、電極によっ
て加熱し、キャリアガスを送って試料から放出された金
属元素を粒子化することによって行い、従来のように、
試料を容器に収容して溶液中で溶解し、ポンプにより、
ネブライザに供給して、試料エーロゾルを形成するのと
異なり、容易に試料エーロゾル化が可能であり、かつ、
装置も簡素化される。
That is, in the method for analyzing a metal element of a solid sample, a solid sample is heated in a furnace, and a metal component released from the solid sample is introduced together with a carrier gas into an inductively coupled plasma mass spectrometer to analyze a metal element. Therefore, the sample aerosolization is carried out by accommodating the sample as it is in a solid state in a furnace, heating it with an electrode, and sending a carrier gas to atomize the metal element released from the sample.
The sample is placed in a container, dissolved in the solution, and pumped
Unlike supplying to a nebulizer to form a sample aerosol, sample aerosolization is possible easily, and
The device is also simplified.

【0040】また、固体試料を炉内で加熱し、固体試料
から放出される金属元素をフレームレス原子吸光分析装
置内に導入して金属元素分析する固体試料の金属元素分
析方法であるので、試料を固体のまま炉に収容し、電極
によって加熱し、キャリアガスを送って試料から放出さ
れた金属元素を粒子化して試料エーロゾルを形成し、さ
らに、加熱することによって原子化し、従来のように、
試料を容器に収容して溶液中で溶解し、ポンプにより、
ネブライザに供給して、溶媒を気化して試料エーロゾル
を形成するのと異なり、容易に試料エーロゾル化、原子
化が可能であり、かつ、装置も簡素化される。
Since the solid sample is heated in the furnace and the metal element released from the solid sample is introduced into the flameless atomic absorption spectrometer to analyze the metal element, the metal element analysis method for the solid sample is Is stored in a furnace as a solid, heated by an electrode, a carrier gas is sent to atomize the metal element released from the sample to form a sample aerosol, and further atomized by heating, as in the conventional case,
The sample is placed in a container, dissolved in the solution, and pumped
Unlike supplying to a nebulizer and vaporizing a solvent to form a sample aerosol, sample aerosolization and atomization can be easily performed, and the apparatus is also simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係わる固体試料の金属元素を検知する
検出装置の実施形態の概念図。
FIG. 1 is a conceptual diagram of an embodiment of a detection device for detecting a metal element of a solid sample according to the present invention.

【図2】本発明に係わる固体試料の金属元素を検知する
検出装置の他の実施形態の概念図。
FIG. 2 is a conceptual diagram of another embodiment of a detection device for detecting a metal element of a solid sample according to the present invention.

【図3】本発明に係わる固体試料の金属元素を検知する
方法による試験結果図。
FIG. 3 is a test result diagram by a method of detecting a metal element of a solid sample according to the present invention.

【図4】本発明に係わる固体試料の金属元素を検知する
方法による試験結果図。
FIG. 4 is a test result diagram by a method for detecting a metal element of a solid sample according to the present invention.

【図5】本発明に係わる固体試料の金属元素を検知する
方法による試験結果図。
FIG. 5 is a test result diagram by a method of detecting a metal element of a solid sample according to the present invention.

【図6】本発明に係わる固体試料の金属元素を検知する
検出装置の実施形態の概念図。
FIG. 6 is a conceptual diagram of an embodiment of a detection device for detecting a metal element of a solid sample according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP‐MS装
置) 2 電極 3 炉 3a 円筒体 4 誘導結合プラズマトーチ 5 誘導結合プラズマ部 6 イオンレンズ部 7 質量フィルタ部 8 電子増倍管型検出器 9 質量分析計部 10 サンプリングオリフィス 11 スキマーオリフィス 12 インターフェース部 13 高真空アナライザ部 14 真空チャンバ 15 ロータリー真空ポンプ 16 サンプリングコーン 17 スキマーコーン 21 フレームレス原子吸光分析装置 22 電極 23 炉 24 照射室 25 光源 26 光強度検出器 S 固体試料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS device) 2 Electrode 3 Furnace 3a Cylindrical body 4 Inductively coupled plasma torch 5 Inductively coupled plasma section 6 Ion lens section 7 Mass filter section 8 Electron multiplier tube detector 9 Mass spectrometer Part 10 Sampling orifice 11 Skimmer orifice 12 Interface part 13 High vacuum analyzer part 14 Vacuum chamber 15 Rotary vacuum pump 16 Sampling cone 17 Skimmer cone 21 Flameless atomic absorption spectrometer 22 Electrode 23 Furnace 24 Irradiation chamber 25 Light source 26 Light intensity detector S Solid sample

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体試料を炉内で加熱し、前記固体試料
から放出される金属成分をキャリアガスと共に誘導結合
プラズマ質量分析装置内に導入して金属元素を分析する
ことを特徴とする固体試料の金属元素分析方法。
1. A solid sample characterized by heating a solid sample in a furnace and introducing a metal component released from the solid sample together with a carrier gas into an inductively coupled plasma mass spectrometer to analyze a metal element. Metal element analysis method.
【請求項2】 固体試料を炉内で加熱し、前記固体試料
から放出される金属原子をフレームレス原子吸光分析装
置内に導入して存在状態が原子状の金属元素分析するこ
とを特徴とする固体試料の金属元素分析方法。
2. A solid sample is heated in a furnace, and metal atoms released from the solid sample are introduced into a flameless atomic absorption spectroscope to analyze metallic elements in the existing state. Metal element analysis method for solid samples.
【請求項3】 収納された固体試料を加熱する電極を具
備し、キャリアガスが供給されて固体試料を試料エーロ
ゾル化する炉と、この炉に連通して設けられ誘導結合プ
ラズマトーチを具備し、前記試料エーロゾルを試料イオ
ン化する誘導結合プラズマ部と、前記誘導結合プラズマ
部で試料イオン化された試料イオンを受け入れ、イオン
レンズ部と質量フィルタ部と電子増倍管型検出器を具備
する質量分析部と、この質量分析部に誘導結合プラズマ
部から試料イオンを移送させ、サンプリングオリフィス
とスキマーオリフィスを具備するインターフェース部と
を有することを特徴とする誘導結合プラズマ質量分析装
置。
3. A furnace comprising an electrode for heating a stored solid sample, a furnace for supplying a carrier gas to convert the solid sample into a sample aerosol, and an inductively coupled plasma torch provided in communication with the furnace, An inductively coupled plasma part for ionizing the sample aerosol, and a mass spectrometric part for receiving the sample ions ionized by the inductively coupled plasma part and comprising an ion lens part, a mass filter part and an electron multiplier detector. An inductively coupled plasma mass spectrometer, comprising: a sample orifice for transferring sample ions from the inductively coupled plasma portion to the mass spectrometer portion; and an interface portion having a skimmer orifice.
【請求項4】 収納された固体試料を加熱する電極を具
備し前記固体試料を試料エーロゾル化し、さらに、金属
原子層を形成する炉と、前記金属原子層に出力波長を調
整した光を発生する光源と、原子蒸気層を通った光の強
度を検出する光強度検出器とを具備したことを特徴とす
る原子吸光分析装置。
4. A furnace comprising an electrode for heating a housed solid sample and converting the solid sample into a sample aerosol, and further, a furnace for forming a metal atomic layer, and a light having an output wavelength adjusted in the metal atomic layer. An atomic absorption spectroscope comprising a light source and a light intensity detector for detecting the intensity of light passing through the atomic vapor layer.
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JP2011232109A (en) * 2010-04-26 2011-11-17 Ngk Insulators Ltd Evolved gas analyzer
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