TWI794403B - 分析用試料的調製方法及分析方法 - Google Patents

分析用試料的調製方法及分析方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI794403B
TWI794403B TW108103794A TW108103794A TWI794403B TW I794403 B TWI794403 B TW I794403B TW 108103794 A TW108103794 A TW 108103794A TW 108103794 A TW108103794 A TW 108103794A TW I794403 B TWI794403 B TW I794403B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
sample
analysis
exchange resin
elements
cation exchange
Prior art date
Application number
TW108103794A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201937148A (zh
Inventor
末包高史
土屋裕志
金子奈央
Original Assignee
日商住化分析中心股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=67687431&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=TWI794403(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 日商住化分析中心股份有限公司 filed Critical 日商住化分析中心股份有限公司
Publication of TW201937148A publication Critical patent/TW201937148A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI794403B publication Critical patent/TWI794403B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

本案提供一種新穎的分析用試料的調製方法及分析方法，其可不限定於硼及/或磷而簡便地將試料中所含元素進行分析。本案係提供用於分析試料中所含元素的分析用試料的調製方法及分析方法，其中包含特定的灰化步驟、酸溶解步驟、陽離子交換樹脂接觸步驟。

Description

分析用試料的調製方法及分析方法
本發明係關於分析用試料的調製方法及分析方法。
於半導體相關領域、醫療器具製造領域、食品成分分析領域等各種領域，會有分析試料(原料、食品等待測樣品)所含元素並進行定量的需求產生。因此，必須配合各種分析及定量方法，來適當地調製分析用試料。
將試料中的微量無機雜質元素，特別是硼及磷進行定量時，作為分析用試料的調製方法，通常係使用微波分解法、灰化法。
微波分解法係於密閉系統中以微波來作加熱溶解試料，因此可無損失地將高溫下容易揮發的硼及磷回收以供分析及定量之用。
灰化法可不太需要限制(可處理1g以上者)，可將幾乎所有的有機物試料分解。
作為包含進一步將灰化法改良方法之硼的定量方法，習知技術中，已提供有包含以下(第一步驟)~(第五步驟)步驟的定量方法(專利文獻1)：(第一步驟)於鈣化合物存在下將石墨灰化，以將石墨中的硼捕捉至灰化物中之步驟；(第二步驟)將於第一步驟所得到的灰化物溶解於酸中以得到灰化物水溶液；(第三步驟)將於第二步驟中所得到的灰化物水溶液中所含的硼捕捉至陰離子交換樹脂之步驟；(第四步驟)將於第三步驟中捕捉至陰離子交換樹脂中的硼，溶析至酸性水溶液中以獲得溶析液之步驟；(第五步驟)將第四步驟中所得到的溶析液中的硼藉由電感耦合電漿質量分析法來進行定量之步驟。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-203122號公報(2008年9月4日公開)
然而，在一般的微波分解法及灰化法等的習知技術當中，存在著如下述的問題。
微波分解法當中存有著可處理的試料量受到限制(約0.1g)之問題，以及試料性質所致難以分解之問題。
此外，由於習知的灰化法係於開放系統且高溫下進行處理，因此或因元素(特別是硼及磷)而有灰化時可能揮發的問題。
為了解決此等技術問題，於習知技術中，已開發了定量石墨中硼的方法，其包含如上述般基於灰化法的分析用試料的調製方法(專利文獻1)。專利文獻1當中所記載的技術在解決可處理試料量問題、以及元素揮發問題上相當有用。然而，為了獲得用於分析包含於試料中元素的分析用試料，需要開發更有用的分析用試料之調製方法。
例如，於專利文獻1當中，石墨中的可定量元素為硼，專利文獻1的技術並非用於硼以外之定量的技術。
本發明的一實施型態係有鑑於上述問題點，將目的設定為提供一種新穎的分析用試料的調製方法，可不限定於硼及/或磷，而將包含於試料中的元素進行簡便的分析。
也就是說，本發明的一實施型態之分析用試料的調製方法，其特徵為：該調製方法係用於分析包含於試料當中的元素，且包含：灰化步驟，於捕捉劑存在下將該試料進行灰化，以獲得捕捉了該試料中元素的灰化物；酸溶解步驟，藉著將於該灰化步驟當中所獲得的該灰化物溶解於酸中，以獲得灰化物水溶液；陽離子交換樹脂接觸步驟，藉著使該酸溶解步驟中所獲得的該灰化物水溶液與陽離子交換樹脂接觸，以將來自該捕捉劑的元素的陽離子捕捉至陽離子交換樹脂，進而獲得包含該陽離子之元素以外元素的分析溶液。
根據本發明一實施型態，可達到以下功效：提供一種分析用試料，可將在不限定於硼及/或磷情況下將包含於試料中的元素進行簡便的分析。
以下針對本發明一實施型態進行說明，惟，本發明並不限定於此。本發明並不限定於以下所說明的各構成，於申請專利範圍所示範圍內可作各種變更。此外，將本發明於不同實施型態及實施例中分別揭示的技術手段及實施例中分別揭示的技術手段進行適當組合而得出的實施型態及實施例亦包含於本發明技術範圍內。此外，本說明書當中所記載的專利文獻的所有內容均於本說明書中引用為參考文獻。此外，於本說明書中在並未特別記載情形下，用來表示數值範圍的「A~B」係指「A以上(包含A且比A大)B以下(包含B且比B小)」之意。
本發明一實施形態中的分析用試料的調製方法係用於分析包含於試料當中的元素，且其中包含：灰化步驟，於捕捉劑存在下將該試料進行灰化，以獲得捕捉了該試料中元素的灰化物；酸溶解步驟，藉著將於該灰化步驟當中所獲得的該灰化物溶解於酸中，以獲得灰化物水溶液；陽離子交換樹脂接觸步驟，藉著使該酸溶解步驟中所獲得的該灰化物水溶液與陽離子交換樹脂接觸，以將來自該捕捉劑的元素的陽離子捕捉至陽離子交換樹脂，進而獲得包含該陽離子之元素以外元素的分析溶液。
於本說明書當中，將「本發明一實施型態中分析用試料的調製方法」略稱為「本調製方法」。用語「本調製方法」並非任何限定分析用試料的調製方法，僅為表示分析用試料調製方法的一實施型態。
[試料]
本調製方法之對象試料只要是可灰化的試料即可，不須特別限定，可為不含碳試料、含碳試料及此等之組合。
作為不含碳試料，其為僅含有不含碳之物質的試料。作為不含碳試料，可列舉例如金屬、陶瓷及水溶液等，只要是不含碳者即可，不設限於此等例。
含碳試料係含有含碳物質的試料。作為前述「含碳物質」，可列舉如(1)由石墨、石墨烯、奈米碳管、玻璃碳、碳纖維、炭黑、活性碳等由碳構成之物質；(2)如生物試料之類含碳物質；(3)樹脂、有機化合物、氟樹脂等含碳物質。
含碳試料只要是含有碳的物質即可，亦可為含有碳的物質及與其他物質所成之複合體(例如石墨複合材料)。此外，含碳試料可為僅含1種含碳物質；亦可包含2種以上。此外，含碳試料可來自天然物質；亦可來自人工物質。關於來自天然物質的含碳試料可包含於例如生物試料、米等穀物。此外，來自於人工物質的含碳試料係包含於例如樹脂等。
本調製方法係如後詳述般包含灰化步驟，即於捕捉劑的存在下灰化試料，以獲得捕捉了試料中元素的灰化物。從有效率地將試料完全灰化的觀點來看，試料係以含碳試料為佳。
本調製方法當中，通常來說試料係以粉末狀態來提供至本調製方法的灰化步驟中。當試料為塊狀或是成形好的物體時，可藉著切削或粉碎試料使其成為粉末狀，而供給至本調製方法的灰化步驟中。因此，於本調製方法當中，試料的型態及其尺寸並不特別受限。
本調製方法當中，每次的試料使用量通常為0.001g-100g，其中以0.005g-50g為佳；又以0.01g-10g為較佳。
[灰化步驟]
灰化步驟係藉著於捕捉劑之存在下將試料灰化，以獲得捕捉到試料中元素的灰化物之步驟。
捕捉劑只要是於灰化步驟當中，可將試料中所含測量對象元素捕捉至灰化物中的化合物即可，並無特別的限制。捕捉劑在灰化步驟當中可不用捕捉灰化物中的所有元素。也就是說，捕捉劑係可將試料中所含硼、磷及硼、磷以外至少一種元素捕捉至灰化物當中的化合物。作為捕捉劑，可僅單獨使用一種類，亦可組合兩種以上化合物來使用。
此外，捕捉劑係於後述陽離子交換樹脂接觸步驟當中，來自捕捉劑的元素陽離子被捕捉至陽離子交換樹脂的捕捉劑。藉此可獲得包含該陽離子元素以外元素的分析溶液。
因此，作為捕捉劑，以使用不包含作為測量對象元素的捕捉劑為佳。捕捉劑係以不包含於試料的硼、磷及硼及磷以外的至少一元素為較佳。
作為捕捉劑的具體例，可舉例例如包含鹼金屬元素、鹼土類金屬元素(例如鈣)、鑭系元素(例如鑭)等的化合物。此等化合物可1種單獨使用，亦可組合使用2種以上的化合物。
此外，化合物可為氧化物。可使用例如較佳的氧化鈣、氧化鑭等。而化合物研判係於灰化步驟中氧化而成為氧化物，而試料中的元素藉著與此氧化物結合而捕捉至灰化物中。因此，化合物係可為藉著在含氧氣氛中進行加熱而氧化為氧化物的氧化物前驅物。作為氧化物前驅物，可列舉例如碳酸鹽、氟化物、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽及氫氧化物等。
作為捕捉劑，就針對試料中所含硼、磷及硼及磷以外至少一元素的良好捕捉能力及取得容易性而言，以使用鈣化合物為佳。
作為鈣化合物，通常可使用氧化鈣或是其前驅物。氧化鈣的前驅物係可藉由於包含氧氣氛中加熱而氧化成氧化鈣之物。作為氧化鈣的前驅物，具體來說可列舉例如碳酸鈣、氟化鈣、氯化鈣、硝酸鈣、硫酸鈣及氫氧化鈣。此等化合物可僅單獨使用1種；亦可組合使用2種以上。作為鈣化合物，通常使用特級試藥以上等級的粉末狀物。
於本調製方法當中，作為捕捉劑而包含鈣化合物的情形時，灰化步驟亦可為如下構成。也就是說，灰化步驟係藉著將試料於鈣化合物之存在下灰化，基於試料中的元素結合至氧化鈣(CaO)而獲得捕捉到試料中元素的灰化物的步驟。
捕捉劑的使用量上，只要是在酸溶解步驟中可溶解捕捉劑全部量即可，並不需特別限定，惟相對於試料為一般0.01質量倍-10質量倍的量。
關於在捕捉劑的存在下將試料灰化的處理，可為例如將試料混合至捕捉劑，並將獲得的混合物加熱即可。於灰化步驟當中，較佳地，試料及捕捉劑可為例如於鉑盤、鉑坩堝等類容器當中加熱。而鉑盤、鉑坩堝等類容器係(a)對試料、試料中元素及捕捉劑呈惰性；且(b)具耐熱性。
此外，作為灰化步驟中所使用的容器，可使用如石英玻璃、鈉鈣玻璃、硼矽酸玻璃等的無機玻璃製容器。無機玻璃製容器當中，尤其是考慮金屬雜質少的高純度物質當中可取得者，以石英玻璃為佳。
灰化係在含氧氣氛中；具體來說係氧流通氣氛下、靜止空氣氣氛下、或是空氣流通氣氛下進行，其中，以氧氣流通氣氛下進行為佳。當灰化 步驟在氧氣流通氣氛下進行時，為了有效率地使試料灰化，氧氣的流通速度以0.5L/分~3L/分為佳。
為了灰化所作的加熱處理上，可使用可進行溫度控制的具熱電偶溫度計之電爐(蒙孚爐)來進行，亦可僅以燃燒器進行。
灰化溫度通常係500℃~1000℃。關於灰化時間，其係基於試料及捕捉量之使用量、進行灰化步驟時氣氛中的氧濃度及加熱溫度而有所差異，可依情況適當設定。於捕捉劑存在下將試料灰化，可藉此獲得將試料中元素捕捉至捕捉劑的灰化物。
本備製方法中的灰化步驟中，由於是在捕捉劑存在下將試料灰化，因此，即使試料當中包含高揮發性元素(硼及磷等)的情形下，仍可將該元素捕捉至灰化物中。
本調製方法中的灰化步驟中，可在不使硼及磷揮發情形下，且同時將硼及磷以外的至少一元素捕捉至灰化物中。
[酸溶解步驟]
酸溶解步驟係藉由將於灰化步驟中所獲得的灰化物溶解於酸中，以獲得灰化物水溶液之步驟。
於溶解灰化物至酸中時，可採例如將酸加入含有灰化物的容器並加熱之方式。
作為酸，只要是可溶解灰化物的酸即可，不需要特別限定。可溶解灰化物的酸當中，又以不會溶解灰化步驟中所使用容器(鉑盤、鉑坩堝、無機玻璃製容器等)的酸為佳。作為此種較佳的酸，可列舉例如鹽酸、硝酸、硫 酸、過氧化氫水、過氯酸等的無機酸或是混和此等無機酸之兩種以上的混和酸。藉著使用不會溶解灰化步驟中所使用容器的酸，來將來自容器的金屬雜質混入分析溶液中，可使灰分(也就是灰化物)溶解。此外，酸在一般來說，可使用試藥以上等級之物。此外，酸亦可為酸水溶液。
酸的濃度上並沒有特別限制，可直接使用如濃鹽酸、濃硝酸、濃硫酸等高濃度的酸，亦可以水稀釋來使用。將酸稀釋來使用的情形下，通常係藉由離子交換水或是超純水(比電阻值為18Ω‧cm以上的水)來稀釋。
此外，關於所使用的酸的種類，可根據試料中所含元素(即作為測量對象之元素)的種類而適當選擇。只要適當選擇出可溶解試料中可含元素的酸即可。
關於溶解灰化物時酸的使用量，只要是可溶解灰化物的全部量即可，並不需要特別限定，一般為相對於灰化物為10質量倍-500質量倍的量。
關於將灰化物溶解於酸(酸水溶液)時的溶解溫度，只要是在酸水溶液的凝固點以上且沸點以下即可，不需要特別限定，惟若以可迅速溶解這點來看，以50℃以上為佳。上述溶解溫度亦可稱為當加熱包含灰化物及酸的容器時的加熱溫度。作為用於加熱的裝置可列舉例如加熱器、熱板等。
使灰化物溶解於酸時的溶解時間只要是可溶解灰化物全部量的時間即可，不需特別限定。溶解時間也可謂之加熱包含灰化物及酸的容器的加熱時間。
可基於目視觀察來確認基於酸所進行的溶解灰化物處理已結束。具體來說，例如可藉由目視來確認沒有殘渣、沉澱等，或是藉由目視確認離心分離後並無產生沉澱，以確認基於酸的灰化物溶解處理已結束。
所獲得的灰化物水溶液亦可用離子交換水或超純水稀釋。
於本調製方法當中的酸溶解步驟中，可獲得包含硼、磷及硼磷以外的至少一元素的灰化物水溶液。
[陽離子交換樹脂接觸步驟]
陽離子交換樹脂接觸步驟係藉著使酸溶解步驟中所獲得的灰化物水溶液與陽離子交換樹脂接觸，以將來自捕捉劑的陽離子捕捉至陽離子交換樹脂，進而獲得包含陽離子之元素以外元素的分析溶液之步驟。此外，「陽離子元素」亦可稱為「捕捉對象元素」，係來自捕捉劑的元素。
於陽離子交換樹脂接觸步驟當中，可藉著使於酸溶解步驟中所獲得的灰化物水溶液與陽離子交換樹脂接觸，而使來自捕捉劑的元素之陽離子捕捉至陽離子交換樹脂。據此可於陽離子交換樹脂接觸步驟當中獲得包含捕捉對象元素以外元素的分析溶液。也就是說，可獲得分析溶液，且其中，被捕捉至捕捉劑(例如捕捉劑的氧化物)的試料中元素，從自捕捉劑的元素之陽離子分離而包含在該分析溶液當中。此外，於陽離子交換樹脂接觸步驟當中，於陽離子交換樹脂接觸步驟當中，不需要將來自捕捉劑的元素之全部的陽離子都捕捉至陽離子交換樹脂中。
於本調製方法當中，當作為捕捉劑而包含鈣化合物的情形下，陽離子交換樹脂接觸步驟亦可為如下構成。也就是說，於陽離子交換樹脂接觸步驟可為：藉著使酸溶解步驟中所獲得灰化物水溶液與陽離子交換樹脂接觸，使得包含於灰化物水溶液中的鈣離子被捕捉至陽離子交換樹脂而獲得包含除鈣離子之外元素的分析溶液的步驟。
此外，「包含對象元素以外元素的分析溶液」係：包含試料中所含捕捉對象以外元素當中的至少一種類元素的分析溶液。也就是說，並非意指包含在試料中捕捉對象外的所有元素之分析溶液。包含於分析溶液當中元素具體來說，可為灰化物水溶液當中所含元素中，並未被陽離子交換樹脂捕捉的元素。關於可作為陽離子交換樹脂接觸步驟當中，並未被陽離子交換樹脂捕捉的元素，可列舉例如：[過渡金屬元素]Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au；[硼族元素]B、Al、Ga、In、Tl；[碳族元素]Si、Ge、Sn、Pb；[氮族元素]P、As、Sb、Bi；[硫族元素]S、Se、Te當中的至少一元素。因此，分析溶液亦可包含所列舉的元素當中的至少其中一元素。
本調製方法中的陽離子交換樹脂接觸步驟當中，亦可包含硼、磷及硼磷以外的至少一元素的分析溶液。
使灰化物水溶液與陽離子交換樹脂接觸的作法上，具體來說，例如可將灰化物水溶液與陽離子交換樹脂混和；或者是也可使灰化物水溶液通過填充有陽離子交換樹脂的管柱。就有效率地將灰化物水溶液中來自捕捉劑的元素之陽離子捕捉至陽離子交換樹脂的觀點來看，作為使灰化物水溶液與陽離子交換樹脂接觸的方法，以使灰化物水溶液通過填充陽離子交換樹脂的管柱的方法為佳。
作為陽離子交換樹脂，可不須特別限定。一般來說可使用粒狀或是粉末狀之物。作為陽離子交換樹脂，具體來說，可列舉例如DOWEX強酸性型陽離子交換樹脂(H型)、DOWEX MARATHON(Na型)(陶氏化學公司製)、Daion(三菱化學公司製)等。
作為陽離子交換樹脂的使用量，並不需特別限定，可基於所使用的陽離子交換樹脂的總交換容量來決定。
於混和了灰化物水溶液與陽離子交換樹脂的情形當中，混和後(換言之，也就是使其捕捉來自試料中捕捉劑的元素之陽離子之後)的陽離子交換樹脂係以一般的固液分離法，藉以從灰化物水溶液分離。藉此可獲得與陽離子交換樹脂混合後的灰化物水溶液，也就是包含捕捉對象元素以外元素的分析溶液。固液分離法可列舉例如傾斜法、離心分離法、過濾法等。
由灰化物水溶液分離後的陽離子交換樹脂可接受水洗處理，但並非必須為水洗。水洗處理上一般可使用例如離子交換水或是超純水。於水洗離子交換樹脂時，可藉著再次地執行固液分離法，來使陽離子交換樹脂從清洗水分離出。分離好的清洗水可與先前得到的分析溶液混和而成。藉著此等水洗的操作處理，可將捕捉對象外的元素作為分析溶液來進行更為確實的回收處理。
當使灰化物水溶液通過填充有陽離子交換樹脂的管柱(此後亦稱陽離子交換樹脂管柱)時，由耐酸性的觀點來看，以使用石英棉作為支撐體且填充有陽離子交換樹脂的管柱為佳。關於作為支撐體來使用的石英棉的使用量上並無特別的限定，以相對於陽離子交換樹脂為0.01質量倍量-0.1質量倍量為佳。此外，也可藉著使用石英棉來做為陽離子交換樹脂管柱的支撐體，以於管柱的預備清洗處理當中，清除掉包含於該管柱的雜質。
當使灰化物水溶液通過填充了陽離子交換樹脂的管柱(此後亦稱陽離子交換樹脂)的情形下，可獲得陽離子交換樹脂管柱經過溶液通過之後的灰化物水溶液，也就是包含捕捉對象元素以外元素的分析溶液。經過灰化物水溶 液通過的陽離子交換樹脂管柱可使用離子交換水或超純水等來進行水洗，但水洗處理並非必須。經溶液通過的陽離子交換樹脂管柱的清洗水可與先前所得到的分析溶液進行混和。可藉著此等水洗處理操作，可作為分析溶液，將捕捉對象以外元素作為分析溶液來更確實地回收。
於陽離子交換樹脂接觸步驟當中，關於灰化物水溶液與陽離子交換樹脂之間接觸時的接觸溫度及接觸時間上並不需特別限定。作為接觸溫度，可列舉例如陽離子交換樹脂的溫度、灰化物水溶液的溫度等。作為接觸時間，可列舉例如灰化物水溶液與陽離子交換樹脂間的混和時間、灰化物水溶液的陽離子交換樹脂管柱中的液體通過速度等。
本發明的另一實施型態係提供分析方法。本發明的另一實施型態中的分析方法係藉著分析裝置，針對以本調製方法所獲得的上述溶液中所含元素，來進行測量的分析步驟。
於本發明說明書當中，「本發明的另一實施型態之分析方法」亦稱為「本分析方法」。而「本分析方法」之用語並非針對分析方法進行任何的限定，僅表示其為分析方法的一實施型態。
[分析步驟]
分析步驟係使用分析裝置，來測量以本調製方法所得分析溶液中所含的元素之步驟。此外，於此所指「以分析裝置來測量元素」係指檢測元素並特定其種類；或是對元素進行定量，或是以上兩種皆是。
本發明一實施型態的分析步驟當中，可用分析裝置同時地測量硼、磷及硼磷以外的至少一元素。
作為分析裝置，可使用習知的分析裝置，可列舉例如：電感耦合電漿質量分析裝置(ICP-MS)、電感耦合電漿發光分光分析裝置(ICP-AES)、原子吸光分析裝置(AAS)等。此外，ICP-MS亦可為四極型電感耦合電漿-質量分析裝置(Q-ICP-MS)、三重四極型電感耦合電漿-質量分析裝置(ICP-QQQ-MS)、或是高分辨型電感耦合電漿質量分析裝置(雙聚焦型電感耦合電漿質量分析裝置(HR-ICP-MS))。
於分析步驟當中，可配合所使用的分析裝置，藉由適當的習知方法來測量元素。
分析步驟當中係指由分析溶液中所含元素當中檢測出至少一種元素並且進行定量。
分析步驟裝的分析裝置及測量方法可因應作為測量對象的元素之種類而適當地選擇。
[本調製方法的功效]
習知技術中，作為用於分析特定元素的分析用試料的調製方法，係使用以從捕捉了試料中元素的灰化物溶解於酸當中而獲得的灰化物水溶液，由灰化物水溶液將分析對象元素進行捕捉、濃縮並且予以單離的方法。例如於專利文獻1當中，為了要分析硼而使用了使用陰離子交換樹脂，以從灰化物水溶液中將硼捕捉、濃縮並且予以單離。
也就是說，習知方法當中，僅能測量捕捉至陰離子交換樹脂的元素；而於本調製方法當中，可以調製出分析用試料，且其係用於一次就測量出試料當中所包含諸多元素。
此外，本調製方法當中，可在針對於酸溶解步驟中所得到的灰化物水溶液不作額外處理(例如調整pH值)情況下，於接下來的陽離子交換樹脂接觸步驟中進行與陽離子交換樹脂間的接觸。另一方面，作為習知技術，例如專利文獻1當中，在使第二步驟中所得到灰化物水溶液接觸到第三步驟的陰離子交換樹脂接觸之前，必須將鹼加入至灰化物水溶液中，以進行調節灰化物水溶液的氫濃度之操作。
此外，於本調製方法當中，不需要於陽離子交換樹脂接觸步驟中，進行清洗接觸灰化物水溶液之後的陽離子交換樹脂之操作。即使是清洗接觸灰化物水溶液之後的陽離子交換樹脂，也只要如實施例中後述般，針對陽離子交換樹脂(陽離子交換樹脂管柱)進行一次清洗即可充分洗淨。此外，作為習知技術，例如於專利文獻1當中，用於從接觸灰化物水溶液的陰離子交換樹脂去除分析對象外物質的清洗操作係相當地繁雜。
此外，於本調製方法當中，可在不需要針對於本調製方法之陽離子交換樹脂接觸步驟中接觸了陽離子交換樹脂後的灰化物水溶液進行特別的操作情況下，將其提供至本分析方法中。另一方面，作為習知技術，例如於專利文獻中1，分析對象的硼係於第三步驟中被捕捉至陰離子交換樹脂中。因此，需要於後續的第四步驟中，以酸性水溶液來溶析被捕捉至陰離子交換樹脂中的硼，以將所獲得的溶析液使用於定量處理。
如上述般，本調製方法與習知方法比較下，可針對包含於試料中的元素進行簡便的分析。
此外，由於在本調製方法當中，步驟(或是操作)少，因此可降低最後分析試料(分析溶液)的汙染。其結果為本調製方法中，儘管分析的是有 捕捉到非分析對象的殘留液體，也能夠達到與以針對分析對象元素作捕捉及濃縮且經過單離的習知方法同等的靈敏度。於本配置方法當中提供一種分析用試料，其可特別針對硼及磷作高靈敏度的分析。
本發明的一實施型態可如下般構成。
[1]一種分析用試料的調製方法，其特徵為：該調製方法係用於分析包含於試料當中的元素，且包含：灰化步驟，於捕捉劑存在下將該試料進行灰化，以獲得捕捉了該試料中元素的灰化物；酸溶解步驟，藉著將於該灰化步驟當中所獲得的該灰化物溶解於酸中，以獲得灰化物水溶液；陽離子交換樹脂接觸步驟，藉著使該酸溶解步驟中所獲得的該灰化物水溶液與陽離子交換樹脂接觸，以將來自該捕捉劑的元素的陽離子捕捉至陽離子交換樹脂，進而獲得包含該陽離子之元素以外元素的分析溶液。
[2]如[1]所述之分析用試料的調製方法，其中，該試料係含碳試料。
[3]一種分析方法，其特徵為包含：分析步驟，以分析裝置來測量藉由請求項1或2所述之分析用試料的調製方法所獲得的該分析溶液中所含元素。
[實施例]
以下針對本發明一實施例進行說明。
以下根據實施例來針對本發明進行更詳細的說明，惟，本發明並不受此實施例限定。
(實施例1)
實施例1當中係使用以下所示市售的試料：N,N’-二苯基-N,N’-二(間甲苯基)聯苯胺；稠五苯(pentacene)；5,5’-二(4-聯苯基)-2,2’-聯噻吩；N,N’-二辛基-3,4,9,10-苝基二甲醯亞胺；4,4’-雙(N-咔唑基)-1,1’-聯苯。
使用試料以基於本發明一實施型態之調製方法，來調製分析用試料。接著，使用所獲得的分析用試料，基於本發明一實施型態之調製方法來測量試料(分析用試料)中的元素(具體來說為硼(B)及磷(P))。具體來說操作步驟如下。此外，於實施例1當中係使用碳酸鈣來做為捕捉劑。
(1.灰化步驟)
採集10mg粉末狀的試料至石英燒杯中。於石英燒杯中添加碳酸鈣(特級試藥、粉末狀)，並且混和試料與碳酸鈣，以獲得此等物質的混和物。其後，藉著以燃燒器來將石英燒杯加熱，以將混和物灰化，得到灰化物。
(2.酸溶解步驟)
於含有獲得的灰化物的石英燒杯內，添加超純水(比電阻值18Ω‧cm以上)及20質量%的鹽酸。接著，藉著將石英燒杯設置於100℃-150℃的熱板上進行加熱，以溶解灰化物，獲得灰化物水溶液。於此，灰化物水溶液當中的氯化氫濃度為約4質量%。
(3.陽離子交換樹脂接觸步驟)
依序將石英棉、陽離子交換樹脂(DOWEX強酸性型陽離子交換樹脂(H型)，陶氏化學公司)填充至管柱中，以製作陽離子交換樹脂管柱(以下或僅稱為管柱)。使5%質量%鹽酸及超純水通過管柱以作為調節。
接著，將於酸溶解步驟中所獲得的灰化物水溶液通過經過調節的管柱，並且回收通過管柱之後的灰化物水溶液以作為分析溶液。進一步地，將超純水加入含有灰化物水溶液的石英燒杯中，並且將石英燒杯清洗，使清洗處理之後的超純水通過管柱。接著將通過管柱的超純水回收，加入至分析溶液中。其後，使超純水通過管柱並且清洗管柱。回收通過管柱之後的超純水(清洗液)，進一步地再將其加入至分析溶液中。於所得到的分析溶液中添加20質量%的鹽酸，並進一步使用超純水製備氯化氫濃度為約4質量%的分析溶液。
(4.分析步驟)
將陽離子交換樹脂接觸步驟中所得到的分析溶液，導入至電感耦合電漿質量分析裝置(ICP-MS)(「ELAN DRCII」美國珀金埃爾默公司製，四極電感耦合電漿質量分析裝置)，以測量分析溶液中的元素(具體來說為硼(B)及磷(P))。
將測量結果示於表1中。
(比較例1：基於微波分解法所進行的元素定量)
使用與實施例1中所使用相同的試料，並且基於習知方法，即微波分解法來調製分析用試料，接著針對試料中的元素(具體來說為硼(B)及磷(P))進行定量。具體的操作順序如下所示。
將100mg的粉末狀試料採集至氟樹脂製的微波分解容器中。並且將硝酸(超微量分析用，和光純藥工業股份有限公司製)加入至該容器中並且 密封，其後進行微波分解。接著，回收分解後的試料溶液，使用超純水製作硝酸濃度約25質量%的分析溶液。
將以微波分解法製得的分析溶液，導入至電感耦合電漿發光分光分析裝置(ICP-AES)(「iCAP6500」、賽默飛世爾科技股份有限公司)，並且測量分析溶液中的元素(具體來說為硼(B)及磷(P))。
將結果表示於表1。
Figure 108103794-A0305-02-0020-1
由表1可知以下事項。即，於微波分解法中諸多的試料中，硼及磷(特別是硼)的定量值小於定量值下限值，無法正確地定量。另一方面，於本分析方法中，儘管使用的試料量係微波分解法的10分之1的量，仍然能於眾多 的試料中正確地定量硼及磷(特別是磷)。由此可知，本分析方法相較於習知方法，能夠在更微量的試料量中且更高的靈敏度來測量試料中的硼及磷。
(實施例2)
於實施例2當中，將幾種元素添加至製成粉末狀的超高純度石墨中以調製混和物，使用該混和物以作為試料。添加進石墨中的元素係Ge、As、Te及Re，此等元素的添加量總共為200ng。
使用試料(石墨)，基於本發明一實施型態的調製方法來調製分析用試料。接著，使用所獲得的分析用試料，基於本發明中一實施型態之分析方法測量試料(分析用試料)當中的元素。具體的操作步驟如下所示。此外，於實施例2當中係使用碳酸鈣以作為捕捉劑。
(1.灰化步驟)
採集10g的粉末狀試料至鉑盤中。將碳酸鈣(特級試藥、粉末狀)加入至鉑盤中，混和試料及碳酸鈣，獲得此等物質的混和物。其後，將鉑盤置於電烘爐內以3L/分條件使氧流通，且同時以900℃、3小時條件將混和物灰化，以獲得灰化物。
(2.酸溶解步驟)
於含有獲得的灰化物的鉑盤內，添加超純水(比電阻180Ω‧cm以上)及20質量%鹽酸。接著，將鉑盤設置於的100℃的熱板上，藉由加熱使灰化物溶解，以獲得灰化物水溶液。於此，灰化物水溶液中的氯化氫的濃度係約4質量%。
(3.陽離子交換樹脂接觸步驟)
將石英棉、陽離子交換樹脂(DOWEX強酸性型陽離子交換樹脂(H型)；陶氏化學公司製)依序填充至管柱中，以製作陽離子交換樹脂管柱(以下或簡稱為管柱)。使5%質量%鹽酸及超純水通過管柱以作為管柱之調節。
接著，將於酸溶解步驟中所獲得的灰化物水溶液通過經過調節的管柱，並且回收通過管柱之後的灰化物水溶液以作為分析溶液。進一步地，將超純水加入含有灰化物水溶液的石英燒杯中，並且將石英燒杯清洗，使清洗處理之後的超純水通過管柱。接著將通過管柱的超純水回收，加入至分析溶液中。其後，使超純水通過管柱並且清洗管柱。回收通過管柱之後的超純水(清洗液)，進一步地再將其加入至分析溶液中。
於製得的分析溶液中添加20質量%鹽酸，並且進一步使用超純水，以製作氯化氫濃度約4質量%的分析溶液。
(4.分析步驟)。
將陽離子交換樹脂接觸步驟中所得到的分析溶液，導入至電感耦合電漿質量分析裝置(ICP-MS)(「ELAN DRCII」美國珀金埃爾默公司製，四極電感耦合電漿質量分析裝置)，以測量分析溶液中的元素。
將結果表示於表2。
Figure 108103794-A0305-02-0023-2
於表2當中「樣品含量」係指超高純度石墨本身當中所含各種元素的含量。
由表2可知，本發明可達到如下效果，即提供一種分析用試料，可針對硼及磷以外的元素進行定量。
[產業利用性]
本發明可在不限定硼及/或磷情況下，針對包含在試料當中的元素進行簡便的分析。因此，本發明可在半導體相關領域、醫療器具製造領域、食品成分分析領域等各種領域中，利用於分析試料(原料、食品等)中所含的元素。

Claims (3)

  1. 一種分析用試料的調製方法，其特徵為：該調製方法係用於分析包含於試料當中的元素，且包含：灰化步驟，於捕捉劑存在下將該試料進行灰化，以獲得捕捉了該試料中元素的灰化物；酸溶解步驟，藉著將於該灰化步驟當中所獲得的該灰化物溶解於酸中，以獲得灰化物水溶液；陽離子交換樹脂接觸步驟，藉著使該酸溶解步驟中所獲得的該灰化物水溶液與陽離子交換樹脂接觸，以將來自該捕捉劑的元素的陽離子捕捉至陽離子交換樹脂，進而獲得包含該陽離子之元素以外元素的分析溶液。
  2. 如請求項1所述之分析用試料的調製方法，其中，該試料係含碳試料。
  3. 一種分析方法，其特徵為包含：分析步驟，以分析裝置來測量藉由如請求項1或2所述之分析用試料的調製方法所獲得的該分析溶液中所含元素。
TW108103794A 2018-02-21 2019-01-31 分析用試料的調製方法及分析方法 TWI794403B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-029213 2018-02-21
JP2018029213 2018-02-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201937148A TW201937148A (zh) 2019-09-16
TWI794403B true TWI794403B (zh) 2023-03-01

Family

ID=67687431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108103794A TWI794403B (zh) 2018-02-21 2019-01-31 分析用試料的調製方法及分析方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7252936B2 (zh)
TW (1) TWI794403B (zh)
WO (1) WO2019163394A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110927144A (zh) * 2019-12-10 2020-03-27 辽宁科技大学 一种钢铁中杂质磷含量的icp-aes测量方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW407137B (en) * 1996-10-21 2000-10-01 Food Industry Res & Dev Inst Process for separating organogermanium compounds and inorganogermanium compounds from a germanium-containing pharmaceutical plant or its processed products
JP2008203122A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Sumika Chemical Analysis Service Ltd 黒鉛中の硼素の定量方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW407137B (en) * 1996-10-21 2000-10-01 Food Industry Res & Dev Inst Process for separating organogermanium compounds and inorganogermanium compounds from a germanium-containing pharmaceutical plant or its processed products
JP2008203122A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Sumika Chemical Analysis Service Ltd 黒鉛中の硼素の定量方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
期刊 Henry Kramer Determination of Boron in Silicates after Ion Exchange Separation Analytical Chemistry 27(1) none 1955 p144-145
期刊 Robert Martin Application of Ion Exchange to Determination of Boron Analytical Chemistry 24(1) none 1952 p182-185;期刊 Henry Kramer Determination of Boron in Silicates after Ion Exchange Separation Analytical Chemistry 27(1) none 1955 p144-145 *

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2019163394A1 (ja) 2021-03-11
WO2019163394A1 (ja) 2019-08-29
TW201937148A (zh) 2019-09-16
JP7252936B2 (ja) 2023-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hu et al. 15.5-Sample digestion methods
Zawisza et al. Determination of rare earth elements by spectroscopic techniques: a review
JP4342466B2 (ja) 微量金属元素の定量分析方法
JP2010002371A (ja) 液体試料中の元素成分の分析方法
Lobo et al. Isotopic analysis of antimony using multi-collector ICP-mass spectrometry for provenance determination of Roman glass
JP4591851B2 (ja) 半導体研磨スラリー中の金属の定量方法
TWI794403B (zh) 分析用試料的調製方法及分析方法
JP6118031B2 (ja) 不純物分析装置及び方法
Sun et al. Determination of thirteen common elements in food samples by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry: comparison of five digestion methods
CN110031284A (zh) 一种采用icp-ms测定地质样品中卤素的分析方法
JP6325358B2 (ja) 微量貴金属の分離方法及び分析方法
JP3768442B2 (ja) 分析用試料の調製方法及び元素の定量方法
Krishna et al. A cost-effective and rapid microwave-assisted acid extraction method for the multi-elemental analysis of sediments by ICP-AES and ICP-MS
Arain et al. Preconcentration and determination of manganese in biological samples by dual-cloud point extraction coupled with flame atomic absorption spectrometry
JP2009014512A (ja) 有機化合物を含む試料中のハロゲン化物の定量方法
KR101271192B1 (ko) 유리구를 이용한 습식 전처리에 의한 암석시료의 미량원소 분석 방법
JP4857973B2 (ja) シリコンウェーハの研磨スラリーの分析方法
JP2020085894A (ja) タングステン及び元素評価方法
Chirila et al. Analytical approaches for sampling and sample preparation for heavy metals analysis in biological materials
Meruva et al. Modified matrix volatilization setup for characterization of high purity germanium
JP4995596B2 (ja) 黒鉛中の硼素の定量方法
JP2008082951A (ja) 水酸化ルテニウム中の不純物の定量方法
Cai et al. Improved alkaline fusion method for B isotope and concentration measurements of silicate materials
Kuboyama et al. Wet digestion
JP2002267634A (ja) 珪素材料中の不純物分析方法