WO2023248273A1 - 元素の定量分析方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for quantitatively analyzing an element, and particularly to a method for quantitatively analyzing an element to be measured from a sample gas containing the target using an inductively coupled plasma mass spectrometer.
- ICP-MS inductively coupled plasma mass spectrometry
- LA-ICP-MS laser ablation ICP-MS
- the weight of all elements detected when a solid sample is irradiated with a laser is calculated, and the concentration of each element is calculated from the sum of the absolute amounts.
- the introduction of the sample gas generated by laser irradiation and the introduction of the standard solution by solution introduction are performed in separate operations, so the plasma conditions are different, and all elements are A problem arises in which the coefficients are not the same.
- the present invention enables quantitative analysis of elements in a sample gas without using a solid standard sample when performing quantitative analysis of a sample gas such as LA-ICP-MS.
- the purpose is to provide analytical techniques.
- the present inventors have developed a technology that allows almost 100% (total amount) of the standard solution introduced from the spray chamber to the torch section to be introduced into the plasma by supplying a standard solution with a known concentration of a specific element directly to the nebulizer at an extremely low flow rate ( Reference patent document: International Publication No. WO2020/027345), and found that by using this technology, it is possible to quantitatively analyze elements in a sample gas without using a solid standard sample, and came up with the present invention. .
- the present invention combines a laser ablation device that irradiates a solid sample to be measured with laser light to evaporate and atomize it, or a gas exchanger that replaces the gas component of the gas containing fine particles emitted from laser ablation with argon gas.
- a gasification sample introduction section that introduces a sample gas that is generated in parallel or a gas containing a measurement target, a torch section that forms plasma and ionizes the sample, and an interface section that takes in ions from the plasma.
- a standard solution introducing device comprising: a solution introducing means having a standard solution spray chamber combined with a standard solution nebulizer to which the standard solution is supplied; and a standard solution introducing device connecting the gasified sample introducing section and the torch section.
- the standard solution is introduced from the solution introducing means into the torch section, and the standard solution signal intensity obtained from the detector is All elements contained in the solution are detected, and the specific element standard solution signal strength is calculated by subtracting the instrument background signal strength of each element from the standard solution signal strength of each detected element, and the specific element standard solution signal strength is calculated.
- the standard solution sensitivity value which is the weight of the specific element per 1 count of signal intensity of the specific element standard solution, is calculated from the device background signal intensity and the standard solution sensitivity value.
- 3 ⁇ L is calculated with the sample gas introduced.
- the standard solution is introduced from the solution introducing means into the torch section, and the mixed signal intensity obtained from the detector is calculated as all the elements contained in the sample gas.
- the signal intensity of the specific element mixed standard solution is calculated by subtracting the sample gas signal intensity of each element from the detected mixed signal intensity of each element, and the signal intensity of the specific element mixed standard solution and the introduced standard solution are calculated.
- the sample gas specific element is calculated from the mixed standard solution sensitivity value, which is the weight of the specific element per 1 count of specific element mixed standard solution signal intensity, based on the introduced amount of the specific element, and the sample gas signal intensity and mixed standard solution sensitivity value. It consists of a second step in which the absolute amount is calculated for all elements contained in the sample gas, and the absolute amount of each element contained in the sample gas obtained in the second step is calculated from the sample gas specific element absolute amount obtained in the first step.
- the absolute amount of specific elements contained in the sample gas is calculated for all elements contained in the sample gas by subtracting the absolute amount of the device background standard solution of each element.
- the method is characterized in that the concentration of each element contained in the sample gas is measured from the total absolute amount of the specific element and the absolute amount of the specific element contained in the sample gas for each element.
- Verification 3 When the amount of introduced standard solution was changed, the signal intensity changed linearly if the flow rate was up to 3 ⁇ L/min. When the flow rate exceeded 3 ⁇ L/min, the signal intensity tended to decrease, and a phenomenon in which the standard solution began to be trapped within the standard solution spray chamber was observed.
- Verification 4 When three nebulizers of the same type were used as standard solution nebulizers and the standard solution sensitivity values were compared, the relative standard deviation was within 1%.
- the present invention uses a standard solution that contains all the elements of the solid sample to be measured or the gas containing the target as specific elements at known concentrations.
- a standard solution can be used by mixing commercially available standard solutions.
- elements contained in the standard solution obtained by mixing include Al, As, Sb, Ba, B, Bi, Cd, Ca, Cs, Cr, Co, Cu, Ga, Ge, Fe, Pb, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, P, K, Rb, Se, Si, Ag, Na, Sr, Sn, Ti, W, U, V, Zn, Zr, Au, Ir, Pd, Pt, Rh, Ru,
- the device background noise of the ICP-MS to be used is specified. That is, the absolute amount of the device background standard solution in a state where only argon gas is introduced is calculated for all elements contained in the standard solution.
- the absolute amount of a specific element in the sample gas is calculated for all elements contained in the sample gas.
- the absolute amount of the device background standard solution of each element obtained in the first step is subtracted from the sample gas specific element absolute amount of each element contained in the sample gas obtained in the second step. The absolute amount of a specific element contained in the sample gas is calculated for all elements contained in the sample gas.
- the total of all elements in the absolute amount of specific elements contained in the sample gas is, for example, the total amount of fine particles evaporated from a solid sample by laser irradiation and detected by ICP-MS.
- the concentration of each element in the sample gas can be calculated from the absolute amount of the specific element contained in the sample gas. In other words.
- the concentration of each element is the concentration of each element contained in the fine particles evaporated from the solid sample by laser irradiation, and is the concentration of each element in the solid sample.
- a sample gas consisting of a solid sample to be measured or a gas containing a measuring target contains a specific ratio a of unmeasurable elements that cannot be analyzed by an inductively coupled plasma mass spectrometer, is a measurable element, and is a major known element.
- the composition is such that the component elements are contained in the ratio (1-a)
- all the elements contained in the solid sample to be measured or the sample gas containing the gas to be measured, other than the unmeasurable elements are used as a standard solution.
- the concentration of each element contained in the sample gas can be measured from the total absolute amount of the specific element contained in the sample gas (%) of the main known components and the absolute amount of the specific element contained in the sample gas for each element.
- the sample gas when SiC or GaN is selected as a solid sample, the sample gas contains a specific proportion of unmeasurable elements such as C (carbon) and N (nitrogen) that cannot be analyzed by an inductively coupled plasma mass spectrometer.
- the composition contains measurable main known constituent elements such as Si and Ga in a ratio (1-a).
- the first step and second step described above are performed.
- the absolute amounts of specific elements contained in the sample gas for measurable elements are determined, and by extracting and summing the absolute amounts of specific elements contained in the sample gas for the main known component elements, Calculate the total absolute amount of specific elements. Then, by dividing this total absolute amount of specific elements contained in the main known component sample gas by (1-a), a 100% total absolute amount of specific elements contained in the main known component sample gas is calculated.
- the concentration of each element contained in the sample gas can be measured from the total absolute amount of specific elements contained in the 100% main known component sample gas and the absolute amount of specific elements contained in the sample gas for each element other than the main known component elements.
- the signal intensity in the first step, is detected in the argon gas introduced state, and in the second step, the signal intensity is detected in the sample gas introduced state, so the detection sensitivity in each step is the same. Therefore, even if a sensitivity change occurs, it can be corrected, and the concentration of each element in the sample gas can be accurately measured.
- FIG. 1 shows a schematic diagram of the inductively coupled plasma mass spectrometer of this embodiment.
- the ICP-MS (Model 8900 manufactured by Agilent Technologies, Inc.) shown in FIG. 1 includes a gasified sample introduction section 101, a torch section 102 that forms plasma and ionizes the sample, and an interface that takes in ions from the plasma. 103, a mass spectrometry section 104 that separates ions, and a detection section 105 that detects the separated ions.
- a standard solution introducing device 2 is connected to this ICP-MS.
- This standard solution introduction device 2 includes a standard solution storage container 201 that stores a standard solution, a syringe pump 202 that sucks and discharges the standard solution, a standard solution nebulizer 203 to which the standard solution is supplied, and a standard solution spray chamber 204. It is composed of. It also includes a waste container 205 for disposal. A standard solution introduction path 206 is connected to the standard solution spray chamber 204 for guiding the outflowing standard solution to the torch section 102.
- the syringe pump 202 used was one capable of controlling the flow rate from 0.1 to 99.0 ⁇ L/min.
- the controlled flow rate of this syringe pump is determined by calculating from the physical operating amount of the ball screw used in the syringe that constitutes the syringe pump.
- a gas exchanger 301 is arranged. This gas replacer 301 replaces the gas component of the sample gas containing the measurement target with argon gas. Further, this gas exchanger 301 is connected to the gasified sample introduction section 101 via a flow path 110.
- a laser ablation device 302 is connected to the gas replacement device 301 . This gas replacer 301 replaces the air component containing particulates emitted from the laser ablation device 302 with argon gas, and supplies the sample gas to the gasified sample introduction section 101 through the flow path 110. There is.
- the specific element standard solution signal strength is calculated by subtracting the instrument background signal strength of each element from the detected standard solution signal strength of each element, and the specific element standard solution signal strength and the introduced amount of the standard solution are calculated. Based on this, the standard solution sensitivity value, which is the weight of the specific element per one count of signal intensity of the specific element standard solution, is determined.
- the standard solution sensitivity values (ag/count) for element A, element B, element C, element D...element Z are shown in the following notation.
- the absolute amount (ag) of the device background standard solution is calculated from the device background signal intensity of each element and the standard solution sensitivity value determined above.
- the absolute amount (ag) of the device background standard solution for element A, element B, element C, element D, . . . element Z is shown in the following notation.
- the sample gas signal intensity (Count/sec) is detected in a state where only the sample gas in which the gas component of the gas containing particles emitted from the laser ablation device 302 has been replaced with argon gas is introduced. .
- the detected sample gas signal intensities (Count/sec) for element A, element B, element C, element D, . . . element Z are shown in the following notation.
- Element A A_SAM_BL Element B: B_SAM_BL Element C; C_SAM_BL Element C; C_SAM_BL ⁇ ⁇ ⁇ Element Z; Z_SAM_BL
- the standard solution is directly supplied to the standard solution nebulizer at a flow rate that makes the standard solution introduction amount N (ag/sec), and the mixed signal intensity (Count/sec) obtained from the detector is Detect.
- the detected mixed signal intensities (Count/sec) for element A, element B, element C, element D, . . . element Z are shown in the following notation.
- Element A A_SAM_STD
- Element B B_SAM_STD Element C; C_SAM_STD Element D; D_SAM_STD ⁇ ⁇ ⁇ Element Z; Z_SAM_STD
- the signal intensity of the specific element mixed standard solution is calculated by subtracting the sample gas signal intensity of each element from the detected mixed signal intensity of each element, and based on the specific element mixed standard solution signal intensity and the amount of the introduced standard solution. , the mixed standard solution sensitivity value, which is the specific element weight per 1 count of specific element mixed standard solution signal intensity, is determined.
- the mixed standard solution sensitivity values (ag/count) for element A, element B, element C, element D...element Z are shown in the following notation.
- the sample gas specific element absolute amount (ag) is calculated from the sample gas signal intensity of each element and the mixed standard solution sensitivity value determined above.
- the absolute amounts (ag) of specific elements in the sample gas for element A, element B, element C, element D, . . . element Z are shown in the following notation.
- the absolute amount of specific elements contained in the sample gas (A”, B", C", D”...Z") is calculated for each element contained in the sample gas.
- the absolute amount (ag) of the specific element contained in the sample gas for element Z is shown in the following notation.
- the concentration of each element in the sample gas can be determined from the total absolute amount of the specific element contained in the sample gas and the absolute amount of the specific element contained in the sample gas for each element.
- element A, element B, element C, element D...The element concentration in the sample gas for element D is as follows.
- the sample gas contains unmeasurable elements such as C (carbon) and N (nitrogen), which cannot be analyzed by an inductively coupled plasma mass spectrometer, at a specific ratio a.
- Z be an unmeasurable element, let its specific ratio be a, let measurable and main known component elements be X and Y, and let their content ratio be (1-a).
- elements A, B, and CW other than elements X, Y, and Z become measurable trace impurities.
- the standard solution one containing measurable elements A, B, C, . . . , Y other than element Z at known concentrations is used.
- the Si concentration of the standard solution is 1 ppm, so the amount of Si introduced is 166,666,667 ag/sec, and the elemental concentrations of Na, Al, Mg, and Fe in the standard solution are is 10 ppb, so the amount of each element introduced is 166,667 ag/sec. 100% (total amount) of the standard solution introduced in this introduced amount will be introduced into the plasma.
- Table 1 shows the measurement results of the first step.
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Abstract
本発明は、固体標準試料を用いることなくLA-ICP-MSのような試料ガス中の元素の定量分析方法を提供する。本発明は、誘導結合プラズマ質量分析装置に試料ガスを導入して固体試料の元素の定量分析方法において、既知濃度の特定元素を含む標準溶液を3μL/min以下の流量で直接供給(標準添加)することにより、溶液導入手段からトーチ部に標準溶液を導入して得られる信号強度を利用して、固体試料から生成した試料ガスに含まれる元素の各濃度を測定することを特徴とする。
Description
本発明は、元素の定量分析方法に関し、特に誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて測定対象を含む試料ガスから測定対象の元素を定量分析する方法に関する。
近年、半導体ウェーハ等の基板に混入した金属、有機物質等の分析や、気相中に浮遊する粒子中の金属などを分析には、誘導結合プラズマ質量分析装置(以下、場合によりICP-MSと略す)を用いて行われることが知られている。この誘導結合プラズマ質量分析においては、固体試料にレーザ光を照射して試料を蒸発、微粒化し、その微粒化試料を直接分析する、レーザーアブレーションICP-MS(以下、場合によりLA-ICP-MSと略す)と呼ばれる分析が知られている。
このLA-ICP-MSでは、一般的定量分析法として、多元素含有ガラスや測定対象の固体試料の組成に近い固体標準試料を用いて、各測定元素の濃度換算係数を算出して、固体試料の各元素を半定量する方法が知られている。しかしながら、この固体標準試料は、特定組成のガラスや特定金属を含む組成のものしか市販されていないため、固体標準試料として保証されている元素は少ない。また、測定対象の固体試料と固体標準試料の成分が同じでない場合、レーザ照射により放出される粒子量が異なってくるために、正確な定量をすることが困難な場合がある。
そして、固体試料に含まれる元素のうち、固体標準試料として保証されていない元素については、相対感度係数を用いて定量する方法が知られている。この場合、ICP-MSの一般的な溶液導入方法において標準溶液を用いて得られる検出感度を用いて補正される。具体的には、レーザ照射による保証元素の感度(A)と溶液導入による標準溶液で得られた同じ元素の感度(A’)から相対感度係数(A/A’)を求め、保証されていない元素の感度B’に応用してレーザ照射したときの感度Bを求める。この方法により、固体試料をレーザ照射した際に検出されるすべての元素の重量を計算し、絶対量の合算値から各元素濃度を算出する。しかし、この相対感度係数を用いて定量する方法では、レーザ照射により生成された試料ガスの導入と溶液導入による標準溶液の導入とは別々の操作で行うため、プラズマ条件も異なり、すべての元素が同じ係数とはならない問題が生じる。
このようなことから、LA-ICP-MSの定量分析について、固体標準試料を用いることなく、標準溶液を用いて定量分析する方法が提案されている(例えば、特許文献1)。この先行技術では、固体試料に含まれた元素を既知量含む標準溶液を電気加熱気化させてICP-MSに導入し、その検出信号強度から全元素の検出信号強度1カウント当たりの各元素重量を求め、これを用いて固体試料に含まれる元素の定量分析を行う。具体的には、3~10μLの標準溶液を電気加熱炉に導入し、約100℃くらいであらかじめ水分を蒸発し、その後炉温度を数千度(℃)にまで急上昇させて元素を蒸発させる。この蒸発した元素は炉に導入しているアルゴンガスにより運ばれてICP-MSに導入される。結果として電気加熱炉に導入した標準溶液に含まれる元素の全量がICP-MSのプラズマに導入されることになり、この標準溶液導入量と検出信号強度から、標準溶液に含まれる元素について、検出信号強度1カウント当たりの元素重量を求めることができる。
この特許文献1に記載された先行技術では、TOF(TIME OF FLGHT)-ICP-MSを用いて多元素を同時分析するようになっている。このTOF-ICP-MSは、四重極型質量分析計のICP-MSに比べ感度が低いため、微粒子の分析が困難である。また、電気加熱炉温度を数千度まで上昇させると、アルゴンガスが膨張して、ICP-MSの検出感度が変化する傾向となる。また、炉を加熱してICP-MSに導入される元素は数秒間であり、TOF-ICP-MSを用いない四重極型ICP-MSでは、1元素の分析に限定される。結果として、試料ガス中の全元素を分析することは不可能であり、電気加熱炉を用いる方法では電気加熱炉で得られた感度との相対感度での分析となる。その場合、レーザ照射により生成された試料ガスを導入する際の検出感度と、標準溶液を電気加熱炉で加熱して蒸発した元素を導入する際の検出感度は同じではない。このようなことから特許文献1の先行技術では、定量分析の実用性としては十分なものといえず、用いられていないのが現状である。
さらに、測定対象を含む試料ガスの定量分析ついては、ガス状の金属標準試料はほとんどないため、定量分析が困難という状況である。
以上のような実情を背景に、本発明は、LA-ICP-MSのような試料ガスを定量分析する際に、固体標準試料を用いることなく、試料ガス中の元素の定量分析が可能となる分析技術を提供することを目的とする。
本発明者らは、特定元素が既知濃度の標準溶液を、極めて低流量で直接ネブライザーに供給すると、スプレーチャンバーからトーチ部へ導入した標準溶液のほぼ100%(全量)をプラズマに導入できる技術(参照特許文献;国際公開番号WO2020/027345)を開発しており、この技術を利用することで、固体標準試料を用いることなく、試料ガス中の元素の定量分析できることを見出し、本発明を想到した。
本発明は、測定対象の固体試料にレーザ光を照射して蒸発、微粒化するレーザーアブレーション器、またはレーザーアブレーションから放出された微粒子を含むガスのガス成分をアルゴンガスに置換するガス置換器を組み合させて生成される試料ガス、もしくは測定対象を含むガスよりなる試料ガスを導入するガス化試料導入部と、プラズマを形成して試料をイオン化するトーチ部と、イオンをプラズマから取り入れるためのインターフェース部と、イオンを分離する質量分析部と、分離したイオンを検出する検出部とを備え、既知濃度の特定元素を含む標準溶液を貯蔵する貯蔵手段と、標準溶液を吸引および吐出するシリンジポンプと、標準溶液が供給される標準溶液用ネブライザーが組み合わされた標準溶液用スプレーチャンバーとを有する溶液導入手段と、から構成された標準溶液導入装置を設け、ガス化試料導入部とトーチ部とを接続する流路に、標準溶液用スプレーチャンバーから流出する標準溶液を導入させるための標準溶液導入路が接続された誘導結合プラズマ質量分析装置を用いた、元素の定量分析方法であって、標準溶液は、測定対象の固体試料または測定対象を含むガスが有する全元素を、既知濃度の特定元素として含んでおり、アルゴンガスのみを導入した状態の装置バックグランド信号強度を検出した後、アルゴンガスを導入した状態で、3μL/min以下の流量で標準溶液を標準溶液用ネブライザーに直接供給することにより、溶液導入手段からトーチ部に標準溶液を導入して、検出器より得られる標準溶液信号強度を、標準溶液に含まれる全元素について検出し、検出された各元素の標準溶液信号強度から各元素の装置バックグランド信号強度を差し引いた、特定元素標準溶液信号強度を各々算出し、特定元素標準溶液信号強度と導入した標準溶液の特定元素の導入量に基づき、特定元素標準溶液信号強度1カウント当たりの特定元素重量である標準溶液感度値と、装置バックグランド信号強度と標準溶液感度値とから算出される装置バックグランド標準溶液絶対量を、標準溶液に含まれる全元素について算出する第1工程と、試料ガスをのみ導入した状態の試料ガス信号強度を検出した後、試料ガスを導入した状態で、3μL/min以下の流量で標準溶液を標準溶液用ネブライザーに直接供給することにより、溶液導入手段からトーチ部に標準溶液を導入して、検出器より得られる混合信号強度を試料ガスに含まれる全元素について検出し、検出された各元素の混合信号強度から各元素の試料ガス信号強度を差し引いた、特定元素混合標準溶液信号強度を各々算出し、特定元素混合標準溶液信号強度と導入した標準溶液の特定元素の導入量に基づき、特定元素混合標準溶液信号強度1カウント当たりの特定元素重量である混合標準溶液感度値と、試料ガス信号強度と混合標準溶液感度値とから算出される試料ガス特定元素絶対量を、試料ガスに含まれる全元素について算出する、第2工程とからなり、第2工程で得られた試料ガスに含まれる各元素の試料ガス特定元素絶対量から第1工程で得られた各元素の装置バックグランド標準溶液絶対量を差し引いた、試料ガスが含有する試料ガス含有特定元素絶対量を試料ガスに含まれる全元素について算出し、試料ガスに含まれる全元素の試料ガス含有特定元素絶対量合計と各元素の試料ガス含有特定元素絶対量から試料ガスに含まれる元素の各濃度を測定する、ことを特徴とする。
本発明において、3μL/min以下の流量で標準溶液を標準溶液用ネブライザーに直接供給することにより、溶液導入手段からトーチ部に標準溶液を導入するが、この場合、導入された標準溶液は、100%(全量)がプラズマに導入されることになる。このことは、次のような4つの検証(国際公開番号WO2020/027345参照)により実証されている。検証1:標準溶液用スプレーチャンバーを加熱して温度を変化させても、標準溶液信号強度1カウント当たりの特定元素重量である標準溶液感度値に変化が生じなかった。検証2:既知粒径のAuの金属微粒子により得られる感度値と、標準溶液感度値がほぼ一致した。検証3:標準溶液の導入量を変化させた場合、3μL/minまでの流量であれば、信号強度が直線的に変化した。3μL/minの流量を超えてくると信号強度が下がる傾向が見られ、標準溶液が標準溶液用スプレーチャンバー内でトラップされ始める現象が認められた。検証4:3本の同タイプのネブライザーを標準溶液用ネブライザーとして用い、標準溶液感度値を比較したところ、相対標準偏差が1%以内であった。
本発明は、標準溶液として、測定対象の固体試料または測定対象を含むガスが有する全元素を、既知濃度の特定元素として含むものを使用する。このような標準溶液は、市販の標準溶液を混合して用いることができる。混合して得られる標準溶液に含まれる元素としては、例えば、Al、As、Sb、Ba、B,Bi、Cd、Ca、Cs、Cr、Co、Cu、Ga、Ge、Fe、Pb、Li、Mg、Mn、Mo、Ni、P,K、Rb、Se、Si、Ag、Na、Sr、Sn、Ti、W、U、V、Zn、Zr,Au、Ir、Pd、Pt、Rh、Ru、Te、Hf、Sb、Ce、Dy、Er、Eu、Gd、Ho、La、Lu、Nd、Pr、Sm、Sc、Tb、Tm,Yb、Yなどがある。
本発明では、まず第1工程において、使用するICP-MSの装置バックグランドノイズを特定する。即ち、アルゴンガスのみを導入した状態における装置バックグランド標準溶液絶対量を、標準溶液に含まれる全元素について算出する。次に、本発明では、第2工程において、試料ガスに含まれる全元素について、試料ガス特定元素絶対量を算出する。そして、第2工程で得られた試料ガスに含まれる各元素の試料ガス特定元素絶対量から第1工程で得られた各元素の装置バックグランド標準溶液絶対量を差し引いた、試料ガスが含有する試料ガス含有特定元素絶対量を試料ガスに含まれる全元素について算出する。この試料ガス含有特定元素絶対量の全元素の合計は、例えばレーザ照射により固体試料から蒸発してICP-MSで検出された微粒子の全量であり、この試料ガス含有特定元素絶対量合計と各元素の試料ガス含有特定元素絶対量とから試料ガス中の各元素の濃度が計算できる。つまり。この各元素の濃度は、レーザ照射により固体試料から蒸発した微粒子に含まれる各元素の濃度であり、固体試料の各元素の濃度である。
本発明においては、測定対象の固体試料または測定対象を含むガスよりなる試料ガスが、誘導結合プラズマ質量分析装置による分析ができない測定不能元素を特定比率aで含み、測定可能元素で、かつ主要既知成分元素が比率(1-a)で含まれている組成である場合、標準溶液として、測定不能元素以外の、測定対象の固体試料または測定対象を含むガスよりなる試料ガスが有する全元素を、既知濃度の特定元素として含んでいるものを用い、試料ガスが含有する試料ガス含有特定元素絶対量を試料ガスに含まれる測定可能な全元素について算出した後、主要既知成分元素についての主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計を算出し、主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計を(1-a)で除した100%主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計を算出し、100%主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計と各元素の試料ガス含有特定元素絶対量から試料ガスに含まれる元素の各濃度を測定することができる。
例えば、固体試料としてSiCやGaNなどを採択した場合、その試料ガス中には、C(炭素)やN(窒素)のような誘導結合プラズマ質量分析装置による分析ができない測定不能元素を特定比率aで含まれており、SiやGaのような測定可能な主要既知成分元素が比率(1-a)で含まれている組成となる。このような場合、標準溶液としては、測定不能元素以外の、測定対象の固体試料または測定対象を含むガスよりなる試料ガスが有する全元素を、既知濃度の特定元素として含んでいるものを用い、上述した第1工程、第2工程を行う。そして、測定可能な元素についての試料ガス含有特定元素絶対量が求められるので、その中から主要既知成分元素に関する試料ガス含有特定元素絶対量を抽出して合計することで、主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計を求める。そして、この主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計を(1-a)で除することにより、100%主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計を算出する。この100%主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計と、主要既知成分元素以外の各元素の試料ガス含有特定元素絶対量から試料ガスに含まれる元素の各濃度を測定することができる。
本発明においては、第1工程ではアルゴンガス導入状態での信号強度検出であり、第2工程では試料ガス導入状態での信号強度検出であるため、それぞれの工程における検出感度は同じとなる。従って、感度変化が生じたとしても補正が可能となり、試料ガス中の各元素濃度を正確に測定することができる。
本発明によれば、固体標準試料を用いることなく、LA-ICP-MSのような試料ガス中の元素の定量分析が可能となる。
図1に本実施形態の誘導結合プラズマ質量分析装置の概略図を示す。図1に示すICP-MS(アジレント・テクノロジー(株)製モデル8900)は、ガス化試料導入部101と、プラズマを形成して試料をイオン化するトーチ部102と、イオンをプラズマから取り入れるためのインターフェース部103と、イオンを分離する質量分析部104と、分離したイオンを検出する検出部105とを備えるものである。そして、このICP-MSには、標準溶液導入装置2が接続されている。この標準溶液導入装置2は、標準溶液を貯蔵する標準溶液貯蔵容器201と、標準溶液を吸引および吐出するシリンジポンプ202と、標準溶液が供給される標準溶液用ネブライザー203と標準溶液用スプレーチャンバー204とから構成されている。また、廃棄用の廃棄容器205も備えている。標準溶液用スプレーチャンバー204には、流出する標準溶液をトーチ部102に導くための標準溶液導入路206が接続されている。そして、シリンジポンプ202には、0.1~99.0μL/minの流量を制御できる性能を有するものを使用した。このシリンジポンプの制御流量については、シリンジポンプを構成するシリンジに使用しているボールねじの物理的な稼働量から計算することにより求められる。また、ガス置換器301が配置されている。このガス置換器301は、測定対象を含む試料ガスのガス成分をアルゴンガスに置換するものである。また、ガス化試料導入部101にはこのガス置換器301が流路110を介して接続されている。そして、ガス置換器301には、レーザーアブレーション器302が接続されている。このガス置換器301はレーザーアブレーション器302から放出された微粒子を含む空気成分をアルゴンガスに置換して、流路110を通過してガス化試料導入部101に試料ガスを供給するようになっている。LA-ICP-MSのようなドライプラズマ条件下に標準液導入装置2から微少量の溶液を導入した場合、プラズマ条件が変化しICP―MSの感度が変動することもある。この場合、標準液導入装置2を2台組み合わせて、2台の吐出量を3μL/minに固定し、2台のシリンジの比率を変化させて検量線を作成することが有効である。
次に、固体試料の元素の定量分析について説明する。分析に用いる標準溶液は、市販の標準溶液で対応することができる。例えば、ICP-MS汎用混合標準液(米国SPEX社製)XSTC-622、XSTC-7、XSTC-1の3種類を混合すると、59個の元素を含む標準溶液を準備することができる。
本実施形態では、固体試料に26個の元素が測定対象として含まれている場合を例にして、元素の定量分析について説明する。測定対象の26個の元素を、アルファベットA、B、C、D・・・・Zと表記する。3μL/min以下で導入した際の標準溶液導入量をN(ag/sec)とする。この導入量Nの標準溶液は、3μL/min以下で導入量であるため、標準溶液用ネブライザーに直接供給されることにより、標準溶液用スプレーチャンバー204から標準溶液導入路206を通過してトーチ部102に導入され、導入された標準溶液の100%(全量)がプラズマに導入される。
まず、第1工程では、アルゴンガスのみをのみを導入した状態の装置バックグランド信号強度(Count/sec)を検出する。元素A、元素B、元素C、元素D・・・元素Zについて、検出された装置バックグランド信号強度(Count/sec)を次の表記で示す。
元素A:A_Ar_BL
元素B:B_Ar_BL
元素C;C_Ar_BL
元素C;C_Ar_BL
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元素Z;Z_Ar_BL
元素A:A_Ar_BL
元素B:B_Ar_BL
元素C;C_Ar_BL
元素C;C_Ar_BL
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元素Z;Z_Ar_BL
その後、アルゴンガスを導入した状態で、標準溶液導入量をN(ag/sec)となる流量で標準溶液を標準溶液用ネブライザーに直接供給し、検出器より得られる標準溶液信号強度(Count/sec)を検出する。元素A、元素B、元素C、元素D・・・元素Zについて、検出された標準溶液信号強度(Count/sec)を次の表記で示す。
元素A:A_Ar_STD
元素B:B_Ar_STD
元素C;C_Ar_STD
元素D;D_Ar_STD
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元素Z;Z_Ar_STD
元素A:A_Ar_STD
元素B:B_Ar_STD
元素C;C_Ar_STD
元素D;D_Ar_STD
・
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・
元素Z;Z_Ar_STD
検出された各元素の標準溶液信号強度から各元素の装置バックグランド信号強度を差し引いた、特定元素標準溶液信号強度を各々算出し、この特定元素標準溶液信号強度と導入した標準溶液の導入量に基づき、特定元素標準溶液信号強度1カウント当たりの特定元素重量である標準溶液感度値を求める。元素A、元素B、元素C、元素D・・・元素Zについての標準溶液感度値(ag/count)を次の表記で示す。
元素A:A_Ar_S=N/(A_Ar_STD - A_Ar_BL)
元素B:B_Ar_S=N/(B_Ar_STD - B_Ar_BL)
元素C;C_Ar_S=N/(C_Ar_STD - C_Ar_BL)
元素D;D_Ar_S=N/(D_Ar_STD - D_Ar_BL)
・
・
・
元素Z;Z_Ar_S=N/(Z_Ar_STD - Z_Ar_BL)
元素A:A_Ar_S=N/(A_Ar_STD - A_Ar_BL)
元素B:B_Ar_S=N/(B_Ar_STD - B_Ar_BL)
元素C;C_Ar_S=N/(C_Ar_STD - C_Ar_BL)
元素D;D_Ar_S=N/(D_Ar_STD - D_Ar_BL)
・
・
・
元素Z;Z_Ar_S=N/(Z_Ar_STD - Z_Ar_BL)
各元素の装置バックグランド信号強度と上記で求められた標準溶液感度値とから装置バックグランド標準溶液絶対量(ag)を算出する。元素A、元素B、元素C、元素D・・・元素Zについての装置バックグランド標準溶液絶対量(ag)を次の表記で示す。
元素A:A_Ar=A_Ar_BL × A_Ar_S
元素B:B_Ar=B_Ar_BL × B_Ar_S
元素C;C_Ar=C_Ar_BL × C_Ar_S
元素D;D_Ar=D_Ar_BL × D_Ar_S
・
・
・
元素Z;Z_Ar=Z_Ar_BL × Z_Ar_S
元素A:A_Ar=A_Ar_BL × A_Ar_S
元素B:B_Ar=B_Ar_BL × B_Ar_S
元素C;C_Ar=C_Ar_BL × C_Ar_S
元素D;D_Ar=D_Ar_BL × D_Ar_S
・
・
・
元素Z;Z_Ar=Z_Ar_BL × Z_Ar_S
次に、第2工程では、レーザーアブレーション器302から放出された微粒子を含むガスのガス成分をアルゴンガスに置換された試料ガスのみを導入した状態の試料ガス信号強度(Count/sec)を検出する。元素A、元素B、元素C、元素D・・・元素Zについて、検出された試料ガス信号強度(Count/sec)を次の表記で示す。
元素A:A_SAM_BL
元素B:B_SAM_BL
元素C;C_SAM_BL
元素C;C_SAM_BL
・
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・
元素Z;Z_SAM_BL
元素A:A_SAM_BL
元素B:B_SAM_BL
元素C;C_SAM_BL
元素C;C_SAM_BL
・
・
・
元素Z;Z_SAM_BL
その後、試料ガスを導入した状態で、標準溶液導入量をN(ag/sec)となる流量で標準溶液を標準溶液用ネブライザーに直接供給し、検出器より得られる混合信号強度(Count/sec)を検出する。元素A、元素B、元素C、元素D・・・元素Zについて、検出された混合信号強度(Count/sec)を次の表記で示す。
元素A:A_SAM_STD
元素B:B_SAM_STD
元素C;C_SAM_STD
元素D;D_SAM_STD
・
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元素Z;Z_SAM_STD
元素A:A_SAM_STD
元素B:B_SAM_STD
元素C;C_SAM_STD
元素D;D_SAM_STD
・
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・
元素Z;Z_SAM_STD
検出された各元素の混合信号強度から各元素の試料ガス信号強度を差し引いた特定元素混合標準溶液信号強度を各々算出し、この特定元素混合標準溶液信号強度と導入した標準溶液の導入量に基づき、特定元素混合標準溶液信号強度1カウント当たりの特定元素重量である混合標準溶液感度値を求める。元素A、元素B、元素C、元素D・・・元素Zについての混合標準溶液感度値(ag/count)を次の表記で示す。
元素A:A_SAM_S=N/(A_SAM_STD-A_SAM_BL)
元素B:B_SAM_S=N/(B_SAM_STD-B_SAM_BL)
元素C;C_SAM_S=N/(C_SAM_STD-C_SAM_BL)
元素D;D_SAM_S=N/(D_SAM_STD-D_SAM_BL)
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元素Z;Z_SAM_S=N/(Z_SAM_STD-Z_SAM_BL)
元素A:A_SAM_S=N/(A_SAM_STD-A_SAM_BL)
元素B:B_SAM_S=N/(B_SAM_STD-B_SAM_BL)
元素C;C_SAM_S=N/(C_SAM_STD-C_SAM_BL)
元素D;D_SAM_S=N/(D_SAM_STD-D_SAM_BL)
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・
元素Z;Z_SAM_S=N/(Z_SAM_STD-Z_SAM_BL)
各元素の試料ガス信号強度と上記で求められた混合標準溶液感度値とから試料ガス特定元素絶対量(ag)を算出する。元素A、元素B、元素C、元素D・・・元素Zについての試料ガス特定元素絶対量(ag)を次の表記で示す。
元素A:A_SAM=A_SAM_BL × A_SAM_S
元素B:B_SAM=B_SAM_BL × B_SAM_S
元素C;C_SAM=C_SAM_BL × C_SAM_S
元素D;D_SAM=D_SAM_BL × D_SAM_S
・
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元素Z;Z_SAM=Z_SAM_BL × Z_SAM_S
元素A:A_SAM=A_SAM_BL × A_SAM_S
元素B:B_SAM=B_SAM_BL × B_SAM_S
元素C;C_SAM=C_SAM_BL × C_SAM_S
元素D;D_SAM=D_SAM_BL × D_SAM_S
・
・
・
元素Z;Z_SAM=Z_SAM_BL × Z_SAM_S
第2工程で得られた試料ガスに含まれる各元素の試料ガス特定元素絶対量から第1工程で得られた各元素の装置バックグランド標準溶液絶対量を差し引いた、試料ガスが含有する各元素の試料ガス含有特定元素絶対量(A”、B”、C”、D”・・・・Z”)を試料ガスに含まれる各元素について算出する。元素A、元素B、元素C、元素D・・・元素Zについての試料ガス含有特定元素絶対量(ag)を次の表記で示す。
元素A:A”=A_SAM - A_Ar
元素B:B”=B_SAM - B_Ar
元素C;C”=C_SAM - C_Ar
元素D;D”=D_SAM - D_Ar
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元素Z;Z”=Z_SAM - Z_Ar
元素A:A”=A_SAM - A_Ar
元素B:B”=B_SAM - B_Ar
元素C;C”=C_SAM - C_Ar
元素D;D”=D_SAM - D_Ar
・
・
・
元素Z;Z”=Z_SAM - Z_Ar
上記より得られた試料ガスに含まれる全元素の試料ガス含有特定元素絶対量を合計することで試料ガス中に含まれる測定対象の含有元素総量が求められる。そして、この試料ガス含有特定元素絶対量合計と各元素の試料ガス含有特定元素絶対量とにより、試料ガス中の各元素の濃度を求めることができる。元素A、元素B、元素C、元素D・・・元素Dについての試料ガス中の元素濃度は次のようになる。
元素A濃度:A”/(A”+B”+C”+D”・・・・Z”)
元素B濃度:B”/(A”+B”+C”+D”・・・・Z”)
元素C濃度:C”/(A”+B”+C”+D”・・・・Z”)
元素D濃度:D”/(A”+B”+C”+D”・・・・Z”)
・
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・
元素Z濃度:Z”/(A”+B”+C”+D”・・・・Z”)
元素A濃度:A”/(A”+B”+C”+D”・・・・Z”)
元素B濃度:B”/(A”+B”+C”+D”・・・・Z”)
元素C濃度:C”/(A”+B”+C”+D”・・・・Z”)
元素D濃度:D”/(A”+B”+C”+D”・・・・Z”)
・
・
・
元素Z濃度:Z”/(A”+B”+C”+D”・・・・Z”)
続いて、試料ガス中に、C(炭素)やN(窒素)のような誘導結合プラズマ質量分析装置による分析ができない測定不能元素を特定比率aで含む場合について説明する。測定不能元素をZとし、その特定比率をaとし、測定可能で且つ主要既知成分元素をX、Yとし、その含有比率が(1-a)とする。この場合、元素X、Y、Z以外の元素A、B、C~Wは測定可能な微量不純物となる。そして、標準溶液としては、元素Z以外の測定可能な元素A、B、C・・・Yを既知濃度で含むものを用いる。
上記した第1工程、第2工程を行うと、測定不能元素Z以外の元素A、B、C・・・Yの各データが得られる。そして、測定可能な元素A~Yについての試料ガス含有特定元素絶対量を求め、その中から主要既知成分元素(X、Y)に関する試料ガス含有特定元素絶対量を抽出して合計して、主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計を求める。
元素X;X”=X_SAM-X_BL
元素Y;Y”=Y_SAM-Y_BL
元素(X、Y);(X+Y)”=X_SAM-X_BL + Y_SAM-Y_BL
元素Y;Y”=Y_SAM-Y_BL
元素(X、Y);(X+Y)”=X_SAM-X_BL + Y_SAM-Y_BL
そして、この主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計(X+Y)”を(1-a)で除することにより、100%主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計を算出し。この100%主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計と、主要既知成分元素以外の各元素(A~W)の試料ガス含有特定元素絶対量から試料ガスに含まれる元素の各濃度を求めることができる。元素A~Wの元素濃度は、試料ガス中に含まれる不純物濃度であり、固体試料から生成された試料ガスであれば固体試料中の不純物濃度となる。
元素A濃度:A”/((X+Y)”/(1-a))
元素B濃度:B”/((X+Y)”/(1-a))
元素C濃度:C”/((X+Y)”/(1-a))
元素D濃度:D”/((X+Y)”/(1-a))
・
・
・
元素W濃度:W”/((X+Y)”/(1-a))
元素B濃度:B”/((X+Y)”/(1-a))
元素C濃度:C”/((X+Y)”/(1-a))
元素D濃度:D”/((X+Y)”/(1-a))
・
・
・
元素W濃度:W”/((X+Y)”/(1-a))
次に、不純物元素が既知の固体試料について、LA-ICP-MSにより不純物の定量分析を行った試験結果を実施例に基づいて説明する。用いたICP-MSは、アジレント・テクノロジー(株)製モデル8900である。
実施例1では、個体試料としてSiウェーハを用いた。この固体試料の構成元素は、母材がSiであり、不純物がNa、Al、Mg、Feの4種類である。また、この実施例1の定量分析で用いた標準溶液は、Si濃度1ppm、Na、Al、Mg、Feの各元素濃度が10ppbのものを用いた。また、ICP-MSの装置条件は、Arガス流量1L/min、高周波出力1300Wとした。
まず、第1工程として、アルゴンガスのみをのみを導入した状態の装置バックグランド信号強度(Count/sec)と、アルゴンガスを導入した状態で、標準溶液を1μL/minの流量で標準溶液を標準溶液用ネブライザーに直接供給し、標準溶液信号強度(Count/sec)を検出し、特定元素標準溶液信号強度1カウント当たりの特定元素重量である標準溶液感度値を求め、装置バックグランド標準溶液絶対量(ag)を測定した。標準溶液の導入の際、標準溶液用ネブライザーのガス流量は、0.3L/minとした。標準溶液を1μL/minの流量で導入した場合、標準溶液のSi濃度が1ppmであるのでSi導入量166,666,667ag/secであり、標準溶液のNa、Al、Mg、Feの各元素濃度が10ppbであるので、各元素導入量は166,667ag/secとなる。この導入量で導入された標準溶液は、100%(全量)がプラズマに導入されることになる。第1工程の測定結果を表1に示す。
続いて、レーザーアブレーション器により、個体試料のSiウェーハから放出された微粒子を含むガスのガス成分をアルゴンガスに置換された試料ガスを用いて、第2工程を行った。レーザーアブレーション器の条件は、レーザ-周波数257nm、レーザ-照射周波数10,000Hz、レーザービーム径13μmとした。
この第2工程では、レーザーアブレーション器から放出された微粒子を含むガスのガス成分をアルゴンガスに置換された試料ガスのみを導入した状態の試料ガス信号強度(Count/sec)と、試料ガスを導入した状態で、標準溶液を1μL/minの流量で標準溶液を標準溶液用ネブライザーに直接供給して得られる混合信号強度(Count/sec)とを検出し、特定元素混合標準溶液信号強度1カウント当たりの特定元素重量である混合標準溶液感度値を求め、試料ガス特定元素絶対量(ag)を測定した。その結果を表2に示す。
第1工程で得えられた装置バックグランド標準溶液絶対量(表1)と、第2工程で得られた試料ガス特定元素絶対量(表2)から、個体試料Siウェーハ中の不純物濃度を算出した結果を表3に示す。
この実施例2では、個体試料としてSi-Cウェーハを用いて分析した結果について説明する。この固体試料のSi-Cウェーハは、個体試料の50%がSi(主要既知成分元素)で、50%がC(測定不能元素)であり、不純物はNa、Al、Mg、Feの4種類である。
実施例2の定量分析において、標準溶液組成、ICP-MSの装置条件、レーザーアブレーション器の条件については、実施例1と同様とした。また、実施例2における第1工程は、実施例1の第1工程と同じである。尚、C(炭素)はICP-MSのプラズマを生成するアルゴンガス中に不純物として含まれておりバックグランドが高いことと炭素のイオン化ポテンシャルが高くプラズマ中でのイオン化効率が悪いため、分析対象元素として除外している。
実施例2の第2工程として、レーザーアブレーション器から放出された微粒子を含むガスのガス成分をアルゴンガスに置換された試料ガスのみを導入した状態の試料ガス信号強度(Count/sec)と、試料ガスを導入した状態で、標準溶液を1μL/minの流量で標準溶液を標準溶液用ネブライザーに直接供給して得られる混合信号強度(Count/sec)とを検出し、特定元素混合標準溶液信号強度1カウント当たりの特定元素重量である混合標準溶液感度値を求め、試料ガス特定元素絶対量(ag)を測定した。その結果を表4に示す。
第1工程で得えられた装置バックグランド標準溶液絶対量(実施例1の表1参照)と、第2工程で得られた試料ガス特定元素絶対量(表4)から、個体試料Si-Cウェーハ中の不純物濃度を算出した結果を表5に示す。
この実施例2の固体試料は、個体試料の50%がSiであるので、
表5におけるSi絶対量(175,456,887ag)が固体試料の50%Si濃度に対応するので、Si-Cウェーハ100%における絶対量は175,456,887ag/0.5=350,913,773agとなる。表5に示すSi-Cウェーハ中の不純物濃度は、各不純物元素の絶対量を、Si-Cウェーハ100%の絶対量(350,913,773ag)により除することで算出した結果である。
表5におけるSi絶対量(175,456,887ag)が固体試料の50%Si濃度に対応するので、Si-Cウェーハ100%における絶対量は175,456,887ag/0.5=350,913,773agとなる。表5に示すSi-Cウェーハ中の不純物濃度は、各不純物元素の絶対量を、Si-Cウェーハ100%の絶対量(350,913,773ag)により除することで算出した結果である。
表3及び表5に示すように、個体試料の不純物濃度の定量分析において、個体標準試料を用いることなく、高精度な定量分析が可能であることが判った。
1 ICP-MS(本体)
11 ガス化試料導入部
102 トーチ部
103 インターフェース部
104 質量分析部
105 検出器
110 流路
2 標準溶液導入装置
201 標準溶液貯蔵容器
202 シリンジポンプ
203 標準溶液用ネブライザー
204 標準溶液用スプレーチャンバー
205 廃棄容器
206 標準溶液導入路
301 ガス置換器
302 レーザーアブレーション器
11 ガス化試料導入部
102 トーチ部
103 インターフェース部
104 質量分析部
105 検出器
110 流路
2 標準溶液導入装置
201 標準溶液貯蔵容器
202 シリンジポンプ
203 標準溶液用ネブライザー
204 標準溶液用スプレーチャンバー
205 廃棄容器
206 標準溶液導入路
301 ガス置換器
302 レーザーアブレーション器
Claims (2)
- 測定対象の固体試料にレーザ光を照射して蒸発、微粒化するレーザーアブレーション器、またはレーザーアブレーションから放出された微粒子を含むガスのガス成分をアルゴンガスに置換するガス置換器を組み合させて生成される試料ガス、もしくは測定対象を含むガスよりなる試料ガスを導入するガス化試料導入部と、
プラズマを形成して試料をイオン化するトーチ部と、イオンをプラズマから取り入れるためのインターフェース部と、イオンを分離する質量分析部と、分離したイオンを検出する検出部とを備え、
既知濃度の特定元素を含む標準溶液を貯蔵する貯蔵手段と、標準溶液を吸引および吐出するシリンジポンプと、標準溶液が供給される標準溶液用ネブライザーが組み合わされた標準溶液用スプレーチャンバーとを有する溶液導入手段と、から構成された標準溶液導入装置を設け、ガス化試料導入部とトーチ部とを接続する流路に、標準溶液用スプレーチャンバーから流出する標準溶液を導入させるための標準溶液導入路が接続された誘導結合プラズマ質量分析装置を用いた、元素の定量分析方法であって、
標準溶液は、測定対象の固体試料または測定対象を含むガスが有する全元素を、既知濃度の特定元素として含んでおり、
アルゴンガスのみを導入した状態の装置バックグランド信号強度を検出した後、アルゴンガスを導入した状態で、3μL/min以下の流量で標準溶液を標準溶液用ネブライザーに直接供給することにより、溶液導入手段からトーチ部に標準溶液を導入して、検出器より得られる標準溶液信号強度を、標準溶液に含まれる全元素について検出し、検出された各元素の標準溶液信号強度から各元素の装置バックグランド信号強度を差し引いた、特定元素標準溶液信号強度を各々算出し、特定元素標準溶液信号強度と導入した標準溶液の特定元素の導入量に基づき、特定元素標準溶液信号強度1カウント当たりの特定元素重量である標準溶液感度値と、装置バックグランド信号強度と標準溶液感度値とから算出される装置バックグランド標準溶液絶対量を、標準溶液に含まれる全元素について算出する第1工程と、
試料ガスのみを導入した状態の試料ガス信号強度を検出した後、試料ガスを導入した状態で、3μL/min以下の流量で標準溶液を標準溶液用ネブライザーに直接供給することにより、溶液導入手段からトーチ部に標準溶液を導入して、検出器より得られる混合信号強度を試料ガスに含まれる全元素について検出し、検出された各元素の混合信号強度から各元素の試料ガス信号強度を差し引いた、特定元素混合標準溶液信号強度を各々算出し、
特定元素混合標準溶液信号強度と導入した標準溶液の特定元素の導入量に基づき、特定元素混合標準溶液信号強度1カウント当たりの特定元素重量である混合標準溶液感度値と、試料ガス信号強度と混合標準溶液感度値とから算出される試料ガス特定元素絶対量を、試料ガスに含まれる全元素について算出する、第2工程とからなり、
第2工程で得られた試料ガスに含まれる各元素の試料ガス特定元素絶対量から第1工程で得られた各元素の装置バックグランド標準溶液絶対量を差し引いた、試料ガスが含有する試料ガス含有特定元素絶対量を試料ガスに含まれる全元素について算出し、
試料ガスに含まれる全元素の試料ガス含有特定元素絶対量合計と各元素の試料ガス含有特定元素絶対量から試料ガスに含まれる元素の各濃度を測定する、ことを特徴とする元素の定量分析方法。 - 測定対象の固体試料または測定対象を含むガスよりなる試料ガスが、誘導結合プラズマ質量分析装置による分析ができない測定不能元素を特定比率aで含み、測定可能元素で、かつ主要既知成分元素が比率(1-a)で含まれている組成である場合、
前記標準溶液は、測定不能元素以外の、測定対象の固体試料または測定対象を含むガスよりなる試料ガスが有する全元素を、既知濃度の特定元素として含んでおり、
試料ガスが含有する試料ガス含有特定元素絶対量を試料ガスに含まれる測定可能な全元素について算出した後、
主要既知成分元素についての主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計を算出し、
主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計を(1-a)で除した100%主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計を算出し、
100%主要既知成分試料ガス含有特定元素絶対量合計と主要既知成分元素以外の各元素の試料ガス含有特定元素絶対量から試料ガスに含まれる元素の各濃度を測定する、請求項1に記載の元素の定量分析方法。
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2022
- 2022-06-20 WO PCT/JP2022/024472 patent/WO2023248273A1/ja unknown
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