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前言 ：磷化氢和砷化氢等氢化物气体是石化和半导体行业中使用的工艺化学 品中的重要污染物。例如，聚合物级乙烯或丙烯中磷化氢、砷化氢、 硫化氢和羰基硫的存在对于聚丙烯塑料生产过程中所用的催化剂具有 不利影响。这些痕量污染物的准确浓度数据有助于预测催化剂寿命， 大程度缩短生产停机时间。 在半导体行业中，磷化氢可用作 III-V 族化合物半导体沉积的前体以 及二极管和晶体管等半导体器件生产过程中的掺杂剂。对于 III-V 族 化合物材料，例如磷化铟 (InP)，不含其他氢化物杂质（例如硅烷、 锗烷、水分或硫化氢）至关重要，因为这些杂质可能会对终器件产 品产生重大影响。由硫化氢和羰基硫掺入的硫尤其有可能影响器件的电气性能，例如载流子浓度和电子迁移率。砷化氢 用于生产高电子迁移率晶体管 (HEMT) 和场效应晶 体管 (FET)，锗烷会对产品性能产生不利影响。

迄今为止，检测 ppb 级浓度的这些污染物已经可 以满足要求，但随着行业内竞争日益激烈和性能 标准不断提升，指标要求越来越低。此外，高纯 气体制造商往往需要分析检测限仅为报告指标的 1/10–1/5。上一代四极杆 ICP-MS (ICP-QMS) 检 测器可以检测 10 ppb 浓度水平的硫和硅类物质。 近，Agilent 7900 ICP-MS 对这些物质的测量水 平达到了 1–2 ppb。随着行业对更低检测限的需求 不断增加，针对这类应用开发出一种全新的高灵敏 度 GC-ICP-MS 方法，采用的仪器为 Agilent 8800 串联四极杆 ICP-MS (ICP-MS/MS)。

 实验部分：仪器 通过安捷伦 GC-ICP-MS 接口实现 Agilent 7890 气相色谱仪与 Agilent 8800 ICP-MS/MS 的联用。 表 1 中列出的气相色谱操作参数也用于通过 Agilent 7900 ICP-MS 进行的 GC-ICP-MS 平行研究。8800 ICP-MS/MS *两个四极杆质量过滤器 （Q1 和 Q2），位于八极杆反应池系统 (ORS3 ) 碰撞/ 反应池 (CRC) 的两侧。在 MS/MS 模式下，Q1 作 为质量过滤器运行，仅允许目标分析物质量数进入 池中，而排除所有其他质量数。由于 Q1 排除了等离子体、基质和非目标分析物离子，ORS3 内的反 应过程可以得到控制，并可保持一致性。因 此，即使对复杂的高基质样品也可以实现准确的测 量，同时显著提高灵敏度。ORS3 池可以使用碰撞 气体加压，通过动能歧视 (KED) 或碰撞诱导解离 (CID) 除去多原子离子，也可以使用反应气体与干 扰离子或者目标离子选择性反应，以实现无干扰测 定，或者还可以将二者结合使用。

在本研究中，8800 ICP-MS/MS 在 MS/MS 质量转 移模式下运行，使用氧气作为反应气体测定 Ge、 As、P 和 S。氢气池气体模式用于在 m/z 28 处对 Si 的主要同位素进行原位质量测定。两种模式下的 调谐条件几乎*相同，不同之处仅为 KED 电压 和反应池气体流速。

结论：Agilent 8800 ICP-MS/MS 具有极低的背景和更高的 灵敏度，因此 GC-ICP-MS/MS 方法在测定高纯气 体中的各种污染物时具有明显的优势，能够实现行 业所要求的低检测限。与采用传统四极杆 ICP-MS 的 GC-ICP-MS 相比，GC-ICP-MS/MS 对硅烷、磷 化氢、硫化氢和羰基硫的检测限低 5–10 倍，其中 硅烷的检测限为 200 ppt 左右，而磷化氢检测限为 15 ppt 左右。