大氣壓電離質譜及其用于超高純氣體分析研究進展

張體強，胡樹國，韓 橋

(中國計量科學研究院，北京 100029)

高靈敏度、高選擇性及高速分析一直是質譜分析的優勢[1]，質譜技術已被廣泛應用于化學、生物、刑偵、航天、化工、醫藥、食品安全、環境保護等多個領域。在半導體工業中，質譜亦有非常重要的用途。高純、超高純氣體在半導體器件生產中有著極其重要的地位，既作為保護氣又充當原材料，且氣體純度隨著半導體工業的發展要求越來越高，即雜質含量越來越低。為此，質譜儀器在大型半導體生產工廠幾乎成為最重要的可以用來對超高純氣體雜質進行有效監測的設備，這種質譜技術即大氣壓電離質譜(APIMS)。

20世紀70年代，出現第一臺商業化的大氣壓電離質譜[2]。經過數年的研究，可在大氣壓下電離工作的質譜有了很大的發展，用于分析的樣品除了純物質外，復雜基體的樣品也可以用于直接分析[3-7]，大氣壓電離質譜的范疇有了很大的延展，但在氣體純度分析領域，依然習慣沿用傳統的稱謂即大氣壓電離(API)質譜。受益于半導體工業的高速發展，APIMS的分析能力得以充分的挖掘。尤其是20世紀90年代前后，國外針對APIMS的氣體純度分析方面開展了大量的研究工作，并獲得了十分顯著的成果，使得APIMS成為應用于國際半導體設備與材料協會(SEMI)標準中的一種關鍵設備。進入21世紀以來，在痕量、超痕量氣體雜質分析領域，新的技術不斷獲得突破，如光腔衰蕩光譜技術[8-9]、離子淌度質譜技術[10-11]等，相比之下，APIMS的發展趨于緩慢，在分析更多超高純氣體(如腐蝕性的電子特氣)方面也面臨一定挑戰。……