一種前處理裝置和前處理方法及其檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的前處理裝置，前處理裝置包括通過連接管依次相連的氣化室、分離室和冷凝室，氣化室具有樣品的入口，冷凝室具有樣品的出口。本發(fā)明還提供一種用于檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的前處理方法以及包括前處理方法的檢測方法。本發(fā)明通過具有分離室的前處理裝置對高純試劑中的主成分和有機(jī)雜質(zhì)進(jìn)行分離，從而將高純?nèi)軇┲械奈⒘坑袡C(jī)雜質(zhì)在前處理方法中進(jìn)行富集，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了對有機(jī)雜質(zhì)種類和含量的定性和定量分析。通過分離室內(nèi)的多根并聯(lián)的氣相色譜柱，并且根據(jù)高純?nèi)軇┑纳V分析方法選擇分離涉及的多個(gè)參數(shù)，高純?nèi)軇┲械闹鞒煞趾陀袡C(jī)雜質(zhì)可以在氣相色譜柱中進(jìn)行有效分離富集，靈敏度和準(zhǔn)確度高。
【專利說明】一種前處理裝置和前處理方法及其檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分析化學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種前處理裝置和前處理方法及其檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超凈高純試劑(Ultra-clean and High-purity Reagents)在國際上通稱為工藝化學(xué)品(Process Chemicals),美、歐和中國臺(tái)灣地區(qū)又稱濕化學(xué)品(Wet Chemicals)。這些超凈高純試劑是超大規(guī)模集成電路制作過程中的關(guān)鍵性基礎(chǔ)化工材料之一，主要用于芯片的清洗、蝕刻。
[0003]微量雜質(zhì)的分析是發(fā)展超凈高純試劑產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一。盡管國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織制定了一系列的超凈高純試劑的國際標(biāo)準(zhǔn)，列出了各種測試方法，但是，大多這些方法僅針對試劑中的金屬離子和陰離子進(jìn)行含量分析，而并不涉及試劑中的有機(jī)雜質(zhì)。
[0004]對高純試劑中的微量有機(jī)雜質(zhì)進(jìn)行分析是非常困難的，主要的原因在于這些微量有機(jī)雜質(zhì)的含量極低，在分析檢測過程中常常需要對其進(jìn)行富集。常規(guī)的蒸發(fā)濃縮技術(shù)雖然具有一定的適用性，但是很多的微量有機(jī)雜質(zhì)容易與主成分同時(shí)蒸發(fā)，使得難以準(zhǔn)確測定有機(jī)雜質(zhì)的含量。另外，常規(guī)的萃取技術(shù)僅適用于對純度要求不高的試劑進(jìn)行處理，因?yàn)楦鞣N萃取技術(shù)容易引入新的雜質(zhì)而不適合作為高純試劑有機(jī)雜質(zhì)分析的前處理技術(shù)。因此，發(fā)展一種高效地前處理技術(shù)對準(zhǔn)確分析高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的種類和含量是十分重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的常規(guī)前處理方法存在引入新的雜質(zhì)或者發(fā)生共沸而無法進(jìn)行準(zhǔn)確定量分析的問題，本發(fā)明旨在提供一種前處理裝置和前處理方法及其檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種用于檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的前處理裝置，該前處理裝置包括通過連接管依次相連的氣化室、分離室和冷凝室，所述氣化室具有樣品的入口，所述冷凝室具有樣品的出口。
[0007]優(yōu)選地，所述連接管為氣相色譜用連接管。
[0008]優(yōu)選地，所述氣化室具有調(diào)節(jié)溫度的控溫裝置和用于將樣品注入所述分離室的活塞。
[0009]優(yōu)選地，所述分離室內(nèi)設(shè)置有若干根同種類型的分離柱，所述分離柱彼此并聯(lián)。
[0010]優(yōu)選地，所述分離柱是氣相色譜柱。
[0011]優(yōu)選地，所述氣相色譜柱內(nèi)的樣品通過載氣載帶。
[0012]優(yōu)選地，所述冷凝室內(nèi)設(shè)置有用于冷卻樣品的冷凝管。[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種用于檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的前處理方法，其特征在于，該前處理方法包括以下步驟:A、將N-甲基-2-卩比咯烷酮的樣品通過入口注入氣化室中進(jìn)行氣化；B、將氣化后的樣品在分離室中進(jìn)行分離；以及C、將分離后的樣品在冷凝室中進(jìn)行冷卻，然后通過出口收集樣品。
[0014]優(yōu)選地，參照樣品的氣化溫度調(diào)節(jié)所述氣化室的溫度。
[0015]優(yōu)選地，在所述分離室中，利用載氣載帶樣品進(jìn)入分離柱進(jìn)行分離。
[0016]優(yōu)選地，所述分離柱是彼此并聯(lián)的若干根氣相色譜柱。
[0017]優(yōu)選地，參照樣品的氣相色譜分析方法設(shè)置所述氣相色譜柱的柱溫和載氣量。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面提供一種檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的方法，其特征在于，所述方法包括上述前處理方法對高純試劑進(jìn)行處理。
[0019]優(yōu)選地，所述方法還包括分析確定所述高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)峰流出情況并合并含有所述有機(jī)雜質(zhì)的流出液。
[0020]優(yōu)選地，根據(jù)氣相色譜法分析所述有機(jī)雜質(zhì)峰流出情況。
[0021]優(yōu)選地，所述方法還包括利用GC-MS確定所述有機(jī)雜質(zhì)的種類和含量。
[0022]本發(fā)明通過具有分離室的前處理裝置對高純試劑中的主成分和有機(jī)雜質(zhì)進(jìn)行分離，從而將高純?nèi)軇┲械奈⒘坑袡C(jī)雜質(zhì)在前處理方法中進(jìn)行富集，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了對有機(jī)雜質(zhì)種類和含量的定性和定量分析。進(jìn)一步地，通過分離室內(nèi)的多根并聯(lián)的氣相色譜柱，并且根據(jù)高純?nèi)軇┑纳V分析方法選擇分離涉及的多個(gè)參數(shù),高純?nèi)軇┲械闹鞒煞趾陀袡C(jī)雜質(zhì)可以在該氣相色譜柱中進(jìn)行有效分離富集，靈敏度和準(zhǔn)確度高。通過本發(fā)明的方法進(jìn)行前處理后，直接采用常規(guī)的GC-MS進(jìn)行分析，簡單高效。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的前處理裝置的示意圖；
[0024]圖2是未經(jīng)前處理的N-甲基-2-吡咯烷酮的色譜圖；
[0025]圖3是根據(jù)本發(fā)明的前處理方法處理后的N-甲基-2-吡咯烷酮的色譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述。
[0027]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的用于檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的前處理裝置，包括通過連接管4依次相連的氣化室1、分離室2和冷凝室3。氣化室I具有樣品的入口 11，冷凝室3具有樣品的出口 31。優(yōu)選地，連接管4為氣相色譜專用連接管。樣品5從該樣品的入口 11依次通過各室后通過樣品的出口 31進(jìn)行收集。
[0028]氣化室I是一個(gè)不銹鋼的活塞型氣化室，其具有可調(diào)節(jié)氣化室I內(nèi)溫度的控溫裝置(圖未示)和活塞12。該氣化室的體積可以為1L-10L，例如可為5L。首先通過控溫裝置調(diào)節(jié)氣化室I的溫度，使其達(dá)到樣品5發(fā)生氣化的適宜溫度之后，將樣品5通過樣品的入口11注入氣化室I時(shí)，樣品5在氣化室I內(nèi)即發(fā)生氣化。在完成氣化后，推動(dòng)活塞12可以將樣品5通過連接管4注入分離室2。優(yōu)選地，當(dāng)氣化室的體積為5L時(shí)，樣品的進(jìn)樣量應(yīng)控制為不超過 0.1mol,例如 0.01-0.5molο
[0029]分離室2是一個(gè)可程序升溫的分離裝置，其中設(shè)置有多根同種類型的分離柱21，這些分離柱21彼此并聯(lián)設(shè)置，載氣22以一定的流速載帶氣化后的樣品5進(jìn)入分離柱進(jìn)行分離。通過調(diào)整分離室2 (即分離柱21)的溫度，分離柱21可以將來自于氣化室I的樣品5的主成分和各有機(jī)雜質(zhì)進(jìn)行分離。優(yōu)選地，該分離柱21是氣相色譜柱。顯然，利用并聯(lián)的氣相色譜柱的分離方式較精餾具有更高的選擇性。優(yōu)選地，該分離柱21的數(shù)目以大于3為宜，例如可選擇為4-10根，例如選擇為5根。對分離柱21的溫度控制根據(jù)實(shí)際樣品5的種類進(jìn)行選擇，只要能夠滿足在分離柱21中對主成分和各有機(jī)雜質(zhì)進(jìn)行分離即可，從而對主成分和各有機(jī)雜質(zhì)進(jìn)行富集。該載氣22為惰性氣體，不與有機(jī)溶劑中的任何組分發(fā)生反應(yīng)，例如為氮?dú)饣驓鍤狻?br> [0030]冷凝室3是一個(gè)可接回流冷卻劑的冷凝室，其具有冷凝管32，來自于分離室2的樣品被冷凝管32冷卻，冷凝后的樣品通過樣品的出口 31進(jìn)行收集。冷凝管32以直徑較小為宜，直徑可以選擇為0.2-2cm，選擇為0.5cm更佳。冷凝管32中的冷卻劑33可以為常溫自來水，也可以是制冷設(shè)備提供的低溫制冷劑。
[0031]以下通過具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的前處理方法，其中未特意注明的具體實(shí)驗(yàn)條件均為常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件進(jìn)行。所用到原料或試劑除特別說明之外，均市售可得。
[0032]實(shí)施例1
[0033]取ImL的N-甲基_2_吡咯烷酮注入氣化室，氣化室溫度設(shè)定為250°C。待樣品氣化后，注入分離室，分離柱為5根DB-WAX并聯(lián)相連(30mX 0.32mmX 0.25 μ m)。柱溫初始100°C，保持Imin ;升溫速度10°C /min，升溫到160°C，并保持到分離結(jié)束。載氣氮?dú)獾牧髁繛?.0mL/min。流出液進(jìn)入冷凝室中冷卻至室溫，回收流出液。
[0034]流出峰的檢測采用常規(guī)氣相色譜法，具體條件為:
[0035]惠普公司HP-6890氣相色譜儀，帶FDI檢測器及數(shù)據(jù)處理機(jī)；
[0036]色譜柱:石英毛細(xì)管柱PEG_2040mX 0.2mm 1.d.X 0.33 μ m
[0037]氮?dú)饬魉贋?.0mL/min,分流比:10:1;
[0038]柱溫100°C，保持 IOmin,以 10°C /min 至 190°C，停留 20min;
[0039]進(jìn)樣口溫度:250°C，檢測器溫度:250°C。
[0040]本實(shí)驗(yàn)中，回收樣品總體積為1ml，各收集管體積大約為200μ 1，合并雜質(zhì)流出液得到的即為根據(jù)本發(fā)明的前處理方法獲得的處理液。
[0041]實(shí)施例2
[0042]1、試劑與樣品配制:
[0043]氮?dú)?體積分?jǐn)?shù)≥99.995%
[0044]①號(hào)樣品:國產(chǎn)N-甲基-2-吡咯烷酮，無需其他處理。
[0045]②號(hào)樣品:實(shí)施例1中得到的處理液。
[0046]2、儀器:日本島津公司5050AGC-MS聯(lián)用儀
[0047]3、色譜-質(zhì)譜條件:
[0048]色譜柱:石英毛細(xì)管柱PEG_2040mX 0.2mm 1.d.X 0.33 μ m
[0049]氦氣流速為1.0mL/min,分流比:40:1;
[0050]柱溫100°C ,保持 IOmin,以 10°C /min 至 190°C ,停留 5min;
[0051]進(jìn)樣口溫度:250°C，接口溫度:250°C，[0052]質(zhì)譜條件:電離方式為電子轟擊(EI)，電子能量為70eV，選擇離子檢測的質(zhì)量數(shù)。
[0053]樣品①的色譜圖如圖2所示，樣品②的色譜圖如圖3所示。圖中的峰a~e分別為:a.N_乙基吡咯烷酮，b.Y-丁內(nèi)酯，c.N-甲基-2-吡咯烷酮，d.二甲基吡咯烷酮，e.2-批咯烷酮。通過比較圖2和圖3，樣品②的有機(jī)雜質(zhì)被有效富集。樣品②的有機(jī)雜質(zhì)采用面積歸一法對雜質(zhì)的含量進(jìn)行半定量分析的結(jié)果見下表1:
[0054]表1N-甲基-2-吡咯烷酮中有機(jī)雜質(zhì)含量分析
[0055]
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的前處理裝置，其特征在于，該前處理裝置包括通過連接管(4)依次相連的氣化室(I)、分離室(2)和冷凝室(3)，所述氣化室(I)具有樣品(5)的入口(11)，所述冷凝室(3)具有樣品(5)的出口(31)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前處理裝置，其特征在于，所述連接管(4)為氣相色譜用連接管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前處理裝置，其特征在于，所述氣化室(I)具有調(diào)節(jié)溫度的控溫裝置和用于將樣品(5)注入所述分離室(2)的活塞(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前處理裝置，其特征在于，所述分離室(2)內(nèi)設(shè)置有若干根同種類型的分離柱(21)，所述分離柱(21)彼此并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的前處理裝置，其特征在于，所述分離柱(21)是氣相色譜柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的前處理裝置，其特征在于，所述氣相色譜柱內(nèi)的樣品(5)通過載氣(22)載帶。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前處理裝置，其特征在于，所述冷凝室(3)內(nèi)設(shè)置有用于冷卻樣品(5)的冷凝管(32)。
8.一種用于檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的前處理方法，其特征在于，該前處理方法包括以下步驟: A、將N-甲基-2-吡咯烷酮的樣品(5)通過入口(11)注入氣化室(I)中進(jìn)行氣化； B、將氣化后的樣品(5)在分離室(2)中進(jìn)行分離；以及 C、將分離后的樣品(5)在冷凝室(3)中進(jìn)行冷卻，然后通過出口(31)收集樣品(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的前處理方法，其特征在于，參照樣品(5)的氣化溫度調(diào)節(jié)所述氣化室(I)的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的前處理方法，其特征在于，在所述分離室(2)中，利用載氣(22)載帶樣品(5)進(jìn)入分離柱(21)進(jìn)行分離。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的前處理方法，其特征在于，所述分離柱(21)是彼此并聯(lián)的若干根氣相色譜柱。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的前處理方法，其特征在于，參照樣品(5)的氣相色譜分析方法設(shè)置所述氣相色譜柱的柱溫和載氣量。
13.—種檢測高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)的方法，其特征在于，所述方法包括利用所述權(quán)利要求8-12中任一項(xiàng)所述的前處理方法對高純試劑進(jìn)行處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法還包括分析確定所述高純試劑中的有機(jī)雜質(zhì)峰流出情況并合并含有所述有機(jī)雜質(zhì)的流出液。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，根據(jù)氣相色譜法分析所述有機(jī)雜質(zhì)峰流出情況。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法還包括利用GC-MS確定所述有機(jī)雜質(zhì)的種類和含量。
【文檔編號(hào)】G01N30/02GK103472161SQ201310470583
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】曹旭妮, 沈陽 申請人:華東理工大學(xué)