Determination of trace anions in organic solvents using matrix elimination and preconcentration

Význam tématu

Fragmentární anionty v organických rozpouštědlech představují významnou hrozbu pro polovodičový a mikroelektronický průmysl, neboť mohou způsobovat zkratování, defekty při depozici tenkých vrstev a korozní poškození. S pokračujícím miniaturizováním součástek roste potřeba citlivé analýzy stopových aniontů na úrovni ng/L až µg/L pro zajištění vysoké výtěžnosti výroby a snížení odpadu.

Cíle a přehled studie

Studie navrhuje automatizovanou metodu založenou na technice matrix elimination a předkoncentraci stopových aniontů v rozpouštědlech (2-propanol, methanol, aceton, N-methyl-2-pyrrolidon). Metoda vychází z aktualizace Application Note 85 a zavádí systém Thermo Scientific Dionex ICS-3000 s digitálním čerpadlem, eluentním generátorem a automatickým vzorkovačem AS-HV. Cílem je zlepšit opakovatelnost, snížit detekční limity a odstranit nutnost ručního přípravy eluentů.

Použitá metodika a instrumentace

Analytický postup sestává ze čtyř kroků: 1) automatické nabrání 5 mL vzorku vzorkovačem v režimu pull do vzorkovací smyčky (2 mL), 2) přenos vzorku na koncentrační kolonu IonPac UTAC, 3) odstranění rozpouštědlové matice vyplachem ultračistou vodou, 4) eluce a separace aniontů na kolónách IonPac AS18 s následnou supresní vodivostní detekcí. Udržována je přesná koncentrace KOH eluentu generovaného elektrolýzou a eliminace atmosférického CO2 pomocí Carbonate Removal Device CRD 200.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Dionex ICS-3000 RFIC se systémem DP Dual Pump, EG Eluent Generator a DC Detector/Chromatography module
• Thermo Scientific Dionex AS-HV High-Volume Autosampler s interním peristaltickým čerpadlem
• Dionex IonPac AS18 (2×250 mm) analytická a AG18 (2×50 mm) ochranná kolona
• Dionex IonPac UTAC-ULP1 (5×23 mm) koncentrační kolona
• Dionex ASRS ULTRA II aniontový supresor a CRD 200 zařízení pro odstranění karbonátu
• Thermo Scientific Chromeleon CDS verze 7.2 pro řízení systému a zpracování dat

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosáhla lineárních kalibračních křivek pro Cl−, SO42−, NO3− a PO43− v rozsahu 0,1–50 µg/L s r2 > 0,999. Metodické detekční limity se pohybovaly mezi 0,105 a 0,448 µg/L, což představuje 100–2800× nižší hodnoty než požadavky SEMI. Reprodukovatelnost retencí < 0,3 %RSD a ploch < 1 %RSD (Cl−, SO42−, NO3−) potvrdila vysokou stabilitu. Obnova přidaných standardů v různých rozpouštědlech dosahovala 92–106 %.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizovaný postup minimalizuje riziko kontaminace a operátorských chyb, zrychluje analýzu a zajišťuje konzistentní přípravu elučních činidel. Metoda splňuje přísné normy průmyslu polovodičů a poskytuje vysokou citlivost a spolehlivost při routine kontrole kvality rozpouštědel.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může směřovat k integraci mikrofluidních systémů, zvýšení kapacity autosampleru a aplikaci strojového učení ke zpracování dat a predikci kontaminace. Rozšíření metody na jiné organické a biopolymerní matrice by mohlo posílit její univerzálnost v průmyslové analýze.

Závěr

Navržená automatizovaná metoda pomocí matrix elimination a předkoncentrace na kolóně v systému RFIC ICS-3000 významně zlepšila citlivost a opakovatelnost stanovení stopových aniontů v organických rozpouštědlech. Eliminace manuální přípravy eluentů a nižší metodické detekční limity přispívají k efektivní kontrole kvality v high-tech průmyslu.

Reference

1. Thermo Fisher Scientific. Application Note 85: Determination of Trace Anions in Solvent; LPN 0482-03, 2004.
2. Thermo Fisher Scientific. Technical Note 71: Eluent Preparation for High-Performance Anion-Exchange Chromatography with Pulsed Amperometric Detection; LPN 1932, 2007.
3. Thermo Fisher Scientific. Application Update 142: Improved Determination of Trace Anions in High Purity Waters by High-Volume Direct Injection with the EG40; LPN 1291, 2001.
4. Thermo Fisher Scientific. ICS-3000 Ion Chromatography System Installation Instructions; Document 065032, 2005.
5. Thermo Fisher Scientific. ICS-3000 Ion Chromatography System Operator’s Manual; Document 065031, 2005.
6. Thermo Fisher Scientific. Product Manual for IonPac ATC-3 and ATC-HC; Document 032697, 2002.
7. Thermo Fisher Scientific. Product Manual for the ASRS ULTRA II Suppressor; Document 031956, 2005.
8. Thermo Fisher Scientific. Product Manual for Carbonate Removal Device CRD200; Document 065068, 2007.
9. Thermo Fisher Scientific. Product Manual for IonPac AG18 Guard and AS18 Analytical Columns; Document 031878, 2005.
10. Thermo Fisher Scientific. Product Manual for IonPac UTAC Concentrator; Document 065091, 2005.
11. Thermo Fisher Scientific. AS-HV Autosampler Operator’s Manual; Document 065125, 2006.
12. Thermo Fisher Scientific. Installing Chromeleon with IC; Document 031883, 2005.
13. Thermo Fisher Scientific. Technical Note 62: Reducing Carbonate Interference; LPN 1765, 2006.
14. SEMI. SEMI C10-0305 Guide for Determination of Method Detection Limits; SEMI, 2005.
15. SEMI. SEMI C41-0705 Specifications and Guidelines for 2-Propanol; SEMI, 2005.
16. SEMI. SEMI C19-0301 Specification for Acetone; SEMI, 2001.
17. SEMI. SEMI C31-0301 Specification for Methanol; SEMI, 2001.
18. SEMI. SEMI C33-0301 Specifications for N-Methyl-2-Pyrrolidone; SEMI, 2001.