气体电离探测器GED

气体电离探测器（GED）能够测量气体中金属颗粒的 ppq 水平。

该系统最初是为利用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）分析环境空气中的金属颗粒而开发的。现在它已扩展到半导体行业使用的特殊气体。

ICP-MS 是测定各种样品中金属元素最灵敏的分析技术之一。由于水样基本上是通过雾化器和喷淋室引入氩等离子体的，气体分析需要耗时的样品前处理，如过滤和鼓泡。此外，测定半导体气体中 ppt 或亚 ppt 水平的杂质极其困难。

如果气体能够直接引入氩等离子体，金属颗粒无需预处理即可进行分析，且灵敏度高得多。然而，电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）在将其他气体引入等离子体方面存在局限性，因为很难维持等离子体。

气体交换装置（GED）使用一种特殊的膜，能够与氩气交换其他气体。气体交换效率超过 99.99%。当样品气体中含有颗粒物时，样品气体被氩气交换，颗粒物在 GED 出口随氩气气流流出，可直接引入电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）的氩等离子体中进行分析。

因此，金属杂质的单个 ppq 级别可以直接进行分析。

气体扩散增强（GED）的原理基于道尔顿定律和格雷厄姆定律。如上所示，将样品气体引入膜管内侧，将氩气引入膜管外侧。由于膜管内样品气体的分压高于外侧，样品气体向膜管外侧扩散。另一方面，膜管外侧氩气的分压高于内侧，氩气向膜管内侧扩散。氩气扫气流量远高于样品气体流量，样品气体完全被氩气取代（>99.99%），而颗粒不会穿过膜管，而是留在膜管内。因此，颗粒在氩气流中从 GED 中出来，被引入到 ICP-MS 的氩气等离子体中进行分析。

主要应用：

u环境

在正常环境空气中，铅的含量为 30 - 60 纳克/立方米，铀的含量为 0.1 - 0.3 纳克/立方米。如图 2 所示，在每个点 10 毫秒的积分时间内检测到许多 208Pb 粒子。

如图 3 所示，还检测到了环境空气中的 235U 和 238U，积分时间分别为 10 毫秒和 10 秒。较短的积分时间可以检测单个粒子，较长的积分时间可以累积粒子，从而进行准确的定量分析。

235U 和 238U 的自然丰度分别为 0.72%和 99.27%，并且积分时间较长的结果显示出良好的同位素比值一致性。

图 4 展示了 56Fe 粒子的结果

清洁内部的分析房间。外部清洁房间展示大量的 56Fe 粒子

半导体

对半导体工业中使用的 NH3 气体进行了分析。图5展示了使用和不使用滤波器的1毫秒积分时间的瞬态信号。从左侧可以看出，没有滤波器时，检测到许多粒子，如铜、锌和铅。检测到的铜浓度约为0.03ppm（重量）。

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