气体中微量氧分析测试方法综述

　　随着我国经济的快速发展，企业越来越关注产品的质量，在空分气体和工业气体生产和应用中，氧含量一直是一个重要的控制指标。这主要是由于氧气是一种化学活性较强的物质，是一种较强的氧化剂。由于氧气无处不在，无孔不入，在某些特殊领域，控制和防范它成为一项高难度的课题。在半导体生产工艺中，用到大量高纯气体、电子工业用气体，而氧气所引起的氧化作用是造成器件性能退化、寿命缩短的主要因素。在 MOCVD ( 金属有机化学气相沉积) 工艺中，反应剂和掺杂剂含氧量过高，会严重影响外延层结晶及电学性能　　[1]。在我国国家标准及 SEMI 标准中，对大多数的高纯气体及电子工业用气，都要求准确测定其中微量氧的含量并将氧气含量列为必控指标。由于大气中含有大量的氧 ( 21%) ，准确测定高纯气体中微量乃至痕量氧，是气体分析中的难点之一。本文针对气体中微量氧的检测方法做综合概述。

　　微量氧的测定分析方法依据不同的工作原理大致分为以下几类: 比色法、黄磷发光法、电化学法、浓差电池法、气相色谱法等。气相色谱法包括: 热传导检测器、氦离子化检测器、氩离子化检测器、放电离子化检测器、质谱检测器、超声波检测器和氧化锆检测器。

　　1 气体中微量氧分析方法

　　1. 1 比色法[2]

　　气体中的氧与无色的一价铜氨络离子定量反应，生成蓝色的二价铜氨络离子，其反应式为：

[Cu2( NH3)4]Cl2+ 2NH4OH + 2NH4Cl + O2→2[Cu( NH3)4]Cl2+ 3H2O

         在密闭的分析器中，样品气体中的氧与一定量的一价无色铜氨溶液定量反应，将所生成的二价蓝色铜氨溶液与标准色阶进行目视比色。比色所选定的标准色阶相当的氧的体积数与样品气体的体积数之比即为氧在样品气体中的浓度。该方法适用于氢、氮、氩、氦、氖、氪、氙、甲烷以及其他不与一价铜氨络离子或氢气发生反应的任何气体中氧的测定，测定范围为 ( 0. 5 ～1000) ×10- 6。

　　比色法应用范围广，为实验室必备检测设备，仪器配置所需成本低，可携带至现场采样，但试验方法较繁琐，分析效率低。由于此法操作繁琐、标定周期短，逐渐被别的分析方法所替代。

　　1. 2 黄磷发光法

　　本法是利用黄磷与氧反应发光的原理[3]。光电转换装置将发光强度转变为电流，在一定范围内，电流与氧浓度成一定的函数关系，由此测定气体中氧的含量。测定范围为 ( 0. 3 ～10) ×10- 6。由于此法测氧仪维护复杂，黄磷会自燃，更换黄磷危险，24 h 需校准，而且黄磷的毒性大，现很少应用。