ICP-MS感應耦合電漿質譜儀是什麼？可分析哪些物質？本文將介紹ICP-MS儀器的特色及運作原理，並列出檢測時可能會遇到的6大問題，包含樣品干擾、容器汙染等。最後推薦智慧化ICP-MS檢測方案給您！
一、 ICP-MS感應耦合電漿質譜儀：優勢、檢測對象一次看
（一）ICP-MS 是什麼？4 大優勢說明
ICP-MS（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry）是一種靈敏度極高的檢測分析儀器，結合了 ICP（感應式耦合電漿）與 MS（質譜）2 大技術，能夠精準檢測樣品中的微量金屬元素或其他汙染雜質。
ICP-MS 經常運用於半導體製程、環境及食品管控等領域，成為許多行業不可或缺的高階儀器。優勢包含以下 4 點：
- 靈敏度極高：根據不同機台型號，可偵測出 ppt（兆分之一）到 ppb（十億分之一）等級的雜質，足以應對半導體產業中先進製程的檢測需求。
- 可同步分析多種元素：能夠同時分析多種金屬汙染元素，大幅節省時間及人力成本。
- 分析速度快：ICP-MS 的運作及分析都十分迅速，短時間內即可輸出數據報告，使人員能夠快速進行問題排查。
- 三態樣品皆可測：ICP-MS 可以分析各種不同狀態的樣品，包含液態（如電子化學品）、氣態（特殊氣體與大宗氣體），而固態樣品只要經過強酸、雷射等方式溶解成液體及激發樣品也能夠進行檢測。
（二）ICP-MS 檢測物質有哪些？
ICP-MS 可分析的元素範圍非常廣泛，幾乎涵蓋了元素週期表上大多數的元素，如鋅、鎘、鉛、銅、錫、鐵、鈷、汞等，也可以測出非金屬元素，如磷、硫、碘、砷等微量雜質。
然而，不同產業對元素監測的重點會有所不同，像是半導體晶圓製程對金屬雜質非常敏感，任何微量汙染都可能導致晶圓缺陷。因此，金兆益的監控設備與整合方案致力於「金屬元素」的精密分析，能夠協助產業掌控汙染狀況，進而提升製程穩定性。
立即了解「金兆益」的監控設備方案，精準分析金屬雜質。
二、ICP-MS 原理為何？傳統 ICP-MS 常見的 6 大關鍵問題
（一）ICP-MS 運作原理說明
ICP-MS 在複雜的樣品中能夠精準定位並量化多種元素，運作原理如下：
- 樣品導入：將待測樣品以適當形式（如液態、氣態）導入 ICP-MS 儀器中。
- 離子化：儀器中的高溫電漿（ICP）會使樣品中的原子迅速脫去 1 個電子，轉化為帶 1 個正電荷的「離子」形式，以便後續進行質荷比分析。
- 離子傳輸與質譜分析：離子進入質譜儀（MS），分析器會根據離子的質荷比將不同質量的離子分開，並識別離子種類及濃度。
- 數據輸出：系統會記錄特定離子的數量，並將數值轉換為元素種類、濃度與分佈等資訊，生成一個完整的分析報告。
（二）ICP-MS 分析容易遇到哪些問題？
儘管 ICP-MS 的靈敏度與準確性極高，但傳統儀器與操作流程經常會發生以下 6 大問題，降低數據的可信度。
1. 樣品自身的干擾
樣品的基質組成會影響到 ICP-MS 的偵測效能，例如，樣品的總溶解固體（TDS）、黏度與密度或含碳等。簡單來說，如果樣品本身的 TDS、黏度、密度過高，就容易影響其進入電漿的量和離子訊號強度，降低分析效率；含碳樣品則是容易在電漿中產生碳沉積，同樣也會影響電漿的穩定性和分析效率。
2. 酸與容器的汙染
透過 ICP-MS 進行分析時，經常會使用「酸」來溶解樣品或將其轉變為液態，如果使用的酸純度不夠高，當中的微量雜質就會混入樣品中，干擾分析數據。
此外，在處理、儲存和分析樣品過程中使用到的實驗容器，若未經嚴格清潔或非高純材料，也可能會釋放金屬離子，導致樣品受到汙染。
3. 過度保養影響穩定性
樣品在 ICP-MS 儀器中會不斷在錐體上沉積、蒸發，達到一個穩定的狀態時，就會增強訊號的穩定性。此時，若人員過於頻繁的清潔、保養或更換，反而會擾動系統平衡使訊號飄移、不穩定，影響長期數據的一致性。
4. 錯用碰撞反應氣
多原子干擾是 ICP-MS 難以避免的問題，因此大部分的儀器都會配備「碰撞反應氣（如氦氣、氫氣）」讓通過的離子與氣體分子發生碰撞或產生化學反應，進而被裝置過濾、去除，以減少干擾。
但若是碰撞反應氣的氣體選擇不當，將導致最終檢測變得不準確。例如，氦氣主要是依靠物理碰撞去除干擾，對於某些需要化學反應才能消除的多原子來說效果十分有限。
5. 未調整好線性動態範圍
雖然 ICP-MS 具有廣泛的線性動態範圍，能夠同時測出含量差異較大的多種元素，但如果樣品中的某些元素濃度過高、訊號過強（如鈉、鈣），就會干擾其他低濃度元素的訊號，甚至使其完全被掩蓋。若人員未即時調整檢測範圍，就會導致分析出現誤差。
6. 產生雙電荷與同重素干擾
ICP-MS 的測量對象是帶 1 個正電荷的離子，但某些元素在高溫電漿中可能會失去雙電子，變成帶雙電荷的離子，導致定量結果出現偏差（偏高）。此外，若是 2 個不同元素的離子剛好有相同的質量，也會形成同種素干擾導致訊號重疊，影響檢測精度。
💡過去的 ICP-MS 分析需要透過人工取樣，不僅耗時費力，還容易引入汙染，進而影響分析結果。金兆益提供的整合式設備解決方案，結合 ICP-MS、在線智能化質檢程控及 AI 技術，直接將設備放置於產線中，透過密閉管路就能即時傳輸樣品，無須人工介入，能夠徹底解決上述問題。
三、跨領域的隱形英雄：4 大 ICP-MS 應用範圍一次看
ICP-MS 憑藉著優秀的靈敏度及分析能力，在許多領域都扮演著關鍵的角色，以下整理出 ICP-MS 的 4 大典型應用。
（一）半導體電子化學品分析
半導體製程包含薄膜、曝光、顯影、蝕刻等，許多步驟都會使用到「電子化學品」如超純酸鹼、有機溶劑等，如果當中含有不純物或金屬汙染物，可能會導致晶圓表面出現汙染，影響良率。國際電機電子工程師學會在 2022 年，針對電子化學品發布 IRDS，建議半導體產業需嚴格管控電子化學品的潔淨度，再再顯示「微汙染分析」的重要性。
而 ICP-MS 正是一項監測微量元素的利器，不只能精準檢測電子化學品中的金屬元素與雜質，也能用於晶圓蝕刻後的表面分析，檢查上方是否有殘留奈米等級的金屬汙染物，協助半導體產業建構完善的汙染管控方案。
為了為因應半導體產業「高度自動化」與「潔淨」的雙重需求，金兆益整合 ICP-MS 儀器，推出一系列智慧化分析設備，幫助客戶實現全方位的控管。以下為金兆益的設備及特色介紹：
1. NFA-i108 series（智能電子化學品在線品質監測系列）
NFA-i108 series 設備導入 AI 判斷技術，讓您無須花費大量人員和時間進行守候與監控，大幅提高效率。適用於各式液態電子化學品（如超純水），可精準檢測當中是否殘留微量金屬元素、陰離子或金屬奈米粒子，協助產業監管原物料狀態，從而維持晶圓良率與品質。
- 彈性支援各大品牌的 ICP-MS、IC（離子層析）系統
- 配備系統自檢與修正功能，確保分析結果準確可靠
- 具備安全警示、超標自動發報功能
- 樣品傳送距離最長可達 200m、支援多點監控
- 管路封閉式、獨立流路設計，防止外部汙染
- 降低管路複雜度，維持最佳效能
2. IS-T10R（智能電子化學品品質監測整合設備）
為了讓不熟悉高階分析儀器的人員也能輕鬆執行複雜的品質管理技術，金兆益推出 IS-T10R 結合 AI 程控技術，能夠協助人員處理採樣後的自動化運作，包含解析、報告，人員只要透過軟體即可輕鬆讀取儀器的原始數據並進行相關計算，大幅提升工作效率與生產力。
- 彈性支援各大品牌的 ICP-MS、IC（離子層析）系統
- 可批次多瓶組進樣量測
- 內建清洗水源
- 正壓式風櫃封閉式樣品進樣、防塵拉門，杜絕外部汙染
- 具備智能判讀線性標準、安全警示功能
- 自動化標準稀釋與校正
- 具備遠端控制軟體介面
3. NFA-iSQ 實驗室微量分析機器人
高精密分析與大量檢測的需求不斷增加，實驗室的人力與儀器使用率面臨極大挑戰。而 NFA-iSQ 正是為解決這些痛點而生的設備，不僅能在非上班時段自動進行儀器分析，還能模擬實驗人員的思維邏輯來進行監控。
- 自動進行樣品分析，提升儀器使用率與資料取得效率
- 高效能分析流程，自動調控儀器參數與分析條件
- 多元串接分析儀器 ICP-MS、IC（離子層析）系統
- 自動化學品前處理與進樣
- 檢量線判定與修正
- 可讀取儀器原始數據並自動計算
- 具備安全警示功能
（二）環境監測
ICP-MS 也可以應用在水質、空氣、土壤等環境中的重金屬偵測，能精確分析汙染物濃度，如鉛、鎘、汞、砷等，幫助環保單位與檢測機構進行汙染評估與趨勢監測，是水源保護、工業排放控管及環境風險管理的重要工具。
（三）食品安全
食品中的微量金屬可能會影響人體健康，特別是嬰兒食品、乳製品、保健食品、飲用水等產品，而 ICP-MS 能精準檢測食品中的重金屬濃度，幫助食品廠商強化品管，使其符合國際安全規範，守護消費者健康。
（四）藥品與生技
ICP-MS 能夠檢測藥品中極低濃度的金屬雜質，確保藥品品質符合法規要求。除此之外，也能夠應用於生物樣品分析領域（如血液、尿液），輔助臨床診斷與研究。
四、半導體材料可靠的選擇：高純度電子級化學品品質監控推薦「金兆益」
ICP-MS 具備強大的分析能力，能夠為許多產品進行把關，成為精密產業必備的儀器之一。特別是在半導體產業製程中，只要微量的金屬元素汙染，就可能導致晶圓出現缺陷、性能下降，造成嚴重的經濟損失。
在台灣深耕多年的半導體微汙染監測設備供應商「金兆益」，自 1993 年創立於新竹以來，以「新穎、迅速」為經營理念，致力於引進各項尖端分析儀器與自動化技術，並轉化成適用於半導體產業的智慧監測設備機台，幫助客戶嚴格監控製程並守護晶圓品質。
以下是我們的 5 大核心特色：
- 多元化解決方案，滿足各式需求：我們提供半導體製程環境、材料管理的完整解決方案，包含 AMC 監測解決方案、特殊氣體與大宗氣體品質管理解決方案、晶圓故障分析化性微汙染解決方案、電子化學品／特用化學品品質管理解決方案等，可滿足不同廠區的控管需求。
- 即時數據分析，異常通報零時差：我們的設備具備不間斷採樣、AI 自動校準與即時數據分析的功能，讓微汙染控管更簡化、即時。一旦目標監測物濃度超出標準，系統將直接匯報至廠區內的管理系統中，讓人員第一時間就能掌握汙染源並制定對應策略。
- 嚴格遵循法規，值得您信賴：我們以科學、公正、準確與高效率為服務核心，會根據各行各業的標準與法規來執行檢測與校準作業，提供高品質、值得信賴的服務。
- 累積多年研發技能，具備豐富應用實績：在與客戶長期合作中，我們建立了堅實的研發基礎與彈性整合能力，可針對不同需求提供最佳控管方案。
- 嚴控機密資料，服務誠信可靠：所有客戶的技術、資料、數據與商業機密，皆依最高等級嚴格保密，保障您的資訊安全。
我們不只是設備供應商，更是國內半導體產業升級的重要後勤支柱。未來，我們將持續以高效率、高精度、高信賴度的技術服務，協助更多客戶掌控製程穩定性與競爭力。