痕量分析是对高纯材料而言的。电子工业所涉及的原材料主要是指高纯原材料硅、砷化镓(砷和镓)、磷化镓(镓和磷)等固体材料，也包括不同电子工业所配套的高纯化学试剂的液体材料，不过这不是我们的研究对象。我们这里主要研究对象是高纯气体的痕量杂质分析。电子工业中高纯气体中痕量杂质包括三种有害杂质，即气态杂质(氧和碳的化合物)、液态杂质(水)和固态杂质(颗粒)。

痕量分析的特点包括：

第一，与常量和微量分析相比，必须考虑基体(matrix)效应。基体在高纯6N气体分析中占了很大部分(1:1000000)。例如用气相色谱法分析硅烷中痕量1ppm氧时，1000000份的硅烷中1份氧必须分离，然后用高灵敏度测氧的检测器(电子捕获、光电离或DID等)进行分析。如果不分离，基体效应必须考虑。

第二，痕量气体分析必须注意空气的侵入、渗漏和污染。与固体材料的痕量分析不同，在痕量气体分析中，整个分析过程处于“密闭”状态。从取样到进样，不能有外来大气的渗入(固体材料分析也有大气污染，但是影响稍小)。因此整个分析系统内的压力必须高于大气压。必要时进样和取样系统采用抽真空或“惰性(不干扰分析)”气保护。

第三，任何气体中的杂质分析，首先要对O₂ ,N₂ ,CO₂ ,CO,CH，等各个杂质与基体分离，也包括杂质与杂质之间的分离，然后才能对感兴趣的杂质进行分析测试。当然也可以对感兴趣的杂质与基体不进行分离而直接分析测试，但是这种情况不是很多。可以设想对于分析5N纯度气体，在99.999％含量的硅烷中只对存在0.0001％不到的氧进行分析，何况在这0.0001％中还包括如N₂,CO₂,CO,CH₄等(硅烷生产过程中的衍生物)杂质，这些除氧以外的N₂,CO₂,CO,CH、等杂质不把它们分离去，分析数据是测不准的。分离后的杂质在载气携带下进入到色谱仪的检测器中进行测定分析。

传统的气相色谱分析所用的色谱柱都采用填充柱，其塔板数约为30000理论塔板数，而毛细管柱可取得上百万理论塔板数。

现代的多孔层毛细管柱(porous layer open tabular column，简称PLOT柱)与填充柱相比：①阻力小，可使用很长柱子；②在固定相和柱温相同条件时，PLOT柱比填充柱所需要的分析时间少；③分析痕量杂质的分离度高；④适合用于分析复杂化合物；⑤PLOT柱的柱容量已经跟填充柱的柱容量相当，最高可达10ug。

电子工业用的烷类气和氟碳化合物等衍生物的分离分析，在国外都作为“商业机密”。

第四，除了水以外，电子气中痕量杂质分析的最高灵敏度的检测器是：HID(氦离子检测器),PID(光离子化检测器),AID氩离子检测器)、DID(光电离子检测器)和MSD(质谱离子检测器)，有关这五种检测器，包括其他检测器适合永久气体的分析。

电子气中的痕量“三碳(主要指CO, CO₂、CH₄)”的分析都是采用FID检测器来解决，有些杂质的检测灵敏度低于上述DID等离子化检测器，兼顾分离情况。原则上电子气中痕量杂质分析都可以用浓缩办法，只是方法的研究大大的落后。

这里还要提一点的是：气相色谱高灵敏度检测器对于很多电子气中杂质分析的研究远远落后现实要求。

第五，载气的纯化。高纯电子气中杂质气相色谱分析对载气纯度要求很高，载气的作用是把被测气体携带到检测器中，载气不纯将影响分析结果，一般来说载气中的杂质浓度必须是被测气体该杂质含量的十分之一。

第六，随着新技术的发展，新的分析仪器不断更新，除了质谱仪外，新一代的气体分析仪器如色谱与原子吸收、荧光光谱联用仪以及拉曼光谱、CRDS等光谱仪已经出现，检出限一般为ng/ml。个别元素如钠，最高检出限达到十几个原子(荧光光谱)；又如用纳米技术制造的阵列谐振器检测器，对质量的最小检出限为10^-21 g(约30个氙原子质量)。

没有分离就谈不到分析和测试。电子气中痕量杂质分析时，色谱柱内装着吸附剂或载体。色谱柱内装填类型有两种，即填充柱和开口管柱。开口管柱又称毛细管柱、空心管柱或戈雷柱。开口管柱又分两种：一种是将固定液均匀地涂覆在内径为0.1～0.5mm的柱管内壁，形成1um以下的内膜，这种柱子长度可以几十米到百米以上；另外一种就是上述介绍的PLOT柱。

作为填充色谱柱的固定相主要是分子筛、高分子类，而PLOT柱内固定相的内容则很多，除了分子筛(如5A,13X型)、高分子(Porapak型)类外，还包括各种有机物固定液(几乎涵盖脂肪烃、芳烃、醛、酮、酸、酚、聚硅、杂环等)和无机物固定相(如无机盐、过渡金属络合物，用于无机气体化合物分离)。

色谱柱的柱效和柱容量是决定该柱型能否用于直接进样色谱法的基本条件。毛细管柱(内径一般小于1mm)柱效很高，每米塔板数虽然很高，达到8000～12000，但是柱容量太低，每个峰的容量只有5 ng，而PLOT柱可以达到1 ug。

气相色谱分析痕量杂质的灵敏度主要由检测器来决定，但是当基体气体的量远大于杂质(10⁶～10⁸倍)量，分析科学家在选择分析方法和仪器时，要充分考虑是否存在杂质(包括基体)干涉分析的可能性。但是由于基体的制造方法及其来源的多样性，存在着几十或几种杂质对目的物中杂质分析干涉可能性，色谱柱的选择在这时将起了决定的作用。因此检测器决定了分析的灵敏度和检测限，而色谱柱对干扰杂质(包括基体)的分离，将对分析正确与否起到可靠的保证。图3.26显示了各种气相色谱检测器的灵敏度比较。

图3.26各种气相色谱检测器的灵敏度比较(从上而下次序)：

FID=氢火焰检测器；ECD＝电子捕获检测器；

TCD＝热导检测器；FTIR=傅里叶变换红外(虚线即采用冷阱技术)；

PID=光离子化检测器;NPD/P=氮磷(磷型)检测器；NPD/N=氮磷(氮型)检测器；

ELCD(电导检测器)/Cl=氯型检测器；ELCD/S=硫型检测器；ELCD/N=氮型检测器；

FPD/S=火焰光度(硫型)检测器；FPD/P＝火焰光度(磷型)检测器；

AID=氩离子检测器；MS/SCAN=质谱(扫描)；MS/SIM＝质谱(选择离子监控)；

MS/MS＝二维质谱。(注：图3.26MIP中的虚线，为作者早期MIP的工作)