An Improved Test Method for Fast Measurement of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Electronic Components by GC-MS using a Zebron™ ZB-PAH-EU GC Column

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) představují v elektronických součástkách a polymerech riziko pro zdraví i životní prostředí. Některé z nich vykazují mutagenní či karcinogenní účinky, proto mezinárodní normy IEC 62321-10 a německý AfPS GS 2014:01 stanovují přísné limity pro jejich obsah. Rychlá a spolehlivá analýza PAU je klíčová pro zajištění shody výrobků s požadavky na bezpečnost a ekologickou nezávadnost.

Cíle a přehled studie / článku

Studie si klade za cíl vyvinout a validovat zkrácenou metodu pro kvantifikaci 18 cílových PAU v elektronických součástkách pomocí GC-MS. Primárním záměrem bylo porovnání nového separačního média Zebron ZB-PAH-EU se standardní kolonkou dle IEC 62321-10 a dále ocenit výhody použití kratší, 10metrové verze kolony pro dosažení maximálního zkrácení analýzy.

Použitá metodika a instrumentace

Pro oddělení a detekci PAU byla použita plynová chromatografie sdružená s hmotnostní spektrometrií (GC-MS) značky Shimadzu GC-MS-QP2010 Ultra. Analýza probíhala v režimu splitless, objem injekce 0,5–1 µL, nosný plyn helium konstantním průtokem. Pro srovnání byly nasazeny tři délky kolony Zebron ZB-PAH-EU (30, 20 a 10 m) s různými vnitřními průměry a tloušťkami filmu stacionární fáze. Teplotní program pece byl optimalizován pro každou délku kolony, zahrnující rychlé rampy až do 330 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

• Použití 30m kolony ZB-PAH-EU ve srovnání s IEC metodou zkrátilo dobu analýzy z 45 na 25 minut (48% úspora).
• Vzájemné porovnání se standardní 30m konkurentní kolonou prokázalo o 11 % rychlejší běh při zachování srovnatelných separačních vlastností.
• Nejrychlejší analýzu umožnila 10m verze kolony (13,5 minuty), což představuje až 3,4násobné zkrácení času proti původnímu postupu.
• Kritické izomerické páry Benzo[b,j,k]fluoranthenů byly rozděleny s rozlišením 1,1–1,4 a složité dvojice Indeno[1,2,3-cd]pyren + Dibenz[a,h]anthracen dosáhly baseline separace s R = 2,2.
• Nízký stupeň slévání (bleed) a tepelná stabilita stationární fáze (až 340/360 °C) zvyšují robustnost metody a životnost kolony.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné urychlení analýzy umožňuje laboratořím s vysokým objemem vzorků dosáhnout vyšší produktivity a snížit náklady na provoz.
• Metoda plně odpovídá požadavkům IEC 62321-10 i AfPS GS 2014:01, což usnadňuje certifikaci elektronických komponent.
• Zvýšená selektivita a reprodukovatelnost měření minimalizují falešně pozitivní či negativní výsledky, důležité pro QA/QC i regulační účely.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozvoj ultrakrátkých kolonnových formátů a dále upravených teplotních programů pro zrychlení analýzy bez ztráty rozlišení.
• Integrace GC-MS metod s automatizovanými přípravami vzorku a mikroextrakcí pro zvýšení citlivosti a snížení spotřeby rozpouštědel.
• Aplikace ESC™ stationární fáze na širší spektrum environmentálních a toxikologických analýz, například nových organických kontaminantů.
• Využití alternativních nosných plynů pro snížení provozních nákladů a ekologické zátěže.

Závěr

Navržená metoda založená na kolone Zebron ZB-PAH-EU představuje významný pokrok v analýze polycyklických aromatických uhlovodíků v elektronických součástkách. Díky optimalizovaným kolonnovým parametrům a rychlým teplotním programům lze dosáhnout až 3násobného zkrácení doby analýzy při zachování vynikající separace klíčových PAU, což přináší výhody jak z hlediska efektivity laboratoří, tak souladu s mezinárodními normami.