Spettroscopia Di Massa delle Specie Metastabili durante il Trattamento del Plasma

Da AZoNano

Indice

Introduzione
Osservazioni
Risultati
Conclusioni
Circa Hiden Analitico

Introduzione

Fra i metodi comunemente usati per gli studi di spettrometria di massa dei plasmi di trattamento, “il metodo di ionizzazione della soglia„ (TI) per l'esame delle specie neutrali generate in plasma è stato specificamente utile. Nel Passato, il metodo si è applicato facendo uso delle pressioni di sorgente nello spettrometro di massa di circa 10-6 Torr. Con la disponibilità corrente dei rivelatori della particella, che possono essere gestiti alle pressioni considerevolmente più alte, si può studiare le estensioni probabili del metodo del TI. I dati attuali per le pressioni dello spettrometro di massa di fino a 4,10-4 Torr facendo uso dei miscugli di gas che comprendono i gas rari dimostrano gli atomi metastabili chiaramente longevi dei gas inerti sia nella sorgente dei plasmi che nello spettrometro di massa.

Per i gas quale ossigeno, la generazione di specie metastabili nella sorgente dello spettrometro di massa egualmente è osservata. L'interpretazione dei dati sperimentali di ionizzazione della soglia egualmente è discussa. Le misure permettono ai nuovi viali della ricerca per sia l'analisi di gas che i sistemi diagnostici di plasma per i gas che hanno stati longevi e metastabili.

Osservazioni

Con la disponibilità dei rivelatori della particella che possono essere usati alle pressioni fino ad un massimo di 4 la x 10Torr-4, gli spettrometri di massa possono essere gestiti alle pressioni che sono molta più vicino a quelle utilizzate in molti sistemi di trattamento del plasma. Ciò permette alla campionatura migliore sia delle specie neutrali che ionizzate dai reattori del plasma. Più Ulteriormente, lo spettrometro di massa del quadruplo Analitico di Hiden (QMS) può funzionare in un modo dove l'energia degli elettroni emessi all'interno della sorgente di ionizzazione è variabile. Questo modo è conosciuto come Spettrometria di Massa di Ionizzazione della Soglia o TIMS. Gli elementi Differenti hanno specificato le energie di ionizzazione state necessarie per eliminare un elettrone orbitante. Questa energia dipende dall'orbitale dell'elettrone, cioè gli elettroni dello shell esterno generalmente hanno energie di ionizzazione più deboli dovuto la maggior distanza ed abbassano le forze elettrostatiche dal nucleo. Ciò provoca le curve di risparmio di temi di ionizzazione di impatto dell'elettrone come appare Figura 1.

Figura 1. curve di risparmio di temi di ionizzazione di impatto dell'Elettrone.

Il trattamento di ionizzazione delle particelle neutrali comincia ad energia di soglia minima degli elettroni urtanti. Questa energia minima è dipendente ed esclusiva a tutte le specie presenti nella matrice del gas, con conseguente “identificatore„ spettrale o impronta digitale per tutte le specie atomiche o molecolari. Per le specie neutrali, per esempio, un'applicazione particolare della tecnica di TIMS è stata di quantificare precisamente la determinazione dei rapporti del deuterio dell'elio durante la fusione del plasma, dove la cenere dell'elio è il sottoprodotto. Normalmente, questa quantificazione è fatta mentre utilizza un QMS in un modo spettrale di massa tradizionale dovuto le caratteristiche spettrali di massa complicate di sovrapposizione di entrambi i D2 e del Lui al amu 4 (la separazione di massa reale è appena 0,02 amu). Quando gestire il Hiden QMS Analitico nella figura 2 del modo di TIMS mostra gli spettri di energia dell'elettrone per il Deuterio (D2) e l'Elio (He) con gli inizi di ionizzazione eV 15,4 a eV e 24,5 rispettivamente.

Figura 2. spettri di energia dell'Elettrone per il Deuterio (D2) e l'Elio (He) con gli inizi di ionizzazione eV 15,4 a eV e 24,5 rispettivamente.

Quando questi due gas sono insieme presenti, lo spettro di energia risultante dell'elettrone è indicato nella figura 3. Può essere veduto che c'è un chiaro deconvolution delle due specie negli spettri di TIMS tali che la presenza di D2 può essere individuata esattamente in Elio giù alle parti per milione (ppm) livelli di rilevazione. Gli spettrometri di massa forniti TIMS Analitici di Hiden ora sono utilizzati regolarmente e nell'operazione in corso al JET la funzione sperimentale di fusione nucleare di Joint European Torus, Oxford, REGNO UNITO.

Figura 3. spettro di energia dell'Elettrone di una miscela di elio e del deuterio.

Risultati

Il potenziale di ionizzazione di elio è eV 24,6. La sezione AB della curva è dovuto la formazione di atomi metastabilim di He*, che hanno una vita lunga contro disintegrazione spontanea. Hanno considerevole energia per generare i conteggi di impulso mentre urtano sul rivelatore. Per le energie di elettrone superiore a eV 24,6 la sezione BC della curva comprende sia i contributi metastabili che ionizzati dell'elio. I Simili dati sono stati ottenuti in altri esperimenti per neon, cripto e l'argon. I Dati per cripto sono inclusi nella Figura 4. Il modulo delle curve come appare figura 4 può essere capito con riferimento a figura 5.

Figura 4. spettro di energia dell'Elettrone per cripto.

Figura 5. Spiegazione di come la curva nella figura 4 è succeduto.

I dati di figura 4 si sono acquistati facendo uso del sistema come appare schematicamente la figura 6. plasma di RF possono essere mantenuti nel reattore fra un elettrodo e l'orifizio di campionatura dello spettrometro di massa. Gli Elettrodi dietro l'orifizio possono essere utilizzati per gestire l'entrata degli ioni dal reattore nello spettrometro di massa di Hiden. Il rivelatore della particella può essere usato per le pressioni di 4,10-4 Torr. I Gas sono stati permessi nel reattore o direttamente nella sorgente dello spettrometro di massa. He*m è stato individuato nel plasma quando il plasma di gestione in elio con la sorgente interna di ionizzazione dello spettrometro di massa fuori e del suo insieme del sistema di campionamento per impedire tutti gli ioni del plasma entrarla. Il segnale metastabile è proporzionale alla potenza del plasma ed alla pressione del gas nel reattore, secondo le indicazioni di figura 7. Quando il plasma dell'elio è stato sostituito dal plasma dell'ossigeno, nessuna particella energetica dal plasma è stata individuata, poiché le specie metastabili dell'ossigeno, sebbene longeve, avessero energia insufficiente da registrare dal rivelatore.

Figura 6. Disegno Schematico del sistema.

Figura 6. pressione del Gas nel reattore.

Con sia plasma che il di gestione di sorgente dello spettrometro di massa ed il sistema di campionamento impostato di nuovo per rifiutare gli ioni del plasma, i segnali registrati per una miscela di elio e l'ossigeno erano secondo le indicazioni di figura 7. Per la curva dell'elio, la sezione BC mostra gli ioni generati dall'elio dello stato fondamentale campionato dal reattore, mentre gli ioni di manifestazioni della sezione AB hanno prodotto da elio metastabile campionato. Ci sarà un piccolo contributo dovuto gli atomi metastabili dell'elio generati nella sorgente fra eV 20 e 25. L'energia di soglia (non indicata) si pensa che sia intorno a 5eV secondo le indicazioni di Figura 4.

Figura 7. Segnali per elio ed ossigeno.

Per ossigeno, non c'era prova di Recinzione della ionizzazione nella sorgente interna. Per ossigeno puro, un plasma di 15 W a mTorr 30 e una pressione di sorgente dello spettrometro di massa di 2,10-4 Torr hanno fornito i dati come appare Figura 8. La regione inferiore a eV 16 sembra avere due componenti con i potenziali di inizio che differiscono da circa 1 eV. Ciò deve essere preveduta se o l'ossigeno campionato include l'ossigeno 1metastabileg di Δ, o se gli ultimi fossero prodotti nella sorgente dello spettrometro di massa. Per l'esperimento attuale, il trattamento di sorgente dominato.

Figura 8. spettri dell'Ossigeno che non mostrano segno di Recinzione della ionizzazione.

Conclusioni

Minimizzando il differenziale di pressione fra un reattore del plasma e uno spettrometro di massa fissato quale lo spettrometro di massa di Hiden permette la rilevazione diretta delle specie metastabili prodotte nel plasma se questi hanno le vite lunghe e considerevole energia interna. La Rilevazione di energia più bassa, ma ancora le specie longeve e metastabili ed altri prodotti del plasma egualmente è semplificata, tali misure possono contribuire a considerare il ruolo delle specie neutrali energetiche nel trattamento del plasma delle superfici.

Circa Hiden Analitico

Hiden Analitico è un produttore principale degli spettrometri di massa del quadruplo per sia la ricerca che per process engineering. I Loro prodotti i Nostri prodotti indirizzano una diversa gamma di applicazioni compreso:

  • Analisi di gas di Precisione
  • Sistemi diagnostici di Plasma tramite la misura diretta delle energie degli ioni e dello ione del plasma
  • Sonde di SIMS per scienza della superficie di UHV
  • Quantificazione di prestazione di Catalisi
  • Studi Termogravimetrici

Questi strumenti analitici sono destinati per funzionare sopra un campo di pressione che si estende da 30 trattamenti della barra giù fino UHV/XHV.

Questi informazioni sono state originarie, esaminate ed adattate dai materiali forniti da Hiden Analitico.

Per ulteriori informazioni su questa sorgente, visualizzi prego Hiden Analitico.

Date Added: Jan 20, 2012 | Updated: Jul 15, 2013

Last Update: 15. July 2013 16:07

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