血しょう処理の間の準安定種の多く分光学

AZoNano 著

目録

導入

血しょうの処理の質量分析の調査のために広く使われた方法の間でずっと血しょうで生成される中立種を検査するための「しきい値イオン化」の (チタニウム) 方法はとりわけ有用です。以前、方法は約 10 トルの質量分析計のソース圧力を使用して^-6 適用されました。かなりより高い圧力で作動させることができる粒子の探知器の現在のアベイラビリティを使うと 1 つはチタニウム方法のありそうな拡張を調査できます。希ガス類を含んでいるガスの混合物を使用して 4.10 トルまで^-4 の質量分析計圧力の現在のデータは血しょうのソースおよび質量分析計両方の不活性ガスのはっきり長命の準安定原子を示します。

酸素のようなガスのために、質量分析計ソースの準安定種の生成はまた観察されます。実験しきい値のイオン化データの解釈はまた論議されます。測定は長命を、準安定状態持っているガスの両方ガス分析そして血しょう診断のための研究の新しい道を可能にします。

観察

4 x 10Torr まで圧力で使用することができる粒子の探知器のアベイラビリティを使うと^-4質量分析計は多くの血しょう処理システムで使用されるそれらに近い方の多くである圧力で作動させることができます。これは血しょうリアクターからの中立のおよびイオン化された種の改善されたサンプリングを可能にします。更に、 Hiden の分析的な四重極の質量分析計は (QMS)イオン化ソースの内で出る電子のエネルギーが可変的であるモードで動作できます。このモードはしきい値のイオン化質量分析か TIMS として知られています。異なった要素は軌道電子を除去するのに必要とされるイオン化エネルギーを指定しました。このエネルギーは電子軌道関数に依存しています、すなわち外シェルの電子に一般に遠距離によるより弱いイオン化エネルギーがあり、核からの静電気力を下げます。これは図 1. で示されている電子衝撃イオン化の効率のカーブをもたらします。

図 1. 電子衝撃イオン化の効率のカーブ。

中立粒子のイオン化プロセスは影響を与える電子の最小のしきいエネルギーで始まります。この最小エネルギーはガスのマトリックスですべての原子か分子種のために分光「識別名」か指紋に終って、現在のあらゆる種に依存し、排他的です。中立種のために、例えば、 TIMS の技術の特定アプリケーションは正確にヘリウムの灰が副産物の血しょうずっと融合の間にヘリウムの重水素比率の決定の量を示すことです。通常、この定量化は QMS を 4 amu で両方の D2 および彼の重複の複雑な多くの分光署名による従来の多くの分光モードで使用している間行われます (実際の多くの分離はちょうど 0.02 amu です)。 TIMS のモード図 2 の Hiden 分析的な QMS を作動させることはそれぞれ 15.4 eV でイオン化手始めの重水素 (D2)そしてヘリウム (He)のための電子エネルギースペクトルをおよび 24.5 eV 示します時。

それぞれ 15.4 eV のイオン化手始めの (D2)重水素そして (He)ヘリウムのための図 2. 電子エネルギースペクトルおよび 24.5 eV。

これら二つのガスが一緒に時、生じる電子エネルギースペクトルは図 3. で示されています。それは D2 の存在が百万の検出のレベルごとの部分にヘリウムで正確に検出することができること TIMS スペクトルの 2 つの種の明確な deconvolution がそのような物あること (ppm)見ることができます。 Hiden の分析的な TIMS によって装備されている質量分析計はジェット機で規則的にそして現在の作戦で今共同ヨーロッパトルスの実験核融合機能、オックスフォード、イギリス使用されます。

図 3. ヘリウムおよび重水素の混合物の電子エネルギースペクトル。

結果

ヘリウムの電離電位は 24.6 eV です。カーブのセクション AB は自発の腐食に対して長い寿命がある_m He* 準安定の原子の形成が原因です。影響を与えている間それらに探知器でパルスのカウントをあります生成するかなりエネルギーが。 24.6 eV の上の電子エネルギーのためにカーブのセクションは BC 準安定のおよびイオン化されたヘリウムの貢献を含んでいます。同じようなデータはネオン、クリプトンおよびアルゴンのための他の実験で得られました。クリプトンのデータは図 4. に含まれています。図 4 で示されている参照によってカーブの形式は 5. を計算するために理解されるかもしれません。

クリプトンのための図 4. 電子エネルギースペクトル。

図 4 のカーブがどのようにの生じたか図 5. 説明。

図 4 のデータは質量分析計の電極とサンプリングの開口部間のリアクターで図 6. RF 血しょうで図式的に示されているシステムを使用して維持することができます得られました。開口部の後ろの電極が Hiden の質量分析計にリアクターからのイオンの入口を制御するのに使用することができます。粒子の探知器は 4.10 トルの圧力に使用する^-4 ことができます。ガスはリアクターまたは直接質量分析計のソースに許可されました。 He* は_m 血しょうで時すべての血しょうイオンがそれを入力することを防ぐために質量分析計作動した血しょうおよびサンプリングシステムセットの内部イオン化もとのヘリウムで検出されました。準安定のシグナルは図 7. に示すように血しょう力とリアクターのガス圧力に比例しています。ヘリウム血しょうが酸素血しょうと取替えられたときに、血しょうからの精力的な粒子は長命が、準安定の酸素種に探知器が記録される不十分なエネルギーがあるので、検出されませんでした。

システムの図 6. 設計図。

リアクターの図 6. ガス圧力。

血しょうおよび質量分析計ソース操作両方によって、およびヘリウムの混合物のための血しょうイオン、記録されたシグナルおよび酸素を拒絶するために再度セットされたサンプリングシステム図 7. に示すようにありました。ヘリウムのカーブのために、セクションは BC セクション AB ショーイオンは見本抽出された準安定のヘリウムから作り出したがリアクターから見本抽出される地面州のヘリウムから生成されるイオンを示します。 20 および 25 eV 間のソースで生成された準安定のヘリウム原子による小さい貢献があります。しきいエネルギーは (示されていない) 図 4. に示すように 5eV のまわりにあると期待されます。

ヘリウムおよび酸素のための図 7. シグナル。

酸素のために、内部ソースのイオン化をペンで書く証拠がありませんでした。純粋な酸素のために、 30 mTorr の 15 の W 血しょうおよび 2.10 トルの質量分析計ソース^-4 圧力は図 8. で示されているデータを提供しました。 16 eV の下の領域は約 1 つの eV によって異なる手始めの潜在性の 2 つのコンポーネントがあるようです。これは見本抽出された酸素が準安定の D の酸素を含んでいるか、または ¹_g 後者が質量分析計ソースで作り出されたら期待されるために行われます。現在の実験のため、支配されるソースプロセス。

イオン化をペンで書くことの印を示さない図 8. 酸素スペクトル。

結論

Hiden の質量分析計のような血しょうリアクターと接続された質量分析計間の圧力差動の最小化によってこれらに長い寿命およびかなりの内部エネルギーがあれば血しょうで作り出される準安定種の直接検出を許可します。低負荷の検出、しかしまだ長命の、準安定種および他の血しょう製品はまた、そのような測定表面の血しょう処理に於いての精力的な中立種の役割の考慮を助けるかもしれません簡単です。