플라스마 가공 도중 준안정 종의 질량 분석법

AZoNano의

목차

소개
관측
결과
결론
분석 Hiden에 관하여

소개

플라스마 가공의 질량 분석 연구 결과를 위해 통용되는 방법 사이에서, 계속 플라스마에서 생성된 중립 종 검토를 위한 "문턱 이온화" (TI) 방법은 특히 유용합니다. 과거에는, 방법은 대략 10 Torr의 질량 분서계에 있는 근원 압력을 사용하여-6 적용되었습니다. 상당히 더 높은 압력으로 작전될 수 있는, 입자 검출기의 현재 가용성으로 사람은 TI 방법의 가능한 연장을 공부할 수 있습니다. 희가스를 포함하는 가스 혼합물을 사용하여 4.10 까지 Torr-4 의 질량 분서계 압력의 존재하는 데이터는 플라스마의 근원 및 질량 분서계 둘 다에 있는 비활성 기체의 명확하게 장명한 준안정 원자를 설명합니다.

산소와 같은 가스를 위해 질량 분서계 근원에 있는 준안정 종의 발생은 또한 관찰됩니다. 실험적인 문턱 이온화 데이터의 해석은 또한 토론됩니다. 측정은 장명한, 준안정 상태가 있는 가스를 위한 둘 다 기체 분석 그리고 플라스마 진단을 위한 연구의 새로운 도로를 가능하게 합니다.

관측

4 x 10Torr까지 압력으로 이용될 수 있는 입자 검출기의 가용성으로-4, 질량 분서계는 많은 플라스마 처리 시스템에서 사용된 그들에 가까운 다량인 압력으로 작전될 수 있습니다. 이것은 플라스마 반응기에서 중립기도 하고의 이온화한 종의 향상한 표본 추출을 가능하게 합니다. 추가로, Hiden 분석적인 4극자 질량 분서계는 (QMS) 이온화 근원 안에서 방출된 전자의 에너지가 변하기 쉬운 최빈값에서 작동할 수 있습니다. 이 최빈값은 문턱 이온화 질량 분석 또는 TIMS로 알려집니다. 다른 성분은 선회 전자를 삭제하기 위하여 필요로 한 이온화 에너지를 지정했습니다. 이 에너지는 전자 궤도 에 의지하고 있습니다, i.e 외피 전자에는 일반적으로 훌륭한 거리 때문에 더 약한 이온화 에너지가 있고 핵에서 정전기힘을 낮춥니다. 이것은 숫자 1.에서 보인 전자 충격 이온화 효율성 곡선을 초래합니다.

숫자 1. 전자 충격 이온화 효율성 곡선.

중립 입자의 이온화 프로세스는 착탄 전자의 최소한도 문턱 에너지에 시작됩니다. 이 최소 에너지는 가스 매트릭스에서 모든 원자 분자 종을 위해 괴기한 "인식기" 또는 지문의 결과로, 존재하는 아무 종나에 의존하곱니다 독점적입니다. 중립 종을 위해, 예를 들면, TIMS 기술의 특정한 응용은 정확하게 헬륨 재가 부산물인 플라스마 계속 융해 도중 헬륨 중수소 비율의 결심의 양을 정하기 위한 것입니다. 정상적으로, 이 정량화는 QMS를 4 amu에 두 D2 전부 및 그의 부분적으로 덮는 복잡한 대량 괴기한 서명 때문에 전통적인 대량 괴기한 최빈값에 있는 사용하고 있는 동안 행해집니다 (실제적인 대량 별거는 다만 0.02 amu입니다). TIMS 최빈값 숫자 2에 있는 Hiden 분석적인 QMS를 작전하는 것은 각각 15.4 eV에 이온화 개시를 가진 중수소 (D2) 그리고 헬륨 (He)을 위한 전자 에너지 스펙트럼을과 24.5 eV 보여줍니다 때.

각각 15.4 eV에 이온화 개시를 가진 (D2) 중수소 그리고 (He) 헬륨을 위한 숫자 2. 전자 에너지 스펙트럼과 24.5 eV.

이러한 두 종류 가스가 함께 나타날 때, 유래 전자 에너지 스펙트럼은 숫자 3.에서 보입니다. D2의 존재가 백만개의 탐지 수준 당 부분에 헬륨에서 정확하게 아래로 검출될 수 있다 TIMS 스펙트럼에 있는 2개의 종의 명확하다는 것은 풀어내기가 그 같은 있다는 것은 (ppm) 보일 수 있습니다. Hiden 분석적인 TIMS에 의하여 갖춰진 질량 분서계는 지금 칠흑에 정규로 그리고 현재 작동에서 합동 유럽 화탁 실험적인 핵융합 시설, 옥스포드, UK 사용됩니다.

숫자 3. 헬륨과 중수소의 혼합물의 전자 에너지 스펙트럼.

결과

헬륨의 이온화 에너지는 24.6 eV입니다. 곡선의 단면도 AB는 자연스러운 감퇴에 대하여 긴 일생이 있는m He* 준안정 원자에는의 대형 때문이. 착탄하고 있는 동안 그(것)들에는 검출기에 펄스 조사를 있습니다 생성하는 상당한 에너지가. 24.6 eV의 위 전자 에너지를 위해 곡선의 단면도는 B.C. 준안정기도 하고의 이온화한 헬륨 기여금을 포함합니다. 유사한 데이터는 네온, 크립톤 및 아르곤을 위한 그밖 실험에서 장악되었습니다. 크립톤의 데이터는 숫자 4.에서 포함됩니다. 숫자 4에서 보인 참고에 의해 곡선의 양식은 5.를 계산하기 위하여 이해될 수 있습니다.

크립톤을 위한 숫자 4. 전자 에너지 스펙트럼.

숫자 4에 있는 곡선이 어떻게의 발생한지 숫자 5. 설명.

숫자 4의 데이터는 질량 분서계의 전극과 표본 추출 개구부 사이 반응기에서 숫자 6. RF 플라스마에서 개요로 보인 시스템을 사용하여 유지될 수 있습니다 취득되었습니다. 개구부의 뒤에 전극은 Hiden 질량 분서계로 반응기에서 이온의 입구를 통제하기 위하여 사용될 수 있습니다. 입자 검출기는 4.10 Torr의 압력을 위해 이용될-4 수 있습니다. 가스는 반응기 또는 직접 질량 분서계의 근원으로 허용되었습니다. He*는m 플라스마에서 때 모든 플라스마 이온이 그것을 입력하는 것을 막기 위하여 질량 분서계 작전된 플라스마 및 그것의 표본 추출 시스템 세트의 떨어져 내부 이온화 근원을 가진 헬륨에서 검출되었습니다. 준안정 신호는 숫자 7.에서 보이는 것처럼 플라스마 힘과 반응기에 있는 가스압력에 비례적, 입니다. 헬륨 플라스마가 산소 플라스마 대체될 때, 플라스마에서 정력적인 입자는 장명한, 준안정 산소 종에는 검출기 가 기록되기 부족한 에너지가 있기 때문에, 검출되지 않았습니다.

시스템의 숫자 6. 개략도.

반응기에 있는 숫자 6. 가스압력.

플라스마와 질량 분서계 근원 운영으로 둘 다, 그리고 헬륨의 혼합물을 위한 플라스마 이온, 기록한 신호 및 산소를 거절하기 위하여 다시 놓인 표본 추출 시스템 숫자 7.에서 보이는 것처럼 이었습니다. 헬륨 곡선을 위해, 단면도는 B.C. 단면도 AB 쇼 이온은 간색하는 준안정 헬륨에서 생성했는 그러나, 반응기에서 간색된 지상 국가 헬륨에서 생성된 이온을 보여줍니다. 20와 25 eV 사이 근원에서 생성된 준안정 헬륨 원자 때문에 작은 기여금이 있을 것입니다. 보이지 않는 () 문턱 에너지는 숫자 4.에서 보이는 것처럼 5eV의 주위에 일 것으로 예상됩니다.

헬륨과 산소를 위한 숫자 7. 신호.

산소를 위해, 내부 근원에 있는 이온화를 쓰기의 아무 기록도 없었습니다. 순수 산소를 위해, 30 mTorr에 15의 W 플라스마와 2.10 Torr의 질량 분서계 근원-4 압력은 숫자 8.에서 보인 데이터를 제공했습니다. 16 eV 이하 지구에는 대략 1개의 eV에 의하여 다른 개시 잠재력에 2개 분대가 있는 것을 나타납니다. 이것은 간색한 산소가 준안정 Δ 산소를 포함하거나, 1g 나중이 질량 분서계 근원에서 일어난경우에지 예상될 것입니다. 존재하는 실험을 위해, 지배되는 근원 프로세스.

이온화를 쓰기의 아무 표시없음도 보여주는 숫자 8. 산소 스펙트럼.

결론

Hiden 질량 분서계와 같은 플라스마 반응기와 붙어 있던 질량 분서계 사이 압력 미분을 극소화해서 이들에는 긴 일생 및 상당한 내부 에너지가 있는 경우에 플라스마에서 일어난 준안정 종의 직접 탐지를 허용합니다. 낮은 에너지의 탐지, 그러나 아직도 장명한, 준안정 종 및 그밖 플라스마 제품은 또한, 그 같은 측정 표면의 플라스마 가공에 있는 정력적인 중립 종의 역할을 고려하는 것을 도울 수 있습니다 단순화됩니다.

분석 Hiden에 관하여

분석 Hiden는 연구 둘 다와 공정 공학을 위한 4극자 질량 분서계의 주요한 제조자입니다. 그들의 제품은 우리의 제품 다양한 채용 범위를을 포함하여 제시합니다:

  • 정밀도 기체 분석
  • 플라스마 이온과 이온 에너지의 직접 측정에 의하여 플라스마 진단
  • UHV 표면 과학을 위한 SIMS 탐사기
  • 촉매 작용 성과 정량화
  • 열무게 분석 연구 결과

이 분석적인 계기는 UHV/XHV까지 30의 바 프로세스에서 아래로 연장하는 압력 범위에 작동되기 위하여 디자인됩니다.

이 정보는 분석 계속 Hiden에 의해 제공된 물자에서 sourced, 검토해서 그리고 적응시켜 입니다.

이 근원에 추가 정보를 위해, 분석 Hiden를 방문하십시오.

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

Last Update: 15. July 2013 16:13

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