Samlas Spektroskopin av Metastable Art under att Bearbeta för Plasma

Vid AZoNano

Bordlägga av Tillfredsställer

Inledning
Observationer
Resultat
Avslutningar
Om Analytiska Hiden

Inledning

Bland metoderna som används gemensamt för, samlas spectrometrystudier av att bearbeta plasmer, metoden ”för ingångsjonisering” (TI) för att undersöka frilägearten som frambrings i plasma, har varit specifikt användbart. I förflutnan har metoden applicerats genom att använda källa pressar i samlasspectrometeren av omkring 10-6 Torr. Med strömtillgängligheten av partikelavkännare som kan fungeras på betydligt higher, pressar, en kan studiesannolikf8orlängningar av TImetoden. De närvarande datan för samlas spectrometeren pressar av 4,10 Torr-4 använda gasar upp till blandningar som inkluderar sällsyntt gasar visar klart långlivade metastable atoms av det inert gasar i både källan av plasmerna och samlasspectrometeren.

För gasar liksom syre, utvecklingen av metastable art i samlasspectrometerkällan observeras också. Tolkningen av de experimentella ingångsjoniseringsdatan diskuteras också. Mätningarna möjliggör nya avenyer av forskning för båda gasar analys, och plasmadiagnostik för gasar att ha långlivat, metastable påstår.

Observationer

Med tillgängligheten av partikelavkännare, som kan användas på, pressar upp till 4 x 10Torr-4, samlas spectrometers kan fungeras på pressar som är mycket närmare de använt i som är många plasma som bearbetar system. Detta möjliggör den förbättrade provtagningen av både friläget och joniserade art från plasmareaktorer. Vidare kan Hidenen som den Analytiska quadrupolen samlas (QMS) spectrometeren, fungera i ett funktionsläge var energin av elektronerna som sänds ut inom joniseringskällan, är variabeln. Detta funktionsläge är bekant, som IngångsJonisering Samlas Spectrometry eller TIMS. Olika beståndsdelar har specificerat joniseringsenergier som behövs för att avlägsna en orbiting elektron. Denna energi är anhörigen på elektronorbitalen, dvs. yttre beskjuta elektroner har allmänt svagare joniseringsenergier tack vare det mer stor att distansera och fälla ned elektrostatiska styrkor från nucleusen. Detta ger löneförhöjning till elektronen får effekt joniseringseffektivitet buktar visat in Figurerar 1.

Figurera 1. Elektronen får effekt joniseringseffektivitet buktar.

Joniseringen som är processaa av frilägepartiklar, börjar på minimum ingångsenergi av de få effekt elektronerna. Denna minimumenergi är anhörigen och artikel med ensamrätt till någon artgåva i gasamatrisen och att resultera i ett spektral- ”filnamn” eller identifierar med fingeravtryck för all atom- eller molekylär art. För frilägeart till exempel, har en särskild applikation av TIMS-tekniken varit exakt att kvantifiera beslutsamheten av heliumdeuteriumförhållanden under plasmafusion, var heliumaskaen är biprodukten. Normalt är denna quantification den gjorda stunden som använder en QMS i ett traditionellt, samlas spektral- funktionsläge, tack vare som den convoluted överlappningen samlas spektral- häften av båda D2 och Honom på amu 4 (det faktiskt samlas avskiljande är precis 0,02 amu). När du fungerar Hidenen Analytisk QMS i TIMS-funktionsläge, figurera 2 shows elektronenergispectrana för Deuterium (D2) och Helium (He) med joniseringsstart på eV 15,4 eV och 24,5 respektive.

Figurera 2. Elektronenergispectra för Deuterium (D2) och Helium (He) med joniseringsstart på eV 15,4 eV och 24,5 respektive.

När dessa två gasar, närvarande tillsammans, är den resulterande elektronenergispectrumen visas in figurerar 3. Det kan ses att det finns en klar deconvolution av den två arten i de sådan TIMS-spectrana att närvaroen av D2 kan exakt avkännas i Helium besegrar till delar per miljon (ppm) upptäckt jämnar. Utrustade Hiden Analytisk TIMS samlas spectrometers används nu regelbundet och i strömfunktion på JET lättheten för fusion för den Gemensamma EuropéToruset den experimentella kärn-, Oxford, UK.

Figurera 3. Elektronenergispectrum av en blandning av helium och deuteriumen.

Resultat

Joniseringen som är potentiell av helium, är eV 24,6. Dela upp AB av bukta är tack vare bildandet av metastable He*m atoms, som har en lång livstid mot spontant att förfalla. De har betydlig energi som ska frambringas, pulserar räkningsstunder som får effekt på avkännaren. För elektronenergier ovanför eV 24,6 inkluderar dela upp BC av bukta både metastable och joniserade heliumbidrag. Liknande data erhölls i andra experiment för neon, krypton och argon. Data för krypton är inklusive Figurerar in 4. Bilda av buktar visat in figurerar 4 kan förstås by hänvisar till för att figurera 5.

Figurera 4. Elektronenergispectrum för krypton.

Figurera 5. Förklaring av, hur bukta figurerar in 4, kom omkring.

Datan av figurerar 4 ficks genom att använda systemet som schematically visas i, figurerar 6. RF-plasma kan underhållas i reaktorn mellan en elektrod och provtagningöppningen av samlasspectrometeren. Elektroder bak öppningen kan vara van vid kontrollerar hänrycka av joner från reaktorn in i Hidenen samlas spectrometeren. Partikelavkännaren kan användas för pressar av 4,10-4 Torr. Gases var tillåten in i reaktorn eller direkt in i källan av samlasspectrometeren. He*m avkändes i plasmaet, då plasmaet fungerade i helium med den inre joniseringskällan av samlasspectrometeren av och dess provtagningsystemuppsättning för att förhindra alla plasmajoner från att skriva in den. De metastable signalerar är proportionella till plasmaet driver, och till gasa pressa i reaktorn, som visat in figurera 7. Då heliumplasmaet byttes ut av syreplasma, avkändes inga driftiga partiklar från plasmaet, sedan den metastable syrearten, även om långlivad, har otillräcklig energi som ska antecknas av avkännaren.

Figurera 6. Schematiskt av systemet.

Figurera 6. Gas pressar i reaktorn.

Med både plasma och samlas spectrometerkällfungeringsen och uppsättningen för provtagningsystem igen till utskottsvaraplasmajoner, antecknad signalerar för en blandning av helium, och syre var, som visat in figurera 7. För heliumet bukta, dela upp visar BC joner som frambrings från mala-statligt helium som tas prov från reaktorn, stund delar upp AB-showsjoner som produceras från tagit prov metastable helium. Det ska är lilla atoms för ett helium för bidrag som tack vare metastable frambragtes i källan mellan eV 20 och 25. (Den inte-visade) ingångsenergin förväntas för att vara runt om 5eV som visat in Figurerar 4.

Figurera 7. Signalerar för helium och syre.

För syre fanns det inget bevisar av att Skriva jonisering i den inre källan. För rent syre pressar plasma för 15 W på mTorr 30 och en samlasspectrometerkälla av 2,10-4 Torr g datan som in visas, Figurerar 8. Den nedanföra eVen 16 för regionen verkar att ha två delar med startspänningar som skilja sig åt vid omkring 1 eV. Detta ska förväntas, om endera det tog prov syret inkluderar metastable 1Δ-g syre, eller om sistnämnden producerades i samlasspectrometerkällan. För det närvarande experiment dominerade det processaa för källa.

Figurera 8. Den ingen Syrespectravisningen undertecknar av att Skriva jonisering.

Avslutningar

Genom att minimera pressadifferensen mellan en fäste plasmareaktor och, samlas spectrometeren liksom Hidenen samlas spectrometeren låter riktar upptäckt av metastable art som produceras i plasmaet, om dessa har långa liv-tider och betydlig inre energi. Upptäckt av lägre energi, men den stilla långlivade metastable arten och andra plasmaprodukter förenklas också, sådan mätningar kan hjälpa att betrakta rollen av driftig frilägeart i bearbeta för plasma av ytbehandlar.

Om Analytiska Hiden

Analytiska Hiden är en ledande producent av quadrupolen samlas spectrometers för båda forskning och för processaa iscensätta. Deras produkter som Våra produkter tilltalar ett olikt, spänner av applikationer däribland:

  • Precision gasar analys
  • Plasmadiagnostik riktar by mätning av plasmajon- och jonenergier
  • SIMS-sonder för UHV ytbehandlar vetenskap
  • Catalysiskapacitetsquantification
  • Thermo-Gravimetric studier

Dessa analytiskt instrumenterar planläggs att fungera över en pressa spänner fördjupning från 30 bommar för bearbetar besegrar till UHV/XHV.

Denna information har varit sourced, granskad och anpassad från material förutsatt att av Analytiska Hiden.

Behaga besök Analytiska Hiden För mer information på denna källa.

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

Last Update: 15. July 2013 16:40

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit