亚稳的种类质谱分析在等离子处理期间的

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简介
观察
结果
结论
关于分析的 Hiden

简介

在方法中常用为处理等离子的质谱分析研究,检查的在等离子生成的这个中立种类 “阈值电离” (钛) 方法是特别地有用的。 以前,这个方法被运用了使用在大约 10 乇质谱仪的来源压-6 。 微粒探测器的当前可用性,可以被管理以显著地更高的压,一个人可能学习钛方法的可能的扩展名。 当前数据为使用包括稀有气体-4 的混合气体的 4.10 乇质谱仪压展示明显地惰性气体的长寿的亚稳的原子在等离子的来源和质谱仪的。

对于气体例如氧气,亚稳的种类的生成在质谱仪来源的也被观察。 实验阈值电离数据的解释也讨论。 评定启用研究新的大道气体分析和等离子体诊断的有的气体的长寿,亚稳态。

观察

的微粒探测器可用性可以使用以压至 4 x 10Torr-4,质谱仪可以被管理以是离用于许多等离子处理系统的那些较近的压。 这启用从等离子反应器的中立和被电离的种类被改进的抽样。 进一步, Hiden 分析四极的质谱仪 (QMS) 在电离来源内散发的电子能源是可变的模式下可能运行。 此模式叫作阈值电离质谱分析或 TIMS。 不同的要素指定了必要的游离能消灭一个轨道的电子。 此能源依靠电子轨道,即外壳电子一般有更弱的游离能由于这个长距离并且降低从这个中坚力量的静电力。 这提升在图显示的电子碰撞电离效率曲线 1. 上。

图 1. 电子碰撞电离效率曲线。

中立微粒的电离进程开始在影响的电子的最小的能限。 此最低的能源是从属和独有的对任何种类当前在气体矩阵,造成光谱 “标识”或指纹为所有基本或分子种类。 对于中立种类,例如, TIMS 技术的一种特殊应用是准确定量氦气氘比例的确定在等离子融合期间,氦气灰是这个副产品。 通常,此量化完成,当使用 QMS 在一个传统质量光谱模式由于重叠的复杂的质量光谱特征两个 D2 和他在 4 amu 时 (实际质量分隔是 0.02 amu)。 当运行 Hiden 分析 QMS 在 TIMS 模式表 2 显示氘和氦气的电子 (D2)能谱 (He)与电离起始在 15.4 eV 和 24.5 各自 eV。

图 2. 电子氘和氦气的 (D2)能谱 (He)与在 15.4 eV 和 24.5 各自 eV 的电离起始。

当这两气体一起时存在,发生的电子能谱在表 3. 显示。 能被看见有二个种类的清楚的重叠合法在 TIMS 光谱的这样 D2 出现在氦气可以准确地被检测下来到每百万个检测 (ppm)级别的部分。 Hiden 分析 TIMS 被装备的质谱仪现在使用有规律地和在目前业务在喷气机联合欧洲花床实验核裂变设备,牛津,英国。

图 3. 氦气和氘混合物的电子能谱。

结果

氦气电离电位是 24.6 eV。 曲线的部分 AB 归结于亚稳的 He* 原子的形成m ,有长的寿命自发朽烂。 他们有严重的能源生成脉冲计数,当影响在这台探测器时。 对在 24.6 eV 上的电子能源部分曲线 BC 包括亚稳和被电离的氦气摊缴。 相似的数据在氖、氪和氩的其他实验得到了。 数据为氪在表 4. 包括。 在图显示的曲线的表单 4 上可能由参考了解判断 5。

图 4. 电子氪的能谱。

图 5. 说明曲线在表 4 如何出现。

数据图 4在电极和质谱仪的抽样管口的之间反应器获取了使用在图概要地显示的这个系统 6. RF 等离子上可以被维护。 在管口后的电极可以用于控制离子入口从反应器的到 Hiden 质谱仪。 微粒探测器可以为 4.10 乇压-4 使用。 气体允许到反应器或直接地到质谱仪的来源。 He*m 在等离子被检测了,当在与质谱仪和其抽样系统集的内部电离来源的氦气管理的等离子防止所有等离子离子输入它。 这个亚稳的信号是按比例与等离子功率和与在反应器的气体压力,如图 7. 所显示。 当氦气等离子被氧气等离子替换,未检测从等离子的精力充沛的微粒,因为亚稳的氧气种类,虽然长寿,有这台探测器将记录的不足的能源。

系统的图 6. 概要。

图 6. 在反应器的气体压力。

如图 7. 所显示,等离子和质谱仪来源运行和再被设置的抽样系统拒绝等离子离子、记录的信号氦气混合物的和氧气是。 对氦气曲线,而部分 AB 显示离子由被抽样的亚稳的氦气,生产了这个部分 BC 显示从陆运状态氦气生成的离子抽样从反应器。 将有小的摊缴由于在 20 和 25 eV 之间的来源生成的亚稳的氦气原子。 能限 (没显示) 如图 4. 所显示,预计是在 5eV 附近。

图 7. 氦气和氧气的信号。

对于氧气,没有写作在这个内部来源的电离的证据。 对纯氧,在 30 mTorr 的 15 个 W 等离子和 2.10 乇质谱仪来源压-4 提供了在图显示的数据 8. 上。 区域在 16 eV 以下看上去有二个要素以由大约 1 eV 有所不同的起始潜在。 这将预计或者被抽样的氧气是否包括亚稳的 1Δg 氧气,或者后者是否在质谱仪来源导致了。 对当前实验,控制的来源进程。

图 8. 显示写作的氧气光谱电离的迹象。

结论

通过使在等离子反应器和一台附属的质谱仪之间的压力差减到最小例如 Hiden 质谱仪允许在等离子导致的亚稳的种类的直接检测,如果这些有长的寿命和严重的内能。 低能源的检测,但是长寿,亚稳的种类和其他等离子产品也简化,这样评定可能帮助考虑精力充沛的中立种类的作用在等离子处理表面。

关于分析的 Hiden

分析的 Hiden 是四极的质谱仪一个主导的制造商研究的和程序工程的。 他们的产品我们的产品解决各种各样的应用包括:

  • 精确度气体分析
  • 由等离子离子和离子能源的直接测量的等离子体诊断
  • UHV 表面科学的 SIMS 探测
  • 催化性能量化
  • 热重分析法的研究

这些分析仪器被设计运转在延长从 30 个棒进程的压范围下来对 UHV/XHV。

此信息是来源,复核和适应从 Hiden 提供的材料分析。

关于此来源的更多信息,请参观分析的 Hiden。

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

Last Update: 15. July 2013 15:46

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