亞穩的種類質譜分析在等離子處理期間的

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簡介
觀察
結果
結論
關於分析的 Hiden

簡介

在方法中常用為處理等離子的質譜分析研究,檢查的在等離子生成的這個中立種類 「閾值電離」 (鈦) 方法是特別地有用的。 以前,這個方法被運用了使用在大約 10 乇質譜儀的來源壓-6 。 微粒探測器的當前可用性,可以被管理以顯著地更高的壓,一個人可能學習鈦方法的可能的擴展名。 當前數據為使用包括稀有氣體-4 的混合氣體的 4.10 乇質譜儀壓展示明顯地惰性氣體的長壽的亞穩的原子在等離子的來源和質譜儀的。

對於氣體例如氧氣,亞穩的種類的生成在質譜儀來源的也被觀察。 實驗閾值電離數據的解釋也討論。 評定啟用研究新的大道氣體分析和等離子體診斷的有的氣體的長壽,亞穩態。

觀察

的微粒探測器可用性可以使用以壓至 4 x 10Torr-4,質譜儀可以被管理以是離用於許多等離子處理系統的那些較近的壓。 這啟用從等離子反應器的中立和被電離的種類被改進的抽樣。 進一步, Hiden 分析四極的質譜儀 (QMS) 在電離來源內散發的電子能源是可變的模式下可能運行。 此模式叫作閾值電離質譜分析或 TIMS。 不同的要素指定了必要的游離能消滅一個軌道的電子。 此能源依靠電子軌道,即外殼電子一般有更弱的游離能由於這個長距離并且降低從這個中堅力量的靜電力。 這提升在圖顯示的電子碰撞電離效率曲線 1. 上。

圖 1. 電子碰撞電離效率曲線。

中立微粒的電離進程開始在影響的電子的最小的能限。 此最低的能源是從屬和獨有的對任何種類當前在氣體矩陣,造成光譜 「標識」或指紋為所有基本或分子種類。 對於中立種類,例如, TIMS 技術的一種特殊應用是準確定量氦氣氘比例的確定在等離子融合期間,氦氣灰是這個副產品。 通常,此量化完成,當使用 QMS 在一個傳統質量光譜模式由於重疊的複雜的質量光譜特徵兩个 D2 和他在 4 amu 時 (實際質量分隔是 0.02 amu)。 當運行 Hiden 分析 QMS 在 TIMS 模式表 2 顯示氘和氦氣的電子 (D2)能譜 (He)與電離起始在 15.4 eV 和 24.5 各自 eV。

圖 2. 電子氘和氦氣的 (D2)能譜 (He)與在 15.4 eV 和 24.5 各自 eV 的電離起始。

當這兩氣體一起時存在,發生的電子能譜在表 3. 顯示。 能被看見有二個種類的清楚的重疊合法在 TIMS 光譜的這樣 D2 出現在氦氣可以準確地被檢測下來到每百萬個檢測 (ppm)級別的部分。 Hiden 分析 TIMS 被裝備的質譜儀現在使用有規律地和在目前業務在噴氣機聯合歐洲花床實驗核裂變設備,牛津,英國。

圖 3. 氦氣和氘混合物的電子能譜。

結果

氦氣電離電位是 24.6 eV。 曲線的部分 AB 歸結於亞穩的 He* 原子的形成m ,有長的壽命自發朽爛。 他們有嚴重的能源生成脈衝計數,當影響在這臺探測器時。 对在 24.6 eV 上的電子能源部分曲線 BC 包括亞穩和被電離的氦氣攤繳。 相似的數據在氖、氪和氬的其他實驗得到了。 數據為氪在表 4. 包括。 在圖顯示的曲線的表單 4 上可能由參考瞭解判斷 5。

圖 4. 電子氪的能譜。

圖 5. 說明曲線在表 4 如何出現。

數據圖 4在電極和質譜儀的抽樣管口的之間反應器獲取了使用在圖概要地顯示的這個系統 6. RF 等離子上可以被維護。 在管口後的電極可以用於控制離子入口從反應器的到 Hiden 質譜儀。 微粒探測器可以為 4.10 乇壓-4 使用。 氣體允許到反應器或直接地到質譜儀的來源。 He*m 在等離子被檢測了,當在與質譜儀和其抽樣系統集的內部電離來源的氦氣管理的等離子防止所有等離子離子輸入它。 這個亞穩的信號是按比例與等離子功率和與在反應器的氣體壓力,如圖 7. 所顯示。 當氦氣等離子被氧氣等離子替換,未檢測從等離子的精力充沛的微粒,因為亞穩的氧氣種類,雖然長壽,有這臺探測器將記錄的不足的能源。

系統的圖 6. 概要。

圖 6. 在反應器的氣體壓力。

如圖 7. 所顯示,等離子和質譜儀來源運行和再被設置的抽樣系統拒绝等離子離子、記錄的信號氦氣混合物的和氧氣是。 对氦氣曲線,而部分 AB 顯示離子由被抽樣的亞穩的氦氣,生產了這個部分 BC 顯示從陸運狀態氦氣生成的離子抽樣從反應器。 將有小的攤繳由於在 20 和 25 eV 之間的來源生成的亞穩的氦氣原子。 能限 (沒顯示) 如圖 4. 所顯示,預計是在 5eV 附近。

圖 7. 氦氣和氧氣的信號。

對於氧氣,沒有寫作在這個內部來源的電離的證據。 对純氧,在 30 mTorr 的 15 个 W 等離子和 2.10 乇質譜儀來源壓-4 提供了在圖顯示的數據 8. 上。 區域在 16 eV 以下看上去有二個要素以由大約 1 eV 有所不同的起始潛在。 這将預計或者被抽樣的氧氣是否包括亞穩的 1Δg 氧氣,或者後者是否在質譜儀來源導致了。 对當前實驗,控制的來源進程。

圖 8. 顯示寫作的氧氣光譜電離的跡象。

結論

通過使在等離子反應器和一臺附屬的質譜儀之間的壓力差減到最小例如 Hiden 質譜儀允許在等離子導致的亞穩的種類的直接檢測,如果這些有長的壽命和嚴重的內能。 低能源的檢測,但是長壽,亞穩的種類和其他等離子產品也簡化,這樣評定可能幫助考慮精力充沛的中立種類的作用在等離子處理表面。

關於分析的 Hiden

分析的 Hiden 是四極的質譜儀一個主導的製造商研究的和程序工程的。 他們的產品我們的產品解決各種各樣的應用包括:

  • 精確度氣體分析
  • 由等離子離子和離子能源的直接測量的等離子體診斷
  • UHV 表面科學的 SIMS 探測
  • 催化性能量化
  • 熱重分析法的研究

這些分析儀器被設計運轉在延長從 30 個棒進程的壓範圍下來對 UHV/XHV。

此信息是來源,覆核和適應從 Hiden 提供的材料分析。

關於此來源的更多信息,请請參觀分析的 Hiden。

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

Last Update: 15. July 2013 15:50

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