Analyse von Atmosphärischen Plasmenn

Durch AZoNano

Inhaltsverzeichnis

Einleitung
Gerät
Gas Analyse
Plasma Kennzeichnung
Schlussfolgerungen
Über Hiden Analytisch

Einleitung

Eine Einlassanlage Hiden HPR-60 mit einem EQP Massenanalysegerätenanzeigeinstrument mit 1000 Serien wurde für atmosphärische Plasmaanalyse verwendet. Dieser spezifische Musterstückeinlaß wurde konstruiert, um die Plasmakammer einzudringen und empfindliches Maß des Plasmas mit bis zu Atmosphärendruck zu aktivieren. Um den Druck von atmosphärischem herabzusetzen kompatiblen Druck abzumessen, wurde eine Anlage von drei Kegeln mit kleinen Öffnungen verwendet um den Einlass in drei Stufen unterzuteilen. Jede Stufe wurde separat gepumpt. MASsoft wurde verwendet, um Daten über die neutralen, positiven und negativen Spezies durch die Modi zu erfassen, die durch die MASsoft Steuersoftware erhältlich sind.

Gerät

Die Einlassanlage Hiden HPR-60 ist ein molekularer Träger, der Massenspektrometer prüft. Dieses wird für genaues Prozessmusterstück für Anwendungen wie Plasmaätzung und -absetzung, Absetzung des chemischen Dampfes, atmosphärisch entwickelt oder Forschung, Verbrennungs- und Nanoparticlestudien und Flussreaktoren bündelt. In einigen Anwendungen muss der Prozessdruck verringert werden, um zum Betriebsdruck des Quadrupol-Massenspektrometers kompatibel zu sein. Dieses kann durch eine Auslegung, wie in Abbildung 1. erzielt werden.

Abbildung 1. Diagramm der Einlassmusterstückanlage mit Öffnungsgrößen und pumpenden Einbauorten.

Das prüfende Teil enthält einige Kammern, die durch Öffnungen getrennt werden. Jede Kammer wird separat gepumpt, um einen sequenziellen Druckabfall vom prüfenden Bereich durch die Kammern zum Anzeigeinstrument zu erreichen. Während können die Anwendung einer optimalen Kombination der Öffnungsgrößen und das Pumpen von Kinetik, prüfend mit Atmosphärendrücken durchgeführt werden, ohne das Anzeigeinstrument Überdruck auszusetzen. Der Druckabfall aktiviert die Probe, als zusammenhängender Träger zu bleiben, verringert Zusammenstöße zwischen Probe und Hintergrundgasen und beseitigt Interaktionen mit den Oberflächen und beträchtlich verbessert Genauigkeit. Die Öffnungen können ausgetauscht werden und werden den Modulations- und Trägerfokus auswirken. Die pumpende Leistungsfähigkeit wird durch diese Auslegung maximiert.

In dieser spezifischen Anwendung war das Massenspektrometer, das für diese Einlassanlage ausgewählt wurde, das Hiden EQP-1000. Dieses ist ein kombiniertes Bereich-Energieanalysegerät des Sektors 45° und ein Massenspektrometer mit 9mm Quadrupolgestängen. Die Massenreichweitenoptionen können von 300, 510, 1000, das amu 2500 gewählt werden und die beste Leistung zur relevanten Forschungsanwendung bereitstellen. Der dreifache Filter wird befestigt, wie Standard und erhöht Genauigkeit, Empfindlichkeit und Massenunterscheidung.

Gas Analyse

Argongas wurde verwendet, um den Restgasanalysemodus (RGA) der Software auszuwerten. Während das Gas durch die drei Stufen passiert, kühlt es unten schnell und dimerises ab. Deshalb ist das Signal, das analysiert wird, das Höchst2 amu AR 80, das in Abbildung 2. gesehen werden kann. Sogar für diese niedrigen Konzentrationsspezies, kann es offenbar beobachtet werden, dass die Zählrate durchweg über 50.000 Zählungen pro Sekunde war.

Abbildung 2. Scan für AR-Gas, RGA-Modus.

Die molekulare Strahlausrichtung wurde ausgewertet, wie gut seit der Hintergrundstufe, die mit dem Träger Sein gleichwertig ist, "OFF" auf einem Niveau von Zählungen pro Sekunde war. Normalerweise wird dieses mit der stärksten Spitze AR 40 verglichen, um die Menge von Dimerisation zu prüfen. Jedoch war diese Spitze für Maß zu intensiv. Folglich ragen das SekundärAr 36 wurde gemessen auf einem Niveau von ca. 0,3% von dem der Spitze AR 40 empor. Die berechneten Verhältnisse werden in Tabelle 1. zusammengefasst. Die Scans werden in den Abbildungen 3a und 3b gesehen.

Berechnete Verhältnisse der Tabelle 1. für AR-Spezies.

Pumpe Einbauort

SEM/Zählungen s-1 Verhältnis nach AR 80
AR 80
53.000
1: 1
AR 36 (0,3%)
2,1 x 106
40: 1
AR 40 (100%)
7,0 x 108 (extrapoliert)
13.207: 1

Abbildung 3a. Massenscan für Ar36, RGA-Modus. 
Abbildung 3b. Massenscan für Ar80, RGA-Modus.

Folglich wurde die Menge der Dimerisation und der Trägerempfindlichkeit zu diesen kleinen Niveaus von Spezies berechnet. Größtenteils nur kleinere Spezies werden unter Verwendung des Anzeigeinstruments gemessen. Jedoch werden Spezies der höheren Masse auch nachgeforscht. Um die Empfindlichkeit der hohen Masse des Anzeigeinstruments zu prüfen, wurde das Signal von einer Probe von heptacosafluorotributylamine, PFBTA (1227CFN), gemessen. Dieses ist ein großes Mittel mit einer intensiven Spitze von Masse 219, die im Massenscan in RGA-Modus gesehen werden kann, der in Abbildung 4. gesehen wird. Die Spitze wird offenbar gesehen und zeigt, dass die Massenkalibrierung des Anzeigeinstruments bis zu den höheren Massen sich ausdehnt.

Abbildung 4. Massenscan für PFBTA, RGA-Modus.

Um die Nachweisgrenzen auf das Anzeigeinstrument zu prüfen, wurde Luft geprüft. Die Niveaus des Kryptons, des Kr und des Xenons, Xe, wurden extrahiert, indem man beziehungsweise nach ihren Hauptspitzen, an Masse 84 und 132 suchte. Die zwei Scan-Ergebnisse können in den Abbildungen 5a und 5b gesehen werden.

Abbildung 5a. Massenscan für Xe, RGA-Modus.

Abbildung 5b. Massenscan für Kr, RGA-Modus.

Wieder bieten die Zählungskinetik eine Anzeige über die Konzentration in einer Luft an. Diese sind 700 und 2300 und ungefähr entsprechen mit den Raritäten in der normalen atmosphärischen Luft von 1 PPMs und von 87 PPMs beziehungsweise, nachdem die relative Empfindlichkeit des Massenanzeigeinstruments berücksichtigt worden ist.

Die Elektronanhangenergie wurde auch für NEIN2 im negativen Modus des Ion RGA gemessen. Der Scan wird in Abbildung 6 mit dem stärksten Signal für negative Sauerstoffionen, Masse 16 gesehen, die eine Quelle dieses Ions ist.

Abbildung 6. Elektronanhangscan für RGA-Modus.

Plasma Kennzeichnung

Um die Ionenanalysefähigkeit des Anzeigeinstruments zu verwenden, wurde die Probe vom neutralen Gas zum Plasma geändert. Für dieses Experiment wurde das „atmosphärische Plasma“ in Form einer Propanflamme produziert. Die Spitze der Flamme wurde nah an der ersten Kegelöffnung für optimales Musterstück in Position gebracht. Die Vorspannungen wurden auf die genommenen Kegel und die Druckanzeigen eingestellt. Diese gesetzten Bedingungen für das Instrument werden in Tabelle 2. zusammengefasst.

Tabelle 2. Klimatisiert für das AR-Gasexperiment.

Stufe Durchmesser/mm Vorspannung/V Druckanzeige/Torr
Probe
--
--
9,0 x 10-1 (Atmos.)
Öffnung 1
0,1
+30
7,5 x 10-1
Öffnung 2
0,4
-6
4,9 x 10-4
Öffnung 3
0,6
-30
2,0 x 10-7

Die Spannungen wurden eingestellt, um den erforderlichen Träger durch den Kegeleinlaß zu erreichen, ausführliche Analyse erlaubt. Optimierung der Spannungen erhöht den Beschleunigungseffekt des Druckabfalls und stellt guten Fokus auf der Quelle sicher.

Abbildungen 7a und 7b zeigt die Massendaten und die Energiedaten beziehungsweise, erreicht vom Anzeigeinstrument im positiven Modus des Ion SIMS. Folglich werden nur Ionen im Plasma produziert und werden hinunter den molekularen Strahlengang werden analysiert transportiert.

Abbildung 6a. MassenScan für atmosphärisches Plasma.  
Abbildung 6b. IonEnergie-Scan des atmosphärischen Plasmas.

Abbildung 7a zeigt offenbar die Spitze der Masse 19. Die Zählrate von 18.000 schlägt guten Fokus entlang dem molekularen Strahlengang vor. Andere Spitzen sind auf einem kleineren Niveau, aber gelöst von den Geräuschen. Abbildung 6b-Shows die Energie wird an den nullvolt mit einer Spitze von 15.000 Zählungen pro Sekunde zentriert. Die Eigenschaften des Plasmas werden deshalb definiert.

Schlussfolgerungen

Das Anzeigeinstrument arbeitet in allen erforderlichen Modi von RGA, welches die positiven, neutralen und negativen Spezies entdeckt. Außerdem ermöglicht die Einlassanlage die Sekundärionen vom Plasma, auf bis zu atmosphärischem Niveau analysiert zu werden. Auch Auftrittspotential, Ionenenergie und andere Plasmaeigenschaft können studiert werden. Sowie die Verringerung des Drucks durch die Stufen der Einlassanlage, können die drei Kegel die einzelnen Potenziale haben, die an ihnen angewendet werden. Dieses Merkmal ist für Trägerstudien nützlich.

Über Hiden Analytisch

Analytisches Hiden ist ein führender Hersteller von Quadrupol-Massenspektrometern für Forschung und für Verfahrenstechnik. Ihre Produkte Unsere Produkte adressieren eine verschiedene Benutzungsmöglichkeit einschließlich:

  • Präzisionsgasanalyse
  • Plasmadiagnostik durch direktes Maß von Plasmaionen- und -ionenenergie
  • SIMS-Fühler für UHV-Oberflächenwissenschaft
  • Katalysenleistungsquantifikation
  • Thermo-Gravimetrische Studien

Diese analytischen Instrumente werden konstruiert, um über einer Druckreichweite zu arbeiten, die sich unten von 30 Gerichtsprozessen auf UHV/XHV ausdehnt.

Diese Informationen sind Ursprungs- angepasst gewesen, wiederholt und von den Materialien, die von Analytischem Hiden bereitgestellt werden.

Zu mehr Information über diese Quelle, Analytisches bitte besuchen Sie Hiden.

Date Added: Jan 21, 2012 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 09:21

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