Analisi dei Plasmi Atmosferici

Da AZoNano

Indice

Introduzione
Strumentazione
Analisi di Gas
Caratterizzazione del Plasma
Conclusioni
Circa Hiden Analitico

Introduzione

Un sistema di entrata di Hiden HPR-60 con un EQP calibro dell'analizzatore di massa di 1000 serie è stato utilizzato per l'analisi atmosferica del plasma. Questa entrata specifica di campionatura è stata destinata per penetrare la camera del plasma e permettere alla misura sensibile del plasma fino a pressione atmosferica. Per minimizzare la pressione da atmosferico misurare le pressioni compatibili, un sistema di tre coni con i piccoli orifizi è stato usato per dividere l'entrata in tre fasi. Ogni fase è stata pompata esclusivamente. MASsoft è stato usato per riunire i dati circa le specie neutrali, positive e negative con i modi disponibili attraverso il software gestente di MASsoft.

Strumentazione

Il sistema di entrata di Hiden HPR-60 è un fascio molecolare che campiona lo spettrometro di massa. Ciò è sviluppata per la campionatura trattata precisa per le applicazioni quali incissione all'acquaforte ed il deposito del plasma, di deposizione chimica in fase di vapore, atmosferici o ragruppa la ricerca, studi di nanoparticella e di combustione e reattori di flusso. In una serie di applicazioni, la pressione trattata deve essere diminuita per essere compatibile alla pressione di esercizio dello spettrometro di massa del quadruplo. Ciò può essere raggiunta da una progettazione, quale nella Figura 1.

Figura 1. Disegno Schematico del sistema di campionamento dell'entrata con le dimensioni dell'orifizio e le posizioni di pompaggio.

La parte di campionamento comprende parecchie camere separate dagli orifizi. Ogni camera è pompata esclusivamente per ottenere una perdita di pressione sequenziale dall'area di campionamento attraverso le camere al calibro. Mentre usando una combinazione ottimale di dimensioni dell'orifizio e pompare le tariffe, campionante possono essere realizzati alle pressioni atmosferiche senza esporre il calibro alla sovrappressione. La perdita di pressione permette al campione di rimanere come raggio coerente, diminuente le collisioni fra il campione ed i gas di sfondo ed eliminante le interazioni con le superfici, miglioranti considerevolmente l'accuratezza. Gli orifizi possono essere scambiati ed urteranno la modulazione ed irradieranno il fuoco. Il risparmio di temi di pompaggio è massimizzato da questa progettazione.

In questa applicazione specifica, lo spettrometro di massa selezionato per questo sistema di entrata era il Hiden EQP-1000. Ciò è un analizzatore combinato di energia del campo del settore 45° e uno spettrometro di massa con i coni retinici del quadruplo di 9mm. Le opzioni di massa dell'intervallo possono essere scelte da 300, 510, 1000, il amu 2500, fornente la migliore prestazione all'applicazione pertinente della ricerca. Il filtro triplo misura come standard, migliorando l'accuratezza, la sensibilità e la distinzione di massa.

Analisi di Gas

Il gas dell'Argon è stato usato per valutare il modo residuo dell'analisi (RGA) di gas del software. Mentre il gas attraversa le tre fasi, si raffredda rapidamente e dimerises. Di Conseguenza il segnale analizzato è il amu2 dell'AR 80 di punta, che può essere veduto nella Figura 2. Anche per le specie basse di questa concentrazione, può essere osservato chiaramente che la tariffa di conteggio era coerente oltre 50.000 conteggi al secondo.

Figura 2. Scansione per il gas dell'AR, modo di RGA.

L'allineamento del fascio molecolare è stato valutato come buon dal livello di sfondo, equivalente al raggio essere "OFF" era ad un livello di conteggi al secondo. Solitamente, questo sarà paragonato al più forte picco dell'AR 40 per esaminare la quantità di dimerizzazione. Tuttavia, questo picco era troppo intenso per la misura. Quindi l'AR 36 secondaria alza è stata misurata ad un livello di approssimativamente 0,3% di quello del picco dell'AR 40. I rapporti calcolati sono riassunti in Tabella 1. Le scansioni sono vedute nella le Figure 3a e 3b.

Rapporti Calcolati della Tabella 1. per le specie dell'AR.

Posizione della Pompa

SEM/Conteggi s-1 Rapporto in AR 80
L'AR 80
53.000
1: 1
L'AR 36 (0,3%)
2,1 x 106
40: 1
L'AR 40 (100%)
7,0 x 108 (estrapolato)
13.207: 1

Figura 3a. Scansione Di Massa per Ar36, modo di RGA. 
Figura 3b. Scansione Di Massa per Ar80, modo di RGA.

Quindi la quantità di dimerizzazione e della sensibilità del raggio a questi piccoli livelli di specie è stata calcolata. Principalmente, soltanto le più piccole specie sono misurate facendo uso del calibro. Tuttavia, le specie dell'più alta massa egualmente sono studiate. Per verificare la sensibilità della messa solenne del calibro, il segnale da un campione del heptacosafluorotributylamine, PFBTA (CFN1227), è stato misurato. Ciò è un grande composto con un picco intenso della massa 219, che può essere veduto nella scansione di massa nel modo di RGA veduto nella Figura 4. Il picco è veduto chiaramente, dimostrante che la calibratura di massa del calibro estende fino alle più alte masse.

Figura 4. scansione Di Massa per PFBTA, modo di RGA.

Per verificare i limiti di segnalazione del calibro, l'aria è stata campionata. I livelli di cripto, di Kr e di Xeno, Xe, sono stati estratti cercando i loro picchi principali, alle masse 84 e 132 rispettivamente. I due valori possono essere veduti nella le Figure 5a e 5b.

Figura 5a. Scansione Di Massa per Xe, modo di RGA.

Figura 5b. Scansione Di Massa per Kr, modo di RGA.

Le tariffe di conteggi offrono Ancora un'indicazione della concentrazione in aria. Questi sono 700 e 2300, approssimativamente corrispondendo alle rarità in aria atmosferica normale di 1 PPM e di 87 PPM rispettivamente, dopo che la sensibilità relativa del calibro di massa è stata considerata.

L'energia del collegamento dell'elettrone egualmente è stata misurata per NO2 nel modo negativo dello ione RGA. La scansione è veduta nella Figura 6 con il più forte segnale per gli ioni negativi dell'ossigeno, la massa 16, che è una sorgente di questo ione.

Figura 6. scansione del collegamento dell'Elettrone per il modo di RGA.

Caratterizzazione del Plasma

Per usare l'abilità dell'analisi dello ione del calibro, il campione è stato cambiato da gas neutro a plasma. Per questo esperimento “il plasma atmosferico„ è stato prodotto sotto forma di fiamma a propano. Il suggerimento della fiamma è stato posizionato vicino al primo orifizio del cono per la campionatura ottimale. Le tensioni di polarizzazione sono state fissate sui coni e sui valori di pressione catturati. Queste condizioni d'impostazione per lo strumento sono riassunte in Tabella 2.

I Termini della Tabella 2. per l'AR intossicano l'esperimento.

Fase Diametro/millimetro Tendenziosità/V Valore/Torr di Pressione
Campione
--
--
9,0 x 10-1 (atmosfere.)
Orifizio 1
0,1
+30
7,5 x 10-1
Orifizio 2
0,4
-6
4,9 x 10-4
Orifizio 3
0,6
-30
2,0 x 10-7

Le tensioni erano regolato per ottenere il raggio richiesto attraverso l'entrata del cono, conceduta l'analisi dettagliata. L'Ottimizzazione delle tensioni migliora l'effetto di accelerazione della perdita di pressione ed assicura il buon fuoco sulla sorgente.

Le Figure 7a e 7b mostra i dati di massa ed i dati di energia rispettivamente, verificato dal calibro nel modo positivo dello ione SIMS. Quindi soltanto gli ioni sono prodotti nel plasma e sono trasportati giù il percorso di fascio molecolare saranno analizzati.

Figura 6a. Scansione Di Massa per plasma atmosferico.  
Figura 6b. Scansione di Energia dello Ione di plasma atmosferico.

La Figura 7a mostra chiaramente il picco della massa 19. La tariffa di conteggio di 18.000 suggerisce il buon fuoco lungo il percorso di fascio molecolare. Altri picchi sono ad un più piccolo livello, ma risolto dal disturbo. La Figura manifestazioni di 6b l'energia è concentrata ai volt zero con un picco di 15.000 conteggi al secondo. Le caratteristiche del plasma quindi sono definite.

Conclusioni

Il calibro funziona in tutti i modi necessari di RGA che individua le specie positive, neutrali e negative. Ancora, il sistema di entrata permette gli ioni secondari da plasma di essere analizzato fino al livello atmosferico. Inoltre il potenziale di aspetto, le energie dello ione e l'altra caratteristica del plasma possono essere studiati. Così come la diminuzione della pressione attraverso le fasi del sistema di entrata, i tre coni possono avere diversi potenziali applicati a loro. Questa funzionalità è utile per gli studi del raggio.

Circa Hiden Analitico

Hiden Analitico è un produttore principale degli spettrometri di massa del quadruplo per sia la ricerca che per process engineering. I Loro prodotti i Nostri prodotti indirizzano una diversa gamma di applicazioni compreso:

  • Analisi di gas di Precisione
  • Sistemi diagnostici di Plasma tramite la misura diretta delle energie degli ioni e dello ione del plasma
  • Sonde di SIMS per scienza della superficie di UHV
  • Quantificazione di prestazione di Catalisi
  • Studi Termogravimetrici

Questi strumenti analitici sono destinati per funzionare sopra un campo di pressione che si estende da 30 trattamenti della barra giù fino UHV/XHV.

Questi informazioni sono state originarie, esaminate ed adattate dai materiali forniti da Hiden Analitico.

Per ulteriori informazioni su questa sorgente, visualizzi prego Hiden Analitico.

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

Last Update: 14. June 2013 09:25

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit