Analyse van Atmosferisch Plasma

Door AZoNano

Inhoudstafel

Inleiding
Apparatuur
De Analyse van het Gas
De Karakterisering van het Plasma
Conclusies
Ongeveer Analytische Hiden

Inleiding

Een Hiden hpr-60 werd inhamsysteem met een EQP de analysatormaat van de 1000 reeksenmassa gebruikt voor atmosferische plasmaanalyse. Deze specifieke bemonsteringsinham werd ontworpen om de plasmakamer te doordringen en gevoelige meting van het plasma bij tot luchtdruk toe te laten. Om de druk van atmosferisch te minimaliseren om compatibele druk te meten, werd een systeem van drie kegels met kleine openingen gebruikt om de inham in drie stadia te verdelen. Elk stadium werd afzonderlijk gepompt. MASsoft werd gebruikt om gegevens over neutrale, positieve en negatieve species door de wijzen te verzamelen beschikbaar door de het controleren MASsoft software.

Apparatuur

Hiden hpr-60 inhamsysteem is een moleculaire de massaspectrometer van de straalbemonstering. Dit wordt ontwikkeld want de nauwkeurige procesbemonstering voor toepassingen zoals plasma en deposito, chemische dampdeposito, atmosferisch of clusteronderzoek, verbranding en nanoparticle studies en stroomreactoren etst. In een aantal toepassingen, moet de procesdruk compatibel worden verminderd om aan de werkende druk van de quadrupole massaspectrometer te zijn. Dit kan door een ontwerp, zoals in Figuur 1 worden bereikt.

Figuur 1. Schema van het systeem van de inhambemonstering met openingsgrootte en het pompen plaatsen.

Het bemonsteringsdeel bestaat uit verscheidene die kamers door openingen worden gescheiden. Elke kamer wordt gepompt afzonderlijk om een opeenvolgende drukdaling uit het bemonsteringsgebied door de kamers aan de maat te verkrijgen. Terwijl het gebruiken van een optimale combinatie openingsgrootte en het pompen van tarieven, kan het steekproefonderzoek bij luchtdrukken worden uitgevoerd zonder de maat aan overdruk bloot te stellen. De drukdaling laat de steekproef toe om als coherente straal te blijven die, die botsingen tussen steekproef en achtergrondgassen verminderen en interactie met oppervlakten elimineren, aanzienlijk verbeterend nauwkeurigheid. De openingen kunnen worden uitgewisseld en zullen de modulatie en de straalnadruk beïnvloeden. De het pompen efficiency wordt gemaximaliseerd door dit ontwerp.

In deze specifieke die toepassing, was wordt geselecteerd de massaspectrometer voor dit inhamsysteem Hiden eqp-1000. Dit is een gecombineerde van de de energieanalisator en massa van het 45°- sectorgebied spectrometer met 9mm quadrupole staven. De opties van de massawaaier kunnen van 300, 510, 1000 worden gekozen, amu 2500 die, de beste prestaties verstrekken aan de relevante onderzoektoepassing. De drievoudige filter wordt gepast als norm, die nauwkeurigheid, gevoeligheid en massaonderscheid verbeteren.

De Analyse van het Gas

Gas van het Argon werd gebruikt om de overblijvende wijze van de gasanalyse (RGA) van de software te evalueren. Aangezien het gas door de drie stadia overgaat, koelt het neer snel en dimerises. Daarom is het geanalyseerde signaal amu2 van AR 80 piek, die in Figuur 2 kan worden gezien. Zelfs voor deze lage concentratiespecies, kan men duidelijk opmerken dat het tellingstarief constant meer dan 50.000 tellingen per seconde was.

Figuur 2. Aftasten voor het gas van AR, wijze RGA.

De moleculaire straalgroepering werd geëvalueerd goed sinds het achtergrondniveau, gelijkwaardig aan de straal die "uit" was op een niveau van tellingen per seconde zijn. Gewoonlijk, zal dit met de sterkste piek van AR worden vergeleken 40 om de hoeveelheid dimerisation te onderzoeken. Nochtans, was deze piek te intens voor meting. Vandaar werd de secundaire piek van AR 36 gemeten op een niveau van ong. 0.3% van dat van de piek van AR 40. De berekende verhoudingen worden samengevat in Lijst 1. Het aftasten wordt gezien in Cijfers 3a en 3b.

Lijst 1. Berekende verhoudingen voor de species van AR.

De Plaats van de Pomp

SEM/Tellingen s-1 Verhouding aan AR 80
AR 80
53.000
1: 1
AR 36 (0.3%)
2.1 x 106
40: 1
AR 40 (100%)
7.0 (geëxtrapoleerd8 ) x 10
13.207: 1

Cijfer 3a. Het aftasten van de Massa voor Ar36, wijze RGA. 
Cijfer 3b. Het aftasten van de Massa voor Ar80, wijze RGA.

Vandaar werd het bedrag van dimerisation en de straalgevoeligheid op deze kleine niveaus van species berekend. Meestal, slechts worden de kleinere species gemeten gebruikend de maat. Nochtans, worden de hogere massaspecies ook onderzocht. Om de hoge massagevoeligheid van de maat te testen, werd het signaal van een steekproef van heptacosafluorotributylamine, PFBTA (CFN1227), gemeten. Dit is een grote samenstelling met een intense die piek van massa 219, die in het massaaftasten op wijze kan worden gezien RGA in Figuur 4 wordt gezien. De piek wordt duidelijk gezien, aantonend dat de massakaliberbepaling van de maat zich tot de hogere massa's uitbreidt.

Figuur 4. Het aftasten van de Massa voor PFBTA, wijze RGA.

Om de opsporingsgrenzen van de maat te testen, werd de lucht bemonsterd. De niveaus van krypton, Kr, en Xenon, Xe, werden gehaald door hun hoofdpieken, bij massa 84 en 132 respectievelijk te zoeken. De twee aftastenresultaten kunnen in Cijfers 5a en 5b worden gezien.

Cijfer 5a. Het aftasten van de Massa voor Xe, wijze RGA.

Figuur 5b. Het aftasten van de Massa voor Kr, wijze RGA.

Opnieuw bieden de tellingentarieven een aanwijzing van de concentratie in lucht aan. Deze zijn 700 en 2300, ongeveer respectievelijk corresponderend met de zeldzaamheden in normale atmosferische lucht van 1 p.p.m. en 87 p.p.m., nadat de relatieve gevoeligheid van de massamaat in acht is genomen.

De energie van de elektronengehechtheid werd ook gemeten voor NR2 op negatieve ionenwijze RGA. Het aftasten wordt gezien in Figuur 6 met het sterkste signaal voor negatieve zuurstofionen, massa 16, die een bron van dit ion is.

Figuur 6. De gehechtheidsaftasten van het Elektron voor wijze RGA.

De Karakterisering van het Plasma

Om de ionenanalysecapaciteit van de maat te gebruiken, werd de steekproef veranderd van neutraal gas aan plasma. Voor dit experiment werd het „atmosferische plasma“ geproduceerd in de vorm van een propaanvlam. Het uiteinde van de vlam werd geplaatst dicht bij de eerste kegelopening voor optimale bemonstering. De bias voltages werden geplaatst op de kegels en genomen druk de lezingen. Deze vastgestelde voorwaarden voor het instrument worden samengevat in Lijst 2.

Lijst 2. Voorwaarden voor het het gasexperiment van AR.

Stadium Diameter/mm Bias/V De Lezing/de Torr van de Druk
Steekproef
--
--
9.0 x 10-1 (atmos.)
Opening 1
0.1
+30
7.5 x 10-1
Opening 2
0.4
-6
4.9 x 10-4
Opening 3
0.6
-30
2.0 x 10-7

De voltages werden aangepast om de vereiste straal door de kegelinham te verkrijgen, toegestaan gedetailleerde analyse. De Optimalisering van de voltages verbetert het versnellingseffect van de drukdaling en verzekert goede nadruk op de bron.

De Cijfers 7a en 7b toont de massagegevens en de energiegegevens respectievelijk, uit de maat op positieve ionenwijze die SIMS worden verkregen. Vandaar slechts zullen de ionen geproduceerd=worden= in het plasma en vervoerd onderaan de moleculaire straalweg worden geanalyseerd.

Cijfer 6a. Het Aftasten van de Massa voor atmosferisch plasma.  
Cijfer 6b. Het Ionen Aftasten van de Energie van atmosferisch plasma.

Het Cijfer 7a toont massa 19 duidelijk piek. Het tellingstarief van 18.000 stelt goede nadruk langs de moleculaire straalweg voor. Andere pieken zijn op kleiner niveau, maar vastbesloten van het lawaai. Het Cijfer 6b toont de energie bij nul volts met een piek van 15.000 tellingen per seconde gecentreerd is. De kenmerken van het plasma worden daarom bepaald.

Conclusies

De maat functioneert op alle nodig wijzen van RGA ontdekkend positieve, neutrale en negatieve species. Voorts laat het inhamsysteem dat de secundaire ionen van plasma toe worden geanalyseerd bij tot atmosferisch niveau. Ook kunnen de verschijnings potentiële, ionenenergieën en ander plasmakenmerk worden bestudeerd. Evenals het verminderen van de druk door de stadia van het inhamsysteem, kunnen de drie kegels individueel die potentieel hebben op hen wordt toegepast. Deze eigenschap is nuttig voor straalstudies.

Ongeveer Analytische Hiden

Analytische Hiden is een belangrijke fabrikant van quadrupole massaspectrometers voor zowel onderzoek als voor procestechniek. Hun producten Onze producten richten een diverse waaier van toepassingen met inbegrip van:

  • Het gasanalyse van de Precisie
  • De diagnostiek van het Plasma door directe meting van plasmaionen en ionenenergieën
  • Sondes SIMS voor UHV oppervlaktewetenschap
  • De prestatiesgetalsmatige weergave van de Katalyse
  • Thermogravimetrische studies

Deze analytische instrumenten worden ontworpen om over een drukwaaier te werken die van 30 barsprocessen zich neer tot UHV/XHV uitbreiden.

Deze informatie is afkomstig geweest, herzien en die van materialen door Hiden Analytical aangepast worden verstrekt.

Voor meer informatie over deze bron, te bezoeken gelieve Analytische Hiden.

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

Last Update: 14. June 2013 09:14

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit