Анализ Атмосферических Плазм

AZoNano

Содержание

Введение
Оборудование
Анализ Газа
Характеризация Плазмы
Заключения
О Hiden Аналитически

Введение

Система входа Hiden HPR-60 с EQP датчик массового анализатора 1000 серий была использована для атмосферического анализа плазмы. Этот специфический вход забора был конструирован для того чтобы прорезать камеру плазмы и включить чувствительное измерение плазмы на до атмосферном давлении. Для того чтобы уменьшить давление от атмосферического калибровать совместимые давления, система 3 конусов с малыми отверстиями была использована для того чтобы разделить вход в 3 этапа. Каждый этап был нагнетен отдельно. MASsoft было использовано для того чтобы собрать данные о нейтральных, положительных и отрицательных видах через режимы доступные через контрольную программу MASsoft.

Оборудование

Система входа Hiden HPR-60 молекулярный луч пробуя массовый спектрометр. Это начато для точного отростчатого забора для применений как etch и низложение плазмы, низложение химического пара, атмосферические или связывает исследование, изучения сгорания и nanoparticle и реакторы подачи. В нескольких применений, отростчатое давление необходимо уменьшить для того чтобы быть совместимо к рабочему давению квадрупольного массового спектрометра. Это может быть достигано конструкцией, как в Диаграмма 1.

Диаграмма 1. Схема системы забора входа с размерами отверстия и нагнетая положениями.

Пробуя часть состоит из нескольких камер отделенных отверстиями. Каждая камера нагнетена отдельно для того чтобы получить последовательное падение давления от пробуя области через камеры к датчику. Пока использование размеров отверстия сочетание из оптимального и нагнетать тарифы, пробуя можно выполнить на атмосферных давлениях без подвергать действию датчик к избыточному давлению. Падение давления позволяет образец остать как когерентный луч, уменьшая столкновения между образцом и газами предпосылки и исключая взаимодействия при поверхности, улучшая точность значительно. Отверстия можно взаимообменять и плотно сожмут фокус модуляции и луча. Нагнетая эффективность увеличена этой конструкцией.

В этом специфическом применении, массовый спектрометр выбранный для этой системы входа был Hiden EQP-1000. Это совмещенный анализатор энергии поля участка 45° и массовый спектрометр с штангами 9mm квадрупольными. Массовые варианты ряда можно выбрать от 300, 510, 1000, amu 2500, самое лучшее представление уместное применение исследования. Втройне фильтр приспособлен стандарт, увеличивающ точность, чувствительность и массовое различение.

Анализ Газа

Газ Аргона был использован для того чтобы оценить остаточный режим анализа (RGA) газа ПО. По Мере Того Как газ проходит через 3 этапа, он охлаждает вниз быстро и dimerises. Поэтому проанализированный сигнал amu2 Ar 80 пиковое, которое можно увидеть в Диаграмме 2. Даже для этого низкого вида концентрации, им можно ясно наблюдать что тариф отсчета находился последовательно над 50.000 отсчетами в секунду.

Диаграмма 2. Развертка для газа Ar, режима RGA.

Выравнивание молекулярного луча было оценено как хорошо с уровня предпосылки, соответствующего к лучу быть "OFF " находился на уровне отсчетов в секунду. Обычно, это будет идти в сравнение с самый сильный пик Ar 40 для того чтобы рассмотреть количество димеризации. Однако, этот пик был слишком интенсивен для измерения. Следовательно вторичный Ar 36 выступает был измерен на уровне приблизительно 0,3% из того из пика Ar 40. Высчитанные коэффициенты суммированы в Таблице 1. Развертки увидены в Диаграммах 3a и 3b.

Коэффициенты Таблицы 1. Высчитанные для видов Ar.

Положение Насоса

SEM/Отсчеты s-1 Коэффициент к 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 (экстраполировано)
13.207: 1

Диаграмма 3a. Массовая развертка для Ar36, режим RGA. 
Диаграмма 3b. Массовая развертка для Ar80, режим RGA.

Следовательно было высчитано количество димеризации и чувствительности луча к этим малым уровням видов. Главным Образом, только более малые виды измерены используя датчик. Однако, виды более высокой массы также расследованы. Для того чтобы испытать чувствительность высокой массы датчика, был измерен сигнал от образца heptacosafluorotributylamine, PFBTA (1227CFN). Это большая смесь с интенсивным пиком массы 219, который можно увидеть в массовой развертке в увиденном режиме RGA в Диаграмме 4. Пик ясно увиден, демонстрируя что массовая тарировка датчика удлиняет до более высоких масс.

Диаграмма 4. Массовая развертка для PFBTA, режим RGA.

Для того чтобы испытать пределы обнаружения датчика, был попробован воздух. Уровни криптона, Kr, и Ксенона, Xe, были извлечены путем искать их главным образом пики, на массе 84 и 132 соответственно. 2 результата развертки можно увидеть в Диаграммах 5a и 5b.

Диаграмма 5a. Массовая развертка для Xe, режим RGA.

Диаграмма 5b. Массовая развертка для Kr, режим RGA.

Опять тарифы отсчетов предлагают индикацию концентрации в воздухе. Эти 700 и 2300, приблизительно соответствующ с редкостями в нормальном атмосферическом воздухе 1 ppm и 87 ppm соответственно, после того как была учтена относительная чувствительность массового датчика.

Энергия приложения электрона также была измерена для НЕТ2 в отрицательном режиме иона RGA. Развертка увидена в Диаграмме 6 с самым сильным сигналом для отрицательных ионов кислорода, массой 16, которая источник этого иона.

Диаграмма 6. развертка приложения Электрона для режима RGA.

Характеризация Плазмы

Для использования способности анализа иона датчика, образец был изменен от нейтрального газа к плазме. Для этого эксперимента «атмосферическая плазма» была произведена в форме пламени пропана. Подсказка пламени была расположена близко к первому отверстию конуса для оптимального забора. Напряжения смещения были установлены на принятые конусы и чтения давления. Эти установленные условия для аппаратуры суммированы в Таблице 2.

Таблица 2. Подготовляет для эксперимента по газа Ar.

Этап Диаметр/mm Смещение/V Давление Рединг/Торр.
Образец
--
--
9,0 x 10-1 (atmos.)
Отверстие 1
0,1
+30
7,5 x 10-1
Отверстие 2
0,4
-6
4,9 x 10-4
Отверстие 3
0,6
-30
2,0 x 10-7

Напряжения тока были отрегулированы для того чтобы получить необходимый луч через вход конуса, позволенный детальному анализу. Оптимизирование напряжений тока увеличивает влияние ускорения падения давления и обеспечивает хороший фокус на источнике.

На Диаграммы 7a и 7b показано массовые данные и данные по энергии соответственно, получено от датчика в положительном режиме иона SIMS. Следовательно только будут проанализированы ионы произведены в плазме и транспортированы вниз с путя молекулярного луча.

Диаграмма 6a. Массовая Развертка для атмосферической плазмы.  
Диаграмма 6b. Развертка Энергии Иона атмосферической плазмы.

На Диаграмму 7a ясно показано пик массы 19. Тариф отсчета 18.000 предлагает хороший фокус вдоль путя молекулярного луча. Другие пики на более малом уровне, но разрешено от шума. Диаграмма выставки 6b энергия центризована на zero вольтах с пиком 15.000 отсчетов в секунду. Характеристики плазмы поэтому определены.

Заключения

Датчик действует в всех необходимых режимах RGA обнаруживая положительные, нейтральные и отрицательные виды. Furthermore, система входа позволяет вторичные ионы от плазмы быть проанализированным на до атмосферическом уровне. Также потенциал появления, энергии иона и другую характеристику плазмы можно изучить. Также, как уменьшение давления через этапы системы входа, 3 конуса могут иметь индивидуальные потенциалы прикладные к им. Эта характеристика полезна для изучений луча.

О Hiden Аналитически

Hiden Аналитически ведущее изготовление квадрупольных массовых спектрометров и для исследования и для експлуатационной инженерии. Их продукты Наши продукты адресуют разнообразный диапозон применения включая:

  • Анализ газа Точности
  • Диагностики Плазмы сразу измерением энергий ионов и иона плазмы
  • Зонды SIMS для науки поверхности UHV
  • Квантификация представления Катализирования
  • Термогравиметрические изучения

Эти аналитически аппаратуры конструированы для работы над рядом давления удлиняя от процессов 30 адвокатских сословий вниз к UHV/XHV.

Эта информация найденный, расмотрена и приспособлена от материалов обеспеченных Hiden Аналитически.

Для больше информации на этом источнике, пожалуйста посетите Hiden Аналитически.

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

Last Update: 14. June 2013 09:48

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit