对大气等离子的分析

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简介
设备
气体分析
等离子描述特性
结论
关于分析的 Hiden

简介

EQP 的一个 Hiden HPR-60 入口系统 1000 系列直接成象质谱仪测量仪为大气等离子分析使用。 此特定抽样入口被设计为了击穿等离子房间和启用等离子的敏感评定以至大气压。 要使从大气的压减到最小衡量兼容压,三个锥体系统与小的管口的用于分开入口成三个阶段。 分别地抽了每个阶段。 MASsoft 用于通过模式收集关于中立,正和负种类的数据可用通过 MASsoft 控制软件。

设备

Hiden HPR-60 入口系统是抽样质谱仪的分子束。 这为应用的准确的处理抽样被开发例如等离子铭刻和证言,化学气相沉积,大气或者使研究成群、燃烧和纳米颗粒研究和流动反应器。 在一定数量的应用,必须减少处理压是兼容的对四极的质谱仪的工作压力。 这可以由一个设计达到,例如在表 1。

图 1. 入口与管口范围和抽的地点的抽样系统概要。

这个抽样的部分包括管口分隔的几个房间。 分别地抽每个房间通过房间获得从抽样的区的连续降压到测量仪。 当曾经管口范围的一个最佳组合和抽费率,抽样可以进行以大气压时,无需显示测量仪在超压力。 降压使这个范例保持作为一条连贯射线,减少在范例和背景气体之间的冲突和消灭与表面的交往,显著地改进准确性。 管口可以被互换和影响模块化和射线重点。 这张抽的效率由此设计最大化。

在此特定应用,为此入口系统选择的质谱仪是 Hiden EQP-1000。 这是一台联合的 45° 部门域能源分析程序和质谱仪有 9mm 四极的标尺的。 质量范围选项可以从 300, 510, 1000, 2500 被选择 amu,提供最佳的性能给相关研究应用。 三次补白适合如标准,提高准确性、区分和质量歧视效应。

气体分析

氩气体用于评估这个软件的残余的 (RGA)气体分析模式。 当气体穿过三个阶段,它迅速变冷静和 dimerises。 所以被分析的这个信号是高峰2 Ar 80 的 amu,在表 2. 能被看见。 为此低浓度种类,可以明显地注意到计数费率一贯地 50,000 计数每秒。

图 2. Ar 气体的, RGA 模式扫描。

分子束对准线被评估了好从背景强度,等同与这条射线 " off " 在计数的级别每秒。 通常,这与最严格的 Ar 40 峰顶比较检查相当数量二聚作用。 然而,此峰顶为评定是太强烈的。 因此附属 Ar 36 锐化被评定了在级别的大约 0.3% 那 Ar 40 峰顶。 被计算的比例在表 1. 被总结。 扫描在图 3a 和 3b 被看到。

Ar 种类的表 1. 被计算的比例。

泵地点

SEM/计数 s-1 比例向 Ar 80
Ar 80
53,000
1 : 1
Ar 36 (0.3%)
2.1 x 106
40 : 1
Ar 40日 (100%)
7.0 x 108 (外推)
13,207 : 1

图 3a。 Ar36 的质量扫描, RGA 模式。 
图 3b。 Ar80 的质量扫描, RGA 模式。

因此相当数量二聚作用和射线区分对种类的这些小的级别被计算了。 主要,使用测量仪,仅更小的种类被评定。 然而,大弥撒种类也调查。 要测试测量仪的大弥撒区分,从范例的信号 heptacosafluorotributylamine, PFBTA (CFN1227),被评定。 这是与一个强烈的峰顶的一种大化合物质量 219,在质量扫描在被看到的 RGA 模式下能被看到在表 4。 这个峰顶明显地被看到,显示出,测量仪的质量定标延伸至大弥撒。

图 4. PFBTA 的质量扫描, RGA 模式。

要测试测量仪的检测极限,航空被抽样。 氪、 Kr 和氙, Xe 的级别,通过各自寻找他们的主要峰顶提取,在质量 84 和 132。 二种扫描结果在图 5a 和 5b 能被看到。

图 5a。 Xe 的质量扫描, RGA 模式。

图 5b。 Kr 的质量扫描, RGA 模式。

再次计数费率提供浓度的表示在航空的。 在质量测量仪的相对区分被考虑了到后,这些分别为 700 和 2300,近似对应与在 1 ppm 和 87 ppm 正常大气航空的稀有。

电子附件能源也被评定了为不2在负离子 RGA 模式下。 扫描在与这个最严格的信号为负氧气离子,质量 16 的表 6 被看到,是此离子的来源。

图 6. 电子 RGA 模式的附件扫描。

等离子描述特性

要使用测量仪的离子分析能力,这个范例从中立气体被更改到等离子。 以丙烷火焰的形式,对于此实验 “大气等离子”被生产了。 火焰的技巧确定接近最佳的抽样的第一个锥体管口。 偏压在被采取的锥体和压读数被设置了。 仪器的这些集合条件在表 2. 被总结。

表 2. 为 Ar 气体实验适应。

阶段 直径/mm 偏心/V 压读数/乇
范例
--
--
9.0 x 10-1 (大气。)
管口 1
0.1
+30
7.5 x 10-1
管口 2
0.4
-6
4.9 x 10-4
管口 3
0.6
-30
2.0 x 10-7

调整电压通过锥体入口获得这条必需的射线,提供详细的分析。 电压的优化提高降压的加速度作用并且保证在这个来源的好重点。

图 7a 和 7b 在正离子 SIMS 模式显示各自大量数据和能源数据,获得从测量仪。 因此仅离子在等离子被生产和被运输在分子束路径下将被分析。

图 6a。 大气等离子的质量扫描。  
图 6b。 离子大气等离子能源扫描。

图 7a 明显地显示质量 19 峰顶。 计数费率的 18,000 建议沿分子束路径的好重点。 其他峰顶在一个更小的级别,但是解决从噪声。 图 6b 显示这个能源被集中在与 15,000 计数峰顶的零的伏特每秒。 等离子的因此特性被定义。

结论

测量仪在检测正,中立和负种类的 RGA 所有需要的模式下发挥作用。 此外,入口系统允许从等离子的附属离子被分析在至大气级别。 并且出峰电势、离子能源和其他等离子特性可以被学习。 并且减少压通过入口系统的阶段,三个锥体可能有各自的潜在适用于他们。 此功能为射线研究是有用的。

关于分析的 Hiden

分析的 Hiden 是四极的质谱仪一个主导的制造商研究的和程序工程的。 他们的产品我们的产品解决各种各样的应用包括:

  • 精确度气体分析
  • 由等离子离子和离子能源的直接测量的等离子体诊断
  • UHV 表面科学的 SIMS 探测
  • 催化性能量化
  • 热重分析法的研究

这些分析仪器被设计运转在延长从 30 个棒进程的压范围下来对 UHV/XHV。

此信息是来源,复核和适应从 Hiden 提供的材料分析。

关于此来源的更多信息,请参观分析的 Hiden。

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

Last Update: 14. June 2013 09:07

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