對大氣等離子的分析

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目錄

簡介
設備
氣體分析
等離子描述特性
結論
關於分析的 Hiden

簡介

EQP 的一個 Hiden HPR-60 入口系統 1000 系列直接成像質譜儀測量儀為大氣等離子分析使用。 此特定抽樣入口被設計為了擊穿等離子房間和啟用等離子的敏感評定以至大氣壓。 要使從大氣的壓減到最小衡量兼容壓,三個錐體系統與小的管口的用於分開入口成三個階段。 分別地抽了每個階段。 MASsoft 用於通過模式收集關於中立,正和負種類的數據可用通過 MASsoft 控制軟件。

設備

Hiden HPR-60 入口系統是抽樣質譜儀的分子束。 這為應用的準確的處理抽樣被開發例如等離子銘刻和證言,化學氣相沉積,大氣或者使研究成群、燃燒和納米顆粒研究和流動反應器。 在一定數量的應用,必須減少處理壓是兼容的對四極的質譜儀的工作壓力。 這可以由一個設計達到,例如在表 1。

圖 1. 入口與管口範圍和抽的地點的抽樣系統概要。

這個抽樣的部分包括管口分隔的幾個房間。 分別地抽每個房間通過房間獲得從抽樣的區的連續降壓到測量儀。 當曾經管口範圍的一個最佳組合和抽費率,抽樣可以進行以大氣壓時,无需顯示測量儀在超壓力。 降壓使這個範例保持作為一條連貫射線,減少在範例和背景氣體之間的衝突和消滅與表面的交往,顯著地改進準確性。 管口可以被互換和影響模塊化和射線重點。 這張抽的效率由此設計最大化。

在此特定應用,為此入口系統選擇的質譜儀是 Hiden EQP-1000。 這是一臺聯合的 45° 部門域能源分析程序和質譜儀有 9mm 四極的標尺的。 質量範圍選項可以從 300, 510, 1000, 2500 被選擇 amu,提供最佳的性能給相關研究應用。 三次補白適合如標準,提高準確性、區分和質量歧視效應。

氣體分析

氬氣體用於評估這個軟件的殘餘的 (RGA)氣體分析模式。 當氣體穿過三個階段,它迅速變冷靜和 dimerises。 所以被分析的這個信號是高峰2 Ar 80 的 amu,在表 2. 能被看見。 為此低濃度種類,可以明顯地注意到計數費率一貫地 50,000 計數每秒。

圖 2. Ar 氣體的, RGA 模式掃描。

分子束對準線被評估了好從背景強度,等同與這條射線 " off " 在計數的級別每秒。 通常,這與最嚴格的 Ar 40 峰頂比較檢查相當數量二聚作用。 然而,此峰頂為評定是太強烈的。 因此附屬 Ar 36 銳化被評定了在級別的大約 0.3% 那 Ar 40 峰頂。 被計算的比例在表 1. 被總結。 掃描在圖 3a 和 3b 被看到。

Ar 種類的表 1. 被計算的比例。

泵地點

SEM/計數 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

圖 3a。 Ar36 的質量掃描, RGA 模式。 
圖 3b。 Ar80 的質量掃描, RGA 模式。

因此相當數量二聚作用和射線區分對種類的這些小的級別被計算了。 主要,使用測量儀,仅更小的種類被評定。 然而,大彌撒種類也調查。 要測試測量儀的大彌撒區分,從範例的信號 heptacosafluorotributylamine, PFBTA (CFN1227),被評定。 這是與一個強烈的峰頂的一種大化合物質量 219,在質量掃描在被看到的 RGA 模式下能被看到在表 4。 這個峰頂明顯地被看到,顯示出,測量儀的質量定標延伸至大彌撒。

圖 4. PFBTA 的質量掃描, RGA 模式。

要測試測量儀的檢測極限,航空被抽樣。 氪、 Kr 和氙, Xe 的級別,通過各自尋找他們的主要峰頂提取,在質量 84 和 132。 二種掃描結果在圖 5a 和 5b 能被看到。

圖 5a。 Xe 的質量掃描, RGA 模式。

圖 5b。 Kr 的質量掃描, RGA 模式。

再次計數費率提供濃度的表示在航空的。 在質量測量儀的相對區分被考慮了到後,這些分別為 700 和 2300,近似對應與在 1 ppm 和 87 ppm 正常大氣航空的稀有。

電子附件能源也被評定了為不2在負離子 RGA 模式下。 掃描在與這個最嚴格的信號為負氧氣離子,質量 16 的表 6 被看到,是此離子的來源。

圖 6. 電子 RGA 模式的附件掃描。

等離子描述特性

要使用測量儀的離子分析能力,這個範例從中立氣體被更改到等離子。 以丙烷火焰的形式,對於此實驗 「大氣等離子」被生產了。 火焰的技巧確定接近最佳的抽樣的第一個錐體管口。 偏壓在被採取的錐體和壓讀數被設置了。 儀器的這些集合條件在表 2. 被總結。

表 2. 為 Ar 氣體實驗適應。

階段 直徑/mm 偏心/V 壓讀數/乇
範例
--
--
9.0 x 10-1 (大氣。)
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

調整電壓通過錐體入口獲得這條必需的射線,提供詳細的分析。 電壓的優化提高降壓的加速度作用并且保證在這個來源的好重點。

圖 7a 和 7b 在正離子 SIMS 模式顯示各自大量數據和能源數據,獲得從測量儀。 因此仅離子在等離子被生產和被運輸在分子束路徑下將被分析。

圖 6a。 大氣等離子的質量掃描。  
圖 6b。 離子大氣等離子能源掃描。

圖 7a 明顯地顯示質量 19 峰頂。 計數費率的 18,000 建議沿分子束路徑的好重點。 其他峰頂在一個更小的級別,但是解決從噪聲。 圖 6b 顯示這個能源被集中在與 15,000 計數峰頂的零的伏特每秒。 等離子的因此特性被定義。

結論

測量儀在檢測正,中立和負種類的 RGA 所有需要的模式下發揮作用。 此外,入口系統允許從等離子的附屬離子被分析在至大氣級別。 並且出峰電勢、離子能源和其他等離子特性可以被學習。 並且減少壓通過入口系統的階段,三個錐體可能有各自的潛在適用於他們。 此功能為射線研究是有用的。

關於分析的 Hiden

分析的 Hiden 是四極的質譜儀一個主導的製造商研究的和程序工程的。 他們的產品我們的產品解決各種各樣的應用包括:

  • 精確度氣體分析
  • 由等離子離子和離子能源的直接測量的等離子體診斷
  • UHV 表面科學的 SIMS 探測
  • 催化性能量化
  • 熱重分析法的研究

這些分析儀器被設計運轉在延長從 30 個棒進程的壓範圍下來對 UHV/XHV。

此信息是來源,覆核和適應從 Hiden 提供的材料分析。

關於此來源的更多信息,请請參觀分析的 Hiden。

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

Last Update: 14. June 2013 09:10

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