Вакуумдық жүйелерде газ талдағыштардың қолданылуы мен түрлері
Residual gas analyzer
Газ анализаторы (RGA) – вакуум жүйелерінде газ тазалығын бақылау құралы. Ластануларды анықтап, процестерді жақсартады. Төмен қысымдағы газдың құрамын өлшейді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Қалдық газ талдағышы (RGA) – кішкентай және көбінесе берік массалық спектрометр, әдетте вакуумдық жүйелердегі процестерді басқару және ластануды бақылау үшін қолданылады. Егер төртполюсті массалық анализатор ретінде құрастырылған болса, ашық иондық көзді (OIS) немесе жабық иондық көзді (CIS) пайдаланатын екі нұсқасы бар. RGA-ларды жоғары вакуум қолданыстарында, мысалы, зерттеу камераларында, беттік ғылым орналымдарында, үдеткіштерде, сканерлік микроскоптарда және т.б. кездестіруге болады. RGA көбінесе вакуумның сапасын бақылау және төмен қысымды газ ортасындағы минималды қоспаларды оңай анықтау үшін қолданылады. Бұл қоспаларды Torr деңгейіне дейін өлшеуге болады, ал фондық кедергілердің болмауы жағдайында ppm-нан да төмен деңгейде анықтауға мүмкіндік бар. RGA гелий, изопропил спирті немесе басқа да іздеу молекулаларын пайдаланатын сезімтал ин-ситу газ шығарғыш детекторы ретінде де қолданылады. Вакуумдық жүйелер Torr-дан төменгі деңгейге дейін сорғыланғанда, процесті бастамас бұрын вакуумдық тығыздардың қауіпсіздігін және вакуумның сапасын тексеруге болады, сондай-ақ төмен деңгейдегі ауаның кіруін, виртуалды ақауларды және басқа да ластаушы заттарды анықтауға болады.
A residual gas analyzer (RGA) is a small and usually rugged mass spectrometer, typically designed for process control and contamination monitoring in vacuum systems. When constructed as a quadrupole mass analyzer, there exist two implementations, utilizing either an open ion source (OIS) or a closed ion source (CIS). RGAs may be found in high vacuum applications such as research chambers, surface science setups, accelerators, scanning microscopes, etc. RGAs are used in most cases to monitor the quality of the vacuum and easily detect minute traces of impurities in the low pressure gas environment. These impurities can be measured down to Torr levels, possessing sub ppm detectability in the absence of background interferences. RGAs would also be used as sensitive in situ leak detectors commonly using helium, isopropyl alcohol or other tracer molecules. With vacuum systems pumped down to lower than Torr—checking of the integrity of the vacuum seals and the quality of the vacuum—air leaks, virtual leaks and other contaminants at low levels may be detected before a process is initiated.
Жабық ион көзі
Қысымды аралықта өлшеуді қажет ететін қолданбаларда OIS конфигурациясын CIS үлгі алу жүйесімен алмастыру арқылы қоршаған орта және процестік газдардың проблемасын едәуір азайтуға болады. Мұндай иондаушы төртполюсті массалық сүзгінің үстіне орналасады және электрондардың кіруі мен иондардың шығуы үшін екі тесігі бар қысқа, газ өткізбейтін түтікшеден тұрады. Иондар бір экстракциялық пластинкаға жақын пайда болады және иондаушыдан шығады. Электрлік оқшауланған алюминий сақиналары түтікшені және төртполюсті массалық құрастырманың қалған бөлігінен электродтарды оқшаулайды. Иондар тікелей процесс қысымында электронды соққы арқылы туындайды. Мұндай конструкция газ хроматографиялық массалық спектрометрия аспаптарында, төртполюсті газ анализаторларына бейімделуге дейін қолданылған. Көптеген коммерциялық CIS жүйелері аралықта жұмыс істейді және аралықтағы процесс қысымдары үшін массалық диапазонның барлық аймағында ppm деңгейін анықтау мүмкіндігін ұсынады. Жоғарғы шек ион-бейтарап соқтығысулар үшін орташа еркін жолдың қысқаруымен анықталады, бұл жоғары қысымда иондардың шашырауына және сезімталдықтың төмендеуіне әкеледі. CIS анодын тікелей процесс камерасына қосылған жоғары өткізгіштігі бар түтікше деп қарастыруға болады. Иондау аймағындағы қысым камераның қалған бөлігімен шамалас. Осылайша, CIS иондаушысы процесс қысымында тікелей электронды соққы арқылы иондарды жасайды, ал массалық анализатордың қалған бөлігі жоғары вакуумда сақталады. Мұндай тікелей үлгі алу жақсы сезімталдық пен жылдам жауап беру уақытын қамтамасыз етеді.
With applications requiring measurement of pressures between and Torr, the problem of ambient and process gases can be significantly reduced by replacing the OIS configuration with a CIS sampling system. Such an ionizer sits on top of the quadrupole mass filter and consists of a short, gas tight tube with two openings for the entrance of electrons and exit of ions. The ions are formed close to a single extraction plate and exit the ionizer. Electrically insulated alumina rings seal the tube and the biased electrodes from the rest of the quadrupole mass assembly. The ions are produced by electron impact directly at the process pressure. Such design has been applied to gas chromatography mass spectrometry instruments before adaption by quadrupole gas analyzers. Most commercially available CIS systems operate between and Torr and offer ppm level detectability over the entire mass range for process pressures between and Torr. The upper limit is set by reduction in mean free path for ion neutral collisions which takes place at higher pressures, and results in the scattering of ions and reduced sensitivity. The CIS anode may be viewed as a high conductance tube connected directly to the process chamber. The pressure in the ionization area is virtually the same as the rest of the chamber. Thus the CIS ionizer produces ions by electron impact directly at the process pressure whilst the rest of the mass analyzer is kept under high vacuum. Such direct sampling provides good sensitivity and fast response times.