Анализатор остаточных газов

Анализатор остаточных газов

Анализатор остаточных газов, установленный на сублимационной сушилке лабораторного масштаба
Акроним	РГА
Использование	Измерение технологического газа
Производитель	ИНФИКОН
Модель	Транспектор 200

Анализатор остаточных газов ( RGA ) представляет собой небольшой и, как правило, прочный масс-спектрометр , обычно предназначенный для управления технологическими процессами и мониторинга загрязнений в вакуумных системах . При построении квадрупольного масс-анализатора существует две реализации: либо открытый источник ионов (OIS), либо закрытый источник ионов (CIS). RGA можно найти в приложениях с высоким вакуумом, таких как исследовательские камеры, для изучения поверхности установки , ускорители , сканирующие микроскопы и т. д. RGA используются в большинстве случаев для контроля качества вакуума и легкого обнаружения мельчайших следов примесей в газе низкого давления. среда. Эти примеси можно измерить до $10^{-14}$ Уровни Торра , обеспечивающие обнаруживаемость ниже ppm при отсутствии фоновых помех.

RGA также будут использоваться в качестве чувствительных на месте, детекторов утечек обычно с использованием гелия , изопропилового спирта или других индикаторных молекул. Когда вакуумные системы откачаны до уровня ниже $10^{-5}$ Торр — проверка целостности вакуумных уплотнений и качества вакуума — утечки воздуха, виртуальные утечки и другие загрязнения на низких уровнях могут быть обнаружены до начала процесса.

Открытый источник ионов

OIS — наиболее широко доступный тип RGA. Анализаторы остаточных газов измеряют давление, определяя вес каждого атома, когда он проходит через квадруполь. Цилиндрическая и осесимметричная, ионизаторы такого типа существуют с начала 1950-х годов. Тип OIS обычно монтируется непосредственно в вакуумную камеру, при этом проволока накала и анодная проволочная клетка подвергаются воздействию окружающей вакуумной камеры, что позволяет всем молекулам в вакуумной камере легко перемещаться через источник ионов. При максимальном рабочем давлении $10^{-4}$ Торр и минимальное обнаруживаемое парциальное давление , такое низкое, как $10^{-14}$ Торр при использовании в тандеме с электронным умножителем .

OIS RGA измеряют уровни остаточного газа, не влияя на газовый состав их вакуумной среды, хотя существуют ограничения производительности, которые включают:

• Дегазация воды из камеры, $H_{2}$ от электродов OIS и большинства разновидностей нержавеющей стали серии 300, используемых в окружающей вакуумной камере, из-за высоких температур источника горячего катода (> 1300 ° C).
• Электронно-стимулированная десорбция (ESD) отмечается по пикам, наблюдаемым при 12, 16, 19 и 35 часах ночи, а не по ионизации газообразных частиц электронным ударом, с эффектами, подобными эффектам дегазации. Этому часто противодействуют позолотой ионизатора, что, в свою очередь, снижает адсорбцию многих газов. использование ионизаторов с платиновым покрытием . молибденовых Альтернативой является

Закрытый источник ионов

В приложениях, требующих измерения давления между $10^{-4}$ и $10^{-3}$ Торр, проблему окружающего и технологического газа можно значительно уменьшить, заменив конфигурацию OIS на систему отбора проб CIS. Такой ионизатор устанавливается поверх квадрупольного фильтра масс и состоит из короткой газонепроницаемой трубки с двумя отверстиями для входа электронов и выхода ионов. Ионы образуются вблизи одной экстракционной пластины и выходят из ионизатора. Электрически изолированные кольца из оксида алюминия изолируют трубку и смещенные электроды от остальной части квадрупольного массива. Ионы создаются электронным ударом непосредственно при технологическом давлении. Такая конструкция применялась к приборам газовой хроматографии и масс-спектрометрии до адаптации к квадрупольным газоанализаторам. Большинство коммерчески доступных систем CIS работают между $10^{-2}$ и $10^{-11}$ Torr и обеспечивают обнаружение уровня ppm во всем диапазоне масс для технологических давлений между $10^{-4}$ и $10^{-2}$ Торр. Верхний предел устанавливается за счет уменьшения средней длины свободного пробега для ионно-нейтральных столкновений, которые происходят при более высоких давлениях и приводят к рассеянию ионов и снижению чувствительности.

CIS Анод можно рассматривать как трубку с высокой проводимостью, соединенную непосредственно с технологической камерой. Давление в зоне ионизации практически такое же, как и в остальной части камеры. Таким образом, ионизатор CIS производит ионы электронным ударом непосредственно при технологическом давлении, в то время как остальная часть масс-анализатора находится под высоким вакуумом. Такая прямая выборка обеспечивает хорошую чувствительность и быстрое время отклика.

Внешние ссылки

• Ссылка, описывающая пороговую ионизацию с помощью RGA.