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定量ガス分析とは何ですか?

未知の混合ガスのスペクトルを解釈する際には、特に困難があります。さまざまな発生源からのイオンフローの比率は、すべての発生源が特定された後でのみ、互いに相殺することができます。真空技術の多くの用途では、原子番号が50以下の既知の独自性の単純なガスの混合物を扱うことになります(ただし、プロセス関連のガスは例外となる可能性があります)。通常、より複雑なケースでは、多くのガス成分の完全に未知の混合物に多数の重ね合わせがあるスペクトルがあります。ここでは、定量分析を行う前に定性分析を行う必要があります。発生する難易度は、重ね合わせる数(個別/少数/多数)によって異なります。 

個々の重ね合わせの場合、相互に、複数の原子番号に対して同じ種類のガスを測定しているときにイオンフローのバランスをとることで、多くの場合生産性が高くなります。 

重ね合わせの数が多く、全体的なガスの数が限られている場合、既知の組成の較正ガスのスペクトルに対する補正係数を使用した表形式の評価が役立つことがよくあります。 

最も一般的なケースでは、複数のガスがすべての質量のイオンフローに多かれ少なかれ寄与することになります。原子番号mのそれぞれの場合のガスgの割合は、フラグメント係数Ffm,gによって表されます。計算を簡略化するために、フラグメント係数Ffm,gには、トランスミッション係数TFと検出係数DFも含まれます。次に、質量mへのイオン電流は、関与するすべてのガスの全体のイオン電流の関数として、行列表記法で、次のようになります。

ion current vector

原子番号mのイオン電流ベクトル(個々のガスのフラグメントによる寄与から得られたもの)は、フラグメント行列に個々のガスのフローの合計のベクトルを掛けたものと等しくなります。 

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(簡略表記:i = FF · I) 

ここで、im+ = 原子番号のイオンフローベクトルで、さまざまな個別ガスのフラグメントの寄与によるものです 

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1つは、ガスによって引き起こされるイオンフローが部分圧力に比例することがわかります。線形方程式システムは、m = g(正方形行列)の特殊なインスタンスでのみ解決できます。m > gの場合は識別されています。測定誤差(ノイズなど)が避けられないため、方程式システムを正確に満たすイオンフロー全体I+g(部分圧力または濃度)のセットはありません。考えられるすべての解決策の中で、部分イオン流I+*mの逆計算後に、実際に測定された部分イオン電流i + mからの最小二乗偏差を示すセットI+*gを特定する必要があります。したがって、 

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この最小化の問題は、他の方程式システムの解と数学的に同じです 

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これはコンピュータによって直接評価できます。次に、個々のガスのイオン電流ベクトルは、次のとおりです。 

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