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질량 분석 장비오 압력을 변환하는 방법

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미터링 밸브의 기능은 무엇입니까?

일반적인 질량 분광계를 1 · 10-4mbar를 초과하는 압력에 적응시키는 가장 간단한 방법은 미터링 밸브를 사용하는 것입니다. 하지만 유동 속성이 명백히 정의되지 않기 때문에 원래 기체 구성과의 편차가 발생할 수 있다는 단점이 있습니다.

압력 변환기는 어떻게 작동합니까?

총 압력이 1 · 10^-4mbar를 초과하는 상태에서 기체 혼합물을 검사하려면 기체를 분리하지 않는 압력 변환기를 사용해야 합니다. 그림 4.7은 이러한 압력 변환기의 작동 방식을 설명하는 데 사용됩니다.

a. 공정 압력 < 1mbar: 기체가 진공 용기에서 분자 유동으로 나와 전도도 값 L₂인 다이어프램을 통해 "센서 챔버"(자체 고진공 시스템 보유)로 들어갑니다. 분자 유동은 분리를 유발하지만 이는 압력 수준과 무관합니다. 센서 챔버와 터보 분자 펌프 사이에 위치한 분자 유동이 있는 두 번째 다이어프램은 L₂에서 발생하는 분리를 보상합니다.

B. 공정 압력 > 1mbar: 2단계 압력 변환기. 소형(로터리 베인) 펌프를 사용하면 기체의 층류 유동이 모세관 또는 다이어프램을 통해 저진공 영역에서 우회됩니다(전도도 값 L₃). 펌프에 들어가기 전에 약 1mbar 압력으로 이 유동의 작은 부분이 다시 전도도 값이 L₂인 다이어프램에 분자 유동으로 유입됩니다.

그림 4.7 압력 변환기의 원리(단계 B는 1단계 버전에만 해당, 단계 A 및 단계 B는 2단계 장치임)

흡착 및 응축으로 인한 기체 조성 변조는 압력 변환기와 모세관을 가열하여 방지할 수 있습니다.
측정 장치 자체에서 기체 조성에 미치는 영향을 평가하기 위해 (최종적으로 이온 소스의 전자 충격 에너지에 관하여) 음극의 재질 및 크기에 대한 사양과 함께 금속, 유리 및 세라믹 구성 요소의 재질 및 표면 영역에 대한 정보가 필요합니다.

폐쇄 이온 소스(CIS)

센서 챔버 또는 음극에서 기인할 수 있는 영향(예: 음극 가열에 의한 CO-CO₂ 평형 장애)을 억제하거나 완전히 방지하도록 하기 위해 폐쇄 이온 소스(CIS)가 많은 경우에 사용됩니다.

CIS는 전자가 방출되는 음극 챔버와 기체 입자의 충돌 이온화가 발생하는 충돌 챔버, 두 부분으로 나뉩니다. 두 챔버는 서로 다르게 펌핑됩니다. 음극 챔버의 압력은 약 10^-5mbar이며, 충돌 공간에서의 압력은 약 10^-3mbar입니다. 진공 챔버에서 나오는 기체는 금속 밀봉된 베이커블 밸브(압력 변환기, 초고진공 기술)를 통해 충돌 챔버로 들어갈 수 있습니다. 약 10^-3mbar에서 고수율 이온화가 발생합니다. 충돌을 가하는 전자는 약 10^-5mbar의 음극 챔버에서 방출되어 작은 입구를 통과하여 충돌 챔버로 들어갑니다. 개방 이온 소스 대비 신호 대 잡음비(잔류 기체)는 10⁺³ 이상의 계수로 전체적으로 증가합니다. 그림 4.8은 스퍼터 기술의 일반적인 적용을 위한 개방 및 폐쇄 이온 소스 구성 간의 기본 차이를 보여줍니다. 기하학 및 전자 에너지(개방 이온 소스 102eV, CIS 75 또는 35eV)와 관련하여 개방 이온 소스와 비교할 때 CIS의 수정된 설계를 통해 더 낮은 전자 에너지 수준을 선택할 경우 다양한 단편 분포 패턴을 찾을 수 있습니다. 예를 들어 질량 18의 아르곤 36⁺ 동위원소는 43.5eV 미만의 전자 에너지에서 감지할 수 없으므로 공정 기체로 아르곤을 사용하여 스피터 공정에서 질량 18의 H₂O⁺ 감지가 변조될 수 없습니다.

그림 4.8 개방 이온 소스(왼쪽) 및 폐쇄 이온 소스(오른쪽)

AGM(공격적 기체 모니터링) 작동 원리

많은 경우에 검사되는 공정 기체는 매우 공격적이므로 음극이 단 짧은 시간 온전할 수 있습니다. AGM은 어떠한 종류의 "역방향" 유동이 없는 방식으로 층류 유동 속성을 사용합니다. 별도의 AGM 밸브로 제어되는 별도의 작동 기체는 압력 변환기 앞에 있는 "퍼지 기체"로 도입되고, TRANSPECTOR로 향하면서 진공 챔버로 향하는 흐름이 설정됩니다. 따라서 공정 기체는 AGM 밸브가 폐쇄된 경우에만 TRANSPECTOR에 도달할 수 있습니다. 밸브가 개방되면 TRANSPECTOR는 순수 작동 기체만 확인합니다. 그림 4.9는 AGM 원리를 나타냅니다.