Gas analysis and mas spectrometers banner

การวิเคราะห์ก๊าซคืออะไรและทําไมจึงจําเป็น

แชร์ผ่าน

การวิเคราะห์ก๊าซที่แรงดันต่ําโดยใช้แมสสเปกโตรเมทรี

การวิเคราะห์ก๊าซที่แรงดันต่ํามีประโยชน์ไม่เพียงแต่เมื่อวิเคราะห์ก๊าซตกค้างจากปั๊มสุญญากาศ การทดสอบการรั่วไหลที่จุดเชื่อมต่อหน้าแปลน หรือสําหรับท่อจ่าย (อากาศอัด น้ํา) ในสุญญากาศ นอกจากนี้ยังมีความสําคัญในด้านต่างๆ ของการใช้งานและกระบวนการทางเทคโนโลยีสุญญากาศ ตัวอย่างเช่น ในการวิเคราะห์ก๊าซในกระบวนการที่ใช้ในการเคลือบผิวชั้นบาง ๆ บนพื้นผิว อุปกรณ์ที่ใช้สําหรับการวิเคราะห์ก๊าซเชิงคุณภาพและ/หรือเชิงปริมาณ ได้แก่ เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษที่มีขนาดเล็กมาก ซึ่งสามารถเชื่อมต่อกับระบบสุญญากาศได้โดยตรง เช่นเดียวกับเกจวัดสุญญากาศอื่นๆ ขนาดของเครื่องมือเหล่านี้ทําให้เครื่องมือวัดค่าเหล่านี้แตกต่างจากเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลอื่นๆ เช่น เครื่องที่ใช้สําหรับการวิเคราะห์ทางเคมีของก๊าซ อุปกรณ์หลังเหมาะไม่ดีนัก เช่น สําหรับใช้เป็นหน่วยวัดความดันบางส่วน เนื่องจากมีขนาดใหญ่เกินไป ต้องใช้สายเชื่อมต่อที่ยาวไปยังห้องสุญญากาศ และไม่สามารถอบด้วยตัวห้องสุญญากาศเองได้ การลงทุนในเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลเชิงวิเคราะห์จะยอดเยี่ยมอย่างไม่สมเหตุสมผล ตัวอย่างเช่น ข้อกําหนดด้านความละเอียดจะเข้มงวดน้อยกว่ามากสําหรับการวัดค่าความดันบางส่วน ความดันบางส่วนหมายถึงความดันที่เกิดจากก๊าซประเภทหนึ่งภายในส่วนผสมของก๊าซ ผลรวมของแรงดันบางส่วนสําหรับก๊าซทุกประเภทจะให้แรงดันรวม ความแตกต่างระหว่างก๊าซประเภทต่างๆ ขึ้นอยู่กับมวลโมลาร์ของก๊าซเหล่านั้น ดังนั้น วัตถุประสงค์หลักของการวิเคราะห์คือการจดทะเบียนสัดส่วนของก๊าซภายในระบบในแง่ของมวลโมลาร์ และกําหนดปริมาณของก๊าซแต่ละประเภทที่เกี่ยวข้องกับจํานวนอะตอมต่างๆ

อุปกรณ์วัดความดันบางส่วนที่ใช้กันทั่วไปประกอบด้วยระบบการวัดที่เหมาะสม (เซ็นเซอร์) และอุปกรณ์ควบคุมที่จําเป็นสําหรับการทํางาน เซ็นเซอร์ประกอบด้วยแหล่งกําเนิดไอออน ระบบแยก และตัวดักไอออน การแยกไอออนที่แตกต่างกันในมวลและประจุมักได้รับผลกระทบจากการใช้ปรากฏการณ์ที่ทําให้ไอออนเกิดการสะท้อนในสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก

การทบทวนประวัติของเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวล

หลังจากความพยายามครั้งแรกของ Thomson ในปี 1897 ในการกําหนดอัตราส่วนประจุต่อมวล e/m สําหรับอิเล็กตรอน ก็เป็นเวลาค่อนข้างนาน (ในช่วงทศวรรษ 1950) ก่อนที่ระบบการวิเคราะห์จํานวนมากและหลากหลายจะนํามาใช้ในเทคโนโลยีสุญญากาศ ซึ่งรวมถึง Omegatron, Topatron และสุดท้ายคือเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลแบบสี่ขั้วที่นําเสนอโดย Paul และ Steinwedel ในปี 1958 (ดูรูปที่ 4.1) การใช้แมสสเปกโตรเมตรีครั้งแรกในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีกระบวนการที่ใช้สุญญากาศ น่าจะมาจากงานของ Backus ในปี 1943 / 44 เขาดําเนินงานศึกษาที่ห้องปฏิบัติการถ่ายภาพรังสีที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เขาต้องการแยกไอโซโทปยูเรเนียม เขาจึงใช้สเปกโตรมิเตอร์สนามแบบเซกเตอร์ 180° หลังจาก Dempster (1918) ซึ่งเขาเรียกว่า "เครื่องวิเคราะห์สุญญากาศ แม้แต่ในปัจจุบัน "เครื่องวิเคราะห์ก๊าซตกค้าง" (RGA) เป็นคําที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งมักใช้ในสหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักรแทน "แมสสเปกโตรมิเตอร์" การใช้งานในการตรวจสอบกระบวนการในปัจจุบันพบได้มากที่สุดในการผลิตส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์

รูปที่ 4.1a เซ็นเซอร์ TRANSPECTOR

a: เซ็นเซอร์ประสิทธิภาพสูงที่มี Channeltron
b: เซ็นเซอร์ขนาดกะทัดรัดพร้อมเพลตไมโครช่อง
c: เซ็นเซอร์ประสิทธิภาพสูงพร้อมถ้วยฟาราเดย์

รูปที่ 4.1b เซ็นเซอร์ TRANSPECTOR XPR

ในตอนแรก ชุดควบคุมค่อนข้างยุ่งยากและมีตัวเลือกการจัดการที่นับไม่ถ้วน บ่อยครั้งที่เฉพาะนักฟิสิกส์เท่านั้นที่สามารถจัดการและใช้งานได้ ด้วยการนําพีซีมาใช้ ความต้องการที่เกี่ยวข้องกับชุดควบคุมจึงเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในตอนแรก พวกเขาจะติดตั้งอินเทอร์เฟซสําหรับการเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ ในภายหลัง มีการพยายามติดตั้งแผงวงจรการวัดค่าเพิ่มเติมเข้ากับคอมพิวเตอร์สําหรับการทํางานของเซ็นเซอร์ อันที่จริงแล้ว เซ็นเซอร์ในปัจจุบันเป็นทรานสมิตเตอร์ที่ติดตั้งชุดจ่ายไฟที่ด้านบรรยากาศโดยตรง การสื่อสารกับคอมพิวเตอร์จากจุดนั้นจะผ่านพอร์ตคอมพิวเตอร์มาตรฐาน ความสะดวกในการใช้งานเกิดจากซอฟต์แวร์ที่ทํางานบนพีซี

Blog & Wiki Gas analysis and Mass spectrometers Introduction to gas analysis Vacuum Fundamentals