Gaz analizi nedir ve neden gereklidir?
Kütle spektrometrisi kullanarak düşük basınçlarda gaz analizi
Düşük basınçlardaki gazların analizi yalnızca bir vakum pompasından gelen artık gazların analizi, bir flanş bağlantısında sızıntı testi veya vakumdaki besleme hatları (basınçlı hava, su) için yararlı değildir. Ayrıca daha geniş vakum teknolojisi uygulamaları ve prosesleri alanlarında da vazgeçilmezdir. Örneğin, substratlara ince kaplama katmanları uygulamak için kullanılan proses gazlarının analizinde. Gazların nitel ve/veya nicel analizi için kullanılan ekipmanlar, diğer tüm vakum ölçerler gibi doğrudan vakum sistemine bağlanabilen, son derece küçük boyutlara sahip özel olarak geliştirilmiş kütle spektrometrelerini içerir. Boyutları, bu ölçüm cihazlarını gazların kimyasal analizi için kullanılanlar gibi diğer kütle spektrometrelerinden ayırır. İkinci cihazlar, örneğin çok büyük oldukları, vakum haznesine uzun bir bağlantı hattı gerektirdikleri ve vakum haznesi ile fırınlanamadıkları için kısmi basınç ölçüm üniteleri olarak kullanım için uygun değildir. Örneğin, çözünürlükle ilgili gereklilikler kısmi basınç ölçümleri için çok daha az katı olduğundan, analitik kütle spektrometresine yapılan yatırım haksız yere büyük olacaktır. Kısmi basınç, bir gaz karışımında belirli bir gaz türü tarafından uygulanan basınç olarak anlaşılır. Tüm gaz türleri için kısmi basınçların toplamı toplam basıncı verir. Çeşitli gaz türleri arasındaki ayrım esas olarak molar kütlelerine dayanır. Bu nedenle analizin birincil amacı, bir sistemdeki gaz oranlarını molar kütlelere göre nitel olarak kaydetmek ve çeşitli atom numaralarıyla ilişkili gaz türlerinin miktarını nicel olarak belirlemektir.
Yaygın olarak kullanılan kısmi basınç ölçüm cihazları, doğru ölçüm sistemini (sensör) ve çalışması için gereken kontrol cihazını içerir. Sensör, iyon kaynağını, ayırma sistemini ve iyon kapanını içerir. Kütleleri ve yükleri farklı olan iyonların ayrılması genellikle iyonların elektriksel ve manyetik alanlarda rezonansa girmesine neden olan olaylar kullanılarak gerçekleştirilir.
Kütle spektrometrelerinin geçmişi
Thomson'un 1897 yılında elektron için kütle/e/m oranını belirlemeye yönelik ilk girişiminden sonra, vakum teknolojisinde çok sayıda ve çeşitli analiz sistemi kullanılmaya başlayana kadar (1950'lere kadar) oldukça uzun bir süre geçti. Bunlar arasında Omegatron, Topatron ve nihayetinde 1958 yılında Paul ve Steinwedel tarafından önerilen dört kutuplu kütle spektrometresi yer almaktadır (bkz. Şekil 4,1). Kütle spektrometrisinin vakum destekli proses teknolojisi uygulamalarında ilk kullanımının Backus'un 1943 / 44 yıllarındaki çalışmalarına dayandığı düşünülmektedir. Kaliforniya Üniversitesi Radyografi Laboratuvarlarında çalışmalar yaptı. Uranyum izotoplarını ayırmaya çalışırken, Dempster (1918) sonrasında "vakum analizörü" olarak adlandırdığı 180° sektör alan spektrometresini kullandı. Bugün bile ABD ve Birleşik Krallık'ta "kütle spektrometresi" yerine sıklıkla benzer bir terim olan "kalan gaz analizörü" (RGA) kullanılmaktadır. Günümüzün proses izleme uygulamaları, özellikle yarı iletken bileşenlerin üretiminde kullanılmaktadır.
Şekil 4.1a TRANSPECTOR sensörleri.
a: Channeltron'lu yüksek performanslı sensör
b: Mikro Kanal Plakalı kompakt sensör
c: Faraday kaplı yüksek performanslı sensör
Şekil 4.1b TRANSPECTOR XPR sensörü
Başlangıçta kontrol üniteleri oldukça zahmetliydi ve sayısız manipülasyon olanağı sunuyordu. Genellikle sadece fizikçilerin kullanabildiği ve kullanabildiği durumlar söz konusuydu. Bilgisayarların piyasaya sürülmesiyle birlikte kumanda cihazlarına yönelik talepler giderek artmıştır. Başlangıçta bilgisayara bağlantı için arabirimlerle donatıldılar. Daha sonra bir bilgisayara sensör işletimi için ilave bir ölçüm devre kartı takılmaya çalışıldı. Günümüzün sensörleri aslında doğrudan atmosfer tarafına takılı bir elektrik güç kaynağı ünitesine sahip transmitterlerdir; bu noktadan PC ile iletişim standart bilgisayar bağlantı noktaları üzerinden gerçekleşir. PC'de çalışan yazılım sayesinde kullanım kolaylığı sağlanır.
Vakum Teknolojisinin Temelleri
Vakum pompası temellerini ve proseslerini keşfetmek için "Vakum Teknolojisinin Temelleri" adlı e-Kitabımızı indirin.
Referanslar
- Vakum sembolleri
- Terimler Sözlüğü
- Referanslar ve kaynaklar
Vakum sembolleri
Vakum sembolleri
Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Vakum teknolojisinde kullanılan ölçüm birimlerine ve sembollerin ne anlama geldiğine ve tarihi birimlerin modern eşdeğerlerine genel bir bakış
Referanslar ve kaynaklar
Referanslar ve kaynaklar
Vakum teknolojisinin temel bilgileriyle ilgili referanslar, kaynaklar ve daha fazla okuma
Vakum sembolleri
Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Vakum teknolojisinde kullanılan ölçüm birimlerine ve sembollerin ne anlama geldiğine ve tarihi birimlerin modern eşdeğerlerine genel bir bakış
Referanslar ve kaynaklar
Vakum teknolojisinin temel bilgileriyle ilgili referanslar, kaynaklar ve daha fazla okuma
