什麼是氣體分析？需要它的原因為何？
使用質譜分析之低壓下的氣體分析
低壓下的氣體分析不僅可用於分析來自真空幫浦的殘氣、在法蘭連接處進行洩漏測試或真空中的供應管 (壓縮空氣、水)。它們在較為廣泛的真空技術應用範圍與製程中也至關重要。例如，在將薄層鍍膜套用至基材所用製程氣體的分析中。用於氣體定性與/或定量分析的設備包括特別開發之尺寸非常小的質譜儀，與其他任何真空計一樣，其可直接連接至真空系統。它們的大小可將這些測量儀器與其他質譜儀 (例如用於氣體化學分析的質譜儀) 區分開。例如，後面這種裝置不太適合作為分壓測量裝置使用，因為其太大，需要長連接器線才能連接至真空腔室且無法使用真空腔室本身烘烤。對分析質譜儀的投資高的有些不合理，原因諸如：針對分壓測量，對解決方案的需求遠沒有那麼嚴苛。分壓可理解為氣體混合物內特定類型氣體產生的壓力。所有類型氣體的總分壓即為總壓力。各種類型氣體之間的差別主要取決於其莫耳質量。因此分析的主要目的是，關於莫耳質量，在系統內定性記錄氣體比例，並定量判斷與各種原子序相關聯之個別類型氣體的量。
常用分壓測量裝置包含測量系統本身 (傳感器) 與其操作需要的控制裝置。傳感器包含離子源、分離系統與離子阱。通常，透過利用導致離子在電場與磁場中共振的現象，會對在質量與電荷方面不同之離子的分離產生影響。
質譜儀的歷史檢閱
在 Thomson 於 1897 年第一次嘗試判斷電子的電荷對質量比例 e/m 之後，經過了相當長的時間 (到 1950 年代)，才出現大量各種各樣的分析系統用於真空技術。這其中包括迴旋質譜儀、Topatron 以及 Paul 與 Steinwedel 最終在 1958 年提議的四極質譜儀 (請參閱圖 4.1)。質譜分析在真空協助製程技術應用中的首次使用可能要追溯到 Backus 在 1943 / 44 年的工作。他在加州大學的放射線攝影實驗室進行研究。為了探索如何分離鈾同位素，他在 Dempster (1918) 之後使用了 180° 扇形場譜儀，並將其稱為「真空分析儀」。即使在今天，美國與英國也經常使用「殘氣分析儀」(RGA) 這一類似詞彙，而不是「質譜儀」。最重要的是，現今，會應用於半導體元件生產的製程監控中。
圖 4.1a TRANSPECTOR 傳感器。
a：含甬道的高效能傳感器
b：含微通道板的小巧傳感器
c：含法拉第杯的高效能傳感器
圖 4.1b TRANSPECTOR XPR 傳感器
一開始，控制裝置非常不方便且提供無數個操作選項。通常只有物理學家能夠處理及使用它們。藉由對 PC 的介紹，對控制裝置的需求變得非常高。起初，其配備連接至電腦的介面。稍後會嘗試為 PC 配備其他測量電路板以進行傳感器操作。現今，傳感器實際上是配備直接在大氣側連接之電源供應裝置的變送器；從該點與 PC 的通訊藉由標準電腦連接埠實現。操作便利性則透過在 PC 上執行的軟體實現。
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References
- Vacuum symbols
- Glossary of units
- References and sources
Vacuum symbols
A glossary of symbols commonly used in vacuum technology diagrams as a visual representation of pump types and parts in pumping systems
Glossary of units
An overview of measurement units used in vacuum technology and what the symbols stand for, as well as the modern equivalents of historical units
References and sources
References, sources and further reading related to the fundamental knowledge of vacuum technology
