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什麼是定量氣體分析?

解讀未知氣體混合物的光譜時遇到特殊困難。只有在確定所有來源之後,才能相互抵消來自各種來源的離子比例。在真空技術的許多應用中,人們將處理幾個已知特性且原子序小於 50 的簡單氣體的混合物 (因此,製程相關氣體可表示例外情況)。在正常、更複雜的情況下,在許多氣體成分的完全未知混合物中,會有許多疊加的光譜;在此,必須進行定性分析,才能嘗試定量分析。遇到的困難程度取決於疊加數 (個別/幾個/許多)。 

在個別超負荷的情況下,當測量同一種類型氣體的多個原子序時,離子流的互相平衡通常是有效的。 

如果疊加數較多且氣體總數有限,則使用已知成分之校正氣體光譜的校正係數進行表格評估通常會有所幫助。 

在最一般的情況下,多數氣體對所有質量的離子流都會有較大或較小的貢獻。在每種情況下,氣體 g 在原子序 m 中的佔有率將使用碎片係數 Ffm,g 表示。為了簡化計算,碎片係數 Ffm,g 也將包含傳輸係數 TF 與偵測係數 DF。那麼,作為所有相關氣體總離子電流的函數,質量 m 的離子電流在矩陣記法中為:

ion current vector

原子序 m 的離子電流向量 (由個別氣體碎片的貢獻得出) 等於碎片矩陣乘以個別氣體流量總和的向量。 

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(簡化記法:i = FF · I) 

其中,im+ = 原子序的離子流向量,由各種個別氣體碎片的貢獻得出 

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人們發現,氣體導致的離子流與分壓成正比。線性方程式系統只能在 m = g (方陣) 的特殊情況下求解;若m > g,會過度識別。由於不可避免的錯誤 (噪音等),因此,沒有一組完整的離子流 I+g (分壓或濃度) 能夠精確滿足方程式系統。在所有可能的解決方案中,現在必須確定集合 I+*g,在對部分離子流 I+*m 進行反算後,該集合將呈現與實際測量的部分離子流 i+m 最小的平方偏差。因此: 

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此最小化問題在數學上與其他方程式系統的解相同, 

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其可由電腦直接評估。個別氣體的離子電流向量為: 

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