Масс-спектрометрия тлеющего разряда
Что такое масс-спектрометрия тлеющего разряда?
Масса тлеющего разряда спектрометр можно назвать ГСМС, является своего рода аналитическим инструментом, используемым в области материаловедения, который имеет уникальные и незаменимые преимущества в профилировании поверхности и глубины материалов.
Спектроскопия тлеющего разряда — это новый тип метода анализа поверхности, который позволяет непосредственно анализировать твердые образцы. На протяжении многих лет метод профилирования глубины свечения широко использовался в области анализа поверхности материалов, и люди все больше ценят этот метод.
Применение масс-спектрометрии тлеющего разряда
Металлические материалы и сплавы высокой чистоты
В настоящее время технология масс-спектрометрия тлеющего разряда (GDMS) для обнаружения следовых/ультраследовых примесей в объемных высокочистых металлических материалах, таких как высокочистый тантал, высокочистая медь, высокочистый никель и высокочистый кобальт, хорошо зарекомендовал себя. Поскольку ионная сила измеряемых элементов в методе GDMS не сильно зависит от матрицы, она также может быть откалибрована с типичными значениями RSF в отсутствие подходящих образцов. После предварительного напыления поверхности образца для удаления загрязнений и оптимизации условий прибора точность результатов измерений составляет лучше 10% для большинства примесей порядка 10-6 г/г; для примесей порядка 10-9 г/г точность результатов измерений Точность результатов может достигать 100% для примесей в диапазоне 10-9 г/г.
Метод GDMS предъявляет определенные требования к форме образца: диаметр измеряемого образца должен составлять от 18.2 мм до 68.5 мм, поверхность образца должна быть плоской, а если образец представляет собой металлический порошок или частицу, его необходимо вдавить в образец подходящего размера.
Полупроводниковые материалы
Метод GDMS также широко используется при анализе полупроводниковых материалов высокой чистоты, таких как кремний для солнечных батарей, высокочистый германий и т. д. Пределы обнаружения большинства элементов могут быть ниже 1 нг/г, а некоторые элементы могут быть обнаружены при уровень пг/г. Увеличивая диаметр образца, уменьшая рабочее разрешение, увеличивая количество сканирований и увеличивая время интегрирования, можно уменьшить пределы обнаружения измеряемых элементов.
Непроводящие материалы
DC масс-спектрометрия тлеющего разряда В качестве катода используется измеряемый образец, то есть измеряемый образец должен проводить электричество, а большинство неорганических неметаллических материалов являются плохими проводниками электричества. Для непроводящих материалов измерения обычно проводят путем смешивания с проводящими материалами для получения катода или путем введения второго катода.
Для порошковых образцов обычно используется метод смешивания, т. е. образец и материал проводника хорошо перемешиваются, а затем изготавливаются в виде игл или чешуек для анализа с использованием пресс-формы специальной конструкции.
Глубинный анализ
Тлеющий разряд очень стабилен и позволяет получать практически идентичные ямки отбора проб на поверхности образца, а скорость... распыление Это можно контролировать, регулируя условия разряда. Глубинный анализ имеет большое значение при изучении тонкослойных материалов, поскольку он помогает исследовать принципы некоторых химических или физических явлений на поверхности и дает рекомендации по процессу производства антикоррозионных и поверхностных материалов. Как показано на рисунке 3, представлен глубинный анализ покрытия AlOx на поверхности стали, нанесенного методом магнетронного распыления до 5 мкм, где содержание Fe, основного компонента стали, значительно увеличивается, а содержание Al уменьшается, что указывает на то, что глубина покрытия поверхности стали составляет 5 мкм.
Принцип работы масс-спектрометрии тлеющего разряда
ГСМС является эмиссионным спектрометром и другими эмиссионными спектрометрами, его основной принцип работы более или менее одинаков, то есть источник света используется для перевода измеряемых элементов образца в возбужденное состояние, элементы образца из внешнего электрона высокой энергетическое состояние обратно в низкоэнергетическое состояние, излучается характеристический спектр. Характеристические спектры элементов в образце анализируют по излучению элемента.
В качестве источника света для прибора, использующего разрядное излучение, применяется лампа тлеющего разряда, которая бывает двух типов. электроды В источнике ВЧ-тлеющего разряда один из электродов представляет собой трубчатый медный электрод диаметром 4 мм, являющийся анодом, который заземлен. Образец выступает в качестве катода, поддерживая ВЧ-потенциал, который генерируется высокочастотной (ВЧ) индукцией. В лампу тлеющего разряда подается аргон низкого давления, и в лампе спонтанно генерируется небольшое количество ионов аргона, которые проходят через анодно-катодный зазор под действием ВЧ-потенциала, вызывая высокоскоростные колебания. Ускоренные ионы аргона и атомы аргона сталкиваются, вызывая образование большего количества ионов аргона и электронов, формируя плазму, которая называется тлеющим разрядом. Высокоскоростные ионы аргона в плазме достигают поверхности образца (катода). Материал на поверхности образца равномерно распыляется, диффундирует в плазму тлеющего разряда, где он диссоциирует и атомизируется, возбуждаясь и вызывая излучение характерных спектров компонентов образца.
Свет от образца фокусируется и спектроскопически разделяется оптической системой и достигает HDD-детектора с высоким динамическим диапазоном, который принимает световой сигнал, который преобразуется в электрический сигнал и отправляется на компьютер для обработки с помощью электронной системы управления. Компьютер оснащен специальным программным обеспечением, которое сравнивает заданную в программном обеспечении стандартную кривую с сигналами интенсивности света различных элементов, чтобы можно было измерить концентрацию каждого элемента.
Преимущества масс-спектрометрии тлеющего разряда
Меньше выборки
Масс-спектрометр с тлеющим разрядом может непосредственно отбирать твердые образцы и выполнять полное определение элементов, площадь распыления образца обычно составляет от десятков до тысяч м², поэтому потребляемый объем образца составляет до миллиграммов.
Широкий выбор элементов
В принципе, GDMS может охватывать все элементы всей таблицы Менделеева, включая C, N и O. GDMS может одновременно анализировать до 73 элементов журнала и может обеспечить предел обнаружения почти 6N, что очень удобно для анализа. чистота кремниевых материалов солнечного качества.
Высокая чувствительность и низкий предел обнаружения
GDMS обладает высокой чувствительностью и низким пределом обнаружения, который может составлять всего 0.1-0.001 нг/г для большинства металлических элементов и мкг/г для C, N, O.
Типы масс-спектрометрии тлеющего разряда
Масс-спектрометр постоянного тока с тлеющим разрядом
Масс-спектрометрия тлеющего разряда постоянного тока доминирует в аналитических приложениях и в настоящее время является основным режимом тестирования.
Когда масс-спектрометр постоянного тока с тлеющим разрядом соединен с постоянным напряжением между катодом и анодом, оставшиеся электроны и ионы в рабочем газе в резонаторе движутся направленно под действием электрического поля, и ток увеличивается от нуля .
Когда напряжение между электродами достаточно велико для того, чтобы все заряженные ионы достигли соответствующих электродов, ток достигает определенного максимума (т.е. значения насыщения).
Когда напряжение разряда между электродами превышает определенное критическое значение (напряжение тлеющего разряда), разрядный ток резко и быстро возрастает, а напряжение между катодом и анодом резко падает и остается на низком и стабильном уровне. Рабочий газ подвергается пробою, ионизации и образованию плазмы и самоподдерживающегося тлеющего разряда, что является основным процессом «разряда Таунсенда», также известного как малотоковый нормальный тлеющий разряд.
Катод мишени-магнетрона подключается к отрицательной клемме источника питания мишени, а анод подключается к положительной клемме источника питания мишени. Его характеристики таковы, что с регулировкой выходной мощности магнетрона напряжение мишени увеличивается, ток распыления также должен быть синхронизирован с медленным нарастанием.
Масс-спектрометр с импульсным тлеющим разрядом
Масс-спектрометр с импульсным тлеющим разрядом в основном используется для анализа непроводящих образцов.
Газовый разряд одиночного импульса импульсного или синусоидального полуволнового источника питания ПЧ мишени должен соответствовать характеру изменения участка аномального тлеющего разряда вольт-амперной характеристики газового разряда постоянного тока и предшествующего участка. Его можно рассматривать как вольтамперную характеристику газового разряда при воспроизведении единичного импульса разряда. Импульсный источник постоянного тока мишени запускает распыление свечения во время импульса и естественно гасит свечение между импульсами, которое трудно различить невооруженным глазом из-за высокой частоты.
Распыление мишени после тлеющего разряда, когда частота следования выходных импульсов источника питания достаточно высока, так как проводящие ионы в корпусе вакуумной полости не полностью нейтрализованы, второй (более поздний) повтор импульса напряжения повторного накаливания и распыление мишени рабочее напряжение близко или одинаково. Когда частота повторения выходных импульсов источника питания очень низкая (например, несколько сотен Гц ниже) или время гашения дуги слишком велико (более 100 мс), распыляемая мишень после тлеющего разряда, потому что проводящие ионы в вакуумной полости были в основном нейтрализованы, второй (более поздний) повторный импульс повторного накала напряжения возвращается к более высокому значению, а зажигание накаливания при высоком напряжении близко или равно.
ВЧ масс-спектрометр тлеющего разряда
ВЧ-масс-спектрометры с тлеющим разрядом могут обеспечивать более сильные ионные сигналы той же мощности, что и тлеющий разряд постоянного тока, за счет периодической подачи постоянного напряжения между двумя полюсами.
Характеристики масс-спектрометрии тлеющего разряда
ВЧ масс-спектрометр тлеющего разряда
Технические характеристики:
1. ВЧ масс-спектрометр тлеющего разряда использует стандартную конфигурацию РЧ-генератора, стандарт соединения D, высокую стабильность, чрезвычайно плоское пятно распыляющего луча, очень короткое время стабилизации плазмы и отсутствие искажения информации о поверхности.
2. Импульсный режим работы позволяет очень хорошо анализировать как обычные слои покрытия/покрытия и тонкие пленки, так и слои покрытия/покрытия и тонкие пленки с плохой теплопроводностью и термической хрупкостью.
3. Многоканальный спектрометр обеспечивает полный спектральный охват от 110 до 800 нм и может тестировать элементы C, H, O, N и Cl в дальнем ультрафиолетовом диапазоне.
4. Оригинальная голографическая решетка с ионным травлением обеспечивает максимальный световой поток прибора и, следовательно, превосходную оптическую эффективность и чувствительность.
5. Высокодинамический детектор (HDD) обеспечивает быстрое и высокочувствительное обнаружение элементов на уровне ppm-100%. Динамический диапазон составляет 5 х 1010.
6. Подходит для больших камер для образцов для легкой загрузки всех типов образцов.
Условия работы масс-спектрометра с тлеющим разрядом
1. Напряжение питания: Требуется независимый источник питания AC380V/220V(±10%),50Hz
2. Рабочая температура окружающей среды:12 ℃ -30 ℃
3. Относительная влажность окружающей среды: 30-80%
4. Стойкость в эксплуатации прибора: непрерывное использование
Как купить масс-спектрометр тлеющего разряда?
Если вы заинтересованы в нашем Масс-спектрометрия тлеющего разряда или есть какие-либо вопросы, пожалуйста, напишите по электронной почте info@antiteck.com, мы ответим вам как можно скорее.