四极质谱计测量高压力的一种方法

真空镀膜、半导体加工等真空工艺气氛的原位监测对产品质量至关重要。由于一般质谱计测量上限的限制,较高压力下的工艺气氛的气体分析只能通过取样的方法来实现。四极分析器中离子与分子间的碰撞散射是导致四极质谱计在高压力下测量非线性的主要原因。为此,以碰撞散射为基本假设,推导出四极质谱计测量分压力的普遍公式。提出了四极质谱计在较高压力测量的两步校准法,通过与全压力规的配合,解决了四极质谱计在较高压力非线性条件下测量的实用问题。实验结果表明:可将四极质谱计的测量上限从10~(-2)Pa左右提高一个多数量级。     

一组四极质谱计的高压力特性

着重给出了一组四极质谱计在高压力范围的工作特性。选用了四种不同长度的圆杆四级滤质器进行研究。所选圆杆四级滤质器的场半径均为2.744mm,场长度分别为30mm、50mm、80mm、140mm。所有四极质谱计都采用尼尔型离子源,离子检测器采用法拉第筒,并且在相同的条件下进行研究。实验结果表明:仪器的线性与滤质器的几何长度、工作频率以及离子进入滤质器的轴向能量有关。分析实验结果认为:滤质器中的离子与离子或分子的碰撞损失效应是决定四极滤质器线性的主要因素。同时还研究了离子进入滤质器时的能量分散对仪器分辨本领的影响,给出了高压力四极质谱计设计的一条有效途径。     

第六讲：真空测量

第六讲：真空测量刘玉岱（东北大学）三、分压力测量２．四极滤质器（上接１９９７第３期）四极滤质器又称四极质谱计。四极滤质器的质量分离原理是基于不同质荷比的离子在高频和直流四极场中，运动轨迹稳定与否来实现的。它是近代残余气体分析器中最为流行的无磁滤质器，...     

装有贝塞尔盒型能量分析仪的电离规和四极质谱计的研制

贝塞尔盒型能量分析仪由三部分组成 :一个圆筒形电极、一个中心圆盘和两个带中心孔的侧板 ,该分析仪结构简单、结实 ,十分适用于电离规和四极质谱计上。对电离规而言 ,分析仪被放置于电离器及离子收集器之间。在栅型电离器中所产生的离子被分离并注入到能量分析仪中。分析仪依据其激发的能量把电离器中产生的气相离子和栅网表面上脱附的电子激励解吸的离子分离开。如果应用一个法拉第杯型离子收集器和一个灵敏的直流放大器来进行离子流测量的话 ,那么该电离规测量范围在 10 - 1 0 ～ 10 - 3Pa之间。当二次电子倍增器采用脉冲计数方法时 ,所测量的压力范围在 10 - 1 1～ 10 - 6 Pa之间 (Ax TRAN,ISX2 ,U L VAC公司 ) .其典型灵敏度对氮气而言为 (6 .7± 0 .2 )× 10 - 3Pa- 1 和对氢而言为 (2 .3± 0 .0 4 )× 10 - 3Pa- 1 。对四极质谱计而言 ,能量分析仪被置于在电离器和四极滤质器之间。装有该分析仪的质谱计 ,给出了没有电子激励解吸离子的简单质谱。该分析仪能使四极质谱计的离子收集器免受从栅网表面发射的 X射线的辐射 ,和从电离器中的离子以及被激发的分子在退激励过程中释放的紫外线的辐射。这种屏蔽作用改善了在 10 - 3Pa范围内的气体中微量杂质的检测极限 ,使之降至亿分之几     

四极质谱计的标准气体校准

随着四极质谱计的广泛应用,人们对四极质谱计定最测最的要求日益迫切。但是,由于这种仪器质量歧视效应比较显著,边缘场、污染对离子谱和灵敏度影响比较大,这就给四极质谱计定量分析带来很大困难。尤其在真空测量中,为了进行分压强测量,不仅需要制定各种气体的离子谱,而且还必需对质谱计进行各种气体的灵敏度的绝对校准。     

四极质谱计在高压力下的测量方法

四极质谱计是一种分压力测量仪器,其线性上限一般为10-3Pa。通过对影响四极质谱计测量上限的因素进行分析,得到高压力下的分压力计算方法,并通过实验验证了该方法的可行性,得出的结论对高压力下四极质谱计的应用具有一定的参考价值。     

质谱计校准技术发展现状

作为残余气体分析器和分压力测量的主要仪器,四极质谱计的使用越来越引起重视,使得其校准技术研究成为真空计量领域的一个热点问题,本文将从最初美国真空学会推荐的四种四极质谱计校准方法开始,讨论研究美国国家标准技术研究院(NIST)、德国联邦物理研究院(PTB)、意大利国家计量研究院(IGMC)、日本国家工业科学技术研究院(AIST)直到我国的清华大学和兰州空间技术物理研究所在四极质谱计校准技术方面的研究成果,分析这几个实验室方法的优缺点,为国内外同行提供参考。     

分压力质谱计校准装置的性能测试及校准实验

介绍了分压力质谱计校准装置的性能指标,并用分压力质谱计校准装置校准了一台四极质谱计,给出了灵敏度、图样系数、线性、质量刻度、分辨本领等校准结果,还研究了气体之间的相互影响.     

QMS101四极质谱计物理部分研制及适用性分析

针对四极质谱计国产化需求,研制QMS101型四极质谱计。该质谱计物理部分为90°离轴结构,采用轴向敞开式EI型离子源,四极杆长度203.2 mm,场半径4.157 mm,配备了法拉第板和微通道板型电子倍增器(MCP)两种检测器,其中电子倍增器90°离轴安装。QMS101四极质谱计质量检测范围1～1 040 amu,偏转电极工作下法拉第板和MCP均检测正常。四极滤质器出口到MCP表面的离子运动轨迹模拟和MCP增益衰减实验表明,MCP应用于四极质谱计应对离子聚焦和收集面积进行匹配。QMS101物理部分可作为一种通用型四极质谱计分析器,配备不同射频电源可覆盖大多数四极质谱计应用需求。     

SZn-1型四极质谱计

四极质谱计又称四极滤质器,它的质量分离方法是基于不同质荷比的离子运动轨迹的稳定性不同,因此属于轨迹稳定式动态质谱计。 由于四极质谱计采用纯电场的分析机理,不需要磁场,因此没有磁铁。它具有体积小、重量轻和性能好的优点,自1953年问世以来,成为世界上发展最快、使用最广的一种小型动态质谱计。在国内,南京工学院曾在59至62年期间,对它进行了研制工作,制成了真空系统残余气体分压强测量的实验设备和检漏仪。北京分析仪器厂在64年制成了ZhL—01四极质谱计产品。 为了满足我国科学技术发展的需要,目前国内正在从事四极质谱计,包括它的…     

四极质谱计工作参数对校准因子影响研究

介绍了在危险气体成份分析系统校准装置上,开展四极质谱计工作参数对校准因子影响的实验研究工作。在实验中,每次改变四极质谱计的一个工作参数,如电子能量、离子能量、发射电流、分辨本领、扫描速度、收集方式等,测量氮谱峰离子流强度和被校气体谱峰离子流强度,利用校准因子计算公式,通过计算获得校准因子值,并分析校准因子的变化趋势,给出四极质谱计实验室校准参数设置,减小校准不确定度。     

四极质谱计定量分析的研究

一般认为，用作真空残气分析的四极质谱计是很难进行定量分析的。通过对四极质谱计测量过程的理论分析，指出了用四极质谱计获得可靠的定量结果的条件及由此产生的分析方法和限制因素。重点分析了四极质谱计的稳定性、线性、灵敏度、分辨本领。同时指出了实现四极质谱计定量分析可能的努力方向。     

四极质谱计校准和应用研究系统

为了满足对四极质谱计定量分析的需求,建立了一台四极质谱计校准与应用研究系统。该系统可用于四极质谱计分压强灵敏度及图样系数的校准和四极质谱计稳定性的研究,并可用作演示系统。为实现在各种应用条件下的分析应用,本系统采用四种进样系统,把四极质谱分析器与被测系统连接起来,即超高真空条件下直接进样、10~(-2)～10~2Pa压强分析时的分子流动态进样、高压强下直到大气压的毛细管进样以及微量气体分析时的静态或准静态进样系统。     

优化修正入口边缘场四极质谱计离子光学特性的模拟计算

对一种具有优化修正入口边缘场的四极质谱计离子光学特性用相空间力学分析方法进行了模拟计算 ,给出了模拟计算的要点和结果分析。模拟结果与实验结果很好地一致 ,从而在理论上进一步证明了这种四极质谱计的可行性。     

四极质谱计的计量特性研究

四极质谱计是一种分压力测量仪器,可广泛应用于残余气体分析和真空流量的测量,其计量特性需要深入研究.用N2、Ar、He 3种气体作为实验气体,对4台应用范围较广、具有一定代表性的商用四极质谱计的线性、长期稳定性、短期稳定性、离子源参量及使用历史对灵敏度的影响等性能进行了实验研究,并分析了它们各自的计量特性与特点,其结论对四极质谱计的应用具有重要的参考价值.     

同位素法拓展四极质谱计的校准范围

通过对质谱计校准的分析,指出了超高真空范围校准质谱计存在的困难。详细介绍了可用于质谱计校准的同位素法,并将其用于四极质谱计的灵敏度因子校准。校准范围在用动态法校准的基础上提高了近三个数量级。实验结果证实:在轻质量范围(超高真空常见气氛的质量范围)内,四极质谱计的质量歧视效应不妨碍同位素校准法的应用。     

四极质谱计用作等离子体诊断时的几个问题

四极质谱计用于等离子体诊断时常常面临质谱计工作上限问题和四极质谱计离子源所产生的本底组分分压强导致测量结果有较大误差的问题，为使四极质谱分析能作为等离子体诊断的常规手段，必须拓展四极质谱计量量上限和分析离子源产生的附加本底的特点并加以扣除，确保作为等离子诊断时的测量精度。     

优化修正入口边缘场四极质谱计离子光学特性的模拟计算

对一种具有优化修正入口边缘场的四极质谱计离子光学特性用相空间力学分析方法进行了模拟计算,给出了模拟计算的要点和结果分析,模拟结果与实验结果很好地一致,从面 理论上进一步证明了这种四极质谱计的可行性。     

超高真空下小型四极质谱计的性能研究

在超高真空下对QMS200小型四极质谱计进行了实验研究。实验通过调节离子源的发射电流、聚焦电压和场轴电压,测量了质谱计灵敏度、线性以及图样系数的相应变化。实验结果表明,不同的参数设置对质谱计性能有不同的影响。文章结论对四极质谱计应用具有一定的参考价值。     

SJX-四极质谱计的轻质量测量

一、引言四极质谱计具有分辨本领高、灵敏度高、快速测量和操作方便等特点,因此它在真空测量中得到广泛应用。尤其在近几年中,为了满足超高真空测量的要求,出现了一批小尺寸探头的四极质谱计。这些四极杆长一般都小于10厘米,并把探头作成裸规型式,便于真空的原位置测量。