正航仪器整理分压力测量
时间：2015-08-12 作者：小曾 点击:次
正航仪器整理分压力测量
1．分压力测量概述
在近代真空测量技术中，残余气体分析和分压力测量已愈来愈重要，在实验室或者在生产线上经常会见到残余气体分析器。在溅射过程和其它等离子工艺过程中，残余气体分析器可用测量气体纯度、从薄膜中放出气体载荷和本底气体成分，这些都是工艺过程中必须的。
前面涉及的真空计都是用来测定全压力的，而本章将叙述的分压力真空计，即要用来测量混合气体组成成分的分压力。全压力可以说是反映真空的数量方面，而分压力既反映数量方面，更重要的是反映真空的质量方面。
在超高真空下，气体的成分常常是极不相同的。在气体成分未明的情况下，超高真空计的读数就无法确定其对应的压力。如果电离真空计是以空气或氮校准的，所测 得的压力值为与混合气体离子流总和相对应的等效空气压力或等效氮压力。由于电离真空计对不同气体的相对灵敏度相差很大，因此，电离真空计对混合气体测得的 等效氮压力不是混合气体的真实压力，有时甚至会有数量级的误差。为了测量真空中混合气体组分和相应的分压力值，必须进行分压力测量，所用的仪器称为分压力 真空计。由分压力真空计测得的混合气体各组分分压力之和才是其全压力，这就同时给出了真空的量与质两个方面。
分压力真空计是专用的小型质谱仪器——真空质谱计。目前的分压力真空计，大多数由于精度不够高，只能用于分析气体各种成分的存在并估计其大小，尚未能进行定量测定，这时称为残余气体分析器。
作为分压力真空计或残余气体分析器的真空质谱计都属于电离类型的，按原子离子或分子离子的质荷比进行分析，分析有三个阶段：
(1)在离子源中用电子碰撞的办法将气体电离。
(2)在质量分析器中利用磁偏转、共振、飞行时间不同等质量分离技术，将离子按质荷比不同进行分离。
(3)检测器(或离子收集极)接收分离的离子，将离子流放大，在显示装置上显示出每一质荷比的离子流强度。
真空质谱计能扫描1～50u，以至l～300u的质量范围，并能分辨相隔1u的相邻离子。
图23给出了仪器的输出，即各种离子的电流按其质量大小排列的谱线图，又称质谱图。
图23是理想情况，也称之为“质谱棒图”。实际测得结果往往是如图24所示的情况。可见线条已被一些峰所代替。
质谱计的种类很多，可根据质量分析系统的工作原理来表征和命名。如：磁偏转质谱计、回旋质谱计、飞行时间质谱计、射频质谱计、谐振感应质谱计和四极质谱计等。
质谱计的主要性能参数如下：
(1)质量范围：在满足一定分辨能力的前提下，质谱计所能分析的质量数范围叫做该质谱计的质量范围。
(2)分辨能力和分辨本领：仪器的绝对分辨能力是仪器对给定质量M的离子的分离能力的一种量度，由峰宽△M表示。峰宽是在一定峰高处测量。
仪器的分辨本领是质量与绝对分辨能力之比，即M/△M。图25示出了分辨本领的两种定义(△M/0.1h和△M/0.5h)。
(3)灵敏度：质谱计输出离子流Ii与该气体在离子源中的分压力Ppi,之比称为灵敏度Si，即
Si=Ii/ppi (15)
(4)最小可检分压力pPmin：在所分析的气体样品中，质谱计可以检测出的气体i的最小分压力称为最小可检分压力pPmin。
(5)分压比灵敏度γmin在一定背景的总压力Ptot中，质谱计能检测出某种气体的最低分压力Pmin的能力，称为分压比灵敏度γ，即
γmin=pPmin/Ptot (16)
1．分压力测量概述
在近代真空测量技术中，残余气体分析和分压力测量已愈来愈重要，在实验室或者在生产线上经常会见到残余气体分析器。在溅射过程和其它等离子工艺过程中，残余气体分析器可用测量气体纯度、从薄膜中放出气体载荷和本底气体成分，这些都是工艺过程中必须的。
前面涉及的真空计都是用来测定全压力的，而本章将叙述的分压力真空计，即要用来测量混合气体组成成分的分压力。全压力可以说是反映真空的数量方面，而分压力既反映数量方面，更重要的是反映真空的质量方面。
在超高真空下，气体的成分常常是极不相同的。在气体成分未明的情况下，超高真空计的读数就无法确定其对应的压力。如果电离真空计是以空气或氮校准的，所测 得的压力值为与混合气体离子流总和相对应的等效空气压力或等效氮压力。由于电离真空计对不同气体的相对灵敏度相差很大，因此，电离真空计对混合气体测得的 等效氮压力不是混合气体的真实压力，有时甚至会有数量级的误差。为了测量真空中混合气体组分和相应的分压力值，必须进行分压力测量，所用的仪器称为分压力 真空计。由分压力真空计测得的混合气体各组分分压力之和才是其全压力，这就同时给出了真空的量与质两个方面。
分压力真空计是专用的小型质谱仪器——真空质谱计。目前的分压力真空计，大多数由于精度不够高，只能用于分析气体各种成分的存在并估计其大小，尚未能进行定量测定，这时称为残余气体分析器。
作为分压力真空计或残余气体分析器的真空质谱计都属于电离类型的，按原子离子或分子离子的质荷比进行分析，分析有三个阶段：
(1)在离子源中用电子碰撞的办法将气体电离。
(2)在质量分析器中利用磁偏转、共振、飞行时间不同等质量分离技术，将离子按质荷比不同进行分离。
(3)检测器(或离子收集极)接收分离的离子，将离子流放大，在显示装置上显示出每一质荷比的离子流强度。
真空质谱计能扫描1～50u，以至l～300u的质量范围，并能分辨相隔1u的相邻离子。
图23给出了仪器的输出，即各种离子的电流按其质量大小排列的谱线图，又称质谱图。
图23是理想情况，也称之为“质谱棒图”。实际测得结果往往是如图24所示的情况。可见线条已被一些峰所代替。
质谱计的种类很多，可根据质量分析系统的工作原理来表征和命名。如：磁偏转质谱计、回旋质谱计、飞行时间质谱计、射频质谱计、谐振感应质谱计和四极质谱计等。
质谱计的主要性能参数如下：
(1)质量范围：在满足一定分辨能力的前提下，质谱计所能分析的质量数范围叫做该质谱计的质量范围。
(2)分辨能力和分辨本领：仪器的绝对分辨能力是仪器对给定质量M的离子的分离能力的一种量度，由峰宽△M表示。峰宽是在一定峰高处测量。
仪器的分辨本领是质量与绝对分辨能力之比，即M/△M。图25示出了分辨本领的两种定义(△M/0.1h和△M/0.5h)。
(3)灵敏度：质谱计输出离子流Ii与该气体在离子源中的分压力Ppi,之比称为灵敏度Si，即
Si=Ii/ppi (15)
(4)最小可检分压力pPmin：在所分析的气体样品中，质谱计可以检测出的气体i的最小分压力称为最小可检分压力pPmin。
(5)分压比灵敏度γmin在一定背景的总压力Ptot中，质谱计能检测出某种气体的最低分压力Pmin的能力，称为分压比灵敏度γ，即
γmin=pPmin/Ptot (16)
