잔류 기체 분석(RGA)

여러 응용 분야에서 사용자에게 진공 장비가 얼마나 깨끗한지에 대한 의문이 생깁니다. 공정 모니터링의 경우에도 잔류 기체의 조성을 아는 것이 매우 중요합니다. 진공 압력 측정은 챔버에 몇 개의 입자가 남아 있는지에 대한 정보는 제공하지만 어떤 입자인지는 제공하지 않습니다. 사중극자 질량 분석기(QMS)를 이용해 이 질문에 답이 되는 잔류 기체 분석을 실시할 수 있습니다. 어떤 종이 챔버에 남아 있는지 알고 있으면 추가 세척 단계 또는 실제적인 활용을 시작할 수 있습니다.

작동 방식
사중극자 질량 분석기(QMS)는 다른 모든 질량 분석 도구와 마찬가지로 이온 소스, 분석기 및 감지기의 세 부분으로 구성됩니다. 사중극자 질량 분석기의 모든 구성품은 작동에 고진공이 필요합니다. 이온 소스에서 중성 기체 입자가 이온화됩니다. 파이퍼 베큠의 QMS에서도 사용되는 일반적인 이온화 방법은 전자 충격 이온화입니다.

이렇게 생성된 이온은 전기 사중극장인 분석기에 들어가기 전에 추출 렌즈를 통과합니다.

교류 전압 및 직류 전압으로 구성된 전압을 이용해 4개의 금속 고정밀 막대 내부에서 전기장이 생성됩니다. 이 사중극장에서 이온의 구별은 질량 대 전하 비율에 기반해 이루어집니다.

그래서 한 종의 이온만 막대 시스템을 통과하여 감지기에 도달할 수 있습니다. 다른 모든 이온은 불안정한 궤도에 있으며 장비 내에서 구별됩니다. 감지기는 가장 단순한 경우 소위 패러데이 컵이라고 하는 전기 전도성 중공체입니다. 여기에서 이온이 전하 방출을 통해 중화되고 그로 인해 발생한 전류가 감지됩니다.

고진공에서 잔류 기체 분석을 하기에 패러데이 컵은 신호 강도 측면에서 충분합니다. 초고진공 범위의 경우와 마찬가지로 이온 전류가 매우 적거나 매우 빠른 측정이 필요한 경우 일반적으로 2차 전자 증배기(SEM)가 사용됩니다. 이러한 질량 분석 구조를 이용해 사용자는 어떤 물질이 진공 시스템에 남아 있는지 파악할 수 있습니다.

요구 사항
이온이 분석기, 즉 전기 사중극자를 통과할 수 있으려면 10-4 hPa보다 작은 압력이 필요합니다. 이는 양이온이 궤도에서 충돌 없이 감지기에 도달하도록 평균 자유 경로가 충분히 크기 위해 필요합니다. 모듈식 펌핑 스테이션 또는 바로 사용할 수 있는 펌핑 스테이션인 배압 펌프와 터보 펌프의 조합은 필요한 진공 압력을 달성하기에 이상적으로 적합합니다.

서로 다른 압력 범위용으로 개발된 기체 유입 시스템을 이용하면 사용자가 QMS에 대해 압력을 정확하게 설정할 수 있습니다. 압력이 너무 높을 때 사용하면 QMS가 손상될 수 있으므로 전체 압력 측정을 통합할 것을 권장합니다.

QMS 자체에는 다양한 요구 사항이 존재합니다.

  • 초고진공에서의 잔류 기체 측정에는 탈기체율이 특히 낮은 격자 이온 소스가 사용됩니다.
  • 크로스 빔 이온 소스는 분자 빔의 분석에 사용됩니다.
  • 축 방향 이온 소스는 넓은 압력 범위에 걸쳐 매우 우수한 선형성이 특징입니다.

제품 포트폴리오
광범위한 활용 옵션은 사중극자 질량 분석기의 다양한 사용 방법을 동반합니다. 여기에서 분석할 기체뿐만 아니라 유입구 압력도 매우 중요하다는 점을 고려해야 합니다. 이러한 이유로 반드시 잔류 기체 분석을 질량 분석기, 유입 및 진공 시스템의 조합으로 간주해야 합니다.
 

파이퍼 베큠은 여기에서 심층적인 활용 지원 외에도 적합한 제품을 제공합니다.

  • 다양한 이온 소스와 감도를 가진 넓은 질량 범위를 위한 질량 분석기
  • 설치와 경우에 따라 필요한 압력 감소에 적합한 배기실 및 유입 시스템
  • 완제 터보 펌핑 스테이션 또는 개별 구성품의 펌프 시스템


PrismaPro®가 있는 HiCube RGA

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