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      真空系統的氣體分析與分壓側量及應用范圍

      目前,真空獲得技術已由超高真空發展到10-10Pa-10-11Pa的極高真空階段。在超高真空和極高真空下,容器內部的氣體組分和容器內部的表面狀態關系十分密切。在研究這種條件下的真空物理和真空化學過程時,除了需要了解容器內部的表面狀態外,還必須知道容器內的氣體組分和相應的分壓力。
      超高真空系統的全壓力側童除了最早采用的B-A型超高真空規外,又發展了許多極高真空規,如冷陰極磁控規、抑制規和彎注規等。但對許多研究工作來說,僅靠全壓力數據是不夠的。例如真空系統中的吸附、凝結、脫附過程等,它涉及到容器表面和系統內部物質和殘余氣體分子的相互作用。這時獲得系統內氣體組分和分壓力的數據比全壓力數據更能說明問題。
      真空條件下的氣體分析和分壓力測量通常是由動態質譜計完成的。
      第一個動態質譜計—射頻速度過濾器是于1926年提出的。其它的動態質譜計如射頻質譜計、回旋質譜計、飛行時間質譜計和四極質譜計都是于20世紀40年代末到50年代初提出的。早期的儀器主要用于同位素測量、帶電粒子的質荷比測量。但當時正值真空技術處于向超高真空發展的重要階段,因此這些質譜計出現不久就被作為專用的真空質譜計了。
      真空分析質譜計按其能否進行定量分析,可分為殘氣分析器和分壓力計。所謂分壓力計是指能滿足一定的定量分析精度要求的真空分析器。
      應用范圍:
      1.真空和衰面物理研究
      對于通常的真空研究,真空分析質譜計的主要用途是分析真空系統內的殘余氣體。而對表面研究來說,目前已逐步將真空質譜計和低能電子衍射儀、俄歇電子譜儀、二次離子質譜計、化學分析電子譜儀和場致發射顯微鏡等儀器聯合使用,用來研究低壓力下的真空物理過程。通常在10-9Pa以至更低的壓力下進行分壓力側量。由于采用的真空系統多數為無油或少油的真空泵,所以一般并不要求質譜計有很寬的質量范圍。
      2.專用器件(如電子顯微鏡、X射線管、陰極射線管和大型超高頻電真空器件)的殘氣分析在這一類應用中,不像表面物理研究那樣,需要檢側那么低的分壓力,而希望儀器具有較寬的工作質量范圍,至少具有能檢測真空泵油的裂解物的能力。
      3.薄膜工藝
      制備薄膜時,用真空分析器控制其工藝過程是必要的。在燕發工藝中,主要是減少殘氣氣氛以防止氧化;在濺射工藝中則重視所充氣體純度,如控制氫和氧的雜質含量。
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