6.3.5 유입 시스템
분석될 기체는 종종 대기압에서부터 질량 분석기(MS)의 작 동 압력보다 더 낮은 압력으로 감소되어야 합니다. 질량 분석 기로 모니터링되는 많은 진공 기술 공정은 $p$ > 10-4 hPa의 압력 범위에서 일어납니다. 4중극자 질량 분석기의 필수 요 소는 따라서 특수 어플리케이션에 적합한 기체 유입 시스템 입니다. 해당 압력 경도에 따라 다양한 압력 감소 절차가 사 용됩니다.
기체 혼합물은 가능할 경우 디믹싱 없이 질량 분석기에 유입 되어야 합니다.
- $p$ > 10 hPa의 압력에서는 다운스트림 기체 유입 밸브를 사용하여 층류 흐름이 우세한 (가열 가능) 모세관에 의하 여 압력이 감소합니다. 어떤 환경에서는 추가 펌프에 의한 압력 감소가 필수적입니다.
- $p$ < 10 hPa의 압력에서는 터보분자 펌프를 사용하여 다르 게 펌프된 구멍 및 질량 분석기로 압력이 감소합니다.
- $p$ < 10-4 hPa의 압력에서는 질량 분석기가 개방형 이온 소 스를 가진 공정 챔프에 직접 설치될 수 있습니다.
압력 감소를 위하여 구멍이 사용될 경우 자체의 기체 유형 의 존 전도성은 펌프로 향하는 흐름 경로의 동등한 기체 유형 의 존 전도성에 의하여 상쇄됩니다. 이는 QMS의 농도가 진정한 기체 구성을 반영함을 의미합니다.
| 유입 시스템 | 압력 범위 | 제품 예시 | 특성 |
|---|---|---|---|
| 압력 감소 없음 | 10 -12 to 10 - 4 hPa | PrismaPlus QMG 220, HiQuad QMG 700 | 시스템에서 들어온 기체는 모두 이온화 부피로 표시되게 하는 개방형 구조 이온 소스 |
| SPM 이온 소스 | 10 - 9 to 10 hPa | PrismaPlus SPM 220, HiQuad SPM 700 | 스퍼터 공정을 분석하기 위한 특수 이온 소스. 이 시스템은 압력 감소 없이 10-2 hPa의 스퍼터 압 력에서 직접 기체를 분석합니다. |
| 모세관 유입구 | 100 to 1,100 hPa, 모세관 길이와 다운스트림 구 멍에 따라 달라짐 | OmniStar, ThermoStar, 유입 시스템 GES 020 및 GES 010 | 차동 펌프 유입 시스템, 낮은 질량 판별, 변화하 는 표본 압력에 부적합 |
| 구멍 유입 | 0.01 to 10 hPa,구멍 직경과 관련 | PrismaPlus HPA 220 | 직경 0.01~0.5mm의 구멍, 단순하고 튼튼한 설 계, 질량 판별, 다양한 구멍 직경을 가질 수 있는 변화하는 유입구 압력, 빠르게 변화하는 기체 구 성 성분에 부적합 |
| 도징 밸브 | 0.1 to 1,000 hPa | PrismaPlus HPA 220, 기체 도징 밸브 UDV 040, UDV 146 | 도징 밸브는 매우 폭 넓은 측정 범위에 대한 기체 유입에 적합하고, 차동 펌프 밸브 역시 빠르게 변 화하는 기체 구성 성분의 분석을 허용합니다. |
| 압력 조절 가능 기체 유입구 | 10 - 3 to 1,000 hPa | RVC 300이 있는 EVR 016 압력 조절 유입구가 있는 OmniStar | 차동 펌프 유입 시스템, 조절 밸브가 있는 제어 루프와 압력 측정으로 구성, 비교적 큰 불감 부 피, 느린 반응 |
표 6.3: 다양한 기체 유입 시스템과 그 속성
