多压进样质谱仪

1. 设备概述

多压进样在线质谱仪是一款能在多种压力自动进样的高精度、实时连续监测的气体分析设备，专为ALD、CVD、PVD和蚀刻等半导体工艺设计。该仪器设计有多压入口系统，根据进样压力自动调节进样，采用先进的质谱技术，可快速识别和定量分析多种气体成分（如H₂、O₂、N₂、CO₂、CH₄等），具备高灵敏度、宽动态范围及低检测限特性，适用于复杂气体混合物的实时监测与质量控制。

2. 设备组成

· 残余气体分析仪（含离子源、质量分析器、检测器）

· 真空系统（分子泵+干泵+真空计+多压入口系统）

· 控制与数据处理单元（真空控制系统+质谱仪分析软件）

3. 设备原理及关键步骤

3.1 样品引入与预处理

直接连接：通过KF管路连接，直接从工艺流程（如反应器、管道、烟囱、环境空气）中连续或周期性地抽取样品。

预处理：抽取的样品通常需要经过预处理系统，以适应质谱仪的要求：例如：过滤，去除颗粒物，防止堵塞或污染仪器；压力调节：通过多压入口系统降低到质谱仪真空系统可接受的范围；温度控制：保持样品温度恒定，防止冷凝或成分变化；稀释/浓缩：对于过高或过低的浓度进行调整；除湿/干燥：去除大量水蒸气（尤其对某些离子源很重要）；汽化：对于液态样品，需要快速汽化器将其转化为气态。

3.2 离子化

经过预处理的（气态）样品分子被引入质谱仪的离子源。在离子源中热灯丝发射高能电子束（通常70 eV）轰击样品分子，使其失去一个电子形成正离子（M⁺）。这种方法产生丰富的碎片离子，提供丰富的结构信息，且有标准谱库可查。

3.3 质量分析

生成的离子被电场加速并引入质量分析器。质量分析器根据离子的质荷比（m/z,质量与电荷之比）对离子进行分离。四极杆质量分析器由四根平行杆组成，施加直流电压和射频交流电压。只有特定 m/z 的离子才能稳定通过四极杆电场到达检测器。通过扫描电压，可以依次让不同 m/z 的离子通过。

3.4 离子检测

被质量分析器分离出来的、具有特定m/z 的离子束撞击到检测器上。检测器将离子信号转化为电信号并放大。常用检测器：电子倍增器（高灵敏度）、法拉第杯（稳定性好，线性范围宽，灵敏度较低）。

3.5 信号处理与数据输出

检测器产生的电信号经过信号放大器和数据采集系统进行放大、数字化和处理。

3.6 实时分析：

软件对采集到的质谱数据进行实时处理得到特定谱图，识别特征离子峰（特定的m/z），进行定性和定量分析（通过与标准物质比对或校准曲线）。

4. 在线质谱仪的核心优势与特点

l 多压进样：针对不同压力进样，系统自动调节入口系统，

l 实时性：提供秒级的分析结果，远快于离线实验室分析

l 连续性/高频次：可连续监测或进行高频率采样分析，捕捉瞬态过程。

l 原位/非接触：通过在线采样接近过程，减少样品传输带来的延迟和失真。

l 多组分同时分析：单次分析可同时监测多个目标化合物。

l 高灵敏度和选择性：尤其对气体和挥发性有机物。

l 自动化：高度自动化运行，减少人工干预。

5. 技术配置及参数

6. 软件介绍

  扫描模式界面1                                                        扫描模式界面2

趋势模式/氦气泄漏测试模式屏幕                         模拟模式屏幕

       灵敏度校准模式屏幕                                        除气模式界面

7. 主要应用领域

半导体应用：ALD、CVD、PVD和蚀刻等。