Analizador de gases residuales

Analizador de gases residuales

Analizador de gases residuales instalado en un liofilizador a escala de laboratorio
Acrónimo	RGA
Usos	Medición de gas de proceso
Fabricante	INFICON
Modelo	Transpector 200

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Un analizador de gas residual ( RGA ) es un espectrómetro de masas pequeño y generalmente resistente , generalmente diseñado para el control de procesos y el monitoreo de la contaminación en sistemas de vacío . Al utilizar la tecnología de cuadrupolo , existen dos implementaciones, que utilizan una fuente de iones abierta (OIS) o una fuente de iones cerrada (CIS). Los RGA se pueden encontrar en aplicaciones de alto vacío , como cámaras de investigación, configuraciones de ciencia de superficie , aceleradores , microscopios de barrido., etc. Los RGA se utilizan en la mayoría de los casos para controlar la calidad del vacío y detectar fácilmente rastros diminutos de impurezas en el entorno de gas de baja presión. Estas impurezas se pueden medir hasta niveles de Torr , que poseen una detectabilidad de menos de ppm en ausencia de interferencias de fondo.${\displaystyle 10^{-14}}$

Los RGA también se utilizarían como detectores de fugas sensibles in situ que suelen utilizar helio , alcohol isopropílico u otras moléculas trazadoras. Con los sistemas de vacío bombeados a niveles inferiores a Torr (comprobación de la integridad de los sellos de vacío y la calidad del vacío), se pueden detectar fugas de aire, fugas virtuales y otros contaminantes a niveles bajos antes de que se inicie un proceso.${\displaystyle 10^{-5}}$

Fuente de iones abierta

OIS es el tipo de RGA más disponible. Los analizadores de gas residual miden la presión detectando el peso de cada átomo a medida que atraviesan el cuadrupolo. Cilíndrico y axialmente simétrico, ^[1] este tipo de ionizador ha existido desde principios de la década de 1950. El tipo OIS generalmente se monta directamente en la cámara de vacío, exponiendo el alambre del filamento y la jaula del alambre del ánodo a la cámara de vacío circundante, lo que permite que todas las moléculas en la cámara de vacío se muevan fácilmente a través de la fuente de iones. Con una presión operativa máxima de Torr y una presión parcial mínima detectable tan baja como Torr cuando se usa en conjunto con un multiplicador de electrones .${\displaystyle 10^{-4}}$${\displaystyle 10^{-14}}$

Los OIS RGA miden los niveles de gas residual sin afectar la composición del gas de su entorno de vacío, aunque existen limitaciones de rendimiento que incluyen:

• Desgasificación del agua de la cámara, de los electrodos OIS y de la mayoría de las variedades de acero inoxidable de la serie 300 utilizadas en la cámara de vacío circundante debido a las altas temperaturas de la fuente de cátodo caliente (> 1300 ° C).${\displaystyle H_{2}}$
• La desorción estimulada por electrones (ESD) se observa por picos observados a 12, 16, 19 y 35 u en lugar de por ionización por impacto de electrones de especies gaseosas, con efectos similares a los efectos de desgasificación. Con frecuencia, esto se contrarresta recubriendo con oro el ionizador, lo que a su vez reduce la adsorción de muchos gases. El uso de ionizadores de molibdeno revestidos de platino es una alternativa.

Fuente de iones cerrada

Con aplicaciones que requieren la medición de presiones entre y Torr, el problema de los gases ambientales y de proceso se puede reducir significativamente reemplazando la configuración OIS con un sistema de muestreo CIS. Dicho ionizador se encuentra en la parte superior del filtro de masa cuadrupolo y consta de un tubo corto hermético a los gases con dos aberturas para la entrada de electrones y la salida de iones. Los iones se forman cerca de una única placa de extracción y salen del ionizador. Los anillos de alúmina eléctricamente aislados sellan el tubo y los electrodos polarizados del resto del conjunto de masa del cuadrupolo. Los iones se producen por impacto de electrones directamente a la presión del proceso. Este diseño se ha aplicado a la cromatografía de gases.${\displaystyle 10^{-4}}$${\displaystyle 10^{-3}}$Instrumentos de espectrometría de masas antes de la adaptación mediante analizadores de gas de cuadrupolo. La mayoría de los sistemas CIS disponibles comercialmente operan entre y Torr y ofrecen detectabilidad de nivel de ppm en todo el rango de masas para presiones de proceso entre y Torr. El límite superior se establece mediante la reducción de la trayectoria libre media para las colisiones de iones neutros que tiene lugar a presiones más altas y da como resultado la dispersión de iones y una sensibilidad reducida.${\displaystyle 10^{-2}}$${\displaystyle 10^{-11}}$${\displaystyle 10^{-4}}$${\displaystyle 10^{-2}}$

El ánodo CIS puede verse como un tubo de alta conductancia conectado directamente a la cámara de proceso. La presión en el área de ionización es prácticamente la misma que en el resto de la cámara. Por lo tanto, el ionizador CIS produce iones por impacto de electrones directamente a la presión del proceso, mientras que el resto del analizador de masas se mantiene a alto vacío. Este muestreo directo proporciona una buena sensibilidad y tiempos de respuesta rápidos.

Referencias

1. http://www.thinksrs.com/downloads/PDFs/ApplicationNotes/RightQuad.pdf , pág. 2

enlaces externos

• Una referencia que describe el umbral de ionización con RGA