EP0199455B1 - Einführung einer Plasmaprobe in eine Vakuumkammer - Google Patents

Einführung einer Plasmaprobe in eine Vakuumkammer Download PDF

Info

Publication number
EP0199455B1
EP0199455B1 EP19860301974 EP86301974A EP0199455B1 EP 0199455 B1 EP0199455 B1 EP 0199455B1 EP 19860301974 EP19860301974 EP 19860301974 EP 86301974 A EP86301974 A EP 86301974A EP 0199455 B1 EP0199455 B1 EP 0199455B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
orifice
plasma
voltage
vacuum chamber
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP19860301974
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0199455A3 (en
EP0199455A2 (de
Inventor
Donald James Douglas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nordion Inc
Original Assignee
MDS Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MDS Inc filed Critical MDS Inc
Publication of EP0199455A2 publication Critical patent/EP0199455A2/de
Publication of EP0199455A3 publication Critical patent/EP0199455A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0199455B1 publication Critical patent/EP0199455B1/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H01J49/105—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation, Inductively Coupled Plasma [ICP]

Definitions

  • This invention relates to method and apparatus for sampling an inductively generated plasma through an orifice into a vacuum chamber and to method and apparatus for mass analysis using such sampling.
  • the invention relates to an alternative to the method and apparatus described in my U.S. patent No. 4,501,965, which alternative can also be used in conjunction with the method and apparatus shown in that patent. The present invention will be described with reference to mass analysis.
  • the present invention supplements the arrangement shown in my above identified U.S. patent.
  • the voltage swing in the plasma was greatly reduced, but some residual voltage swing remains because of heating currents in the plasma and because of other effects not fully understood. At least the voltage from the heating currents cannot be eliminated. The residual voltage swing may still cause some residual arcing, particularly adjacent the entrance to the second stage of the vacuum chamber shown in such U.S. patent.
  • Use of the invention shown in my above identified U.S. patent, combined with RF biasing of the orifice plate into the second stage of the vacuum chamber according to the present invention, has been found to produce a further improvement in ion signal transmission into the second stage of the vacuum chamber.
  • the present invention provides apparatus for sampling a plasma into a vacuum chamber comprising:
  • Fig. 1 shows a plasma tube 10 around which is wound an electrical induction coil 12.
  • the carrier gas e.g. argon
  • used to form the plasma is supplied from a source 14 and is directed by a conduit 16 into the plasma tube 10.
  • a further stream of the carrier gas is directed from the source 14 through an inner tube 18 within the plasma tube 10 and exits via a flared end 20 just upstream of the coil 12.
  • the sample gas containing the trace substance to be analyzed is supplied in a carrier gas, e.g. argon, from source 22 and is fed into the plasma tube 10 through a tube 24 within and coaxial with the tube 18.
  • a carrier gas e.g. argon
  • a sample of the RF voltage is picked off the generator 26 via lead 58, adjusted in phase at phase adjusting network 60, adjusted in amplitude in amplifier 62, and applied via lead 64 to the sampler plate 32.
  • the sampler plate 32 is d.c. electrically insulated from ground by insulating ring 66 but may have a considerable capacitance to ground. No special means (of the kind shown in my above identified U.S. patent) were used to reduce the voltage swing in the plasma 24.
  • the ion optic system 56' may more favourably accept an ion beam if the skimer plate 46' has a constant potential difference with respect to the plasma 30'. Ion optic transmission depends on the ion energy, which depends partly on the voltage on the skimmer plate 46' and partly on the voltage in the plasma. If the voltage difference between the skimmer plate 46' and the plasma 30' is kept constant, then it appears that the ion optic system 56' may be better able to transmit a consistently high proportion of the ions which enter it, as opposed to an arrangement in which the voltage is constantly varying.
  • ion optics lens systems may more favorably accept an ion beam if the skimmer plate 46' is a few volts positive or negative with respect to the plasma.
  • a suitable RF bias may be expected to optimize the ion transmission through the ion optics lens system 56.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Entnehmen von Ionen in einem Plasma in einer Unterdruckkammer, enthaltend:
(a) eine Einrichtung zum Erzeugen eines Plasma enthaltend (i) eine elektrische Induktionsspule mit ersten und zweiten Anschlüssen und wenigstens einer Windung zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen, welche Windung einen Raum innerhalb der Spule zur Erzeugung des Plasma definiert, und (ii) eine Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer ersten HF-Spannung, die an die Spule anzulegen ist, um in dem genannten Raum zu erwärmen, um das Plasma zu erzeugen,
(b) eine Unterdruckkammer mit einer Lochplatte, die eine Wand der Unterdruckkammer darstellt,
(c) welche Lochplatte eine Öffnung darin aufweist, die nahe dem genannten Raum angeordnet ist, um einen Teil des Plasma durch die genannte Öffnung in die Unterdruckkammer zu entnehmen,
(d) eine zweite Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer zweiten HF-Spannung von gleicher Frequenz wie die erste HF-Spannung und mit der ersten HF-Spannung phasenverriegelt,
(e) und einer Einrichtung, die zwischen die Lochplatte und die zweite Erzeugungseinrichtung geschaltet ist, um die Lochplatte mit der zweiten HF-Spannung vorzuspannen, um die Strömung der genannten Ionen durch die Öffnung zu vergrößern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Erzeugungseinrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen der zweiten HF-Spannung enthält, so daß die genannte erste Erzeugungseinrichtung die zweite Erzeugungseinrichtung enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 und enthaltend eine Einrichtung zum Einstellen der Phase der zweiten HF-Spannung.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 und enthaltend eine Einrichtung zum Einstellen der Amplitude der zweiten HF-Spannung.
5. Vorrichtung zum Entnehmen einer Plasmaprobe in eine Unterdruckkammer, enthaltend:
(a) eine Einrichtung zum Erzeugen eines Plasma, enthaltend (i) eine elektrische Induktionsspule mit ersten und zweiten Anschlüssen und wenigstens einer Windung zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen, welche Windung einen Raum innerhalb der Spule zur Erzeugung des Plasma definiert, und (ii) eine HF-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer ersten HF-Spannung, die der Spule zuzuführen ist, um den genannten Raum zu erwärmen, um das Plasma zu erzeugen,
(b) eine Unterdruckkammer mit ersten und zweiten Unterdruckstufen und enthaltend eine Probennahmeplatte, die eine Außenwand der Unterdruckkammer definiert, welche Probennahmeplatte eine Probennahmeöffnung darin aufweist, und eine Blendenplatte innerhalb der Unterdruckkammer mit einer Blendenöffnung darin, welche Probennahmeplatte und welche Blendenplatte voneinander Abstand haben, um zwischen sich die erste Unterdruckstufe auszubilden, wobei die Unterdruckkammer eine zweite Wand hat, die im Abstand zu der Blendenplatte angeordnet ist, welche zweite Wand und die Blendenplatte zwischen sich die zweite Unterdruckstufe ausbilden,
(c) wobei die Probennahmeöffnung und die Blendenöffnung so angeordnet sind, daß eine Teil des Plasma durch die Probennahmeöffnung in die erste Unterdruckstufe und durch die Blendenöffnung in die zweite Unterdruckstufe entnommen wird,
(d) und eine Einrichtung, die mit der HF-Erzeugungseinrichtung verbunden ist, um eine erste HF-Vorspannung zu erzeugen und um diese HF-Vorspannung wenigstens der Blendenplatte zuzuführen, um die Strömung der Ionen durch die Blendenöffnung zu steigern.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, enthaltend eine mit der Erzeugungseinrichtung verbundene Einrichtung zum Erzeugen einer zweiten HF-Vorspannung und zum Anlegen der zweiten HF-Vorspannung an die Probennahmenplatte, um dadurch die Strömung von Ionen durch die Probennahmeöffnung zu steigern.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6 und enthaltend eine Einrichtung zum Einstellen der Phase der zweiten Vorspannung.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7 und enthaltend eine Einrichtung zum Einstellen der Amplitude der zweiten Vorrspannung.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 und enthaltend eine Einrichtung zum unabhängigen Einstellen der Phasen jeder der ersten und zweiten Vorspannungen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 und enthaltend eine Einrichtung zum unabhängigen Einstellen der Amplituden jeder der ersten und zweiten Vorspannungen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5 und enthaltend eine Schaltungseinrichtung, die mit der Spule verbunden ist, um den Spannungshub von Spitze zu Spitze in dem Plasma zu reduzieren.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 und enthaltend eine einrichtung zum Einstellen der Phase der ersten Vorspannung.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12 und enthaltend eine Einrichtung zum Einstellen der Amplitude der ersten Vorspannung.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Unterdruckkammer einen Massenanalysator darin enthält.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, bei der die Unterdruckkammer einen Massenanalysator in der zweiten Unterdruckstufe enthält, welcher Massenanalysator ein Vierpol-Massenspektrometer enthält.
16. Verfahren zum Entnehmen von Tonen in einem Plasma in eine Unterdruckkammer, umfassend:
(a) Anlegen eines hochfrequenten elektrischen Stroms an eine Spule zur Erzeugung eines Plasma innerhalb der Spule,
(b) Vermindern der Spitze-zu-Spitze-Spannungsschwankungen in dem Plasma durch Begrenzen der Spannungsschwankungen in der Spule an einer Position zwischen den Enden derselben,
(c) Richten eines Teils des Plasma durch eine Probennahmeöffnung in eine erste Stufe der Unterdruckkammer und dann durch eine Blendenöffnung in eine zweite Stufe der Unterdruckkammer,
(d) und Anlegen einer HF-Vorspannung gleicher Frequenz wie die des elektrischen Stroms und phasenverriegelt mit diesem an die Blendenöffnung, um den lonendurchlaß durch sie zu steigern.
17. Verfahren nach Anspruch 16 und enthaltend den Schritt des Einstellens der Phase und der Amplitude der HF-Vorspannung zur optimalen lonendurchleitung.
18. Verfahren nach Anspruch 17 und enthaltend den Schritt des Analysierens der lonen, die in die zweite Stufe der Unterdruckkammer eintreten.
EP19860301974 1985-04-24 1986-03-18 Einführung einer Plasmaprobe in eine Vakuumkammer Expired EP0199455B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA000479934A CA1246246A (en) 1985-04-24 1985-04-24 Method and apparatus having rf biasing for sampling a plasma into a vacuum chamber
CA479934 1985-04-24

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0199455A2 EP0199455A2 (de) 1986-10-29
EP0199455A3 EP0199455A3 (en) 1987-05-13
EP0199455B1 true EP0199455B1 (de) 1989-08-30

Family

ID=4130351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19860301974 Expired EP0199455B1 (de) 1985-04-24 1986-03-18 Einführung einer Plasmaprobe in eine Vakuumkammer

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0199455B1 (de)
JP (1) JPH0821363B2 (de)
CA (1) CA1246246A (de)
DE (1) DE3665379D1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62219452A (ja) * 1986-03-20 1987-09-26 Yokogawa Electric Corp 高周波誘導結合プラズマ・質量分析計
GB8813149D0 (en) * 1988-06-03 1988-07-06 Vg Instr Group Mass spectrometer
JP2568253B2 (ja) * 1988-07-01 1996-12-25 日本電子株式会社 高周波誘導結合プラズマ質量分析装置
GB8901975D0 (en) * 1989-01-30 1989-03-22 Vg Instr Group Plasma mass spectrometer
FR2656926B1 (fr) * 1990-01-05 1993-06-11 Air Liquide Perfectionnement au procede d'analyse elementaire d'un echantillon par spectrometrie de masse couplee a un plasma induit par haute frequence et a l'installation pour la mise en óoeuvre de ce procede.
US5229605A (en) * 1990-01-05 1993-07-20 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for the elementary analysis of a specimen by high frequency inductively coupled plasma mass spectrometry and apparatus for carrying out this process
JP2731512B2 (ja) * 1994-10-07 1998-03-25 株式会社日立製作所 プラズマ質量分析計

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1189201A (en) * 1982-12-08 1985-06-18 Donald J. Douglas Method and apparatus for sampling a plasma into a vacuum chamber

Also Published As

Publication number Publication date
DE3665379D1 (en) 1989-10-05
EP0199455A3 (en) 1987-05-13
JPS61248348A (ja) 1986-11-05
JPH0821363B2 (ja) 1996-03-04
CA1246246A (en) 1988-12-06
EP0199455A2 (de) 1986-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4682026A (en) Method and apparatus having RF biasing for sampling a plasma into a vacuum chamber
US6545270B2 (en) Plasma mass spectrometer
JP4688921B2 (ja) 軸電界を有する分析計
EP0407539B1 (de) Plasma-massen-spektrometer
US8723143B2 (en) Plasma igniter for an inductively coupled plasma ion source
US6005245A (en) Method and apparatus for ionizing a sample under atmospheric pressure and selectively introducing ions into a mass analysis region
JP2724416B2 (ja) 高分解能プラズマ質量スペクトロメータ
JP2013545243A (ja) 質量分析法における改良及び質量分析法に関係する改良
EP0199455B1 (de) Einführung einer Plasmaprobe in eine Vakuumkammer
WO2016019164A1 (en) Plasma cleaning for mass spectrometers
Saprykin et al. Characterization and optimization of a radiofrequency glow discharge ion source for a high resolution mass spectrometer
EP0112004B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Probeentnahme eines Plasmas in einer Vakuumkammer
US6833710B2 (en) Probe assembly for detecting an ion in a plasma generated in an ion source
US10128076B1 (en) Inductively coupled plasma ion source with tunable radio frequency power
JP2001522129A (ja) 信号対雑音比を改善するための低レベル分解ｄｃ入力を有する質量分光器の動作方法
USRE33386E (en) Method and apparatus for sampling a plasma into a vacuum chamber
JP3346688B2 (ja) 四極子質量分析計
JPH08138595A (ja) イオン源
JP2926782B2 (ja) 高周波誘導結合プラズマ質量分析装置
US5486696A (en) Procedure and apparatus for the analysis of surface and/or depth profiles
Abdelaziz et al. Beam diagnostics extracted from radio frequency driven ion source

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): DE FR GB

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): DE FR GB

17P Request for examination filed

Effective date: 19870720

17Q First examination report despatched

Effective date: 19881012

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB

REF Corresponds to:

Ref document number: 3665379

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19891005

ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: IF02

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20050308

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20050310

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20050316

Year of fee payment: 20

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

Effective date: 20060317

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: PE20