JP2003042980A - Thermal desorption analytical device - Google Patents

Thermal desorption analytical device

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JP2003042980A
JP2003042980A JP2001229076A JP2001229076A JP2003042980A JP 2003042980 A JP2003042980 A JP 2003042980A JP 2001229076 A JP2001229076 A JP 2001229076A JP 2001229076 A JP2001229076 A JP 2001229076A JP 2003042980 A JP2003042980 A JP 2003042980A
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JP
Japan
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sample
soaking
chamber
thermal desorption
mounting part
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Application number
JP2001229076A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Arii
忠 有井
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Rigaku Denki Co Ltd
Rigaku Corp
Original Assignee
Rigaku Denki Co Ltd
Rigaku Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve thermal desorption analytical precision by uniformly heating a sample. SOLUTION: This thermal desorption analytical device is equipped with a sample holder for mounting the sample thereon, a sample chamber for arranging the sample holder in the inside, an infrared heating furnace for heating from the periphery, the sample arranged in the sample chamber in the mounted state on the sample holder, a measuring means for detecting gas desorbed from the sample through heating, and an evacuation means for evacuating the sample chamber, a soaking means (a soaking substrate 13 and a soaking hood 14) for soaking the heat by infrared rays, released from the infrared heating furnace via an absorption medium, and heating the sample by secondary radiation, installed near the sample arranged in the sample chamber in a mounted state on the sample holder 10. The soaking means is formed from molybdenum, tantalum, tungsten, or an alloy composed mainly of at least one among them.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、昇温脱離分析装
置に関し、特に赤外線加熱炉による試料を加熱を均一化
するための改良を加えた昇温脱離分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature programmed desorption analyzer, and more particularly to a temperature programmed desorption analyzer which is improved for uniform heating of a sample in an infrared heating furnace.

【0002】[0002]

【従来の技術】昇温脱離分析法は、固体試料の温度を一
定速度で昇温させたときに、試料から脱離するガスの強
度を試料温度の関数として測定するための熱分析手法で
あり、TDS(Thermal Desorption Spectroscopy)ま
たはTPS(Temperature Programmed Desorption)と
も称される。この昇温脱離分析法は、試料を配置する試
料室と、試料室内の試料を加熱する赤外線加熱炉と、脱
離ガスを検出する測定手段としての質量分析計と、高真
空雰囲気の測定環境を形成するためのターボ分子ポンプ
(TMP)とを備えた昇温脱離分析装置によって実現さ
れる。
2. Description of the Related Art The temperature programmed desorption analysis method is a thermal analysis method for measuring the intensity of the gas desorbed from a sample as a function of the sample temperature when the temperature of a solid sample is raised at a constant rate. Yes, it is also called TDS (Thermal Desorption Spectroscopy) or TPS (Temperature Programmed Desorption). This thermal desorption analysis method consists of a sample chamber in which a sample is placed, an infrared heating furnace for heating the sample in the sample chamber, a mass spectrometer as a measuring means for detecting the desorbed gas, and a measurement environment in a high vacuum atmosphere. And a turbo molecular pump (TMP) for forming

【0003】さて、昇温脱離分析装置にあって、試料室
に配置された試料は、赤外線加熱炉からの赤外線照射に
より所望の温度(測定温度)まで加熱される。この測定
温度は、昇温脱離分析法が試料から脱離するガスの強度
を試料温度の関数として測定するための熱分析手法であ
ることから、分析精度にきわめて重大な影響を及ぼす。
したがって、試料室に配置された試料の全体を、均一に
目的の温度まで加熱することが、分析精度の向上を図る
上できわめて重要となる。
In the thermal desorption analyzer, a sample placed in the sample chamber is heated to a desired temperature (measurement temperature) by infrared irradiation from an infrared heating furnace. The measurement temperature is a thermal analysis method for measuring the intensity of the gas desorbed from the sample as a function of the sample temperature in the thermal desorption analysis method, and therefore has a very significant influence on the analysis accuracy.
Therefore, it is extremely important to uniformly heat the entire sample placed in the sample chamber to a target temperature in order to improve the analysis accuracy.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、赤外線加熱炉
から照射される赤外線量は場所によってばらつきがある
にもかかわらず、従来の昇温脱離分析装置には、試料全
体を均一に加熱するための特別な対策は講じられていな
かった。それでも微小試料であればその全体に赤外線加
熱炉からの赤外線がほぼ均一に照射され、あるいは試料
内での熱伝導により試料全体が均一に昇温していく。と
ころが、このような微小試料は、発生するガス量が少な
いため当該ガスの強度が充分に得られず、しかも試料室
内にわずかに残留する不純ガスによるバックグラウンド
の影響もあり、分析対象となる試料からの脱離ガスを明
瞭に検出することができない。
However, in spite of the fact that the amount of infrared rays radiated from the infrared heating furnace varies from place to place, the conventional thermal desorption spectroscopy apparatus is designed to uniformly heat the entire sample. No special measures were taken. Even if it is a small sample, infrared rays from an infrared heating furnace are almost uniformly irradiated to the entire sample, or the entire sample is uniformly heated by heat conduction in the sample. However, such a small sample cannot generate sufficient intensity of the gas because the amount of generated gas is small, and there is a background effect due to a slight impurity gas remaining in the sample chamber. It is not possible to clearly detect the desorbed gas from the.

【0005】このような事情から、試料を大形化して充
分な脱離ガスを発生させることが、分析精度の向上には
好ましい。しかし、試料を大形化した場合、赤外線加熱
炉からの赤外線が試料に対し不均一に照射され、試料全
体をとおして温度分布がばらついてしまう、すなわち均
熱状態が悪化する課題があった。特に、試料全体が透明
であったり、試料の色に斑な部分が存在した場合に、試
料の加熱状態が不均一となりやすい。
Under these circumstances, it is preferable to increase the size of the sample and generate sufficient desorbed gas in order to improve the analysis accuracy. However, when the size of the sample is increased, infrared rays from the infrared heating furnace are non-uniformly irradiated to the sample, and there is a problem that the temperature distribution varies throughout the sample, that is, the soaking state deteriorates. In particular, when the entire sample is transparent or when there is a spot in the color of the sample, the heating state of the sample tends to be non-uniform.

【0006】また、試料温度は、試料を装着する試料ホ
ルダの試料装着部に取り付けた熱電対によって測定され
るが、試料に対して赤外線加熱炉からの赤外線を集中さ
せた場合、試料の熱が試料装着部を経由して熱電対に伝
わる間に、温度変化が生じてしまい、正確な試料温度を
熱電対によって測定できないという課題もあった。
Further, the sample temperature is measured by a thermocouple attached to the sample mounting portion of the sample holder for mounting the sample. When the infrared rays from the infrared heating furnace are concentrated on the sample, the heat of the sample is There is also a problem that a temperature change occurs during transmission to the thermocouple via the sample mounting portion, and an accurate sample temperature cannot be measured by the thermocouple.

【0007】本発明は、このような従来技術の課題に鑑
みてなされたもので、試料を均一に加熱して昇温脱離分
析精度の向上を図ることを目的とする。さらに、本発明
は、試料ホルダの試料装着部に取り付けられた熱電対に
よって、試料温度を高精度に測定できるようにすること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to uniformly heat a sample to improve the accuracy of thermal desorption analysis. A further object of the present invention is to make it possible to measure the sample temperature with high accuracy by means of a thermocouple attached to the sample mounting portion of the sample holder.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、試料を装着する試料ホルダと、この試料
ホルダを配置する試料室と、試料ホルダに装着した状態
で試料室内に配置された試料を周囲から加熱する赤外線
加熱炉と、加熱により試料から脱離したガスの検出する
測定手段と、試料室内を真空排気する排気手段とを備え
た昇温脱離分析装置において、試料ホルダに装着した状
態で試料室内に配置される試料の周囲に、赤外線加熱炉
から放出された赤外線による熱を吸収媒体を介して均熱
化し二次輻射をもって試料を加熱する均熱手段を設けた
ことを特徴とする(請求項1)。
In order to achieve the above object, the present invention provides a sample holder for mounting a sample, a sample chamber in which the sample holder is arranged, and a sample holder in a state where the sample holder is mounted in the sample chamber. In a thermal desorption analyzer equipped with an infrared heating furnace that heats the prepared sample from the surroundings, a measurement unit that detects the gas desorbed from the sample by heating, and an exhaust unit that evacuates the sample chamber, a sample holder A uniform heating means was installed around the sample placed in the sample chamber in the state of being attached to the sample chamber to heat the infrared radiation emitted from the infrared heating furnace through the absorption medium to heat the sample with secondary radiation. (Claim 1).

【0009】このような構成とすることで、均熱手段を
もって均熱化された熱が試料にその周囲から伝達される
ので、試料全体が均一に加熱され、その結果、高精度な
昇温脱離分析を実現することができる。
With such a structure, the heat soaked by the soaking means is transferred to the sample from its surroundings, so that the entire sample is uniformly heated and, as a result, highly accurate temperature rising and removal is performed. Separation analysis can be realized.

【0010】ここで、試料ホルダが、石英材料で形成し
た支持杆と、この支持杆の先端部に設けた試料装着部と
を有し、試料装着部に、熱電対を取り付けた構成とした
場合、均熱手段は、試料装着部の外周を囲むように設け
ることが好ましい(請求項2)。
Here, in the case where the sample holder has a supporting rod formed of a quartz material and a sample mounting portion provided at the tip of the supporting rod, and a thermocouple is attached to the sample mounting portion. The soaking means is preferably provided so as to surround the outer periphery of the sample mounting portion (claim 2).

【0011】これにより、均熱手段で均熱化された熱が
試料と試料装着部とに伝わって双方を均一に加熱するこ
とができるので、試料装着部に取り付けられた熱電対に
より、試料温度を正確に測定することが可能となる。
As a result, the heat soaked by the soaking means can be transmitted to the sample and the sample mounting portion to uniformly heat both of them, so that the sample temperature can be adjusted by the thermocouple attached to the sample mounting portion. Can be accurately measured.

【0012】さらに、本発明は、試料装着部を上面に試
料を配置可能な皿状に形成し、そして均熱手段を、試料
装着部の底面および側面を囲むように外試料装着部に固
定された金属製の均熱基板(熱吸収媒体)と、試料装着
部の上面外周を囲むように均熱基板へ着脱自在に装着可
能な金属製の均熱フード(熱吸収媒体)とを含む構成と
することができる(請求項3)。
Further, according to the present invention, the sample mounting portion is formed on the upper surface in the shape of a dish on which the sample can be placed, and the soaking means is fixed to the outer sample mounting portion so as to surround the bottom surface and the side surface of the sample mounting portion. And a metal heat equalizing hood (heat absorbing medium) detachably attachable to the heat equalizing substrate so as to surround the outer periphery of the upper surface of the sample mounting portion. It is possible (Claim 3).

【0013】これにより、試料装着部へ試料を装着する
際は、均熱フードを均熱基板から取り外して試料装着部
の上面外周を開放できるので、試料の装着が容易とな
る。
As a result, when mounting the sample on the sample mounting portion, the heat equalizing hood can be removed from the heat equalizing substrate to open the outer periphery of the upper surface of the sample mounting portion, so that the mounting of the sample becomes easy.

【0014】また、均熱手段は、モリブデン(Mo)、
タンタル(Ta)、タングステン(W)またはそれらの
少なくとも一つを主成分とする合金で形成することが好
ましい(請求項4)。さらに、試料装着部についても、
モリブデン、タンタル、タングステンまたはそれらの少
なくとも一つを主成分とする合金で形成することが好ま
しい(請求項5)。
The soaking means is molybdenum (Mo),
Tantalum (Ta), tungsten (W), or an alloy containing at least one of them as a main component is preferable (claim 4). Furthermore, regarding the sample mounting part,
It is preferably made of molybdenum, tantalum, tungsten, or an alloy containing at least one of them as a main component (claim 5).

【0015】これらの金属材料は、高温に加熱してもガ
スの放出が少なく、したがって試料以外からのガスの発
生が抑制されて、バックグランドの小さい明瞭な分析結
果を得ることが可能となる。しかも、近年、半導体デバ
イスの技術革新に伴い、同デバイスを形成するシリコン
(Si)系の材料が、昇温ガス脱離分析の対象試料とし
て大きなウエイトを占めてきているが、上記各金属材料
は高温領域においてもシリコン系材料と反応するおそれ
がなく、したがって、シリコン系の試料に対しても均熱
化を図りつつ高精度な昇温脱離分析を実現することがで
きる。
These metallic materials release little gas even when heated to a high temperature, so that the generation of gas from other than the sample is suppressed and a clear analysis result with a small background can be obtained. Moreover, in recent years, with the technological innovation of semiconductor devices, silicon (Si) -based materials forming the devices have been occupying a large weight as samples to be subjected to the temperature programmed gas desorption analysis. There is no possibility of reacting with the silicon-based material even in a high temperature region, and therefore, it is possible to realize a highly accurate thermal desorption analysis while achieving uniform heating even for a silicon-based sample.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の実
施形態に係る昇温脱離分析装置の全体構造を模式的に示
す構成図である。同図に示す昇温脱離分析装置は、試料
Sを装着する試料ホルダ10と、この試料ホルダ10を
配置する試料室20と、試料ホルダ10に装着した状態
で試料室20内に配置された試料Sを周囲から加熱する
赤外線加熱炉30と、加熱により試料Sから脱離したガ
スの検出部41を有する質量分析計40と、試料室20
に連通する排気経路50と、この排気経路50を介して
試料室10内のガスを真空吸引するターボ分子ポンプ6
0とを備え、質量分析計40の検出部41を、ターボ分
子ポンプ60により吸引され排気経路50内を流れるガ
スの軌道上に配置した構成となっている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the overall structure of a thermal desorption spectroscopy apparatus according to an embodiment of the present invention. The thermal desorption spectroscopy apparatus shown in the figure is arranged in the sample chamber 20 in which the sample holder 10 is mounted, the sample holder 20 in which the sample S is mounted, the sample chamber 20 in which the sample holder 10 is disposed, and the sample holder 10 mounted in the sample chamber 20. An infrared heating furnace 30 for heating the sample S from the surroundings, a mass spectrometer 40 having a detector 41 for the gas desorbed from the sample S by heating, and a sample chamber 20.
An exhaust path 50 communicating with the turbo molecular pump 6 for vacuum suction of the gas in the sample chamber 10 via the exhaust path 50.
0, and the detection unit 41 of the mass spectrometer 40 is arranged on the orbit of the gas sucked by the turbo molecular pump 60 and flowing in the exhaust path 50.

【0017】この全体構造をさらに具体的に説明してい
くと、まず、試料室20は、耐熱性を有する保護管21
の内部に形成されており、この試料室20に試料ホルダ
10が配置される。赤外線加熱炉30は、赤外線の放射
により、保護管21の周囲から試料ホルダ10に装着さ
れた試料Sを加熱する。
The overall structure will be described more specifically. First, the sample chamber 20 is provided with a heat-resistant protective tube 21.
The sample holder 10 is arranged in the sample chamber 20. The infrared heating furnace 30 heats the sample S mounted on the sample holder 10 from around the protective tube 21 by emitting infrared rays.

【0018】排気経路50は、中継チャンバ51とこれ
に連通する排気チャンバ52によって形成されている。
すなわち、保護管21の一端は中継チャンバ51の一端
開口部に接続され、また中継チャンバ51の他端開口部
は排気チャンバ52に接続されている。なお、保護管2
1と中継チャンバ51との接続部は、ゲートバルブ(図
示せず)によって連結してあり、試料交換に際して保護
管21を開放するときは、このゲートバルブを閉塞して
中継チャンバ51側の真空雰囲気を保持することが可能
となっている。
The exhaust path 50 is formed by a relay chamber 51 and an exhaust chamber 52 communicating with the relay chamber 51.
That is, one end of the protective pipe 21 is connected to one end opening of the relay chamber 51, and the other end opening of the relay chamber 51 is connected to the exhaust chamber 52. Protective tube 2
1 and the relay chamber 51 are connected by a gate valve (not shown). When the protective tube 21 is opened during sample exchange, the gate valve is closed to close the relay chamber 51 side vacuum atmosphere. It is possible to hold.

【0019】排気チャンバ52の下流側にはターボ分子
ポンプ60が連通しており、試料室20とターボ分子ポ
ンプ60は、これら中継チャンバ51および排気チャン
バ52を介して、直列に連通している。これにより、中
継チャンバ51および排気チャンバ52により形成され
た排気経路50を経由して、試料室20内の不要な残留
ガスがターボ分子ポンプ60に導かれる。なお、排気チ
ャンバ52には、ターボ分子ポンプ60とともに、粗引
き用のロータリーポンプ61が連結してある。
A turbo molecular pump 60 is connected to the downstream side of the exhaust chamber 52, and the sample chamber 20 and the turbo molecular pump 60 are connected in series via the relay chamber 51 and the exhaust chamber 52. As a result, unnecessary residual gas in the sample chamber 20 is guided to the turbo molecular pump 60 via the exhaust path 50 formed by the relay chamber 51 and the exhaust chamber 52. A rotary pump 61 for roughing is connected to the exhaust chamber 52 together with the turbo molecular pump 60.

【0020】質量分析計40は、検出部(イオン源)6
1を、中継チャンバ51の内部を流れるガスの軌道上に
配置してある。具体的には、検出部41を中継チャンバ
51の同軸上に配置してあり、さらに検出部41の表面
は、中継チャンバ51の上流側に向けてある。この配置
により、試料室20から流れてくるガスを、直接的に検
出部41へ導くことが可能となる。
The mass spectrometer 40 includes a detector (ion source) 6
1 is arranged on the orbit of the gas flowing inside the relay chamber 51. Specifically, the detection unit 41 is arranged coaxially with the relay chamber 51, and the surface of the detection unit 41 is directed toward the upstream side of the relay chamber 51. With this arrangement, the gas flowing from the sample chamber 20 can be directly guided to the detection unit 41.

【0021】中継チャンバ51の内部において、検出部
41の周囲には隙間51aが形成されており、この隙間
51aを介して試料室20とターボ分子ポンプ60とを
連通する排気経路が確保されている。
Inside the relay chamber 51, a gap 51a is formed around the detection portion 41, and an exhaust path for connecting the sample chamber 20 and the turbo molecular pump 60 is secured through this gap 51a. .

【0022】図2(a)(b)は試料ホルダの構成を示
す斜視図である。上述した全体構造の昇温脱離分析装置
にあって、試料ホルダ10は、石英材料で形成した筒状
の支持杆11と、この支持杆11の先端部に設けた試料
装着部12とで構成されており、試料装着部12には、
熱電対(図示せず)の感熱部が取り付けられている。な
お、熱電対を構成する金属線は、支持杆11の中空部内
を通して、図示しない測定処理部へ導かれている。
2A and 2B are perspective views showing the structure of the sample holder. In the thermal desorption spectroscopy apparatus having the above-described overall structure, the sample holder 10 is composed of a cylindrical support rod 11 made of a quartz material and a sample mounting portion 12 provided at the tip of the support rod 11. The sample mounting part 12 is
A thermosensitive part (not shown) of a thermocouple is attached. The metal wire forming the thermocouple is guided to the measurement processing unit (not shown) through the hollow portion of the support rod 11.

【0023】試料装着部12は、皿状に形成してあり、
その上面に試料Sを配置可能となっている。また、試料
装着部12の側壁および底壁には、その外面を囲むよう
にして、均熱基板13(熱吸収媒体)が固定してある。
この均熱基板13には、ドーム形の均熱フード14(熱
吸収媒体)が着脱自在となっている。図2(a)は均熱
基板13に均熱フード14を装着した状態を示してお
り、この装着状態にあっては、試料装着部12およびそ
の上面に装着される試料Sの周囲をこれら均熱基板13
と均熱フード14が取り囲んでいる。
The sample mounting portion 12 is formed in a dish shape,
The sample S can be arranged on the upper surface thereof. A soaking substrate 13 (heat absorbing medium) is fixed to the side wall and the bottom wall of the sample mounting portion 12 so as to surround the outer surfaces thereof.
A dome-shaped soaking hood 14 (heat absorbing medium) is detachably attached to the soaking substrate 13. FIG. 2A shows a state in which the soaking hood 14 is mounted on the soaking substrate 13. In this mounting state, the periphery of the sample mounting portion 12 and the sample S mounted on the upper surface of the soaking hood 14 are evenly distributed. Thermal board 13
And soaking hood 14 surrounds it.

【0024】上述した均熱基板13と均熱フード14
は、赤外線加熱炉30から放出された赤外線による熱を
吸収媒体を介して均熱化し二次輻射をもって試料Sを加
熱する均熱手段を構成しており、赤外線の吸収率が高
く、しかも熱伝導率の良好な金属材料で構成してある。
具体的には、モリブデン、タンタル、タングステンまた
はそれらの少なくとも一つを主成分とする合金で、均熱
基板13および均熱フード14が形成されている。これ
らの金属材料は、上記赤外線の吸収率が高く、熱伝導率
が良好であるばかりか、高温に加熱してもガスの放出が
少なく、さらに上記各金属材料は高温領域においてもシ
リコン系材料と反応するおそれがないという特性を有し
ている。
The soaking substrate 13 and soaking hood 14 described above
Is a soaking means for soaking the heat of the infrared rays emitted from the infrared heating furnace 30 through the absorbing medium and heating the sample S with the secondary radiation, which has a high absorptivity of infrared rays and has a high thermal conductivity. It is composed of a metal material having a good rate.
Specifically, the soaking substrate 13 and the soaking hood 14 are formed of molybdenum, tantalum, tungsten, or an alloy containing at least one of them as a main component. These metal materials have a high infrared absorption rate and a good thermal conductivity, and emit little gas even when heated to a high temperature. Furthermore, each metal material is a silicon-based material even in a high temperature region. It has the characteristic of not reacting.

【0025】したがって、試料以外からのガスの発生が
抑制されて、バックグランドの小さい明瞭な分析結果を
得ることが可能であり、しかも半導体デバイスの技術革
新に伴い、昇温ガス脱離分析の対象試料として大きなウ
エイトを占めてきているシリコン系の試料に対しても均
熱化を図りつつ高精度な昇温脱離分析を実現することが
できる。赤外線の吸収率が高く、しかも熱伝導率の良好
な金属材料としては、白金(Pt)も該当するが、白金
は高温加熱下においてシリコン系試料と反応してしまう
おそれがあるため好ましくない。
Therefore, generation of gas from other than the sample is suppressed, and clear analysis results with a small background can be obtained. Further, with technological innovation of the semiconductor device, the target of the temperature rising gas desorption analysis. Highly accurate thermal desorption analysis can be realized while achieving soaking even for a silicon-based sample, which has occupied a large weight as a sample. Platinum (Pt) is also applicable as a metal material having a high infrared absorptivity and a good thermal conductivity, but platinum is not preferable because it may react with a silicon-based sample under high temperature heating.

【0026】また、本実施形態では、同様の理由から、
試料装着部12についても、モリブデン、タンタル、タ
ングステンまたはそれらの少なくとも一つを主成分とす
る合金で形成してある。
In the present embodiment, for the same reason,
The sample mounting portion 12 is also formed of molybdenum, tantalum, tungsten, or an alloy containing at least one of them as a main component.

【0027】なお、これらの金属材料のなかには、高温
加熱下で空気に触れると酸化しやすい金属材料(例え
ば、モリブデン)も含まれているが、昇温脱離分析装置
においては、ターボ分子ポンプ60によって試料室20
内を高真空とするために、分析中にそれらの金属材料が
酸化するおそれもない。
Among these metallic materials, a metallic material (for example, molybdenum) that easily oxidizes when exposed to air under high temperature heating is included, but in the thermal desorption analyzer, a turbo molecular pump 60 is used. By sample chamber 20
Because of the high vacuum inside, there is no risk of oxidation of these metallic materials during analysis.

【0028】次に、上述した昇温脱離分析装置の作用を
説明する。測定に先立ち、試料ホルダ10の試料装着部
12に、試料Sを配置する。このとき、均熱フード14
を均熱基板13から取り外しておけば、試料装着部12
の上面が開放されるので、試料装着部12の上面に容易
に試料Sを配置することができる(図2(b))。試料
Sを配置した後、均熱フード14を均熱基板13の上部
に装着して、これらの均熱手段により試料Sおよび試料
装着部12の周囲を取り囲む(図2(a))。この状態
で、図1に示すように、試料ホルダ10を試料室20内
に配置する。なお、均熱フード14および均熱基板13
は、赤外線加熱炉30の最も高い温度領域に配置され
る。
Next, the operation of the above-mentioned temperature programmed desorption analyzer will be described. Prior to the measurement, the sample S is placed on the sample mounting portion 12 of the sample holder 10. At this time, soaking hood 14
If the sample is removed from the soaking board 13, the sample mounting part 12
Since the upper surface of the sample S is open, the sample S can be easily placed on the upper surface of the sample mounting portion 12 (FIG. 2B). After arranging the sample S, the soaking hood 14 is attached to the upper part of the soaking substrate 13, and the periphery of the sample S and the sample mounting portion 12 is surrounded by these soaking means (FIG. 2A). In this state, as shown in FIG. 1, the sample holder 10 is arranged in the sample chamber 20. The soaking hood 14 and the soaking substrate 13
Are arranged in the highest temperature region of the infrared heating furnace 30.

【0029】次いで、保護管21と中継チャンバ51と
の接続部に設けたゲートバルブ(図示せず)を開くとと
もに、まずロータリーポンプ61により試料室20およ
び排気経路内の残留ガスを排出する。このとき、中継チ
ャンバ51の内部には、質量分析計40の検出部41が
配置されているものの、その周囲には隙間51aが形成
されているため、この隙間51aを経由して残留ガスが
流動し、速やかに排出されていく。続いて、ターボ分子
ポンプ60を作動して高真空雰囲気を形成する。このよ
うにして残留ガスの充分に排出することで、脱離ガス分
析のバックグラウンドスペクトル(BG)を低く抑える
ことが可能となる。
Next, a gate valve (not shown) provided at the connecting portion between the protective tube 21 and the relay chamber 51 is opened, and the rotary pump 61 first discharges the residual gas in the sample chamber 20 and the exhaust path. At this time, although the detection part 41 of the mass spectrometer 40 is arranged inside the relay chamber 51, since a gap 51a is formed around the detection part 41, the residual gas flows through the gap 51a. However, it will be promptly discharged. Then, the turbo molecular pump 60 is operated to form a high vacuum atmosphere. By sufficiently discharging the residual gas in this manner, the background spectrum (BG) of the desorbed gas analysis can be suppressed to a low level.

【0030】試料室20および排気経路内を高真空雰囲
気にした後、赤外線加熱炉30を起動して測定を開始す
る。赤外線加熱炉30から放射された赤外線は、均熱基
板13および均熱フード14に吸収されてそれらの部材
を加熱する。そして、均熱基板13および均熱フード1
4に生じた熱は、それらの部材内を伝達されるととも
に、その内側に配置された試料Sおよび試料装着部12
へと二次輻射により均一に伝達される。このようにし
て、試料Sが全体が均一に加熱されるので、高精度な昇
温脱離分析を実現することができる。しかも、試料装着
部12も試料Sと同じ条件下で均一に加熱されるため、
試料装着部12に取り付けられた熱電対(図示せず)に
より、試料温度を正確に測定することが可能となる。
After making the inside of the sample chamber 20 and the exhaust path a high vacuum atmosphere, the infrared heating furnace 30 is activated to start the measurement. Infrared rays emitted from the infrared heating furnace 30 are absorbed by the heat equalizing substrate 13 and the heat equalizing hood 14 to heat those members. Then, the soaking substrate 13 and the soaking hood 1
The heat generated in the sample No. 4 is transmitted through these members, and the sample S and the sample mounting portion 12 arranged inside thereof are also transferred.
Is uniformly transmitted to the secondary radiation. In this way, the entire sample S is heated uniformly, so that highly accurate thermal desorption analysis can be realized. Moreover, since the sample mounting part 12 is also heated uniformly under the same conditions as the sample S,
A thermocouple (not shown) attached to the sample mounting portion 12 makes it possible to accurately measure the sample temperature.

【0031】試料は加熱に伴い気化して脱離ガスを発生
する。この脱離ガスは、ターボ分子ポンプ60の吸引力
によって、試料室20から中継チャンバ51へ流れる。
このようにして流動する脱離ガスの軌道上に質量分析計
40の検出部41が配置してあるので、脱離ガスを効率
的に検出部41へと導くことができる。その結果、効率
的に脱離ガスを検出部41で捕獲して、高精度なガス分
析が実現可能となる。
The sample is vaporized with heating to generate a desorbed gas. The desorbed gas flows from the sample chamber 20 to the relay chamber 51 by the suction force of the turbo molecular pump 60.
Since the detector 41 of the mass spectrometer 40 is arranged on the trajectory of the desorbed gas flowing in this way, the desorbed gas can be efficiently guided to the detector 41. As a result, the desorbed gas can be efficiently captured by the detection unit 41, and highly accurate gas analysis can be realized.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
均熱手段をもって均熱化された熱が試料にその周囲から
二次輻射により伝達されるので、試料全体が均一に加熱
され、その結果、高精度な昇温脱離分析を実現すること
ができる。
As described above, according to the present invention,
Since the heat soaked by the soaking means is transferred to the sample from the surroundings by the secondary radiation, the entire sample is uniformly heated, and as a result, highly accurate thermal desorption analysis can be realized. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る昇温脱離分析装置の全
体構造を模式的に示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an overall structure of a thermal desorption analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】試料ホルダの構成を示す斜視図で、(a)は均
熱フードを装着した状態(b)は均熱フードを取り外し
た状態を示す。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a sample holder, (a) shows a state in which a soaking hood is attached, and (b) shows a state in which the soaking hood is removed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:試料ホルダ 11:支持杆 12:試料装着部 13:均熱基板 14:均熱フード 20:試料室 30:赤外線加熱炉 40:質量分析計 41:検出部 50:排気経路 51:中継チャンバ 52:排気チャンバ 60:ターボ分子ポンプ 10: Sample holder 11: Support rod 12: Sample mounting part 13: Soaking board 14: Soaking hood 20: Sample chamber 30: Infrared heating furnace 40: mass spectrometer 41: Detector 50: Exhaust path 51: Relay chamber 52: Exhaust chamber 60: Turbo molecular pump

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料を装着する試料ホルダと、この試料
ホルダを配置する試料室と、前記試料ホルダに装着した
状態で前記試料室内に配置された試料を周囲から加熱す
る赤外線加熱炉と、加熱により試料から脱離したガスの
検出する測定手段と、前記試料室内を真空排気する排気
手段とを備えた昇温脱離分析装置において、 前記試料ホルダに装着した状態で前記試料室内に配置さ
れる試料の周囲に、前記赤外線加熱炉から放出された赤
外線による熱を吸収媒体を介して均熱化し二次輻射をも
って試料を加熱する均熱手段を設けたことを特徴とする
昇温脱離分析装置。
1. A sample holder on which a sample is mounted, a sample chamber in which the sample holder is disposed, an infrared heating furnace which heats a sample placed in the sample chamber from the surroundings in a state of being mounted on the sample holder, and heating. In a thermal desorption analyzer equipped with a measuring means for detecting the gas desorbed from the sample and an exhaust means for evacuating the inside of the sample chamber, the sample desorption analyzer is arranged inside the sample chamber while being attached to the sample holder. An apparatus for thermal desorption spectroscopy characterized in that a soaking unit for soaking the heat of infrared rays emitted from the infrared heating furnace through an absorption medium and heating the sample with secondary radiation is provided around the sample. .
【請求項2】 請求項1の昇温脱離分析装置において、 前記試料ホルダは、石英材料で形成した支持杆と、この
支持杆の先端部に設けた試料装着部とを有し、 前記試料装着部には、熱電対が取り付けられ、 前記均熱手段は、前記試料装着部の外周を囲むように設
けてあることを特徴とする昇温脱離分析装置。
2. The thermal desorption analysis apparatus according to claim 1, wherein the sample holder includes a support rod formed of a quartz material and a sample mounting portion provided at a tip end portion of the support rod. A thermocouple is attached to the mounting part, and the soaking means is provided so as to surround the outer periphery of the sample mounting part.
【請求項3】 請求項2の昇温脱離分析装置において、 前記試料装着部は、上面に試料を配置可能な皿状に形成
してあり、 前記均熱手段は、前記試料装着部の底面および側面を囲
むように外試料装着部に固定された金属製の均熱基板
と、前記試料装着部の上面外周を囲むように前記均熱基
板へ着脱自在に装着可能な金属製の均熱フードとを含む
ことを特徴とする昇温脱離分析装置。
3. The thermal desorption spectroscopy apparatus according to claim 2, wherein the sample mounting part is formed in a dish shape on the top surface of which the sample can be placed, and the soaking means is a bottom surface of the sample mounting part. And a soaking board made of metal fixed to the outer sample mounting part so as to surround the side surface and a soaking hood made of metal that can be detachably attached to the soaking board so as to surround the outer periphery of the upper surface of the sample mounting part. A temperature programmed desorption analysis apparatus comprising:
【請求項4】 請求項2または3の昇温脱離分析装置に
おいて、 前記均熱手段は、モリブデン、タンタル、タングステン
またはそれらの少なくとも一つを主成分とする合金で形
成してあることを特徴とする昇温脱離分析装置。
4. The temperature programmed desorption analyzer according to claim 2, wherein the soaking means is formed of molybdenum, tantalum, tungsten, or an alloy containing at least one of them as a main component. Thermal desorption analyzer.
【請求項5】 請求項2乃至4のいずれか一項記載の昇
温脱離分析装置において、 前記試料装着部は、モリブデン、タンタル、タングステ
ンまたはそれらの少なくとも一つを主成分とする合金で
形成してあることを特徴とする昇温脱離分析装置。
5. The thermal desorption spectroscopy apparatus according to claim 2, wherein the sample mounting portion is made of molybdenum, tantalum, tungsten, or an alloy containing at least one of them as a main component. A temperature programmed desorption analysis apparatus characterized by being provided.
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