JPS59105257A - Plasma sampling device and method - Google Patents

Plasma sampling device and method

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JPS59105257A
JPS59105257A JP58192286A JP19228683A JPS59105257A JP S59105257 A JPS59105257 A JP S59105257A JP 58192286 A JP58192286 A JP 58192286A JP 19228683 A JP19228683 A JP 19228683A JP S59105257 A JPS59105257 A JP S59105257A
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plasma
coil
orifice
vacuum chamber
ions
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JP58192286A
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ドナルド・ジエイムス・ダグラス
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EMU DEII ESU HERUSU GURUUPU LT
EMU DEII ESU HERUSU GURUUPU Ltd
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EMU DEII ESU HERUSU GURUUPU LT
EMU DEII ESU HERUSU GURUUPU Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59105257A publication Critical patent/JPS59105257A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/04Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
    • H01J49/0422Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for gaseous samples
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/10Ion sources; Ion guns
    • H01J49/105Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation, Inductively Coupled Plasma [ICP]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、誘導的に発生させられたプラズマをオリス
イスを介して真空室内でサンプリングする方法および装
置、ならびに、このようなサンプリングを用いて質量分
析を行なう方法および装置に関する。この発明は、以下
質量分析について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for sampling inductively generated plasma in a vacuum chamber via an oriswiss, and a method and apparatus for performing mass spectrometry using such sampling. . This invention will be explained below regarding mass spectrometry.

痕跡物質を検出し、分析するには、分析すべき物質のイ
オンを質量分析計を含む真空室内に導入する必要がある
。これは、しばしば元素分析を行なうこと、すなわち痕
跡物質中の個々の元素の相対量を検出し、測定すること
を必要とする。理論的には、痕跡物質は、主として個々
に荷電された元素のイオンを発生させる高温プラズマ中
に痕跡物質を導入することによってその個々の元素にわ
けられる。
Detecting and analyzing trace substances requires introducing ions of the substance to be analyzed into a vacuum chamber containing a mass spectrometer. This often requires performing elemental analysis, ie detecting and measuring the relative amounts of individual elements in the trace material. Theoretically, the trace material is separated into its individual elements by introducing the trace material into a high temperature plasma that generates ions of primarily individually charged elements.

イオン源としての高温プラズマの使用は、殆んど個々に
荷電されたイオンを発生すること、検出すべき元素と他
の元素の干渉が少ないこと、アイソトビツク情報が得ら
れることおよびイオン源のイオン化効率が非常に高いの
で分析のため多くのイオンが発生させられることなどの
利点があることが知られている。
The use of a high-temperature plasma as an ion source has the advantage of generating mostly individually charged ions, less interference between the element to be detected and other elements, the availability of isotonic information, and the ionization efficiency of the ion source. It is known that this method has the advantage of being able to generate a large number of ions for analysis since it is very high.

しかしながら従来、プラズマは通常大気圧で動作させら
れ、質量分析計は0.真空室内に配置されているので、
プラズマのサンプルは、プラズマから抽出され、小さな
オリフィスを介して真空室内へ導びかれねばならないと
いう問題があった。プラズマは、非常な高温(例えば4
 、000°に〜10,000°K)であり、比較的良
好な導電体である。高温プラズマの一部が小さなオリフ
ィスに入ると、アーク状のブレークダウンがプラズマと
オリフィスの端部間に発生し、オリフィスを損傷させ紫
外線ノイズが発生して質量分析計に入り、イオンの検出
を妨げることがわかっている。この効果は、第3者によ
って「ピンチ」効果と呼ばれ、プラズマイオン源の使用
の大きな障害となる。
Traditionally, however, plasmas are usually operated at atmospheric pressure and mass spectrometers are operated at 0. Since it is placed in a vacuum chamber,
The problem was that a sample of the plasma had to be extracted from the plasma and directed into the vacuum chamber through a small orifice. Plasma has extremely high temperatures (e.g. 4
, 000° to ~10,000°K) and is a relatively good conductor. When a portion of the hot plasma enters a small orifice, an arc-like breakdown occurs between the plasma and the end of the orifice, damaging the orifice and producing ultraviolet noise that enters the mass spectrometer and prevents ion detection. I know that. This effect, referred to by others as the "pinch" effect, is a major impediment to the use of plasma ion sources.

境界層サンプリングによってこのピンチ効果を解決する
ことが試みられた。この場合、サンプリングすべきプラ
ズマのためのオリフィスは、比較的低温に維持された平
らな面を有する板に配置される。プラズマが、この低温
の板に接触すると、板のすぐ近くに低温の境界層が形成
される。イオンは、プラズマがら直接にはでな(、むし
ろこの境界層から抽出される。境界層は低温なので(従
って比較的良好な電気的絶縁体である)、アーク効果は
゛、少な(なるかな(なる。しかしながら、プラズマ中
のイオンは、低温の境界層中で再結合するか反応しよう
とし、また酸化物を形成しようとするなどの欠点がある
。再結合および反応は、分析に必要なイオンの数を減少
させ、酸化物の形成は、分析を非常に複雑にする。従っ
て、低温の境界層を用いたサンプリングは、極めて市場
性に乏しい。
Boundary layer sampling was attempted to overcome this pinch effect. In this case, the orifice for the plasma to be sampled is placed in a plate with a flat surface that is kept relatively cool. When the plasma contacts this cold plate, a cold boundary layer forms in the immediate vicinity of the plate. The ions are not directly extracted from the plasma (but rather are extracted from this boundary layer. Since the boundary layer is cold (and is therefore a relatively good electrical insulator), the arcing effect is likely to be small. However, ions in the plasma tend to recombine or react in the low-temperature boundary layer, and they also tend to form oxides. , and the formation of oxides greatly complicates the analysis. Sampling with a low-temperature boundary layer is therefore extremely unmarketable.

米国のフロリダ州オルラ゛ンドでの「プラズマ・スペク
トロケミストリ1982ウインター・フンファレンス」
において1982年1月にアラン・ジー・グレイは、従
来のものの欠点を取除いたとして、ステージ式の真空室
と比較的大きなオリフィス(低温境界層を生じない)の
使用を発表亡だ。しかしながら、発表された結果は、限
定された特定の条件にのみ適用可能なもののようである
。本出願人は、同様のサンプリングシステムとステージ
式の真空室を用いて実験をしたが、上述の結果は再現さ
れなかった。
"Plasma Spectrochemistry 1982 Winter Conference" in Orlando, Florida, USA
In January 1982, Alan G. Gray announced the use of a staged vacuum chamber and a relatively large orifice (which does not create a cold boundary layer), which he said eliminated the drawbacks of the conventional method. However, the published results appear to be applicable only to a limited number of specific conditions. Applicants have experimented with similar sampling systems and staged vacuum chambers, but the results described above were not reproduced.

この発明は、オリスイスにおけるアークの発生と紫外線
ノイズの発生を非常に小さくおさえ、オリフィス付近で
のイオンの再結合と反応をもおさえるようにしたオリフ
ィスを介して真空室内でプラズマをサンプリングする方
法および装置を提供しようとするものである。真空室内
でプラズマをサンプリングする装置は、この発明によれ
ば、第1の端子と第2の端子間に少なくとも−巻きを有
し、この巻線間にはプラズマ発生に必要なコイル間隙を
備えた電気的な誘導コイルを含むプラズマ発生用の手段
と、壁部にオリフィス板を有する真空室からなり、この
オリフィス板は、前記間隙付近にオリフィスを有して、
このオリフィスを介して真空室に入るプラズマの一部を
サンプリングするようにし、さらに前記端子間に接続さ
れてプラズマ中の電圧のピークピーク振動を小さくする
回路からなるように構成される。
This invention provides a method and apparatus for sampling plasma in a vacuum chamber through an orifice that minimizes the generation of arcs and ultraviolet noise in the orifice, and also suppresses ion recombination and reactions near the orifice. This is what we are trying to provide. According to the present invention, the device for sampling plasma in a vacuum chamber has at least one winding between the first terminal and the second terminal, and a coil gap necessary for plasma generation is provided between the windings. It consists of means for plasma generation including an electric induction coil and a vacuum chamber having an orifice plate in the wall, the orifice plate having an orifice near the gap,
A part of the plasma entering the vacuum chamber is sampled through this orifice, and the circuit is connected between the terminals to reduce peak-to-peak oscillations of the voltage in the plasma.

この明細書および特許請求の範囲の欄で用いられる用語
し真空室」は、室内の圧力が大気圧より小さい室を指す
ものとする10真空室内でプラズマをサンプリングする
この発明による方法は、コイルに高周波電流な流してコ
イルにプラズマを発生させ、コイルの端部間でのコイル
に生じる電圧の変動ケ制限することによってプラズマ中
のピークピーク電圧変動な小さくし、プラズマの一部な
オリフィスl介して真空室内へ導くことにより構成され
る。
The term "vacuum chamber" as used in this specification and claims shall refer to a chamber in which the pressure within the chamber is less than atmospheric pressure. Plasma is generated in the coil by passing a high-frequency current through the coil, and peak-to-peak voltage fluctuations in the plasma are reduced by limiting the fluctuations in voltage across the coil between the ends of the coil, and through an orifice that is part of the plasma. It is constructed by guiding it into a vacuum chamber.

以下、添付の図面に示す実施例に基いてこの発明の詳細
な説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.

第1図において、プラズマ管10の周囲には電気的な誘
導コイル12が巻かれて(Xる。
In FIG. 1, an electrical induction coil 12 is wound around a plasma tube 10 (X).

プラズマ形成のためのキャリヤガス(例えばアルゴン)
が、供給源13から導管14を介してプラズマ管10に
導かれる。キャリヤガスの別の流れが、内側管15火介
してプラズマ管10に導かれ、コイル12のすぐ上流の
フレアー付の端部16に存在する。分析すべき痕跡物質
を含むサンプルガスが、供給源17からアルゴンガス中
に供給され、管15内でかつこれと同軸の薄い管18を
介してプラズマ管10に導かれる。か(してサンプルガ
スは、形成すべきプラズマの中心に放出されることにな
る。
carrier gas (e.g. argon) for plasma formation
is conducted from source 13 via conduit 14 to plasma tube 10 . Another flow of carrier gas is directed into the plasma tube 10 via the inner tube 15 and is present at the flared end 16 just upstream of the coil 12. A sample gas containing trace substances to be analyzed is fed into argon gas from a source 17 and led to the plasma tube 10 in a tube 15 and via a thin tube 18 coaxial therewith. (The sample gas will then be ejected into the center of the plasma to be formed.

コイル12は通常、少数の巻線数(テストした実施例で
は4巻き)しか有さす、インピーダンスマツチング回路
22経由のRF電源から電源供給を受ける。コイル12
に対する電力は、必要なプラズマの性質に応じて変化し
、200〜10,000ワツトの間である。供給される
エネルギは、高周波で、特に27メガヘルツである。コ
イル12にかかる電圧は、動作条件に応じて数千ボルト
と考えられる。
Coil 12 is typically powered by an RF power source via impedance matching circuit 22, which has only a small number of turns (four turns in the tested embodiment). coil 12
The power for the plasma varies depending on the nature of the plasma required and is between 200 and 10,000 watts. The energy supplied is at high frequency, in particular 27 MHz. The voltage across coil 12 may be several thousand volts depending on operating conditions.

第1図に示す如(、この構成により生じるプラズマ24
ば、大気圧下にある。
As shown in FIG. 1, the plasma 24 generated by this configuration
For example, it is under atmospheric pressure.

プラズマ管10は、真空室28の一つの壁を構成する第
一のオリフィス板26に隣接して配置されている。オリ
フィス板26は、図示せぬが、水により冷却されている
。プラズマ24からのガスは、第一の真空室部分32内
に板26のオリフィスを介してサンプルされ、この部分
32は、ポンプ36によりダクト34を介して排気され
ている。プラズマからの他のガスは、プラズマ管10と
板26との間の隙間38から排出される。
Plasma tube 10 is positioned adjacent to a first orifice plate 26 forming one wall of vacuum chamber 28 . Although not shown, the orifice plate 26 is cooled by water. Gas from plasma 24 is sampled through an orifice in plate 26 into a first vacuum chamber section 32, which section 32 is evacuated through duct 34 by pump 36. Other gases from the plasma are exhausted through the gap 38 between the plasma tube 10 and the plate 26.

第一の真空室部分32は、第二のオリフィス44を有す
る第二のオリフィス板42によって第二の真空室部分4
0から分離されている。第二の真空室部分40は、真空
ポンプ46によって排気されている。この第二の真空室
部分40内には、質量分析計48が配置されている。質
量分析計は、ロッド50’&有する四極質量分析計であ
る。説明をわかり易くするために、第一図のプラズマ管
10は、真空室に比して大きく拡大して示されている。
The first vacuum chamber section 32 is connected to the second vacuum chamber section 4 by a second orifice plate 42 having a second orifice 44.
Separated from 0. The second vacuum chamber section 40 is evacuated by a vacuum pump 46. A mass spectrometer 48 is arranged within this second vacuum chamber section 40 . The mass spectrometer is a quadrupole mass spectrometer with rods 50'&. For clarity, the plasma tube 10 in FIG. 1 is shown greatly enlarged compared to the vacuum chamber.

使用に際して、第一の真空室部分32は、約1トルの圧
力に維持され、第二の真空室部分40は10−5)ルに
維持される。プラズマ24の一部は、第一のオリフィス
板0を介して第一の真空室部分32内でサンプルされる
In use, the first vacuum chamber section 32 is maintained at a pressure of approximately 1 Torr and the second vacuum chamber section 40 is maintained at a pressure of about 10 Torr. A portion of the plasma 24 is sampled into the first vacuum chamber section 32 via the first orifice plate 0 .

プラズマ中のイオンは、第一のオリフィス30を介して
流れるガスによって第一のオリフィス30から第一の真
空室部分30に吸引される。これらのイオンはまた、第
二のオリフィスに流れるガスによって第二のオリフィス
44に入る。
Ions in the plasma are drawn from the first orifice 30 into the first vacuum chamber section 30 by the gas flowing through the first orifice 30 . These ions also enter the second orifice 44 by the gas flowing into the second orifice.

前述したように、第1図に示すシステムが使用されると
、プラズマ24はオリフィス30内であるいはこれに対
してアークを発しようとし、第一のオリフィス30から
第二のオリフィス44にアークを飛ばすことすらある。
As previously mentioned, when the system shown in FIG. There are even things.

アークはこれらのオリフィスを損傷させ、質量分析計4
8に入るイオンの分析の妨げとなる紫外線ノイズを発生
させる。さらにオリフィス材料のイオン特性が質量スペ
クトラムにあられれ、分析の障害となる。
The arc damages these orifices and the mass spectrometer 4
This generates ultraviolet noise that interferes with the analysis of ions entering the sample. In addition, the ionic properties of the orifice material appear in the mass spectrum and impede analysis.

好ましくないアーク発生は、この場合は、プラズマ24
から離れた真空室28の第一のオリフィス板26に集中
する。真空により生じたオリフィス30を通過する大き
なガス流は、オリフィス板26の外側に集中しようとし
、かつアークをある程度電気的に絶縁しようとするガス
の冷却層を除去しようとするので、アーク発生が増加す
る。第一のオリフィス30が充分小さければ、第一のオ
リフィスにおいて第一のオリフィス板26を覆うガスの
冷却層51は、真空吸引にもかかわらず存在しようとす
るが、オリフィス30が非常に小さいので、プラズマ2
4の少ないサンプルが、第一の真空室部分32に吸引さ
ね、従ってイオンの情報は小さくなる。また第一のオリ
フィス30が非常に小さいときにはζこれは容易に溶け
たり詰ったりする、第一のオリフィス30をより大きく
すると、オリフィス板26を覆うガスの冷却層51は、
薄(なるか消失するかし、前述した如きアークが発生す
る。
Undesirable arcing, in this case plasma 24
is concentrated on the first orifice plate 26 of the vacuum chamber 28 remote from the . The large gas flow created by the vacuum through the orifice 30 tends to concentrate on the outside of the orifice plate 26 and removes the cooling layer of gas that attempts to electrically insulate the arc to some extent, thereby increasing arcing. do. If the first orifice 30 is small enough, a cooling layer 51 of gas covering the first orifice plate 26 at the first orifice will tend to exist despite the vacuum suction, but since the orifice 30 is very small, plasma 2
4 less sample is aspirated into the first vacuum chamber section 32 and therefore the ion information is smaller. Also, when the first orifice 30 is very small, it easily melts and gets clogged; when the first orifice 30 is made larger, the cooling layer 51 of gas covering the orifice plate 26
The arc as described above will occur, although it will either fade or disappear.

このアーク発生は、プラズマそれ自身中での大きなピー
クピーク電圧変動が生じることによって起きるものであ
ることがわかった。
It has been found that this arcing is caused by large peak-to-peak voltage fluctuations within the plasma itself.

高周波電界によって発生するプラズマ中の電圧ケ測定す
ることは困難であるが(測定に使用するプローブがプラ
ズマによって溶けろためおよび発生する電界による好ま
しくないRFピックアップのため)、図示の構成におい
てのプラズマのピークピーク電圧変動は、非常に大きい
(例えば、1000ボルト以上のオーダー)ことがわか
った。この測定により、次の問題は、如何にしてこの電
圧変動が生じるのかということになる。
Although it is difficult to measure the voltage in the plasma generated by the high-frequency electric field (because the probe used for the measurement is melted by the plasma and because of undesired RF pickup from the generated electric field), the voltage in the plasma in the configuration shown is The peak-to-peak voltage fluctuations were found to be very large (eg, on the order of 1000 volts or more). With this measurement, the next question becomes how this voltage variation occurs.

プラズマ内での大きな電圧変動の原因を探るテストが行
なわれたが、これを第2図を参照して説明する。第2図
は、プラズマにRF電源を供給するチューニングおよび
インピーダンスマツチング装置22のための回路を示す
。このインピーダンスマツチング装置22は、端子52
で直列接続された二つの可変キャパシタC1,C2と端
子52,54でキャパシタC1に並列に接続された電源
20な有する。キャパシタC2の自由端子56は、コイ
ル12の上流端の端子58に接続され、コイル12の他
端60は、端子54に接続されている。コイル12を通
過するガス流の方向は矢印62で示されている。第2図
に示f構成は、プラズマ24中で非常に大きな電圧変動
を示した。
Tests were conducted to find the cause of large voltage fluctuations within the plasma, which will be explained with reference to FIG. FIG. 2 shows a circuit for a tuning and impedance matching device 22 that provides RF power to the plasma. This impedance matching device 22 has a terminal 52
It has two variable capacitors C1 and C2 connected in series at terminals 52 and 54, and a power supply 20 connected in parallel to capacitor C1 at terminals 52 and 54. Free terminal 56 of capacitor C2 is connected to terminal 58 at the upstream end of coil 12, and the other end 60 of coil 12 is connected to terminal 54. The direction of gas flow through coil 12 is indicated by arrow 62. The f configuration shown in FIG. 2 exhibited very large voltage fluctuations in the plasma 24.

第1のテストは、端子60から54に至る長いリード線
がインダクタンスを有し、これは端子60において電圧
変動を生じかつプラズマ中での電圧変動に寄与するとい
う理由で、コイルのすぐ下流において端子60を接地す
ることであった。この付加的な接地は、最初に測定され
た値の半分を下回る電圧変動を生んだが、プラズマ中に
は大きな電圧変動が残り、未だアークが生じた。
The first test was to test the terminals immediately downstream of the coil because the long leads from terminals 60 to 54 have an inductance that causes voltage fluctuations at terminal 60 and contributes to voltage fluctuations in the plasma. 60 was to be grounded. This additional grounding produced voltage fluctuations that were less than half of the values originally measured, but large voltage fluctuations remained in the plasma and arcing still occurred.

次にインピーダンスマツチング回路は、第3図に示す如
(変形され、端子54の接地は取除かれた。その代り、
コイル12は、64でタップされ、タップ64が接地さ
れた。タップ64は、コイルに沿って前後動され、プラ
ズマ24の電圧変動は、コイル12に沿ったタップ64
の種々の位置で測定された。測定値を第6図の曲線66
で示す。プラズマのピークピーク電圧変動値の絶対値が
縦軸に、タップ64の位置が横軸に示されている。横軸
において、数字「0」は、コイル12の下流あるいは端
部位置にタップ60があること・を示し、数字「4」は
、コイル12の上流の端子58の位置を示す。数字rl
J、r2Jおよび「3」は、コイル12の各々の差線数
を示す。コイル12の中心は、第4図の横軸「2」の位
置にある。
The impedance matching circuit was then modified as shown in FIG. 3, and the ground at terminal 54 was removed.
Coil 12 was tapped at 64 and tap 64 was grounded. The tap 64 is moved back and forth along the coil, and voltage fluctuations in the plasma 24 are caused by the tap 64 along the coil 12.
Measurements were taken at various locations. The measured values are shown in curve 66 in Figure 6.
Indicated by The absolute value of the plasma peak-to-peak voltage fluctuation value is shown on the vertical axis, and the position of the tap 64 is shown on the horizontal axis. On the horizontal axis, the number "0" indicates that the tap 60 is located downstream or at the end of the coil 12, and the number "4" indicates the location of the terminal 58 upstream of the coil 12. number rl
J, r2J, and "3" indicate the number of different wires in each of the coils 12. The center of the coil 12 is located at position "2" on the horizontal axis in FIG.

第4図−の曲線において、点68vcおいて、タップ6
4は、端子54と60の間の端子60の下流にある。第
4図において、プラズマのビークピーク電圧変動の絶対
値は、タップ64がコイルの下流端「0」からコイルの
中心「2」方向へ移動すると減少して、第2巻綜目で最
小値となる。電圧変動はその後、タップ64がコイルの
上流端「4」方向へ移動するに従って増加する。零位点
70における電圧は、約13ボルトであるが、RFピッ
クアップ問題のために5ボルトの絶対値を下回る範囲内
の精度で電圧を測定することは困難である。さらに、小
さな電圧(10ボルトのオーダーの)が、プラズマを流
れる加熱電流によってプラズマ内に流れ、この電圧は、
タップ64な移動することでは明らかに除去されない。
In the curve of Figure 4, at point 68vc, tap 6
4 is downstream of terminal 60 between terminals 54 and 60. In FIG. 4, the absolute value of the peak-to-peak voltage fluctuation of the plasma decreases as the tap 64 moves from the downstream end of the coil at ``0'' toward the center of the coil at ``2,'' and reaches its minimum value at the second winding. . The voltage variation then increases as the tap 64 moves toward the upstream end of the coil "4". The voltage at zero point 70 is approximately 13 volts, but RF pickup problems make it difficult to measure the voltage with accuracy to within less than 5 volts absolute. Additionally, a small voltage (on the order of 10 volts) flows within the plasma due to the heating current flowing through the plasma;
Moving the tap 64 obviously does not remove it.

図示の電圧測定は1、この電圧の極性が測定できないの
で、プラズマ内の電圧変動の絶対値測定であることが理
解されよう。しかしながら、測定される電圧変動は、タ
ップ64がコイル12の中心を通過する際位相を反転す
るものであろうことが理論的に期待される。
It will be appreciated that the illustrated voltage measurement is an absolute value measurement of voltage fluctuations within the plasma, since the polarity of this voltage cannot be measured. However, it is theoretically expected that the voltage variation measured would be such that the tap 64 reverses phase as it passes through the center of the coil 12.

タップ64が、コイル中心付近(例えば4巻きのコイル
のコイル中心から約1/4巻き以内3に位置するときは
、オリフィス30゜44でのアーク発生は取除かれ、さ
らにエネルギーおよびオリフィスを通過するイオンのエ
ネルギーの拡がりは、非常に小さくなった。
When the tap 64 is located near the center of the coil (e.g., within about 1/4 turn or less of the center of the coil for a 4-turn coil), arcing at the orifice 30° 44 is eliminated and further energy and energy are passed through the orifice. The energy spread of the ions has become very small.

特に第5図に示す如く、縦軸には、オリフィス30,4
0を通過して質量分析計48に入るイオンの数が示され
、横軸には、このイオンのエネルギーが電子ボルトで示
されている。
In particular, as shown in FIG.
The number of ions passing through zero and entering the mass spectrometer 48 is shown, and the energy of these ions in electron volts is shown on the horizontal axis.

実線と黒点で示される曲線72は、タップ64がコイル
の端部「0」から1/4巻きの位置にあるときの測定値
を示し、破線と白点とで示す曲線74は、タップ64が
コイルの端部「0」から13/巻き(コイル中心の近く
)の  − 位置にあるときの測定値を示している。曲線72に対し
ては、大きなアークがオリフィスな通して生じ、図示の
如(観察的に大きな拡−がりが生じ、従って滑らかな線
によって各点が結ばれた。10%の高さのイオンのエネ
ルギーの拡がりは、約44エレクトロンボルトであり、
50%の高さは約17エレクトロンボルトであった。ま
たイオンの多数の最大エネルギーは、30エレクトロン
ボルトを越えた。高いエネルギーとエネルギーの〜td
jrす(イオンの)は、サンプリングすべき痕跡物質を
分析する四極質量分析計の能力を非常に低(した。反対
に、曲線74からは、オリフィスを通過するイオンのエ
ネルギーの拡がりは、小さく、10%の高さで約11エ
レクトロンボルトであり、50%の高さでは約5エレク
トロンボルトであった。この改良の効果は犬であり、以
下に述べる如(検出と分析について改良が行なわれた。
A curve 72 shown with a solid line and a black dot shows the measured value when the tap 64 is located 1/4 turn from the end "0" of the coil, and a curve 74 shown with a dashed line and a white dot shows the measured value when the tap 64 is at a position of 1/4 turn from the "0" end of the coil. The measured value is shown at the - position of 13/turn (near the center of the coil) from the end "0" of the coil. For curve 72, a large arc was created through the orifice, resulting in a large observational spread, so that a smooth line connected the points. The energy spread is about 44 electron volts,
The 50% height was about 17 electron volts. The maximum energy of many of the ions exceeded 30 electron volts. High energy and energy~td
(of the ions) greatly reduced the ability of the quadrupole mass spectrometer to analyze the trace material to be sampled. Conversely, curve 74 shows that the energy spread of the ions passing through the orifice is small; At 10% height it was about 11 electron volts and at 50% height it was about 5 electron volts. .

第6図は、第5図と同様の図であるが、曲線76は、タ
ップ64がコイルの端部「0」から3/4巻きの位置に
あるときの測定値、曲線78は、タップ64がコイルの
端部「0」から前と同様に1/4巻きの位置にあるとき
の測定値をそれぞれ示している。結果は、前述のものと
同様であるが、タップがコイル中心の付近にあるとき、
イオンのエネルギー拡散とイオンの平均エネルギーは、
大幅に減少している。
FIG. 6 is a diagram similar to FIG. 5, except that curve 76 is the measured value when tap 64 is 3/4 turn from the "0" end of the coil, and curve 78 is the measurement when tap 64 is 3/4 turn from end "0" of the coil. The measured values are respectively shown when the coil is at the position of 1/4 turn from the end "0" of the coil as before. The results are similar to those described above, but when the tap is near the center of the coil,
The energy diffusion of ions and the average energy of ions are
It has decreased significantly.

減少したイオンエネルギーとイオンエネルギーの拡がり
の効果を第7図と第8図を用いて説明する。この図は、
ストロンチウム元素の100万分の10溶体の質量スペ
クトルな示す。検出されたイオンカウント数は、縦軸に
示され、原子質量単位(amu )での質量が、横軸に
示される。第7図は、コイルの下端「0」から3/4巻
きの位置にタップ64がある(第6図の曲線76で示さ
れる如き)ときの質量スペクトルを示す。第8図は、コ
イルの−、端「0」から1/4巻きの位置にタツプロ4
がある(第6図の曲線78で示される)ときの質量スペ
クトルを示す。両方の場合、縦軸のフルスケール値は、
毎秒3 X 10’カウントであった。第8図において
三つのストロンチウムのピーク80a、82aおよび8
4a(それぞれ86.87および88原子質量単位に相
当する)が、明瞭に識別され、第7図においては、同じ
ピーク80b、82bおよび84bが僅かに識別され、
従ってピーク8 ”4 bの最大レベルは、84aのそ
れより低い。期待した通り、小さなイオンエネルギーお
よびイオンの拡がりは、大きな分解能を与え、分析のた
めのイオン情報を増加させた。
The effects of reduced ion energy and spread of ion energy will be explained using FIGS. 7 and 8. This diagram is
The mass spectrum of a 10 millionth solution of the element strontium is shown. The detected ion counts are shown on the vertical axis and the mass in atomic mass units (amu) is shown on the horizontal axis. FIG. 7 shows the mass spectrum when the tap 64 is located 3/4 turns from the bottom end of the coil "0" (as shown by curve 76 in FIG. 6). Figure 8 shows Tatsupro 4 at the 1/4 turn position from the negative end of the coil.
(shown by curve 78 in FIG. 6). In both cases, the full scale value on the vertical axis is
There were 3 x 10' counts per second. In Figure 8, three strontium peaks 80a, 82a and 8
4a (corresponding to 86.87 and 88 atomic mass units, respectively) are clearly identified, and in FIG. 7 the same peaks 80b, 82b and 84b are slightly identified,
Therefore, the maximum level of peak 8''4b is lower than that of 84a. As expected, the small ion energy and ion spread gave large resolution and increased ion information for analysis.

この発明の他の特徴は、オリスイスを保護するための低
温の境界層からサンプリングをする必要がないので、オ
リフィスサンプリング板は、このような冷却境界層を減
少させたり除去したりするように配置できるという点に
ある。これを第9図および第10図を用いて説明する。
Another feature of the invention is that since there is no need to sample from a cold boundary layer to protect the orifice, the orifice sampling plate can be arranged to reduce or eliminate such a cooling boundary layer. That's the point. This will be explained using FIGS. 9 and 10.

第9図は、円錐台形のオリフィス構造88な示す第一の
オリフィス板26aを示し、この構造88は、円錐側壁
89、平らな上部壁90およびこねに設けたオリフィス
30aを有する。使用に際して、上部壁90は、オリフ
ィス30a上のガスの冷却境界層(第1図に51で示す
如き)を形成しようとし、この境界層は、アーク発生を
少な(するようにプラズマからオリフィスな絶縁する。
FIG. 9 shows the first orifice plate 26a as a frustoconical orifice structure 88 having a conical side wall 89, a flat top wall 90, and a concave orifice 30a. In use, the top wall 90 tends to form a cooling boundary layer (as shown at 51 in FIG. 1) of gas above the orifice 30a, which insulates the orifice from the plasma to reduce arcing. do.

都合の悪いことに、゛グラ2ズマは、大気圧中にあるた
めに、イオンの酸素との再結合および反応が生じる(再
結合の速度は、圧力の3乗に比例して変化し、反応の速
度は、圧力の3乗のパワーに比例して変化する)。これ
は、分析に使用できるイオン信号の損失ばかりでなく、
質量分析計に酸化物が入り、分析を複雑にする。
Unfortunately, because the glasmas are at atmospheric pressure, the ions recombine and react with oxygen (the rate of recombination varies in proportion to the cube of the pressure; The velocity of the pressure changes in proportion to the power cubed). This not only results in a loss of ion signal that can be used for analysis;
Oxides enter the mass spectrometer and complicate analysis.

第9図は、鋭い端部な有するオリフィス構造92な備え
た他の第一のオリフィス板26bを示し、この構造92
は、鋭い端部96に、達する円錐形の側壁94を有して
いる。端部96が、第一のオリフィス30bを形成する
。第9図のオリフィス構造は、冷却境界層が容易に形成
されるようなオリフィスに隣接する平らな面を有しない
ので、オリフィス30b上には冷却境界層が小さくなる
かあるいはなくなる(例え板26bが冷却されたとして
も)。
FIG. 9 shows another first orifice plate 26b with an orifice structure 92 having a sharp edge;
has a conical side wall 94 that reaches a sharp end 96 . End 96 forms first orifice 30b. Because the orifice structure of FIG. 9 does not have a flat surface adjacent the orifice on which a cooling boundary layer can easily form, there is a small or no cooling boundary layer over orifice 30b (for example, plate 26b is even if cooled).

このようにしてオリフィス30bからサンプリングされ
るべきプラズマは、真空室部分32に入るまで大きく冷
却されることはない。真空室部分32内の圧力は、約1
トルにしか過ぎない(オリフィス板26bの外では76
0トルであったのに比して)ので、反結合速度は、約7
603vc減少され、反応速度は約760 となる)。
In this way, the plasma to be sampled from orifice 30b is not significantly cooled until it enters vacuum chamber section 32. The pressure within the vacuum chamber section 32 is approximately 1
(76 outside the orifice plate 26b)
0 torr), so the antibonding velocity is about 7
603 vc, resulting in a reaction rate of approximately 760 vc).

鋭い端部のオリフィス構造92の使用による改良(タッ
プ64がコイルの中心付近に位置しているためアークの
発生しない状態で使用できる)が、第11図および第1
2図に示され、セリウムの100万分の10の溶体につ
いて得られた質量スペクトルが示されている。第11図
は、第9図の円錐台形のオリフィス構造88を用いて得
られた質量スペクトル98を示し、第12図は、第10
図の鋭い端部のオリフィス構造92を用いて得られた質
量スペクトル100ケ示す。縦軸のフルスケールは、毎
秒106カウントであった。第11図において140原
子質量単位のピーク(これはセリウムの質量である)は
、非常に小さく、これに対して大きなピークが質量15
6(酸化セリウム)VC存在しかつより小さなピーク(
ただしセリウムのピークより大きい)が質量158に位
置する(セリウムのアイソトープの酸化物)。
An improvement through the use of a sharp-ended orifice structure 92 (taps 64 located near the center of the coil for use without arcing) is shown in FIGS.
Figure 2 shows the mass spectrum obtained for a solution of 10 parts per million of cerium. 11 shows a mass spectrum 98 obtained using the frustoconical orifice structure 88 of FIG. 9, and FIG.
100 mass spectra obtained using the sharp-edged orifice structure 92 shown are shown. The full scale of the vertical axis was 106 counts per second. In Figure 11, the peak at 140 atomic mass units (this is the mass of cerium) is very small, whereas the large peak has a mass of 15 atomic mass units.
6 (cerium oxide) VC present and a smaller peak (
(However, it is larger than the peak of cerium) is located at mass 158 (oxide of cerium isotope).

これに対して、第12図は、質量140(セリウム)の
大きなピークと質量142(セリウムのアイソトープ)
のかなりのピークを示している。ここでは、質量156
(酸化セリウム)の小さなピークのみが現われ、質量1
58には殆んどピークが現われていない。元素イオンの
イオン信号の非常な増加と発生する酸化物の量のこれに
対応した減少は、多くの元素が共に混合されているとき
に得られる複雑なスペクトルの判別を著しく改善してい
る(第12図に対して、より高い質量の酸化物に対して
質量の識別が行なわれないように分解能が慎重に小さく
された)。
In contrast, Figure 12 shows a large peak with mass 140 (cerium) and mass 142 (cerium isotope).
shows a considerable peak. Here, the mass is 156
Only a small peak of (cerium oxide) appears, mass 1
58, almost no peak appears. The strong increase in the ion signal of the elemental ions and the corresponding decrease in the amount of oxides generated significantly improves the discrimination of complex spectra obtained when many elements are mixed together (see For Figure 12, the resolution was carefully reduced so that no mass discrimination was made for higher mass oxides).

さらにこの発明の特徴は、高いイオン化電位を有する元
素に対しての応答を改善するこトニする。以前には、第
一のオリフィス3゜とプラズマ240間に水冷オリフィ
ス板を置(ことが共通して実施されていた。従って、ス
ケールの小さな急速に冷却されたプラズマが、第一のオ
リフィス3oを介してサンプリングされた。空気が急速
にこのプラズマと混合され、酸化窒素(NO)を生成す
るように反応した。NOのイオン化電位は、9.25エ
レクトロンボルトである。プラズマ中のより高いイオン
化電位の金属イオンは、Noとのチェンジトランスファ
ー反応を起してNO+ と中性金属原子を生成する。中
性となった金属原子は、質量分析計では検出できない。
A further feature of the invention is improved response to elements with high ionization potentials. In the past, it was common practice to place a water-cooled orifice plate between the first orifice 3o and the plasma 240. Therefore, the small-scale, rapidly cooled plasma could pass through the first orifice 3o. Air was rapidly mixed with this plasma and reacted to produce nitric oxide (NO). The ionization potential of NO is 9.25 electron volts. The higher ionization potential in the plasma The metal ions undergo a change transfer reaction with No to produce NO+ and neutral metal atoms.The neutral metal atoms cannot be detected by a mass spectrometer.

この発明が実施されるときは、サンプリングは、ホット
プラズマにより近い状態で行なわれ(アークが殆んど生
じないので)、空気は殆んどプラズマサンプルと混合す
る機会を失う。従って、窒素の酸化物は、形成されるこ
とが少ない。高いイオン化電位のイオンは、電荷を失う
ことがな(、従って質量分析計で検出可能である。第1
3図はこれを示すものであって、縦軸は対数スケールで
イオンの相対数を示し、元素のイオン化電位は、横軸に
エレクトロンボルトで示されている。この発明の構成を
使用していない従来の方法により得られた曲線は、11
0で示され、この発明の方法によって得られた曲線は、
120で示されている。亜鉛の如き高イオン化電位の元
素に対しては、イオン信号は50倍となる。
When the invention is practiced, sampling is done closer to the hot plasma (as there is less arcing) and the air has little opportunity to mix with the plasma sample. Therefore, less oxides of nitrogen are formed. Ions with a high ionization potential do not lose their charge (and are therefore detectable by a mass spectrometer).
This is illustrated in Figure 3, where the vertical axis shows the relative number of ions on a logarithmic scale, and the ionization potential of the element is shown in electron volts on the horizontal axis. The curve obtained by the conventional method not using the configuration of this invention is 11
0, the curve obtained by the method of this invention is
120. For elements with high ionization potential, such as zinc, the ion signal is 50 times greater.

木調については、その違いはもつと大きい。As for the wood tone, the difference is quite large.

タップ64は接地して示したが、用いられる回路構成に
応じて他の固定電位に固定することもできる。あるいは
、可変電圧をタップ64に加えて、ピークピーク電圧変
動が充分小さくなるよう操作してもよい。
Although tap 64 is shown grounded, it may be fixed at other fixed potentials depending on the circuit configuration used. Alternatively, a variable voltage may be applied to tap 64 and operated such that peak-to-peak voltage fluctuations are sufficiently small.

また他の変形例として、タップ64を完全に除去し、第
14図に示す回路を用いてもよ  /い。第14図の回
路において、電源2oは、二つのキャパシタ(:1/、
  C2/IC対して端子54゜56に介して接続され
、キャパシタCI’、C2/間の端子が接地される。端
子56.58は、前述の如<54.60と同様に接続さ
れる。
As another modification, the tap 64 may be completely removed and the circuit shown in FIG. 14 may be used. In the circuit of FIG. 14, the power supply 2o is connected to two capacitors (:1/,
It is connected to C2/IC through terminals 54 and 56, and the terminal between capacitors CI' and C2/ is grounded. Terminals 56.58 are connected in the same manner as described above.

回路が注意深(バランスされているとぎは、C1/とそ
のリード線のキャパシタンスは、02′とそのリード線
のキャパシタンスに等しい。
If the circuit is carefully balanced, then the capacitance of C1/ and its leads is equal to the capacitance of 02' and its leads.

回路は、対称であり、コイル12に接地されたセンタタ
ップを有することと重環的に等価である。コイル12の
中心のRF電圧は、零近辺に維持されている。
The circuit is symmetrical and is cyclically equivalent to having a grounded center tap on coil 12. The RF voltage at the center of coil 12 is maintained near zero.

第14図の回路に必要であれば、インピーダンスマツチ
ングが、RF電源2oと電源2゜を示す位置との間にト
ランス等を配置することによって行なわれる。
If necessary for the circuit of FIG. 14, impedance matching is performed by placing a transformer or the like between the RF power supply 2o and the position representing the power supply 2°.

四巻きのコイルが図示されたが、これ以上あるいはこれ
以下の巻数が必要に応じて適宜使用できる。
Although a four-turn coil is shown, more or less turns may be used as desired.

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

第1図は、従来の質量分析装置であってこの発明の利用
できる装置の構成図、 第2図は、第1図の装置に用いるインピーダンスマツチ
ング回路および誘導コイルの回路図、 第3図は、第2図に類似した図であってこの発明のため
に修正されたインピーダンスマツチング回路と誘導コイ
ルの回路図、 第4図は、コイルに沿って移動するタップの位置に対し
てプロットされたプラズマ240間の絶対値を示す図、 第5図は、第3図の接地タップの二つの位置ニ対してプ
ラズマから質量分析計に入るイオンのエネルギーとイオ
ンのエネルギーの拡がりを示す図、 第6図は、第3図の接地タップの二つの位置に対するプ
ラズマから質量分析計に入るイオンのエネルギーとエネ
ルギーの拡がりを示す図、 第7図は、第一・の位置における第3図の接地タップに
ついてとったストロンチウムの質量スペクトル図、 第8図は、第二の位置における第3図の接地タップにつ
いてとったストロンチウムの質量スペクトル図、 第9図は、平らなオリフィス面構造を有するオリフィス
板の断面図、 第10図は、鋭い端部を有するオリフィス構造のオリフ
ィス板の断面図、 第11図は、第9図に示すオリフィス構造を用いたセリ
ウムに対する質量スペクトル図、第12図は、第10図
のオリフィス構造を用いたセリウムに対する質量スペク
トル図、第13図は、イオンの相対数とイオン化電位の
関係を示すグラフおよび第14図は、この発明の回路の
他の実施例の図である。 10・・・・・・・・・プラズマ管 12・・・・・・
・・・・・・・・・コ イ ル20 ・・・・・・・・
・ 電      源 22・・・インピーダンスマツ
チング回路26 、26a 、 26b・・・オリフィ
ス板 32・・・・・・・・・・・・第一の真空室部分
28・・・・・・・・・真  空  ’M  30,3
0a、30b・・・第一のオリフィス40・・・・・・
第二の真空室部分 42・・・・・・・・・第二のオリ
フィス板44・・・・・・第二のオリフィス 48・・
・・・・・・・質 量 分 析 計C1、C2,CI’
 、C2’・・・キャパシタ 64・・・・・・・・・
・・・・・・タ   ッ   プIG 1 日G 2               FIG、 3
FIG、 9           FIG、 10F
IG、 4 tcyt→ FIG、 13 −20020&0     6G (・v)−一− FIG、 5 FIG、 6
FIG. 1 is a block diagram of a conventional mass spectrometer to which the present invention can be applied. FIG. 2 is a circuit diagram of an impedance matching circuit and an induction coil used in the device of FIG. 1. FIG. , a schematic diagram of the impedance matching circuit and induction coil similar to FIG. 2 but modified for the present invention, FIG. 4 plotted against the position of the tap as it moves along the coil. FIG. 5 is a diagram showing the absolute values between the plasma 240 and the energy spread of ions entering the mass spectrometer from the plasma for the two positions of the ground tap in FIG. Figure 7 shows the energy and energy spread of ions entering the mass spectrometer from the plasma for the two positions of the grounding tap in Figure 3; Figure 7 shows the grounding tap in Figure 3 in the first position; Figure 8 is a mass spectrum diagram of strontium taken for the ground tap of Figure 3 in the second position; Figure 9 is a cross-sectional diagram of an orifice plate with a flat orifice surface structure. , FIG. 10 is a cross-sectional view of an orifice plate with an orifice structure having a sharp end, FIG. 11 is a mass spectrum diagram for cerium using the orifice structure shown in FIG. 9, and FIG. A mass spectrum diagram for cerium using an orifice structure, FIG. 13 is a graph showing the relationship between the relative number of ions and ionization potential, and FIG. 14 is a diagram of another embodiment of the circuit of the present invention. 10・・・・・・Plasma tube 12・・・・・・
・・・・・・・・・Coil 20 ・・・・・・・・・
- Power supply 22... Impedance matching circuit 26, 26a, 26b... Orifice plate 32... First vacuum chamber portion 28... Vacuum 'M 30,3
0a, 30b...first orifice 40...
Second vacuum chamber portion 42...Second orifice plate 44...Second orifice 48...
・・・・・・Mass analysis Total C1, C2, CI'
, C2'... Capacitor 64...
・・・・・・Tap IG 1 day G 2 FIG, 3
FIG, 9 FIG, 10F
IG, 4 tcyt→ FIG, 13 -20020&0 6G (・v)-1- FIG, 5 FIG, 6

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)真空室内でプラズマをサンプリングする装置にお
いて、プラズマを発生し、第一と第二の端子の間に少な
く共−巻きの巻線を有してプラズマを□発生するために
巻線に隙間を有する電気的な誘導コイルを備える手段と
、壁の一つにオリフィス板を有する真空室とを備え、前
記オリフィス板は、前記隙間に隣接してオリフィスを備
えて該オリフィスから前記真空室内にプラズマの一部を
導いてサンプリングを行なうようになし、さらに前記端
子間に前記コイルに接続されてプラズマのピークピーク
電圧変動を減少させる回路な備える装置。
(1) In an apparatus for sampling plasma in a vacuum chamber, a plasma is generated, and there is a gap between the windings in order to generate the plasma by having a few co-wound windings between the first and second terminals. and a vacuum chamber having an orifice plate in one of its walls, the orifice plate having an orifice adjacent to the gap for directing plasma into the vacuum chamber from the orifice. an apparatus for guiding a portion of the plasma for sampling, and further comprising a circuit connected to the coil between the terminals to reduce peak-to-peak voltage fluctuations of the plasma.
(2)前記コイルが、複数の巻き数を有する特許請求の
範囲第1項記載の装置。
(2) The device according to claim 1, wherein the coil has a plurality of turns.
(3)前記回路が、前記端子間のコイルの一点で電位を
ほぼ一定値に保つ手段を備える特許請求の範囲第2項記
載の装置。
(3) The device according to claim 2, wherein said circuit includes means for maintaining a potential at a substantially constant value at one point of the coil between said terminals.
(4)前記値が接地により得られろ特許請求の範囲第3
項記載の装置。
(4) The value can be obtained by grounding.Claim 3
Apparatus described in section.
(5)前記点が、前記コイルの中心あるいはその付近に
位置している特許請求の範囲第3項記載の装置。
(5) The device according to claim 3, wherein the point is located at or near the center of the coil.
(6)前記回路が、前記端子間で前記コイルに接続され
ているタップを含み、このタップが前記コイルの中心あ
るいはその付近に位置している特許請求の範囲第2項記
載の装置。
6. The apparatus of claim 2, wherein said circuit includes a tap connected to said coil between said terminals, said tap being located at or near the center of said coil.
(7)前記タップが、はぼ固定の電位に固定されている
特許請求の範囲第6項記載の装置。
(7) The device according to claim 6, wherein the tap is fixed at a substantially fixed potential.
(8)前記電位が接地されている特許請求の範囲第7項
記載の装置。
(8) The device according to claim 7, wherein the potential is grounded.
(9)質量分析手段が、プラズマから前記真空室内へサ
ンプリングされるイオンを分析するために前記真空室内
に配置されている特許請求の範囲第1項〜第3項のいず
れか1項に記載の装置。
(9) The mass spectrometer according to any one of claims 1 to 3, wherein the mass spectrometer is disposed within the vacuum chamber to analyze ions sampled from the plasma into the vacuum chamber. Device.
(10)質量分析手段がプラズマから前記真空室内へサ
ンプリングされるイオンを分析するために前記真空室内
に配置されている特許請求の範囲第6項〜第8項のいず
れか1項に記載の装置。
(10) The apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein a mass spectrometer is disposed within the vacuum chamber to analyze ions sampled from plasma into the vacuum chamber. .
(11)前記オリフィス板が、前記隙間へ向かって該板
から外方へ突出する円錐形の壁を有し、膣壁が前記オリ
フィスを形成する鋭い端部な備えている特許請求の範囲
第1項〜第3項のいずれか1項に記載の装置。
(11) The orifice plate has a conical wall projecting outwardly from the plate toward the gap, and the vaginal wall has a sharp end forming the orifice. The apparatus according to any one of Items 1 to 3.
(12)前記オリフィス板が、前記隙間へ向かって該板
から外方へ突出する円錐形の壁を有し、膣壁が前記オリ
フィスを形成する鋭い端部な備えている特許請求の範囲
第6項〜第8項のいずれか1項に記載の装置。
(12) The orifice plate has a conical wall projecting outwardly from the plate toward the gap, and the vaginal wall has a sharp end forming the orifice. The apparatus according to any one of Items 1 to 8.
(13)前記オリフィス板が前記隙間へ向かって該板か
ら外方へ突出する円錐形の壁な有し、膣壁が前記オリフ
ィスを形成する鋭い端部な備え、さらに前記プラズマか
ら前記真空室ヘザンプリングのために入るイオンを分析
するために前記真空室に配置された質量分析手段を設け
た特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれか1項に記載
の装置。
(13) the orifice plate has a conical wall projecting outwardly from the plate toward the gap, and the vaginal wall has a sharp end forming the orifice; 4. An apparatus according to claim 1, further comprising mass spectrometry means arranged in the vacuum chamber for analyzing ions entering the vacuum chamber.
(14)前記オリフィス板が前記隙間へ向かって該板か
ら外方へ突出する円錐形の壁を有し、膣壁が前記オリフ
ィスを形成する鋭い端部な備え、さらに前記プラズマか
ら前記真空室へサンプリングのために入るイオンを分析
するために前記真空室に配置された質量分析手段を設け
た特許請求の範囲第6項〜第8項のいずれか1項に記載
の装置。
(14) the orifice plate has a conical wall projecting outwardly from the plate toward the gap, and the vaginal wall has a sharp end forming the orifice; and further from the plasma to the vacuum chamber. 9. Apparatus according to any one of claims 6 to 8, further comprising mass spectrometry means arranged in the vacuum chamber for analyzing the ions entering for sampling.
(15)真空室内でプラズマをサンプリングする方法に
おいて、コイル内にプラズマを発生させるために前記コ
イルに高周波電流を流し、コイル端子間の所定位置にお
いて電圧変動を制限することにより前記プラズマのピー
クビーク電圧変動を減少させ、オリフィスから前記真空
室内に前部プラズマの一部を導くようにした方法。
(15) In a method of sampling plasma in a vacuum chamber, a high frequency current is passed through the coil to generate plasma in the coil, and the peak-to-peak voltage fluctuation of the plasma is limited by limiting the voltage fluctuation at a predetermined position between the coil terminals. , and directing a portion of the front plasma from an orifice into the vacuum chamber.
(16)前記電圧変動を減少させるために、前記端子間
の一点におけるコイルの電位をほぼ固定値に維持するよ
うにした特許請求の範囲第15項記載の方法。
16. The method of claim 15, wherein the potential of the coil at a point between the terminals is maintained at a substantially fixed value in order to reduce the voltage fluctuations.
(17)前記値が、接地により得られるようにした特許
請求の範囲第16項記載の方法。
(17) The method according to claim 16, wherein the value is obtained by grounding.
(18)前記位置が、前記コイルの中心あるいはその付
近にある特許請求の範囲第15項〜第17項のいずれか
1項に記載の方法。
(18) The method according to any one of claims 15 to 17, wherein the position is at or near the center of the coil.
(19)前記位置が、前記コイルの中心から1/4巻き
以内にある特許請求の範囲第15項〜第17項のいずれ
か1項に記載の方法。
(19) The method according to any one of claims 15 to 17, wherein the position is within 1/4 turn from the center of the coil.
(20)前記位置が、前記コイルの中心かその付近にあ
り、さらに前記プラズマの前記部分でイオンを分析する
ようにした特許請求の範囲第15項〜第17項のいずれ
か1項に記載の方法。
(20) The position according to any one of claims 15 to 17, wherein the position is at or near the center of the coil, and the ions are analyzed in the portion of the plasma. Method.
(21)前記位置が、前記コイルの中心かその付近にあ
り、さらに前記プラズマの前記部分のイオンを質量分析
手段で分析するようにした特許請求の範囲第15項〜第
17項のいずれか1項に記載の方法。
(21) Any one of claims 15 to 17, wherein the position is at or near the center of the coil, and the ions in the part of the plasma are analyzed by mass spectrometry means. The method described in section.
(22)前記位置が、前記コイルの中心かその付近にあ
り、前記プラズマの前記部分中のイオンを分析し、さら
に前記オリフィス上への前記プラズマの冷却な阻止して
前記プラズマ中の前記イオンの酸素との再結合および反
応な少な(するようにした特許請求の範囲第15項〜第
17項のいずれか1項に記載の方法。
(22) the location is at or near the center of the coil and analyzes the ions in the portion of the plasma and prevents cooling of the plasma onto the orifice to eliminate the ions in the plasma; 18. A method according to any one of claims 15 to 17, wherein recombination and reaction with oxygen are reduced.
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