KR20220083792A - 질량 분석계 및 질량 분석계 보정 방법 - Google Patents

질량 분석계 및 질량 분석계 보정 방법 Download PDF

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KR20220083792A
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calibration gas
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레오니드 고르크호버
예시카 브라흐테우저
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라이볼트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 이온화될 샘플 가스(4)를 질량 분석계(1)의 이온화 영역(5)에 공급하도록 구성된 가스 주입구(2), 이온화될 보정 가스(7)를 상기 이온화 영역(5)에 공급하도록 구성된 보정 유닛(6), 및 상기 이온화 영역(5)에서 상기 샘플 가스(4) 및/또는 상기 보정 가스(7)를 이온화하도록 된 이온화 유닛을 포함하는 질량 분석계(1)에 관한 것이다. 상기 보정 유닛(6)은 소스 물질(10)를 증발시킴으로써 보정 가스(7)를 발생시키기 위한 적어도 하나의 증발 소스(9)를 포함한다. 본 발명은 또한 질량 분석계(1)를 보정하는 방법에 관한 것이다.

Description

질량 분석계 및 질량 분석계 보정 방법
본 발명은 질량 분석계 및 질량 분석계를 보정하는 방법에 관한 것이다.
질량 분석계의 질량 스케일(scale) 및 신호 강도/감도의 보정은 일반적으로 가스 주입구를 통해 질량 분석계의 진공 시스템 내로 보정 가스를 도입함으로써 수행된다. 보정 가스는 전형적으로 알려진 원자 질량 또는 (동등하게) 질량 대 전하(m/z) 비를 갖는 구성성분으로 구성된다. 보정 가스의 구성성분의 알려진 원자 질량은 보정 가스의 구성성분(들)의 질량 대 전하 비에 대응하는 생성된 질량 스펙트럼에서 하나 이상의 보정 피크를 생성한다. 보정 가스의 구성성분이 알려져 있기 때문에 보정 피크는 샘플 가스의 알려지지 않은 성분에 대응하는 피크의 질량 대 전하 비를 결정할 수 있는 질량 스케일로서 역할을 할 수 있다.
정량적 측정의 경우, 특정 m/z 비에서 질량 분석계에 의해 검출되는 신호 강도는 이온 수 또는 샘플 가스의 대응 구성성분의 분압과 상관 관계가 있어야 한다. 이를 위해, 특정 m/z 비에 대한 질량 분석계의 감도는 질량 분석계를 보정할 때 결정되어야 한다. 이를 위해, 예를 들어 논문["Methods for in situ QMS calibration for partial pressure and composition analysis" by Robert E. Ellefson, Vacuum 101 (2014) 423-432]에 기재된 바와 같은 보정 프로세스가 수행될 수 있다.
질량 분석계에 보정 가스를 도입하는 것은 전형적으로 추가적인 가스 주입구 시스템에 대한 비용을 초래한다. 그러나, 많은 UHV(ultra-high vacuum, 초고진공) 또는 XHV(extreme high vacuum, 극고진공) 시스템에서는 일반적으로 추가적인 가스 주입구가 바람직하지 않다. 더구나, 보정 가스는 질량 분석계, 보다 구체적으로 질량 분석계의 진공 시스템을 오염시킬 수 있다.
주기율표에서 가장 무거운 휘발성 비방사성 원소는 크세논이며 이는 124 내지 136 a.m.u. 범위의 원자 질량을 갖는 여러 동위원소를 갖는다. 따라서 질량 분석계의 질량 스케일은 휘발성(비방사성) 화학 원소로 구성되는 보정 가스를 사용할 때 단지 최대 136 a.m.u.까지 보정될 수 있다. 더구나, Xe의 더 가벼운 동위원소는 보정을 수행할 때 간섭을 일으킬 수 있다. 여러 동위원소의 존재로 인해, Xe는 또한 신호 강도를 보정하는데/질량 분석계의 감도를 결정하는 데 제한적으로 적합하다. 한편, 상이한 a.m.u.를 갖는 Xe 동위원소의 신호 강도는 적시 방식으로 측정되어야 하는 한편, 보정 가스에서 상이한 Xe 동위원소의 분율은 미리 알려져(잘 정의되어) 있어야 한다.
150 a.m.u. 초과의 질량 스케일 보정은 그러한 큰 원자 질량을 갖는 분자 또는 원자가 비휘발성이거나 휘발성이 낮기 때문에 복잡하다. 더 큰 분자, 예를 들어 유기 분자 또는 SF6과 같은 분자는 이온화 중에 파편화되어 여러 상이한 더 작은 원자 질량을 갖는 이온화된 파편화 생성물을 생성한다. 각각의 측정 조건 하에, 이러한 파편화 생성물의 비율은 결정되어야 하거나 알려져야 하여 보정 프로세스를 복잡하게 한다. 더구나, 150 a.m.u. 초과의 질량을 갖는 거의 모든 유기 분자, 예컨대 도데칸(C12H26, 170 a.m.u.) 등은 질량 분석계의 진공 구성요소 및 그 환경에 오염물로서 증착되며, 상승된 온도에서만 제거될 수 있어, 상당한 시간이 걸린다. 200 a.m.u. 범위에서 우수한 보정의 강한 필요의 한 가지 예는 널리 사용되는 사중극자 질량 분석계(QMS: quadrupole mass spectrometer)이다. 이들은 경위, 환경, 온도 등과 같은 다양한 요인에 크게 의존하는 더 높은 질량의 신호의 구별을 위해 알려져 있다.
US 4,847,493은 질량 분석계를 보정하기 위한 장치 및 방법을 개시한다. 보정 가스 탱크는 질량 분석계의 이온 소스 어셈블리 및 분석 섹션을 포함하는 동일한 하우징 내부에 위치한다. 보정 가스 및 샘플 가스의 각각은 자체 관련 밸브와 연통한다. 2개의 밸브는 샘플 가스와 보정 가스 중 선택된 하나의 이온 소스 어셈블리로의 유동을 제어한다.
US 6,797,947 B2는 질량 분석계의 후-소스 단계에서 보정(로크(lock)) 질량을 내부적으로 도입함으로써 질량 분석계를 보정하기 위한 장치 및 방법을 개시한다. 질량 보정 장치는 분석물 이온을 질량 분석기에 제공하기 위한 이온 소스, 이온 소스와 질량 분석기 사이에 위치한 이온 광학장치, 및 이온 광학장치 내에 로크 질량 이온을 생성하기 위해 이온 광학장치에 인접한 로크 질량 소스 및 로크 질량 이온화 소스를 포함하는 로크 질량 이온의 소스를 포함한다.
본 발명의 목적은 특히 큰 원자 질량에 대해 질량 분석계의 보정을 단순화할 수 있는 질량 분석계 및 질량 분석계 보정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태는 이온화될 샘플 가스를 질량 분석계의 이온화 영역에 공급하도록 구성된 가스 주입구, 이온화될 보정 가스를 상기 (동일한) 이온화 영역에 공급하도록 구성된 보정 유닛, 및 상기 이온화 영역에서 상기 샘플 가스 및/또는 상기 보정 가스를 이온화하도록 된 이온화 유닛을 포함하며, 상기 보정 유닛은 소스 물질을 증발시킴으로써 보정 가스를 발생시키기 위한 적어도 하나의 증발 소스를 포함하는 질량 분석계에 관한 것이다. 평소와 같이, 상기 질량 분석계는 또한 분석 섹션을 포함한다. 상기 분석 섹션은 상기 샘플/보정 가스의 특정 질량 대 전하 비를 선택하기 위한 질량 분석기/질량 필터, 및 이온화된 샘플 가스 및/또는 보정 가스를 검출하기 위한 검출기를 포함한다.
상기 보정 장치, 보다 구체적으로 상기 증발 소스는 전형적으로 상기 이온화 유닛 및 분석 섹션을 함유하는 동일한 하우징에 위치한다. 보정 동안, 상기 보정 가스는 전형적으로 이온화 에너지 입력/방사선(예를 들어, 전자, 레이저 방사선 등)을 제공함으로써 이온화 유닛에 의해 이온화 영역에서 이온화되며 상기 보정 가스의 적어도 일부가 이온화된다. 상기 보정 가스의 이온은 샘플 가스(분석물)와 동일한 방식으로 질량 분석계에서 처리된다. 즉, 질량 분석기를 통과한 후 질량 분석계의 검출기에 의해 검출된다.
증발 소스에서 소스 물질의 증발에 의한 보정 가스의 발생으로 인해, 이온화 영역에 보정 가스를 공급하기 위한 추가적인 가스 주입구 시스템이 요구되지 않는다. 더욱이, 상기 소스 물질은 136 초과의 a.m.u.를 갖는 화학 원소, 예를 들어 표준 조건에서 비휘발성인 금속 물질일 수 있다. 이러한 화학 원소의 원자로 구성되는 보정 가스는 이온화 중에 파편화되지 않으므로, 큰 원자 질량에 대한 보정을 약 200 a.m.u.까지 단순화한다. 화학 원소의 특정 동위원소 형태이거나 27Al 또는 197Au와 같이 단지 하나의 안정된 동위원소를 갖는 화학 원소의 형태인 소스 물질이 사용될 때 보정은 추가로 단순화될 수 있다. 더구나, 예를 들어 스테인리스 강으로 만들어진 질량 분석계의 진공 구성요소 표면에 1에 가까운 부착 확률을 갖는 보정을 위한 소스 물질을 사용하는 것이 가능하다. 이 경우, 보정 후 진공 구성요소에 증착된 소스 물질의 원자는 보정 가스의 영향을 받는 진공 구성요소의 표면에 부착하고 질량 분석계 및 질량 분석계가 부착된 진공 시스템의 다른 부분을 오염시키지 않는다.
일 실시형태에서, 증발 소스, 보다 정확하게는 소스 물질, 및 이온화 영역은 가시선을 따라, 즉 질량 분석계의 임의의 구성요소에 의해 일반적으로 차단되지 않는 직선을 따라 배열된다. 이러한 방식으로, 보정 가스는 기본적으로 직선을 따라 전파하는 빔으로서 증발 소스로부터 이온화 영역으로 공급될 수 있다. 이는 보정 가스가 전형적으로 중성 원자 또는 분자만을 포함하므로 이온화 영역에 도달하기 전에 이온 광학장치 등에 의해 편향될 수 없기 때문에 유리하다. 특히 이온화 유닛이 이온화 영역(적어도 부분적으로)을 둘러쌀 때 보정 유닛 또는 증발 소스가 이온화 유닛의 내부에 배열되는 것이 또한 가능하다.
추가의 실시형태에서, 증발 소스는 열 증발 소스, 바람직하게는 저항 증발 소스, 전자 빔 증발 소스 또는 유출 증발 소스이다. 열 증발 소스에서, 소스 물질은 녹는점 또는 끓는점에 가까운 온도로 가열되어 소스 물질을 기체 상으로 전환시킨다. 저항 증발 소스에서는, 소스 물질이 위치하는 필라멘트, 저항 보트 또는 도가니와 같은 저항 요소를 통해 높은 전류가 통과한다. 전자 빔 증발 소스에서는, 소스 물질은 높은 에너지 전자의 집중된 빔을 사용하여 직접 가열된다. 유출 증발 소스는 전형적으로 고체 형태의 소스 물질을 포함하는 도가니, 가열 와이어, 냉각기 및 소스 물질의 온도를 제어하는 열전대를 포함한다.
하나의 개발에서, 저항 증발 소스는 소스 물질로 적어도 부분적으로 코팅된 가열된 필라멘트를 포함한다. 코팅을 제공하기 위해, 전형적으로 금속 와이어(예를 들어, 금 또는 알루미늄으로 만들어짐) 형태의 소스 물질의 몇 조각이 필라멘트에 걸린다(hook). 필라멘트를 가열할 때, 금속 와이어는 납땜 인두 상의 땜납처럼 녹아서 필라멘트를 따라 유동하여 예를 들어 소스 물질의 방울 형태로 코팅을 생성한다. 이러한 필라멘트가 가열될 때, 소스 물질은 가열된 필라멘트로부터 증발하며, 가열된 필라멘트는 예를 들어 텅스텐으로 만들어진다.
추가의 실시형태에서, 증발 소스는 펄스 레이저 증착(PLD) 증발 소스이다. 펄스 레이저 증착에서, 고출력 펄스 레이저 빔이 진공 챔버 내부에 집중되어, 레이저 빔에 의해 제거되고 타겟으로부터 기화되는(전형적으로 플라즈마 플룸(plume)으로) 소스 물질의 타겟에 충돌한다.
추가의 실시형태에서, 소스 물질은 바람직하게는 Al, Co, Mn, Bi, Ni, Fe, Cu 및 귀금속으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속, 특히 Au이다. Au는 197 a.m.u.에서 높은 원자 질량과 단 하나의 안정한 동위원소를 가지기 때문에 보정 가스의 원자 소스로서 특히 적합한 것으로 입증되었다. 그러나, 다른 금속, 특히 Al 등과 같은 단일의 안정한 동위 원소를 갖는 화학 원소가 또한 소스 물질로서 사용될 수 있다. 원칙적으로, 납(Pb)보다 포화 증기압이 높은 화학 원소는 소스 물질로서 피해야 하는데(아무튼 진공 시스템에서 사용되지 않는 경우), 왜냐하면 이러한 소스 물질은 질량 분석계의 진공 시스템, 특히 진공 덕트, 진공 하우징 등과 같은 진공 구성요소를 오염시킬 수 있기 때문이다.
추가의 실시형태에서, 소스 물질은 금속 질화물 및 금속 산화물, 특히 탄탈륨, 바나듐, 텅스텐, 레늄 또는 이트륨의 질화물 및 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 질화물 및 산화물 이외의 화학 화합물이 또한 증착 소스의 소스 물질로서 역할을 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 특히 질량 분석계의 진공 구성요소 표면에 부착 확률이 높은 화학 원소 또는 화합물이 바람직한 소스 물질이다.
추가의 실시형태에서, 질량 분석계는 바람직하게는 보정 가스의 압력(또는 배경 압력)을 결정하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하고, 여기서 센서는 바람직하게는 이온화 영역과의 가시선을 따라 및/또는 소스 물질과의 가시선을 따라 배열된다. 센서는 소스 물질의 증발 속도를 제어하거나 조절하는 데 사용될 수 있다. 이를 위해, 적어도 하나의 센서는 전형적으로 질량 분석계의 일부인 제어 유닛과 신호 통신할 수 있다. 제어 유닛은 적절한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 형태의 프로그래밍 가능한 장치, 예를 들어 마이크로프로세서, 프로그래밍 가능한 제어기, 컴퓨터 또는 다른 전자 장치이다. 제어 유닛은 보정 장치에 통합되거나 질량 분석계의 다른 위치에 배열될 수 있다.
하나의 개발에서, 센서는 압력 센서이고, 바람직하게는 이온화 진공 게이지, 더욱 바람직하게는 냉음극 진공 게이지, 특히 페닝(Penning) 진공 게이지, 또는 열음극 진공 게이지, 특히 바야드-알퍼트(Bayard-Alpert) 진공 게이지 또는 추출기 이온화 게이지이다. 이온화 진공 게이지는 잔류 가스, 본 경우에 질량 분석계에 함유된 보정 가스 또는 배경 가스의 이온화에 의해 가스 압력을 측정하는 데 사용된다. 이러한 압력 센서에 공급되는 (잔류) 가스를 전자 빔 이온화를 통해 이온화하기 위한 전자를 발생시키기 위해 열음극 또는 냉음극이 사용된다. 페닝 진공 게이지, 바야드-알퍼트 진공 게이지 또는 추출기 진공 게이지와 같은 이온화 진공 게이지의 사용은 이온화 유닛이 전자 충격 이온화에 의해 샘플 가스 및/또는 보정 가스를 이온화하도록 될 때, 즉 이온화 유닛이 이온화 진공 게이지와 동일한 유형의 이온화, 특히 상이한 원자에 대해 유사한 이온화 단면을 갖는 것을 사용할 때 특히 유리하다. 대안적으로, 압전 센서가 압전 효과에 기초하여 압력 센서의 환경에서 압력을 측정하기 위한 압력 센서로서 사용될 수 있다.
하나의 개발에서, 압력 센서 또는 제어 유닛은 보정 가스의 압력에 기초하여 보정 가스의 유량을 결정하도록 이루어진다. 이를 위해, 바야드-알퍼트 이온화 진공 게이지와 같은 이온화 진공 게이지가 사용될 수 있다. 이러한 진공 게이지(게이지 헤드)는 전형적으로 분자 빔 에피택시(Molecular Beam Epitaxy)에서 빔 플럭스 모니터로서 사용되어 유출 증발 소스와 같은 소스로부터 원자의 유량을 결정한다(예를 들어, www.mbe-komponenten.de/products/pdf/data-sheet-bfm.pdf 참조). 바야드-알퍼트 이온화 게이지를 기반으로 하는 이러한 빔 플럭스 모니터는 원자 또는 분자 빔의 빔 등가 압력(BEP: beam equivalent pressure)을 결정할 수 있게 한다. 빔 등가 압력은 압력 게이지에 의해 측정된, 표면 상의 지향적인 가스 빔의 국부적 압력이다. 따라서, 바야드-알퍼트 이온화 게이지 또는 다른 유형의 이온화 진공 게이지는 위에서 인용된 Robert E. Ellefson의 논문에 기재된 바와 같이 샘플 가스 또는 가스 혼합물의 질량 분석계 분석 중에 질량 분석계의 신호 강도의 결정, 및 증발 소스(들)의 원자에 대한 질량 분석계의 감도 결정/감독/보정을 모두 할 수 있게 한다.
추가의 실시형태에서, 센서는 바람직하게는 보정 가스의 유량을 결정(및 가능하게는 제어)하기 위한 수정 진동자 저울(QCM: quartz crystal microbalance)이다. 보정 원자 또는 분자의 유동은 박막 증착에서 잘 알려진 이러한 센서의 사용에 의해 측정되거나 제어될 수 있다. 센서 상에 부착 확률이 높은 보정 가스의 원자 또는 분자는 QCM 센서 상에 박막을 형성하여, 보정 가스의 원자 또는 분자의 유량에 대응하는 속도로 QCM 센서의 공진 주파수를 변화시킨다. 따라서, QCM 센서는 직접, 즉 보정 가스의 압력을 결정하지 않고도 보정 가스의 원자 또는 분자의 유량을 결정할 수 있게 한다.
추가의 개발에서, 질량 분석계는 소스 물질과 이온화 영역 사이의 가시선 및/또는 소스 물질과 압력 센서 사이의 가시선을 차단하기 위한 이동 가능한 커버를 포함한다. 이동 가능한 커버는 전형적으로 커버가 소스 물질과 이온화 영역/압력 센서 사이의 가시선을 차단하지 않는 제1 위치 및 이동 가능한 커버가 각각의 가시선을 차단하는 제2 위치로부터 이동될 수 있다. 상기 두 위치 사이에서 커버의 이동은 병진 및/또는 회전 이동일 수 있다. 각 가시선을 차단함으로써, 보정 유닛으로부터 이온화 영역/압력 센서로의 보정 가스 유동이 본질적으로 방해된다. 이러한 방식으로, 보정 가스의 유동으로 인한 압력 증가를 동시에 측정하지 않고 증발 소스가 가열될 때 질량 분석계의 진공 시스템에서 압력 증가를 결정하기 위해 적어도 하나의 압력 센서가 사용될 수 있다. 또한, 이동 가능한 커버는 질량 분석계의 나머지로부터 보정 유닛 또는 증발 소스의 기밀 밀봉을 제공할 수 있다.
추가의 실시형태에서, 이온화 유닛은 전자 이온화 소스를 포함한다(또는 전자 이온화 소스로 구성된다). 전자 이온화 소스는 전자 충격에 의해 샘플 가스 및/또는 보정 가스의 원자 또는 분자를 이온화한다. 전자 이온화 소스는 예를 들어 전자 총 등으로서 구현될 수 있다. 당업자는 이온화 유닛이 예를 들어 유도 결합 플라즈마(ICP), 글로우 방전 이온화 등에 의해 상이한 방식으로 이온화를 수행하도록 될 수 있음을 이해할 것이다. 이온화 유닛의 유형에 따라, 이온화 영역은 전자 총의 경우와 같이 이온화 유닛 외부에 있을 수 있거나, 또는 이온화 영역은 이온화 유닛의 일부일 수 있다. 즉, 이온화 유닛은 이온화 영역을 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다.
추가의 실시형태에서, 질량 분석계는 샘플 가스 및/또는 보정 가스의 이온을 저장하기 위한 이온 트랩을 포함하고, 여기서 이온화 영역은 이온 트랩의 내부에(이온을 위한 저장 영역에) 형성된다. 질량 분석계는 특히 푸리에 변환(Fourier-Transform)(이온 사이클로트론 공명(Ion Cyclotron Resonance)) 질량 분석계일 수 있다. FT 이온 트랩 질량 분석계에서, 이온 트랩의 저장 영역에 이온을 저장하는 것 외에도 이온은 저장 영역(질량 선택)에서 여기되고 FT 이온 트랩에서, 보다 구체적으로 이온 트랩의 전극에서 검출된다. 이온화 영역은 바람직하게는 이온 트랩의 중앙에 위치된다. 이 경우, 소스 물질과 이온화 영역 사이의 가시선은 전형적으로 소스 물질로부터 이온 트랩의 중심으로 이어진다.
본 발명의 추가 양태는 질량 분석계의 보정 방법에 관한 것으로, 본 방법은 질량 분석계의 적어도 하나의 증발 소스에서 소스 물질을 증발시킴으로써 보정 가스를 생성하는 단계, 상기 보정 가스를 이온화 영역에 공급하고 보정 가스를 이온화 영역에서 이온화하는 단계, 질량 분석계의 검출기에서 상기 이온화된 보정 가스를 검출하는 단계, 및 검출된 이온화된 보정 가스에 기초하여 질량 분석계를 보정하는 단계를 포함한다. 전술한 바와 같이, 보정 가스의 이온은 이온화 영역에 공급되고 샘플 가스(분석물)와 동일한 방식으로 질량 분석계에서 처리된다. 즉, 전형적으로 질량 분석계가 이온 트랩을 포함할 때 여기 장치로서 구현될 수 있는 질량 분석기를 통과한 후, 질량 분석계의 검출기에 의해 검출된다.
전술한 바와 같이, 보정 가스는 질량 분석계의 질량 스케일을 결정할 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 질량 분석계가 사중극자 분석기를 포함하는 경우, 적용된 사중극자 전압과 질량 대 전하 비 사이의 상관 관계가 보정/결정되어 각각의 질량 스펙트럼에서 질량 대 전하 비에 의해 특정 화학 원소를 확인할 수 있게 한다. 이온 드리프트(drift) 시간과 질량 대 전하 비 사이의 변환(translation)이 보정될 수 있는 비행 시간(Time-of-Flight) 질량 분석기에서 유사한 보정이 수행될 수 있다.
일 변형예에서, 질량 분석계를 보정하는 단계는 이온화된 보정 가스를 검출할 때 신호 강도에 기초하고 보정 가스를 이온화 영역에 공급할 때 압력 센서에 의해 검출된 압력에 기초하여 질량 분석계의 감도를 결정하는 단계를 포함한다. 질량 스케일 외에도, 또한 예를 들어 작고 큰 원자 질량 모두에 대해 질량 분석계의 감도를 결정/보정하는 것이 유리하다. 질량 분석계의 감도 보정은 위에서 인용되고 전체가 본 출원에 참조로 포함되는 Robert E. Ellefson의 논문에 표시된 바와 같이 수행될 수 있다.
예를 들어, 질량 분석계의 감도를 결정하기 위해, 제1 단계에서, 관심 있는 질량 대 전하 비(들)(k)에서, 즉 소스 물질의 질량 대 전하 비(들)에서 배경 압력(p0) 및 신호 강도(Bk)가 이온화 영역에 보정 가스를 공급하기 전에 결정된다. 제2 단계에서, 소스 물질이 증발되어 보정 가스를 생성하고, 소스 물질의 질량 대 전하 비(들)(k)에서 신호 강도(Sk) 및 배경 압력에 추가하여 보정 가스의 압력(p1)이 두 번째로 결정된다. 감도(Kk)는 관심있는 질량 대 전하 비(들)(k)에서 제1 및 제2 단계에서의 신호 강도들 간의 차이(Sk - Bk)와 제2 단계 및 제1 단계에서의 압력 값들 간의 차이(p1 - p0)의 비를 계산함으로써 결정될 수 있다:
Kk = (Sk - Bk) / (p1 - p0) (1)
이러한 방식으로, 예를 들어 k = 27(Al) 또는 k = 197(Au)에 대해 각각의 질량 대 전하 비(k)에 대한 감도(Kk)가 결정/보정될 수 있다.
상이한 소스 물질을 갖는 상이한 증발 소스는 상이한 질량 대 전하 비에서 질량 분석계를 보정하기 위해 사용될 수 있다. 당업자는 위에 주어진 식 (1)이 질량 분석계의 감도를 보정하는 기본 원리를 설명하기 위해 사용된다는 것을 이해할 것이다. 실제로, 전형적으로 금속의 증발을 위한 상이한 효과들을 고려하기 위해 보정 동안 추가의 단계들이 필요할 수 있다. 이러한 효과들 중 하나는 보정 가스의 원자들, 특히 Al, Ti, Ta 및 다른 가스의 압력 감소를 초래하는 기타 게터 금속으로 구성된 새로운 필름으로 코팅된 표면의 게터 효과이다. 반면에, 상승된 온도에서 주변 부분으로부터 분자 탈착의 향상으로 인해 증발 소스를 가열할 때 압력 증가가 발생한다.
일 변형예에서, 본 방법은 보정 가스를 이온화 영역에 공급하기 전 및/또는 후에, 소스 물질에 대한 게터 물질로 질량 분석계의 진공 구성요소의 표면을 코팅하는 단계를 추가로 포함한다. 본 출원에서 전형적으로 사용되는 소스 물질에 적합한 게터 물질은 예를 들어 Al 또는 Ti이다. 소스 물질의 증착이 형성되는 진공 구성요소의 표면으로부터 소스 물질의 박리를 피하기 위해, 이들 표면은 게터 물질로 코팅될 수 있다. 코팅은 게터 물질의 증발을 위한 추가의 증발 소스를 사용하여 영향을 받는 표면(들)에 게터 물질을 공급함으로써 영향을 받는 표면(들)에 적용될 수 있다. 게터 물질에 의한 코팅은 후속 보정 전에, 또는 가능하게는 후속 보정을 준비하기 위해 보정 후에 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명 및 청구범위로부터 명백할 것이다.
예시적인 실시형태는 도식적인 도면에 도시되고 아래의 설명에서 설명된다. 다음이 도시된다.
도 1은 소스 물질의 증발에 의해 보정 가스를 발생시키기 위한 증발 소스를 갖는 보정 유닛을 갖는 질량 분석계의 예의 개략적인 예시이다.
도 2는 도 1에 도시된 것과 유사한 보정 유닛을 갖는 이온 트랩 질량 분석계의 개략적인 예시이다.
도 3a 내지 3c는 저항 증발 소스 및 소스 물질로 부분적으로 코팅된 필라멘트의 개략적인 예시이다.
도 1은 질량 분석계(1)의 (진공) 하우징(3) 외부의 프로세스 챔버로부터 질량 분석계(1)의 하우징(3) 내부의 이온화 영역(5)으로 샘플 가스(4)를 공급하기 위한 가스 주입구(2)(더 정확하게는, 가스 주입구 시스템)를 갖는 질량 분석계(1)를 개략적으로 도시한다. 질량 분석계(1)는 질량 분석계(1)의 이온화 영역(5)에 보정 가스(7)를 공급하도록 구성된 보정 유닛(6)을 갖는다. 보정 유닛(6)은 질량 분석계(1)의 하우징(3) 내부에(즉, 동일계에(in-situ)) 배열된다. 이온화 유닛(8)은 또한 하우징(3)에 제공되며 이온화 영역(5)에서 샘플 가스(4)(분석물)와 보정 가스(7) 모두를 이온화하도록 이루어진다.
본 예에서, 이온화 유닛(8)은 전자 총 형태의 전자 이온화 소스이고 전자 충격 이온화에 의해 각각의 가스(4, 7)를 이온화하기 위해 이온화 영역(5)으로 유도되는 전자 빔(8a)을 생성한다. 샘플 가스(4)와 보정 가스(7)는 이온화 영역(5)에 제공된다. 즉, 샘플 가스(4)와 보정 가스(7)는 동시에 이온화 영역(5)에 제공될 수 있지만, 전형적으로 동시에 이온화 영역(5)에는 제공되지 않는다. 전형적으로 알려지지 않은 구성성분 및/또는 알려지지 않은 양의 구성성분을 갖는 샘플 가스(4)는 그의 질량 분석계 분석을 위해 이온화 유닛(5)에 제공된다. 보정 가스(7)는 질량 분석계(1)의 보정을 위해 이온화 영역(5)에 제공된다.
이온화 영역(5)에서 (부분적) 이온화 후, 샘플 가스(4)와 보정 가스(7) 모두가 질량 분석계(1)의 분석 섹션에 제공된다. 분석 섹션은 샘플 가스(4) 또는 보정 가스(7)의 구성성분들의 질량 대 전하 비의 적절한 범위를 선택하기 위해 본 예에서 사중극자 질량 필터 형태의 분석기(11)를 갖는다. 분석 섹션은 또한 이온화된 가스(4, 7)의 질량 분석계 측정을 수행하기 위한 검출기(12)를 갖는다. 비행 시간 분석기, 섹터 필드 분석기 등과 같은 다른 유형의 분석기가 질량 분석계(1)에서 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 검출기(12)는 패러데이 컵 등과 같은 복수의 검출기 요소를 포함할 수 있다.
샘플 가스(4) 또는 보정 가스(7)를 이온화 영역(5)에 선택적으로 공급하기 위해, 제어 유닛(13)이 질량 분석계(1)에 제공된다. 제어 유닛(13)은 가스 주입구(2), 예를 들어 제어 가능한 밸브 등을 제어하여 샘플 가스(4)를 이온화 영역(5)에 공급하거나 샘플 가스(4)의 이온화 영역(5)으로의 유동을 차단하도록 이루어질 수 있다. 당업자는 가스 주입구(2)가 제어 가능한 밸브를 반드시 갖는 것은 아니라는 것을 이해할 것이다. 이 경우, 샘플 가스(4)는 연속적인 방식으로 이온화 영역(5)에 제공될 수 있다. 당업자는 또한 하우징(3)이 혹시라도 생략될 수 있음을 이해할 것이다. 제어 유닛(13)은 또한 보정 유닛(6)을 제어하여 보정 가스(7)를 이온화 영역(5)에 공급하거나 보정 가스(7)의 생성을 피하도록 이루어진다. 본 예에서, 보정 유닛(6)은 소스 물질(10)를 증발시킴으로써 보정 가스(7)를 생성하기 위한 단일 증발 소스(9)를 갖는다. 도 1에 도시된 예에서, 증발 소스(9)는 저항 증발 소스 형태의 열 증발 소스이며, 전류는 소스 물질(10)이 위치되는 저항 요소, 예를 들어 필라멘트를 통과하는데, 이는 아래에서 상세히 설명될 것이다. 보정 유닛(6)은 또한 다른 유형의 열 증발 소스, 예를 들어 전자 빔 증발 소스, 유출 증발 소스 등을 포함할 수 있다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 소스 물질(10) 및 이온화 영역(5)(또는 이온화 부피)은 가시선(14a)을 따라 배열된다. 보다 정확하게는, 가시선(14a)은 보정 가스(7)의 주요 유동 방향에 대응하는 직선으로 소스 물질(10)로부터 연장되고 이온화 영역(5)에서 이온화 유닛(8)에 의해 발생된 전자 빔(8a)과 교차한다.
소스 물질(10)는 전형적으로 비휘발성 물질, 특히 금속이다. 적합한 금속은 귀금속, 특히 금(Au)이지만, 다른 금속, 예를 들어 Al, Co, Mn, Bi, Ni, Fe, Cu 등이 또한 소스 물질(10)로서 사용될 수 있다.
금속 형태의 소스 물질(10)을 증발시킴으로써, 소스 물질(10)의 원자를 포함하는 보정 가스(7)가 제공된다. 금속 증기의 원자 형태인 보정 가스(7)는 이온화 중에 파편화되지 않아 보정 프로세스를 단순화한다. 그러나, 소스 물질(10)의 선택은 금속으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 금속 질화물 또는 금속 산화물과 같은 화학 화합물, 예를 들어 바나듐, 레늄 또는 탄탈륨, 텅스텐 또는 이트륨의 질화물 또는 산화물이 또한 소스 물질로서 제공될 수 있다. 더욱이, 보정 유닛(6)은 상이한 소스 물질(10)를 증발시키기 위한 하나 초과의 증발 소스(9)를 가질 수 있다. 이들 증발 소스(9)와 관련된 보정 가스(7)는 이온화 영역(5)에 동시에, 가능하게는 샘플 가스(2)와 함께 제공될 수 있다.
보정 유닛(6)을 위한 바람직한 소스 물질(10)은 보정 가스(7)와 접촉하게 되는 질량 분석계(1)의 진공 구성요소의 표면에 대해, 예를 들어 전형적으로 스테인리스 강으로 만들어진 질량 분석계(1)의 진공 하우징(3) 내부의 표면(3a)에 대해 높은 부착 확률을 갖는다. 이러한 방식으로, 각각의 표면(3a) 상의 소스 물질(10)의 증착물은 그 표면(3a)에 부착하고 질량 분석계(1)를 오염시키지 않는다. 영향을 받은 표면(3a)으로부터 소스 물질(10)의 박리를 방지하기 위해, 이들 표면(3a)은 이온화 영역(5)에 보정 가스(7)를 공급하기 전 또는 후에 소스 물질(10)을 위한 게터 물질(17), 예를 들어 Al 또는 Ti로 코팅될 수 있다.
도 1에 도시된 예에서, 질량 분석계(1)는 필요하지는 않지만 보정 유닛(6)과 함께 질량 분석계(1)의 작동에 유용한 2개의 센서(15a, 15b)를 포함한다. 제1 센서(15a)는 이온화 영역(5) 및 소스 물질(10)과의 가시선(14a)을 따라 배열된 압력 센서이다. 전술한 압력값(p1, p0)은 제1 센서(15a)에 의해 결정될 수 있다. 또한, 제1 센서(15a)가 샘플 가스(4)의 가스 유동에서 적절한 위치에 배열된다면, 샘플 가스(4)의 압력은 또한 제1 센서(15a)에 의해서도 측정될 수 있다.
제2 센서(15b)는 소스 물질(10)에 대한 (추가) 가시선(14b)을 따라 배열된다. 제2 센서(15b)는 보정 가스(7)의 유량(QC)의 직접적인 제어/측정을 허용한다. 이를 위해, 제2 센서(15b)는 수정 진동자 저울이다. 대안적으로, 바야드-알퍼트 진공 게이지와 같은 압력 센서가 또한 이 목적으로 사용될 수 있다. 다른 유형의 진공 게이지, 예를 들어 페닝 진공 게이지 또는 추출기 이온화 게이지와 같은 냉음극 진공 게이지가 또한 제1/제2 센서(15a, 15b)로서 사용될 수 있다.
제1 압력 센서(15a)에 의해 결정된 보정 가스(7)의 압력(pc)은 보정 가스(7)의 유량(Qc)을 결정하기 위해 제어 유닛(13)에서 사용될 수 있다(보정 가스(7)의 유량(Qc)이 수정 진동자 저울(15b)에 의해 직접적으로 결정되지 않는다면). 일반적으로, 보정 가스(7)의 유량(Qc)은 정량적 질량 스펙트럼에 대한 보정 프로세스 동안 가능한 한 일정해야 한다. 제어 유닛(13)은 보정 가스(7)의 유량(Qc)을 제어하거나 조절하도록(폐쇄 루프 제어에서) 이루어질 수 있다. 보정 가스(7)의 유량(Qc) 또는 보정 가스(7)의 압력(pC)은 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 질량 분석계(1)의 보정에 사용될 수 있다.
보정 프로세스에서, 질량 분석계(1)의 질량 스케일 보정이 수행된다. 본 예에서, 보정은 사중극자 분석기(10)에 인가된 사중극자 전압과 검출기(12)에 의해 검출된 보정 가스(7)의 구성성분의 알려진 원자 질량(들)의 질량 대 전하 비 사이의 상관 관계를 포함한다. 보정 가스(7)의 질량 스펙트럼에서 보정 가스(7)의 구성성분(들) 피크의 알려진 질량, 특히 질량 대 전하 비는 샘플 가스(4)의 질량 스펙트럼에 존재하는 샘플 가스(4)의 (알려지지 않은) 구성성분의 피크가 그의 정확한 질량 대 전하 비에 할당될 수 있게 하는 질량 스케일로서 역할을 한다.
샘플 가스(4)의 특정 구성성분을 확인하는 것 외에도, 정량적 측정을 위해 질량 분석계(1)의 감도/신호 강도가 또한 보정되어야 한다.
이를 위해, 제1 단계에서, 소스 물질(10), 본 예에서 금(197Au, k = 197)의 주어진 질량 대 전하 비(k)에 대해, 질량 분석계(1)에서의 배경 압력(p0)(즉, 보정 가스(7) 또는 샘플 가스(4)가 존재 하지 않음)은 제1 및/또는 제2 압력 센서(15a, 15b)를 사용하여 결정된다. 배경 압력(p0)에 더하여, 질량 대 전하 비(k) = 197 a.m.u.에서 검출기(12)에 의해 측정된 배경 신호 강도(Bk)가 결정된다. 후속 단계에서, 보정 가스(7)는 이온화 영역(5)으로 도입되고 압력(p1)(또는 동등하게, pc)은 압력 센서(15a, 15b)에 의해 측정된다. k = 197의 질량 대 전하 비 또는 a.m.u.에서 이온화된 보정 가스(7)의 신호 강도(Sk)는 검출기(12)에 의해 결정된다.
후속 단계에서, 질량 대 전하 비(k) = 197에 대한 질량 분석계(1)의 감도(Kk)는 질량 대 전하 비(k)에서 제1 및 제2 단계에서의 신호 강도들 간의 차이(Sk - Bk)와 제2 및 제1 단계에서의 압력 값들 간의 차이(p1 - p0)의 비를 계산함으로써 결정된다(또한 위에서 인용된 Robert E. Ellefson의 논문 참조):
Kk = (Sk - Bk) / (p1 - p0) (1)
이러한 방식으로, 질량 대 전하 비(k) = 197(즉, Au의 경우)에 대한 감도(Kk)가 결정된다. 비교적 작은 a.m.u.(또는 동등한 m/z 비)의 적어도 하나의 추가 값에 대해, 예를 들어 k = 27(즉, Al)에 대해 질량 분석계(1)를 보정하는 것이 유리하다. k = 27에 대한 질량 분석계(1)의 감도는 소스 물질(10)로서 Al을 증발시키기 위한 추가의 증발 유닛을 사용하여 위에 표시된 방식으로 결정될 수 있다.
보정 유닛(6)의 열 증발 소스(9)가 가열될 때 이온화 영역(5) 또는 질량 분석계(1)에서의 압력 증가를 결정하기 위해, 도 1의 질량 분석계(1)는 이동 가능한 커버(16)를 갖는다. 이동 가능한 커버(16)는 보정 유닛(6)에 가깝게 배열되며, 커버(16)가 소스 물질(10)과 이온화 영역(5) 사이의 가시선(14a)을 차단하지 않는 제1 위치로부터 압력 센서(15a, 15b) 및 이동 가능한 커버(16)가 가시선(14a)을 차단하는 제2 위치로 이동될 수 있다. 본 예에서, 이동 가능한 커버(16)는 도 1에서 양방향 화살표로 표시된 바와 같이 두 위치 사이에서 병진 이동으로 이동될 수 있다. 각각의 가시선(14a, 14b)을 차단함으로써, 적어도 하나의 압력 센서(15a, 15b)는 증발 소스(6)가 가열될 때 질량 분석계(1)의 진공 시스템에서의 압력 증가를, 보정 가스(7)로 인한 압력 증가를 동시에 측정하지 않고 결정하는 데 사용될 수 있다. 증발 소스(9)의 온도 증가로 인한 압력 증가는 가능하게는 질량 분석계(1)의 보정을 위해 고려될 수 있다.
도 1과 관련하여 전술한 보정은 또한 도 2에 도시된 전기적 푸리에 변환 이온 트랩(18)을 갖는 질량 분석계(1)에서 수행될 수 있다. 도 2의 질량 분석계(1)는 가시선(14b)을 통해 이온화 영역(5)에 샘플 가스(4)를 공급하기 위한 주입구(도시되지 않음)를 갖는다. 이온화 영역(5)은 본질적으로 이온 트랩(18)의 중심에 대응한다. 도 2는 보정 유닛(6), 보다 정확하게는 그의 증발 유닛(9)이 본 예에서 금인 소스 물질(10)를 증발시키기 위해 활성화된 상태에서 질량 분석계(1)를 도시한다. 도 2에서, 보정 가스(7)는 보정 유닛(6)으로부터 이온화 영역(5)으로 이어지는 가시선(14a)과 함께 이온화 영역(5)에 도시된다. 도 2의 예에서, 증발 소스(9)는 펄스층 증착(PLD) 소스이다. 그러나, PLD 소스(9)를 사용하기보다는, 도 1에 도시된 바와 같은 열 증발 소스가 또한 사용될 수 있다. 또한, 도 1의 예에서, 열 증착 소스(9)을 사용하기보다는, PLD 소스 또는 다른 유형의 이온화 소스가 또한 사용될 수 있다.
도 2의 전기적 FT 이온 트랩(18)에서, 보정 가스(7)의 이온(7a, 7b)은 링 전극(19)과 제1 및 제2 캡 전극(20a, 20b) 사이에 트랩된다. 이온 트랩(18)에 이온(7a, 7b)을 저장하기 위해, RF 신호 발생 유닛(21)은 링 전극(19)에 제공되는 무선 주파수 신호(VRF)를 발생시킨다. 2개의 여기 유닛(22a, 22b)은 각각의 캡 전극(20a, 20b)에 제공되는 여기 신호(S1, S2)를 발생시켜 이온(7a, 7b)을 여기시켜 진동을 초래한다. 이온 트랩(18)에서의 이온(7a, 7b)의 진동 주파수는 이온(7a, 7b)의 질량 대 전하 비에 의존한다. 2개의 측정 증폭기(23a, 23b)는 진동에 의해 야기된 각각의 측정 전류를 증폭한다. 이온 신호(uion(t))는 2개의 측정 전류들 사이의 차이로부터 발생된다. FFT("고속 푸리에 변환") 분석계를 포함하는 검출기(12)는 이온 신호(uion(t))의 푸리에 변환을 수행하고 질량 스펙트럼(25)의 형태로 질량 분석 데이터를 결정하는 역할을 한다. 질량 스펙트럼(25)은 질량 대 전하 비(m/z)에 따라 여기된 이온(7a, 7b)의 수를 나타낸다. 다시 말해, 질량 스펙트럼(25), 특히 질량-분석 데이터(25)는 보정 가스(7)에서 이온(7a, 7b)의 질량 대 전하 분포를 나타낸다.
도 2의 예에서, 보정 가스(7)는 전기적으로 중성인 상태에서 이온 트랩(18)에 도입된다. 질량 분석계(1)는 이온화 영역(5)에서 이온 트랩(18)으로 도입된 중성 보정 가스(7)의 적어도 일부를 이온화하기 위한 이온화 유닛(8)을 갖는다. 본 예에서, 이온화 유닛(8)은 이온 트랩(18) 내로 도입된 중성 보정 가스(7)의 전자 빔 이온화를 위한 전자 총(예를 들어, 70 eV 또는 다른 적절한 이온화 에너지)을 포함한다. 도 1의 예에서와 같이, 전자 빔(8a)은 보정 유닛(6)으로부터 이온화 영역(5)으로 이어지는 가시선(14a)과 교차한다. 예를 들어 유도 결합 플라즈마, 글로우 방전 이온화 등을 사용하는 다른 유형의 이온화 유닛(8)이 또한 도 1 및 도 2의 질량 분석계(1)에 사용될 수도 있음이 이해될 것이다.
검출 이전에, 이온(7a, 7b)은 예를 들어 SWIFT(stored waveform inverse Fourier transform: 저장 파형 역 푸리에 변환) 여기에 의해 질량 대 전하 비(m/z)에 따라 적어도 한 번 선택적으로 여기될 수 있다. SWIFT 여기는 특히 이온 트랩(18)으로부터 특정 질량 대 전하 비를 갖는 이온(7a, 7b)을 제거하는 역할을 할 수 있다. 특히, 버퍼 또는 배경 가스의 이온(7a, 7b)은 이온 트랩(18)으로부터 제거될 수 있어, 보정 가스(7)의 가스 종의 이온(7a, 7b)의 미소한 미량의 검출을 가능하게 한다. 도 2에 도시된 질량 분석계(1)는 또한 도 1의 질량 분석계(1)를 참조하여 전술한 바와 같이 질량 분석계(1), 특히 보정 프로세스를 제어하는 평가 유닛(13)을 포함한다.
도 3a는 도 1의 증발 소스(9)를 보다 상세하게 도시한다. 증발 소스(9)는 필라멘트(26) 및 전압원(27)을 갖는다. 전압원은 필라멘트(26)를 통해 전류를 통과시켜 필라멘트(26)를 1000℃ 이상의 온도로 가열하기 위한 (조정 가능한) 전압을 발생시킨다. 본 예에서, 필라멘트(26)는 텅스텐(W)으로 이루어지며 약 0.3 mm 내지 0.5 mm의 직경을 갖는다. 도 3b, 3c로부터 알 수 있는 바와 같이, 금 와이어(28)가 필라멘트(26)에 걸린다. 필라멘트(26)를 금 와이어(28)의 녹는점 초과의 온도로 가열함으로써, 금 와이어(28)는 녹고 필라멘트(26)를 따라 유동하여, 예를 들어 도 3c에 도시된 바와 같이 소스 물질(10)의 방울 형태의 코팅을 제공한다. 필라멘트(26)를 통해 전류를 통과시킬 때 증발될 수 있는 소스 물질(10)를 제공하기 위해 금 대신에 구리 등과 같은 다른 (금속) 물질로 만들어진 와이어가 사용될 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (17)

  1. 질량 분석계(1)로서,
    이온화될 샘플 가스(4)를 질량 분석계(1)의 이온화 영역(5)에 공급하도록 구성된 가스 주입구(2),
    이온화될 보정(calibration) 가스(7)를 상기 이온화 영역(5)에 공급하도록 구성된 보정 유닛(6),
    상기 이온화 영역(5)에서 상기 샘플 가스(4) 및/또는 상기 보정 가스(7)를 이온화시키도록 구성된 이온화 유닛(8)
    을 포함하며, 이때 상기 보정 유닛(6)은, 소스 물질(10)를 증발시킴으로써 보정 가스(7)를 발생시키기 위한 적어도 하나의 증발 소스(9)를 포함하는, 질량 분석계(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소스 물질(10) 및 상기 이온화 영역(5)은 가시선(line of sight)(14a)을 따라 배열되는, 질량 분석계.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 증발 소스는 열 증발 소스(9), 바람직하게는 저항(resistive) 증발 소스, 전자 빔 증발 소스 또는 유출(effusion) 증발 소스인, 질량 분석계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 저항 증발 소스(9)는 소스 물질(10)로 적어도 부분적으로 코팅된 가열된 필라멘트(26)를 포함하는, 질량 분석계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 증발 소스(9)는 펄스 레이저 증착(PLD; pulsed laser deposition) 증발 소스인, 질량 분석계.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소스 물질(10)은 바람직하게는 Al, Co, Mn, Bi, Ni, Fe, Cu 및 귀금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속, 특히 Au인, 질량 분석계.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소스 물질(10)은 금속 질화물 및 금속 산화물, 특히 탄탈륨, 바나듐, 텅스텐, 레늄 또는 이트륨의 질화물 및 산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 질량 분석계.
  8. 제1 항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 질량분석계는, 바람직하게는 보정 가스(7)의 압력(pC)을 결정하기 위한, 적어도 하나의 센서(15a, 15b)를 추가로 포함하고,
    상기 센서(15a, 15b)는 바람직하게는 상기 이온화 영역(5)에 대한 가시선(14a)을 따라 및/또는 상기 소스 물질(10)에 대한 가시선(14a, 14b)을 따라 배열되는, 질량 분석계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센서는 압력 센서(15a), 바람직하게는 이온화 진공 게이지(15b), 더욱 바람직하게는 냉음극 진공 게이지, 특히 페닝(Penning) 진공 게이지, 또는 열음극 진공 게이지, 특히 바야드-알퍼트(Bayard-Alpert) 진공 게이지 또는 추출기 이온화 게이지인, 질량 분석계.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 질량 분석계(1)의 압력 센서(15a, 15b) 또는 제어 유닛(13)은, 상기 압력 센서(15a)에 의해 결정된 보정 가스(7)의 압력(pC)에 기초하여, 상기 보정 가스(7)의 유량(QC)을 결정하도록 구성된, 질량 분석계.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서(15b)는 바람직하게는 상기 보정 가스(7)의 유량(QC)을 결정하기 위한 수정 진동자 저울(quartz crystal microbalance)인, 질량 분석계.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소스 물질(10)과 상기 이온화 영역(5) 사이의 가시선(14a) 및/또는 상기 소스 물질(10)과 상기 압력 센서(15b) 사이의 가시선(14b)을 차단하기 위한 이동 가능한 커버(16)를 추가로 포함하는 질량 분석계.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이온화 유닛(8)은 전자 이온화 소스인, 질량 분석계.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 질량 분석계는 상기 샘플 가스(4) 및/또는 상기 보정 가스(7)의 이온(7a, 7b)을 저장하기 위한 이온 트랩(18)을 추가로 포함하고,
    상기 이온화 영역(5)은 이온 트랩(18)의 내부에 형성되는, 질량 분석계.
  15. 질량 분석계(1)를 보정하는 방법으로서,
    상기 질량 분석계(1)의 적어도 하나의 증발 소스(9)에서 소스 물질(10)을 증발시킴으로써 보정 가스(7)를 발생시키는 단계,
    상기 보정 가스(7)를 이온화 영역(5)에 공급하고 상기 이온화 영역(5)에서 상기 보정 가스(7)을 이온화하는 단계,
    상기 질량 분석계(1)의 검출기(12)에서 상기 이온화된 보정 가스(7)를 검출하는 단계,
    검출된 이온화된 보정 가스(7)에 기초하여 상기 질량 분석계(1)를 보정하는 단계
    를 포함하는, 질량 분석계(1)의 보정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 질량 분석계(1)를 보정하는 단계는, 상기 이온화된 보정 가스(7)를 검출할 때 상기 검출기(12)의 신호 강도(Sk)에 기초하고 상기 보정 가스(7)를 상기 이온화 영역(5)에 공급할 때 적어도 하나의 압력 센서(15a, 15b)에 의해 검출된 압력(pc)에 기초하여 상기 질량 분석계(1)의 감도(Kk)를 결정하는 것을 포함하는, 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 보정 가스(7)를 상기 이온화 영역(5)에 공급하기 전 및/또는 후에, 상기 소스 물질(10)에 대한 게터(getter) 물질(17)로 상기 질량 분석계(1)의 진공 구성요소(3)의 표면(3a)을 코팅하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
KR1020227016542A 2019-10-22 2019-10-22 질량 분석계 및 질량 분석계 보정 방법 KR20220083792A (ko)

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