WO1998052012A2 - Measuring device and method for cleaning contaminated areas of a measuring device - Google Patents

Measuring device and method for cleaning contaminated areas of a measuring device Download PDF

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WO1998052012A2
WO1998052012A2 PCT/EP1998/002722 EP9802722W WO9852012A2 WO 1998052012 A2 WO1998052012 A2 WO 1998052012A2 EP 9802722 W EP9802722 W EP 9802722W WO 9852012 A2 WO9852012 A2 WO 9852012A2
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measuring device
sample inlet
sample
plasma
process gas
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PCT/EP1998/002722
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Horst-Henning Grotheer
Harald Oser
Reinhold Thanner
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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0029General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector cleaning
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
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    • GPHYSICS
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    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32Processing objects by plasma generation

Definitions

  • the invention relates to a measuring device comprising a measuring device for in particular gaseous samples and a sample inlet device through which the samples can be fed to the measuring device.
  • the invention further relates to a method for cleaning contamination areas of a measuring device, which comprises a measuring device for in particular gaseous samples.
  • Measuring devices with measuring devices which are used to analyze gaseous samples, are used, for example, in chemical analysis or in process control and process monitoring.
  • the problem arises that, in particular if compounds of low volatility from the gas phase are to be analytically detected, they lead to contamination of the measuring device.
  • contamination areas of the measuring devices can occur in particular in the area of a sample feed to the measuring device, a sample enrichment stage and a sample inlet device into the measuring device.
  • the measuring device can deliver values that are not characteristic of the gaseous samples to be measured and analyzed, since the contamination in the contamination areas can contribute to falsification of the measurement and analysis results.
  • the invention is therefore based on the object of improving a measuring device with the features mentioned at the outset so that the measuring and / or analysis results of the measuring device are not influenced by possible contaminations.
  • the sample inlet device is provided with a cleaning device for cleaning contamination areas of the sample inlet device by converting contaminants in the contamination areas by chemical reaction and that the reaction products can be removed.
  • the measuring device makes it possible to clean contamination areas of the sample inlet device in a quick and effective manner, in particular from residues from a previous measurement, so that the measuring device does not show faulty measurement values during a sample measurement due to contamination of the measuring device.
  • the cleaning process is based on the desorption of the contaminants from corresponding contaminated areas of the contamination areas.
  • thermal desorption where the contamination areas have to be heated, for example, or a hot desorbent, for example steam heated by microwave, has to be applied, or it can be solution desorption, the contamination areas then having suitable liquid Solvents must be rinsed.
  • These desorption processes work according to the dilution principle and the degree of contamination decreases exponentially with the cleaning time.
  • the problem arises that, in particular in the case of complex, low-volatility samples and sample mixtures, the cleaning result is not complete and residues accumulate, which in turn influence the adsorption properties of corresponding surfaces of the contamination areas.
  • the cleaning time for cleaning the contamination areas from impurities can be several hours even with relatively lightly liquid substances, so that the measuring device has a correspondingly long measurement dead time, in which the measuring device cannot be used for sample measurements. Accordingly, the devices and methods known from the prior art cannot be used for real-time measurement and analysis applications.
  • the measuring device according to the invention is provided with a cleaning device which ensures that the impurities are converted by chemical reaction and that the reaction products formed are removed. In this way, the contaminated surfaces of the contamination areas can be cleaned essentially completely and within a very short time, since the contaminant molecules are attacked directly and converted into corresponding gaseous compounds such as CO, CO 2 or H 2 O, which can then easily be removed from the sample inlet device let be led away.
  • the cleaning process in the measuring device according to the invention can therefore be carried out without the use of liquid solvents, no particles are generated which can absorb onto surfaces of the contamination areas again and the cleaning process itself is not a thermodynamic process, regardless of the temperature of the sample inlet device. In this way, an essentially residue-free cleaning is guaranteed.
  • the measuring device according to the invention can thus be used in particular for fast analytical detection methods, since the cleaning process can take place within a very short time.
  • the cleaning process is also easy to automate.
  • the cleaning device comprises a means for generating reactive ions and an application means for applying reactive ions to the contamination areas, wherein contaminations in the contamination areas can be converted into gaseous substances by chemical reaction with the reactive ions.
  • the reactive ions which can have kinetic energies of the order of magnitude of 1 keV in particular, destroy chemical bonds on contact with contaminants on surfaces of the contamination areas, so that chemically very stable organic compounds are also converted.
  • the conversion of the impurities by chemical reactions with the reactive ions takes place in gaseous compounds such as CO, C0 2 or H 2 0. These gaseous compounds can then be easily removed from the sample inlet device.
  • the chemical reaction is independent of the temperature, since the contaminating impurities are exposed to reactive ions and the breaking of the chemical bonds is caused by the kinetic impact energy of the reactive ions. Furthermore, the cleaning is residue-free, since the contamination areas can be substantially completely exposed to the reactive ions.
  • the cleaning process depends on the surface coverage of the contaminated surfaces of the contamination areas with a constant or even increasing cleaning speed and the contaminating contaminants in the contamination area decrease essentially linearly. In contrast to thermal desorption methods, a finite cleaning time is achieved. In particular, the cleaning success can be monitored in real time, since the concentration of the gaseous substances as reaction products can be monitored directly. The cleaning process can thus also be automated in a simple manner, since the success of the cleaning can be determined by monitoring the concentration of the gaseous substances. It is particularly advantageous if the measuring device has a pump, by means of which the gaseous substances can be removed from the sample inlet device. This ensures that the gaseous substances cannot accumulate in the sample inlet device. This contributes to a high degree of cleaning
  • a process gas can be passed through the sample inlet device.
  • the reaction products formed by chemical reaction which are in particular gaseous, can then be pumped off with the process gas.
  • the contamination areas can advantageously be acted upon by the process gas. This ensures that the gaseous substances resulting from the chemical reactions on corresponding surfaces of the contamination areas are removed directly from the process gas.
  • the gas throughput of the process gas through the sample inlet device can be kept low, for example to a few standard ccm per minute. Due to the corresponding small amounts, the use of a process gas is significantly less expensive than the use of liquid solvents, which require a considerably larger mass throughput.
  • the means for generating reactive ions is a gas discharge device for carrying out an electrical gas discharge in the process gas.
  • the contamination areas or their contaminated surfaces can be substantially completely exposed to reactive ions and the impurities formed by chemical reactions can be directly with remove the process gas. This enables an essentially complete and thorough cleaning of the contamination areas from impurities.
  • the process gas is an oxygen-free gas. This prevents gaseous reaction products from being further oxidized. This is important, for example, in the detection of NO, in which the oxygen produced would further oxidize during cleaning and this would complicate the cleaning process.
  • methane can be used as the process gas.
  • fluorine or fluorine compounds such as SF 6 , CF 6 , CF 3 H can be mixed into the process gas.
  • Oxygen-fluorine mixtures or air-fluorine mixtures can also be used to convert organic silicon compounds which are present as impurities in the contamination areas into gaseous reaction products. It can also be used to remove heavy metal contaminants such as tungsten or uranium contaminants by converting them into volatile compounds such as WF 6 or UF 6 .
  • the gas discharge device is designed as a plasma chamber so that a plasma can be formed in the sample inlet device, the contamination regions being exposed to reactive ions by the plasma in the plasma chamber.
  • the plasma chamber acts simultaneously as a means for generating the reactive ions and as an exposure means for the exposure of the contamination areas. Due to the plasma cleaning in the plasma chamber with the reactive ions, removal rates of the order of a few ⁇ g / cm 2 sec can be reached, by means of which the cleaning times for the contamination areas of the sample inlet device can be limited to a few seconds, for example.
  • high-frequency power can be coupled into the process gas to form the plasma in the plasma chamber.
  • the coupling of high-frequency power has the advantage that no arcs can form in the plasma chamber, which would lead to material removal or even destruction, especially where the Arcs touch surfaces.
  • the coupling makes it possible, in particular, to design electrodes in such a way that an optimal cleaning process is achieved.
  • the coupling can take place, for example, capacitively or via a transformer.
  • high-frequency power can be inductively coupled into the process gas to form the plasma by the gas discharge device.
  • the gas discharge device can be used to couple microwave power into the process gas to form the plasma.
  • the plasma chamber is formed by a cavity resonator in order to ensure optimal coupling into the process gas for plasma formation.
  • the microwave power can advantageously be coupled into the plasma chamber via a waveguide.
  • the sample inlet device is designed as a sample enrichment stage.
  • the sample inlet device can also be used for sample enrichment and the sample enrichment stage can be cleaned efficiently and optimally.
  • the sample inlet device for sample enrichment has an enrichment element which is arranged in the plasma chamber and whose temperature can be controlled.
  • an enrichment of gaseous or vaporous samples can be carried out on the enrichment element Carry out within the plasma chamber, since the temperature can be used to control the condensation or thermal desorption of the sample on the enrichment element. Due to the arrangement in the plasma chamber, the enrichment element can be easily cleaned of impurities.
  • a heat transfer medium can advantageously be applied to the enrichment element in order to control its temperature.
  • an oil or a gas can be used for temperature control. It is also conceivable that the enrichment element is cooled or heated by electrical means.
  • an inner electrode of the plasma chamber is designed as an enrichment element. Since the inner electrode for plasma formation is arranged within the plasma chamber, it can also be used accordingly as an enrichment element.
  • the walls of the plasma chamber can advantageously be heated. This contributes to the sample enrichment in the plasma chamber, since in this way it can be avoided that the walls of the plasma chamber act as condensation traps for the sample. It can also be prevented that contaminations on the inner walls of the plasma chamber contaminate it too much.
  • the temperature at which the walls are heated is advantageously chosen so that condensation of the samples on the walls is prevented and that the samples are not thermally decomposed by the heated walls.
  • the sample inlet device has a monitoring device for monitoring the degree of cleaning of the contamination areas of the sample inlet device. In this way, the cleaning success can be monitored and checked, in particular in real time.
  • the sample inlet device has a viewing window for monitoring the degree of cleaning of the contamination areas. It is particularly advantageous if the monitoring device is designed and arranged in such a way that the degree of cleaning can be determined by observing the optical emission spectrum and in particular by observing individual characteristic optical emission lines of the reaction products of the chemical reaction or possible reaction products.
  • the monitoring device can comprise, for example, an optical spectrometer which is aligned with corresponding characteristic emission lines, such as emission lines of CO or C0 2 or H 2 0. A decrease in the intensity of such lines or a disappearance of these lines then indicates complete cleaning of the sample inlet device.
  • the measuring device itself to be used as a monitoring device in that the process gas with the reaction products contained therein are fed to the measuring device and this is used for analyzing the gas mixtures. It is particularly advantageous if the sample inlet device has a sample inlet valve at a sample inlet into the measuring device, the closing pressure of which can be adjusted. In this way, the sample inlet device can be optimally adapted to the measuring device in order in this way to optimize the working ability of the measuring device.
  • closing pressure is infinitely adjustable in order to ensure optimal adaptation in this way.
  • the closing pressure is adjustable according to the invention by setting a spring preload of a sample inlet valve spring. This enables adjustment in a less complex and structurally simple manner.
  • an adjusting means for the closing pressure is arranged such that the closing pressure can be set without dismantling the sample inlet valve.
  • the closing pressure can be adjusted in a simple manner without the need for expensive disassembly of the sample inlet device or ventilation of the vacuum of the measuring device. In particular, this enables adaptation to different operating conditions.
  • the adjusting means is an adjusting element which can be rotated in a thread facing away from a valve disk and through which the sample inlet valve spring can be acted upon in order to adjust the spring preload.
  • the sample inlet valve spring can advantageously be operated electromagnetically.
  • the sample inlet into the measuring device with respect to a plasma space in which the plasma is formed is arranged so that molecules and reactive ions from the plasma space near the Can get sample inlet.
  • molecules and reactive ions from the plasma space near the Can are, in particular, highly reactive molecules such as singlet oxygen or ozone, which are formed during the gas discharge.
  • these molecules can diffuse towards or in the vicinity of the sample inlet and thus increase the degree of purification by reacting with impurities in the vicinity of the sample inlet.
  • the measuring device has a control unit by means of which the sample supply to the measuring device and the cleaning of the contamination areas of the sample inlet device can be controlled.
  • the sample supply and the cleaning of the contamination areas can be coordinated with one another, in order in this way in particular to minimize the dead times of the measuring device.
  • the control unit can control the sample feed to the measuring device as a function of the degree of cleaning of the sample inlet device.
  • the sample can be fed to the sample inlet device as a gaseous sample.
  • the sample can be fed to the sample inlet device as a liquid sample. This makes it possible, for example, to use the measuring device as a determination device in liquid chromatography, such as high performance liquid chromatography (HPLC).
  • HPLC high performance liquid chromatography
  • the feed comprises a capillary so that the sample inlet device is not excessively contaminated with liquid. It can then be provided that the sample inlet device comprises a heating element for evaporating the liquid sample so that it can be fed to the measuring device.
  • the measuring device according to the invention can be used particularly inexpensively if the measuring device is an on-line analytical measuring device, since the rapid cleaning of the sample inlet device only interrupts the sample measurement by the measuring device for a short time.
  • the measuring device according to the invention can be used in particular if the measuring device comprises a REMPI device or a JET-REMPI device.
  • JET-REMPI is registered as a German trademark with the file number 39650736.0.
  • the REMPI process is a "resonance-enhanced multiphoton ionization".
  • a divergent carrier gas jet is generated by expanding the carrier gas through a nozzle into a vacuum, the sample molecules are selectively ionized to sample molecule ions in an ionization region of the carrier gas jet by absorption of photons, and the sample molecule ions by an electric Draw field drawn into a mass spectrometer and detected in the mass spectrometer, with a continuum area of the carrier gas jet in which the temperature of the carrier gas decreases with increasing distance from an outlet opening of the nozzle, a molecular jet area of the carrier gas jet in which the temperature of the carrier gas with increasing distance from the outlet opening the nozzle substantially does not decrease further, and a boundary between the continuum region and the molecular beam region is determined, and the sample molecules are ionized in an ionization region close to the boundary between the continuum region and the molecular beam region.
  • the JET-REMPI method is described in German Patent 44 41 972, to which reference is made.
  • the invention has for its object to provide a method for cleaning contamination areas of a measuring device with the features mentioned above, which enables effective and quick cleaning.
  • the method according to the invention has the advantages already discussed in connection with the device according to the invention. Further refinements and advantageous embodiments of the method according to the invention are The subject matter of claims 42 to 82. These configurations and their advantages have already been discussed in connection with the device according to the invention.
  • the invention further relates to a sample inlet valve which is arranged in a sample inlet device and serves to close a sample inlet of the sample inlet device into a measuring device for the samples.
  • Such sample inlet valves serve to control the sample feed from the sample inlet device into the measuring device.
  • the invention is therefore based on the object of improving a sample inlet valve with the features mentioned at the outset such that the sample inlet device can be optimally coupled to the measuring device with respect to the sample supply from the sample inlet device into the measuring device.
  • the adjustability of the closing pressure enables an optimal coupling of the sample inlet device to the measuring device. This is particularly advantageous if the sample inlet valve is clocked, since the functionality and operational reliability of the sample inlet valve can be ensured by the adjustability.
  • the closing pressure is continuously adjustable. It is particularly expedient if the sample inlet valve has an adjusting means for adjusting the closing pressure, which is arranged in such a way that dismantling of the sample inlet valve is not necessary for adjusting the closing pressure. This enables the closing pressure to be adjusted quickly and easily, without the sample inlet device having to be dismantled or a vacuum of the measuring device having to be vented. This minimizes the dead times of the measuring device during the setting of the closing pressure of the sample inlet valve.
  • the adjusting means is formed by an adjusting element which can be rotated in a thread and through which a sample inlet valve spring can be acted upon in order to adjust a spring preload.
  • sample inlet valve can be actuated electromagnetically.
  • the sample inlet valve according to the invention can be used particularly advantageously in the measuring device according to one of claims 1 to 25, 32 to 40.
  • the present invention relates to a measuring device comprising a measuring device in which, by means of expansion, a carrier gas containing sample molecules through a nozzle a divergent carrier gas jet can be generated in a vacuum, the sample molecules in an ionization region of the carrier gas jet can be selectively ionized to sample molecule ions by absorption of photons and the sample molecules can be drawn by an electric pulling field into a mass spectrometer and can be detected in the mass spectrometer, and a sample inlet device through which a Sample can be fed to the measuring device.
  • the present invention is therefore based on the object of creating a measuring device of the type mentioned above which allows analysis of sample molecules present in the liquid phase.
  • the present invention further relates to a method for the detection of sample molecules in a carrier gas, in which the carrier gas with the sample molecules is fed to a measuring device by means of a sample inlet device, a divergent carrier gas jet is generated by expanding the carrier gas through a nozzle into a vacuum, the sample molecules in one Ionization region of the carrier gas jet is selectively ionized to sample molecule ions by absorption of photons and the sample molecule ions are drawn into a mass spectrometer by an electric pulling field and detected in the mass spectrometer.
  • the present invention is therefore based on the further object of creating a method of the type mentioned above which also allows the detection of sample molecules present in the liquid phase.
  • this object is achieved by a method according to claim 94.
  • FIG. 1 A first embodiment of the measuring device according to the invention in a schematic representation
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the measuring device according to the invention in a schematic representation
  • Fig. 3 shows a third embodiment of the measuring device according to the invention in a schematic representation
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of the measuring device according to the invention in a schematic representation.
  • the measuring device which is designated as a whole by 10 in FIG. 1, it comprises a sample inlet device 12 and a measuring device 14.
  • the sample inlet device 12 is held on the measuring device 14 via holding elements 16.
  • the measuring device 14 which is used in particular for the analysis or for the detection of gaseous samples, has a sample inlet 18 through which the in particular gaseous samples can be fed from the sample inlet device 12 to the measuring device 14.
  • the sample inlet device includes a cylindrical housing 20 with walls 22, a lid 24 and a bottom 26.
  • the bottom 26 has an opening 28 which communicates with the sample inlet 18 of the measuring device 14 so that the samples are taken from the sample inlet device 12 to the measuring device are feedable.
  • a cup-shaped element 30 is inserted, which is made of an insulator and in particular glass.
  • the cup-shaped element 30 has a cavity 31 coaxial to an axis 32 of the cylindrical housing 20 so that walls 34 of the cup-shaped element 30 are parallel to the walls 22 of the housing 20.
  • the cup-shaped element 30 is open towards the opening 28.
  • a valve holder 36 is inserted into this opening.
  • the valve holder has a cylindrical opening 38, coaxial with the axis 32, in which a sample inlet valve 40 is guided.
  • the sample inlet valve comprises a valve spindle 42 and a valve plate 44 which is non-positively connected to the valve spindle 42 and by means of which the opening 28 of the sample inlet 18 can be opened or closed depending on the position of the sample inlet valve 40.
  • a needle-shaped element 46 sits on the valve plate 44 coaxially to the axis 32, through which the opening 28 can be closed.
  • the sample inlet valve spindle 42 is displaceably mounted in a guide 48, so that the sample inlet valve 40 is movable in the axial direction along the axis 32.
  • valve spindle 42 has an inner cavity 50 which is in fluid communication with the cavity 31 of the cup-shaped element 30.
  • Valve stem 42 has lateral openings 52 near its lower end so that fluid can flow from cavity 31 through cavity 50 via openings 52 into an access space 54 in front of sample inlet 18.
  • valve holder 36 At its upper end facing away from the valve plate 44, the valve holder 36 has an internal thread 56 coaxial with the axis 32, into which an annular nut 58 engages.
  • the ring nut 58 has at its lower end facing the sample inlet valve plate 44 an annular recess 60 which serves as a contact surface for a valve spring 62.
  • valve spring 62 sits between this contact surface of the ring nut 58 and the valve plate 44 in the cavity 50 of the valve spindle 42.
  • the spring preload of the sample inlet valve spring 62 can be adjusted by rotating the ring nut 58 in the internal thread 56, so that the closing pressure of the sample inlet valve 40 and in particular of the needle-shaped element 56 on the opening 28 can be adjusted in this way.
  • the sample inlet valve 40 can be actuated by means of an electromagnet 64, by means of which the valve spindle 42 can be held in an open position with respect to the opening 28.
  • the sample inlet valve spindle 42 is advantageously made of a magnetic material.
  • the sample inlet valve can be actuated by means of a piezo element (not shown in the figure).
  • the connection between the walls 34 of the cup-shaped element 30 and the valve holder 36 is designed to be fluid-tight, so that a fluid can flow from the cavity 31 into the access space 54 only via the cavity 50.
  • the valve holder 36 is held on the inside of the walls 22 of the housing 20 via holding elements 66.
  • An annular flow space 68 is formed between the inside of the walls 22 and the outside of the cup-shaped element 30 and an outside of the valve holder 36.
  • An inlet / outlet 70 leads into this flow space via an orifice 72 for process gas.
  • a valve 74 which is particularly controllable in order to make the supply or discharge of process gas to the flow space 68 controllable.
  • the feed / discharge 70 is connected to a pump, in particular for pumping out process gas from the flow space 68.
  • the flow space 68 is connected to the access space 54.
  • the cross section of an access from the flow space 68 into the access space 54 is reduced by a corresponding shaping of the valve holder 36 at its lower end as a truncated cone 76, the access space 54 being formed by a recess in this frustoconical section 76 of the valve holder 36 coaxial to the axis 32.
  • the reduction in the cross-section due to this frustoconical shape increases the speed of the process gas at the opening 28, in order in this way to prevent contaminants from accumulating in the vicinity of the sample inlet 18 in the measuring device 14 and to make it more difficult for samples to penetrate into the flow space 68 .
  • the flow space 68 has a mouth 78, at which a controllable valve 79 is located, a further feed / discharge 80 for the process gas, which is connected to a pump (not shown in FIG. 1), so that process gas through the Flow space 68 is feasible and the sample inlet device 12 can be evacuated when the sample inlet valve 40 is closed.
  • the mouth 78 is arranged, for example, diametrically to the mouth 72.
  • Coaxial to the axis 32 sits in the cavity 31 of the cup-shaped element 30, an inner electrode 82 which is electrically insulated from the housing 20 via the cup-shaped element 30.
  • Electrode 82 is provided with an electrical connection 84 which is connected to a high-frequency generator 90 via a line 86.
  • the housing is also connected to the high-frequency generator 90 via a connection 92 and a line 94.
  • the housing 20 is made of metal, so that an electric field can be generated between the inner electrode 82 and the housing 20.
  • the valve holder 36 is also made of metal, in order to make it possible, in particular, to form the end facing the inner electrode 42.
  • a feed line 96 leads through the inner electrode 82 into the cavity 31, through which fluids can be introduced into the latter.
  • the electrode 82 has outlet openings 98 for the fluids at its lower end.
  • the feed line 96 leads to an outlet of a fluid control 100, which is, for example, a four-way valve.
  • a line 102 for process gas opens into a first input of the fluid control 100, so that process gas can be conducted into the access space 54 via the line 96 and via the cavity 31.
  • a feed line 104 for gaseous samples leads into a second input of the fluid control 100, so that the sample gas can be fed through the cavity 96 to the sample inlet 18 of the measuring device 14 through the line 96.
  • the fluid controller 100 has a second output, to which an outlet 103 is coupled, which is connected to a pump (not shown in the figure), so that when a passage between the line 96 and the outlet 103 is activated by the fluid controller 100 in particular the cavity 31 can be evacuated.
  • the fluid controller 100 is designed such that the sample gas supply can be blocked when the process gas is supplied or the process gas supply can be blocked when the sample gas is supplied.
  • a control unit 106 is provided according to the invention, through which the sample inlet valve 74 for the process gas supply to the flow space 68 can also be controlled. It can also be provided according to the invention that the valve 74 can be controlled via the control unit 106.
  • the feed lines for the process gas and for the sample gas lead separately into the inner electrode 82.
  • a feed 108 for a heat transfer medium leads into a flow channel and an outlet 110 through the inner electrode 82, so that the heat transfer medium can be passed through the inner electrode 82 in order in this way to control the temperature of the inner electrode 82.
  • the walls 22 of the housing 20 can be heated, for example via resistance heating of wire loops arranged on the walls (not shown in the figure).
  • the cavity 31 of the cup-shaped element 30 can be monitored by a monitoring device 112.
  • a monitoring device 112. this can be a spectrometer or optical filter, by means of which the intensity of characteristic optical emission lines of substances in the sample inlet device 12 according to the invention are monitored.
  • the cup-shaped element 30 has a see-through window 131 at its upper end.
  • the sample inlet device according to the invention works as follows:
  • the samples are fed through the feed line 104 through the fluid controller 100 via the feed line 96 and the outlet openings 98 into the sample inlet device 12 and through the cavity 31 and via the openings 52 into the access space 54, from where they reaches the sample inlet 18 of the measuring device 14 via the opening 28.
  • the sample inlet valve 40 is open, i.e. the valve plate 44 with the needle-shaped element 46 does not close the opening 28.
  • the valve 74 for the process gas supply is closed and the flow space 68 of process gas is evacuated by means of the pump, so that essentially only the sample is supplied to the measuring device 14.
  • the measuring device is, in particular, an on-line analytical measuring device such as, for example, a JET-REMPI device for rapid analytical detection of sample molecules. (JET-REMPI is registered as a German brand with the file number 39 650 736.0.)
  • a JET-REMPI device which is described in DE-PS 44 41 972, to which reference is hereby expressly made, serves for the detection of sample molecules in a carrier gas.
  • sample gas introduced above means the carrier gas with sample molecules contained therein.
  • sample inlet valve 40 is clocked in order to clock the sample supply to the measuring device 14.
  • the contamination areas 113 are formed by inner surfaces 113 of the sample inlet device 12.
  • the opening 28 is closed by the needle-shaped element 46 of the sample inlet valve 40 in the method according to the invention.
  • the flow space 68 is then flushed with process gas via the feed / discharge 70 and the feed / discharge 80, and the cavity 31 is also flushed with process gas via the line 102 and the feed line 96.
  • An alternating voltage is applied between the inner electrode 82 and the housing 20 via the high-frequency generator 90, so that an electric field is formed.
  • a gas is formed by gas discharge in a plasma space 114, which in particular comprises a substantial portion of the flow space 68 and the cavity 31. In this way, reactive ions are generated which act on the contamination regions 113 of the sample inlet device 12.
  • a plasma chamber 116 is formed by the inner electrode 82 and the housing 20.
  • An electrical field for plasma formation can also be generated between the upper end of the valve holder 36 and the inner electrode 82 via the holding elements 66, which provide an electrical connection and short-circuit the valve holder 36 with the housing 20.
  • the plasma space 114 includes substantially all of the inner surfaces in the sample inlet device 12 so that substantially all of the inner surfaces are exposed to reactive ions.
  • the reactive ions from the plasma have high kinetic energies of up to 1 keV, so that they are destroyed with adsorbed surface contaminants, which consist, for example, of residues of low-volatility compounds from a previous measurement process, and in gaseous compounds such as CO, CO 2 or H 2 0 are transferred regardless of the temperature.
  • gaseous compounds such as CO, CO 2 or H 2 0 are transferred regardless of the temperature.
  • Pure oxygen or pure air is used as the process gas.
  • fluorine or fluorine compounds such as CF 4 or CF 3 H are added to the process gas.
  • the cleaning process of the contaminated surfaces proceeds at a constant or even increasing cleaning speed, since with a fixed process gas pressure in the sample inlet device the plasma generation rate is essentially constant, but the surface coverage of contaminants in the contamination areas 113 decreases.
  • the decrease in surface coverage is essentially linearly dependent on the cleaning time or the degree of cleaning of the contamination areas increases linearly with the cleaning time. In this way, the contamination areas can be substantially completely cleaned with a corresponding cleaning time.
  • Such a plasma cleaning of the contamination areas with the aid of reactive ions has typical removal rates of a few ⁇ g / cm 2 sec. Since the sample quantities that are introduced into the sample inlet device 12 are usually relatively small, cleaning times of at most a few seconds can then be achieved.
  • the flow space 68 and the cavity 31 are flushed with process gas so that the gaseous substances formed as reaction products by the chemical reaction with the plasma are discharged through the discharge gas 80 through the process gas.
  • a volume of the plasma chamber 116 of the order of 150 ml a good cleaning of the sample inlet device can be carried out, which increases the plasma generation in the process gas and the Removal of the gaseous reaction products includes, for example, by reaching a process gas throughput of the order of a few standard ccm / min.
  • the process gas throughput through the sample inlet device is regulated via the pressure in the plasma chamber 116. In another variant, the gas throughput is fixed.
  • the walls 34 of the cup-shaped element 30 serve to seal the cavity 31 with respect to the flow space 68.
  • a plasma is also generated in the flow space 68, since the electric field lines between the inner electrode 82 and the walls 22 can penetrate through the walls 34.
  • the sample inlet 18 or the opening 28 and the sample inlet valve 40 are preferably arranged opposite the plasma space 114, in which the plasma is generated, in such a way that highly reactive molecules such as ozone or singlet oxygen formed in the process gas by means of diffusion in the vicinity of the sample inlet 18 or the opening 28 can get there to react chemically with impurities and thus contribute to cleaning. Areas within the plasma chamber 116 that are shadowed with respect to the plasma formation can also be cleaned by means of a chemical reaction.
  • the degree of cleaning of the contamination areas in the plasma chamber 116 is monitored by the monitoring device 112.
  • certain characteristic optical spectral lines of the reaction products such as CO, C0 2 or H 2 0 are determined.
  • the intensity of these spectral lines is a measure for the number of impurities contained in the purge gas which is formed by the process gas.
  • the degree of coverage of the contaminated surfaces decreases as a result of the cleaning process. Since the gaseous substances are removed by the process gas, the intensity of the corresponding spectral lines has to drop substantially to zero when the sample inlet device 12 is completely cleaned, since then no further reaction products can then be produced.
  • the measuring device 14 itself is used to determine the degree of purification of the plasma chamber 116, in that the process gas with gaseous substances contained therein is supplied to the measuring device 14 by opening the sample inlet valve 40 and the measuring device 14 the type and / or amount of these substances.
  • This has the additional advantage that in particular a tip of the needle-shaped element 46 of the sample inlet valve 40 is also cleaned while the sample inlet valve is open.
  • the cleaning process can be automated by the control unit 106.
  • the sample inlet valve 40 is closed and the sample supply via the fluid control 100 is interrupted.
  • the valve 74 is opened and the flow space 68 is flushed with process gas.
  • the cavity 31 is flushed with process gas via the opening of the line 96.
  • the plasma is generated in the process gas in the plasma chamber 116.
  • the monitoring device 112 monitors the cleaning process. When cleaning success is achieved, the valves 72 and 79 are closed again, the fluid control switches off the process gas supply.
  • the interior of the plasma chamber 116 is evacuated from the process gas by the pump or pumps.
  • the fluid control 100 then switches over to sample gas supply, which reaches the access space 54 via the line 96 and the cavity 31.
  • the sample inlet valve 40 is opened so that the sample can be fed to the measuring device 14 via the sample inlet 18.
  • the high-frequency power supply to the plasma chamber 116 is interrupted during the sample supply to the measuring device.
  • the sample inlet device according to the invention can also be used according to the invention as a sample enrichment stage. This is done by controlling the temperature of the inner electrode 82 by supplying and removing a heat transfer medium.
  • This heat transfer medium can be, for example, a gas or an oil such as silicone oil.
  • the sample inlet device designated 118 in FIG. 2 comprises a plasma chamber 120, which is formed by a cavity resonator 122.
  • a waveguide 124 opens into the cavity resonator 122, by means of which microwave power can be coupled into the cavity resonator 122 from a microwave generator (not shown in FIG. 2).
  • a protective window 128 is arranged, which serves to prevent the penetration of fluid into the waveguide 124.
  • the housing 20 has a see-through window 131, so that an interior of the cavity resonator 122 can be monitored optically, for example by means of the monitoring device 112.
  • An enrichment element 130 which serves for sample enrichment, is arranged in the cavity resonator 122.
  • This element is basically of the same construction as described above and also works accordingly, although in this variant, since the AC power is coupled into the process gas via microwave power, there is of course no internal electrode as in the first exemplary embodiment.
  • the second variant of an exemplary embodiment basically works exactly as described above. The difference essentially consists in that the alternating current power for forming the plasma is not coupled capacitively, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, but in the cavity resonator 122 by means of microwave power.
  • the sample inlet device 132 comprises an induction coil 134 which is arranged in the housing walls of a plasma chamber 136 and is coaxial to the axis 32.
  • the induction coil 134 has electrical connections 138 and 140.
  • the plasma in the plasma chamber 136 is generated inductively by high-frequency heating by the induction coil.
  • the induction coil 134 is arranged in a dielectric medium and, for example, encapsulated therein. It is also provided according to the invention that the device also has an electromagnetic shield (not shown in the figure).
  • sample inlet device is constructed and functions as described above.
  • a sample inlet device 142 comprises a housing 144 in which a cavity 146 is formed.
  • the housing 144 has a cover 148 made of an electrically insulating material and in particular made of glass.
  • An inner electrode 150 is held in the cover 148 and extends into the cavity 146.
  • the housing 144 is seated on a housing carrier 152.
  • the measuring device 14 is seated at a lower end of the housing carrier 152 and the sample inlet 18 of the measuring device 14 is connected to the housing carrier 152.
  • the housing support 152 sits the sample inlet valve 40, which is otherwise constructed and functions as described above.
  • a flow space 154 is formed in the housing 144 and continues in a flow space 156 formed in the housing support 152. Connected to this flow space is an access space 158 which is coaxial with the housing axis 32 and is arranged in front of the sample inlet 18 of the measuring device 14. An opening 116, which is coaxial to the axis 32, leads from the access space 158 to the sample inlet 18.
  • a feed 164 for a liquid sample opens into the access space 158 via a capillary 162.
  • a heating element 166 is provided at the mouth, by means of which the liquid sample supplied can be evaporated.
  • the housing 144 / or the housing carrier 152 are heated.
  • the heat radiation to the mouth or the heat of the capillary 162 transferred to the mouth by heat conduction can be sufficient to vaporize the liquid sample.
  • the process gas is fed into the flow space 154 and the flow space 156 via feeds 168 and discharged via discharges 170.
  • a valve 172 which is particularly controllable, is arranged at an opening of the feed 168 into the flow space 154.
  • the inner electrode 150 has a process gas supply 174 in the cavity 146.
  • the process gas can reach the access space 158 from the cavity 146 via the cavity 50 of the valve spindle 42.
  • the liquid is introduced into the access space 158 via the feed 164 and the capillary 162, the sample inlet valve in particular being closed. There the liquid evaporates so that a gaseous sample is formed. This gaseous sample reaches the cavity 146 through openings 10 in the valve plate 44 and the openings 52 of the valve spindle 42.
  • the sample inlet valve 40 is opened in order to supply the measuring device with gaseous sample from the cavity 146.
  • the sample supply is switched off via the capillary 162 into the access space 158 and the flow spaces 154 and 156 are flushed with process gas and the Cavity 146 is purged with process gas.
  • a plasma is formed by coupling the power into the process gas and, as already described above, the reactive ions thus formed lead to a chemical conversion of the impurities.
  • the high-frequency power is capacitively coupled into the process gas. It is also possible to couple the high-frequency power inductively or via microwaves.
  • the cavity 146 can be cleaned of impurities such as samples evaporated into the cavity 146.

Abstract

The invention relates to a measuring device comprising a measuring apparatus especially for gaseous samples and a sample input device by means of which samples can be introduced into the measuring device. To improve such a device in such a way as to ensure that the measurement and/or analysis results of the measuring apparatus are not influenced by possible contamination, the invention provides for the sample input device to be fitted with a cleaning device for cleaning contaminated areas of the sample input device by transforming impurities in said contaminated areas by a chemical reaction, and for the reaction products to be removed from the sample input device.

Description

Meßvorrichtung und Verfahren zur Reinigung von Kontaminationsbereichen einer Meßvorrichtung Measuring device and method for cleaning contamination areas of a measuring device
Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung, umfassend ein Meßgerät für insbesondere gasförmige Proben und eine Probeneinlaßvorrichtung, durch welche die Proben dem Meßgerät zuführbar sind.The invention relates to a measuring device comprising a measuring device for in particular gaseous samples and a sample inlet device through which the samples can be fed to the measuring device.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Reinigung von Kontaminationsbereichen einer Meßvorrichtung, welche ein Meßgerät für insbesondere gasförmige Proben umfaßt.The invention further relates to a method for cleaning contamination areas of a measuring device, which comprises a measuring device for in particular gaseous samples.
Meßvorrichtungen mit Meßgeräten, welche zur Analyse von gasförmigen Proben dienen, werden beispielsweise in der chemischen Analytik oder bei Prozeßsteuerungen und Prozeßüberwachungen eingesetzt. Es tritt dabei das Problem auf, daß insbesondere wenn schwerflüchtige Verbindungen aus der Gasphase analytisch nachgewiesen werden sollen, diese zu einer Kontamination der Meßvorrichtung führen. Solche Kontaminationsbereiche der Meßvorrichtungen können insbesondere im Bereich einer Probenzufuhr zum Meßgerät, einer Probenanreicherungsstufe und einer Probeneinlaßvorrichtung in das Meßgerät auftreten. Durch derartige Kontaminationen kann das Meßgerät Werte liefern, die nicht charakteristisch sind für die zu messenden und zu analysierenden gasförmigen Proben, da die Verunreinigungen in den Kontaminationsbereichen zu einer Verfälschung der Meß- und Analyseergebnisse beitragen können. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen so zu verbessern, daß durch eventuelle Kontaminationen die Meß- und/oder Analyseergebnisse des Meßgeräts nicht beeinflußt werden.Measuring devices with measuring devices, which are used to analyze gaseous samples, are used, for example, in chemical analysis or in process control and process monitoring. The problem arises that, in particular if compounds of low volatility from the gas phase are to be analytically detected, they lead to contamination of the measuring device. Such contamination areas of the measuring devices can occur in particular in the area of a sample feed to the measuring device, a sample enrichment stage and a sample inlet device into the measuring device. Through such contaminations, the measuring device can deliver values that are not characteristic of the gaseous samples to be measured and analyzed, since the contamination in the contamination areas can contribute to falsification of the measurement and analysis results. The invention is therefore based on the object of improving a measuring device with the features mentioned at the outset so that the measuring and / or analysis results of the measuring device are not influenced by possible contaminations.
Diese Aufgabe wird bei der MeßVorrich ung mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Probeneinlaßvorrichtung mit einer Reinigungseinrichtung zur Reinigung von Kontaminationsbereichen der Probeneinlaßvorrichtung mittels Umwandlung von Verunreinigungen in den Kontaminationsbereichen durch chemische Reaktion versehen ist und daß die Reaktionsprodukte abführbar sind.This object is achieved according to the invention in the measuring device with the features mentioned at the outset in that the sample inlet device is provided with a cleaning device for cleaning contamination areas of the sample inlet device by converting contaminants in the contamination areas by chemical reaction and that the reaction products can be removed.
Durch die erfindungsgemäße Meßvorrichtung wird es ermöglicht, Kontaminationsbereiche der Probeneinlaßvorrichtung auf schnelle und effektive Weise insbesondere von Rückständen aus einer vorhergehenden Messung zu reinigen, so daß das Meßgerät bei einer Probenmessung nicht aufgrund von Kontaminationen der Meßvorrichtung fehlerbehaftete Meßwerte zeigt.The measuring device according to the invention makes it possible to clean contamination areas of the sample inlet device in a quick and effective manner, in particular from residues from a previous measurement, so that the measuring device does not show faulty measurement values during a sample measurement due to contamination of the measuring device.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren beruht der Reinigungsvorgang auf der Desorption der Verunreinigungen von entsprechenden kontaminierten Flächen der Kontaminationsbereiche. Es handelt sich dabei um thermische Desorptionen, wobei die Kontaminationsbereiche beispielsweise geheizt werden müssen oder mit einem heißen Desorptionsmittel wie beispielsweise durch Mikrowelle geheiztem Wasserdampf beaufschlagt werden müssen, oder es kann sich um Lösungsdesorption handeln, wobei die Kontaminationsbereiche dann mit geeigneten flüssigen Lösungsmitteln gespült werden müssen. Diese Desorptions- verfahren arbeiten nach dem Verdünnungsprinzip und der Verunreinigungsgrad nimmt exponentiell ab mit der Reinigungszeit. Es tritt dabei das Problem auf, daß insbesondere bei komplexen schwerflüchtigen Proben und Probengemischen der Reinigungserfölg nicht vollständig ist und sich Rückstände ansammeln, die dann wiederum die Adsorptionseigenschaften entsprechender Oberflächen der Kontaminations- bereiche beeinflussen. Die Reinigungsdauer zur Reinigung der Kontaminationsbereiche von Verunreinigungen kann selbst bei relativ leicht flüssigen Substanzen mehrere Stunden betragen, so daß die Meßvorrichtung eine dementsprechend lange Messungstotzeit, in der das Meßgerät nicht für Probenmessungen einsetzbar ist, aufweist. Demzufolge sind die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren nicht für Echtzeit-Meß- und Analyse-Anwendungen einsetzbar.In devices and methods known from the prior art, the cleaning process is based on the desorption of the contaminants from corresponding contaminated areas of the contamination areas. These are thermal desorption, where the contamination areas have to be heated, for example, or a hot desorbent, for example steam heated by microwave, has to be applied, or it can be solution desorption, the contamination areas then having suitable liquid Solvents must be rinsed. These desorption processes work according to the dilution principle and the degree of contamination decreases exponentially with the cleaning time. The problem arises that, in particular in the case of complex, low-volatility samples and sample mixtures, the cleaning result is not complete and residues accumulate, which in turn influence the adsorption properties of corresponding surfaces of the contamination areas. The cleaning time for cleaning the contamination areas from impurities can be several hours even with relatively lightly liquid substances, so that the measuring device has a correspondingly long measurement dead time, in which the measuring device cannot be used for sample measurements. Accordingly, the devices and methods known from the prior art cannot be used for real-time measurement and analysis applications.
Daneben treten noch spezifische Probleme bei dem Einsatz von Lösungsmitteln auf, da beispielsweise die Lösungsmittel angepaßt werden müssen an die jeweils auftretenden Verunreinigungen in den Kontaminationsbereichen, um eine Lösung der Verunreinigungen aus den Kontaminationsbereichen in das Lösungsmittel zu erreichen.In addition, there are also specific problems with the use of solvents, since, for example, the solvents have to be adapted to the impurities occurring in the contamination areas in order to achieve a solution of the impurities from the contamination areas into the solvent.
Wird bei der thermischen Desorption Wasserdampf, der über Mikrowellenstrahlung geheizt ist, eingesetzt, so können bei diesem Verfahren insbesondere Kontaminationsbereiche mit engem Querschnitt wie beispielsweise enge Kanäle, mit einer metallischen Wand nicht gereinigt werden. Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung ist mit einer Reinigungseinrichtung versehen, die dafür sorgt, daß die Verunreinigungen durch chemische Reaktion umgewandelt werden und daß die entstehenden Reaktionsprodukte abgeführt werden. Auf diese Weise lassen sich die kontaminierten Oberflächen der Kontaminationsbereiche im wesentlichen vollständig und innerhalb sehr kurzer Zeit reinigen, da die Verunreinigungsmoleküle direkt angegriffen und in entsprechende insbesondere gasförmige Verbindungen wie CO, C02 oder H20 überführt werden, die sich dann leicht aus der Probeneinlaßvorrichtung abführen lassen.If water vapor, which is heated via microwave radiation, is used for the thermal desorption, contamination areas with a narrow cross section, such as narrow channels, cannot be cleaned with a metallic wall in this method. The measuring device according to the invention is provided with a cleaning device which ensures that the impurities are converted by chemical reaction and that the reaction products formed are removed. In this way, the contaminated surfaces of the contamination areas can be cleaned essentially completely and within a very short time, since the contaminant molecules are attacked directly and converted into corresponding gaseous compounds such as CO, CO 2 or H 2 O, which can then easily be removed from the sample inlet device let be led away.
Der Reinigungsprozeß bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung läßt sich daher ohne den Einsatz flüssiger Lösungsmittel durchführen, es werden keine Partikel erzeugt, die wieder auf Oberflächen der Kontaminationsbereiche absorbieren können und der Reinigungsprozeß selber ist, da er kein thermodynamisches Verfahren darstellt, unabhängig von der Temperatur der Probeneinlaßvorrichtung. Auf diese Weise wird eine im wesentlichen rückstandsfreie Reinigung gewährleistet. Damit ist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung insbesondere einsetzbar für schnelle analytische Nachweismethoden, da der Reinigungsprozeß innerhalb sehr kurzer Zeit erfolgen kann. Zudem ist der Reinigungsprozeß einfach zu automatisieren.The cleaning process in the measuring device according to the invention can therefore be carried out without the use of liquid solvents, no particles are generated which can absorb onto surfaces of the contamination areas again and the cleaning process itself is not a thermodynamic process, regardless of the temperature of the sample inlet device. In this way, an essentially residue-free cleaning is guaranteed. The measuring device according to the invention can thus be used in particular for fast analytical detection methods, since the cleaning process can take place within a very short time. The cleaning process is also easy to automate.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Reinigungseinrichtung ein Mittel zur Erzeugung reaktiver Ionen und ein Beaufschlagungsmittel zur Beaufschlagung der Kontaminations- bereiche mit reaktiven Ionen umfaßt, wobei Verunreinigungen in den Kontaminationsbereichen durch chemische Reaktion mit den reaktiven Ionen in gasförmige Stoffe überführbar sind. Die reaktiven Ionen, welche insbesondere kinetische Energien der Größenordnung von 1 keV aufweisen können, zerstören beim Kontakt mit Verunreinigungen auf Oberflächen der Kontaminationsbereiche chemische Bindungen, so daß auch chemisch sehr stabile organische Verbindungen umgesetzt werden. Die Umsetzung der Verunreinigungen durch chemische Reaktionen mit den reaktiven Ionen erfolgt dabei in gasförmige Verbindungen wie CO, C02 oder H20. Diese gasförmigen Verbindungen lassen sich dann leicht aus der Probeneinlaßvorrichtung abführen. Die chemische Reaktion ist unabhängig von der Temperatur, da die kontaminierenden Verunreinigungen mit reaktiven Ionen beaufschlagt werden und das Aufbrechen der chemischen Bindungen durch die kinetische Stoßenergie der reaktiven Ionen bedingt ist. Weiter ist die Reinigung rückstandsfrei, da sich die Kontaminationsbereiche im wesentlichen vollständig mit den reaktiven Ionen beaufschlagen lassen. Der Reinigungsprozeß verläuft dabei abhängig von der Oberflächenbedeckung der kontaminierten Oberflächen der Kontaminationsbereiche mit konstanter oder sogar zunehmender Reinigungs- geschwindigkeit und die kontaminierenden Verunreinigungen in dem Kontaminationsbereich nehmen im wesentlichen linear ab. Dadurch ist eine endliche Reinigungszeit im Gegensatz zu thermischen Desorptionsmethoden erreicht. Insbesondere läßt sich der Reinigungserfolg in Echtzeit überwachen, da die Konzentration der gasförmigen Stoffe als Reaktionsprodukte direkt überwachbar ist. Damit läßt sich der Reinigungsprozeß auch auf einfache Weise automatisieren, da durch Überwachung der Konzentration der gasförmigen Stoffe der Eintritt des Reinigungserfolges feststellbar ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Meßvorrichtung eine Pumpe aufweist, mittels welcher die gasförmigen Stoffe aus der Probeneinlaßvorrichtung abführbar sind. Dadurch ist dafür gesorgt, daß sich die gasförmigen Stoffe in der Probeneinlaßvorrichtung nicht anreichern können. Dies trägt bei zu einem hohen Reinigungsgrad.It is particularly advantageous if the cleaning device comprises a means for generating reactive ions and an application means for applying reactive ions to the contamination areas, wherein contaminations in the contamination areas can be converted into gaseous substances by chemical reaction with the reactive ions. The reactive ions, which can have kinetic energies of the order of magnitude of 1 keV in particular, destroy chemical bonds on contact with contaminants on surfaces of the contamination areas, so that chemically very stable organic compounds are also converted. The conversion of the impurities by chemical reactions with the reactive ions takes place in gaseous compounds such as CO, C0 2 or H 2 0. These gaseous compounds can then be easily removed from the sample inlet device. The chemical reaction is independent of the temperature, since the contaminating impurities are exposed to reactive ions and the breaking of the chemical bonds is caused by the kinetic impact energy of the reactive ions. Furthermore, the cleaning is residue-free, since the contamination areas can be substantially completely exposed to the reactive ions. The cleaning process depends on the surface coverage of the contaminated surfaces of the contamination areas with a constant or even increasing cleaning speed and the contaminating contaminants in the contamination area decrease essentially linearly. In contrast to thermal desorption methods, a finite cleaning time is achieved. In particular, the cleaning success can be monitored in real time, since the concentration of the gaseous substances as reaction products can be monitored directly. The cleaning process can thus also be automated in a simple manner, since the success of the cleaning can be determined by monitoring the concentration of the gaseous substances. It is particularly advantageous if the measuring device has a pump, by means of which the gaseous substances can be removed from the sample inlet device. This ensures that the gaseous substances cannot accumulate in the sample inlet device. This contributes to a high degree of cleaning.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Prozeßgas durch die Probeneinlaßvorrichtung führbar ist. Die durch chemische Reaktion gebildeten Reaktionsprodukte, welche insbesondere gasförmig sind, lassen sich dann mit dem Prozeßgas abpumpen.It is particularly advantageous if a process gas can be passed through the sample inlet device. The reaction products formed by chemical reaction, which are in particular gaseous, can then be pumped off with the process gas.
Vorteilhafterweise sind die Kontaminationsbereiche mit dem Prozeßgas beaufschlagbar. Dadurch ist gewährleistet, daß die gasförmigen Stoffe, die durch die chemischen Reaktionen an entsprechenden Oberflächen der Kontaminationsbereiche entstehen, direkt vom Prozeßgas abgeführt werden. Der Gasdurchsatz des Prozeßgases durch die Probeneinlaßvorrichtung läßt sich gering halten, beispielsweise auf wenige Standard ccm pro Minute. Durch die entsprechenden geringen Mengen ist der Einsatz eines Prozeßgases deutlich kostengünstiger als der Einsatz flüssiger Lösungsmittel, die einen erheblich größeren Massedurchsatz erforderlich machen.The contamination areas can advantageously be acted upon by the process gas. This ensures that the gaseous substances resulting from the chemical reactions on corresponding surfaces of the contamination areas are removed directly from the process gas. The gas throughput of the process gas through the sample inlet device can be kept low, for example to a few standard ccm per minute. Due to the corresponding small amounts, the use of a process gas is significantly less expensive than the use of liquid solvents, which require a considerably larger mass throughput.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Mittel zur Erzeugung reaktiver Ionen eine Gasentladungseinrichtung zur Durchführung einer elektrischen Gasentladung in dem Prozeßgas ist. Auf diese Weise sind die Kontaminationsbereiche bzw. deren kontaminierte Oberflächen im wesentlichen vollständig mit reaktiven Ionen beaufschlagbar und die durch chemische Reaktionen gebildeten Verunreinigungen lassen sich direkt mit dem Prozeßgas abführen. Dies ermöglicht eine im wesentlichen vollständige und gründliche Reinigung der Kontaminations- bereiche von Verunreinigungen.It is particularly advantageous if the means for generating reactive ions is a gas discharge device for carrying out an electrical gas discharge in the process gas. In this way, the contamination areas or their contaminated surfaces can be substantially completely exposed to reactive ions and the impurities formed by chemical reactions can be directly with remove the process gas. This enables an essentially complete and thorough cleaning of the contamination areas from impurities.
Bisher wurden keine Aussagen gemacht über die Art des Prozeßgases. Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Prozeßgas Sauerstoff, insbesondere reiner Sauerstoff eingesetzt ist. Dies trägt dazu bei, daß sich durch die chemische Reaktion die Verunreinigungen mit dem im Sauerstoff gebildeten reaktiven Ionen in gasförmige Verbindungen wie CO, C02 oder H20 umsetzen, insbesondere wenn es sich bei den Verunreinigungen um organische Verbindungen handelt. (Aufgrund des niedrigen Drucks in der Probeneinlaßvorrichtung, der beispielsweise in der Größenordnung von 1 mbar liegt, liegt das Wasser in Dampfform vor. ) Außerdem bilden sich bei einer elektrischen Gasentladung in Sauerstoff auch besonders reaktionsfreudige Moleküle wie Ozon oder Singulett- Sauerstoff, die ebenfalls zur Umwandlung von Verunreinigungen in gasförmige Stoffe beitragen können.So far no statements have been made about the type of process gas. It is particularly advantageous if oxygen, in particular pure oxygen, is used as the process gas. This contributes to the fact that the chemical reaction converts the impurities with the reactive ions formed in the oxygen into gaseous compounds such as CO, C0 2 or H 2 0, especially if the impurities are organic compounds. (Due to the low pressure in the sample inlet device, which is, for example, of the order of 1 mbar, the water is in vapor form.) In addition, particularly reactive molecules such as ozone or singlet oxygen are formed during an electrical gas discharge in oxygen, which are also used for Conversion of contaminants into gaseous substances can contribute.
Es ist auch möglich, in Abhängigkeit von den Kontaminations- stoffen andere Prozeßgase einzusetzen. Beispielsweise kann als Prozeßgas Luft, insbesondere reine Luft oder Wasserdampf eingesetzt werden.It is also possible to use other process gases depending on the contaminants. For example, air, in particular pure air or water vapor, can be used as the process gas.
Bei einer Variante einer Ausführungsform ist das Prozeßgas ein Sauerstofffreies Gas. Dadurch wird verhindert, daß gasförmige Reaktionsprodukte weiter oxidiert werden. Dies ist beispielsweise beim Nachweis von NO wichtig, bei dem bei der Reinigung der entstehende Sauerstoff NO weiter oxidieren würde und dies den Reinigungsprozeß erschweren würde. Als Prozeßgas ist in diesem Falle Methan einsetzbar. Es ist günstigerweise vorgesehen, daß dem Prozeßgas Fluor oder Fluorverbindungen wie SF6, CF6, CF3H zumischbar sind. Durch Sauerstoff-Fluor-Mischungen oder Luft-Fluor-Mischungen lassen sich auch Silicium-organische Verbindungen, die als Verunreinigungen in den Kontaminationsbereichen vorhanden sind, in gasförmige Reaktionsprodukte überführen. Es lassen sich damit auch Schwermetall-Verunreinigungen wie Wolframoder Uran-Verunreinigungen durch Überführung in leichtflüchtige Verbindungen wie WF6 bzw. UF6 entfernen.In a variant of an embodiment, the process gas is an oxygen-free gas. This prevents gaseous reaction products from being further oxidized. This is important, for example, in the detection of NO, in which the oxygen produced would further oxidize during cleaning and this would complicate the cleaning process. In this case, methane can be used as the process gas. It is advantageously provided that fluorine or fluorine compounds such as SF 6 , CF 6 , CF 3 H can be mixed into the process gas. Oxygen-fluorine mixtures or air-fluorine mixtures can also be used to convert organic silicon compounds which are present as impurities in the contamination areas into gaseous reaction products. It can also be used to remove heavy metal contaminants such as tungsten or uranium contaminants by converting them into volatile compounds such as WF 6 or UF 6 .
Vorteilhafterweise ist die Gasentladungseinrichtung als Plasmakammer ausgebildet, so daß in der Probeneinlaßvorrichtung ein Plasma bildbar ist, wobei durch das Plasma in der Plasmakammer die Kontaminationsbereiche mit reaktiven Ionen beaufschlagt sind. Auf diese Weise wirkt die Plasmakammer gleichzeitig als Mittel zur Erzeugung der reaktiven Ionen und als Beaufschlagungsmittel zur Beaufschlagung der Kontaminationsbereiche. Durch die Plasmareinigung in der Plasmakammer mit den reaktiven Ionen lassen sich Abtragsraten von der Größenordnung einiger μg/cm2 sec reichen, durch die sich die Reinigungszeiten für die Kontaminationsbereiche der Probeneinlaßvorrichtung beispielsweise auf wenige Sekunden beschränken lassen.Advantageously, the gas discharge device is designed as a plasma chamber so that a plasma can be formed in the sample inlet device, the contamination regions being exposed to reactive ions by the plasma in the plasma chamber. In this way, the plasma chamber acts simultaneously as a means for generating the reactive ions and as an exposure means for the exposure of the contamination areas. Due to the plasma cleaning in the plasma chamber with the reactive ions, removal rates of the order of a few μg / cm 2 sec can be reached, by means of which the cleaning times for the contamination areas of the sample inlet device can be limited to a few seconds, for example.
Bisher wurden keine Aussagen darüber gemacht, auf welche Weise das Plasma durch die Gasentladungseinrichtung erzeugt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Hochfrequenzleistung in das Prozeßgas zur Bildung des Plasmas in der Plasmakammer einkoppelbar ist. Die Einkopplung von Hochfrequenzleistung hat den Vorteil, daß sich in der Plasmakammer keine Lichtbögen ausbilden können, die zu einer Materialabtragung oder sogar -Zerstörung führen würden, insbesondere dort, wo die Lichtbögen Oberflächen berühren. Durch die Einkopplung ist es insbesondere möglich, Elektroden so auszugestalten, daß ein optimaler Reinigungsprozeß erreicht ist. Die Einkopplung kann dabei beispielsweise kapazitiv oder über einen Transformator erfolgen.So far, no statements have been made about how the plasma is generated by the gas discharge device. It is particularly advantageous if high-frequency power can be coupled into the process gas to form the plasma in the plasma chamber. The coupling of high-frequency power has the advantage that no arcs can form in the plasma chamber, which would lead to material removal or even destruction, especially where the Arcs touch surfaces. The coupling makes it possible, in particular, to design electrodes in such a way that an optimal cleaning process is achieved. The coupling can take place, for example, capacitively or via a transformer.
In einer Variante einer Ausführungsform ist es vorgesehen, daß durch die Gasentladungseinrichtung Hochfrequenzleistung in das Prozeßgas zur Bildung des Plasmas induktiv einkoppel- bar ist.In a variant of an embodiment it is provided that high-frequency power can be inductively coupled into the process gas to form the plasma by the gas discharge device.
Es kann auch vorgesehen sein, daß durch die Gasentladungseinrichtung Mikrowellenleistung in das Prozeßgas zur Bildung des Plasmas einkoppelbar ist. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Fall, wenn die Plasmakammer durch einen Hohlraumresonator gebildet ist, um eine optimale Einkopplung in das Prozeßgas zur Plasmabildung zu gewährleisten. Günstigerweise ist die Mikrowellenleistung über einen Wellenleiter in die Plasmakammer einkoppelbar.It can also be provided that the gas discharge device can be used to couple microwave power into the process gas to form the plasma. In this case, it is particularly advantageous if the plasma chamber is formed by a cavity resonator in order to ensure optimal coupling into the process gas for plasma formation. The microwave power can advantageously be coupled into the plasma chamber via a waveguide.
In einer besonders günstigen Variante einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist die Probeneinlaßvorrichtung als Probenanreicherungsstufe ausgebildet. Auf diese Weise kann die Probeneinlaßvorrichtung auch zur Probenanreicherung eingesetzt werden und die Probenanreicherungs- stufe läßt sich effizient und optimal reinigen.In a particularly favorable variant of an embodiment of the measuring device according to the invention, the sample inlet device is designed as a sample enrichment stage. In this way, the sample inlet device can also be used for sample enrichment and the sample enrichment stage can be cleaned efficiently and optimally.
Günstig ist es, wenn die Probeneinlaßvorrichtung zur Probenanreicherung ein Anreicherungselement aufweist, welches in der Plasmakammer angeordnet ist und dessen Temperatur steuerbar ist. Auf diese Weise läßt sich an dem Anreicherungs- element eine Anreicherung gas- oder dampfförmiger Proben innerhalb der Plasmakammer durchführen, da durch Steuerung der Temperatur die Kondensation oder Thermodesorption der Probe an dem Anreicherungselement steuerbar ist. Durch die Anordnung in der Plasmakammer ist das Anreicherungselement leicht von Verunreinigungen reinigbar.It is expedient if the sample inlet device for sample enrichment has an enrichment element which is arranged in the plasma chamber and whose temperature can be controlled. In this way, an enrichment of gaseous or vaporous samples can be carried out on the enrichment element Carry out within the plasma chamber, since the temperature can be used to control the condensation or thermal desorption of the sample on the enrichment element. Due to the arrangement in the plasma chamber, the enrichment element can be easily cleaned of impurities.
Vorteilhafterweise ist das Anreicherungselement mit einem Wärmeübertragungsmedium beaufschlagbar, um dessen Temperatur zu steuern. Beispielsweise kann ein Öl oder ein Gas zur Temperatursteuerung eingesetzt werden. Es ist auch denkbar, daß das Anreicherungselement auf elektrischem Wege gekühlt oder geheizt wird.A heat transfer medium can advantageously be applied to the enrichment element in order to control its temperature. For example, an oil or a gas can be used for temperature control. It is also conceivable that the enrichment element is cooled or heated by electrical means.
Es ist insbesondere konstruktiv günstig, wenn eine Innenelektrode der Plasmakammer als Anreicherungselement ausgebildet ist. Da die Innenelektrode zur Plasmabildung innerhalb der Plasmakammer angeordnet ist, läßt sich dann auch diese entsprechend als Anreicherungselement nutzen.It is particularly advantageous in terms of construction if an inner electrode of the plasma chamber is designed as an enrichment element. Since the inner electrode for plasma formation is arranged within the plasma chamber, it can also be used accordingly as an enrichment element.
Günstigerweise sind die Wände der Plasmakammer beheizbar. Dies trägt bei zur Probenanreicherung in der Plasmakammer, da auf diese Weise es vermeidbar ist, daß die Wände der Plasmakammer als Kondensationsfallen für die Probe wirken. Es ist dadurch auch verhinderbar, daß Verunreinigungen an inneren Wänden der Plasmakammer diese zu stark kontaminieren. Die Temperatur, mit welcher die Wände beheizt werden, wird dabei vorteilhafterweise so gewählt, daß eine Kondensation der Proben an den Wänden verhindert ist, und daß die Proben durch die beheizten Wände nicht thermisch zersetzt werden. In einer besonders günstigen Variante einer Ausführungsform weist die Probeneinlaßvorrichtung eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Reinigungsgrades der Kontaminations- bereiche der Probeneinlaßvorrichtung auf. Auf diese Weise läßt sich insbesondere in Echtzeit der Reinigungserfolg überwachen und überprüfen.The walls of the plasma chamber can advantageously be heated. This contributes to the sample enrichment in the plasma chamber, since in this way it can be avoided that the walls of the plasma chamber act as condensation traps for the sample. It can also be prevented that contaminations on the inner walls of the plasma chamber contaminate it too much. The temperature at which the walls are heated is advantageously chosen so that condensation of the samples on the walls is prevented and that the samples are not thermally decomposed by the heated walls. In a particularly favorable variant of an embodiment, the sample inlet device has a monitoring device for monitoring the degree of cleaning of the contamination areas of the sample inlet device. In this way, the cleaning success can be monitored and checked, in particular in real time.
Bei einer Variante einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung weist die Probeneinlaßvorrichtung ein Durchsichtsfenster zur Überwachung des Reinigungsgrades der Kontaminationsbereiche auf. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die Überwachungseinrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, daß der Reinigungsgrad mittels Beobachtung des optischen Emissionsspektrums und insbesondere der Beobachtung einzelner charakteristischer optischer Emissionslinien der Reaktionsprodukte der chemischen Reaktion oder möglicher Reaktionsprodukte ermittelbar ist. Dazu kann die Überwachungseinrichtung beispielsweise ein optisches Spektrometer umfassen, das auf entsprechende charakteristische Emissionslinien wie beispielsweise Emissionslinien von CO oder C02 oder H20 ausgerichtet ist. Eine Abnahme der Intensität solcher Linien bzw. ein Verschwinden dieser Linien zeigt dann die vollständige Reinigung der Probeneinlaßvorrichtung an.In a variant of an embodiment of the measuring device according to the invention, the sample inlet device has a viewing window for monitoring the degree of cleaning of the contamination areas. It is particularly advantageous if the monitoring device is designed and arranged in such a way that the degree of cleaning can be determined by observing the optical emission spectrum and in particular by observing individual characteristic optical emission lines of the reaction products of the chemical reaction or possible reaction products. For this purpose, the monitoring device can comprise, for example, an optical spectrometer which is aligned with corresponding characteristic emission lines, such as emission lines of CO or C0 2 or H 2 0. A decrease in the intensity of such lines or a disappearance of these lines then indicates complete cleaning of the sample inlet device.
Es ist auch möglich, daß das Meßgerät selber als Überwachungseinrichtung eingesetzt ist, indem das Prozeßgas mit den darin geführten Reaktionsprodukten dem Meßgerät zugeführt werden und dieses zur Analyse der Gasmischungen eingesetzt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Probeneinlaßvorrichtung an einem Probeneinlaß in das Meßgerät ein Probeneinlaßventil aufweist, dessen Schließdruck einstellbar ist. Auf diese Weise läßt sich die Probeneinlaßvorrichtung an das Meßgerät auf optimale Weise anpassen, um auf diese Weise die Arbeitsfähigkeit des Meßgerätes zu optimieren.It is also possible for the measuring device itself to be used as a monitoring device in that the process gas with the reaction products contained therein are fed to the measuring device and this is used for analyzing the gas mixtures. It is particularly advantageous if the sample inlet device has a sample inlet valve at a sample inlet into the measuring device, the closing pressure of which can be adjusted. In this way, the sample inlet device can be optimally adapted to the measuring device in order in this way to optimize the working ability of the measuring device.
Besonders günstig ist es dann, wenn der Schließdruck stufenlos einstellbar ist, um auf diese Weise eine optimale Anpassung zu gewährleisten.It is particularly favorable if the closing pressure is infinitely adjustable in order to ensure optimal adaptation in this way.
Bei einer Variante eines Ausführungsbeispiels ist erfindungsgemäß der Schließdruck durch Einstellung einer Federvorspannung einer Probeneinlaßventilfeder einstellbar. Dies ermöglicht eine Einstellung auf wenig aufwendige und konstruktiv einfache Weise.In a variant of an exemplary embodiment, the closing pressure is adjustable according to the invention by setting a spring preload of a sample inlet valve spring. This enables adjustment in a less complex and structurally simple manner.
Besonders günstig ist es, wenn ein Einstellmittel für den Schließdruck so angeordnet ist, daß der Schließdruck ohne Demontage des Probeneinlaßventils einstellbar ist. Dadurch kann der Schließdruck auf einfache Weise angepaßt werden, ohne daß eine aufwendige Zerlegung der Probeneinlaßvorrichtung oder eine Belüftung des Vakuums des Meßgerätes erforderlich ist. Dies ermöglicht insbesondere eine Anpassung an unterschiedliche Einsatzbedingungen.It is particularly expedient if an adjusting means for the closing pressure is arranged such that the closing pressure can be set without dismantling the sample inlet valve. As a result, the closing pressure can be adjusted in a simple manner without the need for expensive disassembly of the sample inlet device or ventilation of the vacuum of the measuring device. In particular, this enables adaptation to different operating conditions.
Konstruktiv besonders einfach ist es in diesem Falle, wenn das Einstellmittel ein Einstellelement ist, welches in einem einem Ventilteller abgewandt angeordneten Gewinde drehbar ist und durch welches die Probeneinlaßventilfeder zur Einstellung der Federvorspannung beaufschlagbar ist. Um eine einfache und genaue Steuerung des Probeneinlaß- ventiles zu ermöglichen, ist dieses günstigerweise elektromagnetisch betätigbar.In this case, it is structurally particularly simple if the adjusting means is an adjusting element which can be rotated in a thread facing away from a valve disk and through which the sample inlet valve spring can be acted upon in order to adjust the spring preload. In order to enable simple and precise control of the sample inlet valve, it can advantageously be operated electromagnetically.
Zur Verbesserung des Reinigungserfolges ist es bei einer Variante einer Ausführungs orm der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung vorgesehen, daß der Probeneinlaß in das Meßgerät bezüglich eines Plasmaraums, in dem das Plasma gebildet ist, so angeordnet ist, daß Moleküle und reaktive Ionen aus dem Plasmaraum in die Nähe des Probeneinlasses gelangen können. Bei diesen Molekülen handelt es sich insbesondere um hochreaktive Moleküle wie beispielsweise Singulett-Sauerstoff oder Ozon, die bei der Gasentladung gebildet werden. Diese Moleküle können bei der entsprechenden Anordnung des Probeneinlasses bezüglich des Plasmaraums zu diesem oder in die Nähe des Probeneinlasses diffundieren und so den Reinigungsgrad erhöhen, indem sie mit Verunreinigungen in der Nähe des Probeneinlasses reagieren.To improve the cleaning success, it is provided in a variant of an embodiment orm of the measuring device according to the invention that the sample inlet into the measuring device with respect to a plasma space in which the plasma is formed is arranged so that molecules and reactive ions from the plasma space near the Can get sample inlet. These molecules are, in particular, highly reactive molecules such as singlet oxygen or ozone, which are formed during the gas discharge. With the appropriate arrangement of the sample inlet with respect to the plasma space, these molecules can diffuse towards or in the vicinity of the sample inlet and thus increase the degree of purification by reacting with impurities in the vicinity of the sample inlet.
Bei einer Variante einer Ausführungsform ist es vorgesehen, daß die MeßVorrichtung eine Steuerungseinheit aufweist, durch welche die Probenzufuhr zum Meßgerät und die Reinigung der Kontaminationsbereiche der Probeneinlaßvorrichtung steuerbar sind. Dadurch kann die Probenzufuhr und die Reinigung der Kontaminationsbereiche aufeinander abgestimmt werden, um auf diese Weise insbesondere die Totzeiten des Meßgerätes zu minimieren. Es ist dann insbesondere vorteilhaft, wenn durch die Steuerungseinheit die Probenzuführung zum Meßgerät in Abhängigkeit des Reinigungsgrades der Probeneinlaßvorrichtung steuerbar ist. Bei einer Variante einer Ausführungsform ist die Probe der Probeneinlaßvorrichtung als gasförmige Probe zuführbar. Bei einer weiteren Variante ist die Probe der Probeneinlaßvorrichtung als flüssige Probe zuführbar. Dadurch ist es beispielsweise möglich, das Meßgerät als Bestimmungsgerät in der Flüssigkeitschromatographie' wie der High Performance liquid chromatography (HPLC) einzusetzen.In a variant of an embodiment it is provided that the measuring device has a control unit by means of which the sample supply to the measuring device and the cleaning of the contamination areas of the sample inlet device can be controlled. As a result, the sample supply and the cleaning of the contamination areas can be coordinated with one another, in order in this way in particular to minimize the dead times of the measuring device. It is particularly advantageous if the control unit can control the sample feed to the measuring device as a function of the degree of cleaning of the sample inlet device. In a variant of an embodiment, the sample can be fed to the sample inlet device as a gaseous sample. In a further variant, the sample can be fed to the sample inlet device as a liquid sample. This makes it possible, for example, to use the measuring device as a determination device in liquid chromatography, such as high performance liquid chromatography (HPLC).
Günstigerweise umfaßt die Zuführung eine Kapillare, so daß die Probeneinlaßvorrichtung nicht zu stark mit Flüssigkeit verunreinigt wird. Es kann dann vorgesehen sein, daß die Probeneinlaßvorrichtung ein Heizelement zur Verdampfen der flüssigen Probe umfaßt, um diese dem Meßgerät zuführbar zu machen.Conveniently, the feed comprises a capillary so that the sample inlet device is not excessively contaminated with liquid. It can then be provided that the sample inlet device comprises a heating element for evaporating the liquid sample so that it can be fed to the measuring device.
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung läßt sich besonders günstig einsetzen, wenn das Meßgerät ein On-line-Analytik- Meßgerät ist, da durch die schnelle Reinigung der Probeneinlaßvorrichtung die Probenmessung durch das Meßgerät nur für kurze Zeit unterbrochen wird. Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung läßt sich insbesondere dann einsetzen, wenn das Meßgerät eine REMPI-Vorrichtung oder eine JET-REMPI- Vorrichtung umfaßt. (JET-REMPI ist mit dem Aktenzeichen 39650736.0 als deutsche Marke angemeldet.) Bei dem REMPI- Verfahren handelt es sich um eine "Resonanzverstärkte Multiphotonenionisation" . Bei dem JET-REMPI-Verfahren zum Nachweis von Probenmolekülen in einem Trägergas wird mittels Expansion des Trägergases durch eine Düse in ein Vakuum ein divergenter Trägergasstrahl erzeugt, die Probenmoleküle werden in einem Ionisationsbereich des Trägergasstrahles durch Absorption von Photonen selektiv zu Probenmolekülionen ionisiert und die Probenmolekülionen durch ein elektrisches Ziehfeld in ein Massenspektrometer gezogen und in dem Massenspektrometer detektiert, wobei ein Kontinuumsgebiet des Trägergasstrahles, in dem die Temperatur des Trägergases mit zunehmenden Abstand von einer Austrittsöffnung der Düse abnimmt, ein Molekularstrahlgebiet des Trägergasstrahles, in dem die Temperatur des Trägergases mit zunehmendem Abstand von der Austrittsöffnung der Düse im wesentlichen nicht weiter abnimmt, und eine Grenze zwischen dem Kontinuumsgebiet und dem Molekularstrahlgebiet ermittelt werden und die Probenmoleküle in einem Ionisationsbereich nahe der Grenze zwischen dem Kontinuumsgebiet und dem Molekularstrahlgebiet ionisiert werden. Das JET-REMPI-Verfahren ist in der deutschen Patentschrift 44 41 972 beschrieben, auf die Bezug genommen wird.The measuring device according to the invention can be used particularly inexpensively if the measuring device is an on-line analytical measuring device, since the rapid cleaning of the sample inlet device only interrupts the sample measurement by the measuring device for a short time. The measuring device according to the invention can be used in particular if the measuring device comprises a REMPI device or a JET-REMPI device. (JET-REMPI is registered as a German trademark with the file number 39650736.0.) The REMPI process is a "resonance-enhanced multiphoton ionization". In the JET-REMPI method for the detection of sample molecules in a carrier gas, a divergent carrier gas jet is generated by expanding the carrier gas through a nozzle into a vacuum, the sample molecules are selectively ionized to sample molecule ions in an ionization region of the carrier gas jet by absorption of photons, and the sample molecule ions by an electric Draw field drawn into a mass spectrometer and detected in the mass spectrometer, with a continuum area of the carrier gas jet in which the temperature of the carrier gas decreases with increasing distance from an outlet opening of the nozzle, a molecular jet area of the carrier gas jet in which the temperature of the carrier gas with increasing distance from the outlet opening the nozzle substantially does not decrease further, and a boundary between the continuum region and the molecular beam region is determined, and the sample molecules are ionized in an ionization region close to the boundary between the continuum region and the molecular beam region. The JET-REMPI method is described in German Patent 44 41 972, to which reference is made.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung von Kontaminationsbereichen einer Meßvorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen bereitzustellen, das eine effektive und schnelle Reinigung ermöglicht.Furthermore, the invention has for its object to provide a method for cleaning contamination areas of a measuring device with the features mentioned above, which enables effective and quick cleaning.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontaminationsbereiche mit reaktiven Ionen beaufschlagt werden, welche durch chemische Reaktion Verunreinigungen in gasförmige Stoffe überführen, und daß die Reaktionsprodukte abgeführt werden.This object is achieved in the method with the features mentioned at the outset in that the contamination areas are acted upon by reactive ions which convert impurities into gaseous substances by chemical reaction, and in that the reaction products are removed.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung diskutierten Vorteile auf. Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 42 bis 82. Diese Ausgestaltungen und ihre Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung diskutiert.The method according to the invention has the advantages already discussed in connection with the device according to the invention. Further refinements and advantageous embodiments of the method according to the invention are The subject matter of claims 42 to 82. These configurations and their advantages have already been discussed in connection with the device according to the invention.
Ferner betrifft die Erfindung ein Probeneinlaßventil, welches in einer Probeneinlaßvorrichtung angeordnet ist und zum Schließen eines Probeneinlasses der Probeneinlaßvorrichtung in ein Meßgerät für die Proben dient.The invention further relates to a sample inlet valve which is arranged in a sample inlet device and serves to close a sample inlet of the sample inlet device into a measuring device for the samples.
Solche Probeneinlaßventile dienen dazu, die Probenzufuhr aus der Probeneinlaßvorrichtung in das Meßgerät zu steuern.Such sample inlet valves serve to control the sample feed from the sample inlet device into the measuring device.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Probeneinlaßventil mit den eingangs genannten Merkmalen so zu verbessern, daß die Probeneinlaßvorrichtung optimal an das Meßgerät bezüglich der Probenzufuhr von der Probeneinlaßvorrichtung in das Meßgerät ankoppelbar ist.The invention is therefore based on the object of improving a sample inlet valve with the features mentioned at the outset such that the sample inlet device can be optimally coupled to the measuring device with respect to the sample supply from the sample inlet device into the measuring device.
Diese Aufgabe wird bei dem Probeneinlaßventil mit den oben genannten Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Schließdruck des Probeneinlaßventils einstellbar ist.This object is achieved according to the invention in the sample inlet valve with the above-mentioned features in that a closing pressure of the sample inlet valve is adjustable.
Durch die Einstellbarkeit des Schließdruckes läßt sich eine optimale Ankopplung der Probeneinlaßvorrichtung an das Meßgerät erreichen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Probeneinlaßventil getaktet ist, da durch die Einstellbarkeit die Funktionsfähigkeit und die Betriebssicherheit des Proben- einlaßventiles gewährbar ist.The adjustability of the closing pressure enables an optimal coupling of the sample inlet device to the measuring device. This is particularly advantageous if the sample inlet valve is clocked, since the functionality and operational reliability of the sample inlet valve can be ensured by the adjustability.
Es ist dann insbesondere vorteilhaft, wenn der Schließdruck stufenlos einstellbar ist. Besonders günstig ist es, wenn das Probeneinlaßventil ein Einstellmittel zur Einstellung des Schließdruckes aufweist, das so angeordnet ist, daß zur Einstellung des Schließdruckes eine Demontage des Probeneinlaßventiles nicht erforderlich ist. Dies ermöglicht eine schnelle und leichte Einstellbarkeit des Schließdruckes, ohne daß die Probeneinlaßvorrichtung demontiert werden muß oder ein Vakuum des Meßgerätes belüftet werden muß. Dadurch lassen sich die Totzeiten des Meßgerätes während der Einstellung des Schließdruckes des Probeneinlaßventiles minimieren.It is particularly advantageous if the closing pressure is continuously adjustable. It is particularly expedient if the sample inlet valve has an adjusting means for adjusting the closing pressure, which is arranged in such a way that dismantling of the sample inlet valve is not necessary for adjusting the closing pressure. This enables the closing pressure to be adjusted quickly and easily, without the sample inlet device having to be dismantled or a vacuum of the measuring device having to be vented. This minimizes the dead times of the measuring device during the setting of the closing pressure of the sample inlet valve.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Einstellmittel einem Ventilteller des Probeneinlaßventiles abgewandt angeordnet ist.It when the adjusting means is arranged facing away from a valve plate of the sample inlet valve is particularly advantageous.
Bei einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsform ist das Einstellmittel durch ein in einem Gewinde drehbares Einstellelement gebildet, durch welches eine Probeneinlaßventilfeder zur Einstellung einer Federvorspannung beaufschlagbar ist.In a structurally particularly simple embodiment, the adjusting means is formed by an adjusting element which can be rotated in a thread and through which a sample inlet valve spring can be acted upon in order to adjust a spring preload.
Um ein Taktbetrieb des Probeneinlaßventiles zu ermöglichen, ist es bei einer Variante einer Ausführungsform vorgesehen, daß das Probeneinlaßventil elektromagnetisch betätigbar ist.In order to enable cyclical operation of the sample inlet valve, it is provided in a variant of an embodiment that the sample inlet valve can be actuated electromagnetically.
Das erfindungsgemäße Probeneinlaßventil läßt sich insbesondere vorteilhaft bei .der Meßvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 25, 32 bis 40 verwenden.The sample inlet valve according to the invention can be used particularly advantageously in the measuring device according to one of claims 1 to 25, 32 to 40.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Meßvorrichtung, umfassend ein Meßgerät, in dem mittels Expansion eines Probenmoleküle enthaltenden Trägergases durch eine Düse in ein Vakuum ein divergenter Trägergasstrahl erzeugbar ist, die Probenmoleküle in einem Ionisationsbereich des Trägergasstrahles durch Absorption von Photonen selektiv zu Probenmolekülionen ionisierbar sind und die Probenmoleküle durch ein elektrisches Ziehfeld in ein Massenspektrometer ziehbar und in dem Massenspektrometer detektierbar sind, und eine Probeneinlaßvorrichtung, durch welche eine Probe dem Meßgerät zuführbar ist.Furthermore, the present invention relates to a measuring device comprising a measuring device in which, by means of expansion, a carrier gas containing sample molecules through a nozzle a divergent carrier gas jet can be generated in a vacuum, the sample molecules in an ionization region of the carrier gas jet can be selectively ionized to sample molecule ions by absorption of photons and the sample molecules can be drawn by an electric pulling field into a mass spectrometer and can be detected in the mass spectrometer, and a sample inlet device through which a Sample can be fed to the measuring device.
Ein solches Verfahren ist aus der deutschen Patentschrift 44 41 972 bekannt.Such a method is known from German Patent 44 41 972.
Diese bekannte Vorrichtung ist jedoch nur zum Nachweis in der Gasphase vorliegender Probenmoleküle geeignet.However, this known device is only suitable for the detection of sample molecules present in the gas phase.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung der vorstehend genannten Art zu schaffen, die die Analyse in flüssiger Phase vorliegender Probenmoleküle erlaubt.The present invention is therefore based on the object of creating a measuring device of the type mentioned above which allows analysis of sample molecules present in the liquid phase.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Meßvorrichtung gemäß Anspruch 90 gelöst.This object is achieved according to the invention by a measuring device according to claim 90.
Besondere Ausgestaltungen dieser Meßvorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 91 bis 93.Particular embodiments of this measuring device are the subject of dependent claims 91 to 93.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Nachweis von Probenmolekülen in einem Trägergas, bei dem das Trägergas mit den Probenmolekülen mittels einer Probeneinlaßvorrichtung einem Meßgerät zugeführt wird, mittels Expansion des Trägergases durch eine Düse in ein Vakuum ein divergenter Trägergasstrahl erzeugt wird, die Probenmoleküle in einem Ionisationsbereich des Trägergasstrahls durch Absorption von Photonen selektiv zu Probenmolekülionen ionisiert und die Probenmolekülionen durch ein elektrisches Ziehfeld in ein Massenspektrometer gezogen und in dem Massenspektrometer detektiert werden.The present invention further relates to a method for the detection of sample molecules in a carrier gas, in which the carrier gas with the sample molecules is fed to a measuring device by means of a sample inlet device, a divergent carrier gas jet is generated by expanding the carrier gas through a nozzle into a vacuum, the sample molecules in one Ionization region of the carrier gas jet is selectively ionized to sample molecule ions by absorption of photons and the sample molecule ions are drawn into a mass spectrometer by an electric pulling field and detected in the mass spectrometer.
Ein solches Verfahren ist aus der deutschen Patentschrift 44 41 972 bekannt, jedoch auf den Nachweis in der Gasphase vorliegender Probenmoleküle beschränkt.Such a method is known from German Patent 44 41 972, but is limited to the detection of sample molecules present in the gas phase.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der vorstehend genannten Art zu schaffen, das auch den Nachweis in flüssiger Phase vorliegender Probenmoleküle erlaubt.The present invention is therefore based on the further object of creating a method of the type mentioned above which also allows the detection of sample molecules present in the liquid phase.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 94 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a method according to claim 94.
Besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 95 bis 97.Particular embodiments of the method according to the invention are the subject of claims 95 to 97.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
Fig. 1 Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung in schematischer Darstellung;Fig. 1 A first embodiment of the measuring device according to the invention in a schematic representation;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung in schematischer Darstellung; Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung in schematischer Darstellung undFig. 2 shows a second embodiment of the measuring device according to the invention in a schematic representation; Fig. 3 shows a third embodiment of the measuring device according to the invention in a schematic representation and
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung in schematischer Darstellung.Fig. 4 shows a fourth embodiment of the measuring device according to the invention in a schematic representation.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung, welche in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnet ist, umfaßt diese eine Probeneinlaßvorrichtung 12 und ein Meßgerät 14. Die Probeneinlaßvorrichtung 12 ist über Halteelemente 16 an dem Meßgerät 14 gehalten.In a first exemplary embodiment of the measuring device according to the invention, which is designated as a whole by 10 in FIG. 1, it comprises a sample inlet device 12 and a measuring device 14. The sample inlet device 12 is held on the measuring device 14 via holding elements 16.
Das Meßgerät 14, welches insbesondere zur Analyse oder zum Nachweis von gasförmigen Proben dient, weist einen Probeneinlaß 18 auf, durch den die insbesondere gasförmigen Proben von der Probeneinlaßvorrichtung 12 dem Meßgerät 14 zuführbar sind.The measuring device 14, which is used in particular for the analysis or for the detection of gaseous samples, has a sample inlet 18 through which the in particular gaseous samples can be fed from the sample inlet device 12 to the measuring device 14.
Die Probeneinlaßvorrichtung umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 20 mit Wänden 22, einen Deckel 24 und einen Boden 26. Der Boden 26 weist eine Öffnung 28 auf, die mit dem Probeneinlaß 18 des Meßgerätes 14 in Verbindung steht, so daß die Proben dem Meßgerät aus der Probeneinlaßvorrichtung 12 zuführbar sind.The sample inlet device includes a cylindrical housing 20 with walls 22, a lid 24 and a bottom 26. The bottom 26 has an opening 28 which communicates with the sample inlet 18 of the measuring device 14 so that the samples are taken from the sample inlet device 12 to the measuring device are feedable.
In den Deckel 24 ist ein becherförmiges Element 30 eingesetzt, das aus einem Isolator und insbesondere Glas gefertigt ist. Das becherförmige Element 30 mit einem Hohlraum 31 ist koaxial zu einer Achse 32 des zylindrischen Gehäuses 20, so daß Wände 34 des becherförmigen Elementes 30 parallel zu den Wänden 22 des Gehäuses 20 sind.In the cover 24, a cup-shaped element 30 is inserted, which is made of an insulator and in particular glass. The cup-shaped element 30 has a cavity 31 coaxial to an axis 32 of the cylindrical housing 20 so that walls 34 of the cup-shaped element 30 are parallel to the walls 22 of the housing 20.
Das becherförmige Element 30 ist der Öffnung 28 zugewandt offen. In diese Öffnung ist ein Ventilhalter 36 eingesetzt. Der Ventilhalter weist koaxial zur Achse 32 eine zylindrische Öffnung 38 auf, in der ein Probeneinlaßventil 40 geführt ist.The cup-shaped element 30 is open towards the opening 28. A valve holder 36 is inserted into this opening. The valve holder has a cylindrical opening 38, coaxial with the axis 32, in which a sample inlet valve 40 is guided.
Das Probeneinlaßventil umfaßt eine Ventilspindel 42 und einen Ventilteller 44, der kraftschlüssig mit der Ventilspindel 42 verbunden ist und mittels dem die Öffnung 28 des Probeneinlasses 18 je nach Stellung des Probeeinlaßventils 40 geöffnet oder geschlossen werden kann. Dazu sitzt an dem Ventilteller 44 ein nadeiförmiges Element 46 koaxial zur Achse 32, durch das die Öffnung 28 verschließbar ist.The sample inlet valve comprises a valve spindle 42 and a valve plate 44 which is non-positively connected to the valve spindle 42 and by means of which the opening 28 of the sample inlet 18 can be opened or closed depending on the position of the sample inlet valve 40. For this purpose, a needle-shaped element 46 sits on the valve plate 44 coaxially to the axis 32, through which the opening 28 can be closed.
Die Probeneinlaßventilspindel 42 ist in einer Führung 48 ver- schieblich gelagert, so daß das Probeneinlaßventil 40 in axialer Richtung entlang der Achse 32 beweglich ist.The sample inlet valve spindle 42 is displaceably mounted in a guide 48, so that the sample inlet valve 40 is movable in the axial direction along the axis 32.
Die Ventilspindel 42 weist einen inneren Hohlraum 50 auf, der mit dem Hohlraum 31 des becherförmigen Elementes 30 in Fluidverbindung steht. Die Ventilspindel 42 weist in der Nähe ihres unteren Endes seitliche Öffnungen 52 auf, so daß ein Fluid aus dem Hohlraum 31 durch den Hohlraum 50 über die Öffnungen 52 in einen Zugangsraum 54 vor dem Probeneinlaß 18 strömen kann.The valve spindle 42 has an inner cavity 50 which is in fluid communication with the cavity 31 of the cup-shaped element 30. Valve stem 42 has lateral openings 52 near its lower end so that fluid can flow from cavity 31 through cavity 50 via openings 52 into an access space 54 in front of sample inlet 18.
Der Ventilhalter 36 weist an seinem oberen, dem Ventilteller 44 abgewandten Ende koaxial zur Achse 32 ein Innengewinde 56 auf, in das eine Ringmutter 58 eingreift. Die Ringmutter 58 weist an ihrem unteren, dem Probeneinlaßventilteller 44 zugewandten Ende eine ringförmige Ausnehmung 60 auf, die als Anlagefläche für eine Ventilfeder 62 dient.At its upper end facing away from the valve plate 44, the valve holder 36 has an internal thread 56 coaxial with the axis 32, into which an annular nut 58 engages. The ring nut 58 has at its lower end facing the sample inlet valve plate 44 an annular recess 60 which serves as a contact surface for a valve spring 62.
Die Ventilfeder 62 sitzt zwischen dieser Anlagefläche der Ringmutter 58 und dem Ventilteller 44 in dem Hohlraum 50 der Ventilspindel 42.The valve spring 62 sits between this contact surface of the ring nut 58 and the valve plate 44 in the cavity 50 of the valve spindle 42.
Durch Drehung der Ringmutter 58 im Innengewinde 56 läßt sich die Federvorspannung der Probeneinlaßventilfeder 62 einstellen, so daß auf diese Weise der Schließdruck des Probeneinlaßventiles 40 und insbesondere des nadeiförmigen Elementes 56 auf die Öffnung 28 einstellbar ist.The spring preload of the sample inlet valve spring 62 can be adjusted by rotating the ring nut 58 in the internal thread 56, so that the closing pressure of the sample inlet valve 40 and in particular of the needle-shaped element 56 on the opening 28 can be adjusted in this way.
Das Probeneinlaßventil 40 ist mittels eines Elektromagneten 64 betätigbar, durch welchen die Ventilspindel 42 in einer Öffnungsposition bezüglich der Öffnung 28 haltbar ist. Dazu ist vorteilhafterweise die Probeneinlaßventilspindel 42 aus einem magnetischen Material angefertigt. Bei Abschalten des Elektromagneten 64 wird das nadeiförmige Element 46 des Ventiltellers 44 durch die Federkraft der Probeneinlaßventilfeder 40 auf die Öffnung 52 gedrückt.The sample inlet valve 40 can be actuated by means of an electromagnet 64, by means of which the valve spindle 42 can be held in an open position with respect to the opening 28. For this purpose, the sample inlet valve spindle 42 is advantageously made of a magnetic material. When the electromagnet 64 is switched off, the needle-shaped element 46 of the valve plate 44 is pressed onto the opening 52 by the spring force of the sample inlet valve spring 40.
Bei einer Variante einer Ausführungsform ist das Probeneinlaßventil mittels eines Piezoelements betätigbar (in der Fig. nicht gezeigt).In a variant of an embodiment, the sample inlet valve can be actuated by means of a piezo element (not shown in the figure).
Die Verbindung zwischen den Wänden 34 des becherförmigen Elementes 30 und dem Ventilhalter 36 ist fluiddicht ausgeführt, so daß ein Fluid aus dem Hohlraum 31 in den Zugangsraum 54 nur über den Hohlraum 50 strömen kann. Der Ventil- halter 36 ist über Halteelemente 66 an Innenseiten der Wände 22 des Gehäuses 20 gehalten. Zwischen den Innenseiten der Wände 22 und Außenseiten des becherförmigen Elementes 30 und einer Außenseite des Ventilhalters 36 ist ein ringförmiger Strömungsraum 68 gebildet. In diesen Strömungsraum führt eine Zuführung/Abführung 70 über eine Mündung 72 für Prozeßgas. An der Mündung 72 sitzt ein Ventil 74, welches insbesondere steuerbar ist, um die Zuführung bzw. Abführung von Prozeßgas zum Strömungsraum 68 steuerbar zu machen. Die Zuführung/Abführung 70 ist mit einer Pumpe insbesondere zum Abpumpen von Prozeßgas aus dem Strömungsraum 68 verbunden. Der Strömungsraum 68 ist mit dem Zugangsraum 54 verbunden.The connection between the walls 34 of the cup-shaped element 30 and the valve holder 36 is designed to be fluid-tight, so that a fluid can flow from the cavity 31 into the access space 54 only via the cavity 50. The valve holder 36 is held on the inside of the walls 22 of the housing 20 via holding elements 66. An annular flow space 68 is formed between the inside of the walls 22 and the outside of the cup-shaped element 30 and an outside of the valve holder 36. An inlet / outlet 70 leads into this flow space via an orifice 72 for process gas. At the mouth 72 there is a valve 74, which is particularly controllable in order to make the supply or discharge of process gas to the flow space 68 controllable. The feed / discharge 70 is connected to a pump, in particular for pumping out process gas from the flow space 68. The flow space 68 is connected to the access space 54.
Der Querschnitt eines Zugangs vom Strömungsraum 68 in den Zugangsraum 54 ist durch eine entsprechende Formgebung des Ventilhalters 36 an dessen unterem Ende als Kegelstumpf 76 verringert, wobei der Zugangsraum 54 durch eine Ausnehmung in diesem kegelstumpfförmigen Abschnitt 76 des Ventilhalters 36 koaxial zur Achse 32 gebildet ist. Die Verringerung des Querschnittes durch diese kegelstumpfförmige Formgebung erhöht die Geschwindigkeit des Prozeßgases an der Öffnung 28, um auf diese Weise ein Anlagern von Verunreinigungen in der Nähe des Probeneinlasses 18 in das Meßgerät 14 zu vermeiden und um das Eindringen von Proben in den Strömungsraum 68 zu erschweren.The cross section of an access from the flow space 68 into the access space 54 is reduced by a corresponding shaping of the valve holder 36 at its lower end as a truncated cone 76, the access space 54 being formed by a recess in this frustoconical section 76 of the valve holder 36 coaxial to the axis 32. The reduction in the cross-section due to this frustoconical shape increases the speed of the process gas at the opening 28, in order in this way to prevent contaminants from accumulating in the vicinity of the sample inlet 18 in the measuring device 14 and to make it more difficult for samples to penetrate into the flow space 68 .
Der Strömungsraum 68 weist über eine Mündung 78, an der ein steuerbares Ventil 79 sitzt, eine weitere Zuführung/Abführung 80 für das Prozeßgas auf, welche mit einer Pumpe (in der Fig. 1 nicht gezeigt) in Verbindung steht, so daß Prozeßgas durch den Strömungsraum 68 führbar ist und die Probeneinlaßvorrichtung 12 bei geschlossenem Probeneinlaßventil 40 evakuierbar ist. Die Mündung 78 ist beispielsweise diametral zur Mündung 72 angeordnet. Koaxial zur Achse 32 sitzt in dem Hohlraum 31 des becherförmigen Elementes 30 eine Innenelektrode 82, welche über das becherförmige Element 30 elektrisch von dem Gehäuse 20 isoliert ist.The flow space 68 has a mouth 78, at which a controllable valve 79 is located, a further feed / discharge 80 for the process gas, which is connected to a pump (not shown in FIG. 1), so that process gas through the Flow space 68 is feasible and the sample inlet device 12 can be evacuated when the sample inlet valve 40 is closed. The mouth 78 is arranged, for example, diametrically to the mouth 72. Coaxial to the axis 32 sits in the cavity 31 of the cup-shaped element 30, an inner electrode 82 which is electrically insulated from the housing 20 via the cup-shaped element 30.
Zwischen der Innenelektrode 82 und dem Gehäuse 20 ist ein elektrisches Wechselfeld anlegbar. Dazu ist die Elektrode 82 mit einem elektrischen Anschluß 84 versehen, der über eine Leitung 86 mit einem Hochfrequenzgenerator 90 verbunden ist. Das Gehäuse ist über einen Anschluß 92 und eine Leitung 94 ebenfalls mit dem Hochfrequenzgenerator 90 verbunden.An alternating electrical field can be applied between the inner electrode 82 and the housing 20. For this purpose, the electrode 82 is provided with an electrical connection 84 which is connected to a high-frequency generator 90 via a line 86. The housing is also connected to the high-frequency generator 90 via a connection 92 and a line 94.
Das Gehäuse 20 ist aus Metall gefertigt, so daß zwischen der Innenelektrode 82 und dem Gehäuse 20 ein elektrisches Feld erzeugbar ist. Bei einer Variante einer Ausführungsform ist der Ventilhalter 36 ebenfalls aus Metall gefertigt, um die Ausbildung insbesondere an dem der Innenelektrode 42 zugewandten Ende zu ermöglichen.The housing 20 is made of metal, so that an electric field can be generated between the inner electrode 82 and the housing 20. In a variant of an embodiment, the valve holder 36 is also made of metal, in order to make it possible, in particular, to form the end facing the inner electrode 42.
Durch die Innenelektrode 82 führt eine Zuführungsleitung 96 in den Hohlraum 31, durch den Fluide in diesen einführbar sind. Dazu weist die Elektrode 82 an ihrem unteren Ende Austrittsmündungen 98 für die Fluide auf.A feed line 96 leads through the inner electrode 82 into the cavity 31, through which fluids can be introduced into the latter. For this purpose, the electrode 82 has outlet openings 98 for the fluids at its lower end.
Die Zuführungsleitung 96 führt zu einem Ausgang einer Fluidsteuerung 100, bei der es sich beispielsweise um ein Vierwege-Ventil handelt. In einen ersten Eingang der Fluidsteuerung 100 mündet eine Leitung 102 für Prozeßgas, so daß Prozeßgas über die Leitung 96 und über den Hohlraum 31 in den Zugangsraum 54 führbar ist. In einen zweiten Eingang der Fluidsteuerung 100 führt eine Zuführungsleitung 104 für gasförmige Proben, so daß durch die Leitung 96 das Probengas durch den Hohlraum 31 dem Probeneinlaß 18 des Meßgerätes 14 zuführbar ist.The feed line 96 leads to an outlet of a fluid control 100, which is, for example, a four-way valve. A line 102 for process gas opens into a first input of the fluid control 100, so that process gas can be conducted into the access space 54 via the line 96 and via the cavity 31. A feed line 104 for gaseous samples leads into a second input of the fluid control 100, so that the sample gas can be fed through the cavity 96 to the sample inlet 18 of the measuring device 14 through the line 96.
Die Fluidsteuerung 100 weist einen zweiten Ausgang auf, an den eine Abführung 103 gekoppelt ist, die in Verbindung mit einer Pumpe (in der Fig. nicht gezeigt) steht, so daß bei Freischaltung eines Durchgangs zwischen der Leitung 96 und der Abführung 103 durch die Fluidsteuerung 100 insbesondere der Hohlraum 31 evakuierbar ist.The fluid controller 100 has a second output, to which an outlet 103 is coupled, which is connected to a pump (not shown in the figure), so that when a passage between the line 96 and the outlet 103 is activated by the fluid controller 100 in particular the cavity 31 can be evacuated.
Die Fluidsteuerung 100 ist so ausgebildet, daß bei Prozeßgaszuführung die Probengaszuführung sperrbar ist bzw. bei ProbengasZuführung die Prozeßgaszuführung sperrbar ist. Dazu ist erfindungsgemäß eine Steuerungseinheit 106 vorgesehen, durch die auch das Probeneinlaßventil 74 für die Prozeßgaszuführung zum Strömungsraum 68 steuerbar ist. Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, daß über die Steuerungseinheit 106 das Ventil 74 steuerbar ist.The fluid controller 100 is designed such that the sample gas supply can be blocked when the process gas is supplied or the process gas supply can be blocked when the sample gas is supplied. For this purpose, a control unit 106 is provided according to the invention, through which the sample inlet valve 74 for the process gas supply to the flow space 68 can also be controlled. It can also be provided according to the invention that the valve 74 can be controlled via the control unit 106.
Bei einer Variante einer Ausführungsform (in der Fig. 1 nicht gezeigt) ist es vorgesehen, daß die Zuführungsleitungen für das Prozeßgas und für das Probengas getrennt in die Innenelektrode 82 führen.In a variant of an embodiment (not shown in FIG. 1) it is provided that the feed lines for the process gas and for the sample gas lead separately into the inner electrode 82.
Durch die Innenelektrode 82 führt eine Zuführung 108 für ein Wärmeübertragungsmedium in einen Strömungskanal und eine Abführung 110, so daß das Wärmeübertragungsmedium durch die Innenelektrode 82 führbar ist, um auf diese Weise die Temperatur der Innenelektrode 82 zu steuern. Die Wände 22 des Gehäuses 20 sind heizbar, beispielsweise über Widerstandsheizung von an den Wänden angeordneten Drahtschleifen (in der Fig. nicht gezeigt).A feed 108 for a heat transfer medium leads into a flow channel and an outlet 110 through the inner electrode 82, so that the heat transfer medium can be passed through the inner electrode 82 in order in this way to control the temperature of the inner electrode 82. The walls 22 of the housing 20 can be heated, for example via resistance heating of wire loops arranged on the walls (not shown in the figure).
Bei einer Variante eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles ist es vorgesehen, daß der Hohlraum 31 den becherförmigen Element 30 durch eine Überwachungseinrichtung 112 überwachbar ist. Dabei kann es sich insbesondere um ein Spektrometer oder optisches Filter handeln, durch welches die Intensität von charakteristischen optischen Emissionslinien von Substanzen in der erfindungsgemäßen Probeneinlaßvorrichtung 12 überwacht werden. Dazu weist das becherförmige Element 30 an seinem oberen Ende ein Durchsichtsfenster 131 auf.In a variant of an exemplary embodiment according to the invention, it is provided that the cavity 31 of the cup-shaped element 30 can be monitored by a monitoring device 112. In particular, this can be a spectrometer or optical filter, by means of which the intensity of characteristic optical emission lines of substances in the sample inlet device 12 according to the invention are monitored. For this purpose, the cup-shaped element 30 has a see-through window 131 at its upper end.
Die erfindungsgemäße Probeneinlaßvorrichtung arbeitet wie folgt:The sample inlet device according to the invention works as follows:
Zum Nachweis oder zur Analyse von gasförmigen Proben werden die Proben durch die Zuführungsleitung 104 durch die Fluidsteuerung 100 über die Zuführungsleitung 96 und die Austrittsmündungen 98 in die Probeneinlaßvorrichtung 12 geführt und durch den Hohlraum 31 und über die Öffnungen 52 in den Zugangsraum 54, von wo sie über die Öffnung 28 in den Probeneinlaß 18 des Meßgeräts 14 gelangt. Dazu ist das Probeneinlaßventil 40 geöffnet, d.h. der Ventilteller 44 mit dem nadeiförmigen Element 46 verschließt nicht die Öffnung 28.For the detection or analysis of gaseous samples, the samples are fed through the feed line 104 through the fluid controller 100 via the feed line 96 and the outlet openings 98 into the sample inlet device 12 and through the cavity 31 and via the openings 52 into the access space 54, from where they reaches the sample inlet 18 of the measuring device 14 via the opening 28. For this, the sample inlet valve 40 is open, i.e. the valve plate 44 with the needle-shaped element 46 does not close the opening 28.
Dabei ist das Ventil 74 für die Prozeßgaszuführung geschlossen und mittels der Pumpe ist der Strömungsraum 68 von Prozeßgas evakuiert, so daß im wesentlichen nur die Probe dem Meßgerät 14 zugeführt wird. Bei dem Meßgerät handelt es sich insbesondere um ein On-line- Analytikmeßgerät wie beispielsweise eine JET-REMPI- Vorrichtung zum schnellen analytischen Nachweis von Probenmolekülen. (JET-REMPI ist als deutsche Marke mit dem Aktenzeichen 39 650 736.0 angemeldet.)The valve 74 for the process gas supply is closed and the flow space 68 of process gas is evacuated by means of the pump, so that essentially only the sample is supplied to the measuring device 14. The measuring device is, in particular, an on-line analytical measuring device such as, for example, a JET-REMPI device for rapid analytical detection of sample molecules. (JET-REMPI is registered as a German brand with the file number 39 650 736.0.)
Eine JET-REMPI-Vorrichtung, welche in der DE-PS 44 41 972 beschrieben ist, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird, dient zum Nachweis von Probenmolekülen in einem Trägergas. In diesem Falle ist unter dem oben eingeführten Begriff Probengas das Trägergas mit darin enthaltenen Probenmolekülen zu verstehen.A JET-REMPI device, which is described in DE-PS 44 41 972, to which reference is hereby expressly made, serves for the detection of sample molecules in a carrier gas. In this case, the term sample gas introduced above means the carrier gas with sample molecules contained therein.
Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß das Probeneinlaßventil 40 getaktet ist, um auf diese Weise die Probenzufuhr zum Meßgerät 14 zu takten.It can be provided according to the invention that the sample inlet valve 40 is clocked in order to clock the sample supply to the measuring device 14.
Um eine Fehlerbehaftung von Messungen des Meßgerätes 14 aufgrund von Verunreinigungen auszuschließen, die beispielsweise durch Rückstände aus vorhergehenden Messungen gebildet sind, ist es erforderlich, Kontaminationsbereiche 113 der Probeneinlaßvorrichtung von solchen Verunreinigungen zu reinigen. Die Kontaminationsbereiche 113 sind dabei durch innere Oberflächen 113 der Probeneinlaßvorrichtung 12 gebildet.In order to exclude the possibility of errors in the measurements of the measuring device 14 due to impurities which are formed, for example, by residues from previous measurements, it is necessary to clean the contamination areas 113 of the sample inlet device from such impurities. The contamination areas 113 are formed by inner surfaces 113 of the sample inlet device 12.
Dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Öffnung 28 durch das nadeiförmige Element 46 des Probeneinlaßventils 40 geschlossen. Der Strömungsraum 68 wird dann über die Zuführung/Abführung 70 und die Zuführung/Abführung 80 mit Prozeßgas gespült und der Hohlraum 31 wird über die Leitung 102 und die Zuführungsleitung 96 ebenfalls mit Prozeßgas gespült. Zwischen der Innenelektrode 82 und dem Gehäuse 20 wird über den Hochfrequenzgenerator 90 eine Wechselspannung angelegt, so daß sich ein elektrisches Feld ausbildet. Durch Gasentladung bildet sich in einem Plasmaraum 114, der insbesondere einen wesentlichen Anteil des Strömungsraumes 68 und des Hohlraums 31 umfaßt, ein Plasma. Auf diese Weise werden reaktive Ionen erzeugt, die die Kontaminationsbereiche 113 der Probeneinlaßvorrichtung 12 beaufschlagen.For this purpose, the opening 28 is closed by the needle-shaped element 46 of the sample inlet valve 40 in the method according to the invention. The flow space 68 is then flushed with process gas via the feed / discharge 70 and the feed / discharge 80, and the cavity 31 is also flushed with process gas via the line 102 and the feed line 96. An alternating voltage is applied between the inner electrode 82 and the housing 20 via the high-frequency generator 90, so that an electric field is formed. A gas is formed by gas discharge in a plasma space 114, which in particular comprises a substantial portion of the flow space 68 and the cavity 31. In this way, reactive ions are generated which act on the contamination regions 113 of the sample inlet device 12.
Durch die Innenelektrode 82 und das Gehäuse 20 ist eine Plasmakammer 116 gebildet. Über die Halteelemente 66, die für eine elektrische Verbindung sorgen und den Ventilhalter 36 mit dem Gehäuse 20 kurzschließen, ist zwischen dem oberen Ende des Ventilhalters 36 und der Innenelektrode 82 ebenfalls ein elektrisches Feld zur Plasmabildung erzeugbar.A plasma chamber 116 is formed by the inner electrode 82 and the housing 20. An electrical field for plasma formation can also be generated between the upper end of the valve holder 36 and the inner electrode 82 via the holding elements 66, which provide an electrical connection and short-circuit the valve holder 36 with the housing 20.
Der Plasmaraum 114 umfaßt im wesentlichen die gesamten inneren Oberflächen in der Probeneinlaßvorrichtung 12, so daß im wesentlichen die gesamten inneren Oberflächen mit reaktiven Ionen beaufschlagt sind.The plasma space 114 includes substantially all of the inner surfaces in the sample inlet device 12 so that substantially all of the inner surfaces are exposed to reactive ions.
Die reaktiven Ionen aus dem Plasma weisen hohe kinetische Energien von bis zu 1 keV auf, so daß sie mit adsorbierten Oberflächenverunreinigungen, die beispielsweise aus Rückständen von schwerflüchtigen Verbindungen eines vorhergehenden Meßprozesses bestehen, zerstört werden und in gasförmige Verbindungen wie CO, C02 oder H20 überführt werden und zwar unabhängig von der Temperatur. Dadurch lassen sich auch chemisch besonders stabile organische Verbindungen umsetzen. Als Prozeßgas kommt dabei reiner Sauerstoff oder reine Luft zum Einsatz. Um die Probeneinlaßvorrichtung 12 von Silicium- organischen Verbindungen zu reinigen, ist es vorteilhaft, wenn dem Prozeßgas Fluor oder Fluorverbindungen wie CF4 oder CF3H zugemischt werden.The reactive ions from the plasma have high kinetic energies of up to 1 keV, so that they are destroyed with adsorbed surface contaminants, which consist, for example, of residues of low-volatility compounds from a previous measurement process, and in gaseous compounds such as CO, CO 2 or H 2 0 are transferred regardless of the temperature. As a result, particularly chemically stable organic compounds can be implemented. Pure oxygen or pure air is used as the process gas. Around the sample inlet device 12 of silicon To clean organic compounds, it is advantageous if fluorine or fluorine compounds such as CF 4 or CF 3 H are added to the process gas.
Der Reinigungsprozeß der kontaminierten Oberflächen verläuft dabei mit konstanter oder sogar zunehmender Reinigungsgeschwindigkeit, da bei festgehaltenem Prozeßgasdruck in der Probeneinlaßvorrichtung die Plasmaerzeugungsrate im wesentlichen konstant ist, aber die Oberflächenbedeckung von Kontaminationen in den Kontaminationsbereichen 113 abnimmt. Die Abnahme der Oberflächenbedeckung ist dabei im wesentlichen linear abhängig von der Reinigungszeit bzw. der Reinigungsgrad der Kontaminationsbereiche nimmt linear zu mit der Reinigungszeit. Auf diese Weise lassen sich die Kontaminationsbereiche bei entsprechender Reinigungsdauer im wesentlichen vollständig reinigen.The cleaning process of the contaminated surfaces proceeds at a constant or even increasing cleaning speed, since with a fixed process gas pressure in the sample inlet device the plasma generation rate is essentially constant, but the surface coverage of contaminants in the contamination areas 113 decreases. The decrease in surface coverage is essentially linearly dependent on the cleaning time or the degree of cleaning of the contamination areas increases linearly with the cleaning time. In this way, the contamination areas can be substantially completely cleaned with a corresponding cleaning time.
Eine derartige Plasmareinigung der Kontaminationsbereiche mit Hilfe von reaktiven Ionen besitzt typische Abtragsraten von einigen μg/cm2 sec. Da üblicherweise die Probenmengen, die in die Probeneinlaßvorrichtung 12 eingebracht werden, relativ gering sind, lassen sich dann Reinigungszeiten von höchstens wenigen Sekunden erreichen.Such a plasma cleaning of the contamination areas with the aid of reactive ions has typical removal rates of a few μg / cm 2 sec. Since the sample quantities that are introduced into the sample inlet device 12 are usually relatively small, cleaning times of at most a few seconds can then be achieved.
Der Strömungsraum 68 und der Hohlraum 31 sind mit Prozeßgas gespült, so daß die durch die chemische Reaktion mit dem Plasma als Reaktionsprodukte entstandenen gasförmige Stoffe durch das Prozeßgas über die Abführung 80 abgeführt werden. Bei einem Volumen der Plasmakammer 116 von größenordnungsmäßig 150 ml läßt sich eine gute Reinigung der Probeneinlaßvorrichtung, welche die Plasmaerzeugung im Prozeßgas und die Abführung der gasförmigen Reaktionsprodukte umfaßt, beispielsweise durch einen Prozeßgasdurchsatz von größenordnungsmäßig einigen Standard ccm/min erreichen.The flow space 68 and the cavity 31 are flushed with process gas so that the gaseous substances formed as reaction products by the chemical reaction with the plasma are discharged through the discharge gas 80 through the process gas. With a volume of the plasma chamber 116 of the order of 150 ml, a good cleaning of the sample inlet device can be carried out, which increases the plasma generation in the process gas and the Removal of the gaseous reaction products includes, for example, by reaching a process gas throughput of the order of a few standard ccm / min.
Der Prozeßgasdurchsatz durch die Probeneinlaßvorrichtung wird dabei bei einer Variante einer Ausführungsform über den Druck in der Plasmakammer 116 geregelt. Bei einer anderen Variante wird der Gasdurchsatz fest vorgegeben.In one variant of an embodiment, the process gas throughput through the sample inlet device is regulated via the pressure in the plasma chamber 116. In another variant, the gas throughput is fixed.
Die Wände 34 des becherförmigen Elementes 30 dienen zu einer Gasabdichtung des Hohlraums 31 gegenüber dem Strömungsraum 68. Es wird aber auch ein Plasma in dem Strömungsraum 68 erzeugt, da die elektrischen Feldlinien zwischen der Innenelektrode 82 und den Wänden 22 durch die Wände 34 durchdringen können.The walls 34 of the cup-shaped element 30 serve to seal the cavity 31 with respect to the flow space 68. However, a plasma is also generated in the flow space 68, since the electric field lines between the inner electrode 82 and the walls 22 can penetrate through the walls 34.
Bevorzugterweise ist der Probeneinlaß 18 bzw. die Öffnung 28 und das Probeneinlaßventil 40 gegenüber dem Plasmaraum 114, in dem das Plasma erzeugt ist, so angeordnet, daß in dem Prozeßgas gebildete hoch reaktive Moleküle wie Ozon oder Singulett-Sauerstoff mittels Diffusion in die Nähe des Probeneinlasses 18 bzw. der Öffnung 28 gelangen können, um dort mit Verunreinigungen chemisch zu reagieren und somit zur Reinigung beizutragen. Dadurch können auch Bereiche innerhalb der Plasmakammer 116 mittels chemischer Reaktion gereinigt werden, die bezüglich der Plasmabildung abgeschattet sind.The sample inlet 18 or the opening 28 and the sample inlet valve 40 are preferably arranged opposite the plasma space 114, in which the plasma is generated, in such a way that highly reactive molecules such as ozone or singlet oxygen formed in the process gas by means of diffusion in the vicinity of the sample inlet 18 or the opening 28 can get there to react chemically with impurities and thus contribute to cleaning. Areas within the plasma chamber 116 that are shadowed with respect to the plasma formation can also be cleaned by means of a chemical reaction.
Der Reinigungsgrad der Kontaminationsbereiche in der Plasmakammer 116 wird durch die Überwachungseinrichtung 112 überwacht. Dazu werden bestimmte charakteristische optische Spektrallinien der Reaktionsprodukte wie CO, C02 oder H20 ermittelt. Die Intensität dieser Spektrallinien ist ein Maß für die Anzahl der in dem Spülgas, welches durch das Prozeßgas gebildet ist, enthaltenen Verunreinigungen. Durch das Reinigungsverfahren nimmt der Bedeckungsgrad der kontaminierten Oberflächen ab. Da die gasförmigen Stoffe durch das Prozeßgas abgeführt werden, muß die Intensität der entsprechenden Spektrallinien im wesentlichen auf Null zurückgehen, wenn die Probeneinlaßvorrichtung 12 vollständig gereinigt ist, da dann keine weiteren Reaktionsprodukte mehr entstehen können.The degree of cleaning of the contamination areas in the plasma chamber 116 is monitored by the monitoring device 112. For this purpose, certain characteristic optical spectral lines of the reaction products such as CO, C0 2 or H 2 0 are determined. The intensity of these spectral lines is a measure for the number of impurities contained in the purge gas which is formed by the process gas. The degree of coverage of the contaminated surfaces decreases as a result of the cleaning process. Since the gaseous substances are removed by the process gas, the intensity of the corresponding spectral lines has to drop substantially to zero when the sample inlet device 12 is completely cleaned, since then no further reaction products can then be produced.
Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, daß das Meßgerät 14 selbst zur Ermittlung des Reinigungsgrades der Plasmakammer 116 eingesetzt wird, indem das Prozeßgas mit darin geführten gasförmigen Substanzen durch Öffnung des Probeneinlaßventiles 40 dem Meßgerät 14 zugeführt wird und das Meßgerät 14 die Art und/oder Menge dieser Substanzen ermittelt. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß insbesondere eine Spitze des nadeiförmigen Elements 46 des Probeneinlaßventils 40 mitgereinigt wird, während das Probeneinlaßventil geöffnet ist.It can also be provided according to the invention that the measuring device 14 itself is used to determine the degree of purification of the plasma chamber 116, in that the process gas with gaseous substances contained therein is supplied to the measuring device 14 by opening the sample inlet valve 40 and the measuring device 14 the type and / or amount of these substances. This has the additional advantage that in particular a tip of the needle-shaped element 46 of the sample inlet valve 40 is also cleaned while the sample inlet valve is open.
Durch die Steuerungseinheit 106 läßt sich der Reinigungsprozeß automatisieren. Dazu wird, wenn der Reinigungsprozeß gestartet wird, das Probeneinlaßventil 40 geschlossen und die Probenzuführung über die Fluidsteuerung 100 unterbrochen. Das Ventil 74 wird geöffnet und der Strömungsraum 68 wird mit Prozeßgas gespült.The cleaning process can be automated by the control unit 106. For this purpose, when the cleaning process is started, the sample inlet valve 40 is closed and the sample supply via the fluid control 100 is interrupted. The valve 74 is opened and the flow space 68 is flushed with process gas.
Weiter wird über die Öffnung der Leitung 96 der Hohlraum 31 mit Prozeßgas gespült. Durch Anlegen der hochfrequenten WechselSpannung wird in dem Prozeßgas in der Plasmakammer 116 das Plasma erzeugt. Die Überwachungseinrichtung 112 überwacht den Reinigungsprozeß. Bei Erreichen des Reinigungserfolges werden das Ventil 72 und 79 wieder geschlossen, die Fluidsteuerung schaltet die Prozeßgaszuführung ab. Durch die Pumpe bzw. die Pumpen wird der Innenraum der Plasmakammer 116 von dem Prozeßgas evakuiert.Furthermore, the cavity 31 is flushed with process gas via the opening of the line 96. By applying the high-frequency AC voltage, the plasma is generated in the process gas in the plasma chamber 116. The monitoring device 112 monitors the cleaning process. When cleaning success is achieved, the valves 72 and 79 are closed again, the fluid control switches off the process gas supply. The interior of the plasma chamber 116 is evacuated from the process gas by the pump or pumps.
Die Fluidsteuerung 100 schaltet dann auf Probengaszuführung um, das über die Leitung 96 und den Hohlraum 31 zum Zugangsraum 54 gelangt. Das Probeneinlaßventil 40 wird geöffnet, so daß die Probe über den Probeneinlaß 18 dem Meßgerät 14 zuführbar ist.The fluid control 100 then switches over to sample gas supply, which reaches the access space 54 via the line 96 and the cavity 31. The sample inlet valve 40 is opened so that the sample can be fed to the measuring device 14 via the sample inlet 18.
Es ist dabei vorgesehen, daß die Hochfrequenz-Leistungszuführung zu der Plasmakammer 116 während der Probenzuführung zu dem Meßgerät unterbrochen ist.It is provided that the high-frequency power supply to the plasma chamber 116 is interrupted during the sample supply to the measuring device.
Die erfindungsgemäße Probeneinlaßvorrichtung kann erfindungs- gemäß auch als Probenanreicherungsstufe eingesetzt werden. Dies erfolgt über eine Steuerung der Temperatur der Innenelektrode 82, in dem dieser ein Wärmeübertragungsmedium zu- und abgeführt wird. Bei diesem Wärmeübertragungsmedium kann es sich beispielsweise um ein Gas oder um ein Öl wie Silikonöl handeln.The sample inlet device according to the invention can also be used according to the invention as a sample enrichment stage. This is done by controlling the temperature of the inner electrode 82 by supplying and removing a heat transfer medium. This heat transfer medium can be, for example, a gas or an oil such as silicone oil.
Durch entsprechendes Absenken der Temperatur kann, wenn Probengas über die Leitungen 104 und 96 in den Hohlraum 31 geführt wird, dieses an der Innenelektrode 82 kondensieren und sich somit an dieser anreichern. Durch Erhöhung der Temperatur über einen kritischen Wert hinaus wird eine Desorption des kondensierten Probengases und damit 11Entreicherung" bewirkt. Um zu verhindern, daß die Innenwände des Gehäuses 20 als Kondensationsfalle wirken, sind diese beheizt. Damit wird die Probenanreicherung auf den Hohlraum 31 beschränkt und eine Kontamination des Strömungsraumes 68 durch Verunreinigungen ist verringerbar.By correspondingly lowering the temperature, when sample gas is fed via the lines 104 and 96 into the cavity 31, this can condense on the inner electrode 82 and thus accumulate on the latter. By increasing the temperature above a critical value, a desorption of the condensed sample gas and thus impoverishment 11 "is effected. In order to prevent the inner walls of the housing 20 from acting as a condensation trap, they are heated. The sample enrichment is thus limited to the cavity 31 and contamination of the flow space 68 by impurities can be reduced.
Bei einer zweiten Variante eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles umfaßt die in Fig. 2 mit 118 bezeichnete Probeneinlaßvorrichtung eine Plasmakammer 120, die durch einen Hohlraumresonator 122 gebildet ist. In den Hohlraumresonator 122 mündet ein Wellenleiter 124, durch den Mikrowellenleistung von einem Mikrowellengenerator (in der Fig. 2 nicht gezeigt) in den Hohlraumresonator 122 einkoppelbar ist. An einer Mündung 126 des Wellenleiters 124 in den Hohlraumresonator 122 ist ein Schutzfenster 128 angeordnet, das zur Verhinderung des Eindringens von Fluid in den Wellenleiter 124 dient.In a second variant of an exemplary embodiment according to the invention, the sample inlet device designated 118 in FIG. 2 comprises a plasma chamber 120, which is formed by a cavity resonator 122. A waveguide 124 opens into the cavity resonator 122, by means of which microwave power can be coupled into the cavity resonator 122 from a microwave generator (not shown in FIG. 2). At a mouth 126 of the waveguide 124 into the cavity resonator 122, a protective window 128 is arranged, which serves to prevent the penetration of fluid into the waveguide 124.
Das Gehäuse 20 weist ein Durchsichtsfenster 131 auf, so daß ein Innenraum des Hohlraumresonators 122 optisch beispielsweise mittels der Überwachungseinrichtung 112 überwachbar ist.The housing 20 has a see-through window 131, so that an interior of the cavity resonator 122 can be monitored optically, for example by means of the monitoring device 112.
In dem Hohlraumresonator 122 ist ein Anreicherungselement 130 angeordnet, das zur Probenanreicherung dient. Dieses Element ist grundsätzlich gleich aufgebaut wie oben beschrieben und funktioniert auch dementsprechend, wobei bei dieser Variante, da die Wechselstromleistung über Mikrowellenleistung in das Prozeßgas eingekoppelt wird, selbstverständlich keine Innenelektrode wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist. Bezüglich des Reinigungsverfahrens arbeitet die zweite Variante eines Ausführungsbeispieles grundsätzlich genauso wie oben beschrieben. Der Unterschied besteht im wesentlichen darin, daß die WechselStromleistung zur Bildung des Plasmas nicht, wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, kapazitiv angekoppelt wird, sondern in dem Hohlraumresonator 122 durch Mikrowellenleistung.An enrichment element 130, which serves for sample enrichment, is arranged in the cavity resonator 122. This element is basically of the same construction as described above and also works accordingly, although in this variant, since the AC power is coupled into the process gas via microwave power, there is of course no internal electrode as in the first exemplary embodiment. With regard to the cleaning method, the second variant of an exemplary embodiment basically works exactly as described above. The difference essentially consists in that the alternating current power for forming the plasma is not coupled capacitively, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, but in the cavity resonator 122 by means of microwave power.
Bei einer dritten Variante einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung, welche in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt die Probeneinlaßvorrichtung 132 eine in Gehäusewänden einer Plasmakammer 136 angeordnete Induktionsspule 134, die koaxial zur Achse 32 ist. Die Induktionsspule 134 weist elektrische Anschlüsse 138 und 140 auf. Durch die Induktionsspule wird das Plasma in der Plasmakammer 136 induktiv durch Hochfrequenzheizung erzeugt. Die Induktionsspule 134 ist in einem dielektrischen Medium angeordnet und beispielsweise darin vergossen. Es ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, daß die Vorrichtung auch eine elektromagnetische Abschirmung (in der Fig. nicht gezeigt) aufweist.In a third variant of an embodiment of the measuring device according to the invention, which is shown in FIG. 3, the sample inlet device 132 comprises an induction coil 134 which is arranged in the housing walls of a plasma chamber 136 and is coaxial to the axis 32. The induction coil 134 has electrical connections 138 and 140. The plasma in the plasma chamber 136 is generated inductively by high-frequency heating by the induction coil. The induction coil 134 is arranged in a dielectric medium and, for example, encapsulated therein. It is also provided according to the invention that the device also has an electromagnetic shield (not shown in the figure).
Ansonsten ist die Probeneinlaßvorrichtung so aufgebaut und funktioniert so, wie bereits oben beschrieben.Otherwise, the sample inlet device is constructed and functions as described above.
Bei einer vierten Variante einer Ausführungsform, welche in Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt eine Probeneinlaßvorrichtung 142 ein Gehäuse 144, in dem ein Hohlraum 146 gebildet ist. Das Gehäuse 144 weist einen Deckel 148 aus einem elektrisch isolierenden Material auf und insbesondere aus Glas. In dem Deckel 148 ist eine Innenelektrode 150 gehalten, die in den Hohlraum 146 hineinreicht.In a fourth variant of an embodiment, which is shown in FIG. 4, a sample inlet device 142 comprises a housing 144 in which a cavity 146 is formed. The housing 144 has a cover 148 made of an electrically insulating material and in particular made of glass. An inner electrode 150 is held in the cover 148 and extends into the cavity 146.
Das Gehäuse 144 sitzt auf einem Gehäuseträger 152. Das Meßgerät 14 sitzt an einem unteren Ende des Gehäuseträgers 152 und der Probeneinlaß 18 des Meßgeräts 14 ist mit dem Gehäuseträger 152 verbunden.The housing 144 is seated on a housing carrier 152. The measuring device 14 is seated at a lower end of the housing carrier 152 and the sample inlet 18 of the measuring device 14 is connected to the housing carrier 152.
In dem Gehäuseträger 152 sitzt das Probeneinlaßventil 40, das ansonsten so aufgebaut ist und so funktioniert wie bereits oben beschrieben.In the housing support 152 sits the sample inlet valve 40, which is otherwise constructed and functions as described above.
In dem Gehäuse 144 ist ein Strömungsraum 154 gebildet, der sich in einem im Gehäuseträger 152 gebildeten Strömungsraum 156 fortsetzt. Mit diesem Strömungsraum verbunden ist ein Zugangsraum 158, welcher koaxial zur Gehäuseachse 32 ist und vor dem Probeneinlaß 18 des Meßgerätes 14 angeordnet ist. Eine Öffnung 116, die koaxial zur Achse 32 ist, führt von dem Zugangsraum 158 zum Probeneinlaß 18.A flow space 154 is formed in the housing 144 and continues in a flow space 156 formed in the housing support 152. Connected to this flow space is an access space 158 which is coaxial with the housing axis 32 and is arranged in front of the sample inlet 18 of the measuring device 14. An opening 116, which is coaxial to the axis 32, leads from the access space 158 to the sample inlet 18.
In den Zugangsraum 158 mündet über eine Kapillare 162 eine Zuführung 164 für eine flüssige Probe. An der Mündung ist bei einer Variante einer Ausführungsform ein Heizelement 166 vorgesehen, durch das zugeführte flüssige Probe verdampft werden kann.A feed 164 for a liquid sample opens into the access space 158 via a capillary 162. In one variant of an embodiment, a heating element 166 is provided at the mouth, by means of which the liquid sample supplied can be evaporated.
Erfindungsgemäß kann es auch vorgesehen sein, daß das Gehäuse 144/oder der Gehäuseträger 152 geheizt werden. Die Wärme- abstrahlung an die Mündung oder die durch Wärmeleitung an die Mündung übertragene Wärme der Kapillare 162 kann dabei ausreichen, um die flüssige Probe zu verdampfen. Das Prozeßgas wird über Zuführungen 168 in den Strömungsraum 154 und den Strömungsraum 156 geführt und über Abführungen 170 abgeführt. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß an einer Mündung der Zuführung 168 in den Strömungsraum 154 ein Ventil 172, welches insbesondere steuerbar ist, angeordnet ist.According to the invention, it can also be provided that the housing 144 / or the housing carrier 152 are heated. The heat radiation to the mouth or the heat of the capillary 162 transferred to the mouth by heat conduction can be sufficient to vaporize the liquid sample. The process gas is fed into the flow space 154 and the flow space 156 via feeds 168 and discharged via discharges 170. It can be provided according to the invention that a valve 172, which is particularly controllable, is arranged at an opening of the feed 168 into the flow space 154.
Die Innenelektrode 150 weist eine Prozeßgaszuführung 174 in den Hohlraum 146 auf. Von dem Hohlraum 146 kann das Prozeßgas über den Hohlraum 50 der Ventilspindel 42 in den Zugangsraum 158 gelangen.The inner electrode 150 has a process gas supply 174 in the cavity 146. The process gas can reach the access space 158 from the cavity 146 via the cavity 50 of the valve spindle 42.
Diese Variante eines erfindungsgemäßen AusführungsbeiSpieles arbeitet wie folgt:This variant of an exemplary embodiment according to the invention works as follows:
Zur Probenzufuhr über den Probeneinlaß 18 zum Meßgerät 14 wird die Flüssigkeit über die Zuführung 164 und die Kapillare 162 in den Zugangsraum 158 eingeführt, wobei insbesondere das Probeneinlaßventil geschlossen ist. Dort verdampft die Flüssigkeit, so daß eine gasförmige Probe entsteht. Durch Öffnungen 10 in dem Ventilteller 44 und die Öffnungen 52 der Ventilspindel 42 gelangt diese gasförmige Probe in den Hohlraum 146.To supply the sample via the sample inlet 18 to the measuring device 14, the liquid is introduced into the access space 158 via the feed 164 and the capillary 162, the sample inlet valve in particular being closed. There the liquid evaporates so that a gaseous sample is formed. This gaseous sample reaches the cavity 146 through openings 10 in the valve plate 44 and the openings 52 of the valve spindle 42.
Nach Abschalten der Zuführung flüssiger Probe wird das Probeneinlaßventil 40 geöffnet, um dem Meßgerät gasförmige Probe aus dem Hohlraum 146 zuzuführen.After the liquid sample supply has been switched off, the sample inlet valve 40 is opened in order to supply the measuring device with gaseous sample from the cavity 146.
Während des Reinigungsprozesses wird die Probenzufuhr über die Kapillare 162 in den Zugangsraum 158 abgestellt und die Strömungsräume 154 und 156 mit Prozeßgas gespült sowie der Hohlraum 146 wird mit Prozeßgas gespült. Durch Leistungseinkopplung in das Prozeßgas wird ein Plasma gebildet, und wie bereits oben beschrieben führen die dadurch gebildeten reaktiven Ionen zu einer chemischen Umwandlung der Verunreinigungen.During the cleaning process, the sample supply is switched off via the capillary 162 into the access space 158 and the flow spaces 154 and 156 are flushed with process gas and the Cavity 146 is purged with process gas. A plasma is formed by coupling the power into the process gas and, as already described above, the reactive ions thus formed lead to a chemical conversion of the impurities.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Variante eines Ausführungsbeispieles wird die Hochfrequenzleistung kapazitiv in das Prozeßgas eingekoppelt. Es ist auch möglich, die Hochfrequenzleistung induktiv oder über Mikrowellen einzukoppeln.In the variant of an exemplary embodiment shown in FIG. 4, the high-frequency power is capacitively coupled into the process gas. It is also possible to couple the high-frequency power inductively or via microwaves.
Auf diese Weise läßt sich der Hohlraum 146 von Verunreinigungen wie beispielsweise in den Hohlraum 146 hinein verdampfte Proben reinigen.In this way, the cavity 146 can be cleaned of impurities such as samples evaporated into the cavity 146.
Prinzipiell arbeitet diese Variante einer Ausführungsform genauso wie oben für die anderen Varianten beschrieben. In principle, this variant of one embodiment works exactly as described above for the other variants.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. MeßVorrichtung, umfassend ein Meßgerät für insbesondere gasförmige Proben und eine Probeneinlaßvorrichtung, durch welche die Proben dem Meßgerät zuführbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Probeneinlaßvorrichtung ( 12 ) mit einer Reinigungseinrichtung (116) zur Reinigung von Kontaminationsbereichen (113) der Probeneinlaßvorrichtung (12) mittels Umwandlung von Verunreinigungen in den Kontaminationsbereichen (113) durch chemische Reaktion versehen ist und daß die Reaktionsprodukte aus der Probeneinlaßvorrichtung (12) abführbar sind.1. Measuring device comprising a measuring device for in particular gaseous samples and a sample inlet device, through which the samples can be fed to the measuring device, characterized in that the sample inlet device (12) with a cleaning device (116) for cleaning contamination areas (113) of the sample inlet device (12) is provided by means of conversion of impurities in the contamination areas (113) by chemical reaction and that the reaction products can be removed from the sample inlet device (12).
2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungseinrichtung (116) ein Mittel zur Erzeugung reaktiver Ionen und ein Beaufschlagungsmittel zur Beaufschlagung der Kontaminationsbereiche mit reaktiven Ionen umfaßt, wobei Verunreinigungen in den Kontaminationsbereichen (113) durch chemische Reaktion mit den reaktiven Ionen in gasförmige Stoffe überführbar sind.2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the cleaning device (116) comprises a means for generating reactive ions and an exposure means for the exposure of the contamination areas with reactive ions, wherein impurities in the contamination areas (113) by chemical reaction with the reactive ions in gaseous substances are convertible.
3. MeßVorric tung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (10) eine Pumpe aufweist, mittels welcher die gasförmigen Stoffe aus der Probeneinlaßvorrichtung (12) abführbar sind.3. MeßVorric device according to claim 2, characterized in that the measuring device (10) has a pump, by means of which the gaseous substances from the sample inlet device (12) can be removed.
4. Meßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prozeßgas durch die Probeneinlaßvorrichtung (12) führbar ist. 4. Measuring device according to claim 2 or 3, characterized in that a process gas can be guided through the sample inlet device (12).
5. Meßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaminationsbereiche (113) mit dem Prozeßgas beaufschlagbar sind.5. Measuring device according to claim 4, characterized in that the contamination areas (113) can be acted upon by the process gas.
6. Meßvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erzeugung reaktiver Ionen eine Gasentladungseinrichtung (116) zur Durchführung einer elektrischen Gasentladung in dem Prozeßgas umfaßt.6. Measuring device according to claim 4 or 5, characterized in that the means for generating reactive ions comprises a gas discharge device (116) for performing an electrical gas discharge in the process gas.
7. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas Sauerstoff ist.7. Measuring device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the process gas is oxygen.
8. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas Luft ist.8. Measuring device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the process gas is air.
9. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas ein Sauerstofffreies Gas ist.9. Measuring device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the process gas is an oxygen-free gas.
10. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Prozeßgas Fluor oder Fluorverbindungen zumischbar sind.10. Measuring device according to one of claims 7 to 9, characterized in that fluorine or fluorine compounds can be admixed to the process gas.
11. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladungseinrichtung als Plasmakammer (116) ausgebildet ist, so daß in der Probeneinlaßvorrichtung (12) ein Plasma bildbar ist, wobei durch das Plasma in der Plasmakammer (116) die Kontaminationsbereiche mit reaktiven Ionen beaufschlagbar sind. 11. Measuring device according to one of claims 6 to 10, characterized in that the gas discharge device is designed as a plasma chamber (116), so that a plasma can be formed in the sample inlet device (12), the contamination areas being caused by the plasma in the plasma chamber (116) can be acted upon with reactive ions.
12. Meßvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Gasentladungseinrichtung Hochfrequenz- leistung in das Prozeßgas zur Bildung des Plasmas in der Plasmakammer (116) einkoppelbar ist.12. Measuring device according to claim 11, characterized in that high-frequency power can be coupled into the process gas to form the plasma in the plasma chamber (116) by the gas discharge device.
13. Meßvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Gasentladungseinrichtung (136) Hochfrequenzleistung in das Prozeßgas zur Bildung des Plasmas induktiv einkoppelbar ist.13. Measuring device according to claim 11, characterized in that by the gas discharge device (136) high-frequency power can be inductively coupled into the process gas to form the plasma.
14. Meßvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Gasentladungseinrichtung ( 120 ) Mikrowellenleistung in das Prozeßgas zur Bildung des Plasmas einkoppelbar ist.14. Measuring device according to claim 11, characterized in that through the gas discharge device (120) microwave power can be coupled into the process gas to form the plasma.
15. Meßvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmakammer (120) durch einen Hohlraumresonator (122) gebildet ist.15. Measuring device according to claim 14, characterized in that the plasma chamber (120) is formed by a cavity resonator (122).
16. Meßvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenleistung über einen Wellenleiter (124) in die Plasmakammer (120) einkoppelbar ist.16. Measuring device according to claim 14 or 15, characterized in that the microwave power can be coupled into the plasma chamber (120) via a waveguide (124).
17. Meßvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Probeneinlaßvorrichtung (12) als Probenanreicherungsstufe ausgebildet ist.17. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sample inlet device (12) is designed as a sample enrichment stage.
18. Meßvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Probeneinlaßvorrichtung (118) ein Anreicherungs- element (130) aufweist, welches in der Plasmakammer (136) angeordnet ist und dessen Temperatur steuerbar ist. 18. Measuring device according to claim 17, characterized in that the sample inlet device (118) has an enrichment element (130) which is arranged in the plasma chamber (136) and whose temperature is controllable.
19. Meßvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Anreicherungselement (130) mit einem Wärmeübertragungsmedium beaufschlagbar ist, um dessen Temperatur zu steuern.19. Measuring device according to claim 18, characterized in that the enrichment element (130) can be acted upon with a heat transfer medium in order to control its temperature.
20. Meßvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenelektrode (82) der Plasmakammer (120) als Anreicherungselement ausgebildet ist.20. Measuring device according to claim 18 or 19, characterized in that an inner electrode (82) of the plasma chamber (120) is designed as an enrichment element.
21. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (22) der Plasmakammer (116) beheizbar sind.21. Measuring device according to one of claims 11 to 20, characterized in that the walls (22) of the plasma chamber (116) are heatable.
22. Meßvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Probeneinlaßvorrichtung (12) eine Überwachungseinrichtung (112) zum Überwachen des Reinigungsgrades der Kontaminationsbereiche (113) der Probeneinlaßvorrichtung (12) aufweist.22. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sample inlet device (12) has a monitoring device (112) for monitoring the degree of cleaning of the contamination areas (113) of the sample inlet device (12).
23. Meßvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Probeneinlaßvorrichtung (118) ein Durchsichtsfenster (131) zur Überwachung des Reinigungsgrades der Kontaminationsbereiche aufweist.23. Measuring device according to claim 22, characterized in that the sample inlet device (118) has a viewing window (131) for monitoring the degree of cleaning of the contamination areas.
24. Meßvorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung (112) so ausgebildet und angeordnet ist, daß der Reinigungsgrad mittels Beobachtung des optischen Emissionsspektrums und insbesondere der Beobachtung einzelner charakteristischer optischer Emissionslinien der Reaktionsprodukte der chemischen Reaktion oder möglicher Reaktionsprodukte ermittelbar ist. 24. Measuring device according to claim 22 or 23, characterized in that the monitoring device (112) is designed and arranged such that the degree of cleaning can be determined by observing the optical emission spectrum and in particular by observing individual characteristic optical emission lines of the reaction products of the chemical reaction or possible reaction products .
25. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (14) selber als Überwachungseinrichtung eingesetzt ist.25. Measuring device according to one of claims 22 to 24, characterized in that the measuring device (14) is itself used as a monitoring device.
26. Meßvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,' daß die Probeneinlaßvorrichtung (12) an einem Probeneinlaß (18) in das Meßgerät (14) ein Probeneinlaßventil (40) aufweist, dessen Schließdruck einstellbar ist.26. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that ' the sample inlet device (12) at a sample inlet (18) in the measuring device (14) has a sample inlet valve (40) whose closing pressure is adjustable.
27. Meßvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließdruck stufenlos einstellbar ist.27. Measuring device according to claim 26, characterized in that the closing pressure is infinitely adjustable.
28. Meßvorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließdruck durch Einstellung einer Federvorspannung einer Ventilfeder (62) einstellbar ist.28. Measuring device according to claim 26 or 27, characterized in that the closing pressure is adjustable by setting a spring preload of a valve spring (62).
29. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einstellmittel (58) für den Schließdruck so angeordnet ist, daß der Schließdruck ohne Demontage des Probeneinlaßventils (40) einstellbar ist.29. Measuring device according to one of claims 26 to 28, characterized in that an adjusting means (58) for the closing pressure is arranged so that the closing pressure is adjustable without dismantling the sample inlet valve (40).
30. Meßvorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellmittel ein Einstellelement (58) umfaßt, welches in einem einem Ventilteller (44) abgewandt angeordneten Gewinde ( 56 ) drehbar ist und durch welches die Ventilfeder zur Einstellung der Federvorspannung beaufschlagbar ist.30. Measuring device according to claim 29, characterized in that the adjusting means comprises an adjusting element (58) which in a valve plate (44) facing away from the thread (56) is rotatable and through which the valve spring can be acted upon to adjust the spring preload.
31. MeßVorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Probeneinlaßventil (40) elektromagnetisch betätigbar ist. 31. Measuring device according to one of claims 26 to 30, characterized in that the sample inlet valve (40) can be actuated electromagnetically.
32. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Probeneinlaß (18) bezüglich eines Plasmaraums (114), in dem das Plasma gebildet ist, so angeordnet ist, daß Moleküle und reaktive Ionen aus dem Plasmaraum (114) in die Nähe des Probeneinlasses (18) gelangen können.32. Measuring device according to one of claims 26 to 31, characterized in that the sample inlet (18) with respect to a plasma space (114) in which the plasma is formed is arranged so that molecules and reactive ions from the plasma space (114) in can get close to the sample inlet (18).
33. Meßvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (10) eine Steuerungseinheit (106) aufweist, durch welche die Probenzufuhr zum Meßgerät (14) und die Reinigung der Kontaminationsbereiche (113) der Probeneinlaßvorrichtung (12) steuerbar sind.33. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (10) has a control unit (106) through which the sample supply to the measuring device (14) and the cleaning of the contamination areas (113) of the sample inlet device (12) can be controlled.
34. Meßvorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerungseinheit ( 106 ) die Probenzuführung zum Meßgerät (14) in Abhängigkeit des Reinigungsgrades der Probeneinlaßvorrichtung ( 12 ) steuerbar ist.34. Measuring device according to claim 33, characterized in that the sample supply to the measuring device (14) can be controlled by the control unit (106) depending on the degree of cleaning of the sample inlet device (12).
35. Meßvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe der Probeneinlaßvorrichtung (12) als gasförmige Probe zuführbar ist.35. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sample of the sample inlet device (12) can be supplied as a gaseous sample.
36. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe der Probeneinlaßvorrichtung (142) als flüssige Probe zuführbar ist.36. Measuring device according to one of claims 1 to 34, characterized in that the sample of the sample inlet device (142) can be supplied as a liquid sample.
37. Meßvorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung eine Kapillare (162) umfaßt. 37. Measuring device according to claim 36, characterized in that the feed comprises a capillary (162).
38. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Probeneinlaßvorrichtung (142) ein Heizelement (166) zum Verdampfen der flüssigen Probe umfaßt, um die verdampfte Probe dem Meßgerät (14) zuführbar zu machen.38. Measuring device according to one of claims 36 or 37, characterized in that the sample inlet device (142) comprises a heating element (166) for evaporating the liquid sample in order to make the evaporated sample feedable to the measuring device (14).
39. Meßgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (14) ein On-line- Analytikmeßgerät ist.39. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (14) is an on-line analytical measuring device.
40. Meßgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (14) eine REMPI- Vorrichtung oder eine JET-REMPI-Vorrichtung umfaßt.40. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (14) comprises a REMPI device or a JET-REMPI device.
41. Verfahren zur Reinigung von Kontaminationsbereichen einer Meßvorrichtung, welche ein Meßgerät für insbesondere gasförmige Proben umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaminationsbereiche mit reaktiven Ionen beaufschlagt werden, welche durch chemische Reaktion Verunreinigungen in gasförmige Stoffe überführen und daß die Reaktionsprodukte abgeführt werden.41. A method for cleaning contamination areas of a measuring device, which comprises a measuring device for in particular gaseous samples, characterized in that the contamination areas are acted upon by reactive ions which convert impurities into gaseous substances by chemical reaction and that the reaction products are removed.
42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaminationsbereiche mit einem Prozeßgas gespült werden.42. The method according to claim 41, characterized in that the contamination areas are flushed with a process gas.
43. Verfahren nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktiven Ionen durch elektrische Gasentladung erzeugt werden. 43. The method according to claim 41 or 42, characterized in that the reactive ions are generated by electrical gas discharge.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktiven Ionen durch elektrische Gasentladung in dem Prozeßgas erzeugt werden, mit welchem die Kontaminationsbereiche beaufschlagt werden.44. The method according to claim 43, characterized in that the reactive ions are generated by electrical gas discharge in the process gas with which the contamination areas are applied.
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß als Prozeßgas Sauerstoff eingesetzt wird.45. The method according to any one of claims 42 to 44, characterized in that oxygen is used as the process gas.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß als Prozeßgas Luft eingesetzt wird.46. The method according to any one of claims 42 to 44, characterized in that air is used as the process gas.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß als Prozeßgas ein Sauerstofffreies Gas eingesetzt wird.47. The method according to any one of claims 42 to 44, characterized in that an oxygen-free gas is used as the process gas.
48. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß dem Prozeßgas Fluor zugemischt wird.48. The method according to any one of claims 42 to 47, characterized in that fluorine is added to the process gas.
49. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaminationsbereiche einer Probeneinlaßvorrichtung der Meßvorrichtung, mittels welcher die Proben dem Meßgerät zugeführt werden, mit reaktiven Ionen beaufschlagt werden.49. The method according to any one of claims 41 to 48, characterized in that the contamination areas of a sample inlet device of the measuring device, by means of which the samples are fed to the measuring device, are acted upon by reactive ions.
50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktiven Ionen im wesentlichen die inneren Oberflächen der Probeneinlaßvorrichtung beaufschlagen, welche durch Verunreinigungen kontaminierbar sind. 50. The method according to claim 49, characterized in that the reactive ions essentially act on the inner surfaces of the sample inlet device, which are contaminable by impurities.
51. Verfahren nach einem der Ansprüche 44 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß in der Probeneinlaßvorrichtung ein Plasma in einem Plasmaraum zur Erzeugung der reaktiven Ionen gebildet wird, wobei das Plasma im wesentlichen die Kontaminationsbereiche der Probeneinlaßvorrichtung beaufschlagt.51. The method according to any one of claims 44 to 50, characterized in that a plasma is formed in the sample inlet device in a plasma space for generating the reactive ions, wherein the plasma essentially acts on the contamination areas of the sample inlet device.
52. Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Probeneinlaßvorrichtung eine Plasmakammer umfaßt, wobei das Plasma in einem Innenraum der Plasmakammer gebildet wird, welcher im wesentlichen die Kontaminationsbereiche umfaßt.52. The method according to claim 51, characterized in that the sample inlet device comprises a plasma chamber, the plasma being formed in an interior of the plasma chamber which essentially comprises the contamination areas.
53. Verfahren nach Anspruch 51 oder 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung zur Bildung des Plasmas der Probeneinlaßvorrichtung als Wechselstromleistung zugeführt wird.53. The method according to claim 51 or 52, characterized in that the power for forming the plasma of the sample inlet device is supplied as an AC power.
54. Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß in das Prozeßgas zur Plasmabildung elektrische Hochfrequenzleistung kapazitiv oder über einen Transformator eingekoppelt wird.54. The method according to claim 53, characterized in that in the process gas for plasma formation electrical high-frequency power is coupled capacitively or via a transformer.
55. Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß in das Prozeßgas elektrische Hochfrequenzleistung induktiv eingekoppelt wird.55. The method according to claim 53, characterized in that high-frequency electrical power is inductively coupled into the process gas.
56. Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß in das Prozeßgas Mikrowellenleistung zur Bildung des Plasmas eingekoppelt wird, wobei die Plasmakammer als Hohlraumresonator ausgebildet ist. 56. The method according to claim 53, characterized in that microwave power is coupled into the process gas to form the plasma, the plasma chamber being designed as a cavity resonator.
57. Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma in einem Plasmaraum zwischen einer Innenelektrode und inneren Oberflächen der Plasmakammer erzeugt wird.57. The method according to claim 54, characterized in that the plasma is generated in a plasma space between an inner electrode and inner surfaces of the plasma chamber.
58. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reinigungsgrad der Kontaminationsbereiche überwacht oder überprüft wird.58. The method according to any one of claims 41 to 57, characterized in that a degree of cleaning of the contamination areas is monitored or checked.
59. Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung des Reinigungsgrades als Echtzeitüberwachung erfolgt.59. The method according to claim 58, characterized in that the monitoring of the degree of cleaning is carried out as real-time monitoring.
60. Verfahren nach Anspruch 58 oder 59, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Emissionsspektrum und insbesondere charakteristische optische Emissionslinien von Reaktionsprodukten oder möglichen Reaktionsprodukten überwacht werden.60. The method according to claim 58 or 59, characterized in that the optical emission spectrum and in particular characteristic optical emission lines of reaction products or possible reaction products are monitored.
61. Verfahren nach einem der Ansprüche 58 bis 60, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät selber zur Überwachung oder Überprüfung des Reinigungsgrades der Kontaminationsbereiche eingesetzt wird.61. The method according to any one of claims 58 to 60, characterized in that the measuring device itself is used for monitoring or checking the degree of cleaning of the contamination areas.
62. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 61, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsprozeß der Kontaminationsbereiche zeitlich gesteuert erfolgt.62. The method according to any one of claims 41 to 61, characterized in that the cleaning process of the contamination areas is time-controlled.
63. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß während der Durchführung des Reinigungsprozesses die Probenzuführung zur Probeneinlaßvorrichtung gesperrt wird. 63. The method according to any one of claims 49 to 62, characterized in that the sample feed to the sample inlet device is blocked while the cleaning process is being carried out.
64. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß während der Durchführung des Reinigungsprozesses Prozeßgas durch die Probeneinlaßvorrichtung geführt wird und diese Prozeßgasführung bei Beendigung des Reinigungsprozesses gesperrt wird.64. The method according to any one of claims 49 to 63, characterized in that process gas is passed through the sample inlet device during the execution of the cleaning process and this process gas flow is blocked when the cleaning process is ended.
65. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beendigung des Reinigungsprozesses das Prozeßgas aus der Probeneinlaßvorrichtung abgepumpt wird.65. The method according to claim 44, characterized in that the process gas is pumped out of the sample inlet device at the end of the cleaning process.
66. Verfahren nach einem der Ansprüche 62 bis 65, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der reaktiven Ionen zeitlich gesteuert wird.66. The method according to any one of claims 62 to 65, characterized in that the generation of the reactive ions is controlled in time.
67. Verfahren nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beendigung des Reinigungsprozesses die Leistungseinkopplung in das Prozeßgas zur Erzeugung reaktiver Ionen abgeschaltet wird.67. The method according to claim 66, characterized in that at the end of the cleaning process, the coupling of power into the process gas for generating reactive ions is switched off.
68. Verfahren nach einem der Ansprüche 58 bis 67, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beendigung des Reinigungs- prozesses durch den Reinigungsgrad der Kontaminations- bereiche, welcher überwacht wird, gesteuert wird.68. The method according to any one of claims 58 to 67, characterized in that a termination of the cleaning process is controlled by the degree of cleaning of the contamination areas, which is monitored.
69. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 68, dadurch gekennzeichnet, daß ein Probeneinlaß der Probeneinlaßvorrichtung in das Meßgerät durch ein Probeneinlaßventil zeitlich gesteuert wird.69. The method according to any one of claims 49 to 68, characterized in that a sample inlet of the sample inlet device into the measuring device is timed by a sample inlet valve.
70. Verfahren nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß während des Reinigungsprozesses der Kontaminations- bereiche der Probeneinlaß in das Meßgerät durch das Probeneinlaßventil geschlossen wird. 70. The method according to claim 69, characterized in that during the cleaning process of the contamination areas of the sample inlet into the measuring device is closed by the sample inlet valve.
71. Verfahren nach Anspruch 69 oder 70, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließdruck des Probeneinlaßventils einstellbar und insbesondere stufenlos einstellbar ist.71. The method according to claim 69 or 70, characterized in that the closing pressure of the sample inlet valve is adjustable and in particular continuously adjustable.
72. Verfahren nach einem der Ansprüche 69 bis 71, dadurch gekennzeichnet, daß der Probeneinlaß bezüglich des Plasmaraums so angeordnet ist, daß im Plasma gebildete Moleküle und reaktive Ionen in die Nähe des Probeneinlasses gelangen können.72. The method according to any one of claims 69 to 71, characterized in that the sample inlet is arranged with respect to the plasma space so that molecules and reactive ions formed in the plasma can get close to the sample inlet.
73. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 72, dadurch gekennzeichnet, daß die Probeneinlaßvorrichtung als Probenanreicherungsstufe ausgebildet ist.73. The method according to any one of claims 49 to 72, characterized in that the sample inlet device is designed as a sample enrichment stage.
74. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 73, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anreicherungselement, welches im Plasmaraum angeordnet ist, von einem Wärmeübertragungs- medium beaufschlagt wird, um die Temperatur des Anreicherungselementes zu steuern, so daß an dem Anreicherungselement in Abhängigkeit der Temperatur Proben kondensieren oder desorbieren können.74. The method according to any one of claims 42 to 73, characterized in that an enrichment element, which is arranged in the plasma space, is acted upon by a heat transfer medium in order to control the temperature of the enrichment element, so that samples of the enrichment element depending on the temperature can condense or desorb.
75. Verfahren nach Anspruch 74, dadurch gekennzeichnet, daß bei kapazitiver Einkopplung von Hochfrequenzleistung in das Prozeßgas zur Plasmabildung das Anreicherungselement durch die Innenelektrode der Plasmakammer gebildet wird.75. The method according to claim 74, characterized in that with capacitive coupling of high-frequency power into the process gas for plasma formation, the enrichment element is formed by the inner electrode of the plasma chamber.
76. Verfahren nach einem Ansprüche 51 bis 75, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmakammer und insbesondere Wände der Plasmakammer geheizt werden. 76. The method according to any one of claims 51 to 75, characterized in that the plasma chamber and in particular walls of the plasma chamber are heated.
77. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 76, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe, welche der Probeneinlaßvorrichtung zugeführt wird, gasförmig ist.77. The method according to any one of claims 49 to 76, characterized in that the sample which is fed to the sample inlet device is gaseous.
78. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 77, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe, welche der Probeneinlaßvorrichtung zugeführt wird, flüssig ist.78. The method according to any one of claims 49 to 77, characterized in that the sample which is fed to the sample inlet device is liquid.
79. Verfahren nach Anspruch 78, daß die flüssige Probe in einer Kapillare zugeführt wird.79. The method according to claim 78, that the liquid sample is supplied in a capillary.
80. Verfahren nach Anspruch 78 oder 79, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in der Probeneinlaßvorrichtung verdampft wird.80. The method according to claim 78 or 79, characterized in that the liquid is evaporated in the sample inlet device.
81. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 80, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät ein On-line-Analytik- Meßgerät ist.81. The method according to any one of claims 41 to 80, characterized in that the measuring device is an on-line analytical measuring device.
82. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 81, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät eine REMPI-Vorrichtung oder eine JET-REMPI-Vorrichtung umfaßt.82. The method according to any one of claims 41 to 81, characterized in that the measuring device comprises a REMPI device or a JET-REMPI device.
83. Probeneinlaßventil, welches in einer Probeneinlaßvorrichtung angeordnet ist und zum Schließen eines Probeneinlasses der Probeneinlaßvorrichtung in ein Meßgerät für die Proben dient, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schließdruck des Probeneinlaßventiles ( 60 ) einstellbar ist.83. Sample inlet valve, which is arranged in a sample inlet device and serves to close a sample inlet of the sample inlet device into a measuring device for the samples, characterized in that a closing pressure of the sample inlet valve (60) is adjustable.
84. Probeneinlaßventil nach Anspruch 83, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließdruck stufenlos einstellbar ist. 84. Sample inlet valve according to claim 83, characterized in that the closing pressure is infinitely adjustable.
85. Probeneinlaßventil nach Anspruch 83 oder 84, dadurch gekennzeichnet, daß das Probeneinlaßventil (40) ein Einstellmittel ( 58 ) zur Einstellung des Schließdruckes aufweist, welches so angeordnet ist, daß zur Einstellung des Schließdruckes eine Demontage des Probeneinlaßventiles (40) nicht erforderlich ist.85. Sample inlet valve according to claim 83 or 84, characterized in that the sample inlet valve (40) has an adjusting means (58) for adjusting the closing pressure, which is arranged such that a dismantling of the sample inlet valve (40) is not necessary for adjusting the closing pressure.
86. Probeneinlaßventil nach Anspruch 85, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellmittel (58) einem Ventilteller (44) des Probeneinlaßventils (40) abgewandt angeordnet ist.86. Sample inlet valve according to claim 85, characterized in that the adjusting means (58) is arranged facing away from a valve plate (44) of the sample inlet valve (40).
87. Probeneinlaßventil nach Anspruch 86, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellmittel (58) durch ein in einem Gewinde (56) drehbares Einstellelement gebildet ist, durch welches eine Ventilfeder (62) zur Einstellung einer Ventilfedervorspannung beaufschlagbar ist.87. Sample inlet valve according to claim 86, characterized in that the adjusting means (58) is formed by an adjusting element which is rotatable in a thread (56) and through which a valve spring (62) can be acted upon for adjusting a valve spring preload.
88. Probeneinlaßventil nach einem der Ansprüche 83 bis 87, dadurch gekennzeichnet, daß das Probeneinlaßventil (40) elektromagnetisch betätigbar ist.88. Sample inlet valve according to one of claims 83 to 87, characterized in that the sample inlet valve (40) can be actuated electromagnetically.
89. Probeneinlaßventil nach einem der Ansprüche 83 bis 88, gekennzeichnet durch seine Verwendung in einer Meßvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 25, 32 bis 40.89. Sample inlet valve according to one of claims 83 to 88, characterized by its use in a measuring device according to one of claims 1 to 25, 32 to 40.
90. Meßvorrichtung, umfassend ein Meßgerät, in dem mittels Expansion eines Probenmoleküle enthaltenden Trägergases durch eine Düse in ein Vakuum ein divergenter Trägergasstrahl erzeugbar ist, die Probenmoleküle in einem Ionisationsbereich des Trägergasstrahles durch Absorption von Photonen selektiv zu Probenmolekülionen ionisierbar sind und die Probenmoleküle durch ein elektrisches Ziehfeld in ein Massenspektrometer ziehbar und in dem Massenspektrometer detektierbar sind, und ein Probeneinlaßvorrichtung, durch welche eine Probe dem Meßgerät zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe der Probeneinlaßvorrichtung ( 142 ) als flüssige Probe zuführbar ist.90. Measuring device, comprising a measuring device in which a divergent carrier gas jet can be generated by expanding a carrier gas containing sample molecules through a nozzle into a vacuum, the sample molecules in one Ionization range of the carrier gas jet are selectively ionizable to sample molecule ions by absorption of photons and the sample molecules can be drawn into a mass spectrometer by means of an electric pulling field and can be detected in the mass spectrometer, and a sample inlet device through which a sample can be fed to the measuring device, characterized in that the sample of the Sample inlet device (142) can be supplied as a liquid sample.
91. Meßvorrichtung nach Anspruch 90, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe mittels einer Kapillare (162) zuführbar ist.91. Measuring device according to claim 90, characterized in that the sample can be supplied by means of a capillary (162).
92. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 90 oder 91, dadurch gekennzeichnet, daß die Probeneinlaßvorrichtung (142) ein Heizelement (166) zum Verdampfen der flüssigen Probe umfaßt, um die flüssige Probe dem Meßgerät (14) zuführbar zu machen.92. Measuring device according to one of claims 90 or 91, characterized in that the sample inlet device (142) comprises a heating element (166) for evaporating the liquid sample in order to make the liquid sample feedable to the measuring device (14).
93. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 90 bis 92, dadurch gekennzeichnet, daß die Probeneinlaßvorrichtung (142) an einem Probeneinlaß (160) in das Meßgerät (14) ein Probeneinlaßventil (40) aufweist und daß die flüssige Probe der Probeneinlaßvorrichtung (142) bei geschlossenem Probeneinlaßventil (40) zuführbar ist.93. Measuring device according to one of claims 90 to 92, characterized in that the sample inlet device (142) at a sample inlet (160) in the measuring device (14) has a sample inlet valve (40) and that the liquid sample of the sample inlet device (142) when the Sample inlet valve (40) can be supplied.
94. Verfahren zum Nachweis von Probenmolekülen in einem Trägergas, bei dem das Trägergas mit den Probenmolekülen mittels einer Probeneinlaßvorrichtung einem Meßgerät zugeführt wird, mittels Expansion des Trägergases durch eine Düse in ein Vakuum ein divergenter Trägergasstrahl erzeugt wird, die Probenmoleküle in einem Ionisationsbereich des Trägergasstrahls durch Absorption von Photonen selektiv zu Probenmolekülionen ionisiert und die Probenmolekülionen durch ein elektrisches Ziehfeld in ein Massenspektrometer gezogen und in dem Massenspektrometer detektiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe der Probeneinlaßvorrichtung als flüssige Probe zugeführt wird.94. A method for the detection of sample molecules in a carrier gas, in which the carrier gas with the sample molecules is fed to a measuring device by means of a sample inlet device, by means of expansion of the carrier gas through a nozzle into a vacuum, a divergent carrier gas jet is generated, the sample molecules are ionized selectively to sample molecule ions in an ionization region of the carrier gas jet by absorption of photons, and the sample molecule ions are drawn through an electric pulling field into a mass spectrometer and detected in the mass spectrometer, characterized in that the sample is fed to the sample inlet device as a liquid sample.
95. Verfahren nach Anspruch 94, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Probe mittels einer Kapillare zugeführt wird.95. The method according to claim 94, characterized in that the liquid sample is supplied by means of a capillary.
96. Verfahren nach einem der Ansprüche 94 oder 95, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Probe in der Probeneinlaßvorrichtung verdampft wird.96. The method according to any one of claims 94 or 95, characterized in that the liquid sample is evaporated in the sample inlet device.
97. Verfahren nach einem der Ansprüche 94 bis 96, dadurch gekennzeichnet, daß ein Probeneinlaß der Probeneinlaßvorrichtung in das Meßgerät durch ein Probeneinlaßventil zeitlich gesteuert wird und daß die flüssige Probe der Probeneinlaßvorrichtung bei geschlossenem Probeneinlaßventil zugeführt wird. 97. The method according to any one of claims 94 to 96, characterized in that a sample inlet of the sample inlet device into the measuring device is timed by a sample inlet valve and that the liquid sample is supplied to the sample inlet device when the sample inlet valve is closed.
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