JPH0821363B2 - Method for sampling plasma into a vacuum chamber and apparatus with rf bias therefor - Google Patents
Method for sampling plasma into a vacuum chamber and apparatus with rf bias thereforInfo
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- JPH0821363B2 JPH0821363B2 JP61095855A JP9585586A JPH0821363B2 JP H0821363 B2 JPH0821363 B2 JP H0821363B2 JP 61095855 A JP61095855 A JP 61095855A JP 9585586 A JP9585586 A JP 9585586A JP H0821363 B2 JPH0821363 B2 JP H0821363B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、誘導的に発生させたプラズマを真空チェン
バへ向って穿設された開口部を介して該真空チェンバ内
に標本抽出するための方法及び装置に関するものであ
る。さらに、本発明は、そのような標本抽出を使い質量
分析するための方法及び装置に関するものである。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method and a method for sampling an inductively generated plasma into an interior of a vacuum chamber through an opening drilled towards the vacuum chamber. It relates to the device. Further, the invention relates to methods and apparatus for mass spectrometry using such sampling.
本発明は、本発明者等の米国特許第4,501,965号に記
載の方法及び装置の変更例に関係しており、該米国特許
第4,501,965号に示された方法及び装置と共に使用され
得るものである。特に、本発明は質量分析に関して記載
する。The present invention relates to a modification of the method and apparatus described in our US Pat. No. 4,501,965 and may be used with the method and apparatus shown in US Pat. No. 4,501,965. In particular, the invention is described with respect to mass spectrometry.
従来の技術 上記米国特許第4,501,965号に記載されているよう
に、ある物質の1つの標本を高温プラズマ中へ導入する
ことによって、その標本の分析をなすような要望がしば
しばある。該プラズマにより、その物質中の元素の優勢
荷電イオンを作り出す。該イオンは、プラズマ中より質
量分析器が設けられた真空チェンバへ、該標本中のトレ
ース物質の存在検知のため導入される。PRIOR ART As described in the above-referenced U.S. Pat. No. 4,501,965, there is often the desire to make an analysis of a sample by introducing it into a high temperature plasma. The plasma creates predominantly charged ions of the elements in the material. The ions are introduced from the plasma into a vacuum chamber provided with a mass spectrometer to detect the presence of trace material in the sample.
発明が解決しようとする問題点 しかし、プラズマ本体よりプラズマの標本を抽出し、
小さな開口部を介して真空チェンバへ導入させることは
容易なことではなかった。上記米国特許第4,501,965号
では、プラズマ中に存在する電圧揺動を削減することに
より真空チェンバへのプラズマの標本抽出についての改
良を行なう方法及び装置を提供している。この方式によ
り、開口部に発生するアークの問題は大巾に減じられ
た。このようなアーク発生は、開口部の腐食、所望のス
ペクトルに干渉するような開口部物質の背景スペクトル
を生じさせる開口部物質のスパッタリング、高レベルの
二重荷電イオンの発生、及び紫外線光子ノイズの発生等
の原因となる。Problems to be Solved by the Invention However, by extracting a plasma sample from the plasma body,
Introduction into the vacuum chamber through a small opening has not been easy. U.S. Pat. No. 4,501,965 provides a method and apparatus for improving plasma sampling into a vacuum chamber by reducing the voltage swings present in the plasma. With this method, the problem of arcing at the opening was greatly reduced. Such arcing can cause corrosion of the aperture, sputtering of the aperture material that causes a background spectrum of the aperture material that interferes with the desired spectrum, generation of high levels of doubly charged ions, and UV photon noise. It causes the occurrence.
問題点を解決するための手段 本発明は、適切な無線周波数(RF)バイアスを開口部
板に供給するという従来のものとは異った手段により、
アーク発生問題を解消するための方法及び装置を提供す
るものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a non-conventional means of providing an appropriate radio frequency (RF) bias to an aperture plate.
A method and apparatus for eliminating the arcing problem.
本発明は、第1の端子と第2の端子の間に少なくとも
コイルが1回巻きされ、該コイル内に該1回巻きコイル
により限定されるプラズマ発生空間を有する電気的誘導
コイルと、該プラズマを発生させるために、該空間を加
熱するための該コイルへ供給する第1のRF電圧を発生す
る第1の発生装置とを有するプラズマ発生手段、それ自
体が1つの隔壁となっている開口板を有する真空チェン
バ、該開口板は1つの開口部を上記プラズマ発生空間に
隣接する該開口板上に有しており、該開口部を介して、
上記発生したプラズマの1部を上記真空チェンバへ標本
抽出していること、上記第1のRF電圧と同一周波数及び
位相同期した第2のRF電圧を発生する第2の発生装置、
及び上記プラズマ中のイオンの上記開口部を介しての流
れを増加させるために、上記第2のRF電圧により上記開
口板をバイアスさせるように該開口板と第2の発生装置
とを連結する手段を含むことを特徴とするプラズマ中の
イオンを真空チェンバへ標本抽出する装置を提供するも
のである。The present invention relates to an electric induction coil in which a coil is wound at least once between a first terminal and a second terminal, and a plasma generation space defined by the one-turn coil is provided in the coil, and the plasma. Generating means for generating a first RF voltage to be supplied to the coil for heating the space to generate a plasma, and an opening plate which itself is a partition wall. A vacuum chamber having an opening plate having one opening on the opening plate adjacent to the plasma generation space, and through the opening,
Sampling a part of the generated plasma into the vacuum chamber, a second generator for generating a second RF voltage having the same frequency and phase synchronization as the first RF voltage,
And means for connecting the aperture plate with a second generator so as to bias the aperture plate by the second RF voltage to increase the flow of ions in the plasma through the aperture. And a device for sampling ions in a plasma into a vacuum chamber.
さらに、本発明は、上記米国特許第4,501,965号に開
示された構成を補足するものである。Furthermore, the present invention complements the configuration disclosed in the above-mentioned US Pat. No. 4,501,965.
上記米国特許においては、プラズマ中における電圧揺
動を大幅に削減する手段が提供されたが、プラズマ中に
おける加熱電流及びこの他の十分に理解されない要因に
より依然として電圧揺動が残っている。少なくとも加熱
電流による電圧揺動は削減できない。よって、この残留
電圧揺動は依然として何等かの残留アーク発生の要因に
なり得、特に上記米国特許に示されるように真空チェン
バの第2の真空チェンバ部の入口に隣接した部分におけ
るアーク発生の要因となっている。In the above-mentioned U.S. patents, a means of significantly reducing voltage swings in the plasma has been provided, but the voltage swings still remain due to the heating current in the plasma and other poorly understood factors. At least the voltage fluctuation due to the heating current cannot be reduced. Thus, this residual voltage swing can still be a cause of some residual arcing, particularly arcing in the portion of the vacuum chamber adjacent the inlet of the second vacuum chamber section, as shown in the U.S. patent. Has become.
本発明は、本発明による真空チェンバの第2の真空チ
ェンバ部における開口板へのRFバイアス供給という手段
を上記米国特許第4,501,965号の発明に結びつけること
により、第2の真空チェンバ部へのイオン信号伝達の一
層の改善を図るものである。The present invention combines the means for supplying an RF bias to the aperture plate in the second vacuum chamber section of the vacuum chamber according to the present invention with the invention of the above-mentioned US Pat. No. 4,501,965 to obtain an ion signal to the second vacuum chamber section. It is intended to further improve the transmission.
よって、本発明は、上記構成の他、第1の端子と第2
の端子の間に少なくともコイルが1回巻きされ、該コイ
ル内に該1回巻きコイルにより限定されるプラズマ発生
空間を有する電気的誘導コイルと、該プラズマを発生さ
せるために、該空間を加熱するための該コイルへ供給さ
れる第1のRF電圧を発生するRF発生装置とを有するプラ
ズマ発生手段、第1の真空チェンバ部と第2の真空チェ
ンバ部を有する真空チェンバであって、該真空チェンバ
の1つの外壁を形成すべくサンプラ開口部を有するサン
プラ板と該真空チェンバ内に設けられ、スキマー開口部
を有するスキマー板とを有し、該サンプラ板とスキマー
板とは隔てられて設けられており、その間に上記第1の
真空チェンバ部を形成し、該スキマー板と隔てられた第
2の壁を有しており、該第2の壁と該スキマー板との間
に上記第2の真空チェンバ部を形成している上記真空チ
ェンバ、上記サンプラ板上のサンプラ開口部及びスキマ
ー板上のスキマー開口部とは、上記プラズマの一部を該
サンプラ開口部を介して上記第1の真空チェンバ部へ標
本抽出し、さらに、該スキマー開口部を介して上記第2
の真空チェンバ部へ標本抽出できるように設けられてい
ること、及び第1のRFバイアス電圧を作り出すRF発生装
置に接続しており、上記スキマー開口部を介してのイオ
ン流の増加のため、少なくとも上記スキマー板に該RFバ
イアス電圧を印加する手段を含むことを特徴とする真空
チェンバ内へプラズマ標本抽出するための装置をも提供
している。Therefore, in the present invention, in addition to the above configuration, the first terminal and the second terminal
An electrical induction coil having at least one winding between the terminals of the coil and having a plasma generation space defined by the one-turn coil in the coil, and heating the space to generate the plasma Generating means for generating a first RF voltage supplied to the coil for use in plasma, a vacuum chamber having a first vacuum chamber section and a second vacuum chamber section, the vacuum chamber comprising: A sampler plate having a sampler opening to form one outer wall and a skimmer plate having a skimmer opening, the sampler plate and the skimmer plate being separated from each other. And a second wall that forms the first vacuum chamber portion therebetween and is separated from the skimmer plate, and the second vacuum is provided between the second wall and the skimmer plate. Chi The vacuum chamber forming the chamber part, the sampler opening on the sampler plate and the skimmer opening on the skimmer plate refer to a part of the plasma through the sampler opening and the first vacuum chamber part. To a second sample through the skimmer opening.
To be sampled into the vacuum chamber of the device, and connected to an RF generator that produces a first RF bias voltage, due to an increase in ion flow through the skimmer opening, at least An apparatus for plasma sampling into a vacuum chamber is also provided which includes means for applying the RF bias voltage to the skimmer plate.
実施例 以下、本発明の実施例を添付図面を用いて詳細に説明
する。Example Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
実施例1 第1図は、本発明の第1の実施例の装置を示す概念図
である。Embodiment 1 FIG. 1 is a conceptual diagram showing an apparatus according to the first embodiment of the present invention.
第1図において、プラズマ筒10は、電気的誘導コイル
12により覆われている。プラズマ形成用として使われ
る、例えばアルゴンのような担体ガスを供給源14より導
管16を通してプラズマ筒10へ供給している。さらに、供
給源14からは別の上記担体ガスの流れがプラズマ筒10内
の内部管18を通して、その誘導コイル12の上流部で断面
扇状に広がったフレア端よりプラズマ筒10へ排出されて
いる。分析されるべきトレース物質を含んだサンプルガ
スは供給源22より例えばアルゴンより成る担体ガス中へ
内部管18と同軸であり、その内部に設けられた導管24を
通ってプラズマ筒10へ供給される。このようにして、サ
ンプルガスはプラズマが形成されるべき中心領域へ放出
される。In FIG. 1, a plasma cylinder 10 is an electric induction coil.
Covered by 12. A carrier gas such as argon, which is used for plasma formation, is supplied from a supply source 14 to the plasma tube 10 through a conduit 16. Further, another flow of the above carrier gas from the supply source 14 is discharged to the plasma tube 10 through the inner tube 18 in the plasma tube 10 from the flare end which has a fan-shaped cross section at the upstream portion of the induction coil 12. A sample gas containing the trace material to be analyzed is fed into the plasma tube 10 from a source 22 into a carrier gas, for example argon, coaxial with the inner tube 18 and through a conduit 24 provided therein. . In this way, the sample gas is released to the central region where the plasma is to be formed.
通常、コイル12の巻回数は少なく、同図面上では4回
巻きで示されている。このコイル12にはインピーダンス
整合ネットワーク28を介してRF発生器(無線周波数発生
器)26よりRF電力が供給されている。コイル12へ供給さ
れるRF電力は所望プラズマの性質により大略200ワット
から10,000ワットの範囲で調整される。また上記RF電力
の周波数は27メガヘルツ(MHz)と高いものである。第
1図には、上記のような構成により大気圧下で発生した
プラズマ30が示されている。Usually, the coil 12 has a small number of turns, and is shown as four turns in the drawing. RF power is supplied to the coil 12 from an RF generator (radio frequency generator) 26 via an impedance matching network 28. The RF power supplied to coil 12 is adjusted in the approximate range of 200 watts to 10,000 watts depending on the nature of the desired plasma. The frequency of the RF power is as high as 27 megahertz (MHz). FIG. 1 shows the plasma 30 generated under the atmospheric pressure by the above-mentioned structure.
上記プラズマ筒10は、真空チェンバ34の一方の側壁を
形成しているサンプラ板32に隣接して設けられており、
このサンプラ板32は図示されていない手段により水冷さ
れている。発生したプラズマ30はサンプラ板32に設けら
れた開口部36を通って、ダクト40を介してポンプ42によ
り真空にされた第1の真空チェンバ部38へ標本抽出され
る。通常、上記採取開口部36は、実際上「サンプラー」
といわれ、サンプラ板32と良電気伝導性を示す別体のも
のとして加工される。上記採取された以外の残余プラズ
マガスはプラズマ筒10とサンプラ板32との間の間隙43よ
り排出される。The plasma cylinder 10 is provided adjacent to the sampler plate 32 forming one side wall of the vacuum chamber 34,
This sampler plate 32 is water-cooled by means not shown. The generated plasma 30 passes through the opening 36 provided in the sampler plate 32, and is sampled into the first vacuum chamber 38 which is evacuated by the pump 42 through the duct 40. Usually, the sampling opening 36 is actually a "sampler".
It is said that the sampler plate 32 and the sampler plate 32 are processed as a separate member having good electrical conductivity. The remaining plasma gas other than the sampled gas is discharged from the gap 43 between the plasma cylinder 10 and the sampler plate 32.
上記真空チェンバ34の第1の真空チェンバ部38は、第
2の開口部48が設けられたスキマー板46により第2の真
空チェンバ部44と仕切られている。通常上記スキマー開
口部48も、「スキマー」といわれ、上記スキマー板46と
は良電気伝導性を示す別体のものとして加工される。第
2の真空チェンバ部44は、ポンプ50により真空とされて
いる。この第2の真空チェンバ44内には、質量分析器52
が設けられている。この質量分析器52は分析ロッド54を
有した1種の4重極質量分光計である。さらに分析ロッ
ド54とスキマー開口部48との間には従来のイオン光学素
子56が設けられている。イオン光学素子56は、例えば、
J.B.フレンチ等(J.B.French et al)による米国特許番
号第4,328,420に示される直流でないRF電力だけが供給
されている穿設された四重極ロッドを有しているか、ま
たはそのようなRF電力が供給されたロッドと分析ロッド
54の間に標準ベッセルボックスレンズを有していてもよ
い。The first vacuum chamber section 38 of the vacuum chamber 34 is separated from the second vacuum chamber section 44 by a skimmer plate 46 having a second opening 48. Usually, the skimmer opening 48 is also called a "skimmer", and is processed as a separate body having good electric conductivity from the skimmer plate 46. The second vacuum chamber section 44 is evacuated by a pump 50. Within this second vacuum chamber 44 is a mass spectrometer 52.
Is provided. The mass analyzer 52 is a type of quadrupole mass spectrometer having an analysis rod 54. Further, a conventional ion optical element 56 is provided between the analysis rod 54 and the skimmer opening 48. The ion optical element 56 is, for example,
Has a perforated quadrupole rod that is only supplied with non-DC RF power as shown in US Pat. No. 4,328,420 to JB French et al, or is supplied with such RF power. And analysis rod
It may have a standard vessel box lens between 54.
本発明によれば、RF電圧の1つのサンプルは下記の如
く出力される。RF発生器26からの出力は、リード58を介
して位相調整ネットワーク60で位相調整され、増幅器62
で振幅調整され、リード64を介してサンプラ板32へ供給
される。サンプラ板32は絶縁リング66により(直流的)
電気的にアースより絶縁されているが、アースに対して
相当な容量を有している。上記米国特許第4,501,965号
において示したような、プラズマ24中の電圧揺動を減少
させるような特別な装置は本実施例では用いていない。According to the present invention, one sample of the RF voltage is output as follows. The output from the RF generator 26 is phase adjusted in a phase adjustment network 60 via a lead 58 and an amplifier 62
The amplitude is adjusted by and is supplied to the sampler plate 32 via the lead 64. Insulating ring 66 for sampler plate 32 (for direct current)
It is electrically isolated from earth, but has a considerable capacitance to earth. No special device, such as that shown in U.S. Pat. No. 4,501,965, for reducing voltage fluctuations in plasma 24 is used in this embodiment.
上記のような構成の装置において、サンプラ32に何等
RFバイアスを加えず、またサンプラ板32はアースされて
いようが、絶縁されていようがに関かわらず、プラズマ
とサンプラ板32の開口部36との間にアークの発生が観察
された。サンプラ板32へリード64を介して位相が正しく
調整されたRFバイアスが加えられたとき、上記アークの
消えることが(消弧)観察された。もし、RFバイアスの
位相を180゜反転させると、上記アークは減少せず、む
しろ増加した。この理由は、絶縁されていようが否かに
関かわらずアースとの間に大きな容量を有するサンプラ
板32は常にRF電位またはRF電位近くにあるので、プラズ
マ30との間の電圧差が通常、上記アーク発生の原因とな
る。もし、サンプラ板32へ加えられたRF電圧がプラズマ
30のピーク間電圧揺動と同一位相であれば、サンプラ板
32とサンプラ板32に最も近いプラズマ30の端との間の電
圧差は減少し、アークも消える。位相が逆転しても、電
位差は減少せず、事実増加してしまう。その結果、アー
クは消えない。In the device having the above configuration, the sampler 32
Arcing was observed between the plasma and the openings 36 in the sampler plate 32, whether RF bias was applied and whether the sampler plate 32 was grounded or insulated. The extinction of the arc was observed when a properly phased RF bias was applied to the sampler plate 32 via the lead 64. If the phase of the RF bias was reversed 180 °, the arc did not decrease, but rather increased. The reason for this is that the sampler plate 32, which has a large capacitance with the ground regardless of whether it is insulated or not, is always at or near the RF potential, so that the voltage difference with the plasma 30 is usually It causes the above arc. If the RF voltage applied to the sampler plate 32 is plasma
If it is in the same phase as the peak-to-peak voltage fluctuation of 30, the sampler plate
The voltage difference between 32 and the end of the plasma 30 closest to the sampler plate 32 is reduced and the arc is extinguished. Even if the phases are reversed, the potential difference does not decrease but actually increases. As a result, the arc does not disappear.
さらに、プラズマ30はサンプラ板32の開口部36との間
ばかりではなく、スキマー板46の開口部48との間にもア
ークを発生する。そのようなアークは、スキマー板46と
プラズマ30とが相当な電気的接触関係にあるとき発生す
る。特に、サンプラ開口部36が大きい径を有する場合発
生し易い。加えて、もしサンプラ板32がRFバイアスさ
れ、スキマー板46が接地されていると、RFバイアス自身
が、これらサンプラ板32とスキマー板46間のRF電圧差に
より第1の真空チェンバ部38の低気圧領域が、放電の原
因となる。このような放電は、プラズマ30とサンプラ板
32間またはスキマー板46間の電圧による放電と同様の有
害効果である。Furthermore, the plasma 30 generates an arc not only with the opening 36 of the sampler plate 32 but also with the opening 48 of the skimmer plate 46. Such an arc occurs when skimmer plate 46 and plasma 30 are in substantial electrical contact. In particular, it easily occurs when the sampler opening 36 has a large diameter. In addition, if the sampler plate 32 is RF-biased and the skimmer plate 46 is grounded, the RF bias itself causes a low voltage in the first vacuum chamber section 38 due to the RF voltage difference between the sampler plate 32 and the skimmer plate 46. The atmospheric pressure region causes the discharge. Such an electric discharge is generated by the plasma 30 and the sampler plate.
It has the same harmful effect as the discharge due to the voltage between 32 or the skimmer plate 46.
スキマー板46の開口部48とプラズマ30間またはその隣
接素子間のアークは絶縁リング68を用いてスキマー板46
をアースから絶縁することによるか、またはRFパワーで
スキマー板46をバイアスすることによるかして減少また
は消去することができる。そのようなバイアス印加は、
第1図のようにRF発生器26より他方の出力をリード69を
介し引き出し、位相調整ネットワーク70、増幅器72へ通
し、真空フィードスル74及びリード75を介してスキマー
板46へ供給することにより行われる。The arc between the opening 48 of the skimmer plate 46 and the plasma 30 or its adjacent element is controlled by the insulating ring 68.
Can be reduced or eliminated by isolating it from ground or by biasing the skimmer plate 46 with RF power. Such bias application is
As shown in FIG. 1, the other output from the RF generator 26 is extracted through a lead 69, passed through a phase adjustment network 70, an amplifier 72, and supplied to a skimmer plate 46 through a vacuum feedthrough 74 and a lead 75. Be seen.
第2図は、本発明の第2の実施例の装置を示し、以下
新たに説明する以外は全て第1図の装置と同じであり、
特に参照番号にプライム機構「′」が付された構成部材
は第1図と同一である。第2図と第1図との違いは、サ
ンプラ板32′はRFバイアスがなされていないこと及びコ
イル12′の一端がアースされていないことである。その
代りに、上記本発明者等による米国特許第4,501,965号
に示される構成と同様に、コイル12′の両端間であり、
同コイルの中心部近くの点76でアースされている。これ
によりプラズマ30′とサンプラ板32′の開口部36′間の
アークを消去し、またそれ故に、サンプラ板32′へのRF
バイアス供給の必要性をなくしている。しかし、スキマ
ー板46′は依然として位相調整ネットワーク70′及び増
幅器72′を介してRFバイアスされている。FIG. 2 shows a device according to a second embodiment of the present invention, which is the same as the device shown in FIG.
In particular, components having a prime mechanism "'" added to the reference numbers are the same as those in FIG. The difference between FIG. 2 and FIG. 1 is that the sampler plate 32 'is not RF biased and one end of the coil 12' is not grounded. Instead, between the ends of the coil 12 ', similar to the configuration shown in U.S. Pat.No. 4,501,965 by the present inventors,
It is grounded at point 76 near the center of the coil. This extinguishes the arc between the plasma 30 'and the opening 36' of the sampler plate 32 ', and hence the RF to the sampler plate 32'.
It eliminates the need for bias supply. However, skimmer plate 46 'is still RF biased through phase adjustment network 70' and amplifier 72 '.
第2図の装置を使うことにより、スキマー板46′へ印
加されたRFバイアスが正しい位相及び振幅であるとき
は、イオン伝達及びバックグランドノイズレベルの両方
においてかなりの改善が得られる。By using the apparatus of FIG. 2, significant improvements in both ion transfer and background noise levels are obtained when the RF bias applied to skimmer plate 46 'is of the correct phase and amplitude.
第1の実験として、第2図に示された構成におけるス
キマー板46′へ供給されるRFバイアスの位相及び振幅を
単位ミリリッター当り1マイクログラムのバナジウム溶
液を使っての最上の信号のために調整した。この特殊な
装置及び操作条件をもって、RFバイアスを最適位相及び
振幅に調整したとき、イオン信号は1秒間に89,000カウ
ントであり、バックグランドノイズは1秒間に66カウン
トであった。また、RFバイアスを取り除き、スキマー板
46′を単にフィードスル74′でアースすると、イオン信
号は1秒間に17,500カウントに下がり、バックグランド
ノイズは1秒間に427カウントに増加した。上記2つの
場合の信号対バックグランドノイズ比は、上記最適RFバ
イアスを削除したとき、35倍の率で減少することが判明
した。しかしながら、続いて判明したことは、スキマー
板46′をRFバイアスから接地電圧へ切り換えることによ
るS/N比のロスは、スキマー板46′を約4インチの長さ
を有するリード75′を介して接地するよりも直接上記構
成の真空システムで接地すること、例えばスキマー板4
6′を真空システムに直接ボルト締めすることによって
減少することができることである。例え4インチのワイ
ヤのインダクタンスでも異常であり不必要な電圧をスキ
マー板に与えるのに十分な様子であった。それにもかか
わらず、最適に接地されたスキマー板46′であれば、ス
キマー板46′に正しいRFバイアスを印加することにりS/
N比を約2倍の率で改善できた。As a first experiment, the phase and amplitude of the RF bias supplied to the skimmer plate 46 'in the configuration shown in FIG. 2 was measured for the best signal using 1 microgram vanadium solution per milliliter. It was adjusted. With this special equipment and operating conditions, when the RF bias was adjusted to the optimum phase and amplitude, the ion signal was 89,000 counts per second and the background noise was 66 counts per second. Also, remove the RF bias, skimmer plate
Simply grounding the 46 'through the feedthrough 74', the ion signal dropped to 17,500 counts per second and the background noise increased to 427 counts per second. It was found that the signal to background noise ratio in the above two cases decreased by a factor of 35 when the optimal RF bias was deleted. However, it was subsequently discovered that the loss of signal-to-noise ratio due to switching the skimmer plate 46 'from RF bias to ground voltage caused the skimmer plate 46' to pass through the lead 75 'having a length of about 4 inches. Grounding directly in the vacuum system with the above configuration rather than grounding, for example, skimmer plate 4
The 6'can be reduced by bolting directly to the vacuum system. For example, the inductance of a 4-inch wire was abnormal, and it seemed to be enough to give an unnecessary voltage to the skimmer plate. Nevertheless, if the skimmer plate 46 'is optimally grounded, the correct RF bias may be applied to the skimmer plate 46' to reduce the S / S
The N ratio could be improved at a rate of about twice.
第2の実験では、スキマー板46′へ供給されたRFバイ
アスの位相及び振幅の変更によるイオン信号の変化を異
った数位相及び2つの開口寸法について慎重に測定し、
グラフ上にプロットした。第3図はその結果得られたグ
ラフである。第3図のグラフにおいて、スキマー板46′
に供給された電圧、すなわち、RFピーク間電圧が横軸に
目盛られ、真空チェンバ内へ伝達されたイオン信号、す
なわち質量分光計52′により検出された1秒間当りのイ
オン数が縦軸に目盛られている。In the second experiment, changes in the ion signal due to changes in the phase and amplitude of the RF bias applied to the skimmer plate 46 'were carefully measured for different number phases and two aperture sizes,
Plotted on the graph. FIG. 3 is a graph obtained as a result. In the graph of FIG. 3, the skimmer plate 46 '
The voltage supplied to the, that is, the RF peak-to-peak voltage is scaled on the horizontal axis, and the ion signal transmitted to the vacuum chamber, that is, the number of ions per second detected by the mass spectrometer 52 'is scaled on the vertical axis. Has been.
第3図のグラフには、位相角0゜の曲線80、位相角90
゜の曲線82、位相角180゜の曲線84および位相角270゜の
曲線86の4つの曲線が示されている。In the graph of FIG. 3, a curve 80 with a phase angle of 0 ° and a phase angle 90
Four curves are shown, a curve 82 with a phase angle, a curve 84 with a phase angle of 180 degrees and a curve 86 with a phase angle of 270 degrees.
第3図に示した位相角は恣意的であり、それら位相角
は位相シフトネットワーク70′として使われている位相
シフトボックス上に示された位相シフト設置値である。
上記位相角は下記の理由により、コイル12′へ供給され
たRF電圧と、スキマー板46′に供給されたRF電圧の間の
位相差を表示するものではない。The phase angles shown in FIG. 3 are arbitrary and are the phase shift setpoints shown on the phase shift box used as the phase shift network 70 '.
The phase angle is not indicative of the phase difference between the RF voltage supplied to coil 12 'and the RF voltage supplied to skimmer plate 46' for the following reasons.
すなわち、第1の理由として、使用されているRF発生
器26′は数段の電力増幅を有し、リード69′はRF発生器
26′の電力増幅の最終段前に接続されている。そのよう
な最終段階において1つの位相シフトが生じると予想さ
れる。第2の理由として、RF発生器26′からコイル12′
のリード長は約3メートルであるので、RF発生器26′で
作り出されるRF電圧とプラズマ30に供給されるRF電圧の
間には位相に関して約1/3波長または120゜のシフトが生
じる。第3の理由として、増幅器72′内及び増幅器72′
よりスキマー板46′へのリードケーブルにおいても位相
シフトが生じる。加えて、フィードスル74′には図示さ
れていない抵抗・容量ネットワークがあり増幅器よりの
電圧を最適レベルまで減じており、これにより、さらな
る位相シフトが導入される。また、ネットワーク70′か
ら増幅器72′及び増幅器72′からフィードスル74′にか
けてのリード69′による位相シフトがある。よって、プ
ラズマ中のRF電圧とスキマー板46′におけるRFバイアス
間の位相シフトを直接測定することは容易ではない。よ
って、第3図にプロットされた位相は、ある数位相が他
よりもたいへんよい結果を生じるという事実のみを表示
しているに過ぎない。Thus, as a first reason, the RF generator 26 'used has several stages of power amplification, and the lead 69' has an RF generator.
It is connected before the final stage of power amplification of 26 '. It is expected that one phase shift will occur in such final stage. Secondly, the RF generator 26 'to the coil 12'
Since the lead length is about 3 meters, there is a shift in phase of about 1/3 wavelength or 120 ° between the RF voltage produced by the RF generator 26 'and the RF voltage supplied to the plasma 30. Thirdly, the amplifier 72 'and the amplifier 72'
A phase shift also occurs in the lead cable to the skimmer plate 46 '. In addition, the feedthrough 74 'has a resistor-capacitance network (not shown) to reduce the voltage from the amplifier to an optimum level, which introduces additional phase shift. There is also a phase shift due to the lead 69 'from the network 70' to the amplifier 72 'and from the amplifier 72' to the feedthrough 74 '. Therefore, it is not easy to directly measure the phase shift between the RF voltage in the plasma and the RF bias in the skimmer plate 46 '. Thus, the phases plotted in FIG. 3 only display the fact that some number phases produce much better results than others.
第3図より、最適イオン伝達は位相設定が270℃、RF
ピーク間電圧約1.5ボルトで生じることが判明する。使
用されている装置ではピーク間で1ボルトまでバイアス
電圧を下げられる。しかし、1ボルトより低い電圧が使
われた場合は、フィードスルが接地されている上記第1
の実験での信号ロスで明らかなように、曲線86はRFピー
ク電圧約1ボルトまたはそれ以下で鋭く下降するであろ
う。From Fig. 3, the optimum ion transfer phase setting is 270 ℃, RF
It turns out that it occurs at a peak-to-peak voltage of about 1.5 volts. The device used can reduce the bias voltage to 1 volt peak-to-peak. However, if a voltage lower than 1 volt is used, the above-mentioned first
Curve 86 will fall sharply at RF peak voltages of about 1 volt or less, as evidenced by the loss of signal in the previous experiment.
第3図のグラフは直径0.027インチのサンプラ開口部3
6′を使用して得られたものである。これは比較的小さ
い開口径であり、次に説明するように、サンプラ開口部
36′の直径寸法はスキマー板46′へ供給されるRFバイア
ス電圧により生じる効果に相当な影響を及ぼす。The graph in Figure 3 shows a sampler opening 3 with a diameter of 0.027 inches.
It was obtained using 6 '. This is a relatively small aperture diameter, and will
The diameter dimension of 36 'has a significant effect on the effect produced by the RF bias voltage applied to skimmer plate 46'.
第4図における曲線88は第3図のグラフ作成に用いら
れたデータと同一のデータを使って得られたものであ
る。第4図において、縦軸にはイオンカウント数(イオ
ン伝達)が目盛られ、横軸には位相角が目盛られてい
る。さらに、第3図の場合と同一の直径であるサンプラ
開口部が使われている。ただし、ピーク間電圧2.32ボル
トの一定RFバイアス電圧をスキマー板46′に供給してい
る。第4図のグラフより明らかに最適イオン伝達が位相
角約290゜で生じ、最大と最小のイオン伝達比が上記使
用電圧で約2.5となることが判明する。Curve 88 in FIG. 4 was obtained using the same data used to create the graph in FIG. In FIG. 4, the vertical axis indicates the ion count number (ion transmission), and the horizontal axis indicates the phase angle. In addition, a sampler opening with the same diameter as in FIG. 3 is used. However, a constant RF bias voltage of 2.32 volts peak-to-peak is supplied to skimmer plate 46 '. It is clear from the graph of FIG. 4 that optimum ion transfer occurs at a phase angle of about 290 °, and the maximum and minimum ion transfer ratios are about 2.5 at the above working voltage.
第5図にグラフは、第3図に示すグラフと同様である
が、位相角を0゜に設定したときの曲線90と位相角を27
0゜を設定したときの曲線92の2つの曲線のみがグラフ
にされている。90゜及び180゜の位相角シフトでは、本
質的なイオン伝達は生じなかった。第5図のグラフは、
直径0.034インチというより大きな開口部36′が使われ
た結果である。このグラフより明らかなように、最大の
イオン伝達は、RFピーク間電圧約5.4ボルトというより
高いスキマーバイアス電圧で生じている。この電圧での
位相角0゜と270゜とのイオン伝達比は約1.5である。The graph in Fig. 5 is similar to the graph shown in Fig. 3, but the curve 90 and the phase angle are 27 when the phase angle is set to 0 °.
Only two of the curves 92 when setting 0 ° are graphed. The 90 ° and 180 ° phase angle shifts did not result in substantial ion transfer. The graph in Figure 5 is
The result is the use of a larger opening 36 'with a diameter of 0.034 inches. As is evident from this graph, maximum ion transfer occurs at the higher skimmer bias voltage of RF peak-to-peak voltage of about 5.4 volts. The ion transfer ratio between the phase angle 0 ° and 270 ° at this voltage is about 1.5.
第5図における位相角の設定は、第4図の位相角設定
とは単純に比較できない。なぜならば、第5図のグラフ
を得るため、フィードスル74に隣接して図示されていな
い多少異った電圧下降ネットワークが使用され、位相シ
フトに違いをもたらすためである。The phase angle setting in FIG. 5 cannot be simply compared with the phase angle setting in FIG. This is because to obtain the graph of FIG. 5, a slightly different voltage drop network (not shown) is used adjacent the feedthrough 74, which makes a difference in the phase shift.
第6図は、第4図と同様のグラフであるが、第5図の
グラフを作成するためのデータと同様、すなわち開口径
0.034インチのサンプラ開口部及びピーク間電圧5.4ボル
トのRFバイアス電圧を用いて作成されたグラフである。
同グラフより明らかなように、最大イオン伝達は位相角
0゜または360゜のときに生じている。位相角90゜から2
70゜までの間では、実質上イオン伝達は生じていない。FIG. 6 is a graph similar to that of FIG. 4, but similar to the data for creating the graph of FIG.
6 is a graph made using a 0.034 inch sampler opening and an RF bias voltage of 5.4 volts peak-to-peak.
As is clear from the graph, maximum ion transfer occurs when the phase angle is 0 ° or 360 °. Phase angle 90 ° to 2
Up to 70 °, there is virtually no ion transfer.
上記機構は複雑であり、十分な理解が得られないかも
しれないが、上記実験より明らかなように、もし、スキ
マー板46′へ正しい位相および振幅のRFバイアスが供給
されれば、イオン伝達は最適に行われる。加えて、RFバ
イアスの位相及び振幅を変えることによるイオン伝達の
変化は、より大きな開口径を有するサンプラ開口部36′
ではより大きくなり、またそのより大きい開口径を有す
るサンプラ開口部の場合は、より高いRFバイアス電圧が
必要である。Although the above mechanism is complicated and may not be fully understood, as is clear from the above experiment, if the skimmer plate 46 'is supplied with the RF bias of the correct phase and amplitude, the ion transfer is not possible. Optimally done. In addition, the change in ion transfer by changing the phase and amplitude of the RF bias can result in sampler openings 36 'with larger aperture diameters.
In the case of a sampler aperture with a larger aperture diameter and a larger aperture diameter, a higher RF bias voltage is required.
下記の理由より、より大きい直径のサンプラ開口部3
6′を伴って、スキマー板46′への供給バイアス信号
は、より大きな効果をもたらす。上述したように、プラ
ズマ30中の加熱電流は減じ得ない。そのため、コイル1
2′がセンタタップされたときでされ、プラズマ中に常
にRF電圧の揺れがあり、典型的には、約10ボルトまで揺
れる。もしサンプラ開口部36′の開口径が小さければ、
スキマー板46′のプラズマ30′に対する絶縁性はより良
好である。このような情況下において、サンプラ板32′
上に1種の冷却境界層を形成する傾向があり、この冷却
境界層は上記小さい開口部36′と共に、プラズマ中のRF
電圧からスキマー板46′を絶縁している。もし、開口部
36′の開口径が大きければ、この冷却境界層の上記作用
はより小さく、加えて、スキマー板46′はプラズマ30′
とより良く電気的接続をなし、そのため冷却境界層の作
用を引き出せない。Larger diameter sampler opening 3 for the following reasons:
With 6 ', the supply bias signal to skimmer plate 46' has a greater effect. As mentioned above, the heating current in the plasma 30 cannot be reduced. Therefore, coil 1
When the 2'is center tapped, there is always an RF voltage swing in the plasma, typically up to about 10 volts. If the sampler opening 36 'has a small diameter,
The insulation of the skimmer plate 46 'against the plasma 30' is better. Under such circumstances, the sampler plate 32 '
There is a tendency to form a kind of cooling boundary layer on top of this cooling boundary layer, together with the small opening 36 ', the RF in the plasma.
Isolates the skimmer plate 46 'from voltage. If the opening
If the aperture diameter of 36 'is large, the above effect of this cooling boundary layer is smaller, and in addition, the skimmer plate 46' has a plasma 30 '.
It makes a better electrical connection with and therefore cannot draw out the action of the cooling boundary layer.
もし、スキマー板46′が単にアースされたならば、RF
サイクルの約1/2は、プラズマ30′はスキマー板46′に
対してマイナス電位であるので、プラズマ30′からスキ
マー開口部48′を介しての正イオンの形成が妨害される
ことが予想される。もし、スキマー板46′へ供給される
RFバイアスが常にプラズマに対して負であるならば、イ
オン摘出は上記RFサイクルの半分でなく全RFサイクルに
わたって容易に行われる。これは、アースされた場合と
RFバイアスされた場合との間における2倍増の理由を説
明している。If the skimmer plate 46 'is simply grounded, RF
Approximately one-half of the cycle, it is expected that the plasma 30 'will have a negative potential with respect to the skimmer plate 46', thus preventing the formation of positive ions from the plasma 30 'through the skimmer opening 48'. It If supplied to the skimmer plate 46 '
If the RF bias is always negative with respect to the plasma, ion extraction is easily done over the entire RF cycle rather than half of the above RF cycle. This is when it is grounded
It explains the reason for the doubling in and out of being RF biased.
さらに、イオン光学システム56′はもし、スキマー板
46′がプラズマ30′に対して、一定電位差を有していれ
ば、より容易にイオンビームを受け入れるように考えら
れる。イオン光学伝達は、一部はスキマー板46′の電
圧、また一部はプラズマ内の電圧に依存するイオンエネ
ルギーに依存する。もし、スキマー板46′とプラズマ3
0′との間に電位差が一定に保たれたならば、イオン光
学システム56′は、該電圧が定常的に変化する場合に反
して、入ってきたイオンの内の相当数を終始一貫して伝
達できる。さらに、もしスキマー板46′がプラズマに対
して、数ボルトのマイナスかプラスの電圧を有している
ならば、実際のイオン光学レンズシステムは容易にイオ
ンビームを受け入れる。このように、イオン光学レンズ
システム56を介してのイオン伝達の適切化のためには適
当なRFバイアスが望まれる。In addition, the ion optics system 56 'has a skimmer plate
If the 46 'has a constant potential difference with respect to the plasma 30', it seems that the ion beam can be more easily received. Ion optical transfer depends on the ion energy, which depends in part on the voltage of the skimmer plate 46 'and in part on the voltage in the plasma. If skimmer plate 46 'and plasma 3
If the potential difference between 0 'and 0'is kept constant, the ion optics system 56' will consistently maintain a considerable number of incoming ions throughout, as opposed to a steady change in the voltage. Can communicate. Furthermore, if the skimmer plate 46 'has a negative or positive voltage of several volts with respect to the plasma, the actual ion optic lens system will easily accept the ion beam. Thus, a suitable RF bias is desired for proper ion transfer through the ion optic lens system 56.
さらに、バックグランドノイズレベルはRFバイアスと
共に変化する(しかし、全ての場合、比較的低い)。こ
の効果の理由は明確ではないが、2つの可能性が考えら
れる。第1の可能性は、プラズマ中に残存する電圧揺動
は、真空チェンバの第1真空チェンバ38′内でのたいへ
ん弱い放電を起こすのに充分であると考えられる。この
第1真空チェンバは、第2真空チェンバのせいぜい約10
-5トルと比べ、約1トルである。正しくスキマー板をバ
イアスすることはこの放電を、ノイズを低減しつつ、削
減または排除する。Furthermore, the background noise level changes with RF bias (but is relatively low in all cases). The reason for this effect is not clear, but there are two possibilities. The first possibility is that the voltage fluctuations remaining in the plasma are considered sufficient to cause a very weak discharge in the first vacuum chamber 38 'of the vacuum chamber. This first vacuum chamber is at most about 10 times larger than the second vacuum chamber.
It is about 1 torr compared to -5 torr. Correctly biasing the skimmer plate reduces or eliminates this discharge while reducing noise.
あるいは、スキマー板とスキマー板の根本に近い第1
のイオン光学素子との間に破壊が生じる虞れがある。な
ぜならば、その第1イオン光学素子は比較的高い電圧を
有しており、スキマー開口部48′よりのガス噴流のため
該第1イオン光学素子はかなり高密度領域に位置してい
るためである。第1イオン光学素子からスキマー板への
放電はプラズマ30′より最初の自由電子により開始され
る。もし、スキマー板が全サイクルにわたってプラズマ
のイオンビームを作り出すべくバイアスされたならば、
プラズマからの自由電子は妨害されて第1レンズ素子の
破壊は減少する。Alternatively, the skimmer plate and the first part close to the root of the skimmer plate
There is a risk of destruction with the ion optical element. This is because the first ion optical element has a relatively high voltage, and because of the gas jet from the skimmer opening 48 ', the first ion optical element is located in a fairly high density region. . The discharge from the first ion optics to the skimmer plate is initiated by the first free electrons from the plasma 30 '. If the skimmer plate is biased to create an ion beam of plasma over the entire cycle,
Free electrons from the plasma are blocked and the destruction of the first lens element is reduced.
ノイズ削減と共にイオン伝達信号における改良、すな
わち本実験においては2倍のファクターは、単に数個の
安価な電子部品を加えるだけの最低の価格で達成でき
る。Improvements in the ion transfer signal, as well as noise reduction, a factor of two in this experiment, can be achieved at the lowest price of just a few inexpensive electronic components.
より低い電圧は、より大きいサンプラ開口よりはより
小さいサンプラ開口に適切であるという事実は、改良さ
れたイオン伝達効果は正しくプラズマとスキマー間の電
位差と関連するということ及び単なるイオン光学効果で
はないことを確証している。The fact that lower voltages are more appropriate for smaller sampler apertures than larger sampler apertures means that the improved ion transfer effect is correctly associated with the potential difference between plasma and skimmer and is not just an ion optic effect. Is confirmed.
バイアス電圧または電圧は発生器26または26′より引
き出されているように示され、それゆえに、コイル12ま
たは12′とに供給されたRF電圧と位相同期しているが、
本発明では発生器26または26′と位相同期した別のバイ
アス電圧発生器も使用できる。The bias voltage or voltage is shown as being drawn from the generator 26 or 26 'and is therefore phase-locked with the RF voltage supplied to the coil 12 or 12',
Other bias voltage generators that are phase locked with the generator 26 or 26 'may be used in the present invention.
第1図は、本発明による第1の実施例の質量分析装置の
概略図であり、 第2図は、本発明による第2の実施例の質量分析装置の
概略図であり、 第3図は、特定の開口径を有するスキマー板へ供給する
RFピーク間電圧に対するRFバイアス電圧の数個の位相角
にける第2の真空チェンバ内へのイオン伝達数をプロッ
トしたグラフであり、第4図は、第3図にグラフ作成に
用いられたのと同一開口径でのRFバイアス電圧の位相角
に対する第2の真空チェンバ内へのイオン伝達数をプロ
ットしたグラフであり、 第5図は、開口径のみ異った場合の第3グラフと同様の
グラフであり、 第6図は、第4図と同様のグラフであるが、第5図のグ
ラフ作成に使用された開口部に対するグラフである。 (主な参照番号) 10……プラズマ筒、12……コイル、 14……担体ガス供給源、 22……サンプルガス供給源、 26……RF発生器、30……プラズマ、 32……サンプラ板、36……開口部、 46……スキマー板、48……開口部、 38……第1真空チェンバ部、 44……第2真空チェンバ部FIG. 1 is a schematic diagram of a mass spectrometer of the first embodiment according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of a mass spectrometer of the second embodiment of the present invention, and FIG. , Supply to skimmer plate with specific opening diameter
FIG. 4 is a graph plotting the number of ions transferred into the second vacuum chamber at several phase angles of the RF bias voltage with respect to the RF peak-to-peak voltage. FIG. 4 was used to create the graph in FIG. FIG. 5 is a graph plotting the ion transfer number into the second vacuum chamber with respect to the phase angle of the RF bias voltage at the same opening diameter, and FIG. 5 is similar to the third graph when only the opening diameter is different. Figure 6 is a graph similar to Figure 4, but for the openings used to create the graph of Figure 5; (Main reference numbers) 10 …… Plasma cylinder, 12 …… Coil, 14 …… Carrier gas supply source, 22 …… Sample gas supply source, 26 …… RF generator, 30 …… Plasma, 32 …… Sampler plate , 36 …… Opening part, 46 …… Skimmer plate, 48 …… Opening part, 38 …… First vacuum chamber part, 44 …… Second vacuum chamber part
Claims (19)
抽出する装置であって、該装置は、 プラズマ発生空間を画成する少なくとも1介巻回された
コイルを含む電気的誘導コイルと、該プラズマ発生空間
を加熱してプラズマを発生させるために該コイルに印加
する第1RF電圧を発生する第1発生手段とを具備するプ
ラズマ発生手段と;それ自体が隔壁のひとつを構成する
開口板を具備する真空チェンバと; を備え、 該開口板が、該プラズマ発生空間に隣接した開口部を有
しており、該プラズマ発生空間に発生したプラズマの1
部を該開口部を介して該真空チェンバへ抽出するように
構成されており、 更に、該装置が、 該第1RF電圧と同一の周波数を有し且つ該第1RF電圧と位
相同期した第2RF電圧を発生する第2発生手段と; 該第2RF電圧により該開口板をバイアスして該開口部を
介して流れるイオンの流量を増加させる、該開口板と第
2発生手段との結合手段と; を備えることを特徴とするプラズマ中のイオンを真空チ
ェンバへ標本抽出する装置。1. An apparatus for sampling ions in a plasma into a vacuum chamber, the apparatus comprising: an electrical induction coil including at least one wound coil defining a plasma generation space; and the plasma. A plasma generating means including first generating means for generating a first RF voltage applied to the coil to heat the generating space to generate plasma; and an opening plate which itself constitutes one of the partition walls. A vacuum chamber, and the opening plate has an opening adjacent to the plasma generation space, and one of the plasma generated in the plasma generation space is provided.
A second RF voltage having a frequency that is the same as the first RF voltage and is phase-synchronized with the first RF voltage, the apparatus being configured to extract a portion through the opening into the vacuum chamber. A second generating means for generating the second RF voltage, and a coupling means for coupling the opening plate and the second generating means for biasing the opening plate by the second RF voltage to increase the flow rate of ions flowing through the opening. An apparatus for sampling ions in a plasma into a vacuum chamber, which is characterized by comprising.
含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の装
置。2. The apparatus according to claim 1, wherein the first generating means includes the second generating means.
むことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の装
置。3. An apparatus according to claim 2 including means for adjusting the phase of the second RF voltage.
むことを特徴とする特許請求の範囲第1項から第3項ま
でのいずれか1項に記載の装置。4. A device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises means for adjusting the amplitude of the second RF voltage.
抽出する装置であって、該装置は、 プラズマ発生空間を画成する少なくとも1回巻回された
コイルを含む電気的誘導コイルと、該プラズマ発生空間
を加熱してプラズマを発生させるために該コイルに印加
する第1RF電圧を発生する第1発生手段とを具備するプ
ラズマ発生手段と; 第1真空チェンバ部および第2真空チェンバ部を有する
真空チェンバと; を備えており、 該真空チェンバは、該真空チェンバ自体のひとつの外壁
であり且つサンプラ開口部を有するサンプラ板と、該真
空チェンバの内部に設けられ且つスキマー開口部を有す
るスキマー板とを備え、互いに離間して配置された該サ
ンプラ板と該スキマー板との間に該第1真空チェンバ部
が画成され、該スキマー板と離間して設けられた該真空
チェンバの他の外壁と該スキマー板との間に該第2真空
チェンバ部が形成されており、 該プラズマ発生空間において発生したプラズマを、該サ
ンプラ板のサンプラ開口部を介して該第1真空チェンバ
部へ抽出し、更に、該スキマー板のスキマー開口部を介
して該第2真空チェンバ部へ抽出するように配置されて
おり、 更に、該第1発生手段に接続することにより該スキマー
板に該第1RF電圧を印加して、該スキマー開口部を通過
するイオンの流量を増加させる手段を備えることを特徴
とするプラズマ中のイオンを真空チェンバへ標本抽出す
る装置。5. An apparatus for sampling ions in a plasma into a vacuum chamber, the apparatus comprising: an electrical induction coil including a coil wound at least once to define a plasma generation space; and the plasma. Plasma generating means including first generating means for generating a first RF voltage applied to the coil to heat the generating space to generate plasma; and a vacuum having a first vacuum chamber section and a second vacuum chamber section. And a chamber, the vacuum chamber being one outer wall of the vacuum chamber itself and having a sampler opening, and a skimmer plate provided inside the vacuum chamber and having a skimmer opening. And the first vacuum chamber section is defined between the sampler plate and the skimmer plate that are spaced apart from each other, and the first vacuum chamber part is installed separately from the skimmer plate. The second vacuum chamber section is formed between the other outer wall of the vacuum chamber and the skimmer plate, and the plasma generated in the plasma generating space is passed through the sampler opening section of the sampler plate. It is arranged so as to extract to the first vacuum chamber section and further to the second vacuum chamber section through the skimmer opening of the skimmer plate, and further by connecting to the first generating means. An apparatus for sampling ions in a plasma into a vacuum chamber, comprising means for applying the first RF voltage to the skimmer plate to increase the flow rate of ions passing through the skimmer opening.
記サンプラ板に第2RF電圧を印加して、該サンプラ開口
部を通過するイオンの流量を増加させる手段を備えるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の装置。6. A means for increasing the flow rate of ions passing through the sampler opening by applying a second RF voltage to the sampler plate by connecting to the first generating means. An apparatus according to claim 5 in the range.
むことを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載の装
置。7. A device according to claim 6 including means for adjusting the phase of the second RF voltage.
むことを特徴とする特許請求の範囲第7項に記載の装
置。8. The apparatus of claim 7 including means for adjusting the amplitude of the second RF voltage.
相を独立して調整する手段を含むことを特徴とする特許
請求の範囲だい6項に記載の装置。9. The apparatus of claim 6 including means for independently adjusting the phase of each of the first RF voltage and the second RF voltage.
振幅を独立して調整する手段を含むことを特徴とする特
許請求の範囲第7項に記載の装置。10. The apparatus of claim 7 including means for independently adjusting the amplitude of each of the first RF voltage and the second RF voltage.
のピーク間電圧揺動を削減する回路を備えることを特徴
とする特許請求の範囲第5項に記載の装置。11. The apparatus according to claim 5, further comprising a circuit connected to the coil to reduce peak-to-peak voltage fluctuations in the plasma.
含むことを特徴とする特許請求の範囲第11項に記載の装
置。12. The apparatus of claim 11 including means for adjusting the phase of the first RF voltage.
含むことを特徴とする特許請求の範囲第12項に記載の装
置。13. A device according to claim 12 including means for adjusting the amplitude of the first RF voltage.
ることを特徴とする特許請求の範囲第5項、第9項、第
10項のいずれか1項に記載の装置。14. The vacuum chamber comprises a mass spectrometer, claims 5, 9, and 10.
Item 10. The device according to any one of item 10.
ことを特徴とする特許請求の範囲第11項から第13項のい
ずれか1項に記載の装置。15. Apparatus according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the vacuum chamber comprises a mass spectrometer.
ンバ部に四重極分光計を含む質量分析器を備えることを
特徴とする特許請求の範囲第5項、第12項、第13項のい
ずれか1項に記載の装置。16. The vacuum chamber of claim 5, further comprising a mass spectrometer including a quadrupole spectrometer in the second vacuum chamber section. The apparatus according to claim 1.
内にプラズマを発生させ、 該コイルの両端間の1地点を定電位に接続して該コイル
における電圧の揺動を制限することにより該プラズマ中
におけるピーク間電圧変化を低減し、 該プラズマの一部を、サンプラ開口を介して真空チェン
バの第1真空チェンバ部へ導入し、さらに、スキマー開
口を介して真空チェンバの第2真空チェンバ部へ導入
し、 上記電流と同一の周波数のRFバイアス電圧を該スキマー
開口に印加して該開口を介してのイオン伝達を増加させ
る ことを含むことを特徴とする真空チェンバ内へプラズマ
中のイオンを標本抽出する方法。17. A high-frequency current is applied to a coil to generate plasma in the coil, and a point between both ends of the coil is connected to a constant potential to limit voltage fluctuations in the coil. The peak-to-peak voltage change in the plasma is reduced, a part of the plasma is introduced into the first vacuum chamber section of the vacuum chamber through the sampler opening, and further the second vacuum chamber section of the vacuum chamber is introduced through the skimmer opening. And applying an RF bias voltage of the same frequency as the current to the skimmer opening to increase ion transfer through the opening. How to sample.
調整することにより、前記イオン伝達を最適にすること
を特徴とする特許請求の範囲第17項に記載の方法。18. The method of claim 17, wherein the ion transfer is optimized by adjusting the phase and amplitude of the RF bias voltage.
に入ったイオンの分析をすることを含む特許請求の範囲
第18項に記載の方法。19. The method of claim 18 including analyzing ions that have entered a second vacuum chamber section of the vacuum chamber.
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- 1986-03-18 DE DE8686301974T patent/DE3665379D1/en not_active Expired
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