什麼是氣體分析？需要它的原因為何？
使用質譜分析之低壓下的氣體分析
低壓下的氣體分析不僅可用於分析來自真空幫浦的殘氣、在法蘭連接處進行洩漏測試或真空中的供應管 (壓縮空氣、水)。它們在較為廣泛的真空技術應用範圍與製程中也至關重要。例如，在將薄層鍍膜套用至基材所用製程氣體的分析中。用於氣體定性與/或定量分析的設備包括特別開發之尺寸非常小的質譜儀，與其他任何真空計一樣，其可直接連接至真空系統。它們的大小可將這些測量儀器與其他質譜儀 (例如用於氣體化學分析的質譜儀) 區分開。例如，後面這種裝置不太適合作為分壓測量裝置使用，因為其太大，需要長連接器線才能連接至真空腔室且無法使用真空腔室本身烘烤。對分析質譜儀的投資高的有些不合理，原因諸如：針對分壓測量，對解決方案的需求遠沒有那麼嚴苛。分壓可理解為氣體混合物內特定類型氣體產生的壓力。所有類型氣體的總分壓即為總壓力。各種類型氣體之間的差別主要取決於其莫耳質量。因此分析的主要目的是，關於莫耳質量，在系統內定性記錄氣體比例，並定量判斷與各種原子序相關聯之個別類型氣體的量。
常用分壓測量裝置包含測量系統本身 (傳感器) 與其操作需要的控制裝置。傳感器包含離子源、分離系統與離子阱。通常，透過利用導致離子在電場與磁場中共振的現象，會對在質量與電荷方面不同之離子的分離產生影響。
質譜儀的歷史檢閱
在 Thomson 於 1897 年第一次嘗試判斷電子的電荷對質量比例 e/m 之後，經過了相當長的時間 (到 1950 年代)，才出現大量各種各樣的分析系統用於真空技術。這其中包括迴旋質譜儀、Topatron 以及 Paul 與 Steinwedel 最終在 1958 年提議的四極質譜儀 (請參閱圖 4.1)。質譜分析在真空協助製程技術應用中的首次使用可能要追溯到 Backus 在 1943 / 44 年的工作。他在加州大學的放射線攝影實驗室進行研究。為了探索如何分離鈾同位素，他在 Dempster (1918) 之後使用了 180° 扇形場譜儀，並將其稱為「真空分析儀」。即使在今天，美國與英國也經常使用「殘氣分析儀」(RGA) 這一類似詞彙，而不是「質譜儀」。最重要的是，現今，會應用於半導體元件生產的製程監控中。
圖 4.1a TRANSPECTOR 傳感器。
a：含甬道的高效能傳感器
b：含微通道板的小巧傳感器
c：含法拉第杯的高效能傳感器
圖 4.1b TRANSPECTOR XPR 傳感器
一開始，控制裝置非常不方便且提供無數個操作選項。通常只有物理學家能夠處理及使用它們。藉由對 PC 的介紹，對控制裝置的需求變得非常高。起初，其配備連接至電腦的介面。稍後會嘗試為 PC 配備其他測量電路板以進行傳感器操作。現今，傳感器實際上是配備直接在大氣側連接之電源供應裝置的變送器；從該點與 PC 的通訊藉由標準電腦連接埠實現。操作便利性則透過在 PC 上執行的軟體實現。
真空技術的基本要素
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參考
