[發(fā)明專利]一種減小電子激勵(lì)脫附中性粒子誤差的極高真空測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210490416.7
• 申請(qǐng)日: 2012-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN102928154A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 習(xí)振華;李得天;馮焱;成永軍;馬奔;劉珈彤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所
• 主分類號(hào): G01L21/30
• 分類號(hào): G01L21/30
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;付雷杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種減小電子激勵(lì)脫附（Electron?stimulated?desorption，ESD）中性粒子誤差的極高真空測(cè)量方法，特別是采用具有能量分析器結(jié)構(gòu)四極質(zhì)譜計(jì)實(shí)現(xiàn)超高/極高真空系統(tǒng)的真空度測(cè)量方法，屬于測(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱陰極電離規(guī)的柵極表面ESD效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生ESD離子和ESD中性粒子，ESD離子與氣相離子具有能量差。文獻(xiàn)“極高真空技術(shù)的發(fā)展，《宇航計(jì)測(cè)技術(shù)》第29卷、2009年第5期、第71頁(yè)～76頁(yè)”，介紹了多種有效分離ESD離子，減小極高真空測(cè)量限制因素即ESD效應(yīng)的極高真空電離規(guī)。該文獻(xiàn)指出，在極高真空測(cè)量中，ESD效應(yīng)與軟X線效應(yīng)、陰極出氣效應(yīng)一同被認(rèn)為是影響熱陰極電離規(guī)極高真空測(cè)量下限的主要限制因素，通常不同結(jié)構(gòu)的極高真空電離規(guī)利用ESD離子與氣相離子的能量差實(shí)現(xiàn)兩種離子分離，達(dá)到延伸測(cè)量下限及提高測(cè)量準(zhǔn)確度的目的。

采用此類極高真空電離規(guī)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)在于有效避免ESD離子引入的測(cè)量誤差。不足之處是當(dāng)真空系統(tǒng)的極限壓力小于10^-8Pa時(shí)，ESD中性粒子產(chǎn)生的離子與氣相離子具有相同的能量，且通常ESD中性粒子分量遠(yuǎn)大于ESD離子分量，此類極高真空電離規(guī)無(wú)法區(qū)分ESD中性粒子產(chǎn)生的離子與氣相離子，無(wú)法實(shí)現(xiàn)極高真空準(zhǔn)確測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種減小電子激勵(lì)脫附中性粒子誤差的極高真空測(cè)量方法，所述方法解決了全壓力測(cè)量中分離規(guī)等能夠有效分離ESD離子及氣相離子，但不能區(qū)分氣相離子中摻雜的ESD中性粒子產(chǎn)生離子的問(wèn)題；減小了極高真空測(cè)量的誤差，延伸了準(zhǔn)確測(cè)量的下限。

本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種減小電子激勵(lì)脫附中性粒子誤差的極高真空測(cè)量方法，所述方法采用的裝置包括：真空閥門、電離規(guī)、真空室、真空泵組和四極質(zhì)譜計(jì)；其中，真空閥門、電離規(guī)、真空泵組、四極質(zhì)譜計(jì)分別與真空室相連；

所述四極質(zhì)譜計(jì)為離子源與四極桿之間裝有能量分析器的可分離電子激勵(lì)脫附離子與氣相離子的四極質(zhì)譜計(jì)；

所述真空閥門為全金屬結(jié)構(gòu)；

所述電離規(guī)的測(cè)量下限為10^-10Pa量級(jí)；

所述方法步驟如下：

（1）保持真空閥門為關(guān)閉狀態(tài)，打開真空泵組，對(duì)真空室進(jìn)行抽氣；

（2）當(dāng)真空室的真空度降至10^-6Pa量級(jí)時(shí)，對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行烘烤除氣，真空閥門、電離規(guī)、真空室及四極質(zhì)譜計(jì)分別以30℃/h勻速率分別升至各自最高烘烤溫度，保持60～80小時(shí)，其中，真空閥門、電離規(guī)以及四極質(zhì)譜計(jì)的最高烘烤溫度為150℃，真空室的最高烘烤溫度為350℃；待真空室以30℃/h勻速率逐漸降至150℃后，對(duì)電離規(guī)及四極質(zhì)譜計(jì)除氣3～5分鐘，真空閥門、電離規(guī)、真空室及四極質(zhì)譜計(jì)同時(shí)以30℃/h勻速率降至室溫，然后連續(xù)抽氣，用電離規(guī)測(cè)量真空室內(nèi)真空度，直至真空室內(nèi)的極限真空度達(dá)到10^-9Pa數(shù)量級(jí)，關(guān)閉真空泵組；

（3）打開四極質(zhì)譜計(jì)，穩(wěn)定1～3小時(shí)以上；

（4）設(shè)定四極質(zhì)譜計(jì)的能量分析器中反射極電壓為氣相離子對(duì)應(yīng)電壓，使得只有氣相離子及電子激勵(lì)脫附中性粒子產(chǎn)生的離子能夠通過(guò)，記錄不同質(zhì)量數(shù)譜峰對(duì)應(yīng)的離子流值，并確定真空室內(nèi)的氣體成分；

（5）設(shè)定四極質(zhì)譜計(jì)的能量分析器中反射極電壓為電子激勵(lì)脫附離子對(duì)應(yīng)電壓，使得只有電子激勵(lì)脫附離子能夠通過(guò)，記錄不同質(zhì)量數(shù)譜峰對(duì)應(yīng)的電子激勵(lì)脫附離子流值；并參考步驟（4）中確定的真空室內(nèi)氣體成分確定其中可能導(dǎo)致電子激勵(lì)脫附離子及中性粒子產(chǎn)生的氣體成分；

（6）根據(jù)步驟（5）確定的可能導(dǎo)致電子激勵(lì)脫附離子及中性粒子產(chǎn)生的氣體成分，參考四極質(zhì)譜計(jì)手冊(cè)提供氣體成分譜峰各碎片峰相對(duì)豐度系數(shù)，計(jì)算得到真空室內(nèi)氣體成分對(duì)各碎片峰離子流值的貢獻(xiàn)量；

（7）利用步驟（4）中與步驟（6）相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量數(shù)碎片峰的離子流值減去步驟（6）的計(jì)算結(jié)果，得到實(shí)際電子激勵(lì)脫附中性粒子產(chǎn)生的離子流值；

（8）步驟（4）中四極質(zhì)譜計(jì)各分壓力離子流值之和減去步驟（7）中實(shí)際電子激勵(lì)脫附中性粒子產(chǎn)生的離子流值，得到準(zhǔn)確極高真空測(cè)量結(jié)果。

原理：

本發(fā)明所述方法利用ESD離子與氣相離子之間的能量差，實(shí)現(xiàn)二者的分離，當(dāng)能量分析器中反射極電壓設(shè)定為ESD離子對(duì)應(yīng)電壓時(shí)，只有ESD離子能夠通過(guò)；當(dāng)能量分析器中反射極電壓設(shè)定為氣相離子對(duì)應(yīng)電壓時(shí)，只有氣相離子及ESD中性粒子產(chǎn)生的離子能夠通過(guò)。

有益效果