Что такое анализатор остаточных газов (RGA)? И в чем разница между RGA и течеискателями?

Помогу подобрать оборудование под ваши нужды!

Алексей Сергеевич

инженер отдела подбора оборудования

Открыть чат

Напишите мне в чат и я подготовлю вам подборку оборудования с ценами и сроками доставки. Телефон и email не потребуется.

Во многих отраслях технология обнаружения утечек имеет решающее значение для успеха проекта. Например, в космической отрасли средства обнаружения помогают точно определять опасные утечки, которые могут вызвать быстрые изменения температуры и потерю кислорода в космических аппаратах.

Многие инженеры используют анализаторы остаточных газов (RGA) для оценки состояния герметичности своих вакуумных камер. Здесь мы сравниваем газ с детекторами утечки, прежде чем решить, следует ли вам использовать газ для вашего проекта.

Что такое анализатор остаточных газов (RGA)?

Анализатор остаточных газов (RGA) — это небольшой и часто надежный квадрупольный масс-спектрометр, который обычно предназначен для анализа окружающей среды, управления технологическими процессами и мониторинга загрязнения в вакуумных системах.

RGA может контролировать качество вакуума, обнаруживая (и измеряя) мельчайшие следы примесей в газовой среде низкого давления. RGA также можно использовать в качестве чувствительных детекторов утфечки на месте, как правило, с использованием гелия.

Анализаторы остаточного газа обычно монтируются непосредственно на вакуумную камеру и в нее. Они выполняют различные функции, которые было бы трудно получить другими методами, в том числе: 

• анализ различных газофазных реакций; 
• мониторинг изменений, происходящих в любой газовой среде; 
• обнаружение утечек вакуума; 
• и проверка регуляторов массового расхода.

Принцип работы и устройство анализатора остаточных газов (RGA)

Устройство анализатора остаточных газов (RGA)

Анализатор остаточного газа эффективно определяет химические компоненты газа в вакууме, ионизируя различные присутствующие газы с образованием ионов, прежде чем определять их отношение массы к заряду. Стандартный RGA содержит несколько важных компонентов: 

• датчик, 
• интерфейсную панель,
• и контроллер.

Источник ионов — источник ионов превращает весь газ в вакууме в ионы.

Это достигается за счет испускания электронов из раскаленной нити накала. Они ускоряются по направлению к источнику, используя электрическое смещение. Быстро движущиеся электроны сталкиваются с молекулами газа, вытесняя и ионизируя молекулы.

Массовый фильтр — это квадрупольная решетка, состоящая из четырех стержней из нержавеющей стали.

Квадруполь изменяет напряжение, чтобы ионы с определенным соотношением массы и заряда могли проходить через квадрупольную решетку, когда затем обнаруживается их присутствие.

Детектор — ионы внутри фильтра сталкиваются с металлической пластиной, называемой детектором, или чашкой Фарадея.

Ионы нейтрализуются по мере того, как электроны преобразуются в электрический сигнал. Результирующий ток соответствует току входящего иона. Избирательный множитель усиливает сигнал и предупреждает исследователей об их присутствии. Этот усилитель чрезвычайно ценен, поскольку он помогает обнаруживать газы низкого уровня, которые в противном случае могли бы остаться незамеченными.

Как работает анализатора остаточных газов (RGA)?

В датчике RGA генерирует пучок ионов (посредством столкновений газа с электронами, испускаемыми горячим катодом) и фильтрует их в соответствии с их отношением массы к заряду, m/z. Создается выходной ток, который является мерой количества ионов с заданным m/z, проходящих через фильтр. Ток измеряется на детекторе либо чашкой Фарадея, либо вторичным электронным умножителем. 

Не нашли то, что искали?! Напишите мне👇

Алексей Сергеевич

инженер отдела подбора оборудования

Задать вопрос

Сигналы, которые обрабатываются электроникой интерфейса, а затем блоком управления, создают след отношения m / z по оси x и ионного тока по оси y.

Особенностью отслеживания RGA является то, что данные требуют интерпретации, а базы данных спектров являются полезным ресурсом для идентификации следов «отпечатков пальцев», связанных с газами / молекулами.

Недостатки анализаторов остаточного газа

В то время как RGA измеряют уровни остаточного газа, не влияя на газовый состав их вакуумной среды, существуют два существенных ограничения: 

• Во-первых, выделение воды из камеры, выделение H2 из электродов и выделение газа из большинства разновидностей нержавеющей стали серии 300, используемой (из-за температур выше 1300 ° C) из горячий катод.
• Во-вторых, десорбция, стимулируемая электронами (ESD), которая характеризуется пиками, наблюдаемыми при 12, 16, 19 и 35 а.е.м., а не ионизацией газовых частиц при электронном ударе. 

Этому часто противостоит золочение ионизатора, однако это уменьшает адсорбцию многих газов; в качестве альтернативы можно использовать молибденовый ионизатор, покрытый платиной.

Области применения анализаторов остаточного газа

Анализаторы остаточных газов используются в вакууме, где необходимо идентифицировать остаточные виды газа и где необходимо контролировать условия процесса. Например, концентрация водяного пара в полупроводниковых процессах, производстве тонких пленок и сублимационной сушке важна, и ее необходимо измерять и контролировать. Газ играет важную роль во многих других производственных процессах, таких как нанесение покрытий, изготовление дисплеев, вакуумных печей, сублимационной сушки и базовых исследований и разработок.

В чем разница  между RGA и течеискателями?

Для начала разберемся, что такое течеискатель и для чего он нужен.

Как работает течеискатель?

Течеискатели идентифицируют, анализируют и измеряют любые газы, поступающие или выходящие из замкнутого пространства или системы, находящейся под давлением. Течеискатели способны определять источник утечки и то, как быстро вещества попадают в систему или выходят из нее. Большинство течеискателей настроены на присутствие гелия и измеряют его, а также имеют встроенную вакуумную технологию. Для измерения гелия эти детекторы используют масс-спектрометрию ионов с отклонением на 180°. Ионизированные частицы в вакууме ускоряются и добавляют напряжение к частицам, которые отделяются или отбираются в магнитном поле, преобразуя ионы в электрический ток.

Отличия анализатора остаточных газов от течеискателя

Как течеискатели, так и газоанализаторы являются масс-спектрометрами. Однако RGA не имеют собственной вакуумной системы. Таким образом, газ должен поддерживаться в вакууме.

Преимущество использования RGA заключается в том, что они обнаруживают различные типы газов, в то время как течеискатели обнаруживают только гелий (или иногда водород). Способность различать газы ценна при работе с газом, который рассеян на большой площади. В этих случаях, чем больше видов газа вы можете обнаружить, тем легче определить источник утечки.

Когда нужно использовать анализатор остаточных газов?

Обнаруживая все газы, газоанализатор предоставляет конкретную информацию о том, что входит в систему и выходит из нее. Для сложных, больших систем или систем с низкими допусками эта информация может быть ключом к достижению идеальных условий вакуума.

Например, в текстильной промышленности для создания покрытий обычно используется физическое осаждение из паровой фазы (PVD). Наличие RGA помогает инженерам понять, используют ли они правильное сочетание элементов для требуемых процессов.

Учитывая большую глубину информации, предоставляемой анализатором, организации, стремящиеся улучшить производительность своего насоса, могут извлечь выгоду из этого инструмента.