Vacuüm-restgasanalysatoren

Kies eerst op massabereik en vervolgens op de vereisten voor besturing en procesintegratie. De RGA100-familie dekt 1–100, 1–200 of 1–300 amu en communiceert via RS-232C, met Ethernet beschikbaar via een externe adapter. De RGA120-familie dekt 1–120, 1–220 of 1–320 amu en voegt USB, ingebouwde 10/100 Ethernet, analoge I/O, relais-, GPIO-, Pt100 RTD- en triggeraansluitingen toe. Ook automatische piekafstemming en analoge scans tot 260,4 amu/s bij 10 punten per amu worden ondersteund. Voor nieuwe geautomatiseerde apparatuur biedt de RGA120 de uitgebreidere integratiemogelijkheden, terwijl de RGA100 geschikt blijft wanneer het massabereik en de seriële besturingsarchitectuur aansluiten op een bestaand ontwerp.

Specificeer de elektronenvermenigvuldiger wanneer de beoogde partiële drukken onder het praktische bereik van de standaard Faraday cup liggen of wanneer metingen op laag niveau kortere acquisitietijden vereisen. De Faraday cup heeft een minimaal detecteerbare partiële druk van 5 × 10⁻¹¹ Torr, terwijl de vermenigvuldiger dit onder de opgegeven stikstofmeetcondities uitbreidt tot 5 × 10⁻¹⁴ Torr. Ook het toepasbare kamerdrukbereik verschilt: de Faraday cup kan werken vanaf 10⁻⁴ Torr richting UHV, terwijl de werking van de vermenigvuldiger begint bij 10⁻⁶ Torr. Totale-drukmeting is gekoppeld aan ionenstroommetingen met de Faraday cup. Ontwerpen die de vermenigvuldiger gebruiken, moeten daarom voorzien in geschikte drukvergrendeling, versterkingskalibratie en een methode om terug te schakelen naar de Faraday cup wanneer de kamerdruk stijgt.

De probe wordt gemonteerd op een 2.75 in CF-flens en vereist een vacuümpoort met een minimale inwendige diameter van 1.375 in. De insteekdiepte van de probe is 2.0 in, de afstand van het flensvlak tot de bovenkant van de ionisator is 8.75 in, en rond het blootgestelde ionisatorgebied is ongeveer 2.5 in vrije ruimte in de kamer nodig. De elektronische besturingseenheid meet 9.1 × 4.1 × 3.1 in en kan vóór bake-out van de probe worden gescheiden. De probe is zonder besturingseenheid bestand tegen temperaturen tot 300 °C, hoewel 200 °C de aanbevolen bake-outtemperatuur is met de compatibele verwarmingsmantel. Normaal bedrijf is beperkt tot 70 °C, dus in de installatieplanning moet rekening worden gehouden met proceswarmte, ventilatie en servicetoegang.

De RGA120-serie biedt de aansluitingen die nodig zijn voor directe interactie met veel procesbesturingssystemen. De analoge uitgang kan worden geconfigureerd voor 0–20 V of 4–20 mA en gekoppeld aan variabelen zoals totale druk, massa-ionenstroom, temperatuur of emissiestroom. De analoge ingang accepteert 0–10 V, 4–20 mA of 4–20 mA met loopvoeding, terwijl het DPDT-relais is gespecificeerd tot 60 W, 75 VA, 125 VDC, 150 VAC of 2 A. Ook een 0–3.3 V GPIO, triggeringang en Pt100 RTD-ingang zijn aanwezig. De RGA100-serie is daarentegen afhankelijk van RS-232C-commando’s, waarbij netwerkbesturing mogelijk is via de externe Ethernet-adapter, zodat voor directe PLC-integratie mogelijk extra besturingshardware nodig is.

Kwantitatieve metingen vereisen gasspecifieke gevoeligheidsfactoren en geschikte fragmentatiegegevens, in plaats van uitsluitend op een bibliotheekspectrum te vertrouwen. Een zuiver kalibratiegas wordt normaal gesproken ingebracht bij een bekende druk, doorgaans rond 10⁻⁶ Torr, waarna de belangrijkste massapiek wordt gemeten met de Faraday cup. De gevoeligheidsfactor wordt berekend uit de verandering in piekhoogte van de ionenstroom, gedeeld door de overeenkomstige verandering in partiële druk. Elektronenenergie, ionenenergie, emissiestroom, piekbreedte, detectortype en andere bedrijfsinstellingen moeten tussen kalibratie en daaropvolgende metingen gelijk blijven. Als de elektronenvermenigvuldiger wordt gebruikt, moet de versterking ervan als een afzonderlijke correctiefactor worden behandeld, zodat veranderingen in de versterking van de vermenigvuldiger niet worden aangezien voor veranderingen in de intrinsieke gevoeligheid van de analyserkop.

De resolutiespecificatie betekent dat pieken die door één nominale atomaire massa-eenheid van elkaar zijn gescheiden normaal gesproken kunnen worden onderscheiden wanneer het instrument correct is afgeregeld. Deze wordt gedefinieerd bij 10% van de piekhoogte volgens AVS Standard 2.3, en de piekbreedte kan over het gekozen massabereik constant worden gehouden. Dat is geschikt voor het identificeren van veel voorkomende vacuümspecies en hun fragmenten, waaronder waterstof, water, stikstof, zuurstof, argon en kooldioxide. Verschillende species die ionen produceren met exact dezelfde massa-ladingsverhouding, zoals stikstof en koolmonoxide bij massa 28, worden hiermee niet van elkaar gescheiden. In zulke gevallen is analyse van extra fragmentpieken, isotopenverhoudingen, proceshistorie en gekalibreerde fragmentatiepatronen nodig.

Beide series gebruiken een dubbel thorium-iridiumfilament met firmwaregebaseerde beveiliging en een in het veld vervangbare constructie. De RGA100 bewaakt tijdens bedrijf overdruk met 675 Hz, terwijl de RGA120 de procesdruk controleert voordat het filament wordt ingeschakeld en drukgerelateerde fouten via het statussysteem meldt. Een programmeerbare degasfunctie past een gecontroleerde vermogensramp toe van 1–10 W op de RGA100-serie of 1–8 W op de RGA120-serie om verontreiniging die samenhangt met de ionenbron te verminderen. De elektronische besturingseenheid moet worden verwijderd vóór bake-out van de probe bij hoge temperatuur of onderhoud aan de probe. Bij onderhoud moeten schone vacuümprocedures worden gebruikt, omdat vingerafdrukken, stof, ongeschikt gereedschap of vervuilde vervangingsonderdelen achtergrondsignalen kunnen verhogen en latere gasanalyse kunnen verstoren.

De meegeleverde Windows-applicaties ondersteunen analoge spectra, histogramscans, druk-tegen-tijd-bewaking, lekdetectie en geplande acquisitie. Resultaten kunnen worden weergegeven op lineaire of logaritmische schalen en in drukeenheden zoals Torr, bar en pascal, terwijl alarmen en gaslabels kunnen worden geconfigureerd voor bewaakte species. Gegevens kunnen worden geëxporteerd in CSV-formaat en grafieken kunnen worden opgeslagen in gangbare afbeeldings- en documentformaten voor analyse of rapportage. Meerdere analyserkoppen kunnen gelijktijdig draaien via afzonderlijke software-instanties, afhankelijk van de beschikbare resources van de hostcomputer. Voor geautomatiseerde systemen ondersteunt de RGA120 SCPI-besturing via USB, Ethernet of RS-232C, terwijl de RGA100 de seriële high-level commandoset gebruikt en via de externe Ethernet-adapter in een netwerk kan worden opgenomen.