Spectrométrie de masse

La spectrométrie de masse résolue en énergie est une technique avancée d'analyse physico-chimique des gaz. Cette technique repose sur la séparation de particules chargées selon leurs énergies et le ratio entre leur masse et leur charge m/z. Les particules neutres peuvent également être ionisées par bombardement électronique à l'entrée du spectromètre.


Dans le cadre de l'étude des plasmas, la spectrométrie de masse peut être utilisée selon trois modes d'analyse : RGA (Residual Gaz Analysis) pour l'analyse de la composition des particules neutres, SIMS+ et SIMS- (Secondary Ion Mass Spectrometry) pour l'analyse d'énergie et de composition des ions positifs et négatifs. Elle permet alors de connaître la composition du plasma et la distribution énergétique des ions qui arrivent sur la surface exposée. De plus, l'instrument permet d'effectuer des mesures résolues dans le temps pour évaluer la dynamique des espèces neutres et chargées. Cette fonction est particulièrement utile pour l'analyse de décharges pulsées. (Pour un exemple concultez notre article : O. Zabeida, A. Hallil, M. R. Wertheimer, and L. Martinu, "Time Resolved Measurements of Ion Energy Distributions in Dual-mode Pulsed Microwave/Radiofrequency Plasma", J. Appl. Phys., 88 (2000) 635.)


CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES

  • Spectromètre de masse EQP-1000 Hiden Analytical :
  • Analyseur de masse par quadripôle, 0.2 à 500 amu.
  • Analyseur d'énergie jusqu'à 1000 eV.
  • Détecteur par multiplicateur d'électron jusqu'à 107 c/s.

Chambre à pompage différentielle:

  • Pression de travail 0-50 mTorr (extracteur 100 µm) ou 50-300 mTorr (extracteur 50 µm).
  • Extraction à travers une électrode polarisable (RF ou DC).
  • Analyse des plasmas (pulvérisation, décharge capacitive).
  • Étude de fragmentation (RGA ou plasma capacitif).

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Fig.1 - Un exemple de la distribution d'énergie d' ions N2+ et N+ provenant des plasma micro-ondes (gauche) et radio-fréquence (droite). Les ions N+ subissent moins de collision dans la gaine, ce qui fait en sorte que leur énergie moyenne est plus grande que celle des ions N2+. Image provenant de : A. Hallil, O. Zabeida, M.R. Wertheimer, and L. Martinu, "Mass-resolved Ion Energy Distributions in Continuous Dual Mode Microwave/Radiofrequency Plasmas in Argon and Nitrogen", J. Vac. Sci. Technol A, 18 (2000) 882-890.

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