The invention discloses a high time-resolution mass spectrometry detection device, which comprises a capacitance module, a signal converter and a mass spectrometer electrically connected in sequence; the mass spectrometer is used to analyze the type and energy of plasma particles; the capacitance module is used to receive pulse analog signals in the system to be tested, perform pulse inversion exchange, and output control signals; and the signal converter is used to analyze the particle type and energy of plasma. It is used to determine the starting position of data acquisition, and then obtain a plasma mass spectrometry signal in a pulse. The high time-resolved mass spectrometry detection device can be used to track the pulse discharge plasma mass spectrometry signal, test the transient plasma characteristics of the pulse discharge, diagnose the plasma, and study the transient process which can not be detected by the general mass spectrometer. The equipment has low cost, and can well meet different discharge requirements by using different sputtering power supply and sputtering cathode.
【技术实现步骤摘要】
一种高时间分辨的质谱检测设备及应用
本专利技术涉及质谱检测领域,尤其涉及一种高时间分辨的质谱检测设备及应用。
技术介绍
20世纪初期,物理气相沉积技术(PhysicalVaporDeposition,PVD)被提出并被广泛应用,采用PVD技术可制备不同种类及功能的薄膜。其工作原理是通过物理手段在低气压条件下将固态材料转化为气态,再通过辉光放电来获得等离子体,最后通过等离子体沉积或注入到基体表面。等离子体密度的提高有助于提高溅射材料的离化率和沉积速率,从而提高薄膜致密度、结合力以及均匀性等。正因为如此,等离子体状态成为了决定PVD技术镀膜质量的关键。等离子体被定义为物质的第四态,异于传统的固体、液体和气体,其主要由中性粒子被部分剥夺电子后,以离子、电子组成的离子化气体状物质,等离子体呈电中性,其中正、负电荷总量相等。用于描述等离子体状态的参数有:等离子体密度、温度、电子能量分布、离子种类、离子能量及粒子的数密度等。研究等离子体上述参数的方法主要包括:实验诊断、理论分析及数值模拟,其中以实验诊断方法为最直接的研究手段。而实验诊断的方法包括:发射光谱法,等离子体质谱法,朗缪尔探针法等。其中,质谱法(Massspectroscopy,MS)主要用于研究等离子体中的重粒子,其不仅可以确定等离子体中不同粒子的种类,还可以定性或定量研究这些粒子的能量分布及数密度,质谱分析法已经在薄膜沉积及等离子体表面处理等领域得到广泛应用,其属于介入式测量方式。脉冲放电的等离子体特性是瞬态的,如HiPIMS放电的脉冲时间为µs量级,而采用传统的等离子体检测装置时间响应慢,只能对一段时间 ...
【技术保护点】
1.一种高时间分辨的质谱检测设备,其特征在于,包括依次电连接的电容模块、信号转换器以及质谱仪;所述质谱仪用于收集待测试系统中的等离子体信号,并分析等离子体的粒子种类、能量;所述电容模块,用于接受待测试系统中的脉冲模拟信号,进行脉冲反相交换,并输出控制信号;所述信号转换器,用于接受所述控制信号,并将所述控制信号转换后输出至所述质谱仪,以确定数据采集的起始位置,进而获得一个脉冲内的等离子体质谱信号。
【技术特征摘要】
1.一种高时间分辨的质谱检测设备,其特征在于,包括依次电连接的电容模块、信号转换器以及质谱仪;所述质谱仪用于收集待测试系统中的等离子体信号,并分析等离子体的粒子种类、能量;所述电容模块,用于接受待测试系统中的脉冲模拟信号,进行脉冲反相交换,并输出控制信号;所述信号转换器,用于接受所述控制信号,并将所述控制信号转换后输出至所述质谱仪,以确定数据采集的起始位置,进而获得一个脉冲内的等离子体质谱信号。2.一种如权利要求1所述的高时间分辨的质谱检测设备的应用,其特征在于,将所述高时间分辨的质谱检测设备用于检测等离子体放电系统中等离子体的质谱。3.根据权利要求2所述的高时间分辨的质谱...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴忠振,肖舒,刘亮亮,马正永,林海,潘锋,
申请(专利权)人:北京大学深圳研究生院,
类型:发明
国别省市:广东,44
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