有可调喷射器的等离子喷管和使用该喷管的气体分析仪制造技术

一种等离子喷管，它用于激励气体以便对该气体进行分析，所述喷管包括：一管状喷射器，它具有呈总管形式的结构，以便与一气源相连，该气源用于提供要加以分析的气体；以及，一外部柱形套管，它与所述喷射器相共轴并限定了一柱形环状通道，该通道用于提供等离子气体，所述套管用于与相应的供给源相连，以便生成等离子。所述喷射器的直径是可变的。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种等离子喷管，它用于激励气种，以便对该气体进行分析。本专利技术还涉及到一种使用上述等离子喷管的气体分析仪。目前，气体分析技术是诸如过滤、水解或喷洒之类的间接技术，在这种技术中，于进行分析之前从气体中抽出浓度要加以确定的杂质。因此，例如，过滤分析技术使用了一种对要加以分析的气体进行过滤的薄膜，以便挡住前述气体包含的杂质。然后，将这些杂质溶解在酸溶液中再例如用光谱测量法加以分析，以便确定所述杂质的特性和浓度。这些通常的分析技术具有多种缺陷。首先，由于这些技术的特征，特别是由于存在有抽取要加以分析的颗粒的这样一个步骤，故这些技术不能连续地适用于一定质量的要加以分析的气体。而且，这些技术会给出相对不精确的结果，因为，这些技术只能获得与样本总量相对应的平均浓度值。所以，这些技术不能检测到瞬时浓度变化。此外，某些杂质颗粒可能呈挥发性化合物的形式，用前述技术无法从所述气体中抽取出这些挥发性化合物。因此，可能会对所获得的结果估计不足。最后，上述技术具有污染所述气体这样并非是不显著的危险并且需要有较复杂的设备。业已试图用直接气体分析技术来克服这些缺陷。依照这种技术，将要加以分析的气体样本输入进诸如等离子之类的能将存在于所述样本中的化学物质分解成自由原子然后激励并有选择地使所获得的原子离子化的热源。然后，通过测定受激原子所发射出的各种波长来检测所述原子，或者，若受激原子被离子化，则通过测定它们的质量来检测所述原子。尽管这种技术能连续地对气体进行分析，但这种技术仍具有多种缺陷，这特别是由于用来生成所述等离子的感应器附近的洛仑兹力作用所导致的气体循环运动。所述循环运动会使气体到达等离子的边缘并使得分解产物沉积在喷管上从而使该喷管受到不希望有的污染，这就会阻碍光学检测并且会改变电感线圈与等离子之间的能量传递。而且，在上述边缘区域流动的气体会受到较少的激励，从而会降低测定的精确性。本申请人对这一主题进行的研究业已证明，随要加以分析的气体性质的不同(例如，根据所分析的气体是或不是双原子气体)，在将要加以分析的气体输入进等离子时，存在有将所述等离子吹跑的主要危险。本专利技术的目的是克服上述缺陷。所以，本专利技术的内容具体是一种等离子喷管，它用于激励气体以便对该气体进行分析，所述喷管包括一喷射器，它具有呈总管形式的结构，以便与一气源相连，该气源用于提供要加以分析的气体；以及，一外部柱形套管，它具有双层壁面、与所述喷射器相共轴并且在该套管的连续内部与外部壁面之间限定了一柱形环状通道，该通道用于提供等离子气体，所述套管用于与相应的供给源相连，以便在所述套管的出口处生成等离子；所述喷管的特征在于前述喷射器的直径是可变的。本专利技术的等离子喷管还包括一个或多个下述特征-所述喷射器的直径是可变的，该直径通过采用下列结构而具有至少两个值，所述结构是喷射器由至少两个共轴的导管即一个是内部导管另一个是外部导管构成，内部导管能在外部导管内垂直滑动；-依照本专利技术的一个实施例，所述喷射器的直径在0.8至3mm的范围内；-依照本专利技术的一个实施例，所述喷射器的直径在1.3至2mm的范围内；-所述喷射器包括一辅助外侧导管，它与上述总管相共轴并限定了两个共轴的通道即内部和外部共轴通道，这两个通道中的一个用于将要加以分析的气体提供给喷管，另一个用于将用来在等离子中引导要加以分析的气体的气体提供给所述喷管。-所述等离子气体和/或所述引导气体包括氩或氦或者能形成等离子的任何其它气体或这些气体的混合体；-所述套管的外部壁面构成了上述喷管的外部壁面；-所述喷管包括一线圈，它放置在该喷管的外部壁面的端面附近并与一高频电源相连，以便在等离子气体的路径内形成一电磁场并在所述气体内形成所说的等离子；-所述喷管还包括一中间柱形导管，它与上述套管相共轴并且在该套管的内部壁面与外部壁面之间位于该套管的内侧，所述中间柱形导管与所述套管的外部壁面限定了一通道，它用于提供气体，该气体用于将喷管的内部壁面的内表面与固体沉积物隔离开；-所述用于提供隔离气体的通道构成了这样一种通道，它用于提供包含化合物的气体，所述化合物适于与易于形成在喷管的外部壁面上的固体沉积物相反应，以便形成挥发性化合物。本专利技术的内容还是一种气体分析仪，其特征在于，该气体分析仪包括一如前所述的等离子喷管，它与用来提供要加以分析的气体的气源相连并与用来提供等离子气体的气源相连且最好还与用来在等离子中引导要加以分析的气体的气体源相连，所述等离子则在前述等离子气体内生成在所述喷管的出口处；以及，光学检测装置，它们能测定等离子中存在的杂质所发射的光强并与一处理器相连，该处理器包括这样的装置，它用于根据所述光强的测定值和至少一个预定的参照值来计算出杂质的浓度，所述预定参照值存储在与上述处理器相联的存储器内并且可通过预先校准而获得。依照一个具体的特征，所述分析仪包括一用于生成标准样本的装置，该装置包括-由一种或多种元素的溶解盐溶液构成的溶液源；-一喷雾装置；-一溶剂分离装置；所述生成装置的一个出口与用来将要加以分析的气体提供给所述喷管的通道相连。从以下以举例方式给出的说明中并参照附图可以看出其它特征和优点，在附图中-附图说明图1示出了先有技术的等离子喷管的概略轴向剖面图；-图2示出了具有一定直径的喷射器的局部轴向剖面图，依照本专利技术，所述直径因使用了两个共轴导管而是可变的，所述共轴导管中的内部导管可在该共轴导管中的外部导管内垂直滑动；-图3示出了本专利技术等离子喷管的轴向剖面图，该喷管的喷射器允许使用在等离子中引导要加以分析的气体的气体；-图4是本专利技术的气体分析仪的概略图；-图5示出了说明所述颗粒的光强随颗粒浓度变化的变化曲线；-图6示出了本专利技术等离子喷管的概略轴向剖面图，该喷管将允许使用分隔气体的中间导管包括在所述套管之内；图1示出了一种等离子喷管，它用于分解由包含有杂质的气体所构成的化合物，以便生成自由原子并激励这样获得的原子，从而确定杂质的浓度。例如，要加以分析的气体由诸如石盐或氟化气体之类的在半导体生产领域中使用的气体构成，所述杂质则由诸如镍、铁、镁等金属元素构成。图1表明，由通用标号10所示的等离子喷管包括一中心喷射器12，它具有呈管状的结构；一外部柱形套管14，它具有双层壁面(28/30)；以及，一线圈16，它与高频电源18相连。所述喷射器的壁面20在内部限定了一通道26，它与用来将要加以分析的气体提供给喷管10的气源相连接(图中未示出所说的气源)。所以，从图1中可以看出，套管14具有一内部壁面28和外部壁面30，外部壁面30延伸超过内部壁面28的自由端。所述壁面由适于预定用途即能抗高温的材料例如石英玻璃构成。套管14的内部与外部壁面之间限定1一柱形环状通道32，它在操作中与用来提供等离子气体例如氩的气源相连，以便在所述套管的出口处生成等离子。套管的连续外部壁面30构成了喷管10的外部壁面并且在端面附近配备有线圈16。如前所述，线圈16与通常的高频电源相连，该电源能向所述线圈提供频率在5MHz至100MHz的电流。由于电源18的作用，所述线圈会与通常一样生成一电磁场，该电磁场在径向上朝向喷管10的轴x-x＇递减。将按例如20升/分的流速经由环形通道提供的等离子发送至这样的区域，在该区域内，所述电磁场约为最大值。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子喷管，它用于激励气体以便对该气体进行分析，所述喷管包括：一喷射器（１２），它具有呈总管形式的结构，以便与一气源相连，该气源用于提供要加以分析的气体；以及，一外部柱形套管（１４、４２），它具有双层壁面（２８／３０、４２Ａ／４２Ｂ）、与所述喷射器（１２）相共轴并且在该套管的连续内部与外部壁面［ＳｉＣ］之间限定了一柱形环状通道（３２），该通道用于提供等离子气体，所述套管用于与相应的供给源相连，以便在所述套管（１４、４２）的出口处生成等离子（Ｐ）；所述喷管的特征在于：前述喷射器的直径是可变的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂那卡雷，艾里克科夫雷，克里斯蒂安特拉斯，
申请(专利权)人：液体空气乔治洛德方法利用和研究有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]