在高(gāo)真(zhēn)空與(yǔ)超高真(zhēn)空(kōng)技術所(suǒ)構建的潔淨，無擾動(dòng)環境中，殘餘氣(qì)體——即(jí)係統(tǒng)內(nèi)除(chú)了被(bèi)抽(chōu)除氣(qì)體(tǐ)外(wài)所殘(cán)留的(dí)所有氣體分子(zǐ)——是影響工藝精(jīng)度(dù)，產品(pǐn)良(liáng)率，實(shí)驗可重復(fù)性(xìng)及(jí)設(shè)備壽命的核(hé)心(xīn)變量。殘(cán)餘氣體分(fēn)析(xī)儀(yí)，常(cháng)被稱為(wéi)RGA，正(zhèng)是用(yòng)於(yú)實時，在綫，定(dìng)性(xìng)及(jí)定量地檢(jiǎn)測和分(fēn)析這些微量氣體(tǐ)的精密(mì)儀器(qì)。
殘餘氣體(tǐ)分析(xī)儀(yí)的(dí)核心(xīn)工作原理：質譜(pǔ)法(fǎ)的藝(yì)術
1.電離(lí)：從真(zhēn)空(kōng)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)抽取(qǔ)的微量(liáng)氣體(tǐ)，首(shǒu)先進入(rù)RGA的(dí)離子源(yuán)。常用(yòng)的是熱陰(yīn)極(jí)電(diàn)離(lí)規，其(qí)核心(xīn)是一個(gè)熾(chì)熱的(dí)燈絲（如鎢絲，錸(lái)絲）發(fā)射電(diàn)子。這些電(diàn)子在(zài)電(diàn)場加速下，與(yǔ)氣體(tǐ)分子(zǐ)碰撞，通(tōng)過(guò)電子(zǐ)碰(pèng)撞(zhuàng)電離(lí)過(guò)程(chéng)，將(jiāng)中性(xìng)分(fēn)子(zǐ)打掉一個或(huò)多(duō)個(gè)電(diàn)子(zǐ)，形成(chéng)正離子（少數(shù)情況(kuàng)下為負離子(zǐ)）。電(diàn)離效率與氣體的電(diàn)離(lí)能密切相關(guān)。
2.質(zhì)量(liáng)分(fēn)離：產生的離子束(shù)被引出並(bìng)進(jìn)入質量分析器。這(zhè)是RGA的“心髒”，決(jué)定了儀器(qì)的(dí)性能(néng)。最(zuì)常(cháng)見的是(shì)四極杆(gān)質量分(fēn)析器(qì)。它(tā)由四根平行(háng)的精密(mì)金(jīn)屬(shǔ)杆(gān)組(zǔ)成，杆間施(shī)加(jiā)直(zhí)流(liú)電(diàn)壓和射(shè)頻電(diàn)壓的特定(dìng)組合(hé)。隻(zhī)有特定(dìng)質荷(hé)比的(dí)離子才(cái)能在四(sì)極杆(gān)的(dí)振(zhèn)蕩(dàng)場中保(bǎo)持穩定(dìng)軌跡，順利(lì)通(tōng)過到達檢測(cè)器；其他(tā)離(lí)子軌(guǐ)跡會變得(dé)不穩定而撞到(dào)杆(gān)上(shàng)被中和。通(tōng)過快(kuài)速(sù)掃描四極(jí)杆上的電(diàn)壓，即(jí)可實(shí)現對(duì)所有質荷比(bǐ)離(lí)子的(dí)依次(cì)檢(jiǎn)測(cè)，形成(chéng)質(zhì)譜圖(tú)。
3.檢(jiǎn)測(cè)與數據處理：通(tōng)過分(fēn)析(xī)器的離(lí)子撞擊檢(jiǎn)測器（如電子倍增器，法拉(lā)第杯）產(chǎn)生(shēng)電(diàn)信號(hào)。信(xìn)號(hào)強(qiáng)度(dù)與相(xiāng)應離子的數(shù)量成正(zhèng)比(bǐ)。儀(yí)器內(nèi)部的處(chǔ)理器將(jiāng)信號按質(zhì)荷(hé)比排序，放大，數字化，最(zuì)終以質譜(pǔ)圖（離子流(liú)強度(dù)vs.質荷比(bǐ)）或分壓表的(dí)形(xíng)式(shì)呈(chéng)現(xiàn)給(gěi)用戶。
關鍵(jiàn)組(zǔ)成部(bù)分(fēn)與(yǔ)技術(shù)特(tè)點(diǎn)：
1.高(gāo)性能離(lí)子源：需(xū)具備高(gāo)電離(lí)效率，低(dī)記憶(yì)效應(yīng)（即(jí)對前次測量(liáng)殘留(liú)氣(qì)體(tǐ)的影響(xiǎng)小），低(dī)功率消耗以(yǐ)減少自身放氣(qì)。
2.精密四極杆：對(duì)加工精度，材料（如鉬，因(yīn)瓦(wǎ)合金）和裝配工藝要求(qiú)高(gāo)，直(zhí)接(jiē)影響分辨率（區分(fēn)相(xiāng)鄰質量數(shù)的(dí)能力）和(hé)穩定性。
3.超靈敏檢(jiǎn)測(cè)器(qì)：電子(zǐ)倍增器可將(jiāng)單(dān)個(gè)離(lí)子的(dí)信(xìn)號放(fàng)大數百萬(wàn)倍，使(shǐ)RGA能(néng)檢測(cè)到低至10⁻¹⁴Torr（約(yuē)1.3×10⁻¹²Pa）級別(bié)的(dí)分(fēn)壓(yā)，即極微量的(dí)氣(qì)體。
4.真(zhēn)空兼容(róng)性與抗汙(wū)染設計(jì)：整(zhěng)個(gè)RGA必(bì)須(xū)能在(zài)高真空環境(jìng)中(zhōng)工作，其所有(yǒu)材(cái)料(liào)（包括(kuò)O-ring密封）必須(xū)經過(guò)嚴格除(chú)氣處理(lǐ)，自身(shēn)放氣量極低。同時，針(zhēn)對工(gōng)藝中可能(néng)產生的冷凝(níng)物（如金(jīn)屬(shǔ)蒸汽(qì)）和活(huó)性(xìng)氣(qì)體（如氟，氯(lǜ)），需要有(yǒu)防(fáng)護措施（如(rú)冷(lěng)阱(jǐng)，防護罩(zhào)）。
5.軟件(jiàn)與(yǔ)接(jiē)口：現代(dài)RGA配(pèi)備(bèi)強(qiáng)的(dí)軟(ruǎn)件(jiàn)，可實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜掃(sǎo)描，分(fēn)壓監測，歷史趨(qū)勢(shì)記錄，氣(qì)體庫比對(duì)定(dìng)性，半(bàn)定量/定(dìng)量(liáng)分(fēn)析(xī)，並能通過GPIB，USB，以(yǐ)太網(wǎng)等(děng)接口(kǒu)與真(zhēn)空係統，工(gōng)藝設(shè)備集(jí)成(chéng)，實(shí)現自動(dòng)化控製(zhì)。
殘(cán)餘(yú)氣(qì)體分(fēn)析(xī)儀(yí)的主要應用領(lǐng)域：
1.半導(dǎo)體(tǐ)製造與(yǔ)鍍膜(mó)：
過程監(jiān)控(kòng)：在物(wù)理氣(qì)相沉積，化(huà)學(xué)氣(qì)相沉(chén)積，刻(kè)蝕(shí)等(děng)工藝中，實(shí)時監(jiān)測工藝(yì)氣(qì)體(tǐ)純度(dù)，反(fǎn)應副產(chǎn)物(wù)，空(kōng)氣泄漏（如(rú)水(shuǐ)汽，氧氣(qì)，氮氣），確(què)保工(gōng)藝(yì)環境(jìng)可控。例如，檢測(cè)到(dào)氧(yǎng)氣峰可能意味著真空(kōng)密封失效(xiào)或前(qián)道(dào)工(gōng)序清(qīng)洗(xǐ)不(bù)幹淨(jìng)。
腔(qiāng)室(shì)健康診(zhěn)斷(duàn)：定(dìng)期“體檢”真空(kōng)腔室(shì)，識別(bié)汙(wū)染源（如泵(bèng)油(yóu)回返的(dí)碳氫(qīng)化合(hé)物峰，真(zhēn)空(kōng)脂放氣(qì)，材(cái)料放氣(qì)）。
泄漏定位：通(tōng)過監(jiān)測特(tè)定示(shì)蹤氣(qì)體（如(rú)氦(hài)氣），幫(bāng)助定(dìng)位微小泄(xiè)漏點。
2.科學研究(jiū)：
粒(lì)子(zǐ)加(jiā)速器：監測(cè)束(shù)流管(guǎn)道(dào)中的殘(cán)餘氣體，因(yīn)為(wéi)氣體分子(zǐ)會(huì)與高能(néng)粒(lì)子碰撞，導(dǎo)致束(shù)流(liú)損(sǔn)失(shī)和(hé)背景(jǐng)噪(zào)聲。
表麵科(kē)學：研究表麵吸(xī)附，脫(tuō)附(fù)，催(cuī)化反(fǎn)應時，分(fēn)析反應(yīng)生(shēng)成的氣體(tǐ)產物。
低溫學與空間模(mó)擬：在(zài)模擬太空(kōng)環境(jìng)的真空熱(rè)試驗中，監(jiān)測艙(cāng)內(nèi)可(kě)能產生(shēng)的氣(qì)體，確(què)保模(mó)擬(nǐ)環境真(zhēn)實(shí)性。
3.工(gōng)業與(yǔ)製造業(yè)：
光學器(qì)件(jiàn)鍍(dù)膜：對(duì)薄膜的純度，折射(shè)率有高(gāo)要求，任何氣(qì)體(tǐ)汙(wū)染都(dū)會(huì)導(dǎo)致薄膜缺陷(xiàn)。
高(gāo)能激(jī)光(guāng)器(qì)，電(diàn)子顯微鏡：防止氣體(tǐ)分子(zǐ)放(fàng)電(diàn)或(huò)散射，保護精密光(guāng)學元件(jiàn)和電(diàn)子(zǐ)束。
光伏，平板(bǎn)顯示：類似半導(dǎo)體，保(bǎo)障(zhàng)大麵(miàn)積鍍(dù)膜均匀性(xìng)和良率(shuài)。
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