JP5985266B2 - Measuring method, atmospheric pressure ionization mass spectrometer and destructive inspection device - Google Patents
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Description
本発明は、質量分析装置及びその使用方法、並びに破壊試験装置に関するものである。 The present invention relates to a mass spectrometer, a method of using the same, and a destructive test apparatus.
従来、高感度質量分析装置として大気圧イオン化質量分析装置(APIMS)が知られている。大気圧イオン化質量分析装置(APIMS)は、例えばアルゴン等のガスをイオン源に通流させながらコロナ放電により、アルゴンの親イオン(Ar+,Ar2 +)を作って不純物成分である水分・酸素等を親イオン(Ar+,Ar2 +)と衝突させることにより、イオン化させて不純物成分を高感度に測定する分析手法である。 Conventionally, an atmospheric pressure ionization mass spectrometer (APIMS) is known as a high sensitivity mass spectrometer. Atmospheric pressure ionization mass spectrometer (APIMS), for example, argon parent ions (Ar + , Ar 2 + ) are produced by corona discharge while flowing a gas such as argon through an ion source, and moisture and oxygen as impurity components Etc. are collided with parent ions (Ar + , Ar 2 + ), and are ionized to measure impurity components with high sensitivity.
この分析では、大気圧のイオン源内のガス中でイオンを作り、ピンホールを通して真空中にイオンを引き込み、真空中の質量分析ユニットで質量を分離して、二次電子増倍管等を使ってイオンを増幅している。 In this analysis, ions are created in a gas in an ion source at atmospheric pressure, ions are drawn into the vacuum through a pinhole, the mass is separated by a mass analysis unit in vacuum, and a secondary electron multiplier is used. Ions are amplified.
ところが、大気圧と真空の間のピンホールは、長時間使用すると汚染物が堆積し、イオン量が低減していくことが知られており、さらに二次電子増倍管も長時間使用すると劣化により増幅率が悪くなることが知られている。 However, pinholes between atmospheric pressure and vacuum are known to accumulate contaminants and reduce ion content when used for a long time, and secondary electron multipliers deteriorate when used for a long time. It is known that the amplification factor deteriorates due to the above.
この様に不純物イオンXの絶対イオン強度(A)による測定方法は、長時間使用するとイオン量が徐々に減少してしまうため、頻繁に校正を行わなければならないという問題があった。 As described above, the measurement method based on the absolute ion intensity (A) of the impurity ions X has a problem that the amount of ions gradually decreases when used for a long time, so that calibration must be frequently performed.
一方、全イオンにおける不純物イオンのピークの相対的な値は、長時間使用してもその比は一定であることが知られており、不純物イオンを全イオンで除算して濃度を算定する相対イオン測定の方法も開発されている。 On the other hand, the relative value of the peak of impurity ions in all ions is known to be constant even when used for a long time. Relative ions that calculate the concentration by dividing impurity ions by total ions Measurement methods have also been developed.
この測定方法は、質量スペクトルをスキャンして測定した全イオンT(A)で、不純物成分のイオンX(A)を除算して求めた相対イオン強度X(A)/T(A)=Y(%)を用いて濃度の算定を行う方法で、長期間安定して測定できるため、現在、大気圧イオン化質量分析装置(APIMS)では、不純物成分のイオン強度(A)を全イオン強度(A)で除算して求めた相対イオン強度(%)が用いられている。 In this measurement method, the relative ion intensity X (A) / T (A) = Y () obtained by dividing the impurity component ion X (A) by the total ion T (A) measured by scanning the mass spectrum. %)), The concentration can be measured stably over a long period of time. At present, the atmospheric pressure ionization mass spectrometer (APIMS) uses the ionic strength (A) of the impurity component as the total ionic strength (A). The relative ionic strength (%) obtained by dividing by is used.
また、大気圧イオン化質量分析装置(APIMS)は、半導体工場等の高純度ガスの管理に用いられおり、M/z=3〜200を1回のスキャンに60秒程度かけてゆっくり測定していたが、感度が重視されていた為、問題とはならなかった。 The atmospheric pressure ionization mass spectrometer (APIMS) is used for managing high-purity gases in semiconductor factories and the like, and slowly measured M / z = 3 to 200 over about 60 seconds per scan. However, it was not a problem because sensitivity was important.
さらにいえば、どのような不純物が増えるかわからないため、全イオンをスキャンして測定することも必要だった。 Furthermore, it was necessary to scan and measure all ions because it was not clear what impurities would increase.
しかしながら、本発明者による研究のようにサンプルを破壊して短時間に発生する極微量の不純物成分を高感度測定する場合、60秒の低速スキャンでは、1回のスキャンの間に不純物成分がなくなってしまうこともあり、ピークを検出できたとしても、ピークの最大値を検出できない場合もあり、問題となることが判明した。 However, when the extremely small amount of impurity components generated in a short time by destroying the sample as in the research by the present inventors is measured with high sensitivity, the low-speed scan of 60 seconds eliminates the impurity components during one scan. Even if the peak can be detected, the maximum value of the peak may not be detected, which is a problem.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高感度かつ高速で不純物成分を測定できる方法を提供できることを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the method of measuring an impurity component with high sensitivity and high speed.
前記課題を解決するために、以下の各態様を提示する。第一の態様による質量分析方法は、アルゴンガス中の不純物成分の高感度高速測定を可能にするため、全イオンは測定せず、M/z=40(Ar+)、M/z=80(Ar2 +)を加算したイオン強度を分母とし、たとえば、M/z=18(H2O+)、M/z=32(O2 +)等の不純物成分の各イオン強度を除算して相対イオン強度を求めるものである。 In order to solve the above problems, the following aspects are presented. The mass spectrometry method according to the first aspect enables high-sensitivity and high-speed measurement of impurity components in argon gas, and therefore does not measure all ions, and M / z = 40 (Ar + ), M / z = 80 ( The ion intensity obtained by adding Ar 2 + ) is used as the denominator. For example, each ion intensity of impurity components such as M / z = 18 (H 2 O + ) and M / z = 32 (O 2 + ) is divided to obtain a relative value. The ionic strength is obtained.
第一の態様によれば、全イオンをスキャンする必要がないため、1回のスキャンタイムが60秒から1秒程度で可能となり、高感度かつ高速スキャンが可能となる。 According to the first aspect, since it is not necessary to scan all the ions, a single scan time can be from about 60 seconds to about 1 second, and high-sensitivity and high-speed scanning is possible.
第二の態様による質量分析方法は、窒素ガス中の不純物成分の高感度高速測定を可能にするため、全イオンは測定せず、M/z=28(N2 +)、M/z=42(N3 +)、M/z=56(N4 +)を加算したイオン強度を分母とし、たとえば、M/z=18(H2O+)、M/z=32(O2 +)等の不純物成分の各イオン強度を除算して相対イオン強度を求めるものである。 The mass spectrometric method according to the second aspect enables high-sensitivity and high-speed measurement of impurity components in nitrogen gas, so that all ions are not measured, and M / z = 28 (N 2 + ), M / z = 42. The ion intensity obtained by adding (N 3 + ) and M / z = 56 (N 4 + ) is used as the denominator. For example, M / z = 18 (H 2 O + ), M / z = 32 (O 2 + ), etc. The relative ionic strength is obtained by dividing the ionic strength of each impurity component.
第二の態様によれば、第一の態様同様に、全イオンをスキャンする必要がないため、1回のスキャンタイムが60秒から1秒程度で可能となり、高感度かつ高速スキャンが可能となる。 According to the second aspect, as in the first aspect, since it is not necessary to scan all the ions, a single scan time is possible in about 60 seconds to 1 second, and high sensitivity and high speed scanning are possible. .
第三の態様による質量分析方法は、ヘリウムガス中の不純物成分の高感度高速測定を可能にするため、全イオンは測定せず、M/z=4(He+)、M/z=8(He2 +)を加算したイオン強度を分母とし、たとえば、M/z=18(H2O+)、M/z=32(O2 +)等の不純物成分の各イオン強度を除算して相対イオン強度を求めるものである。
The mass spectrometric method according to the third aspect enables high-sensitivity and high-speed measurement of impurity components in helium gas. Therefore, all ions are not measured, and M / z = 4 (He + ), M / z = 8 ( the He 2 +) as the denominator the ionic strength obtained by adding, for example, M / z = 18 (H 2 O +), M / z = 32 (
第三の態様によれば、第一、第二の態様同様に、全イオンをスキャンする必要がないため、1回のスキャンタイムが60秒から1秒程度で可能となり、高感度かつ高速スキャンが可能となる。 According to the third aspect, as in the first and second aspects, since it is not necessary to scan all the ions, a single scan time is possible from about 60 seconds to about 1 second, and high sensitivity and high speed scanning are possible. It becomes possible.
第四の態様による質量分析方法は、水素ガス中の不純物成分の高感度高速測定を可能にするため、全イオンは測定せず、M/z=3(H2・H+)のイオン強度を分母とし、たとえば、M/z=18(H2O+)、M/z=32(O2 +)等の不純物成分の各イオン強度を除算して相対イオン強度を求めるものである。 The mass spectrometry method according to the fourth aspect enables high-sensitivity and high-speed measurement of impurity components in hydrogen gas, so that all ions are not measured, and the ionic strength of M / z = 3 (H 2 · H + ) is obtained. For example, the relative ionic strength is obtained by dividing the ionic strength of impurity components such as M / z = 18 (H 2 O + ) and M / z = 32 (O 2 + ).
第四の態様によれば、第一、第二、第三の態様同様に、全イオンをスキャンする必要がないため、1回のスキャンタイムが60秒から1秒程度で可能となり、高感度かつ高速スキャンが可能となる。
前記課題を解決するための手段として、以下の各態様も提示する。第1の面による測定方法は、大気圧イオン化質量分析装置を用いてアルゴンガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する測定方法であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=40及びM/z=80におけるイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求め、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得るものである。
第2の面による測定方法は、大気圧イオン化質量分析装置を用いて窒素ガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する測定方法であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=28、M/z=42及びM/z=56におけるイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求め、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得るものである。
第3の面による測定方法は、大気圧イオン化質量分析装置を用いてヘリウムガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する測定方法であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=4及びM/z=8におけるイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求め、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得るものである。
第4の面による測定方法は、大気圧イオン化質量分析装置を用いて水素ガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する測定方法であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=3におけるイオン強度で除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求め、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得るものである。
第5の面による測定方法は、大気圧イオン化質量分析装置を用いてアルゴンガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する測定方法であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=40及びM/z=80におけるイオン強度並びに前記測定対象不純物成分のイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求め、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得るものである。
第6の面による測定方法は、大気圧イオン化質量分析装置を用いて窒素ガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する測定方法であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=28、M/z=42及びM/z=56におけるイオン強度並びに前記測定対象不純物成分のイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求め、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得るものである。
第7の面による測定方法は、大気圧イオン化質量分析装置を用いてヘリウムガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する測定方法であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=4及びM/z=8におけるイオン強度並びに前記測定対象不純物成分のイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求め、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得るものである。
第8の面による測定方法は、大気圧イオン化質量分析装置を用いて水素ガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する測定方法であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=3におけるイオン強度及び前記測定対象不純物成分のイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求め、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得るものである。
第9の面による測定方法は、前記第1乃至第8のいずれかの面による測定方法において、前記測定対象不純物成分が、M/z=18(H 2 O + )、M/z=32(O 2 + )のいずれかで示される成分であるものである。
第10の面による大気圧イオン化質量分析装置は、アルゴンガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する大気圧イオン化質量分析装置であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=40及びM/z=80におけるイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求める相対イオン強度取得部と、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得る濃度取得部とを備えたものである。
第11の面による大気圧イオン化質量分析装置は、窒素ガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する大気圧イオン化質量分析装置であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=28、M/z=42及びM/z=56におけるイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求める相対イオン強度取得部と、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得る濃度取得部とを備えたものである。
第12の面による大気圧イオン化質量分析装置は、ヘリウムガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する大気圧イオン化質量分析装置であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=4及びM/z=8におけるイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求める相対イオン強度取得部と、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得る濃度取得部とを備えたものである。
第13の面による大気圧イオン化質量分析装置は、水素ガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する大気圧イオン化質量分析装置であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=3におけるイオン強度で除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求める相対イオン強度取得部と、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得る濃度取得部とを備えたものである。
第14の面による大気圧イオン化質量分析装置は、アルゴンガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する大気圧イオン化質量分析装置であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=40及びM/z=80におけるイオン強度並びに前記測定対象不純物成分のイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求める相対イオン強度取得部と、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得る濃度取得部とを備えたものである。
第15の面による大気圧イオン化質量分析装置は、窒素ガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する大気圧イオン化質量分析装置であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=28、M/z=42及びM/z=56におけるイオン強度並びに前記測定対象不純物成分のイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求める相対イオン強度取得部、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得る濃度取得部とを備えたものである。
第16の面による大気圧イオン化質量分析装置は、ヘリウムガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する大気圧イオン化質量分析装置であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=4及びM/z=8におけるイオン強度並びに前記測定対象不純物成分のイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求める相対イオン強度取得部と、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得る濃度取得部とを備えたものである。
第17の面による大気圧イオン化質量分析装置は、水素ガス中の測定対象不純物成分の濃度を測定する大気圧イオン化質量分析装置であって、前記測定対象不純物成分のイオン強度を、M/z=3におけるイオン強度及び前記測定対象不純物成分のイオン強度を加算したもので除算して、前記測定対象不純物成分の相対イオン強度を求める相対イオン強度取得部と、前記相対イオン強度から前記測定対象不純物成分の濃度を得る濃度取得部とを備えたものである。
第18の面による大気圧イオン化質量分析装置は、前記第10乃至第17のいずれかの面による大気圧イオン化質量分析装置において、前記測定対象不純物成分が、M/z=18(H 2 O + )、M/z=32(O 2 + )のいずれかで示される成分であるものである。
第19の面による破壊検査装置は、ガス導入口及びガス排出口を有し、前記ガス導入口及び前記ガス排出口を除いて気密に保たれた状態で内部に検査対象物を収納しうる検査室と、前記検査室の前記気密状態を保ちながら、前記検査室内に収容された前記検査対象物を破壊する破壊部と、前記ガス導入口から所定ガスを供給するガス供給部であって、前記所定ガス中の不純物濃度を所定の濃度以下に低下させるガス純化部を有するガス供給部と、前記第10乃至第18のいずれかの面による大気圧イオン化質量分析装置と、を備え、前記大気圧イオン化質量分析装置は、前記ガス供給部により前記所定ガスを前記ガス導入口に供給することで、前記検査室内を通流して前記ガス排出口から排出されるガスであって、少なくとも前記検査対象物が前記破壊部により破壊された後に前記ガス排出口から排出されるガスについて、当該ガス中の前記測定対象不純物成分の濃度を測定するものである。
According to the fourth aspect, as in the first, second, and third aspects, since it is not necessary to scan all ions, a single scan time is possible in about 60 seconds to 1 second, and high sensitivity and High-speed scanning is possible.
The following aspects are also presented as means for solving the problems. The measurement method according to the first aspect is a measurement method for measuring the concentration of an impurity component to be measured in argon gas using an atmospheric pressure ionization mass spectrometer, wherein the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z. = 40 and M / z = 80 are divided by the sum of the ionic strengths to obtain the relative ionic strength of the measurement target impurity component, and the concentration of the measurement target impurity component is obtained from the relative ionic strength.
The measurement method according to the second aspect is a measurement method for measuring the concentration of an impurity component to be measured in nitrogen gas using an atmospheric pressure ionization mass spectrometer, wherein the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z. = 28, M / z = 42, and M / z = 56 divided by the sum of the ionic strengths to obtain the relative ionic strength of the measurement target impurity component, and the concentration of the measurement target impurity component from the relative ionic strength Is what you get.
The measurement method according to the third aspect is a measurement method for measuring the concentration of an impurity component to be measured in helium gas using an atmospheric pressure ionization mass spectrometer, wherein the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z. = 4 and M / z = 8 are divided by the sum of the ionic strengths to obtain the relative ionic strength of the measurement target impurity component, and the concentration of the measurement target impurity component is obtained from the relative ionic strength.
The measurement method according to the fourth aspect is a measurement method for measuring the concentration of the impurity component to be measured in hydrogen gas using an atmospheric pressure ionization mass spectrometer, wherein the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z. The relative ionic strength of the impurity component to be measured is obtained by dividing by the ionic strength at = 3, and the concentration of the impurity component to be measured is obtained from the relative ionic strength.
The measurement method according to the fifth aspect is a measurement method for measuring the concentration of an impurity component to be measured in argon gas using an atmospheric pressure ionization mass spectrometer, wherein the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z. = 40 and M / z = 80 and the ionic strength of the measurement target impurity component is divided by adding the ionic strength to obtain the relative ionic strength of the measurement target impurity component, and the measurement target impurity is calculated from the relative ionic strength. The component concentration is obtained.
The measurement method according to the sixth aspect is a measurement method for measuring the concentration of an impurity component to be measured in nitrogen gas using an atmospheric pressure ionization mass spectrometer, wherein the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z. = 28, M / z = 42 and M / z = 56 and the ionic strength of the measurement target impurity component is divided by adding the ionic strength to obtain the relative ionic strength of the measurement target impurity component. The concentration of the impurity component to be measured is obtained from the intensity.
The measurement method according to the seventh aspect is a measurement method for measuring the concentration of an impurity component to be measured in helium gas using an atmospheric pressure ionization mass spectrometer, wherein the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z. = 4 and M / z = 8 and the ionic strength of the measurement target impurity component is divided and added to obtain the relative ionic strength of the measurement target impurity component, and the measurement target impurity is calculated from the relative ionic strength. The component concentration is obtained.
A measurement method according to an eighth aspect is a measurement method for measuring the concentration of a measurement target impurity component in hydrogen gas using an atmospheric pressure ionization mass spectrometer, wherein the ion intensity of the measurement target impurity component is expressed as M / z. = Dividing by the sum of the ion intensity at 3 and the ion intensity of the impurity element to be measured to obtain the relative ion intensity of the impurity element to be measured, and obtaining the concentration of the impurity element to be measured from the relative ion intensity It is.
The measurement method according to the ninth aspect is the measurement method according to any one of the first to eighth aspects, wherein the impurity component to be measured is M / z = 18 (H 2 O + ), M / z = 32 ( are those wherein component represented by any one of
An atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to a tenth aspect is an atmospheric pressure ionization mass spectrometer that measures the concentration of an impurity component to be measured in argon gas, and the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z = 40 and M / z = 80 is divided by the sum of the ionic strengths to obtain the relative ionic strength acquisition unit for obtaining the relative ionic strength of the measurement target impurity component, and the concentration of the measurement target impurity component from the relative ionic strength. And a concentration acquisition unit to be obtained.
An atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to an eleventh aspect is an atmospheric pressure ionization mass spectrometer that measures the concentration of an impurity component to be measured in nitrogen gas, wherein the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z = 28, a relative ionic strength acquisition unit for obtaining the relative ionic strength of the impurity component to be measured by dividing by the sum of the ionic strengths at M / z = 42 and M / z = 56, and the measurement from the relative ionic strength. And a concentration acquisition unit that obtains the concentration of the target impurity component.
An atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to a twelfth aspect is an atmospheric pressure ionization mass spectrometer that measures the concentration of an impurity component to be measured in helium gas, wherein the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z = 4 and dividing by the sum of the ionic strengths at M / z = 8 to obtain a relative ionic strength acquisition unit for obtaining the relative ionic strength of the impurity component to be measured, and the concentration of the impurity component to be measured from the relative ionic strength. And a concentration acquisition unit to be obtained.
An atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to a thirteenth aspect is an atmospheric pressure ionization mass spectrometer that measures the concentration of an impurity component to be measured in hydrogen gas, wherein the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z = 3 is provided with a relative ionic strength acquisition unit that obtains the relative ionic strength of the measurement target impurity component by dividing by the ionic strength in 3, and a concentration acquisition unit that obtains the concentration of the measurement target impurity component from the relative ionic strength. is there.
An atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to a fourteenth aspect is an atmospheric pressure ionization mass spectrometer that measures the concentration of an impurity component to be measured in argon gas, and the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z = A relative ionic strength acquisition unit that calculates the relative ionic strength of the measurement target impurity component by dividing the ionic strength at 40 and M / z = 80 and the ionic strength of the measurement target impurity component, and the relative ionic strength. To a concentration acquisition unit for obtaining the concentration of the impurity component to be measured.
An atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to a fifteenth aspect is an atmospheric pressure ionization mass spectrometer that measures the concentration of an impurity component to be measured in nitrogen gas, wherein the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z = 28, a relative ionic strength acquisition unit that obtains the relative ionic strength of the measurement target impurity component by dividing the sum of the ionic strength at M / z = 42 and M / z = 56 and the ionic strength of the measurement target impurity component. And a concentration acquisition unit that obtains the concentration of the impurity component to be measured from the relative ionic strength.
An atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to a sixteenth aspect is an atmospheric pressure ionization mass spectrometer that measures the concentration of an impurity component to be measured in helium gas, wherein the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z = A relative ionic strength acquisition unit that obtains a relative ionic strength of the measurement target impurity component by dividing the ionic strength at 4 and M / z = 8 and the ionic strength of the measurement target impurity component, and the relative ionic strength To a concentration acquisition unit for obtaining the concentration of the impurity component to be measured.
An atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to a seventeenth aspect is an atmospheric pressure ionization mass spectrometer that measures the concentration of an impurity component to be measured in hydrogen gas, wherein the ion intensity of the impurity component to be measured is expressed as M / z = And the relative ion intensity acquisition unit for obtaining the relative ion intensity of the measurement target impurity component by dividing by the sum of the ion intensity of 3 and the ion intensity of the measurement target impurity component, and the measurement target impurity component from the relative ion intensity And a density acquisition unit for obtaining the density of.
The atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to the eighteenth aspect is the atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to any one of the tenth to seventeenth aspects, wherein the impurity component to be measured is M / z = 18 (H 2 O + ), M / z = 32 (O 2 + ).
A destructive inspection apparatus according to a nineteenth aspect has a gas inlet and a gas outlet, and can inspect an inspection object inside while being kept airtight except for the gas inlet and the gas outlet. A gas supply unit that supplies a predetermined gas from the gas inlet, and a destruction unit that destroys the inspection object stored in the inspection chamber while maintaining the airtight state of the inspection chamber, A gas supply unit having a gas purification unit for reducing an impurity concentration in a predetermined gas to a predetermined concentration or less, and an atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to any one of the tenth to eighteenth surfaces, the atmospheric pressure The ionization mass spectrometer is a gas that flows through the inspection chamber and is discharged from the gas discharge port by supplying the predetermined gas to the gas introduction port by the gas supply unit, and at least the inspection object For gas discharged from the gas discharge port after being destroyed by the destruction unit, which measures the concentration of the measurement target impurity components of the gas.
本発明によれば、M/z=3〜100までの全イオンをスキャンする必要がなく、絶対イオン強度(A)より長期間安定して使える相対イオン強度(%)の簡易測定が可能となるため、サンプルを破壊して短時間に発生する極微量の不純物成分の高感度高速測定を可能とする測定方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is not necessary to scan all ions up to M / z = 3 to 100, and simple measurement of relative ion intensity (%) that can be used stably for a longer period than absolute ion intensity (A) becomes possible. Therefore, it is possible to provide a measurement method that enables high-sensitivity and high-speed measurement of an extremely small amount of impurity components that are generated in a short time by destroying a sample.
以下、本発明による検量線の作成方法及び破壊試験装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a method for creating a calibration curve and a destructive testing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第一の態様を示す相対イオン算出方法のフロー図であるである。 FIG. 1 is a flowchart of a relative ion calculation method showing the first embodiment of the present invention.
本実施の形態による相対イオン強度の算定方法は、アルゴンガス中で不純物成分を測定するもので、アルゴンガス中の全イオンを全スキャンして測定するのではなく、親イオンM/z=40(Ar+),80(Ar2 +)及び測定対象不純物のイオンだけをスキャンして、測定対象不純物のイオン強度を親イオン強度の積算値で除算して相対イオン強度を求め、前記相対イオン強度に濃度のファクターを掛けて濃度を算出するものである。 The calculation method of the relative ion intensity according to the present embodiment measures the impurity component in the argon gas, and does not scan all the ions in the argon gas, but measures the parent ion M / z = 40 ( Ar + ), 80 (Ar 2 + ) and only the ions of the measurement target impurity are scanned, and the relative ion intensity is obtained by dividing the ion intensity of the measurement target impurity by the integrated value of the parent ion intensity. The density is calculated by multiplying the density factor.
図2は、従来の測定方法を説明するもので、M/z=3〜200までの全イオンを全てスキャンするためにスキャン時間に60秒を要していた。これに対し、第一の態様の測定方法では、スキャンする成分を限定して行うためにスキャン時間が1秒となり、スキャン時間を1/60に低減できた。 FIG. 2 illustrates a conventional measurement method, and it took 60 seconds to scan all the ions from M / z = 3 to 200. On the other hand, in the measurement method of the first aspect, since the scanning component is limited, the scanning time is 1 second, and the scanning time can be reduced to 1/60.
しかも、被測定物だけの絶対イオン強度で測定する手法に比べ、イオン源や二次電子増倍管の劣化が起こってイオン量が変動しても、変動を受けにくい測定が可能となる。 Moreover, even when the ion source or the secondary electron multiplier tube is deteriorated and the ion amount fluctuates as compared with the method of measuring with the absolute ion intensity of only the object to be measured, measurement that is less susceptible to fluctuation is possible.
本実施の形態では、アルゴンガスで説明したが、窒素ガス、ヘリウムガス、水素ガスでも同様の測定が可能となる。 Although the present embodiment has been described using argon gas, the same measurement can be performed using nitrogen gas, helium gas, and hydrogen gas.
図3は、破壊検査装置1を模式的に示す概略説明図である。本実施の形態による破壊検査装置1は、ガス導入口12及びガス排出口13を有する検査室11を有している。検査室11は、ガス導入口12及びガス排出口13を除いて気密に保たれた状態で、内部に検査対象物2を収容しうるようになっている。本実施の形態では、検査室11は、側方にガス導入口12及びガス排出口13を有するとともに上部が開口したカップ状の容器本体14の上部開口を取り外し可能に閉塞するICFフランジ15とによって、構成されている。検査対象物2を検査室11内に出し入れする場合には、ICFフランジ15が容器本体14から取り外される。容器14とICFフランジ15の間には金属パッキン16が設置され検査室11の気密性が保たれるようになっている。検査対象物2から発生する成分が極力拡散しないように、検査室11は、検査対象物2が収容することができる程度に小さくすることが望ましい。
FIG. 3 is a schematic explanatory view schematically showing the
ICFフランジ15には、直線導入機17が設けられている。直線導入機17の先端には、検査室11の気密状態を保ちながら検査室11内に収容された検査対象物を破壊する破壊部としての突起状の工具18が設けられている。突起状の工具18としては、例えば針状、剣山状、刃状などの工具を用いることが出来る。
The
本実施の形態では、直線導入機17を用いることで、検査室11の気密状態を保ちながら、突起状の工具18を検査対象物2に進出させて検査対象物2を破壊することが出来るようになっている。
In the present embodiment, by using the straight
本実施の形態では、検査室11を加熱する加熱手段として加熱シート19が、取り外し可能に検査室11を覆うように設けられている。加熱シート19は、検査対象物2を検査室11に出し入れする際には取り外される。加熱シート19は、例えば、ガラスウール等の断熱材や電熱線等を用いて構成され、更に熱電対等の温度検出器が設けられ、指定される一定の温度に加熱して維持しうるようになっている。
In the present embodiment, a
本実施の形態では、高純度のアルゴンガスを収容した高圧ボンベ(図示せず)からの所定ガスとしてのアルゴンガスが配管21を介して導入される。前記高圧ボンベに代えて、例えば、液体アルゴンを蒸発させて作ったアルゴンガスを配管21を介して導入するようにしても良い。前記所定ガスは、アルゴンガスに限らず、窒素、ヘリウム、水素を用いても良い。
In the present embodiment, argon gas as a predetermined gas from a high-pressure cylinder (not shown) containing high-purity argon gas is introduced through the
配管21は、開閉弁22を介してゲッター純化器等のガス純化器23のガス導入口23aに接続されている。ガス純化器23の純化ガス排出口23bは、開閉弁24、流量制御器25及びモレキュラシーブス等のガス純化器26を介して、検査室11のガス導入口12に接続されている。本実施の形態では、前記高圧ボンベ及び前記要素21〜26が、検査室11のガス導入口12から検査室11内へアルゴンガスを供給するガス供給部を構成している。また、本実施の形態では、ガス純化器23、26が、検査室11内へ供給されるアルゴンガス中の不純物濃度を所定濃度以下(例えば、1ppb以下)に低下させるガス純化部を構成している。
The
検査室11のガス排出口13は、開閉弁27及び配管35を介して、公知の大気圧イオン化質量分析装置28のガス導入口28aに接続されている。検査対象物2から発生する成分が極力拡散しないように、配管35は細い方が好ましい。また、検査室11のガス排出口13は、開閉弁29を介して大気に開放されている。大気圧イオン化質量分析装置28のガス排出口28bは、排気管30を介して大気に開放されている。
The
本実施の形態では、大気圧イオン化質量分析装置28が、前記ガス供給部により所定ガス(本実施の形態では、アルゴンガス)を検査室11のガス導入口12に供給することで、検査室11内のガス排出口13から排出されるガスを、少なくとも検査対象物2が前記破壊部により破壊された後に、分析するガス分析部を構成している。
In the present embodiment, the atmospheric pressure ionization
また、本実施の形態では、ガス純化器23の純化ガス排出口23bは、開閉弁31、流量制御器32及びモレキュラシーブス等のガス純化器33を介して、大気圧イオン化質量分析装置28のガス導入口28aに接続されている。
In the present embodiment, the purified
本実施の形態による破壊検査装置1を用いて検査対象物2の破壊検査を行う場合、まず、開閉弁24,27を閉じるとともに開閉弁22,29,31を開いた状態とし、一旦加熱シート19及びICFフランジ15を取り外して検査室11内に検査対象物2を収容したのちに、ICFフランジ15を装着して検査室11を気密状態とし、更に加熱シート19を装着する。
When performing the destructive inspection of the
次に、加熱シート19により検査室11を室温よりも高い温度(例えば100℃)に昇温させた状態で、開閉弁22,24,29を開くとともに開閉弁27を閉じることで、高純度のアルゴンガスを検査室11のガス導入口12に供給して検査室内11内を通流させることにより、検査室11及び検査対象物2をクリーニングするクリーニング段階を行う。このクリーニング段階では、開閉弁31を開いて高純度アルゴンガスを大気圧イオン化質量分析装置28のガス導入口28aに流すことで、大気圧イオン化質量分析装置28のイオン源に大気が流入しないようにしておく。
Next, in a state where the temperature of the
このクリーニング段階の後、開閉弁29を閉じて開閉弁27を開いて、検査室11内を通流したガスを大気圧イオン化質量分析装置28に導入する。この時、検査室11内の圧力はほぼ大気圧となる。
After this cleaning stage, the on-off
この状態で、直線導入機17の先端の突起状の工具18で、検査対象物2を破壊する。この破壊により、検査対象物2から発生する成分は、検査室11内を通流するアルゴンガスに含まれて、大気圧イオン化質量分析装置28により分析される。
In this state, the
図4は、破壊した際に発生した酸素を大気圧イオン化質量分析装置28を用いて測定した例である。この際、M/z=3〜200までの全イオンを測定せずに、親イオンM/z=40,80及びM/z=32(O2:酸素)に限定して測定した。測定するイオンを限定したために、測定間隔が約60秒から1秒ごとになり、短時間で発生する微量不純物も検出が可能となった。
FIG. 4 shows an example in which oxygen generated at the time of destruction is measured using an atmospheric pressure ionization
また、本発明では、主成分ガス中の親イオン強度を加算した値を、分母にして不純物成分のイオン強度を除算して相対イオン強度を求めたが、主成分ガスの親イオン強度に不純物成分のイオン強度を加算した値を、分母として不純物成分のイオン強度を除算して相対イオン強度を求めても良い。 In the present invention, the relative ionic strength is obtained by dividing the ionic strength of the impurity component by using the value obtained by adding the parent ionic strength in the main component gas as the denominator. The relative ionic strength may be obtained by dividing the ionic strength of the impurity component by using the value obtained by adding the ionic strengths of the two as the denominator.
1 破壊検査装置
2 検査対象物
11 検査室
12 ガス導入口
13 ガス排出口
18 突起状の工具
19 加熱シート
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記検査室の前記気密状態を保ちながら、前記検査室内に収容された前記検査対象物を破壊する破壊部と、
前記ガス導入口から所定ガスを供給するガス供給部であって、前記所定ガス中の不純物濃度を所定の濃度以下に低下させるガス純化部を有するガス供給部と、
請求項10乃至18のいずれかに記載の大気圧イオン化質量分析装置と、
を備え、
前記大気圧イオン化質量分析装置は、前記ガス供給部により前記所定ガスを前記ガス導入口に供給することで、前記検査室内を通流して前記ガス排出口から排出されるガスであって、少なくとも前記検査対象物が前記破壊部により破壊された後に前記ガス排出口から排出されるガスについて、当該ガス中の前記測定対象不純物成分の濃度を測定する、
ことを特徴とする破壊検査装置。 An inspection room that has a gas inlet and a gas outlet, and can store an inspection object inside in a state of being kept airtight except for the gas inlet and the gas outlet;
While maintaining the airtight state of the inspection room, a destruction part for destroying the inspection object accommodated in the inspection room,
A gas supply unit for supplying a predetermined gas from the gas introduction port, the gas supply unit having a gas purification unit for reducing an impurity concentration in the predetermined gas to a predetermined concentration or less;
An atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to any one of claims 10 to 18,
With
The atmospheric pressure ionization mass spectrometer is a gas discharged from the gas discharge port through the inspection chamber by supplying the predetermined gas to the gas introduction port by the gas supply unit, For the gas discharged from the gas outlet after the inspection object is destroyed by the destruction part, the concentration of the measurement target impurity component in the gas is measured.
Destructive inspection device characterized by that.
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