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HF-GDL                             

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Lampe à décharge luminescente à haute fréquence GDL-HF type HFG-96

(Lampe GDL pour analyse de matériaux solides non-conducteurs)

Des sources de déchargement conviennent remarquablement à l'analytique de revêtement et de surface sur des échantillons de matière solides en raison de leur pulvérisation presque planparallélépipédique et de leur bonne résolution en profondeur. Depuis quelques années, à côté des systèmes de courant continu (GDL-dc) qui sont limités aux échantillons électriques conducteurs, on utilise aussi des lampes à décharge à haute fréquence (GDL-HF) avec lesquelles peuvent être analysés des non-conducteurs ou des couches non conductrices. 

Le système HFG-96 se différencie largement dans sa présentation des autres concepts qui utilisent exclusivement les combinaisons habituelles de réseau à quatre fils  d'amplificateur d'oscillateur. Contrairement aux consommateurs qu'un peut y trouver avec une caractéristique linéaire, (p. ex. antennes émetteuses) le GDL représente cependant une résistance de charge non-linéaire avec une caractéristique complexe. C'est exactement pour ce point-là que le HFG-96 a été conçu.

 

Générateur

 
                                  Générateur dans un tiroir enfichable de 19"

 

q Un générateur à haute fréquence en oscillation libre sans réseau à quatre fils garantit les conditions de déchargement stables immédiates, un démarrage extrêmement doux du déchargement (important pour les couches superficielles les plus minces !) et un comportement sans problèmes dans la zone de transition des couches, p. ex. des non-conducteurs sur les conducteurs etc...

Son arrière-plan:

Spécialement, avec le commencement du déchargement, mais également lors des transitions de couche, des sauts d'impédance considérables se produisent, lesquels sont immédiatement compensés ici automatiquement par le décalage de fréquence léger du générateur. L'impédance de la chambre de déchargement se trouve dans le secteur kiloohm et change énormement lors de la transition de l'état sans plasma au raté de blocage (déchargement = résistance de charge)! Des réseaux d'adaptation doivent en général corriger la fréquence d'abord mécaniquement (!) p. ex. avec des condenseurs rotatifs, propulsés par des moteurs électriques, c'est à dire lentement. Cependant on peut en venir dans un cas extrême par un déséquilibre à la destruction de l'échantillon et la reproductibilité est restreinte. Ces réseaux d'adaptation sont conçus en réalité pour le raccordement par les consommateurs avec un comportement linéaire et constant de l'ordre de  50 ohm.
 

q  La fréquence de travail s'élève à environ 3,5 MHz, puisqu'il faut trouver ici un optimum des conditions de pulvérisation d'échantillon avec de faibles pertes dans les câbles etc.

q La tension de crête directement à l'échantillon atteint jusqu'à 5000V, pour pouvoir également analyser raisonnablement des non-conducteurs plus épais (notamment des standards non-conducteurs !).


           Source GDL combinée à courant continu/HF avec des échantillons typiques


q La source GDL combinée est appropriée de la même manière sans transformation pour des mises en marche conventionnelles à haute fréquence (HF) et de courant continu (dc), de sorte que les méthodes dc déjà existantes peuvent continuer en principe à être utilisées.
 

q  Une réfrigération par eau de la GDL ainsi que celle du piston de pression d'échantillon veille à un refroidissement d'échantillon mutuel et ce pour que des échantillons sensibles ne soient pas non plus surchargés thermiquement.
 

qLe plus petit diamètre d'échantillon possible s'élève à 8mm par l'étanchement miniaturisé. Cela mène à une économie d'échantillon considérable et étend encore la possibilité de mesurer aussi les plus petits échantillons. Une source encore plus miniaturisée est en préparation.
 

q Des anodes facilement remplaçables de 1 à 4mm de diamètre intérieur sont disponibles.
 

q Le HF-GDL est en principe adaptable à presque tous les spectromètres GDL habituels.
 
 

Méthode de mesure:


Source HF-GDL (en haut) et capot de blindage (en bas)

avec des sondes de mesure électroniques insérées

et (!) contact d'échantillon refroidi
 

q Une technique brevetée à régulation de phase de mesure de courant, de tension et de puissance (véritables moyennes = RMS véridique !) garantit avec un règlement correspondant du générateur HF des conditions d'analyse absolument constantes, reproductibles par ajustement de véritables paramètres de plasma pendant la durée de validité d'analyse totale, donc aussi au-delà des couches complètement différentes (conducteur et/ou non-conducteur) jusque dans le matérial de substrat à l'intérieur (règlement de plasma automatique !). Naturellement, des conditions de plasma reproductibles  sont ainsi données de mesure en mesure.

Le générateur peut être réglé sur une constance de chacun des paramètres mesurés.

Avec cette disposition, des mesures comparables et reproductibles deviennent une réalité.

La technique de mesure conventionnelle (comme celle que l'on trouve p. ex. avec les adaptations d'impédance mecaniques chez 'MATCH-BOX') utilise de tels réflectomètres, qui donnent seulement un sens dans des récepteurs linéaires (des antennes!), comme leurs inventeurs ont d'ailleurs déjà énoncé dans leur dossier de brevet des années trente  (voir ci-dessus). Des applications de plasma ont par contre des paramètres de mesure complexes avec les parties imaginaires essentielles qui ne peuvent être saisies avec des réflectomètres.
 

q Une interface de données permet les dépenses du courant HF, de la tension HF et de la puissance HF, de la tension dc, du courant dc, de la puissance dc et du bias ainsi que, le cas échéant, leurs représentations et leur traitement au moyen du logiciel de spectromètre existant.

 q La technique de mesure qui, à proximité du plasma, mesure par réglage de phase le courant, la tension et la puissance est une condition importante du matériel pour le logiciel, à l'aide de laquelle une analyse quantifiée de profils des non-conducteurs est réalisée.
 
En général
 

q    Tous les sous-groupes, y compris le dispositif de pression d'échantillon sont protégés consciencieusement en vue de l'observation des différentes dispositions de rayonnement parasites. 

q Les composantes technique de mesure, générateur et source sont aussi disponibles séparément et en principe adaptables aux installations déjà existantes.
 

Exemple d'installation:

Source combinée dc/HF avec capot de blindage et sondes de mesure, 

à un spectromètre GDS-750 (Leco)

ouvert au changement d'échantillon                                en bloc (à la mesure)


 

Mise en marche manuelle:

Si les possibilités d'une intégration de logiciel du réglage et de la prise en charge des paramètres de mesure électriques manquent au spectromètre, l'appareil peut être actionné aussi manuellement avec un appareil de contrôle manuel en option, pour lequel les signaux de mesure (0-10V) peuvent être choisis avec des moyens quelconques (p. ex. multimètres). Cette aide est assez utile aussi pour des buts expérimentaux et de service occasionnellement.
 


 
 
 

 

  

 


 
 

 

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Rev.: 10. November 2008