實驗設置

圖3 為實驗儀器的配置圖。在實驗腔體的 x 方向是實驗所使用的 四極質譜儀(Quadrupole Mass Spectroscopy，QMS(EXTREL Model 150-QC))。同步輻射光藉由 RFM 聚焦後，會由 y 方向進入實驗腔體 中，照射到在腔體中心與光源夾角為 22.5 度的 PAG 樣品，此 22.5 度 夾角的設計是為了避免任何殘存的同步幅射反射光進入QMS 中，與 背景氣體或四極電極表面作用，產生雜訊而影響數據的擷取。在腔體 的底部為一個900 L s^-1的分子渦輪幫浦，分子渦輪幫浦的出口外接至 一個250 L s^-1渦卷幫浦，實驗利用這些幫浦將腔體內的壓力降至 10^-8torr 以下，才可讓 EUV 光進入實驗腔體進行實驗。

圖 3. 釋氣研究用真空腔體的內部配置

實驗的樣品使用XYZ 移動裝置由 z 軸方向伸入腔體中，放入的 中心為光源y 方向與 QMS 的 x 方向交點，XYZ 移動裝置在 z 軸的可 移動長度為±15cm。PAG 樣品的前處理包括磨碎，再依次將各樣品均 勻塗抹在銅雙面膠上。各個1×1cm²的銅雙面膠底面是黏在長度為 30 公分的不鏽鋼樣品片，再利用XYZ 移動裝置將黏有多個 PAG 樣品的 不鏽鋼片放入實驗腔體中。樣品片放置在距離QMS 入口約 1~2mm，

以便釋氣離子可以進入QMS 的系統中。整個系統在達到 10^-8torr 的真 空度後，才開始進行實驗。

離子偵測最佳化包含兩個部份，一為QMS 的離子收集效率最佳 化，另一為PAG 樣品在 XY 放置位置的最佳化，這兩者要經過數個 循環調整後，才開始實驗的測量。QMS 的離子收集效率是靠 QMS 的入口前，一組六片electrostatic lens 的電壓所調控的。在訊號的最 佳化過程，先將位置移至其中一個PAG 樣品，藉由調整 6 片 lens 的 電壓，偵測的質荷比為u/z=19 的訊號，找出 F⁺離子的最大值，至於 u/z=19 的訊號為何為 F⁺離子會於下段文章中進行說明。而樣品的 XY 最佳位置，則是移動連接樣品的 XYZ 移動裝置，直到找到最大 u/z=19 及最小17 與 18 的樣品位置。如圖 4 所示，此時的 H2O 背景訊號(17 與18)達到最小且 PAG 的 F⁺訊號已最佳化。

圖4. F⁺最佳化

再者，如圖5 所示，PAG1 的 CF3+/F⁺的比例以及(4-Methoxyphenyl) diphenylsulfonium triflate (PAG11)、(4-Methylphenyl)diphenylsulfonium

triflate (PAG12)的 CF⁺/F⁺的訊號比與曝光時間無關，若是19u 的訊號 為H3O⁺的訊號，隨時間的增加，此比例關係應會隨著H3O⁺減小而變 大，因此可以推測u/z=19 的釋氣訊號為 F⁺。

圖5. 3 種 PAG 訊號隨時間變化圖

QMS 主要是由 4 根平行的圓柱所組成，相對的兩根圓棒通有相同 的電流，其中一對通有正的直流電壓(+U)，而負的直流電壓會通向另 ㄧ對圓柱(-U)，架在這正或負直流電壓的電位上，是在 RF 頻率範圍 的交流電(300MHz，ω)。當交流電壓通入負電壓的圓柱時，圓柱的 電壓會為負多正少(-U+Vcosωt)，較重的正離子會因為受到長時間的 負電壓而偏移並撞擊圓柱被中和；當交流電壓通入正電壓圓柱，交流 電壓會讓圓柱的電壓正多負少(U+Vcosωt)，即使負偏壓的時間很

直流電與RF 頻率的比例，可以控制離子的飛行軌跡，讓篩選的特定 質荷比離子到達位於QMS 的離子偵測系統。

本實驗設施的QMS 質荷比是由電腦操控 Digital to analog

conventor(DAC)的 voltage output (0-400u/z, 0-10V)來控制 u/z 的掃描。

實驗所產生的釋氣陽離子經由QMS 掃描篩選後，被設為-4kV 偏壓的 conversion dynode 吸引並加速撞擊此 conversion dynode 電板，產生二 次電子。這些二次電子被設為-1.8~-2.2kV 偏壓的電子倍增管加速，

電子轟擊連續正壓降的channeltron 表面(由-4kV 至-1.8~-2.2kV)，產生 更多的倍增電子，持續倍增至接地電壓的collector 時，被倍增成約 10⁷倍的電子訊號。倍增後的電子訊號再由前置擴大器( preamplifier ) 放大訊號、過濾雜訊並轉換成5V 的 TTL 訊號，經過 TTL counter 計 理。這18 種 PAG 之中，除了 N-Hydroxy-5- norbornene-2,3-