Restgasanalyse

Die Restgasanalyse (RGA) ist eine Methode, mit der bestimmt werden kann, welche Gase in welchen Mengen in einem System vorhanden sind. Sie basiert auf der Massenspektrometrie, bei der Moleküle ionisiert und die entstehenden Ionen mithilfe eines Quadrupol-Massenfilters nach ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis (m/z) sortiert werden. So kann das System einzelne Gasarten, Fragmente und Isotope anhand ihrer charakteristischen Massespitzen erkennen.

Um die Gaszusammensetzung zu bestimmen, muss das gemessene Massenspektrum interpretiert werden –ein Prozess, bei dem gemessene Spitzen mit bekannten Gasen oder Molekülfragmenten verknüpft werden. Dies macht die RGA zu einem leistungsstarken Werkzeug zur Bestimmung der Vakuumqualität, Erkennung von Schadstoffen und Echtzeit-Überwachung von Prozessgasen.

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RGA steht für Restgasanalyse und bezieht sich auf die Erkennung und Identifizierung von Gasen, die in einem System verbleiben oder freigesetzt werden. Diese Restgase können durch Lecks, ausgasende Materialien, Prozessnebenprodukte oder Verunreinigungen entstehen. RGA wird eingesetzt, um diese Gase zu überwachen und zu analysieren und so die Vakuumintegrität zu beurteilen, Verunreinigungen zu erkennen oder das Verhalten von Prozessgasen in Anwendungen wie der Gefriertrocknung, Wärmebehandlung oder Hochvakuum-Forschung zu beobachten.

Ja. Die Restgasanalyse kann je nach Anwendung an unterschiedliche Druckbereiche angepasst werden. In Hochvakuumsystemen werden mittels RGA niedrige Konzentrationen von Hintergrundgasen in einer geschlossenen, statischen Umgebung analysiert. In Prozessen bei oder nahe Atmosphärendruck - wie z. B. bei Untersuchungen der thermischen Zersetzung oder der Überwachung von Gasreaktionen – kann die RGA jedoch in Kombination mit speziell entwickelten Einlasssystemen eingesetzt werden, um kontinuierlichen Gasflüsse zu handhaben und den Druck vor dem Analysator zu reduzieren.

Das bedeutet, dass sich die RGA sowohl für die Analyse von Spurengasen in einer abgedichteten UHV-Kammer als auch für die Überwachung von Nebenprodukten in einem erhitzten atmosphärischen Prozess entsprechend konfigurieren lässt, um aussagekräftige und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen.

Im Prinzip handelt es sich bei beiden Geräten um ein Massenspektrometer, sie dienen aber unterschiedlichen Zwecken.

Ein Lecksucherist für die Suche nach einem oder zwei Prüfgasen – typischerweise Helium oder Wasserstoff – optimiert. Das vereinfacht und beschleunigt die Lokalisierung von Lecks in Vakuumsystemen, da der Massenfilter darauf ausgelegt ist, nur diese spezifischen Gase zu erkennen.

Ein Restgasanalysator (RGA) hingegen erkennt eine Vielzahl von Gasarten und Fragmenten über einen größeren Massenbereich hinweg. Er kann auch zur Lecksuche eingesetzt werden, aber die Verwendung eines QMS hierfür ist oftmals übertrieben, es sei denn, Sie möchten auch andere Gasarten identifizieren.

Kurz gesagt: Ein Lecksucher ist ein fokussiertes, kostengünstiges Werkzeug zum Erkennen von Helium oder Wasserstoff, während ein RGA umfassende Einblicke in die Gaszusammensetzung bietet.

Ein Quadrupol-Massenspektrometer erkennt Gase anhand ihres Masse-Ladungs-Verhältnisses (m/z) ab Masse 1 u (einheitliche atomare Masseneinheit). Dies umfasst einzelne Gasmoleküle, sowie deren Isotope und Fragmente, die bei der Ionisation entstehen. Je nach Gerät und Konfiguration gelten unterschiedliche Masse-Obergrenzen:

Partialdruck bezeichnet den individuellen Druckbeitrag eines einzelnen Gases in einem Gasgemisch. In einem Vakuumsystem setzt sich der Totaldruck aus der Summe aller Partialdrücke der vorhandenen Gasarten zusammen.

Bei der Restgasanalyse (RGA) werden diese Partialdrücke gemessen, um zu bestimmen, welche Gasein welcher Menge vorhanden sind. Dies ist erforderlich, um Schadstoffe zu identifizieren, die Zusammensetzung des Prozessgases zu überwachen und die Vakuumqualität beurteilen zu können. Im Gegensatz zu Totaldruckmessungen liefert die RGA gasspezifische Erkenntnisse – unerlässlich für Anwendungen, bei denen selbst Spuren bestimmter Gase die Produktqualität oder Prozessstabilität beeinträchtigen können.

Pfeiffer bietet ein umfassendes Portfolio an RGA-Lösungen, von kompakten Setups bis hin zu vollständig integrierten High-End-Systemen, die jeweils genau auf die anwendungsspezifischen Anforderungen zugeschnitten sind. Dieser modulare Ansatz bietet ein ausgezeichnetes Kosten-Nutzen-Verhältnis, unabhängig davon, ob Sie Spurengase in der Lebensmittelproduktion überwachen, die pharmazeutische Gefriertrocknung optimieren oder hochempfindliche UHV-Analysen durchführen.

Ein wesentlicher Vorteil aller Systeme ist die PV MassSpec-Software. Sie ermöglicht Gasanalysen in Echtzeit mit intuitiver Bedienung, anpassbaren Scan-Profilen und detaillierter Datenaufzeichnung. Sie ist für eine nahtlose Integration in bestehende QMS-Systeme ausgelegt und unterstützt Fernzugriff, automatisierte Routinen sowie eine präzise Steuerung der Messbedingungen. Damit ist sie ein ideales Tool sowohl für prozessorientierte Branchen als auch für Forschungsumgebungen, die zuverlässige, transparente und flexible Vakuumdiagnosen erfordern.