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残余气体分析

残余气体分析 (RGA) 对保持真空系统的纯度和稳定性至关重要。无论您是监控真空室中的流程,还是确保高真空环境中的质量控制,了解和控制残余气体都至关重要。

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RGA 如何与四极杆质谱仪配合工作

四极质谱仪 (QMS) 由三个主要组件组成,即离子源、质滤器和检测器,这些组件共同构成了分析仪。QMS 与其他质谱仪的区别在于其四极杆系统。

要求:10⁻⁴ hPa (mbar) 或更低的工作压力至关重要。如果连接的真空室无法自然达到此压力,则需要专用真空系统(通常将前级泵和涡轮分子真空泵相结合)来保持最佳条件。在更高压力下运行可能会损坏 QMS,因此强烈建议集成总压力测量

有关 QMS 工作原理的更多信息

从环境压力开始进行残余气体分析

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无法达到高真空条件的流程仍然可以使用残余气体分析。标准或定制系统将前级泵、涡轮泵、进气口和总压力表组合在一个腔体中,以创造稳定的条件并保护质谱仪。这样,即使从环境压力开始,也能确保可靠的测量。

适用于真空应用的可靠气体分析

残余气体分析 (RGA) 通过确保工艺稳定性、污染控制和真空质量来支持各种基于真空的流程。无论是冷冻干燥真空热处理还是尖端的 EUV 平版印刷术,RGA 都能为过程监控和质量保证提供关键洞察。

确保制药生产中的纯度

制药行业中的冷冻干燥

制药冷冻干燥用于保存疫苗、抗生素和生物制药等温度敏感物质

该流程在高真空下进行,以防止热降解并确保产品长期稳定。在初次干燥过程中,在低于 0°C 的温度下,典型压力范围为 0.5 hPa (mbar) 至 10⁻² hPa(mbar )。在低至 10⁻³ hPa (mbar) 的压力和高达 30°C 或更高的温度下进行二次干燥。

残余气体分析 (RGA) 以多种关键方式为此流程提供支持。它可及早检测因加热回路泄漏而导致的硅油污染,并可精确监测水蒸气浓度,从而帮助以比传统的基于压力的方法更可靠地确定干燥终点。凭借实时分析能力和可靠的真空处理,它们支持高产品安全性和流程效率。
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热成型流程中的残余气体分析

在热成型流程中,将聚氯乙烯 (PVC) 等材料加热至 100 250 ° C 以形成所需形状,通常在 1 至 10 hPa (mbar) 的真空下。在加热过程中,可能会发生热分解,释放氯化氢 (HCl) 和氯化芳族化合物等气体。监测这些排放对于质量控制和环境安全都至关重要。

残余气体分析 (RGA),尤其是与热重分析 (TGA) 结合使用时,可提供对逸出气体的实时洞察。将 TGA 与四极质谱仪结合使用,可使制造商识别到分解产品、确保材料一致性、优化工艺温度和减少不需要的排放,同时更清楚地了解热材料行为
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在食品加工中保持质量

食品加工中的冷冻干燥

冷冻干燥广泛用于食品行业,以延长保质期,同时保留风味、颜色和营养物质。冷冻干燥不像传统干燥那样蒸发液体水,而是通过将冰直接转化为蒸汽——称为升华的过程——来除去水分。

这种温和的方法可避免热降解,从而保护覆盆子等精致产品免受结构和营养损坏。咖啡或水果等产品在压力介于 0.5 至 10⁻² hPa (mbar) 之间且温度通常低于 0 °C 的真空下进行干燥。

残余气体分析 (RGA) 可实时监测水蒸气浓度,实现准确的端点检测和工艺控制。它还有助于及早发现污染物或系统泄漏,这对于避免高流量生产中的批次损失至关重要。
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确保工艺稳定性和清洁表面

真空热处理

钎焊烧结晶体生长真空热处理流程中,金属在 600 至 1,300 °C 的温度下进行处理,真空度通常在 10⁻² 至 10⁻⁵ hPa (mbar) 之间。保持清洁、稳定的气氛对于产品质量至关重要。

残余气体分析 (RGA) 提供加热过程中气体成分的实时洞察。它有助于检测零件的排气泄漏(例如冷却水、空气进入)以及残留污染物——所有这些都可能导致变色、粘合不良或零件废品。RGA 还可监测气相反应,支持更精确的冶金过程控制和批次间可重复性。
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QMS 工作原理

1. 以前,中性气体粒子通过离子源用电子进行电离(电子冲击电离)。

2. 产生的离子在由四个精确对齐的金属棒组成的四极质过滤器中分离。通过施加交流电压和直流电压的组合,在它们之间产生一个振荡电场。此电场根据其质量-电荷比(m/z)选择性地使离子稳定或不稳定,仅允许特定离子通过。

3. 分离系统后面的检测器对反映每种气体或其成分分压离子电流进行计数。通过法拉第杯或二次电子倍增器 (SEM) 进行检测,以获得更高的灵敏度和速度。

一次只能测量一个质量范围,而不是同时分析不同的质量。用户友好的软件支持高效操作和进一步的数据分析。

配套产品

了解有关残余气体分析的更多信息

什么是残余气体分析及其工作原理?

残余气体分析(RGA)是一种用于确定系统中存在哪些气体及其数量的方法。它依赖于质谱分析,其中分子被电离,并使用四极质量过滤器根据质量-电荷比(m/z)对所得离子进行分类。这使系统能够根据其特征质量峰值检测各个气体种类、成分和同位素

为了确定气体成分,必须解释检测到的质谱——这是将测量峰值与已知气体或分子成分相关联的过程。这使得 RGA 成为了解真空质量检测污染物和实时监控工艺气体的强大工具。

查阅我们的真空技术手册了解更多内容

RGA 代表什么?

RGA 是残余气体分析的缩写,是指检测和识别系统内残留或释放的气体。这些残余气体可能来自泄漏、脱气材料、流程副产品或污染。RGA 用于监测和分析这些气体,以确保真空完整性、检测污染物,或跟踪冷冻干燥热处理高真空研究等应用中的工艺气体行为。

如果我的流程无法达到高真空,是否可以使用残余气体分析?

是的, 根据应用的不同,残余气体分析可适应不同的压力范围。在高真空系统中,RGA 通常在封闭的静态环境中分析低浓度的背景气体。但是,在大气压力下或接近大气压力的过程(如热分解研究或气体反应监测)中,可将 RGA 与专门设计的进气系统结合使用,以处理连续气体流量并降低分析仪前的压力。

这意味着,无论您是在密封的 UHV 腔体中分析痕量气体,还是在加热大气流程中监测副产品,都可以相应地配置 RGA,以提供有意义和可靠的结果。

RGA 和泄漏检测有哪些区别?

从技术上讲,这两种设备都是质谱仪,但它们的用途不同。

检漏仪经过优化,可查找一种或两种示踪气体(通常为氦气或氢气)。这使得定位真空系统中的泄漏变得更简单、更快速,使用量身定制的质量过滤器仅检测这些特定气体。

另一方面,残余气体分析仪 (RGA)检测更广泛质量范围内的各种气体类型和成分。它也可用于泄漏检测,但通常无需使用 QMS,除非您还对识别其他气体类型感兴趣。

简而言之:泄漏探测器是一种专注、经济高效的氦气或氢气检测工具,而 RGA 则可让您全面了解气体成分

四极质谱仪可以检测哪些气体?

四极质谱仪根据质量-电荷比(m/z)检测气体,从质量 1 u(统一原子质量单位)开始。这包括单个气体分子、其同位素和电离过程中产生的成分。根据设备和配置的不同,适用不同的质量上限:

  • PrismaPro 覆盖的质量范围高达 100、200 或 300 u,具体取决于所选的杆系统和发生器。
  • HiQuad Neo 具有更大、更精确的四极杆,范围扩展到 512 u,分辨率更高。

在实践中,这可用于检测真空应用中最常见的残留气体工艺气体有机蒸汽——从氢气、氮气和水蒸气碳氢化合物成分硅酮化合物

什么是分压,为什么它在 RGA 中很重要?

分压是指单一气体在气体混合物中的单个压力贡献。在真空系统中,总压力由存在的每种气体类型的所有分压之和组成。

残余气体分析 (RGA) 测量这些分压,以确定存在哪些气体及其数量。这对于识别污染物、监控工艺气体成分和评估真空质量至关重要。与总压测量不同,RGA 提供气体特定的洞见——即使是某些气体的痕量也会影响产品质量或工艺稳定性的应用。

Pfeiffer 的 RGA 解决方案有哪些优势?

Pfeiffer 提供广泛的 RGA 解决方案组合,从紧凑的设置完全集成的高端系统——每个系统都仅根据应用的需求量身定制。这种模块化方法可确保出色的性价比,无论您是监测食品生产中的痕量气体、优化制药冷冻干燥,还是进行高灵敏度 UHV 分析。

PV MassSpec 软件是所有系统的一个关键优势。它具有直观的操作、可定制的扫描配置和详细的数据记录,可实现实时气体分析。它专为与现有 QMS 系统无缝集成而设计,支持远程访问、自动化程序和精确控制测量条件。这使其成为工艺驱动型行业和需要真空诊断运行可靠性、透明度和灵活性的研究环境的理想工具。

Pfeiffer 残余气体分析产品

Pfeiffer 提供全面的模块化残余气体分析仪产品组合,以满足各种真空诊断需求——从常规监控到高端过程认证。


 
单个设备
完整解决方案
标准型(模块化)
可定制
OmniStar/ ThermoStar
 
PrismaPro
 
 
HiQuad Neo
 
 
HiCube Neo RGA
 
OmniGrade
 

单台分析仪

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灵活的核心组件。

每个 RGA 系统的核心是分析仪本身。Pfeiffer 提供 PrismaProHiQuad Neo 四极质谱仪,每种都根据不同的灵敏度和质量范围要求量身定制。这些是模块化系统,可让您组合合适的离子源质量过滤器检测器(法拉第或 C-SEM),以适合您的流程。质量范围为 1 至 100 u,最高可达 512 u,具体取决于型号和配置。

了解我们的单台分析仪

紧凑型系统

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即插即用,便携式。

如果您正在寻求快速部署和高移动性,Pfeiffer 提供独立的 RGA 解决方案

  • HiCube Neo RGA:紧凑的便携式装置,结合了质谱仪、涡轮分子真空泵装置和总压监控装置。它是移动诊断现场泄漏测试污染分析的理想选择。
  • OmniStarThermoStar:即插即用系统经过优化,可在更高压力下进行过程监控,例如热分解TGA 耦合装置,具有加热入口和气密结构。

了解我们的紧凑型系统

量身定制的 RGA 系统

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提供一站式服务。

除了标准和模块化系统外,Pfeiffer 还提供完全定制的 RGA 设置,以适应特定应用。这包括配备精选真空室、前级泵和涡轮泵、高精度压力表和适当质谱仪(如 PrismaPro 或 HiQuad Neo)的完整系统。

对于高级要求,OmniGrade 系统提供全工程化的多腔室解决方案,具有自动化、样品处理功能并集成到工艺控制环境中。所有组件——阀门、馈通件、OmniControl 等控制电子元件和 PV MassSpec 软件——均可从单一来源获得,确保整个系统的无缝兼容性可靠性能

详细了解专为定制气体分析仪系统设计的 HiCube Neo RGA 和 OmniGrade。

探索我们的 RGA 系统
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所有系统共享的优势

无论形状如何,所有 Pfeiffer RGA 系统都具有:

  • 标准化通信接口(以太网、模拟、数字)
  • PV MassSpec 软件兼容,提供实时可视化、扫描自定义、数据记录、远程访问和流程集成功能
  • Pfeiffer 应用专家团队为您提供支持,帮助您根据需要配置每个系统。