Kwadrupolowe spektrometry masowe
Urządzenia do analizowania składu gazów
Spektrometria masowa jest powszechnie stosowaną metodą analityczną do badania składu chemicznego substancji. Wszystkie nasze urządzenia do analizy gazów (resztkowych) są wyposażone w kwadrupolowy spektrometr masowy (QMS).
Podstawowe komponenty
Detektory
W zależności od ciśnienia roboczego stosowane są różne detektory: detektor Faradaya (F) pracuje przy wyższych ciśnieniach, a detektor Faradaya/C-SEM (M) wymaga niższego ciśnienia. Ta różnica ma jednak wpływ na granice detekcji. Dokładne wartości zależą również od czasu pozostawania i stosowanego źródła pozyskiwania jonów.
Konfigurowalne systemy RGA
Każde zadanie testowe jest unikatowe. Oprócz naszych standardowych rozwiązań OmniStar i ThermoStar, nasi eksperci wykorzystują pełną gamę produktów Pfeiffer, aby skonfigurować system dopasowany do wymagań klienta. Przykładem jest nasz system weryfikacji czystości OmniGrade RGA.
Przyłącze sprzętowe
Do integracji naszych urządzeń dostępne są następujące przyłącza sprzętowe:
- PrismaPro: kołnierz DN 40 CF
- HiQuad Neo: kołnierz DN 63 CF
- OmniStar i ThermoStar: wąż kapilarny lub odpowiedni adapter (1/4″ / DN 16 ISO-KF)
Oprogramowanie i interfejsy (Ethernet)
Oprogramowanie PV Mass Spec jest łatwe w obsłudze i dostarczane wraz z zamawianym urządzeniem. Aktualizacje są dostępne online. Nasze spektrometry mas oferują również różne interfejsy do bezpośredniej komunikacji ze sterownikiem PLC.
Odpowiednie spektrometry mas do różnych zastosowań
Przed wyborem sprzętu należy jasno zdefiniować zadanie analityczne i cel, który ma zostać osiągnięty. Należy uwzględnić następujące kryteria:
Prędkość pomiaru
Prędkość pomiaru można dostosować do zadania analizy. Na przykład w przypadku PrismaPro zakres wynosi od minimum 1 ms do 16 s. Prędkość pomiaru wpływa na ilość szumu zarówno w sygnale, jak i w tle.
Rozdzielczość
Rozdzielczość można dostosować w zależności od obszaru zastosowań, głównie za pomocą oprogramowania. Wpływa to na separację i wysokość sygnału. Powszechnie stosowana jest standardowa rozdzielczość.
Masy do wykrycia
Określ, jakie masy są wymagane dla danego zastosowania. Aby uzyskać lepszą czułość (sygnał), należy wybrać najmniejszy odpowiedni zakres masy.
Limit detekcji
Granica wykrywania zależy od czułości i nakładania się wartości szczytowych. Czułość różni się również w zależności od używanego detektora (Faradaya a Faradaya / spektrometr masowy).
FAQ
Jakie rodzaje spektrometrów masowych są dostępne?
Główną różnicą między różnymi spektrometrami masowymi jest system separacji. Typy są odpowiednio podzielone:
- Sektorowe urządzenia polowe wykorzystują efekt odbicia pola magnetycznego na poruszających się nośnikach ładunku.
- Spektrometry mas lotnych (TOF) wykorzystują do separacji różne prędkości cząstek o tej samej energii.
- W pułapkach jonowych na trajektorie cząstek wpływa pole o wysokiej częstotliwości.
- Kwadrupolowe spektrometry mas (QMS) wykorzystują rezonans poruszających się jonów w polu o wysokiej częstotliwości (podobnie jak pułapki jonowe).
Jak działa spektrometr masowy?
- Analizowane gazy są wprowadzane do komory przez układ wlotowy na przykład przez kapilary lub zawór dozujący, a następnie ewakuowane do ciśnienia roboczego za pomocą systemu próżniowego.
- Dotychczas nienaładowane cząsteczki gazu są jonizowane przez bombardowanie elektronami przez źródło jonów i oddzielane zgodnie ze stosunkiem masy do ładunku (m/z) w filtrze masowym (kwadrupolowy system prętowy).
- Za układem separatora detektor mierzy prąd jonowy. Prąd jonowy jest miarą ciśnienia częściowego danego składnika gazu lub fragmentów o tej samej masie pozyskiwanych w źródle jonów.
- Źródło jonów, filtr masy i detektor tworzą razem rzeczywistą formę analizatora.
- Zawsze uwzględniany jest tylko jeden zakres masy w danym przedziale czasowym, co oznacza, że różne masy są analizowane sekwencyjnie, a nie jednocześnie.
Jak działa system QMS?
System filtracyjny składa się z czterech równoległych prętów ułożonych w formie kwadratu. Między nimi znajduje się okrąg o tak zwanym promieniu pola r0. Połączone są dwie przeciwległe pary prętów, z których jedna jest naładowana dodatnio, a druga ujemnie. Między dwiema parami prętów przyłożone jest napięcie elektryczne, składające się z napięcia stałego i komponentu napięcia przemiennego, co daje czterobiegunowe napięcie odchylenia Uquad = U + V · cos ωt. Jony o różnych masach są wprowadzane osiowo do systemu prętowego z mniej więcej taką samą energią. Pole kwadrupolowe odbija jony w kierunku x i y, filtrując je według masy. Jeśli odchylenie jest mniejsze niż r0, jony docierają do detektora; w przeciwnym razie nie docierają do niego. Widać to wyraźnie na filmie:
Który spektrometr masowy jest odpowiedni do mojego zastosowania?
Spektrometry masowe, skrótowo określane również jako RGA, określają ciśnienia częściowe, podczas gdy rury pomiarowe próżni służą do pomiaru łącznego ciśnienia. Możliwy jest tylko pomiar gazu, który obejmuje analizę ciał stałych lub ciekłych po ich odparowaniu.
Ważnymi kryteriami wyboru urządzenia są:
- Zakres ciśnienia i powiązany projekt
- Osiągi analityczne, w tym masy do wykrycia, rozdzielczość, granica wykrywania, prędkość pomiaru
Jak można szybko skonfigurować PrismaPro?
Skrócona instrukcja konfiguracji
Poznaj spektrometr mas PrismaPro z naszą skróconą instrukcją konfiguracji. Niniejszy podręcznik zawiera jasne i zwięzłe instrukcje, które pomogą Ci szybko rozpocząć pracę z PrismaPro. Dzięki wskazówkom krok po kroku dowiesz się, jak efektywnie podłączyć, skonfigurować i obsługiwać urządzenie. PrismaPro zaprojektowano z myślą o wysokiej czułości i wysokiej częstotliwości pomiarów. Nadaje się idealnie do takich zastosowań, jak wykrywanie nieszczelności i analiza gazów. Zwiększ swoje możliwości analityczne w prosty sposób dzięki skróconej instrukcji konfiguracji PrismaPro.Jak zakres ciśnienia wpływa na konstrukcję systemu próżniowego?
Gazy w komorze, które została przepompowane do niskiego ciśnienia, są przygotowywane do analizy przez jonizację elektronów. Wytworzone w ten sposób jony są oddzielane w filtrze masowym zgodnie z ich stosunkiem masy do ładunku. Wysokie podciśnienie jest obowiązkowym wymogiem dla tych procesów. W związku z tym zakres ciśnienia, w którym gaz ma być analizowany, zazwyczaj również decyduje o konstrukcji.
Konstrukcja
Do analizy gazów rezydualnych w systemie próżniowym nie są zwykle wymagane dodatkowe pompy do obniżania ciśnienia do <5 ∙ 10−4 hPa (mbar). Dlatego stosuje się samodzielne komponenty, obejmujące głównie sam spektrometr mas.
Kompletne systemy są stosowane, gdy istniejące ciśnienie gazu wymagane do analizy musi zostać jeszcze bardziej zredukowane przez pompowanie przez system wlotu gazu.
Obszary zastosowań
Jeśli już występuje niskie ciśnienie, a tym samym przepływ molekularny, w zależności od wymaganej dokładności może nie być konieczne dalsze redukowanie ciśnienia. Jest to tzw. analiza gazu resztkowego w systemie próżniowym. Na przykład, jeśli badany gaz ma ciśnienie atmosferyczne, wymagane są komponenty do redukcji ciśnienia. Nazywa się to analizą gazu przy ciśnieniu atmosferycznym.
Czy spektrometry masowe są gotowymi kompletnymi rozwiązaniami, czy też niezależnymi urządzeniami?
W praktyce do realizacji różnych zadań pomiarowych wybierane są różne komponenty. Od gotowych kompletnych rozwiązań, takich jak OmniStar, po pojedyncze urządzenia, takie jak kompaktowy kwadrupolowy spektrometr masowy PrismaPro – dostępne jest odpowiednie rozwiązanie do każdego zastosowania.