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殘餘氣體分析

殘餘氣體分析 (RGA) 對於維持真空系統的純淨和穩定性至關重要。無論您是監控真空腔體中的製程,還是確保高真空環境中的品質控制,瞭解和控制殘餘氣體都至關重要。

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RGA 如何與四極桿質譜儀協同運作

四極桿質譜儀 (QMS) 由三個主要組件(離子源、質譜濾波器和偵測器)組成,這些組件共同構成實際的分析儀。QMS 與其他質譜儀的不同之處在於其四極桿系統。

要求:10⁻⁴ hPa (mbar) 或更低的工作壓力極為重要。如果連接的真空腔體自然無法達到此壓力,則需要專用真空系統(通常結合底泵浦和渦輪分子真空泵浦)來維持最佳狀態。在較高壓力下運行可能會損壞 QMS,因此強烈建議整合總壓力量測

關於 QMS 工作原理的更多資訊

從環境壓力開始進行殘餘氣體分析

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未達到高真空狀態的製程仍可使用殘餘氣體分析。標準或客製化系統將底泵浦、渦輪分子真空泵浦、氣體入口和總壓力計量表結合在一個外殼中,以建立穩定狀態並保護質譜儀。即使從環境壓力開始,也能確保可靠的量測。

適合真空應用的可靠氣體分析

殘餘氣體分析 (RGA) 透過確保製程穩定性、污染控制和真空品質,支援眾多依賴真空的製程。無論是在冷凍乾燥真空熱處理,還是尖端的 EUV 微影,RGA 都能為製程監控和品質保證提供關鍵見解。

確保製藥生產中的純淨度

製藥企業中的冷凍乾燥

製藥冷凍乾燥用於保存對溫度敏感的物質,如疫苗、抗生素和生物製藥。

製程在深真空下進行,以防止熱降解並確保產品的長期穩定。初步乾燥期間,溫度低於 0°C 時,典型壓力範圍為 0.5 hPa (mbar) 至 10⁻² hPa(mbar)。然後,在低至 10⁻³ hPa (mbar) 的壓力和高達 30°C 或更高的溫度下進行二次乾燥。

殘留氣體分析 (RGA) 以幾種關鍵方式支援此製程。它能夠及早偵測到加熱迴路洩漏造成的矽油污染,並能精確監控水蒸汽濃度,比傳統的壓力法更可靠地測定乾燥過程的結束點。其具備即時分析能力和可靠的真空處理,支援高產品安全性和製程效率。
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熱成型製程中的殘餘氣體分析

在熱成型製程中,聚氯乙烯 (PVC) 等材料會被加熱至 100 至 250 °C 以塑造成所需的形狀,通常在 1 至 10 hPa (mbar) 的真空下。在加熱過程中,可能會發生熱分解,釋放出氯化氫 (HCl) 和氯化芳香化合物等氣體。監控這些排放對於品質控制和環境安全都至關重要。

殘餘氣體分析 (RGA) 能提供對逸出氣體的即時洞察,特別是在與熱重分析 (TGA) 結合使用時。將 TGA 與四極桿質譜儀結合,能讓製造商識別分解產物、確保材料一致性、優化製程溫度,並減少不必要的排放,同時更清楚瞭解材料熱行為
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在食品加工中維持品質

食品加工中的冷凍乾燥

冷凍乾燥在食品業中廣泛使用,可延長保質期,同時保留風味、顏色和營養。冷凍乾燥不像傳統乾燥那樣蒸發液態水,而是透過將冰直接轉化為蒸汽來除去水分,這個過程稱為昇華。

這種溫和的方法即使對於覆盆子這類脆弱產品,也能避免熱導致的破壞,保護其結構與營養成分。咖啡或水果等產品在 0.5 至 10⁻² hPa (mbar) 之間的壓力和通常低於 0 °C 的溫度下真空乾燥。

殘餘氣體分析 (RGA) 可實時監控水蒸汽濃度,實現準確的結束點偵測和製程控制。它也有助於及早識別污染或系統洩漏,這對於避免高產能生產中的整批產品損失至關重要。
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確保製程穩定性和表面乾淨

真空熱處理

焊接燒結晶體生長真空熱處理製程中,金屬在 600 至 1,300 °C 的溫度下進行處理,真空度通常介於 10⁻² 至 10⁻⁵ hPa (mbar) 之間。維持乾淨、穩定的大氣,對於產品品質至關重要。

殘餘氣體分析 (RGA) 提供加熱期間對氣體組成的即時洞察。它有助於偵測零件的氣體外洩洩漏(例如冷卻水、空氣進入),以及殘留污染,所有這些都可能導致變色、黏接不良或零件被廢棄。RGA 還能監控氣相反應,支援更精確的冶金製程控制和各批次間的可重現性。
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QMS 工作原理

1. 原本為中性的氣體離子會透過離子源受到電子撞擊而被電離

2. 所產生的離子在四極桿質譜濾波器中被分離,該濾波器由四個精確對齊的金屬桿組成。透過施加交流電和直流電的組合,在其間產生振動電場。此電場根據其質荷比(m/z)選擇性地穩定或不穩定離子,僅允許特定離子通過。

3. 分離系統後方的偵測器計算離子流,該離子流可反映每種氣體種類或其碎片的分壓。透過法拉第杯進行偵測,或使用二次電子倍增器 (SEM) 進行偵測,以獲得更高的靈敏度和速度。

一次只能測量一個質量範圍,不同質量會依序分析而非同時分析。易於使用的軟體可支援高效的操作與進一步的資料分析。

合適的產品

深入瞭解殘餘氣體分析

什麼是殘餘氣體分析及它如何運作?

殘餘氣體分析 (RGA) 是一種用於確定系統中存在哪些氣體以及其含量的方法。它依賴於質譜法,其中將分子電離,並使用四極桿質譜濾波器根據其質荷比 (m/z) 對所得離子進行分類。這讓系統能夠根據其特徵質量峰值來偵測個別氣體種類、碎片和同位素

要識別氣體組成,必須解析偵測到的質譜,這是將測得的峰值與已知氣體或分子碎片連結起來的製程。這使得 RGA 成為瞭解真空品質偵測污染物和即時監控製程氣體的強大工具。

深入瞭解我們的真空技術手冊

RGA 代表什麼?

RGA 表示殘餘氣體分析,是指偵測並識別系統內殘留或釋放的氣體。這些殘留氣體可能來自洩漏、材料脫氣、製程副產物或污染。RGA 用於監控和分析這些氣體,以確保真空完整性、偵測污染物或追蹤冷凍乾燥熱處理高真空研究等應用中的製程氣體行為

如果我的製程無法達到高真空,是否可以使用殘餘氣體分析?

是的。殘餘氣體分析可根據應用適應不同的壓力範圍。在高真空系統中,RGA 通常會在封閉的靜態環境中分析低濃度的背景氣體。但在大氣壓力或接近大氣壓力的製程中,例如熱分解研究或氣體反應監控,RGA 可與特別設計的入口系統結合使用,以處理持續的氣體流量,並降低分析儀前的壓力。

這意味著無論您是在密封的 UHV 腔體中分析微量氣體,還是在加熱的大氣製程中監控副產物,都可以相應地配置 RGA,以提供有意義且可靠的結果。

RGA 和洩漏偵測的區別是什麼?

在技術上,兩個裝置都是質譜儀,但其用途不同。

檢漏儀經過優化,可尋找一或兩種示蹤氣體,通常是氦氣或氫氣。這使其可以更簡單、更快速地找出真空系統中的洩漏,並使用專為偵測特定氣體而量身打造的質譜濾波器。

另一方面,殘餘氣體分析儀 (RGA)偵測更廣泛的質量範圍內的眾多氣體種類和碎片。它也可以用於洩漏偵測,但為此目的使用 QMS 通常有些大材小用,除非您也有興趣識別其他氣體種類。

簡而言之:檢漏儀是一種專注且具有成本效益的氦氣或氫氣偵測工具,而 RGA 則能讓您瞭解完整的氣體組成

哪些氣體可以使用四極桿質譜儀偵測?

四極桿質譜儀根據其質荷比 (m/z)來偵測氣體,從質量 1 u(統一原子質量單位)開始。這包括個別氣體分子、其同位素以及電離過程中產生的碎片。視裝置和配置而定,適用不同的質量上限:

  • PrismaPro 涵蓋高達 100、200 或 300 u 的質量範圍,具體取決於所選的桿系統和發生器。
  • HiQuad Neo 具有更大且更精確的四極桿,可將質量範圍擴展至 512 u,提供更高的解析度。

實際上,這樣可以偵測真空應用中最常見的殘留氣體製程氣體有機蒸汽,從氫氣、氮氣和水蒸汽,到碳氫化合物矽膠複合物

什麼是分壓,為什麼它在 RGA 中很重要?

分壓是指單一氣體在混合氣體中的單獨壓力貢獻。在真空系統中,總壓力是每種存在的氣體種類的所有分壓之和。

殘餘氣體分析 (RGA) 會測量這些分壓,以確定存在哪些氣體以及其含量。這對於識別污染物、監控製程氣體組成和評估真空品質至關重要。與總壓力量測不同,RGA 提供氣體特定的洞察,這對於那些即使是極微量的特定氣體也會影響產品品質或製程穩定性的應用而言至關重要。

Pfeiffer 的 RGA 解決方案有哪些優點?

Pfeiffer 提供廣泛的 RGA 解決方案產品組合,從精巧的裝置完全整合的高端系統,每套系統皆量身打造,以精確滿足應用的需求,絕無多餘。無論您是監控食品生產中的微量氣體、優化製藥冷凍乾燥,還是進行高靈敏度的 UHV 分析,此模組化方法都能確保出色的性價比。

PV MassSpec 軟體是所有系統的關鍵優勢。它能以直覺式操作、可自訂掃描型材,以及詳細的資料記錄,實現即時氣體分析。它專為與現有 QMS 系統無縫整合而設計,支援遠端存取、自動化的例行程序,以及精確控制量測狀態。這使其成為製程驅動型產業和研究環境的理想工具,這些環境在真空診斷中需要可靠性、透明度和靈活性。

Pfeiffer 殘餘氣體分析用產品

Pfeiffer 提供完整的模組化殘餘氣體分析儀產品組合,以滿足全方位的真空診斷需求,從例行監控到高端製程驗證。


 
單一裝置
完整解決方案
標準(模組化)
可客製化
OmniStar/ThermoStar
 
PrismaPro
 
 
HiQuad Neo
 
 
HiCube Neo RGA
 
OmniGrade
 

單一分析儀

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靈活的核心組件。

分析儀本身是每個 RGA 系統的核心。Pfeiffer 提供 PrismaPro HiQuad Neo 四極桿質譜儀,每款都針對不同的靈敏度和質量範圍要求量身打造。這些是模組化系統可讓您組合適當的離子源質譜濾波器偵測器(法拉第或 C-SEM),以適配您的製程。質量範圍涵蓋從 1 到 100 u,最高可達 512 u,具體取決於型號和配置。

探索我們的單一分析儀

精巧的系統

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隨插即用且可攜帶。

如果您正在尋求快速部署和高移動性,Pfeiffer 提供獨立的 RGA 解決方案

  • HiCube Neo RGA:精巧、可攜式單元,結合質譜儀、渦輪分子真空泵浦機組和總壓力監控。它是移動診斷現場洩漏試驗污染分析的理想選擇。
  • OmniStarThermoStar:隨時可用的系統,經過優化可用於高壓環境下的製程監控,例如熱分解TGA 組合,具有加熱入口和氣密結構。

探索我們的精巧系統

客製化 RGA 系統

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一站式提供。

除了提供標準和模組化系統外,Pfeiffer 還提供完全客製化的 RGA 設備,專為特定應用量身打造。這包括具有精選真空腔體、底泵浦與渦輪分子真空泵浦、高精確度計量表以及適配的質譜儀(如 PrismaPro 或 HiQuad Neo)的完整系統。

OmniGrade 系統可滿足進階需求,提供經過全面設計的多腔體解決方案,可實現自動化、樣品處理,並整合至製程控制環境。所有組件(閥門、穿導裝置、OmniControl 之類的控制電子元件和 PV MassSpec 軟體)均可一站式提供,確保整個系統的無縫相容可靠效能

深入瞭解 HiCube Neo RGA 和 OmniGrade - 專門設計為客製化的氣體分析儀系統。

探索我們的 RGA 系統
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所有系統共享的益處

無論形式如何,所有 Pfeiffer RGA 系統都具有以下共同點:

  • 標準通訊介面(乙太網路、類比、數位)
  • PV MassSpec 軟體相容,提供即時視覺化、掃描自訂、資料記錄、遠端存取和製程整合
  • Pfeiffer 專家應用團隊提供支援,協助根據需要精確配置每個系統。