四極桿質譜儀
用於分析氣體組成的裝置
質譜法是廣泛使用的分析方法,用於檢視物質的化學成分。我們用於(殘餘)氣體分析的裝置,其核心均採用四極桿質譜儀 (QMS)。
基本組件
測漏儀
根據操作壓力使用不同的偵測器:相較於需要較低壓力的組合式法拉第/C-SEM 偵測器 (M),法拉第偵測器 (F) 在較高壓力下運作。然而,這種差異會影響偵測極限。確切值也取決於停留時間和所用離子來源。
可設定的 RGA 系統
每項測試任務都是獨特的。除了標準 OmniStar 和 ThermoStar 解決方案外,我們的專家還使用 Pfeiffer 全系列產品來設定系統,使之因應客戶需求。例如我們的 OmniGrade RGA 清潔度驗證系統。
硬體連接
以下硬體連接可用於整合我們的裝置:
- PrismaPro:DN 40 CF 法蘭
- HiQuad Neo:DN 63 CF 法蘭
- OmniStar 和 ThermoStar:毛細管軟管或適配器(1/4" / DN 16 ISO-KF)
軟體與介面(乙太網路)
PV Mass Spec 軟體易於使用,並隨裝置購買提供。更新可於線上取得。我們的質譜儀也提供多種介面,以直接與 PLC 通訊。
適合各種應用的質譜儀
在選擇設備之前,先明確定義分析任務和欲達成的目標。遵守下列標準:
量測速度
量測速度可根據分析任務調整。例如,使用 PrismaPro 時,其範圍從最小 1 ms 到最長 16 s。量測速度會影響訊號和背景中的雜訊量。
解析度
可根據應用領域調整解析度,主要透過軟體。這會影響分離和訊號高度。通常使用標準解析度。
待偵測質量
判斷您的應用需要哪些質量。選擇最小的合適質量範圍,以確保靈敏度更佳(訊號)。
偵測極限
偵測極限受到靈敏度與峰值重疊之影響。靈敏度也會因使用的偵測器而異(法拉第對比 法拉第/SEM)。
常見問題
質譜儀有哪些類型?
不同質譜儀之間的主要差異在於分離器系統。類型相應地分類如下:
- 扇形磁場質譜儀利用磁場對移動電荷載體的偏轉效應。
- 飛行時間質譜儀 (TOF) 利用帶有相同能量的顆粒的速度不同進行分離。
- 在離子阱質譜儀中,顆粒軌跡受到高頻場的影響。
- 四極桿質譜儀 (QMS) 利用高頻場中移動離子的共振(類似於離子阱)。
質譜儀的工作原理是什麼?
- 待分析的氣體經由進氣口系統進入腔體(例如透過毛細管或計量閥門),並使用真空系統泵回至操作壓力。
- 先前中性的氣體分子透過離子源以電子轟擊方式進行離子化,並根據質量/電荷比(m/z)在質量過濾器(四極桿系統)中分離。
- 在分離器系統後方,偵測器量測離子流。離子流是量測相應氣體組分的分壓或離子源中產生之相同質量碎片的指標。
- 離子源、質量過濾器和偵測器共同構成實際分析儀。
- 每段時間間隔始終僅考慮一種質量範圍,意即不同質量是依序分析而非同時被分析。
QMS 桿系統如何運作?
四根平行桿以正方形排列,形成過濾系統。兩者之間有一個圓,所謂的場半徑為 r0。 兩根相對的桿相連,其中一對帶正電,另一對帶負電。在兩對桿之間施加由直流電壓和交流電壓組成的電壓,產生四極偏轉電壓 Uquad = U + V · cos ωt。 不同質量的離子以近似相同的能量,沿軸向注入桿系統。四極磁場使離子沿 x 與 y 方向偏轉,藉由質量進行過濾。如果偏轉小於 r0,離子將抵達偵測器;反之不會。在影片中可清楚看出:
哪種質譜儀適合我的應用?
質譜儀(簡稱 RGA)測定分壓,而真空量測管則用於量測總壓力。僅可進行氣體量測,其中包括在蒸發後分析固體或液體物質。
選擇裝置的重要決策標準包括:
- 壓力範圍和相關設計
- 分析效能,包括待偵測的質量、解析度、偵測極限、量測速度
我要如何快速設定 PrismaPro?
快速安裝指南
使用我們的快速設定指南探索 PrismaPro 質譜儀。本指南提供清楚簡潔的說明,助您快速啟動 PrismaPro。透過分步指示,您將學習如何有效連接、設定和操作裝置。PrismaPro 專為高靈敏度和快速量測率設計,非常適合洩漏偵測和氣體分析等應用。使用 PrismaPro 快速設定指南輕鬆提升分析能力。壓力範圍對真空系統結構有何影響?
腔體內的氣體已經泵回至低壓,並藉由電子電離進行分析前的準備。由此產生的離子根據其質量-電荷比在質量過濾器中分離。高真空是這些製程的強制要求。因此,待分析氣體的壓力範圍通常也決定設計。
結構
對於真空系統中的殘餘氣體分析,通常無需額外的泵浦即可將壓力降至 < 5 ∙ 10−4 hPa (mbar)。因此,使用基本上由質譜儀本身所構成的獨立式組件。
當需要透過氣體入口系統抽氣以進一步降低分析所需的現有氣體壓力時,使用完整系統。
應用領域
如果已經存在低壓與分子流,則取決於所需的精確度,可能無需進一步降低壓力。這被稱為真空系統中的殘餘氣體分析。例如,如果待檢查氣體處於大氣壓力,則需要組件來降低壓力。這被稱為大氣壓力下的氣體分析。
質譜儀是現成的完整解決方案還是獨立裝置?
在實際應用中,會選擇不同組件以滿足各類量測任務。從 OmniStar 等現成的完整解決方案到精巧的四極桿質譜儀 PrismaPro 等獨立裝置,每種應用都有適宜的解決方案。