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四极杆质谱仪

用于气体成分分析的设备

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质谱法作为一种广泛应用的分析手段,能够深入研究物质的化学成分。我们的(残留)气体分析设备,核心搭载四极杆质谱仪(QMS),性能卓越。

产品范围

基础组件

探测器

根据具体工作压力,应选用相应类型的探测器:法拉第探测器(F)适用于相对较高的压力环境,而法拉第/ C - SEM 组合探测器(M)则更适宜在较低压力条件下工作。然而,这种差异会对检测限产生影响。具体数值还会受到停留时间和所选离子源的影响。

可配置的 RGA 系统

每项测试任务都有其独特性。除了我们标准的 OmniStar 和 ThermoStar 解决方案外,我们的专业人员还将整合 Pfeiffer 普发的全系列产品,为您量身定制契合需求的系统。我们的 OmniGrade RGA 清洁度验证系统就是一个典型示例。

硬件连接

为实现设备集成,提供以下硬件连接方式:

  • PrismaPro:DN 40 CF 型法兰
  • HiQuad Neo:DN 63 CF 型法兰
  • OmniStar 和 ThermoStar:毛细管软管或适配的适配器(1/4" / DN 16 ISO-KF)
这些连接选项可满足不同应用场景的需求。

软件与接口(以太网)

设备标配操作便捷的 PV Mass Spec 软件。可在线获取软件更新。此外,我们的质谱仪配备多种接口,可直接与 PLC 实现通信。

适用于多样化应用的质谱仪

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不存在一款适用于所有应用场景的通用质谱仪。因为压力条件、初始条件和分析目标均存在差异。

在选择设备之前,请务必明确您的分析任务和预期目标。以下标准可供参考:

测量速度

测量速度可根据分析任务进行调节。以 PrismaPro 为例,其测量速度范围为最短 1 毫秒至最长 16 秒。测量速度会对信号及背景噪声产生影响。

分辨率

分辨率主要通过软件根据不同应用领域进行调整。分辨率会影响分离效果和信号强度。通常采用标准分辨率。

待测质量数

明确您的应用所需检测的质量数。为获得更佳的灵敏度(信号),建议选择合适的最小质量范围。

检测极限

检测极限受灵敏度和峰重叠的影响。灵敏度也会因所选用探测器的类型(法拉第探测器与 法拉第/ SEM 探测器)而有所差异。

常见问题解答

质谱仪有哪些类型?

不同质谱仪的主要区别在于分离系统。质谱仪可分为以下几类:

  • 扇形磁场质谱仪:通过磁场对运动电荷载体的偏转作用实现分析。
  • 飞行时间质谱仪(TOF):利用相同能量粒子的不同运动速度完成分离。
  • 离子阱质谱仪:粒子在离子阱中的运动轨迹受高频场的影响。
  • 四极杆质谱仪(QMS):基于运动离子在高频场中的共振现象进行分析(其原理与离子阱相似)。

在真空技术领域,扇形磁场质谱仪和 QMS 是最为常用的两种类型。

质谱仪的工作原理是什么?

  • 待分析气体通过进样系统(如毛细管或计量阀)进入分析腔室,随后由真空系统将其抽至适宜的工作压力。
  • 离子源中,原本呈电中性的气体分子经电子轰击发生离子化,随后在质量过滤器(四极杆系统)中按质荷比(m/z)进行分离。
  • 在分离系统的下游,探测器对离子流进行测量。离子流可用于衡量相应气体组分的分压,或在离子源中产生的具有相同质量的碎片的分压。
  • 离子源、质量过滤器和探测器共同构成了分析装置的核心部分。
  • 在每个时间区间内,仅针对一个质量范围进行分析,即不同的质量是按顺序依次分析的,而非同时进行。

四极杆质谱仪(QMS)系统的工作原理是什么?

四根平行杆以正方形排列构成系统的过滤结构。在这些杆所包围的区域内,存在一个具有特定场半径 r0 的圆形空间。 相对的两根杆分别连接,形成一对带正电和一对带负电的电极结构。在这两组杆之间,施加了一个由直流电压和交流电压分量复合而成的电压,从而产生四极杆偏转电压,其表达式为 Uquad = U + V・cos ωt。 不同质量的离子以相近的能量沿轴向注入该杆状系统中。四极场会使离子在 x 轴和 y 轴方向上发生偏转,从而实现基于质量的筛选过滤。若离子的偏转幅度小于场半径 r0,这些离子便能到达探测器;反之,则无法到达探测器。这一过程在视频中生动呈现:

哪种质谱仪适合我的应用呢?

质谱仪(简称 RGA)主要用于测定气体的分压,而真空测量管则用于测量总压。质谱仪仅能对气体进行检测分析,包括对已蒸发的固态或液态物质的分析。

选择设备时的重要决策依据包括:

  • 压力范围以及与之对应的设计方案
  • 分析性能,包括待检测质量数、分辨率、检测限、测量速度

如何快速设置 PrismaPro 质谱仪呢?

快速设置指南

通过我们的快速设置指南来了解 PrismaPro 质谱仪。本指南提供了清晰简洁的说明,帮助您快速启动和运行 PrismaPro。通过分步说明,您将了解如何高效地连接、配置和操作该设备。PrismaPro 专为高灵敏度和快速计量速率而设计,非常适合泄漏检测和气体分析等应用。借助 PrismaPro 的快速设置指南,轻松提升您的分析能力。

压力范围对真空系统的构造有何影响呢?

在已被抽真空至负压状态的腔室内,气体需通过电离电子的方式,为分析做好准备。以这种方式产生的离子会在质量过滤器中根据其质荷比进行分离。高真空环境是这些分析过程得以顺利进行的必要条件。因此,待分析气体所处的压力范围,往往也决定了真空系统的设计方案。


结构

真空系统中进行残余气体分析时,一般情况下无需额外的真空泵来将压力降至低于 5 ∙ 10−4 mbar。因此,通常会采用独立组件,这些组件基本上就是质谱仪本身。 而当需要通过进气系统进一步抽真空以降低分析所需的现有气体的压力时,则会使用整套的真空系统。


适用范围

如果某个区域已经处于低压状态,处于分子流环境,那么根据所需的分析精度,可能无需再进一步降低压力。这被称为真空系统中的残余气体分析。例如,当待检测的气体处于大气压力下时,就需要使用特定组件来降低压力。这被称为大气压力下的气体分析

质谱仪是现成的整套解决方案,还是单个独立设备呢?

在实际应用中,我们会根据不同的测量任务,选择不同的组件。从 OmniStar 这样现成的整套解决方案,到紧凑型四极杆质谱仪 PrismaPro 这样的单个设备,每种应用都有合适的解决方案。