Kwadrupolowy spektrometr masowy PrismaProTM
PrismaPro QMG 250 to kompaktowy, modułowy kwadrupolowy spektrometr masowy Pfeiffer Vacuum przeznaczony do analizy gazów resztkowych RGA, diagnostyki systemów próżniowych, monitorowania procesów oraz detekcji nieszczelności. Dostępne są zakresy mas 1–100, 1–200 i 1–300 amu oraz wersje z detektorem Faradaya lub układem Faraday/C-SEM.
Konfigurację PrismaPro dobiera się do zadania pomiarowego: zakresu mas, wymaganej granicy detekcji, ciśnienia pracy, rodzaju źródła jonów i sposobu integracji z instalacją. APVACUUM wspiera również użytkowników wcześniejszych generacji spektrometrów Pfeiffer Vacuum, w tym PrismaPlus QMG 220, Prisma 80 / QMS 200 oraz oprogramowania QUADERA i Quadstar 32-bit.
PrismaPro QMG 250
PrismaPro jest spektrometrem kwadrupolowym przeznaczonym przede wszystkim do bezpośredniej analizy składu gazu w systemach wysokiej i ultrawysokiej próżni. Cząsteczki gazu są jonizowane w źródle jonów, następnie rozdzielane w filtrze kwadrupolowym według stosunku masy do ładunku m/z, a powstający prąd jonowy jest mierzony przez detektor. Wynikiem pomiaru jest widmo masowe umożliwiające identyfikację składników gazu i ocenę ich ciśnień parcjalnych.
PrismaPro może pracować jako samodzielny analizator RGA zamontowany bezpośrednio w komorze próżniowej lub jako element kompletnego systemu analizy gazów wyposażonego w dodatkowy układ pompowania i dozowania próbki.
PrismaPro F i PrismaPro M
Rodzina PrismaPro występuje w dwóch podstawowych wersjach detektora. PrismaPro F wykorzystuje kolektor Faradaya, natomiast PrismaPro M łączy detektor Faradaya z ciągłym powielaczem elektronów wtórnych C-SEM. Wersja M umożliwia pomiar znacznie niższych ciśnień parcjalnych i jest przeznaczona do bardziej wymagających analiz, w tym RGA w zakresie UHV.
| Model | Zakres mas | Granica detekcji | Detektor |
|---|---|---|---|
| QMG 250 F1 | 1–100 amu | 4 × 10−13 hPa | Faraday |
| QMG 250 F2 | 1–200 amu | 5 × 10−13 hPa | Faraday |
| QMG 250 F3 | 1–300 amu | 7 × 10−13 hPa | Faraday |
| QMG 250 M1 | 1–100 amu | Faraday: 4 × 10−13 hPa C-SEM: 3 × 10−15 hPa |
Faraday + C-SEM |
| QMG 250 M2 | 1–200 amu | Faraday: 5 × 10−13 hPa C-SEM: 4 × 10−15 hPa |
Faraday + C-SEM |
| QMG 250 M3 | 1–300 amu | Faraday: 7 × 10−13 hPa C-SEM: 5 × 10−15 hPa |
Faraday + C-SEM |
Podane granice detekcji dla wersji M dotyczą konfiguracji z otwartym źródłem jonów. Rzeczywista granica detekcji zależy również od źródła jonów, rodzaju gazu, czasu pomiaru i parametrów pracy analizatora.
Faraday czy C-SEM?
Detektor Faradaya zapewnia prosty i stabilny pomiar prądu jonowego oraz może pracować przy wyższym ciśnieniu analizatora. Maksymalne ciśnienie robocze PrismaPro z detektorem Faradaya wynosi 5 × 10−4 hPa. Jest to rozwiązanie odpowiednie do typowej analizy gazów resztkowych, diagnostyki próżni i wykrywania większych zmian składu gazu.
C-SEM wzmacnia bardzo małe prądy jonowe, dzięki czemu umożliwia detekcję składników o znacznie niższym ciśnieniu parcjalnym. W trybie C-SEM maksymalne ciśnienie robocze wynosi 5 × 10−5 hPa. Rozwiązanie to jest szczególnie użyteczne w analizach śladowych oraz w wysokiej i ultrawysokiej próżni.
Źródła jonów PrismaPro
Wybór źródła jonów ma bezpośredni wpływ na czułość, poziom tła i sposób wprowadzania analizowanego gazu. PrismaPro F jest oferowany z otwartym źródłem jonów, natomiast PrismaPro M może być skonfigurowany z kilkoma typami źródeł.
| Źródło jonów | Przeznaczenie | Charakterystyka |
|---|---|---|
| Open | RGA w wysokiej próżni | wysoka czułość i dobra liniowość; standardowe rozwiązanie do analizy gazów resztkowych |
| Gas-tight | układy wprowadzania próbki | niski pobór gazu i wysoki stosunek sygnału do szumu; szczególnie przydatne w ilościowej analizie gazów |
| Crossbeam | wiązki molekularne i bezpośrednie doprowadzenie gazu | gaz może być wprowadzany bezpośrednio do obszaru jonizacji przy ograniczonym kontakcie ze ściankami źródła |
| Grid | RGA w UHV | bardzo mała powierzchnia czynna, niski poziom odgazowania i desorpcji |
Żarniki
PrismaPro może być konfigurowany z żarnikami wolframowymi lub z irydu itrowanego. Wolfram jest stosowany m.in. w aplikacjach UHV, natomiast iryd itrowany pracuje przy niższej temperaturze żarnika i charakteryzuje się większą odpornością na przypadkowe zapowietrzenie układu. Źródło Grid jest stosowane z żarnikami wolframowymi.
Dane techniczne PrismaPro
| Zakresy mas | 1–100 amu, 1–200 amu, 1–300 amu |
|---|---|
| Detektory | Faraday lub Faraday + C-SEM |
| Średnica prętów kwadrupola | 6 mm |
| Długość układu prętów | 125 mm |
| Rozdzielczość przy 10% wysokości piku | 0,5–2,5 amu |
| Czas pomiaru | 1 ms–16 s/amu |
| Maks. ciśnienie pracy – Faraday | 5 × 10−4 hPa |
| Maks. ciśnienie pracy – C-SEM | 5 × 10−5 hPa |
| Przyłącze analizatora | DN 40 CF-F |
| Temperatura pracy analizatora | do 200 °C; przy pracy z C-SEM maks. 150 °C |
| Temperatura wygrzewania analizatora | do 300 °C |
| Interfejs podstawowy | Ethernet |
PV MassSpec – oprogramowanie PrismaPro
Aktualnym oprogramowaniem do obsługi spektrometrów PrismaPro jest PV MassSpec. Program umożliwia konfigurację urządzenia, definiowanie receptur pomiarowych, rejestrację i wizualizację widm masowych, zapis danych oraz prowadzenie pomiarów diagnostycznych i testów szczelności.
PrismaPro komunikuje się z komputerem przez Ethernet. W zależności od konfiguracji dostępne są również rozszerzone wejścia i wyjścia analogowe oraz cyfrowe umożliwiające integrację spektrometru z automatyką urządzenia lub stanowiska technologicznego.
Zastosowanie PrismaPro
- analiza gazów resztkowych RGA w systemach próżniowych,
- kontrola czystości komór i instalacji próżniowych,
- identyfikacja nieszczelności i rzeczywistych oraz pozornych źródeł gazu,
- monitorowanie składu gazu podczas procesów technologicznych,
- badania odgazowania materiałów i komponentów,
- analiza zanieczyszczeń i produktów procesowych,
- pomiary w wysokiej i ultrawysokiej próżni,
- integracja z laboratoryjnymi i przemysłowymi systemami analizy gazów.
Dobór konfiguracji PrismaPro
Przy doborze spektrometru należy określić nie tylko maksymalną masę analizowanych składników, ale również oczekiwaną granicę detekcji, ciśnienie w miejscu pomiaru, dynamikę zmian procesu oraz sposób doprowadzania próbki. W wielu zastosowaniach wybór najmniejszego wystarczającego zakresu mas zapewnia korzystniejszą czułość niż stosowanie analizatora o zakresie większym niż wymagany.
Jeżeli ciśnienie badanego gazu jest wyższe od dopuszczalnego ciśnienia pracy analizatora, PrismaPro wymaga odpowiedniego układu wprowadzania próbki i dodatkowego systemu pompowania. Dla gotowych analiz gazów przy ciśnieniu procesowym lub zbliżonym do atmosferycznego stosowane są m.in. systemy OmniStar i ThermoStar.
GALERIA
Poprzednie generacje – PrismaPlus i Prisma 80
W eksploatowanych instalacjach nadal pracuje duża liczba wcześniejszych spektrometrów Pfeiffer Vacuum i Balzers. Z tego względu nazwy PrismaPlus, QMG 220, Prisma 80, QMS 200, QUADERA oraz Quadstar 32-bit pozostają istotne przy diagnostyce, serwisie, modernizacji stanowisk i odtwarzaniu konfiguracji starszych systemów pomiarowych.
| Generacja | System | Oprogramowanie / uwagi |
|---|---|---|
| Aktualna | PrismaPro QMG 250 | PV MassSpec; aktualna platforma do RGA i analizy gazów |
| Poprzednia | PrismaPlus QMG 220 | QUADERA; urządzenia nadal spotykane w instalacjach laboratoryjnych i przemysłowych |
| Starsza | Prisma 80 / QMS 200 | Quadstar 32-bit; rozwiązania nadal występujące w wieloletnich stanowiskach pomiarowych |
PrismaPlus QMG 220
PrismaPlus QMG 220 był bezpośrednią wcześniejszą generacją kompaktowych kwadrupolowych spektrometrów masowych Pfeiffer Vacuum. Urządzenia QMG 220 były szeroko stosowane do analizy gazów resztkowych, diagnostyki próżni, kontroli procesów oraz jako analizatory w kompletnych systemach analizy gazów, m.in. wcześniejszej generacji GSD 320.
PrismaPlus występował z detektorem Faradaya oraz C-SEM i był dostępny z otwartym lub gazoszczelnym źródłem jonów. W wielu istniejących systemach urządzenie pozostaje nadal funkcjonalnym elementem stanowiska pomiarowego.
QUADERA
QUADERA jest oprogramowaniem spotykanym przede wszystkim przy systemach opartych na PrismaPlus QMG 220 oraz wcześniejszych analizatorach gazów OmniStar i ThermoStar GSD 320. Program umożliwiał konfigurację urządzeń, wykonywanie pomiarów widmowych i pomiarów wybranych mas w funkcji czasu, zapis danych oraz obsługę kompletnych systemów analizy gazów.
W przypadku modernizacji stanowiska wykorzystującego QMG 220 i QUADERA należy traktować spektrometr, elektronikę, komunikację, komputer pomiarowy oraz pozostałe elementy instalacji jako jeden system. Samo zastąpienie analizatora aktualnym PrismaPro nie zawsze oznacza bezpośrednią zgodność istniejącego okablowania i oprogramowania.
Prisma 80 / QMS 200
Prisma 80 jest starszą generacją kwadrupolowego spektrometru masowego występującą pod oznaczeniem systemowym QMS 200. Urządzenia te nadal można spotkać w wieloletnich stanowiskach laboratoryjnych, aparaturze badawczej i systemach analizy gazów.
W przypadku Prisma 80 szczególne znaczenie ma zachowanie informacji o kompletnej konfiguracji systemu – analizatorze, elektronice QME 200, detektorze, źródle jonów, interfejsach komunikacyjnych oraz komputerze sterującym. Przy modernizacji należy najpierw zidentyfikować rzeczywistą konfigurację istniejącego zestawu.
Quadstar 32-bit i QS32BIT
Do obsługi starszych spektrometrów, w tym QMS 200, stosowano oprogramowanie Quadstar 32-bit. W starszych komputerach pomiarowych i materiałach serwisowych można spotkać również oznaczenie QS32BIT, związane z instalacją tego oprogramowania.
Quadstar 32-bit umożliwiał m.in. pomiary widma masowego, obserwację intensywności wybranych mas w funkcji czasu, pomiary wielu jonów oraz ilościową analizę gazów. Dla użytkowników starszych stanowisk nazwy Quadstar 32-bit i QS32BIT pozostają istotne przy odzyskiwaniu danych, identyfikacji konfiguracji i planowaniu modernizacji systemu.
Dobór i modernizacja systemów Prisma
Dobór spektrometru masowego zależy od zakresu mas, wymaganej granicy detekcji, warunków próżniowych, sposobu pobierania próbki oraz sposobu integracji z istniejącym stanowiskiem. W przypadku starszych systemów PrismaPlus QMG 220 i Prisma 80 / QMS 200 istotna jest również analiza obecnej elektroniki, oprogramowania, interfejsów komunikacyjnych i pozostałych elementów układu pomiarowego.
Jeżeli potrzebujesz pomocy w doborze spektrometru masowego, konfiguracji systemu RGA lub modernizacji istniejącego stanowiska, skontaktuj się z APVACUUM.
