Universal-Gasanalysatoren für den Labortisch (UGA)

Wählen Sie das Modell entsprechend dem höchsten Masse-zu-Ladung-Verhältnis, das für die Identifizierung oder Überwachung der Zielgase erforderlich ist. UGA120 misst von 1 bis 120 amu, UGA220 erweitert den Bereich auf 220 amu und UGA320 erreicht 320 amu. Anordnung der Detektoren, Ansprechzeitspezifikation und grundlegende Gasführung sind bei allen drei Systemen ansonsten identisch. Bei der Festlegung des erforderlichen Bereichs sollten Ingenieure sowohl das Molekülion als auch die diagnostisch relevanten Fragmentionen berücksichtigen. Ein größerer Messbereich als aktuell nötig schafft Flexibilität für künftige Anforderungen, allerdings kann das Abtasten zusätzlicher Massenpunkte die Erfassungszeit erhöhen – abhängig von den gewählten Scan-Einstellungen.

Ja, vorausgesetzt, Einlasshardware und Kapillare sind auf den Druck am Probenahmepunkt abgestimmt. Atmosphärische Proben werden über den ⅛-Zoll-Ultra-Torr-Kapillaranschluss mit einem typischen Durchfluss von 1–10 mL/min zugeführt, während zwei zusätzliche 2¾-Zoll-CF-Anschlüsse für Vakuumanwendungen zur Verfügung stehen. Der zweistufige Einlass reduziert den Probendruck, bevor das Gas die Quadrupolkammer erreicht. Dort erfordert der Detektorbetrieb etwa 10⁻⁴ mbar für den Faraday-Becher bzw. 10⁻⁶ mbar für den Elektronenvervielfacher. Kapillarlänge und Innendurchmesser beeinflussen Leitwert, Kammerdruck und Ansprechzeit. Die gesamte Einlasskonfiguration sollte daher auf den zu erwartenden Druckbereich ausgelegt werden und nicht als universeller, uneingeschränkter Anschluss betrachtet werden.

Ja, aber quantitative Analysen erfordern eine Kalibrierung und artspezifische Korrekturen statt einer direkten Interpretation unkorrigierter Peakhöhen. Die angegebenen Nachweisgrenzen liegen beim Faraday-Becher unter 10 ppm und beim Elektronenvervielfacher unter 1 ppm, diese Werte beschreiben jedoch die Empfindlichkeitsgrenzen und nicht die Messgenauigkeit. Fragmentierungsmuster können dazu führen, dass mehrere Gase zum selben Massenpeak beitragen. Deshalb müssen für das tatsächliche Gasgemisch repräsentative Massen und Korrekturfaktoren ausgewählt werden. Die Verstärkung des Elektronenvervielfachers ist massenabhängig und verändert sich im Lauf der Zeit, weshalb eine regelmäßige Neukalibrierung wichtig ist. Vor dem Abgleich oder der Kalibrierung sollte der Analysator unter typischen Betriebsbedingungen mit eingeschaltetem Filament mindestens eine Stunde lang betrieben werden, unter Verwendung eines bekannten Kalibriergases und einer geeigneten Druckreferenz.

Die Architektur mit zwei Membranpumpen ist darauf ausgelegt, die Menge an Bypass-Gas zu reduzieren, die in Richtung Turbopumpe und Analysekammer zurückströmen kann. Das ist beim Umgang mit korrosiven oder niedermolekularen Gasen von Vorteil. Dieses Design ersetzt jedoch nicht die Notwendigkeit einer formalen Prüfung der chemischen Verträglichkeit des gesamten Gaswegs. Zu den exponierten Materialien gehören Edelstahl 304 und 316, Molybdän, Aluminiumoxid, Glas, Aluminium, Kupfer, Viton, Buna-N, Neopren, Nitrilkautschuk und Tygon-Schläuche. Für kontinuierliche Messungen hoher Wasserstoffkonzentrationen ersetzt Option 03 die Standard-Turbopumpe durch eine Version für Moleküle mit geringer Masse und unterstützt Proben mit bis zu 100 % H₂. Gefährliche oder korrosive Abgase müssen zudem einem geeigneten Behandlungs- oder Rückhaltesystem zugeführt werden.

Bei kondensierbaren Proben muss die Einlasstemperatur über die gesamte Kapillare und Probenleitung hinweg oberhalb des jeweiligen Taupunkts bleiben. Das Zubehör O100HC beheizt die Standard-UGA-Kapillare und den Probenweg auf bis zu 100 °C, während Hauptkammer und Turbopumpenanschluss bis auf 120 °C ausgeheizt werden können. Diese Funktionen helfen bei Wasserdampf und anderen Verbindungen, die sonst an inneren Oberflächen adsorbieren oder kondensieren würden. Bleibt die Probe nur bei Temperaturen oberhalb der Standard-Heizgrenze gasförmig, bietet die Konfiguration UGA HT eine Beheizung des Probenwegs bis 220 °C. Ingenieure sollten den gesamten Weg von der Prozessentnahmestelle bis zum Analysator bewerten, da auch ein unbeheiztes Fitting oder Leitungsstück zum Punkt werden kann, an dem Kondensation auftritt.

Das System kann über das Frontpanel oder remote über eine Windows-Anwendung bedient werden. Zu den Computeranschlüssen gehören RS-232C über einen DB-9-Stecker und Ethernet über einen RJ-45-Port, während ein übergeordneter ASCII-Befehlssatz kunden­spezifische Steuerungssoftware unterstützt. Verfügbare Messfunktionen umfassen analoge und Histogramm-Scans, Druck-gegen-Zeit-Darstellungen für ausgewählte Massen, Lecksuche, zeitgesteuerte Datenerfassung und eine Gasbibliothek. Die Software kann außerdem Pumpen, Ventile und Heizungen steuern und dabei Systemdruck- und Temperaturinformationen aufzeichnen. Mit dem optionalen 16-Kanal-Einlass lassen sich Probenkanäle während einer programmierten Scan-Sequenz umschalten, sodass mehrere Prozesspunkte oder Versuchskammern mit nur einem Analysator überwacht werden können.

Die Auswahl sollte sich nach Probenführung, Dampftemperatur, Wasserstoffkonzentration und der erwarteten Häufigkeit von Vakuumzyklen richten. Option 01 ergänzt einen 16-Kanal-Verteiler für die Mehrpunkt-Probenahme, während Option 02 eine kontrollierte Belüftung der Turbopumpe über eine 150-µm-Öffnung mit einem ausgewählten Trockengas hinzufügt. Option 03 ersetzt die normale Turbopumpe durch eine Version für die kontinuierliche Probenahme mit hohen Wasserstoffkonzentrationen. Das Zubehör O100HC beheizt Kapillare und interne Probenleitung, um Kondensation bei Anwendungen mit einem einzelnen Einlass zu reduzieren. Die Optionen für Mehrfacheinlass und Belüftungsventil können separat ergänzt werden, während der Austausch gegen eine Wasserstoff-Turbopumpe eher als spezieller Serviceeinsatz und nicht als routinemäßige Feldmodifikation betrachtet werden sollte.

Der Analysator wiegt etwa 41 kg. Deshalb sollte er von zwei Personen angehoben werden und während des Betriebs nicht bewegt werden. Eine Zwangsluftkühlung ist erforderlich, der hintere Lufteinlass und die Abluftöffnung müssen frei bleiben, und die Umgebungstemperatur im Betrieb darf 35 °C nicht überschreiten. Die elektrische Versorgung sollte 100–240 V AC unterstützen, bei einer Gesamtleistungsaufnahme von unter 600 W. Das Gehäuse kann horizontal oder vertikal verwendet werden, sofern Anschlüsse, Belüftung und mechanische Abstützung geeignet bleiben. Gefährliche Probenabgase müssen über den ¼-Zoll-Abluftanschluss erfasst werden und dürfen nicht in den Arbeitsbereich abgegeben werden. Silikonfette und -öle sollten nicht an den Vakuumdichtungen verwendet werden, da Silikon das Glas im Elektronenvervielfacher irreversibel beeinträchtigen kann.