Что измеряет UGA
Универсальные газоанализаторы Stanford Research Systems предназначены для качественного и количественного определения компонентов газовой смеси. Благодаря непрерывной подаче пробы прибор позволяет следить не только за составом газа, но и за его изменением во времени.
Семейство включает исполнения UGA100, UGA200 и UGA300. Основное различие между ними заключается в верхнем пределе анализируемого диапазона масс — 100, 200 и 300 атомных единиц массы соответственно.
Две подсистемы одного прибора
Работа комплекса основана на взаимодействии двух основных частей: системы подготовки и подачи пробы и масс-спектрометрического анализатора, работающего в условиях высокого вакуума.
Пробоподготовка
Впускной клапан, капилляр, байпасная линия и вакуумные насосы обеспечивают контролируемую непрерывную подачу небольшой части исследуемой газовой смеси в вакуумную область.
Масс-спектрометр
Квадрупольный анализатор остаточных газов RGA ионизирует молекулы, разделяет образовавшиеся ионы по отношению массы к заряду и формирует спектр для определения компонентов смеси.
Как проба поступает в анализатор
Отбор начинается на стороне атмосферного давления. Газ поступает через входной клапан в капиллярную систему, после чего давление последовательно уменьшается до уровня, необходимого для работы квадрупольного масс-спектрометра.
Вход газа
Исследуемая смесь поступает в систему через входной клапан при давлении в точке отбора.
Снижение давления
Капилляр и малое отверстие ограничивают поток и обеспечивают переход от атмосферной области к высокому вакууму.
Анализ состава
Небольшая доля газа поступает к RGA, где формируется масс-спектр исследуемой смеси.
Основная часть входного газа направляется через байпас. Раздельная организация потоков позволяет уменьшить влияние обратного перетекания лёгких компонентов через турбомолекулярную ступень на результаты измерений.
| Верхняя граница диапазона масс | 100 / 200 / 300 а.е.м. |
|---|---|
| Расход пробы при атмосферном давлении | 1–10 мл/мин |
| Обнаружение изменения состава на входе | Приблизительно через 0,2 с |
| Получение полного спектра | Менее 1 мин |
| Измерение отдельных масс | До 25 мс на точку |
| Диаметр отверстия второй ступени | 0,040 мм |
| Давление после двухступенчатого снижения | Около 10−6 мм рт. ст. |
| Доля потока в байпасной линии | Около 99,9 % |
Для каких задач используют газоанализатор
Непрерывный контроль состава газа востребован там, где необходимо видеть изменение смеси одновременно с изменением параметров эксперимента или технологического процесса.
Лабораторные исследования
Анализ различных газовых смесей и наблюдение за динамикой их состава в исследовательских установках.
Технологические процессы
Контроль изменения состава газа во время выполнения технологических операций.
Перчаточные боксы
Исследование и контроль газовой атмосферы в изолированных рабочих объёмах.
Исследовательские процессы
Применение при исследованиях топливных элементов, процессов ферментации и других систем с изменяющимся составом газа.
Управление и регистрация данных
Управление комплексом возможно непосредственно с передней панели или с подключённого компьютера. Программное обеспечение отображает результаты измерения и позволяет строить зависимости сигнала от времени.
Для подключения к компьютеру используются цифровые интерфейсы. Режим измерения выбирается в зависимости от задачи: можно регистрировать широкий масс-спектр или наблюдать только за отдельными выбранными массами.
Ethernet Интерфейсы подключения и передачи результатов измерений
Что учитывать при выборе и эксплуатации
Подбор конфигурации начинается не только с требуемого диапазона масс. Необходимо учитывать свойства исследуемой газовой смеси и условия, при которых выполняется отбор.
- Состав газовой смеси: необходимо определить компоненты, которые требуется зарегистрировать, и возможное присутствие мешающих веществ.
- Ожидаемые концентрации: диапазон концентраций влияет на требования к измерению и интерпретации спектра.
- Давление в точке отбора: параметры входа должны соответствовать выбранной системе пробоподготовки.
- Скорость регистрации: для динамических процессов важно определить, насколько быстро требуется фиксировать изменения состава.
- Совместимость материалов: при работе с коррозионными или химически активными средами необходимо проверять совместимость газового тракта.
- Интеграция с установкой: заранее определяются требования к интерфейсам, передаче данных, монтажу и организации точки отбора.
Когда подходит непрерывный анализ
UGA объединяет систему подготовки пробы и квадрупольную масс-спектрометрию в одном настольном комплексе. Такая конфигурация удобна для процессов, где важно не только определить состав газовой смеси, но и наблюдать его изменение во времени.
Конкретное исполнение выбирают по необходимому диапазону масс, характеристикам исследуемой среды, скорости регистрации и условиям подключения к установке.
Связанные материалы и оборудование
Нужно подобрать газоанализатор под вашу задачу?
Для предварительного подбора укажите состав газовой смеси, ожидаемые концентрации, давление в точке отбора, требуемую скорость измерений и особенности подключения к вашей установке.
