常压进样质谱仪

一、设备概述

常压进样在线质谱仪是一款能在大气压进样的高精度、实时连续监测的气体分析设备，专为化工与石化、环境监测及实验室研究等应用设计。该仪器采用先进的质谱技术，可快速识别和定量分析多种气体成分（如H₂、O₂、N₂、CO₂、CH₄等），具备高灵敏度、宽动态范围及低检测限特性，适用于复杂气体混合物的实时监测与质量控制。

二、设备组成

· 残余气体分析仪（含离子源、质量分析器、检测器）

· 真空系统（分子泵+干泵）

· 进样系统（进样毛细管）

· 控制与数据处理单元（真空控制系统+质谱仪分析软件）

三、设备原理及关键步骤

3.1 样品引入与预处理

   直接连接：通过采样探针或旁路管线，直接从工艺流程（如反应器、管道、烟囱、环境空气）中连续或周期性地抽取样品。

   预处理：抽取的样品通常需要经过预处理系统，以适应质谱仪的要求：例如：过滤，去除颗粒物，防止堵塞或污染仪器；压力调节：将常压或负压样品压力降低到质谱仪真空系统可接受的范围（常通过毛细管限流或高精度调节阀实现）；温度控制：保持样品温度恒定，防止冷凝或成分变化；稀释/浓缩：对于过高或过低的浓度进行调整；除湿/干燥：去除大量水蒸气（尤其对某些离子源很重要）；汽化：对于液态样品，需要快速汽化器将其转化为气态。

3.2 离子化

   经过预处理的（气态）样品分子被引入质谱仪的离子源。在离子源中热灯丝发射高能电子束（通常 70 eV）轰击样品分子，使其失去一个电子形成正离子（M⁺ ）。这种方法产生丰富的碎片离子，提供丰富的结构信息，且有标准谱库可查。

3.3 质量分析

   生成的离子被电场加速并引入质量分析器。质量分析器根据离子的质荷比（m/z,质量与电荷之比）对离子进行分离。四极杆质量分析器由四根平行杆组成，施加直流电压和射频交流电压。只有特定 m/z 的离子才能稳定通过四极杆电场到达检测器。通过扫描电压，可以依次让不同 m/z 的离子通过。

3.4 离子检测

   被质量分析器分离出来的、具有特定 m/z 的离子束撞击到检测器上。检测器将离子信号转化为电信号并放大。常用检测器：电子倍增器（高灵敏度）、法拉第杯（稳定性好，线性范围宽，灵敏度较低）。

3.5 信号处理与数据输出

   检测器产生的电信号经过信号放大器和数据采集系统进行放大、数字化和处理。

3.6 实时分析

   软件对采集到的质谱数据进行实时处理得到特定谱图，识别特征离子峰（特定的 m/z），进行定性和定量分析（通过与标准物质比对或校准曲线）。

四、在线质谱仪的核心优势与特点

 实时性：提供秒级的分析结果，远快于离线实验室分析

 连续性/高频次：可连续监测或进行高频率采样分析，捕捉瞬态过程。

 原位/非接触：通过在线采样接近过程，减少样品传输带来的延迟和失真。

 多组分同时分析：单次分析可同时监测多个目标化合物。

 高灵敏度和选择性：尤其对气体和挥发性有机物。

 自动化：高度自动化运行，减少人工干预。

五、技术配置及参数

        扫描模式界面1                     扫描模式界面2

   趋势模式/氦气泄漏测试模式屏幕          模拟模式屏幕

   灵敏度校准模式屏幕               除气模式界面

七、主要应用领域

l 化工与石化：反应过程监控（反应物、中间体、产物浓度）、催化剂研究、泄漏检测、纯度分析。

l 半导体制造：高纯工艺气体和真空腔室杂质监测。

l 环境监测：烟气排放连续监测（CEMS）、环境空气VOCs/SVOCs监测、水质在线分析（顶空或膜进样）。

l 制药与生物技术：发酵过程监控（尾气分析- O₂, CO₂, 挥发性代谢产物）、反应过程控制。

l 能源：燃烧过程优化、燃气成分分析。

l 食品饮料：风味分析、发酵过程监控。

l 材料科学：真空镀膜过程气体分析、热分析联用。