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Quadrupol im Wandel der letzten 30 Jahre

Geschichte, Entwicklung und Trends von Quadrupol-Massenspektrometern

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Einige Hersteller bieten außerdem eine browserbasierte Bedienoberfläche (ein so genanntes Web-Userinterface, kurz Web-UI, s. Abb. 7) als Alternative zu einem PC-Programm. Hierbei läuft auf dem QMS ein Webserver, die Verbindung wird über die Eingabe der IP-Adresse im Browser hergestellt. Noch bieten die Web-UIs meist nur eine reduzierte Funktionalität: Oft sind nur bestimmte Messmodi möglich oder die Messergebnisse lassen sich nicht exportieren [6]. Die Optimierung der Web-UI-Funktionalitäten ist einer der wichtigsten Ansatzpunkte für zukünftige Weiterentwicklungen. Web-UIs sind unabhängig vom Betriebssystem des PCs. Außerdem muss keine Software auf dem PC installiert werden. Auch mobile Endgeräte können zur Steuerung des QMS verwendet werden.

Mit den aktuellen QMS-Modellen sind selbst mit kleinen Systemen Nachweisgrenzen im Bereich E-15 hPa möglich. Zum anderen ist die fortschreitende Miniaturisierung der QMS, insbesondere der Analysatoren, ein weiterer Trend. Relativ kleine Stabsysteme (z.B. 12 mm Länge) haben sich bereits auf dem Markt etabliert – sie finden auch in größeren Stückzahlen Einsatz in Hochdruckanwendungen. Dank seiner kleineren Abmessungen kann solch ein QMS ohne zusätzliche Druckreduzierung und ohne eigenes Pumpsystem zur Prozessüberwachung bis hinauf in den Druckbereich von einigen E-2 hPa verwendet werden. Dies geht allerdings mit einer reduzierten Empfindlichkeit einher, die bei zehnfach kleineren Abmessungen um den Faktor 100 abnimmt [7].

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Es gibt bereits Prototypen besonders kleiner QMS, die mithilfe der MEMS-Technik hergestellt wurden (MEMS: microelectromechanicalsystems) [8]. Diese sind jedoch noch nicht auf dem Markt verfügbar. Ihr großer Nachteil ist die Empfindlichkeit gegen Partikel. Darüber hinaus müssen sie in hohen Stückzahlen produziert werden, um mit herkömmlich gefertigten QMS konkurrieren zu können. Vor diesem Hintergrund ist es fraglich, ob sich MEMS-basierte QMS auf dem breiten Markt durchsetzen werden.

Breites Portfolio

Das Produktportfolio von Pfeiffer Vacuum umfasst ein breites Spektrum an Geräten zur Gasanalyse in verschiedenen Vakuumprozessen: Vom Massenspektrometer bis zum komplexen Analysesystem. Die Basis für die meisten Lösungen zur Analyse ist das Massenspektrometer Prisma Pro. Es ist ein universell einsetzbares MS mit hoher Empfindlichkeit, kompakter Bauweise, modularem Aufbau und bedienerfreundlicher Software. Das System eignet sich ideal für den Einsatz in Lecksuche, Halbleiterfertigung, Glasbeschichtung, Metallurgie und natürlich in unzähligen Anwendungsfeldern von F&E. Zusätzlich bietet Pfeiffer Vacuum auch Systeme für die Analyse im Grob- und Feinvakuum sowie High-End-Massenspektrometer an.

Literatur:

[1] W. Paul und H. Steinwedel, Zeitschrift für Naturforschung, 8a, S. 448 ff., 1953

[2] BALZERS Aktiengesellschaft, Betriebsanweisung Quadrupol Massenspektrometer Steuergerät QMS 420, BK 800 120 BD, 2. Ausgabe: 7.1986

[3] Pfeiffer Vacuum GmbH, Betriebsanleitung Quadstar 32-bit, vpnb68d1, März 2002

[4] Pfeiffer Vacuum GmbH, Massenspektrometer Katalog, PK 0085 PD, Juni 2005

[5] Pfeiffer Vacuum GmbH, Broschüre PrismaPro, PK 0115 PDE, November 2017

[6] Pfeiffer Vacuum GmbH, Betriebsanleitung Web UI, BG 6002 BDE, November 2017

[7] K. Jousten (Hrsg.), Wutz Handbuch Vakuumtechnik, 11. Auflage, S. 679 ff., 2012

[8] S. Wright et al., Journal of Microelectromechanical Systems,Vol. 19, No. 2, S. 325 ff., April 2010

* P. Walther: Pfeiffer Vacuum GmbH, 35614 Aßlar

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