工业气体分析与颠覆性的新技术

许多工业过程和生产应用程序需要极其精确的气体分析技术来提高效率,质量和安全工作场所内和跨产品。然而,传统的方法如气相色谱法(GC)和GC质谱(GC - ms)往往是缓慢的结果和昂贵的维护。

为了克服这一点,热费舍尔已经开发了一项新技术在热科学™MAX-iR™红外光谱气体分析仪。这个新的分析器可以实现个位数的物质含量,兆分之(ppt)实时检测限制工业场景。

在这次采访中,AZoM与凯利McPartland从热费希尔科学发现更多关于MAX-iR气体分析仪的主要优点和使它有别于其他气体分析系统。

你能概述FTIR-based气体分析吗?

傅里叶变换红外(FTIR)光谱是一个健壮的定量和定性分析方法可以测量许多气体快速反应和检测限制比较(ppm)百万之低。

红外光谱分析背后的理论是,每个化合物具有独特的化学结构,产生一个特定的基于振动的红外吸收光谱,拉伸,弯曲的化学键。

光谱总是保持不变,但这些吸收带的强度和浓度变化,让研究人员为每一个独特的组件生成校准和分析各种组件在一个复杂的气体矩阵。

图片来源:伤风/ Seventyfour

红外光谱分析的主要优点和局限性是什么?

红外光谱的主要优势是,它使常数标定。此外,它使instrument-to-instrument校准可转让性。

如果样本压力和温度维持在校准的温度和压强下,定量光谱库可以使用所有相同的红外光谱气体分析仪和分析程序的生命周期。不需要重新校准。

传统上,有一个限制与红外光谱气体分析,使得它被广泛用于工业应用:敏感性。工业用户经常需要检测限制到磅或ppt,高不可攀了,红外光谱,直到最近。

红外光谱有什么优势在其他形式的气体分析?

红外光谱是理想的过程或排放监测。的一个主要优势是速度。通过气体细胞有恒流,气体不断探索红外光束。这允许用户获取实时的结果。与其他传统的气体分析技术,如气相色谱法(GC),用户通常需要收集一批样品,运输它,分析它,等待一个结果,结果反馈回他们的业务,然后重复这一过程。

GC相比,有一个拥有成本相对较低,因为红外光谱分析仪需要最少的维护和耗材。同时,红外光谱analzyer不需要校准,所以它可以由工程师在现场而不是在实验室分析化学家。此外,红外光谱分析有广泛的动态范围。例如,某些GC探测器像气往往需要样本分割或稀释,因为有一个饱和信号在分析高浓度的风险。

相反,与红外光谱,可以使用许多不同的乐队进行分析。这允许浓度测量从高百分比含量范围。此外,用户可以获得结构信息和形成物种同分异构体,质谱不能做。因此,红外光谱是适合领域和流程应用程序由于其鲁棒性和最小的维护需要。它的设计运行多年来,无需用户干预。

什么优点MAX-iR红外光谱气体分析仪在其他系统平台?

MAX-iR分析器是一个完全优化的气体分析系统具有极高的光学吞吐量和10米多路气体细胞,这使得它比其他红外光谱气体分析仪更加敏感。MAX-iR analyzer还提供与光学增强(OE)技术称为热科学™StarBoost™技术,该系统大大提高了分析仪的信噪比(信噪比)在一个窄的光谱范围。这种OE-FTIR技术是破坏性的,因为它有各种传统的红外光谱的优势加上检测限制对手气。这是只能通过热费希尔MAX-iR气体分析仪的平台。

MAX-iR平台的另一个关键优势是没有要求液氮。许多红外光谱分析仪使用碲化镉汞(MCT)需要液氮冷却的探测器。MAX-iR分析仪使用一个氘triglycine硫酸(壳体)检测器,一个thermoelectrically-cooled砷化铟(TE-InAs)探测器或TE-MCT探测器。

MAX-iR平台提供了一个强大的软件包,使自动化数据采集和报告。软件包括一个定量气体库,这使得它容易切换方法或开发自己的客户。

为什么MAX-iR工业环境应用红外光谱气体分析仪一个适当的选择吗?

除了MAX-iR分析仪的前面提到的鲁棒性和实时结果,热科学™MAX-Analytics™年代制造领域,特别是使分析器的理想选择工业和过程环境由于工厂自动化和集成功能。

软件允许远程控制MAX-iR分析器通过Modbus或数字输入。它还有许多数据发布功能与工厂集成数据采集系统。软件对硬件诊断有一系列警报和警告和气体浓度的限制。

这意味着软件会提醒用户即将到来的预防性维护的问题,使它一个非常积极的系统。而不是等待成为一个问题,用户将收到一个预警所以停机时间是可以预防的。

总的来说,软件很容易MAX-iR系统集成到一个工业环境。系统可以运行多年来没有干预,和用户就会提醒任何硬件问题或气体浓度报警器。

图片来源:Shuttershock / GertLavsen

工业气体分析当前的挑战是什么,如何MAX-iR平台帮助行业克服它们?

除了正常运行时间,灵敏度是面临的主要挑战。从历史上看,红外光谱气体分析只有能够实现检测低ppm范围的限制。因此,在红外光谱相比较,用户可能选择使用gc - ms,因为它是更敏感。

MAX-iR分析器StarBoost技术克服了灵敏度的挑战,因为它可以有效地分析多个气体降到个位数磅甚至实时ppt中期的水平。

哪些行业依靠敏感的气体分析?

半导体工业的主要行业之一,依靠敏感的气体分析,我们现在提供OE-FTIR。许多其他行业,如化工生产,还需要高灵敏度气体分析应用程序。

此外,敏感的气体分析仪是必不可少的监测有害空气污染物(也许不久)在环境健康和安全(健康)应用程序和温室气体等的排放监控测量。OE-FTIR技术可以提供一个更具成本效益和及时的解决方案,所有这些敏感的气体分析应用程序。

气体分析是如何相关的生产半导体在半导体行业吗?

化合物半导体制造包括沉积到硅晶片上,和超高纯度气体需要保持这些操作效率和环境清洁。例如,半导体制造使用超高纯度氮净化天然气分销渠道。

氧气是至关重要的因为它氧化硅二氧化硅沉积反应。氦也是用于半导体行业作为制冷剂,氩是至关重要的,因为它提供了一个惰性环境沉积反应发生。

这些大部分气体(氮、氧、氦、氩)必须超高纯度的半导体生产流程有效运转。

为什么半导体制造商使用MAX-iR平台?

半导体制造商想要使用平台主要是由于其灵敏度。MAX-iR分析仪的光学增强技术,StarBoost,使它的一个最敏感的红外光谱气体分析系统在当今市场上。

腔衰荡光谱法(crd)通常用于分析杂质半导体行业,但MAX-iR用户系统的主要优势是,不像crd,它可以用一个分析器分析许多杂质。

半导体制造商可能目前使用个人分析有限公司有限公司₂、总烃、水分、甲烷等,与MAX-iR平台,他们可以测量所有的气体与单个analzyer,同时节约时间和成本。

增加需要排放监测影响平台的发展?

绝对是的,提高排放监测的兴趣也帮助形成平台的发展。MAX-iR分析器StarBoost技术最初是为了解决开发挑战排放监测在环境分析。一个主要的例子是测量低水平的甲醛在涡轮排放以满足美国环境保护署(EPA) YYYY监管。

这种监管需要91磅的甲醛的排放限制,这是一个非常低的浓度。然而,从涡轮流量非常高,所以即使是低浓度可能会导致高质量排放。以前,没有分析技术可以可靠地测量在如此低的水平。

因此,离线技术是经常使用,湿化学方法TO-11A等。而红外光谱系统可以允许用户接收结果实时领域,以往的红外光谱技术没有达到所需要的精度可靠—91磅。

StarBoost光学增强是专门开发的降低甲醛的红外光谱分析仪检测极限分析。使用这个改进,MAX-iR分析仪StarBoost技术可以测量甲醛到< 10磅的,也就是说,用户现在可以自信地告诉排放结果是否通过或失败为91磅。

面对的主要挑战是什么?在MAX-iR系统的开发?

当我们开始开发一个敏感OE-FTIR系统,第一种方法我们试图增加光谱范围涉及的敏感性。最初,我们认为我们需要一种超窄的带通,限制气体的数量,可以测量。

MAX-iR平台的成熟,我们可以扩大光谱范围与StarBoost技术在不牺牲的敏感度。使用最新版本的系统,用户仍然可以测量许多气体和实现个位数磅的检测极限。主要挑战是优化系统的光谱范围而不影响灵敏度。

什么进步和改进计划在未来的平台?

我们一直在扩大MAX-iR系统的定量光谱库允许用户测量越来越多的气体。我们也不断改善MAX-Analytics软件包来改善用户体验。

我们也将扩大分析仪的应用程序使用不同的行业来帮助解决不同类型的气体分析问题。除了半导体制造,我相信有很多额外的机会在石油化工、工业过程监控,,可能,温室气体监测。

对凯利McPartland

凯利McPartland是一个应用程序经理热费希尔科学、气体分析的解决方案。毕业于波士顿大学,凯利是一个专家在气体红外光谱分析中,相关的方法开发和数据验证。作为气体分析的高级技术联络客户,凯利是一个关键的架构师和数据采集气体分析软件经理,确保质量结果和客户的可用性。凯利还与州和联邦监管机构密切合作,制定质量保证计划和测试新技术的方法。

凯利的专长在气体红外光谱分析中,它跨越硬件系统方法开发和数据验证,源于她的联络工作与客户以及监管机构。

这些信息已经采购,审核并改编自热费希尔科学提供的材料。亚博网站下载

在这个来源的更多信息,请访问热费希尔科学。