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TDSLab Series－先進熱脫附質譜分析系統
TDSLab Series－先進熱脫附質譜分析系統
TDSLab-6、TDSLab-9、TDSLab-20－從氫脆、半導體到核融合材料的 UHV TDS / TPD 分析平台
Hiden TDSLab Series 是新一代 Thermal Desorption Spectrometry（TDS）／Temperature Programmed Desorption（TPD）分析系統，專為材料中的 Hydrogen、Isotopes、Adsorbed Species、Contaminants 與 Thermal Desorption Products 進行高靈敏度研究。
系統整合 Multiport Ultra-High Vacuum Chamber、最高 1000°C PID-Controlled Sample Stage、High Precision Triple Filter Quadrupole Mass Spectrometer 與 TPDsoft，可直接建立氣體釋放訊號與 Sample Temperature 的關聯。
TDSLab Series 系統概述
利用受控升溫與高靈敏度質譜，解析材料中的吸附、陷阱、擴散與脫附行為。
Thermal Desorption Spectrometry（TDS），亦常稱為 Temperature Programmed Desorption（TPD），是將樣品依預定 Temperature Program 加熱，同時利用 Mass Spectrometer 連續分析材料表面或體相釋放出的 Gas Species。
不同 Species 在特定 Temperature Range 所形成的 Desorption Peak，可用於研究Trap Sites、Binding Strength、Diffusion Behaviour、Hydrogen Content、Surface Adsorption、Contamination 與 Thermal Stability。
TDSLab Series 採用 Multiport UHV Chamber，可大幅降低真空 Background Gas 對微量 Desorption Signal 的干擾，特別適合 Hydrogen、Deuterium、Water、Hydrocarbons 與其他低濃度 Species 的分析。
TDSLab-6 / TDSLab-9 / TDSLab-20
三種系統分別針對 Hydrogen、High-Mass 與 High-Resolution Isotope Analysis 進行最佳化。
TDSLab-6
Hydrogen Embrittlement 與材料氫研究
- Steel Hydrogen Detection 可低至 0.01 ppm
- 最高 Sample Temperature 1000°C
- Hydrogen Embrittlement Research
- Hydrogen Diffusion / Retention
- Corrosion Processes
- Coatings / Barrier Materials
- Integrated Mass Spectrometer
- Automated Gas Handling
TDSLab-9
High-Mass Semiconductor / Photovoltaic Analysis
- 針對 High-Mass Applications 設計
- 複雜 Desorbed Species 分析
- 最高 Sample Temperature 1000°C
- Photovoltaic Materials Research
- Semiconductor Materials Analysis
- Advanced Electronic Materials
- Automated Gas / Vacuum Handling
- TPDsoft Experiment Control
TDSLab-20
High-Resolution Isotope 與 Nuclear Fusion Research
- High Mass Resolution
- Complex Isotope Separation
- High Sensitivity / Selectivity
- Hydrogen / Deuterium Analysis
- Fusion Reactor Materials
- High-Intensity Signal Capability
- Advanced Materials Science
- Nuclear Fusion Research
TDS / TPD 熱脫附分析原理
將 Controlled Heating、Mass Spectrometry 與 Temperature Correlation 整合於同一分析流程。
Controlled Heating
依設定 Heating Rate 或 Temperature Program 精密加熱 Sample。
Gas Desorption
材料中的 Adsorbed Species、Hydrogen 或其他氣體於不同溫度條件下逐步釋放。
Mass Analysis
Mass Spectrometer 即時量測 Desorbed Species，建立 Signal versus Temperature Profile。
Ultra-High Vacuum 熱脫附分析
降低 H₂、H₂O 與其他 Residual Gas Background，提高微量 Desorption Peak 的可信度。
降低 Background Interference
TDS / TPD 的核心訊號通常來自樣品加熱後釋放出的極少量氣體，因此 Vacuum Background 會直接影響 Detection Limit 與 Peak Interpretation。
TDSLab Series 採用 Multiport Ultra-High Vacuum Chamber，使 Sample Desorption Signal 能更容易與 H₂、H₂O、CO、CO₂ 及 Hydrocarbon Background Species 區分。
這對 Steel 中的 Trace Hydrogen、Hydrogen Isotopes、Semiconductor Contamination 與 Fusion Materials 尤其重要。
最高 1000°C PID Temperature Programming
將 Sample Temperature 與 Mass Spectrometer Signal 精確同步。
TDSLab Series 配置最高可達 1000°C 的 PID-Controlled Sample Stage，可依研究需求建立 Controlled Heating Ramp、Temperature Hold 與其他 Thermal Program。
研究人員可將不同 Desorption Peaks 與 Sample Temperature 對應，進一步研究不同 Trap Site、Binding State、Diffusion Process 或 Material Transformation。
Water-Cooled Heater Shroud
系統配置 Water-Cooled Heater Shroud，可降低 Heating Assembly 本身對真空背景造成的影響，並協助 Sample / Heater 在實驗完成後降溫。
對需要連續執行多組 TDS Experiment 的研究環境，此設計亦有助於提高整體實驗效率。
High Precision Triple Filter Quadrupole Mass Spectrometer
高選擇性、高靈敏度與快速 Time / Temperature Resolved Gas Analysis。
TDSLab Series 採用 Hiden High Precision Triple Filter Quadrupole Mass Spectrometer。
Triple Filter Architecture 可改善 Mass Selectivity、Ion Transmission 與 Abundance Sensitivity，使系統能在材料熱脫附過程中快速監測多個 Gas Species。
Mass Spectrometer Signal 可與 Sample Temperature 同步記錄，建立完整的 Mass-to-Temperature Desorption Profile。
UHV Sample Handling 與 Load Lock
Linear Sample Transfer、獨立 Load Lock 與 Z-Drive，提高樣品更換與分析位置控制效率。
TDSLab Series 採用 Linear Sample Transfer Mechanism，並配置 Load Lock、Gate Valve 與 Viewports，可在不需要將完整 Main Chamber 暴露於大氣的情況下更換樣品。
Z-Drive 可調整 Sample 與 Mass Spectrometer Detector 之間的幾何位置，協助最佳化 Desorption Species Collection Efficiency。
TDSLab Series 系統重點規格
依 Hiden Analytical 現行 TDSLab Series 公開技術資料整理。
| System Models | TDSLab-6 / TDSLab-9 / TDSLab-20 |
|---|---|
| Analysis Technique | Thermal Desorption Spectrometry（TDS） / Temperature Programmed Desorption（TPD） |
| Vacuum Chamber | Multiport Ultra-High Vacuum Chamber |
| Maximum Sample Temperature | 最高 1000°C |
| Temperature Control | PID-Controlled Sample Stage |
| Mass Spectrometer | High Precision Triple Filter Quadrupole Mass Spectrometer |
| Sample Transfer | Linear Sample Transfer Mechanism |
| Load Lock | Independent Load Lock with Gate Valve and Viewports |
| Sample Positioning | Z-Drive for Optimal Sample / Detector Positioning |
| Heater Shroud | Water-Cooled Heater Shroud |
| Mass Filter Protection | Mass Filter Shroud |
| Bakeout Jacket | 最高 150°C |
| Software | Hiden TPDsoft Control and Analysis Software |
TDSLab-6－Hydrogen Embrittlement 與 Hydrogen Analysis
針對金屬中極低濃度 Hydrogen、Trap Behaviour、Retention 與 Diffusion 進行分析。
Hydrogen Embrittlement 研究需要了解 Hydrogen 如何進入材料、在哪些 Trap Site 被捕獲、加熱時於什麼溫度釋放，以及不同 Material Treatment 對 Hydrogen Retention 的影響。
TDSLab-6 可在 UHV 條件下進行低背景 Hydrogen Analysis，Hiden 官方資料標示其對 Steel 中 Hydrogen Concentration 的檢測能力可低至約 0.01 ppm。
Hydrogen Transport 與 Diffusion Research
透過 Controlled Temperature Program 與 Hydrogen Desorption Profile，可比較不同 Steel、Alloy、Coating、Barrier Material 或 Heat Treatment Condition 對 Hydrogen Trapping 與 Release Behaviour 的影響。
這類資訊適合 Hydrogen Embrittlement、Hydrogen Storage、Transportation Materials、Corrosion 與 Barrier Coating Research。
TDSLab-9－High-Mass Semiconductor 與 Photovoltaic Analysis
針對較高質量 Desorbed Species 與先進電子材料研究最佳化。
Semiconductor 與 Photovoltaic Materials 經過 Thin Film Deposition、Process Treatment 或 Thermal Processing 後，可能釋放 Hydrogen、Water、Organic Residues、Process Contaminants 與其他複雜 Molecular Species。
TDSLab-9 定位於 High-Mass Thermal Desorption Research，可將 TDS / TPD 延伸至較複雜的 Desorbed Species 與 Advanced Materials Analysis。
典型應用包括 Semiconductor Materials、Photovoltaics、Thin Films、Electronic Materials、Surface Treatments 與 Advanced Functional Materials。
TDSLab-20－High-Resolution Isotope 與 Nuclear Fusion Research
針對複雜同位素、高選擇性與高性能 Materials Science Research。
Fusion Reactor Materials 會受到 Hydrogen Isotope Implantation、Retention、Diffusion 與 Thermal Release 等現象影響，因此精確區分不同 Isotopic Species 是材料研究的重要需求。
TDSLab-20 定位於 High Performance Scientific Research，可用於需要 High Mass Resolution、High Sensitivity 與 High Selectivity 的 Isotope 與 Nuclear Fusion Related Materials Research。
此平台也適合處理 Complex Isotope Species、高強度 Signal 與進階 Materials Science Applications。
TPDsoft 實驗控制與資料分析
將 Sample Temperature、Mass Spectrum、Desorption Profile 與 Experiment Recipe 整合於同一工作流程。
TDSLab Series 搭配 Hiden TPDsoft，提供 Temperature Program、Mass Spectrometer Control、Real-Time Data Acquisition 與 Thermal Desorption Data Analysis。
軟體可同步記錄 Sample Temperature 與不同 Mass Channels，使研究人員直接比較不同 Species 在各 Temperature Region 的釋放行為。
- Temperature Program Control
- Mass Spectrometer Control
- Real-Time Desorption Monitoring
- Multiple Mass Channel Acquisition
- Temperature / Signal Correlation
- Desorption Profile Analysis
- Experiment Recipe Management
- Data Analysis and Export
TDSLab Series 主要特色
完整整合 UHV、Temperature Programming、Triple Filter Mass Spectrometry 與 Sample Handling。
- TDSLab-6 / TDSLab-9 / TDSLab-20
- Multiport Ultra-High Vacuum Chamber
- 1000°C PID-Controlled Sample Stage
- High Precision Triple Filter Quadrupole Mass Spectrometer
- Water-Cooled Heater Shroud
- Mass Filter Shroud
- Linear Sample Transfer Mechanism
- Independent Load Lock
- Z-Drive Sample Positioning
- 150°C Maximum Bakeout Jacket
- TPDsoft Control / Analysis Software
- Hydrogen、High-Mass 與 Isotope Research
TDSLab Series 典型應用
從 Steel Hydrogen Embrittlement 到 Semiconductor、Photovoltaic 與 Fusion Reactor Materials。
Hydrogen Embrittlement
量測 Steel、Alloy 與 Engineering Materials 中的 Trace Hydrogen、Trap Site 與 Thermal Desorption Behaviour。
Hydrogen Diffusion
研究 Hydrogen Transport、Retention、Diffusion 與不同材料處理條件對 Hydrogen Behaviour 的影響。
Corrosion & Coatings
分析 Corrosion Process、Barrier Coating、Surface Treatment 與 Hydrogen Permeation / Retention。
Semiconductor
分析 Wafer、Thin Film 與 Semiconductor Materials 中的 Hydrogen、Moisture、Contamination 與 Thermal Desorption Species。
Photovoltaic Materials
研究 Solar Cell、Functional Thin Film 與 Photovoltaic Materials 的 Thermal Stability 與 Gas Release。
Fusion Materials
研究 Hydrogen / Deuterium Retention、Diffusion、Thermal Release 與 Plasma-Facing Materials。
Thin Films
分析 Surface Adsorption、Interface Contamination、Residual Species 與 Heat Treatment Behaviour。
Advanced Materials
適用於 Metals、Ceramics、Coatings、Electronic Materials 及其他需要高靈敏度 Thermal Desorption Analysis 的研究。
何時適合使用 TDS / TPD？
當研究需要知道材料釋放了哪些氣體，以及它們在什麼溫度條件下釋放。
一般 Residual Gas Analysis 可以分析當下 Vacuum Environment 中的 Gas Composition，但無法單獨判斷某一 Species 與材料內部 Trap State 或 Thermal Release Condition 的關係。
TDS / TPD 藉由 Controlled Heating 將 Gas Release 與 Temperature 建立直接關聯，因此可進一步研究Hydrogen Trapping、Diffusion、Surface Adsorption、Contamination、Thermal Stability 與 Material Degradation。
對 Hydrogen Embrittlement、Semiconductor、Thin Film、Photovoltaic 與 Fusion Materials，這類 Temperature-Resolved Information 通常比單純量測總氣體濃度提供更多材料機制資訊。
TDSLab 樣品裝載影片
TPD Sample Loading
恩詠有限公司－Hiden TDSLab Series 熱脫附質譜系統規劃
TDS / TPD 系統的實際分析能力會受到 Background Pressure、Sample Geometry、Hydrogen Background、Heating Rate、Maximum Temperature、Target Species、Mass Range 與 Required Detection Limit 影響。
恩詠有限公司可依客戶的樣品材質、Hydrogen Concentration、Hydrogen Embrittlement、Semiconductor、Photovoltaic、Isotope、Fusion Material、Sample Size、Maximum Temperature、Target Species 與 Detection Requirement，協助評估 TDSLab-6、TDSLab-9 或 TDSLab-20 的適合配置。