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HPR-60 MBMS－分子束質譜與電漿活性物種分析系統
HPR-60 MBMS－分子束質譜與電漿活性物種分析系統
Neutrals、Radicals、Positive / Negative Ions 與 Reactive Gas Intermediates 即時分析
Hiden HPR-60 MBMS（Molecular Beam Mass Spectrometer）是一套專為中性物種、自由基、正負離子與反應性氣相中間體分析所設計的 Molecular Beam Mass Spectrometry 系統。
系統利用 Multistage Differentially Pumped Skimmer Inlet，將常壓電漿或反應器中的活性物種快速取樣並傳送至 Mass Spectrometer，可大幅降低 Sample Transport 過程中的 Wall Collision 與 Species Interaction。
HPR-60 MBMS 特別適合 Atmospheric Plasma、Plasma Chemistry、Reaction Kinetics、Combustion、Catalysis、CVD Vapours 與其他快速反應性氣相研究。
HPR-60 MBMS 系統概述
利用 Molecular Beam Sampling 保存高度反應性 Species，進行快速且高精度的質譜分析。
自由基與其他 Reactive Species 往往具有極短 Lifetime。若使用傳統長距離 Capillary Sampling，Species 在到達 Mass Spectrometer 前可能因 Wall Collision、Recombination 或 Chemical Reaction 而改變。
HPR-60 MBMS 使用多級差分抽氣 Skimmer Inlet，將 Reactor 或 Atmospheric Plasma 中的 Gas Expansion 形成 Molecular Beam，再將其直接傳送至 Mass Spectrometer Ion Source。
這種 Sampling Architecture 可減少氣體在取樣路徑中的分子碰撞與表面接觸，使系統特別適合Radicals、Reactive Intermediates、Transient Species 與 Plasma Generated Species的原位或近原位研究。
Skimmer System 搭配 Hiden Triple Filter Precision Mass Spectrometer，可提供 Ultra-Fast Response 與高精度的氣相 Species Analysis。
Molecular Beam Sampling 分子束取樣原理
從反應區直接取樣，再利用多級差分抽氣將高壓氣體轉換為適合質譜分析的 Molecular Beam。
Reaction Zone Sampling
Skimmer Inlet 接近 Plasma、Flame、Catalytic Reactor 或其他反應區域，直接取得正在生成的 Gas Species。
Differential Pumping
Gas 通過多級 Skimmer 與 Differential Pumping Stage，快速降低壓力並形成 Directed Molecular Beam。
Mass Spectrometry
Species 以最低程度的 Wall Interaction 傳送至 Ion Source，再進行 Neutral、Radical 或 Ion Analysis。
為何使用 Molecular Beam Mass Spectrometry？
對高度反應性與短壽命 Species，取樣方式本身會直接影響分析結果。
在 Atmospheric Plasma、Combustion 或 Reactive Gas Chemistry 中，許多 Intermediate Species 只存在非常短的時間。
若 Sample 必須經過長管路再傳送至 Analyzer，Radicals 可能在管壁發生 Recombination，Reactive Molecules 亦可能被吸附、分解或進一步反應。
HPR-60 MBMS 藉由近距離 Molecular Beam Sampling 與快速 Pressure Reduction，降低這些 Transport Effects，使量測結果更接近實際 Reaction Zone 中的 Gas Composition。
Neutrals、Radicals 與 Positive / Negative Ion Analysis
同一平台可研究中性氣體、自由基及電漿直接產生的帶電物種。
Neutral Species
利用 Electron Impact Ionisation 對 Molecular Beam 中的 Neutral Molecules 進行質譜分析。
Radical Species
搭配 APSI-MS / Threshold Ionisation，可降低 Fragmentation，協助辨識短壽命 Radical 與 Reactive Intermediate。
Positive Ions
可直接分析 Plasma 或反應區中形成的 Positive Ion Species，不需先進行 Electron Impact Ionisation。
Negative Ions
可量測 Electronegative Plasma 與反應氣相中的 Negative Ion Species，亦適合研究 Electron Attachment Chemistry。
APSI-MS 與 Electron Attachment Ionisation
利用 Soft Ionisation 與電子附著模式，提高 Reactive Radical 的辨識能力。
APSI-MS Soft Ionisation
一般 Electron Impact Mass Spectrometry 若使用較高 Electron Energy，可能使 Molecule Fragmentation，造成 Parent Species 與 Fragment Signal 重疊。
APSI-MS（Appearance Potential / Soft Ionisation Mass Spectrometry）可調整 Electron Energy，在接近 Species Ionisation Threshold 的條件下進行分析，以降低不必要的 Fragmentation。
此方式對 Radical、Reactive Intermediate 與複雜 Gas Phase Chemistry 的辨識特別有價值。
Electron Attachment Ionisation
HPR-60 MBMS 亦提供 Electron Attachment Ionisation Mode，可研究 Electronegative Radical 與容易形成負離子的 Reactive Species。
此分析模式對 Atmospheric Plasma、Halogen Chemistry、Oxidising Plasma 與其他 Electronegative Gas Systems 特別有用。
Multistage Skimmer Inlet 與客製化反應器介面
依 Reactor Geometry、Pressure 與研究 Species 設計適合的 Molecular Beam Sampling Interface。
HPR-60 MBMS 使用 Multistage Differentially Pumped Skimmer Inlet，並可依不同 Reactor、Plasma Source、Combustion Chamber 或 Process Geometry 進行 Inlet Customisation。
Skimmer Cones 為 User-Replaceable Design，且可依分析需求進行 Electrical Bias，以最佳化帶電 Species 的取樣條件。
此架構讓 HPR-60 MBMS 可整合至多種 Experimental Reactor，而不局限於單一 Sample Chamber Geometry。
快速反應與 Transient Species Analysis
短取樣路徑與高速資料擷取，可研究快速 Plasma Pulses 與 Reaction Transients。
對 Plasma Ignition、Pulsed Discharge、Reaction Switching 或 Catalyst Transient Experiment，Species Concentration 可能在極短時間內快速改變。
HPR-60 MBMS 的 Molecular Beam Inlet 具有非常快速的 Sampling Response，可降低 Transport Delay 對實驗時間解析度的限制。
較新的 Hiden 官方技術資料亦列出 Integrated MCS Mode Option，可用於 Pulsed Plasma Analysis，Temporal Resolution 可低至約 50 ns。
因此 HPR-60 MBMS 除了 Steady-State Plasma Chemistry，也可延伸至快速 Pulse、Transient Species Formation 與 Time-Resolved Plasma Research。
HPR-60 MBMS 主要特色
由 Atmospheric Molecular Beam Sampling 到 Soft Ionisation、正負離子與快速瞬態分析。
- Molecular Beam Sampling at Atmospheric Pressure
- Multistage Differentially Pumped Skimmer Inlet
- Neutral Species Analysis
- Positive (+ve) Ion Analysis
- Negative (-ve) Ion Analysis
- APSI-MS Soft Ionisation for Radical Analysis
- Electron Attachment Ionisation
- User-Replaceable Skimmer Cones
- Skimmer Cone Bias Capability
- Hiden Triple Filter Precision Mass Spectrometer
- Mass Range Options up to 5000 amu
- 100 eV / 1000 eV Energy Range Options
- Optional MCS Pulsed-Plasma Analysis
- MASsoft Professional Control Software
HPR-60 MBMS 系統重點規格
依 Hiden Analytical 現行產品頁與官方技術資料整理。
| System Type | Molecular Beam Mass Spectrometer with Multistage Differentially Pumped Skimmer Inlet |
|---|---|
| Analyzed Species | Neutral Molecules / Radicals / Positive Ions / Negative Ions |
| Standard Application Pressure | Atmospheric Pressure Molecular Beam Sampling |
| Mass Spectrometer | Hiden Triple Filter Precision Mass Spectrometer |
| Mass Range Options | 300 / 510 / 1000 amu；高質量 Cluster Research 可配置至 5000 amu |
| Ion Energy Range Options | 100 eV / 1000 eV |
| Radical Analysis | APSI-MS Soft Ionisation / Threshold Ionisation |
| Electronegative Species | Electron Attachment Ionisation Mode |
| Skimmer Cones | User Replaceable / Electrical Bias Capability |
| Transient Analysis | Optional Integrated MCS Mode |
| Temporal Resolution | MCS Option 可低至約 50 ns |
| Software | Hiden MASsoft Professional |
| Instrument Communication | USB 2.0 / RS232 / Ethernet |
| PC Compatibility | Windows 10 / Windows 11 |
HPR-60 MBMS 典型應用
特別適合高度反應性、短壽命與常壓 Reaction Zone Species 的即時研究。
Atmospheric Plasma
分析常壓 Plasma 中形成的 Neutral Species、Radicals、Positive / Negative Ions 與 Plasma Reaction Intermediates。
Plasma Chemistry
研究 Plasma 中的 Chemical Reaction Pathway、Ion Chemistry、Radical Formation 與 Species Transformation。
Reaction Kinetics
即時監測 Reactive Intermediates 與 Reaction Products，研究氣相反應機制及動力學。
Combustion & Flame Studies
利用 Molecular Beam Sampling 取得 Flame Zone 中快速變化且高度反應性的 Combustion Intermediates。
Catalytic Reactors
分析 Catalyst Reactor 出口或 Reaction Zone 中的 Reactants、Products、Intermediates 與瞬態反應物種。
CVD & Reactive Vapours
研究 CVD Process Vapours、Gas Phase Precursors、Reaction Byproducts 與 Deposition Chemistry。
Transient Studies
研究 Plasma Pulse、Gas Switching、Ignition / Extinction 與其他快速 Species Concentration Changes。
Cluster Studies
高 Mass Range Configuration 可應用於 Hydrated Clusters、Gas Phase Clusters 與高質量反應產物研究。
何時適合選擇 HPR-60 MBMS？
當研究對象無法經由一般長距離取樣管線穩定傳送至質譜儀時。
若研究主要是穩定 Gas Composition 或一般 Reactor Exhaust，使用 Heated Capillary Inlet 的 HPR-20 / QGA 系統通常已能提供有效分析。
但若目標 Species 為Radicals、Reactive Intermediates、Plasma Ions、短壽命物種、Atmospheric Plasma Species 或快速 Transient Species，Species 在一般取樣管線內可能產生明顯變化。
HPR-60 MBMS 透過 Molecular Beam Sampling 將 Sample Interface 直接配置於 Reaction Zone 附近，可最大限度降低取樣過程對 Species Composition 的改變。
MASsoft Professional 控制與資料整合
質譜控制、即時資料擷取、Multiple Ion Monitoring 與 External Device Data Integration。
HPR-60 MBMS 搭配 Hiden MASsoft Professional 軟體，可執行 Mass Spectrometer Control、Mass Scan、Multiple Ion Monitoring、Trend Analysis 與資料記錄。
Hiden 現行官方資料指出 MASsoft Professional 支援 Windows 10 與 Windows 11，儀器可透過 USB 2.0、RS232 或 Ethernet 連線。
軟體亦提供 External I/O，可將 Temperature、Pressure、Plasma Power 或其他外部實驗參數與 Mass Spectrometer Data 同步整合與顯示。
Low Pressure and Atmospheric Plasma 應用影片
HPR-60 MBMS Molecular Beam Mass Spectrometry for Plasma Analysis
技術文件下載
恩詠有限公司－Hiden HPR-60 MBMS 分子束質譜系統規劃
HPR-60 MBMS 的實際分析能力與配置，會受到 Sample Pressure、Reaction Zone Geometry、Target Species Lifetime、Radical / Ion Polarity、Mass Range、Energy Range、Required Time Resolution、Skimmer Configuration 與 Reactor Interface 影響。
恩詠有限公司可依客戶的Atmospheric / Low Pressure Plasma、Combustion、Catalytic Reactor、Reaction Kinetics、CVD Vapour、Neutral / Radical / Positive / Negative Ion、Mass Range、Transient Response、Sampling Distance 與 Reactor Geometry，協助評估適合的 Hiden HPR-60 MBMS 系統配置。