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Hiden HPR-20 DLS 氫同位素超高解析度氣體質譜分析系統
HPR-20 DLS－氫／氦同位素超高解析度氣體質譜分析系統
專為 Hydrogen Isotopes、Helium Isotopes 與 Light Gases 設計的 Dual-Zone Ultra-High Resolution QMS
Hiden HPR-20 DLS 是一套專為氫同位素、氦同位素與其他低質量氣體所設計的連續式高解析度氣體與蒸氣分析系統。
系統核心採用 Hiden DLS-20 Dual-Zone Quadrupole Mass Spectrometer，可解析一般四極桿質譜難以直接分離的低質量重疊，例如 ³He / HD、⁴He / D₂ 以及 D₂O / Ne。
HPR-20 DLS 系統概述
將大氣壓連續取樣、Dual-Zone Mass Filtering 與超高解析低質量分析整合於單一研究平台。
HPR-20 DLS 可由接近 Atmospheric Pressure 的氣體來源持續取樣，使用 Heated Quartz-Lined QIC 將少量氣體或蒸氣連續導入住譜分析器。
對於高壓氣源，亦可透過適當的 Hiden Sampling Inlet 與 Pressure Control Arrangement 擴展至最高約 30 bar 的來源壓力；高壓氣體不可直接連接標準 QIC，而需配置適合的壓力控制系統。
HPR-20 DLS 的核心為 Hiden DLS-20，其 20 mm Diameter Mass Filter 採用 Dual-Zone Operation，可透過軟體切換 Zone H 與 Zone 1，在低質量超高解析與較寬 Mass Range 之間取得最佳平衡。
DLS-20 Dual-Zone 雙工作區技術
同一組 Quadrupole Mass Filter，可在超高解析低質量模式與較寬廣質量範圍模式間切換。
Zone H
Ultra-High Resolution Operation，專為 Hydrogen、Helium Isotopes 與其他 Light Gas Measurements 設計。
分析範圍最高至 22.5 amu，適合分離極小 Exact Mass Difference。
Zone 1
High-Stability Operation，提供較寬廣的 Mass Range，適合進行一般 Gas Composition 與較高質量物種分析。
分析範圍最高至 200 amu。
研究人員可先使用 Zone H 對低質量同位素進行高解析分離，再由軟體切換至 Zone 1 進行較完整的氣體組成掃描。
低質量同位素重疊分離
針對 Nominal Mass 相同、但 Exact Mass 僅相差數千分之一至數百分之一 amu 的物種。
| ³He / HD | 皆位於 nominal mass 3 附近，Exact Mass Difference 約 0.006 amu |
|---|---|
| ⁴He / D₂ | 皆位於 nominal mass 4 附近，Exact Mass Difference 約 0.026 amu |
| D₂O / Ne | 皆位於 nominal mass 20 附近，Exact Mass Difference 約 0.035 amu |
Published Real-Time Mass Separation：0.006 amu
Hiden 公布 HPR-20 DLS 的 Real-Time Mass Separation 可達約 0.006 amu。
這使 DLS 系統能處理傳統低解析度 QMS 無法直接分辨的 Hydrogen / Helium Isotope Overlap，特別適合 Fusion Fuel、Isotope Exchange 與高純度 Light Gas Analysis。
HPR-20 DLS 主要規格
依 Hiden Analytical 現行 HPR-20 DLS 官方資料整理。
| Instrument Type | Continuous High-Resolution Gas & Vapour Analysis System |
|---|---|
| Core Analyser | Hiden DLS-20 Dual-Zone Quadrupole Mass Spectrometer |
| Mass Filter Diameter | 20 mm |
| Zone H | Ultra-High Resolution，最高至 22.5 amu |
| Zone 1 | High-Stability Operation，最高至 200 amu |
| Real-Time Mass Separation | 官方公布可達約 0.006 amu |
| Published Sensitivity | 1 ppm He in D₂；1 ppm D₂ in He |
| Additional Capability | Detection of ³He in HD |
| Standard Sample Pressure | At or near atmospheric pressure |
| Optional Source Pressure | 最高約 30 bar，需搭配適當 Sampling / Pressure Control System |
| Standard Inlet | Heated Quartz-Lined Hiden QIC |
| QIC Temperature | 最高 200°C |
| Published Response | 多數常見氣體與蒸氣濃度變化低於 300 ms |
| Detector | Pulse Ion-Counting Electron Multiplier |
| Dynamic Range | 7 Continuous Decades |
| Acquisition Rate | 最高 1,000 Measurements per Second |
| Software | MASsoft Professional |
同位素分析靈敏度
除了 Peak Separation，也必須能在主要同位素背景中辨識低濃度同位素成分。
- 1 ppm He in D₂
- 1 ppm D₂ in He
- Detection of ³He in HD
- Hydrogen Isotope Analysis
- Helium Isotope Analysis
- Light Gas Purity Measurement
實際可達的 Detection Performance 仍會受到 Calibration、Background Signals、Sampling Inlet、Detector Settings 以及完整 Gas Matrix 影響，因此同位素分析配置應依實際基質與目標濃度評估。
QIC 加熱式快速取樣系統
由接近大氣壓氣源穩定、連續地將氣體與蒸氣送入住譜系統。
HPR-20 DLS 標準搭配 Hiden Quartz-Lined QIC Sampling Interface。
QIC 最高可加熱至 200°C，有助於降低 Water Vapour 與較高沸點蒸氣在 Sample Transport Line 中的 Condensation 與 Memory Effect。
Hiden 公布對多數常見氣體與蒸氣，包括 Water Vapour，濃度變化 Response Time 可低於 300 ms。
HPR-20 DLS 典型應用
特別適合需要 Low-Mass Resolution、Hydrogen Isotope Separation 與高精度氣體分析的研究領域。
Fusion Research 核融合
分析 D₂、HD、He Isotopes 及其他 Fusion Fuel / Reaction Product，支援 Fuel Cycle 與 Plasma-Facing Material 相關研究。
Hydrogen Isotopes
研究 H₂、D₂、HD 及氫同位素交換反應，分析低質量區域中的極小質量差異。
Helium Isotopes
分離 ³He、⁴He 與其低質量重疊物種，適合高靈敏度 Helium Isotope Analysis。
Fusion Fuel Purity
評估 Hydrogen Isotope Fuel Streams、Impurities 與 Reaction By-products。
Isotope Exchange
追蹤 Hydrogen / Deuterium Exchange、Isotope Labelling 與反應動力學。
High-Purity Gas
分析高純 H₂、D₂、He 與其他 Light Gas 中的低濃度同位素或雜質。
D₂O / Ne Separation
利用 Zone H 分辨 nominal mass 20 附近的 D₂O 與 Neon。
Light Gas Research
適合低質量氣體、Isotope Chemistry 與高解析 Gas Reaction Studies。
Dynamic Multi-Mode Scanning
擴展至 Electron-Attachment Ionisation 與特定 Electronegative Gas Research。
HPR-20 DLS 支援 Dynamic Multi-Mode Scanning，可依分析需求使用不同 Mass Spectrometer Operating Conditions。
其中 Specialist Scanning Mode 可應用於適合的 Electron-Attachment Ionisation 研究，擴展至具有較高 Electron Affinity 的 Electronegative Gas Species。
MASsoft Professional 軟體
控制 DLS-20、切換 Zone H / Zone 1 並整合質譜與外部實驗資料。
HPR-20 DLS 搭配 Hiden MASsoft Professional，可進行 Mass Spectrometer Control、Zone Selection、Method Configuration、Real-Time Data Acquisition 與 Data Processing。
- Zone H / Zone 1 Software Selection
- Mass Spectrum Acquisition
- Multiple Ion Detection
- High-Speed Data Acquisition
- Long-Term Data Logging
- External I/O Integration
- USB 2.0 / RS232 / Ethernet Communication
Hiden 即時氣體分析影片
Real Time Gas Analysis from Hiden Analytical
恩詠有限公司－Hiden HPR-20 DLS 氫／氦同位素分析系統規劃
HPR-20 DLS 的關鍵不只是一般 Gas Detection，而是針對極小 Exact Mass Difference進行可靠的 Low-Mass Separation，因此分析物種、Gas Matrix、同位素比例、Background、Sampling Pressure 與所需 Resolution 都會直接影響系統配置。
恩詠有限公司可依客戶的H₂、D₂、HD、³He、⁴He、D₂O、Ne、Hydrogen Isotope、Helium Isotope、Fusion Fuel、分析濃度、氣體基質、壓力、流量與解析度需求，協助評估適合的 Hiden HPR-20 DLS 與 Sampling System 配置。