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HAL 101X RC－核融合與強輻射環境遠端殘餘氣體分析系統
HAL 101X RC－核融合與強輻射環境遠端殘餘氣體分析系統
Remote RGA 最高 140 m－專為 Tokamak、Torus、Fusion 與 Harsh Radiation Environment 設計
Hiden HAL 101X RC 是一套專為Tokamak / Torus Fusion Research、Synchrotron、Particle Accelerator 與其他強輻射環境設計的專用 Residual Gas Analyser。
系統採用遠端分析架構，可將 Sensitive Control Electronics 安裝於距離 RGA Gauge / Quadrupole Analyser 最遠約 140 m 的位置，使電子系統避開高 Radiation Dose 區域，而不需在分析器周圍建立大型 Radiation Shielding。
HAL 101X RC 亦整合 DLS-1 的 Threshold Ionisation Mass Spectrometry（TIMS）模式，可用於 Fusion Fuel Gas Purity、Hydrogen Isotopes 及 Deuterium / Helium 等高要求分析。
HAL 101X RC 系統概述
將 RGA 即時氣體分析延伸至核融合、同步輻射與高 Radiation Dose 的極端研究環境。
一般 Residual Gas Analyser 的 Quadrupole Sensor 與 Control Electronics 通常距離較近。但在 Fusion Reactor、Tokamak、Synchrotron 或 High Energy Physics Facility 周圍，強烈 Ionising Radiation 可能影響未受到保護的 Active Electronic Components。
傳統方法通常需要使用厚重且複雜的 Radiation Shielding 保護 Electronics。HAL 101X 採取不同架構：將 Sensitive Electronics 移出高輻射區域，同時保留 Quadrupole Gauge Element 於實際 Vacuum System 附近。
Hiden 現行資料指出，此架構可使分析器與電子控制系統之間距離最高達 140 m，並維持 Quadrupole Mass Filter 的正常 RF Operation 與分析性能。
HAL 101X RC 因此可進行 Residual Gas Analysis、Gas Analysis、Process Monitoring、Leak Detection、Trend Analysis、Vacuum Survey，以及核融合應用中的 Complex Gas / Vapour Mixture Real-Time Quantitative Analysis。
最遠 140 m Remote Analyser Architecture
讓 Quadrupole Sensor 留在高輻射真空設備旁，而 Sensitive Electronics 遠離 Radiation Environment。
減少 Radiation Shielding Requirement
在 Tokamak 與其他 Radiation Intensive Facility 中，電子元件可能因長期累積 Radiation Dose 而產生性能下降或故障。
HAL 101X 的 Remote Architecture 可將 Control Electronics 安裝於 Radiation Level 較低的區域，而 Quadrupole Analyser 則保持於實際 Vacuum Chamber 附近。
Hiden 原廠目前標示 Remote Mounting Distance 最高約 140 m，使系統特別適合大型 Fusion Facility、Accelerator 與 Synchrotron Vacuum Diagnostics。
TIMS－Threshold Ionisation Mass Spectrometry
利用不同 Species 的 Ionisation Threshold，輔助分離 Nominal Mass 相同或重疊的氣體訊號。
HAL 101X RC 包含 DLS-1 系統所使用的 Threshold Ionisation Mass Spectrometry（TIMS）分析模式。
TIMS 利用不同 Gas Species 具有不同 Ionisation Energy Threshold 的特性，調整 Electron Energy，使特定物種被 Ionised，而其他具有較高 Ionisation Threshold 的 Species 維持未游離狀態。
此技術可用於傳統 Unit Mass Resolution Quadrupole 中具有相同 Nominal Mass 的 Species 分析，例如 Fusion Research 中的重要 He / D₂ 分析。
對 Fusion Fuel Gas Purity Measurement 而言，除了知道總 Mass Signal 外，更重要的是判斷 Hydrogen Isotope、Helium 與其他 Impurity Species 的實際組成。
TIMS 可作為 High Resolution Mass Separation 的互補方式，特別適合需要 Real-Time Quantitative Analysis 的 Fusion Gas Monitoring。
Fusion Fuel Gas Purity 與 Hydrogen Isotope Analysis
針對核融合燃料循環中的 Hydrogen、Deuterium、Helium 與氣體雜質進行即時監測。
Tokamak Fusion Research 會使用 Hydrogen Isotopes 作為 Plasma Fuel，因此 Fuel Gas Composition、Isotope Purity 及 Process Gas Contamination 都是重要分析參數。
HAL 101X RC 可進行複雜 Gas / Vapour Mixture 的即時定量分析，並利用 TIMS Mode 協助處理 Hydrogen Isotope 與 Helium 之間的 Mass Interference。
除了 Fuel Gas Purity，系統亦可用於 Vacuum Vessel Background、Outgassing、Leak Detection、Water Vapour、Hydrocarbon Contamination 及其他 Fusion Vacuum Diagnostics。
HAL 101X RC 分析架構
從高輻射真空區域取樣，再於安全區域執行電子控制與即時數據分析。
Remote RGA Sensor
Quadrupole Analyser 安裝於 Tokamak、Fusion Device 或 Radiation Environment 的 Vacuum System。
Remote Electronics
Sensitive Control Electronics 可配置於最遠約 140 m 外的較低輻射區域。
Real-Time Analysis
透過 MASsoft Professional 進行 Gas Composition、Trend、TIMS 與 Fusion Process Monitoring。
HAL 101X RC 主要特色
Radiation Resistant Architecture、Remote Mounting、TIMS 與即時 Fusion Gas Analysis。
- Tokamak / Torus Fusion Research 專用 RGA
- Harsh Radiation Environment Operation
- Remote Analyser Mounting 最高約 140 m
- 無需於 Gauge 周圍配置大型 Active Electronics
- Residual Gas / Gas / Process Analysis
- Real-Time Quantitative Gas Analysis
- Threshold Ionisation Mass Spectrometry（TIMS）
- Hydrogen / Helium Isotope Analysis
- Fusion Fuel Gas Purity Monitoring
- Multiple Mass Scanning Modes
- Real-Time Background Subtraction
- Automated Mass Scale Alignment
即時定量 Gas / Vapour Analysis
除一般 RGA 功能外，可針對 Fusion Environment 中的複雜混合氣體進行 Quantitative Monitoring。
HAL 101X RC 的定位不只是 Vacuum Fingerprinting，而是可在 Fusion Application 與 Harsh Operating Environment 中進行 Complex Gas and Vapour Mixture 的 Real-Time Quantitative Analysis。
系統可同時監測多個 Mass Channels，並觀察 Partial Pressure 隨時間的變化，用於判斷 Vacuum Condition、Fuel Gas Composition、Impurity、Leak 或 Process Event。
配合 Real-Time Background Subtraction，可降低 Vacuum Background 對 Trace Gas Monitoring 的影響。
Mass Spectrum、Trend 與 Process Monitoring
從單一 Mass Peak 到長時間 Multi-Channel Trend，提供完整真空氣體診斷。
系統可執行 Multiple Mass Scanning Modes，並透過不同 Mass Channels 即時監測 Gas Species。
各 Mass Channel 可設定使用者指定的 Sensor / Pressure Limit，當量測值產生異常偏移時，可作為 Vacuum Condition 或 Process Event 的判斷依據。
Automated Mass Scale Alignment 可協助維持長時間 Mass Calibration 與分析穩定性，而 Ion Source 與 Detector Parameters 亦可在線調整。
MASsoft Professional 與 iRGA
提供研究級質譜控制，以及日常 Vacuum Monitoring 的直覺化操作介面。
HAL 101X RC 搭配 Hiden MASsoft Professional，可進行 Mass Spectrum Acquisition、Multiple Ion Monitoring、Trend Analysis、Data Logging 與 External Device Integration。
Hiden 現行 MASsoft Professional 支援 Windows 10 / Windows 11，可透過 USB 2.0、RS232 或 Ethernet 控制儀器，並提供 Comprehensive I/O 讀取外部裝置資料，與 Mass Spectrometer Data 同步顯示。
Hiden 另提供 iRGA Software，針對 Routine Vacuum Monitoring 提供更自動化的操作流程，包括 Partial Pressure Monitoring、Trend、Scan、Leak Detection、Maintenance Mode 與 Alarm Function。
- Mass Spectrum Acquisition
- Multiple Ion Monitoring
- Trend Analysis
- Leak Detection
- Real-Time Background Subtraction
- Automated Mass Scale Alignment
- External I/O Integration
- Data Logging and Export
HAL 101X RC 系統重點
依 Hiden Analytical 現行 HAL 101X RC 與 RGA 公開技術資料整理。
| System Type | Remote Residual Gas Analyser for Harsh Radiation Environments |
|---|---|
| Primary Applications | Tokamak / Torus Fusion / Synchrotron / Accelerator / High-Radiation Vacuum Systems |
| Remote Distance | Quadrupole Analyser 可距離 Sensitive Electronics 最高約 140 m |
| Mass Range | 現行原廠 RGA 技術資料列示 Full 100 amu Performance |
| Analysis Modes | RGA / Gas Analysis / Process Monitoring / TIMS |
| TIMS | Threshold Ionisation Mass Spectrometry |
| Fusion Analysis | Fusion Fuel Gas Purity / Hydrogen Isotopes / Deuterium in Helium |
| Gas Analysis | Real-Time Quantitative Analysis of Complex Gas and Vapour Mixtures |
| Background Correction | Real-Time Background Subtraction |
| Mass Calibration | Automated Mass Scale Alignment |
| Parameter Control | Online Adjustment of Ion Source and Detector Parameters |
| Software | MASsoft Professional / iRGA |
| Operating System | Windows 10 / Windows 11 |
| Instrument Control | USB 2.0 / RS232 / Ethernet |
| External Integration | Comprehensive I/O for External Device Data Integration |
HAL 101X RC 典型應用
針對大型核融合與高能物理研究設備中的 Vacuum、Gas 與 Isotope Monitoring。
Tokamak Fusion Research
用於 Tokamak Vacuum Vessel、Fusion Fuel System 與 Plasma Research Facility 的 Residual Gas Monitoring。
Fusion Fuel Purity
監測 Hydrogen Isotope Fuel、Helium 與其他 Impurity Species，協助評估 Fuel Gas Composition。
Hydrogen Isotope Analysis
搭配 TIMS 分析 H₂、D₂、He 與其他具有 Mass Interference 的 Fusion Related Species。
Radiation Environments
將 Sensitive Electronics 遠離強輻射區域，適合長時間 Radiation Exposure 的大型科研設備。
Synchrotron Vacuum
用於 Synchrotron Storage Ring、Beamline 及相關 UHV System 的 Residual Gas Diagnostics。
Particle Accelerators
監測 Accelerator Vacuum System 中的 Residual Gas、Outgassing、Leaks 與 Vacuum Events。
Leak Detection
利用 RGA Mass Signal 判斷 Helium、Argon 或其他 Search Gas，協助大型真空設備進行 Leak Diagnosis。
Process Monitoring
長時間監測 Complex Gas / Vapour Mixture 與不同 Mass Channel 的 Pressure Trend。
何時適合選擇 HAL 101X RC？
當量測點位位於強輻射區域，而電子控制系統不能直接安裝於分析器旁時。
若應用只是一般實驗室 Vacuum Chamber、Thin Film Process 或普通 UHV Residual Gas Analysis，標準 HALO、HAL 201 RC 或其他 RGA 通常已能滿足需求。
但若 Vacuum Gauge 必須安裝於Tokamak、Fusion Reactor、Synchrotron、Accelerator 或其他 High Radiation Environment，則 Radiation 對 Electronics 的影響會成為系統設計的重要因素。
HAL 101X RC 可將 Sensitive Electronics 遠端安裝至最高約 140 m 外，並同時提供 Fusion Gas Quantification 與 TIMS Hydrogen / Helium Isotope Analysis，因此特別適合大型 Fusion 與 High Energy Physics Facility。
恩詠有限公司－Hiden HAL 101X RC 核融合與高輻射環境氣體分析系統規劃
HAL 101X RC 的實際配置需依 Radiation Environment、Vacuum Chamber、Required Remote Distance、Target Gas Species、Hydrogen Isotope Composition、TIMS Requirement、Mass Range、Pressure Range 與 Data Integration Requirement 進行評估。
恩詠有限公司可依客戶的Tokamak / Fusion Device、Synchrotron、Accelerator、Radiation Level、分析器安裝位置、Remote Electronics Distance、Hydrogen / Deuterium / Helium Species、Fusion Fuel Purity、Vacuum Pressure、TIMS 與 External Control / Data Integration需求，協助規劃適合的 Hiden HAL 101X RC 與 Fusion Gas Analysis System。