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3F PIC / 1000 Series PIC 超高真空快速事件質譜分析系統
3F PIC / 1000 Series PIC－快速事件 UHV 質譜分析器
Triple Filter Quadrupole × Pulse Ion Counting－為 UHV TPD 與高速瞬態事件提供高靈敏度及高時間解析能力
Hiden 3F PIC / 1000 Series PIC 是專為Fast Event UHV Studies、Temperature Programmed Desorption（TPD）與高時間解析度真空氣體分析設計的高性能四極桿質譜分析器。
系統結合 High Precision Triple Filter Quadrupole 與 Digital Pulse Ion Counting Detector，提供高靈敏度、7 Decade Continuous Dynamic Range 與高速資料擷取能力，適合研究極短時間內快速產生及消失的氣體訊號。
3F PIC 系統概述
針對快速變化的 UHV Gas Signal，同時兼顧 Sensitivity、Dynamic Range 與 Time Resolution。
一般 Residual Gas Analysis 主要用於監測穩態 Vacuum Background 與 Partial Pressure；然而在 TPD、Surface Reaction、Pulse Gas Experiment 或快速 Desorption Event 中，Gas Signal 可能在極短時間內大幅變化。
若 Mass Spectrometer 的資料擷取速度不足，真正的 Peak Shape、Reaction Dynamics 或短時間 Desorption Signal 可能被平滑化甚至遺失。
3F PIC 系列因此使用高精度 Triple Filter Quadrupole 與高速 Digital Pulse Ion Counting Detection，專門處理這類快速、低訊號、高動態範圍的 UHV Event。
Triple Filter Quadrupole 三重濾波架構
利用 Pre-Filter、Main Mass Filter 與 Post-Filter 提升解析、靈敏度與分析穩定性。
High Precision Mass Analysis
Hiden Triple Filter Architecture 在主要 Mass Selective Quadrupole 前後配置 RF-Only Filter，使 Quadrupole Entrance 與 Exit Field 得到更良好的控制。
此架構有助於提高 High-Mass Transmission、Mass Resolution、Ion Sensitivity 與 Abundance Sensitivity，同時提升長時間分析穩定性。
對於低強度 Mass Peak 緊鄰高強度 Peak的分析條件，較佳的 Abundance Sensitivity 尤其重要，可降低鄰近高強度離子訊號對 Trace Species 的影響。
Pulse Ion Counting 高速數位偵測
7 Decade Continuous Dynamic Range，專為 Fast Event 與極低訊號 UHV Analysis 設計。
Pulse Ion Counting（PIC）利用數位方式計數到達 Detector 的離子脈衝，可在極低 Ion Count Rate 下維持高靈敏度，同時延伸至高強度 Signal。
3F PIC 的 Continuous Dynamic Range 可涵蓋7 個數量級，因此同一 Experiment 中可同時量測高強度主成分與低濃度 Species。
| Mass Analyzer | High Precision Triple Filter Quadrupole |
|---|---|
| Detector | Digital Pulse Ion Counting（PIC）Detector |
| Dynamic Range | 7 Decade Continuous Dynamic Range |
| Fast Acquisition | >500 Data Points per Second |
| Gating Resolution | 最低可達 100 ns |
| Ion Source | Low-Profile UHV Ion Source 選配 |
| Mass Filter Protection | UHV-Compatible Mass Filter Shroud 選配 |
| External Inputs | Analogue / Digital Inputs |
| Primary Application | UHV TPD / TDS、Fast Event、Pulse Gas、Surface Science |
| Software | MASsoft Professional / TPDsoft / EGAsoft，依系統應用配置 |
高速資料擷取－超過 500 Data Points/s
保留快速 TPD Peak、Gas Pulse 與 Transient Event 的時間結構。
快速瞬態分析不只是 Detector 本身要快，整套 Mass Spectrometer 的 Ion Counting、Mass Selection、Data Transfer 與 Trigger Timing 都必須具備足夠速度。
Hiden 目前 3F PIC 官方資料列出的 Fast Data Acquisition 能力為超過 500 Data Points per Second。
為什麼高速資料擷取重要？
若實際 Desorption Peak 只持續數十或數百毫秒，而分析系統每秒只取得少量資料點，量測到的 Peak Width、Peak Height 與 Peak Position 都可能產生誤差。
提高 Sampling Rate 可更完整地重建 Fast Event 的時間輪廓，特別適合 Pulse Experiment、Surface Reaction Dynamics 與高速 TPD。
Low-Profile UHV Ion Source
將 Ionisation Region 靠近 Desorption Surface，減少傳輸距離與 Chamber Mixing。
3F PIC 可配置 Low-Profile Ion Source，使 Ionisation Region 能盡可能靠近 Sample Desorption Surface。
在 UHV TPD 中，樣品釋放的分子會快速向真空腔體擴散。如果 Ion Source 距離樣品過遠，氣體在到達分析區之前可能產生混合與時間展寬。
縮短 Sample-to-Ion-Source Distance，可降低 Gas Residence Time 對瞬態訊號造成的影響，保留更接近實際 Desorption Event 的時間資訊。
UHV-Compatible Mass Filter Shroud
針對 UHV TPD 與高靈敏度 Desorption Analysis 提供最佳化分析幾何。
3F Series 可提供 UHV-Compatible Mass Filter Shroud 配置，使分析器更適合與 UHV TPD Chamber 或其他 Surface Science System 整合。
Mass Filter Shroud 可協助建立較明確的 Gas Acceptance Geometry，降低不必要的背景 Gas Contribution，並使分析器更有效接收來自研究區域的 Desorbed Species。
實際 Shroud Geometry 應依 Sample Position、Ion Source Distance、Vacuum Chamber Arrangement 與 Experiment Configuration 進行選擇。
Temperature、Trigger 與 MS Signal 同步擷取
Analogue / Digital Inputs 將外部實驗參數與 Mass Channel Data 建立時間對應。
3F PIC 提供 Analogue 與 Digital Inputs，可將外部 Experiment Signal 與 Mass Spectrometer Data 同步記錄。
Temperature
將 Sample Temperature 與 Mass Channel Signal 同時取得，建立 Temperature-Resolved Desorption Profile。
Trigger
以 Digital Trigger 建立 Pulse Experiment 或其他 Fast Event 的精確起始時間。
Mass Signal
同步監測目標 Mass Channels，直接比較 Event、Temperature 與 Gas Evolution。
100 ns Gating－Pulse Gas Studies
針對快速脈衝與時間相關事件提供精確的 Signal Acquisition Window。
Gating Resolution 最低可達 100 ns
3F PIC 可利用 Gating Input 進行 Pulsed Gas Studies，Hiden 現行 Catalysis & Thermal Analysis 資料列出的 Gating Resolution 最低可達 100 ns。
Gating 可讓 Mass Spectrometer 僅在指定時間區段取得訊號，因此適合 Pulse Gas、Beam-Synchronised Experiment 或其他週期性快速事件。
對需要研究 Signal Intensity versus Time 的實驗，精確 Gating 可提高事件間的時間對準能力。
Multiple Ion Detection 多質量通道監測
超過 100 個 Channel 可設定獨立 Mass Spectrometry Parameters。
Multiple Ion Detection Mode 可設定超過 100 個 Channels，每一個 Channel 均可設定獨立的 Mass Spectrometry Parameters。
研究人員因此可在同一 Experiment 中追蹤多種 Reactants、Products、Fragments、Background Species 或 Isotopes。
分析 Species 可由內建 Library 選擇，也可透過 NIST Mass Spectral Database 與 MASsoft Professional 進行資料 Import / Export。
MASsoft Professional、TPDsoft 與 EGAsoft
依實驗架構整合 Mass Spectrometer、Temperature Ramp 與 External Device Control。
3F PIC 系統可搭配 Hiden MASsoft Professional 進行 Mass Spectrometer Control、Mass Scan、Multiple Ion Detection、Data Logging 與 External I/O Integration。
MASsoft Professional 支援 Windows 10 / Windows 11，可透過 USB 2.0、RS232 或 Ethernet 與儀器通訊。
TPD / TDS 應用整合
對完整 Temperature Programmed Desorption Experiment，可使用 Application-Specific Software 與 External Device Protocol，包括 RS485 / Modbus，控制 Temperature Ramp 並同步擷取質譜資料。
TPDsoft 可將 Temperature Program 與 MS Analysis 整合於同一 Experiment；若需求主要是同步收集 Mass Spectrometer Data 與 Temperature Data，亦可依系統配置使用 EGAsoft。
3F PIC / 1000 Series PIC 主要特色
為 High Precision、Fast Event 與 UHV Gas Analysis 最佳化。
- High Precision Triple Filter Quadrupole
- Digital Pulse Ion Counting Detector
- 7 Decade Continuous Dynamic Range
- >500 Data Points per Second
- 100 ns Gating Resolution
- Low-Profile UHV Ion Source Option
- UHV-Compatible Mass Filter Shroud
- Analogue / Digital Synchronous Inputs
- >100 Multiple Ion Detection Channels
- NIST Mass Spectral Database Integration
- MASsoft Professional Software
- TPDsoft / EGAsoft Application Integration
典型研究與應用
特別適合需要 UHV、低背景、高靈敏度與快速時間解析的研究。
UHV TPD / TDS
進行 Temperature Programmed Desorption / Thermal Desorption Spectrometry，分析不同溫度下快速釋放的 Gas Species。
Surface Science
研究 Adsorption、Desorption、Surface Reaction、Catalytic Surface Chemistry 與界面反應。
Pulse Gas Studies
利用高速 Acquisition 與 Gating 研究 Pulse Injection、Transient Gas Event 與短時間 Gas Evolution。
Reaction Dynamics
分析快速 Reaction Intermediate、Product Formation 與短時間 Reaction Mechanism。
Astrochemistry
研究 H₂O Ice、CO、CH₃OH 與其他 Astrochemically Relevant Molecules 的 Thermal Desorption Behaviour。
Fusion Materials
研究 Tungsten 與其他 Plasma-Facing Materials 中 Hydrogen Isotope Retention、Release 與 Thermal Desorption。
UHV Materials Research
分析材料加熱、Surface Treatment 或其他 UHV Experiment 所產生的快速氣體訊號。
Fast Transient Events
適合任何 Event Duration 短、需要高 Sampling Rate 與準確 Trigger Synchronisation 的 Gas Analysis。
何時適合選擇 3F PIC？
當一般 RGA 的穩態分析速度與 Detector Dynamic Range 無法完整描述快速事件時。
如果分析目的主要是 Vacuum Background、Leak Detection 或長時間 Partial Pressure Monitoring，一般 RGA 已能滿足許多需求。
但若研究涉及UHV TPD、快速 Desorption Peak、Pulse Gas、低濃度 Peak 緊鄰高強度訊號、Fast Surface Reaction 或需要 Trigger / Temperature Synchronisation，3F PIC 的高速 Digital Pulse Ion Counting 與 Triple Filter Architecture 更適合。
其核心優勢並不是單純「掃描更快」，而是同時兼顧Time Resolution、Sensitivity、Continuous Dynamic Range、Abundance Sensitivity 與 UHV Geometry。
恩詠有限公司－Hiden 3F PIC 高速 UHV 質譜分析系統規劃
Fast Event UHV Analysis 的系統性能除了 Mass Spectrometer 本體之外，也會受到 Sample-to-Ion-Source Distance、Vacuum Background、Desorption Geometry、Event Duration、Acquisition Rate、Dynamic Range、Trigger Timing 與 Temperature Measurement 影響。
恩詠有限公司可依客戶的UHV TPD / TDS、Surface Science、Pulse Gas、Astrochemistry、Fusion Materials、Fast Transient Event、Target Species、Expected Signal Range、Time Resolution、Temperature Input 與 Trigger Synchronisation需求，協助評估適合的 Hiden 3F PIC / 1000 Series PIC 系統配置。