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TDSLab Series 超高真空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 系統，專為材料中的Hydrogen、Isotopes、Adsorbed Species、Contaminants 與 Thermal Desorption Products進行高靈敏度分析。
系統整合 Ultra-High Vacuum Chamber、最高 1000°C PID Sample Stage、Triple Filter Quadrupole Mass Spectrometer、Digital Pulse Ion Counting Detector 與 TPDsoft，可將材料加熱過程中釋放的氣體訊號與溫度直接建立關聯。
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 Temperature Programmed Desorption（TPD），是將樣品依預定 Temperature Program 加熱，同時以 Mass Spectrometer 連續分析由材料表面或體相釋放出的 Gas Species。
不同 Species 於特定 Temperature Range 產生的 Desorption Peak，可提供材料中Trap Sites、Binding Strength、Diffusion Behaviour、Hydrogen Content、Surface Adsorption、Contamination 與 Thermal Stability等資訊。
TDSLab Series 採 Multiport Ultra-High Vacuum Chamber，有效降低 Background Gas 對微量 Desorption Signal 的干擾，特別適合 Hydrogen、Deuterium、Water、Hydrocarbons 及其他低濃度 Species 的研究。
TDSLab-6 / TDSLab-9 / TDSLab-20
三種分析平台分別針對 Hydrogen、High-Mass 與 High-Resolution Isotope Analysis 最佳化。
TDSLab-6
Hydrogen Embrittlement 與材料氫研究
- 鋼材 Hydrogen Detection 可低至 0.01 ppm
- 最高 Sample Heating 1000°C
- 適合 Hydrogen Embrittlement
- Hydrogen Diffusivity / ITDS Research
- 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
- High-Mass Capability 最高可達 20,000 amu
- 最高 Sample Heating 1000°C
- Photovoltaic Materials Research
- Semiconductor Analysis
- Complex Desorbed Species Analysis
- 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
Ultra-High Vacuum 熱脫附分析
降低水氣、氫氣與殘餘氣體背景，提高微量 Desorption Peak 的可信度。
降低 Background Interference
TDS / TPD 的核心訊號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 UHV Chamber，在分析期間建立低背景環境，使 Sample Desorption Signal 能更容易與 H₂、H₂O、CO、CO₂ 等 Background Species 區分。
這對鋼材中的 Trace Hydrogen、Hydrogen Isotopes、Semiconductor Contamination 與 Fusion Materials 尤其重要。
最高 1000°C 精密 Temperature Programming
PID-Controlled Sample Stage，將溫度與 Mass Spectrometer Signal 精確同步。
TDSLab Series 使用最高可達 1000°C 的 Sample Stage，搭配 PID Temperature Control，可依研究需求建立受控 Heating Ramp、Isothermal Hold 或其他 Thermal Program。
研究人員可將不同 Desorption Peaks 與 Sample Temperature 對應，分析不同 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 本身的 Outgassing，同時協助 Sample / Heater 在實驗完成後更快速降溫。
這對需要連續執行多組 TDS Experiment 的研究環境，有助於縮短不同樣品間的等待時間。
Triple Filter Quadrupole Mass Spectrometer
Digital Pulse Ion Counting、優異 Selectivity 與高靈敏度 Time / Temperature Resolved Gas Analysis。
TDSLab Series 採用 Hiden High Precision Triple Filter Quadrupole Mass Spectrometer，並配置 Digital Pulse Ion Counting Detector。
Triple Filter Architecture 有助於提升 Mass Selectivity、Ion Transmission 與 Abundance Sensitivity，可在材料熱脫附過程中同步監測多個 Gas Species。
分析訊號可與 Sample Temperature 同步記錄，因此可建立完整的 Mass-to-Temperature Desorption Profile。
UHV Sample Handling 與 Load Lock
Linear Transfer、獨立 Load Lock 與 Z-Drive，提升樣品更換與分析位置控制效率。
| Sample 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 |
| Detector | Digital Pulse Ion Counting Detector |
| Sample Transfer | Linear Sample Transfer Mechanism |
| Load Lock | 獨立 Load Lock，配置 Gate Valve 與 Viewports |
| Positioning | Z-Drive，可最佳化 Sample / Detector Geometry |
| Heater Shroud | Water-Cooled Heater Shroud |
| Mass Filter Shroud | 降低背景並提高分析靈敏度 |
| Bakeout Jacket | 最高約 150°C |
| Software | Hiden TPDsoft Control and Analysis Software |
TDSLab-6－Hydrogen Embrittlement 與 Hydrogen Diffusivity
針對金屬中極低濃度氫、Trap Behaviour 與 Hydrogen Transport 進行分析。
氫脆研究需要了解 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，以及不同材料處理方式對 Hydrogen Retention 的影響。
TDSLab-6 可在 UHV 條件下進行低背景 Hydrogen Analysis，Hiden 官方目前標示其在 Steel 中的 Hydrogen Concentration Detection 可低至 0.01 ppm。
ITDS－Isothermal Desorption Spectroscopy
除了傳統 Temperature Ramp TDS，TDSLab-6 亦可應用於 Isothermal Desorption Spectroscopy（ITDS）研究。
ITDS 可在固定溫度下量測 Hydrogen Desorption Rate 隨時間的變化，用於估算 Hydrogen Diffusivity，特別適合 Hydrogen Embrittlement、Steel、Energy Storage 與 Hydrogen Transportation Materials。
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。
半導體與光伏材料在製程、薄膜沉積與熱處理後，可能釋放 Hydrogen、Water、Organic Residues、Process Contaminants 以及較高質量的 Molecular Species。
TDSLab-9 針對 High-Mass Analysis 設計，Hiden 官方目前列出的能力最高可達約 20,000 amu，因此能延伸至一般低質量 Residual Gas Analysis 以外的複雜材料研究。
典型應用包括 Semiconductor、Photovoltaic Material、Thin Film Processing、Surface Treatment 與 Advanced Electronic Materials。
TDSLab-20－高解析 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，具備高 Mass Resolution、高 Sensitivity 與 High Selectivity，可用於複雜 Isotope Species 與 Nuclear Fusion Related Materials。
此平台亦適合需要處理較高強度訊號、多氣體條件及高精度質譜分離的 Advanced Materials Research。
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 Sample Heating、Mass Spectrometer Control、Real-Time Data Acquisition 與 Thermal Desorption Analysis。
軟體可同步記錄 Sample Temperature 與不同 Mass Channels，使研究人員直接比較某一 Species 在不同 Temperature Region 的釋放行為。
- Temperature Program Control
- Mass Spectrometer Control
- Real-Time Desorption Monitoring
- Multiple Mass Channel Acquisition
- Temperature / Signal Correlation
- Peak Integration
- Peak Deconvolution
- Experiment Recipe Comparison
- 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
- Triple Filter Quadrupole Mass Spectrometer
- Digital Pulse Ion Counting Detector
- Water-Cooled Heater Shroud
- Linear Sample Transfer + Load Lock
- Z-Drive Sample Positioning
- Mass Filter Shroud
- 150°C Bakeout Jacket
- TPDsoft Control / Analysis Software
- Hydrogen、High-Mass 與 Isotope Research
TDSLab Series 典型應用
從鋼材 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 Diffusivity
利用 TDS / ITDS 研究 Hydrogen Transport、Diffusion Rate 與材料在 Hydrogen Environment 中的行為。
Corrosion & Coatings
研究 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 Film Growth、Residual Gas、Surface Adsorption、Interface Contamination 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「材料內含有什麼氣體」以及「它在什麼溫度或條件下釋放」時。
一般 Mass Spectrometry 可以分析目前真空環境中的 Gas Composition，但無法直接判斷某一氣體在材料內部的 Binding State、Trap Condition 或 Thermal Release Behaviour。
TDS / TPD 藉由 Controlled Heating 將 Gas Release 與 Temperature 建立關聯，因此可進一步分析Hydrogen Trapping、Diffusion、Adsorption Energy、Contamination、Thermal Stability 與 Material Degradation。
對 Hydrogen Embrittlement、Semiconductor、Thin Film、Photovoltaic 與 Fusion Materials，這類 Temperature-Resolved Information 往往比單純量測總氣體含量更具有研究價值。
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 與所需 Detection Limit 影響。
恩詠有限公司可依客戶的樣品材質、預估 Hydrogen Concentration、Hydrogen Embrittlement / Diffusivity、Semiconductor、Photovoltaic、Isotope、Fusion Material、Sample Size、最高溫度、Mass Range 及 Detection Limit，協助評估 TDSLab-6、TDSLab-9 或 TDSLab-20 的適合配置。