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Hiden HPR-20 TMS 快速瞬態氣體分析質譜儀
HPR-20 TMS－快速瞬態氣體分析質譜系統
專為 Fast Event、Gas Switching 與反應動力學研究設計的高速即時氣體質譜
Hiden HPR-20 TMS（Transient Mass Spectrometer）是一套專為快速事件與瞬態氣體分析設計的研究級桌上型四極桿質譜系統，可對接近大氣壓的氣體與蒸氣進行高速、連續即時監測。
系統整合 0.9 m QIC 石英惰性快速取樣介面、Hiden HAL 3F PIC Triple Filter Mass Spectrometer 與高速 Pulse Ion Counting Detector，可追蹤快速 Gas Pulse、Gas Switching 與反應條件瞬間改變所產生的氣體組成變化。
HPR-20 TMS 系統概述
針對一般氣體分析系統最難掌握的毫秒至次秒級快速變化進行最佳化。
許多 Catalysis、Reaction Kinetics、Gas Switching 與 Operando Experiment 中，氣體組成會在非常短的時間內產生明顯變化。
如果 Sampling Line 內部體積過大、氣體傳輸速度不足或質譜資料擷取速度太慢，真正的瞬態反應可能產生 Delay、Peak Broadening 或 Signal Averaging，使快速反應資訊被平滑化。
HPR-20 TMS 透過低內部體積 QIC Sampling Interface、Open Electron Impact Ion Source、高效真空抽氣與高速 PIC Digital Detection，專門提高整套 Gas Sampling-to-Detection 的時間響應。
因此它不只是「快速掃描的質譜儀」，而是一套從取樣、氣體傳輸、真空、Ion Source 到 Detector 都針對 Fast Event Analysis 進行最佳化的完整系統。
核心分析性能
<150 ms 氣體反應、5-Decade <200 ms、高速 PIC Detection 與 7-Decade Dynamic Range。
| System Type | Transient Mass Spectrometer for Fast Event Gas Analysis |
|---|---|
| Sampling Interface | 約 0.9 m QIC Quartz-Lined Capillary |
| Maximum Inlet Temperature | 200°C |
| Typical Response Time | <150 ms 至氣體組成變化 |
| 5-Decade Response | <200 ms |
| Measurement Speed | 最高 500 Data Points/s |
| Dynamic Range | 7-Decade Continuous Dynamic Range |
| Detection Capability | 100% 至低於 5 ppb |
| Standard Mass Range | 200 amu |
| Optional Mass Range | 300 / 510 / 1000 amu |
| Mass Spectrometer | HAL 3F PIC Triple Filter Mass Spectrometer |
| Ion Source | Open Electron Impact Ionisation Source |
| Detector | Digital Pulse Ion Counting（PIC）Detector |
低於 150 ms 的快速氣體反應
保留快速濃度變化、Gas Pulse 與 Step Change 的真實時間資訊。
Fast Event Gas Analysis
QIC Inlet 在最高 200°C 操作條件下，對氣體組成變化的反應時間可低於 150 ms。
對跨越 5 個數量級的快速濃度改變，系統 Response Time 可低於 200 ms。
這使 HPR-20 TMS 能追蹤一般較慢 Sampling System 容易失真的 Fast Gas Pulse、Gas Switching、Transient Reaction 與 Catalyst Response。
QIC 石英惰性快速取樣介面
低內部體積、加熱式氣體傳輸與快速 Recovery，是 TMS 時間解析能力的重要基礎。
Hiden QIC（Quartz Inert Capillary）使用石英與鉑等惰性接觸材質，並採 Heated Capillary 與 Minimal Internal Volume 設計。
這種架構有助於降低氣體與管壁之間的 Adsorption、Desorption、Memory Effect 與 Condensation，同時縮短從 Reactor 至 Mass Spectrometer 的 Gas Transport Time。
- Quartz / Platinum Wetted Surfaces
- Heated Capillary
- Minimal Internal Volume
- Interchangeable Sampling Capillaries
- Low Memory Effect
- Reduced Condensation
- Fast Response / Recovery
- 適合 PPB Level Detection
PIC 高速數位質譜偵測
最高 500 Data Points/s，並維持完整 7-Decade Dynamic Range。
Pulse Ion Counting Detection
QIC Inlet 直接耦合至 Hiden Pulse Ion Counting（PIC）Digital Mass Spectrometer。
PIC Detector 可在完整 7-Decade Dynamic Range 中提供最高 500 Data Points per Second 的高速量測能力。
這對快速瞬態分析非常重要，因為系統不僅必須快速將氣體送入住譜儀，也必須在事件發生期間取得足夠的 Data Density 才能重建實際反應曲線。
Triple Filter 四極桿質譜技術
改善高質量傳輸、Abundance Sensitivity 與長期分析穩定性。
HPR-20 TMS 採用 Hiden HAL 3F PIC Triple Filter Mass Spectrometer，由 Pre-Filter、Mass Selective Primary Filter 與 Post-Filter 組成。
Triple Filter 的兩項主要優勢
高質量傳輸與 Abundance Sensitivity：更嚴格控制 Quadrupole Entrance / Exit Fields，可改善高質量離子 Transmission 以及大量主成分旁痕量訊號的分析能力。
長期穩定性：大量未被選擇的離子主要沉積於 RF-Only Pre-Filter，而不是主要 Mass Selective Quadrupole，可降低主要質量分析區域污染。
Soft Ionisation 軟電離
降低分子碎裂，改善複雜 Gas / Vapour Mixture 的質譜判讀。
HPR-20 TMS 支援 Hiden Soft Ionisation，可依特定 Mass Channel 設定不同 Electron Ionisation Energy。
Ionisation Energy 可由約 4 至 150 eV 調整，解析設定增量可達 0.1 eV；一般標準 EI 操作為 70 eV。
對多成分氣體與蒸氣而言，降低 Ionisation Energy 可減少部分 Molecule 的 Fragmentation，協助降低 Cracking Pattern Overlap，使目標 Species 更容易辨識。
HPR-20 TMS 典型研究應用
適合任何需要觀察快速氣體組成改變與瞬態反應行為的實驗。
Fast Event Studies
追蹤快速 Gas Pulse、Step Change、Reaction Start-Up 與其他毫秒至秒級氣體事件。
Reaction Kinetics
量測 Reactant 與 Product 濃度隨時間的快速變化，用於 Reaction Rate 與 Mechanism Research。
Gas Switching
研究不同 Feed Gas 快速切換時 Catalyst、Adsorbate 與 Product Composition 的瞬態反應。
SCR
應用於 Selective Catalytic Reduction，監測 NOx、NH₃、Hydrocarbon 與相關反應產物。
SSITKA
支援 Steady-State Isotopic Transient Kinetic Analysis，利用同位素切換研究表面 Intermediate 與 Reaction Pathway。
Operando Catalysis
在實際 Catalyst Operating Condition 下即時觀察 Gas Composition 與反應行為。
SpaciMS
可搭配 SpaciMS 多通道取樣架構，用於催化反應器內部 Spatially Resolved Gas Analysis。
Battery Gas Events
可應用於快速電池產氣、Failure Event 與 Thermal Runaway 過程中的 Dynamic Gas Evolution 研究。
典型可分析氣體物種
實際 Mass Channel 與 Ionisation Condition 應依 Gas Matrix 與 Spectral Interference 設定。
- H₂
- O₂
- N₂
- Ar
- CO
- CO₂
- H₂O
- CH₄ 與 Hydrocarbons
- NO / NO₂ / N₂O
- NH₃
- Isotopically Labelled Species
- Reaction Intermediates / By-products
MASsoft Professional 軟體
高速質譜資料擷取、方法設定、趨勢顯示與 External Device Integration。
HPR-20 TMS 標準搭配 Hiden MASsoft Professional，可進行 Mass Spectrometer Parameters Control、Data Acquisition、Method Setup 與複雜資料處理。
MASsoft Professional 可透過 USB 2.0、RS232 或 Ethernet 控制儀器，並提供 External I/O，使 Temperature、Pressure、Flow、Weight 或其他實驗訊號與 Mass Spectrometer Data 同步記錄。
- Mass Spectrum Acquisition
- Multiple Ion Detection
- Fast Data Acquisition
- Real-Time Trend Display
- Long-Term Data Logging
- External Device Control
- External I/O Data Integration
- USB 2.0 / RS232 / Ethernet
何時適合選擇 HPR-20 TMS？
關鍵不是單純追求高靈敏度，而是需要保留真正的 Fast Transient Information。
如果研究主要是長時間穩態 Gas Composition 或一般定量濃度監測，QGA 2.0 或其他標準 Hiden Gas Analysis Configuration 即可滿足許多需求。
若研究涉及快速 Gas Switching、Pulse Experiment、Reaction Kinetics、SSITKA、SCR、Operando Catalysis、Fast Event 或短時間內跨越數個濃度級距的變化，HPR-20 TMS 的高速 Sampling-to-Detection 架構會更具優勢。
系統選型時必須同時考慮 Reactor Volume、Sampling Position、Gas Flow、Line Length、Temperature、Target Species 與所需 Time Resolution。
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 TMS 快速瞬態氣體分析系統規劃
HPR-20 TMS 的時間解析能力不是單靠 Mass Spectrometer 決定。Sampling Line Length、Inner Volume、Gas Flow、Sample Pressure、Temperature、Reactor Volume 與 Sampling Position 都會直接影響實際量測的 Response Time。
恩詠有限公司可依客戶的分析氣體種類、濃度範圍、反應器壓力與溫度、Gas Flow、Gas Switching Speed、Pulse Duration、Sampling Distance、所需時間解析度、SSITKA、SCR、Operando 或其他 Fast Event Research需求，協助評估適合的 Hiden HPR-20 TMS 與 Sampling Configuration。