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Hiden HPR-60 MBMS 分子束質譜儀－自由基、離子與反應中間體分析
HPR-60 MBMS－反應性氣體與電漿分子束質譜分析系統
直接分析 Neutrals、Radicals、Positive / Negative Ions 與高反應性氣相中間體
Hiden HPR-60 MBMS（Molecular Beam Mass Spectrometer）是一套專為Reactive Gas Species、Atmospheric Plasma 與 Gas-Phase Intermediates設計的高階分子束質譜分析系統。
系統利用 Multi-Stage Differentially Pumped Skimmer Inlet 將反應區氣體快速形成 Molecular Beam，在盡量降低 Wall Collision、Secondary Reaction 與 Radical Loss 的條件下，將高反應性物種直接傳送至質譜分析器。
HPR-60 MBMS 系統概述
將真正存在於反應區域中的短生命週期物種盡可能完整地傳送至質譜分析器。
自由基、活性中間體與電漿生成物種通常具有極短生命週期。若使用一般長距離 Capillary Sampling，這些物種可能在進入住譜儀前就已重新結合、與其他分子反應或於管壁損失。
HPR-60 MBMS 採用 Multi-Stage Differential Pumping 與 Skimmer Geometry，讓氣體由高壓區域快速膨脹並形成 Molecular Beam，再傳輸至 Hiden Precision Quadrupole Mass Spectrometer。
此架構可分析 Radicals、Neutral Species、Positive Ions、Negative Ions、Polymers、Clusters 與 Reactive Intermediates，特別適合 Atmospheric Plasma、Combustion、Plasma Catalysis 與複雜 Reaction Chemistry。
為何需要 Molecular Beam Sampling？
對自由基研究而言，真正的技術關鍵往往不是偵測器，而是如何保存原始反應物種。
降低 Wall Collision 與 Secondary Chemistry
傳統 Sampling Line 中的 Gas Molecules 會持續碰撞管壁與其他分子。對穩定氣體而言影響有限，但對 Radicals、Excited Species 與 Reactive Intermediates 而言，可能造成嚴重的 Sample Alteration。
HPR-60 MBMS 透過 Skimmer Inlet 與高速 Molecular Beam Transport，大幅縮短樣品由 Reactor 至 Ion Source 的交互作用時間。
因此質譜訊號更能反映真正 Reaction Zone 中存在的 Reactive Gas Chemistry。
Multi-Stage Differentially Pumped Skimmer Inlet
以二級或三級差動抽氣建立穩定分子束，快速連接大氣壓或反應氣相與高真空質譜系統。
HPR-60 MBMS 可依應用配置 Modular Two-Stage 或 Three-Stage Molecular Beam Sampling System。
氣體通過第一級 Sampling Orifice 後快速膨脹，再利用 Skimmer Cone 選取 Molecular Beam 核心區域，逐級降低壓力並最終導入住譜離子源。
Sampling Cone 可依研究需求配置不同材料與孔徑。模組化入口亦能針對不同 Reactor Geometry、Atmospheric Plasma Source、Combustion System 或 Process Chamber 進行客製化。
高溫取樣、Beam Stop 與 Molecular Beam Chopper
現行 HPR-60 MBMS 增加高溫入口與分子束調制能力，提升複雜反應研究彈性。
Heated Front Sampling End
可選加熱式前端 Sampling Interface，使 Reactor 至 Sampling Orifice 區域最高可維持約 1000°C，適合高溫 Reactor、Combustion 與較易冷凝 Reactive Species。
Manual Beam Stop
整合 Manual Beam Stop，可在不大幅改變整體 Vacuum Configuration 的情況下阻擋 Molecular Beam，方便進行 Background 與 Signal Comparison。
Molecular Beam Chopper
可選 Integrated Rotating Disc Molecular Beam Chopper，提供可程式化 Beam Modulation 與 Signal Gating。
Background Discrimination
利用 Chopped Molecular Beam 與同步資料擷取，可區分真正來自 Molecular Beam 的訊號與 Vacuum Chamber Background，提高微弱 Reactive Species 的辨識能力。
多種質譜與電離分析模式
從穩定中性物種到自由基、正負離子與電負性 Species。
Neutral Species
利用 Electron Impact Ionisation 分析穩定與反應性 Neutral Gas-Phase Species。
Positive Ions
可直接研究 Plasma 或 Reactive Process 中的 Positive Ionic Species。
Negative Ions
可分析 Negative Ionic Species，適合 Electronegative Plasma 與特殊反應機理研究。
Threshold Ionisation
利用低電子能量接近 Ionisation Threshold，降低 Fragmentation 並改善 Radical / Parent Species 判讀。
Electron Attachment
利用 Electron Attachment Ionisation 研究 Electronegative Species、Radicals 與 Negative Ion Chemistry。
Ion Energy Distribution
依 Analyzer Configuration 可研究離子的 Energy Distribution，取得比單純 Mass Spectrum 更完整的 Plasma Diagnostics 資訊。
HPR-60 MBMS 主要特色
高反應性氣體取樣、多分析模式與高度可客製化的 Molecular Beam Platform。
- Molecular Beam Sampling
- Multi-Stage Differential Pumping
- Minimal Wall Collision
- Rapid Reactive Species Transfer
- Neutral / Radical Analysis
- Positive / Negative Ion Analysis
- Threshold Ionisation
- Electron Attachment Ionisation
- Ion Energy Distribution Analysis
- Replaceable Skimmer Configuration
- Optional Molecular Beam Chopper
- Optional Heated Front Sampling End
現行系統配置能力
HPR-60 為高度模組化系統，實際 Mass Range 與 Analyzer 依研究需求選擇。
| Sampling Principle | Multi-Stage Differentially Pumped Molecular Beam / Skimmer Inlet |
|---|---|
| Species | Neutrals / Radicals / Positive Ions / Negative Ions / Polymers / Clusters |
| Sampling Environment | 可配置用於 Atmospheric Pressure Plasma、Low Pressure Plasma 與其他 Reactive Gas Systems |
| Mass Analyzer | Hiden Precision Quadrupole；可依需求配置 EPIC / EQP Series |
| Mass Range | 依 Analyzer 選擇可涵蓋 50、200、300、510、1000、2500、5000，特殊配置最高可延伸至 20000 amu |
| Ionisation Modes | Electron Impact / Threshold Ionisation / Electron Attachment |
| Ion Polarity | Positive / Negative Ion Analysis |
| Energy Analysis | 依系統配置提供 Ion Energy Distribution Analysis |
| High-Temperature Sampling | Heated Front Sampling End 選項最高約 1000°C |
| Beam Modulation | Manual Beam Stop / Optional Integrated Molecular Beam Chopper |
| Software | MASsoft Professional |
自由基與 Reaction Intermediate 分析
直接研究一般長距離氣體取樣難以保存的短生命週期 Species。
Radicals 與 Reactive Intermediates 的 Lifetime 可能非常短，甚至在 Sampling Line 中短時間停留便會重新反應。
Molecular Beam Sampling 可大幅降低這類 Species 在取樣過程中的 Loss，使研究者能直接觀察不同 Reactor Condition、Plasma Power、Gas Composition 或 Temperature 下 Reactive Intermediates 的變化。
搭配 Threshold Ionisation，可降低 Conventional 70 eV Electron Impact 所造成的 Fragmentation，進一步改善 Radical 與 Parent Species 的判讀。
Atmospheric Plasma 與 Plasma Chemistry
分析電漿中生成的 Radical、Ion、Neutral 與 Reaction Intermediate。
Atmospheric Pressure Plasma 具有高度複雜的 Non-Equilibrium Chemistry，可能同時包含 Excited Species、Radicals、Ions、Stable Molecules 與短生命週期 Intermediates。
HPR-60 MBMS 可直接連接 Atmospheric Plasma Source 或 Plasma Effluent，將反應性物種以 Molecular Beam 形式快速傳入住譜分析器。
應用包括 Plasma Medicine、Plasma Surface Treatment、Plasma Catalysis、Environmental Plasma Chemistry 與 Atmospheric Pressure Plasma Diagnostics。
Plasma Catalysis 與 Reaction Kinetics
直接觀察 Plasma / Catalyst Interaction 所產生的反應中間體。
在 Plasma-Assisted Catalysis 中，Reaction Pathway 可能包含傳統 Thermal Catalysis 中不存在的 Excited Species、Radicals 與 Non-Thermal Reaction Channels。
HPR-60 MBMS 可透過客製化 Molecular Beam Inlet 靠近 Reaction Zone 取樣，研究不同 Plasma Condition、Catalyst、Feed Composition 與 Temperature 對 Reaction Intermediate 與 Product Formation 的影響。
這對建立 Reaction Mechanism、理解 Plasma-Catalyst Synergy 與進行 Reaction Kinetics 研究具有重要價值。
Combustion 與 Flame Chemistry
捕捉燃燒反應中短生命週期的 Radical 與 Intermediate Species。
燃燒反應包含複雜的 Chain Reaction，許多 Intermediate Species 只在非常短的時間與空間尺度內存在。
分子束取樣可降低燃燒氣體由 Flame Zone 至分析器過程中的 Secondary Chemistry，因此適合 Combustion Kinetics、Flame Chemistry、Hydrocarbon Oxidation 與 Reaction Mechanism 研究。
典型研究與應用
適合需要保存並分析 Reactive Gas Species 的高階氣相研究。
Atmospheric Plasma
分析大氣壓電漿中的 Radicals、Ions、Neutrals 與短生命週期 Species。
Low Pressure Plasma
研究 Plasma Chemistry、Ion Population、Reactive Species 與 Process Behaviour。
Plasma Catalysis
研究 Plasma-Catalyst Interaction、Reaction Intermediates 與產品生成機制。
Combustion / Flame Chemistry
分析燃燒過程中的 Radicals、Intermediate Species 與 Reaction Kinetics。
CVD / Process Chemistry
監測 Chemical Vapour Deposition 與其他 Gas-Phase Process 中的 Reactive Precursors 與 Byproducts。
Atmospheric Chemistry
分析 Environmentally Relevant Reactive Species 與 Gas-Phase Reaction Mechanisms。
Plasma Medicine
研究 Plasma Generated Reactive Oxygen / Nitrogen Species 與生物相關氣相反應。
PADI-MS
可用於 Plasma-Assisted Desorption Ionisation 與直接環境表面質譜研究。
MASsoft Professional 控制與資料整合
Mass Spectrum、Ion Energy、Electron Energy、Signal Gating 與外部實驗訊號整合。
HPR-60 MBMS 搭配 Hiden MASsoft Professional，可控制 Mass Spectrometer、Ionisation Parameters、Mass Scan、Multiple Ion Detection 與資料記錄。
依 Analyzer Configuration，可執行 Electron Energy Scan、Energy Scan、Mixed-Mode Scanning、Automatic / Manual Tuning 及其他進階分析模式。
系統亦可透過 External I/O 整合 Reactor Temperature、Pressure、Flow、Plasma Power、Trigger 或其他 Experimental Signals，使 Reaction Conditions 與 Mass Spectrometer Data 同步記錄。
Low Pressure 與 Atmospheric Plasma 分析影片
Hiden HPR-60 Molecular Beam Mass Spectrometry Applications
技術文件下載
恩詠有限公司－Hiden HPR-60 MBMS 分子束與反應性氣體分析系統規劃
HPR-60 MBMS 的分析表現高度取決於 Molecular Beam Inlet 與實際 Reactor Geometry，因此 Sampling Orifice、Skimmer Configuration、Pressure、Temperature、Sample-to-Inlet Distance、Target Species Lifetime 與 Analyzer Selection 都必須一起評估。
恩詠有限公司可依客戶的Atmospheric Plasma、Low Pressure Plasma、Plasma Catalysis、Radical、Reaction Intermediate、Combustion、CVD、Gas-Phase Chemistry、Operating Pressure、Temperature、Target Mass Range、Ion Polarity、Ion Energy 與 Heated Sampling需求，協助評估適合的 Hiden HPR-60 MBMS 系統配置。