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RGA Series－殘餘氣體分析儀與真空製程監測系統
RGA Series－殘餘氣體分析儀與真空製程監測系統
從 High Vacuum 到 UHV / XHV 的真空品質診斷、洩漏偵測、污染監測與製程分析
Hiden RGA Series 是一系列專為Residual Gas Analysis、Vacuum Diagnostics 與 Process Monitoring設計的四極桿質譜系統，可量測真空容器內存在的殘餘氣體，或監測製程過程中產生與釋放的氣體及蒸氣。
RGA Series 涵蓋 HALO RGA、3F 與 3F PIC 三個主要性能層級，可依一般真空診斷、高靈敏度分析、高 Mass Resolution、污染耐受性或高速瞬態事件量測需求選擇適合配置。
RGA Series 系統概述
以四極桿質譜直接分析真空腔體中的 Partial Pressure 與殘餘氣體組成。
Residual Gas Analyzer（RGA）是 Vacuum System 中最重要的診斷工具之一，可分析不同 Mass-to-Charge Ratio 的氣體訊號，判斷 Vacuum Chamber 內的殘餘氣體組成、污染來源與系統狀態。
Hiden RGA Series 的直接 Partial Pressure Measurement 範圍可由 Ultra-High Vacuum 延伸至約 0.01 Pa（10-4 mbar）。
若 Process Pressure 高於一般 RGA 可直接操作的條件，亦可搭配 Differentially Pumped Sampling System，進一步延伸至 Vacuum Process Monitoring 與 Gas Analysis。
典型應用包含 Vacuum Fingerprinting、Leak Detection、Contamination Monitoring、Outgassing Analysis、Trend Monitoring、Process Diagnostics、UHV Research 與 Semiconductor Vacuum Process。
RGA Series 三種分析平台
從日常真空診斷，到高靈敏度分析與高速 Pulse Ion Counting。
HALO RGA
針對一般 Residual Gas Analysis 與日常真空診斷設計，適合 Vacuum Fingerprint、Leak Detection、Contamination Monitoring 與 Trend Analysis。
3F Series RGA
採用 Hiden Triple Filter Technology，提供更廣的 Mass Range、更高 Mass Resolution、靈敏度及更佳 Contamination Resistance，適合要求較高的 Analytical Applications。
3F PIC
配置 Pulse Ion Counting Detector，提供 7 Decade Continuous Dynamic Range 與高靈敏度 UHV / XHV 分析，適合快速事件與低訊號研究。
RGA 能分析什麼？
由真空殘氣組成判斷系統是否潔淨、是否漏氣，以及製程是否穩定。
單純的 Vacuum Gauge 只能告訴操作者 Chamber 的 Total Pressure，卻無法判斷壓力是由哪一種氣體所造成。
RGA 利用 Mass Spectrometry 將總壓力分解成不同 Gas Species 的 Partial Pressure，因此可以辨識 H2、He、H2O、N2、O2、Ar、CO、CO2、Hydrocarbons 與其他殘餘氣體。
因此 RGA 不只是量測真空度，而是直接回答「真空系統裡面存在什麼氣體？」，並協助進一步判斷漏氣、Outgassing、Pump Backstreaming、污染或製程異常。
Leak Detection 與 Air Leak 診斷
利用氣體 Mass Pattern 區分真實漏氣與單純 Outgassing。
真空系統壓力異常升高時，不一定代表 Chamber 發生外部漏氣，也可能來自 Water Desorption、Organic Contamination 或材料 Outgassing。
RGA 可同步監測 N2、O2、Ar、H2O 與其他 Mass Channels，利用不同氣體訊號比例與時間變化判斷異常來源。
若使用 Helium 作為 Tracer Gas，亦可監測 Helium Mass Signal 進行局部 Leak Search，快速定位 Vacuum Flange、Seal、Feedthrough 或其他可能的洩漏位置。
污染監測與 Vacuum Fingerprinting
建立正常真空系統的基準光譜，快速比較異常狀態。
每套穩定運作的 Vacuum System 都會形成具有代表性的 Residual Gas Fingerprint。
透過定期記錄 Mass Spectrum，可建立設備正常狀態的 Baseline。當 Pump、Seal、Process Gas、Chamber Wall 或 Internal Component 發生變化時，RGA Spectrum 通常會出現對應改變。
因此 Vacuum Fingerprinting 特別適合 Equipment Preventive Maintenance、Process Qualification、Chamber Cleaning Verification 與長期 Vacuum Quality Monitoring。
Vacuum Process Monitoring
即時追蹤製程氣體、反應產物與污染物的時間變化。
除了基礎 Vacuum Diagnostics，RGA 亦可應用於 Thin Film、Deposition、Etching、Bakeout、Thermal Process 與其他 Vacuum Process。
透過 Trend Analysis，可連續監測特定 Mass Channels 隨 Process Time 的變化，觀察 Gas Introduction、Reaction、Pump-Down、Purge、Outgassing 或 Process Transition。
若製程壓力高於直接 RGA Operation Range，可採 Differential Pumping 將製程氣體取樣至適合 Quadrupole Mass Spectrometer 操作的壓力範圍。
3F Triple Filter 高性能 RGA
針對高 Mass Resolution、低濃度分析與污染環境提高分析性能。
Hiden 3F Series 採用 Triple Filter Quadrupole Architecture，在主要 Mass Filter 前後加入 RF-Only Filter Section。
此設計有助於降低 Fringe Field Effects，改善 Ion Transmission、Mass Resolution、Abundance Sensitivity 與 Contamination Resistance。
因此 3F RGA 特別適合較複雜的 Process Gas、低濃度 Impurity、腐蝕性或容易污染分析器的 Vacuum Application。
3F PIC－Pulse Ion Counting 高速低訊號分析
針對 UHV / XHV、快速事件與大 Dynamic Range 研究。
3F PIC 採用高速 Pulse Ion Counting Detection，可在極低訊號條件下進行高靈敏度 Ion Counting。
原廠目前列示其提供 7 Decade Continuous Dynamic Range，特別適合 UHV / XHV 以及需要捕捉快速 Gas Event 的研究應用。
對 Beamline、Synchrotron、Particle Accelerator、UHV Surface Science 與其他低背景真空系統，Pulse Ion Counting 可提供更高靈敏度的 Partial Pressure Monitoring。
RGA Series 主要特色
多種 Mass Range、Detector 與 Software Configuration，涵蓋 High Vacuum 至 UHV / XHV。
- Residual Gas Analysis
- Vacuum Fingerprinting
- Leak Detection
- Contamination Monitoring
- Vacuum Process Trend Analysis
- High Vacuum / UHV Applications
- 50 / 100 / 200 / 300 / 510 amu Mass Range
- HALO / 3F / 3F PIC Platforms
- 24 小時 Peak Height Stability < ±0.5%
- Real-Time Background Subtraction
- Automatic Mass Scale Alignment
- MASsoft / netMASsoft / iRGA Software
RGA Series 系統重點規格
依 Hiden Analytical 現行 RGA Series 公開資料整理。
| System Type | Quadrupole Residual Gas Analyser |
|---|---|
| Primary Applications | Vacuum Diagnostics / Leak Detection / Contamination Monitoring / Process Monitoring |
| Direct Pressure Range | 由 UHV 至約 0.01 Pa（10-4 mbar） |
| Extended Pressure Sampling | Differential Pumping Configuration Available |
| Mass Range Options | 50 / 100 / 200 / 300 / 510 amu |
| RGA Platforms | HALO RGA / 3F / 3F PIC |
| Detector Options | 依 High Vacuum、UHV 與分析靈敏度需求配置 |
| 3F Technology | Triple Filter Quadrupole for Enhanced Resolution, Sensitivity and Contamination Resistance |
| 3F PIC | Pulse Ion Counting / 7-Decade Continuous Dynamic Range |
| Stability | 24 小時 Peak Height Variation < ±0.5% |
| Instrument Control | RS232 / USB / Ethernet LAN |
| Software | MASsoft Professional / netMASsoft / iRGA |
MASsoft Professional 與 RGA 軟體
從完整研究型質譜控制到例行性自動 Vacuum Monitoring。
MASsoft Professional
MASsoft Professional 提供完整 Quadrupole Mass Spectrometer Control、Mass Scan、Trend Analysis、Histogram、Analog Peak Display、Data Logging 與 External I/O。
軟體支援 USB 2.0、RS232 與 Ethernet，可將其他 Vacuum Gauge、Process Equipment 或 External Signals 與 RGA Data 進行整合。
netMASsoft
netMASsoft 為 RGA 系統內建的 Web Server 功能，可透過 Network Browser 存取 RGA 操作介面，使遠端真空監控與系統管理更加便利。
iRGA－例行真空監控
Hiden 現行 RGA Series 亦提供 iRGA，定位為簡化與自動化 Routine Vacuum Monitoring 的操作軟體。
iRGA 可自動顯示常見 Residual Gases 與 Vapours 的 Partial Pressure，包括 Hydrogen、Helium、Water、Nitrogen、Oxygen、Argon，亦可設定 Custom Gas。
軟體提供 Trend、Scan、Leak Detection、Maintenance 與 Alarm Functions，適合需要簡化日常 Vacuum Health Monitoring 的使用環境。
RGA Series 典型應用
從一般實驗室真空系統到半導體、薄膜、加速器與 UHV Research。
Vacuum Diagnostics
判斷真空腔體中的主要殘餘氣體組成，協助評估 Pump-Down 與 Vacuum Quality。
Leak Detection
利用 Air Pattern 或 Helium Tracer Signal 尋找 Vacuum System 洩漏。
Contamination Monitoring
監控 Water、Hydrocarbon、Process Residue 與其他 Chamber Contaminants。
Thin Film Processes
監測 PVD、CVD、ALD、Etching 與其他薄膜製程中的 Gas Composition 與 Process Trend。
UHV Surface Science
監控 UHV Chamber Background、Bakeout、Sample Outgassing 與表面分析設備的真空品質。
Semiconductor Vacuum
應用於 Semiconductor Process Chamber、Load Lock、Transfer Chamber 與 Vacuum Equipment Monitoring。
Synchrotron / Accelerator
利用高靈敏度 RGA / PIC Configuration 監測 Beamline、Storage Ring 與大型 UHV System。
Research Vacuum Systems
適合 Molecular Beam、Fusion、Material Science 與各類 High Vacuum / UHV Research Platform。
Outgassing Analysis
研究材料、零件或 Chamber Surface 在抽氣與加熱過程中的 Gas Release Behaviour。
RGA 與 Vacuum Gauge 的差異
Vacuum Gauge 量測總壓；RGA 進一步告訴您壓力是由哪些氣體造成。
Vacuum Gauge 是所有真空系統的基本量測設備，但只能顯示 Total Pressure。
當 Vacuum Pressure 無法下降或製程發生異常時，僅由 Total Pressure 通常無法判斷問題來自 Air Leak、Water、Hydrocarbon、Process Gas 或其他污染源。
RGA 可將不同 Gas Species 分離成 Partial Pressure，因此能提供真空系統的化學組成資訊，是 Vacuum Troubleshooting、Process Diagnostics 與 Preventive Maintenance 的重要工具。
恩詠有限公司－Hiden RGA 真空診斷與殘餘氣體分析系統規劃
RGA 的實際分析能力會受到 Operating Pressure、Mass Range、Detector、Target Gas Species、Expected Partial Pressure、Vacuum Chamber Port、Process Pressure 與是否需要 Differential Pumping 等條件影響。
恩詠有限公司可依客戶的Vacuum System、Chamber Pressure、Pump Type、分析氣體、Leak Detection、Contamination Monitoring、UHV / XHV、Process Monitoring、Mass Range、Detection Limit 與 Software Integration需求，協助評估 HALO RGA、3F、3F PIC 或其他 Hiden Residual Gas Analysis 系統配置。