Проекты
Мониторинг окружающей среды
Для решения задач экологического контроля в АО "Научные приборы" разработаны портативные масс-спектрометры «Микропор» и «Микропор-М» с мембранным вводом пробы. Порог обнаружения микропримесей зависит от вида анализируемого вещества и находится в пределах 0,01 – 10 ppm. Верхний порог регистрации – до 500 ppm.
Среди основных задач, решаемых масс-спектрометрами:
-
экспресс-диагностика воздуха при чрезвычайных ситуациях и террористических актах;
-
контроль среды в замкнутых помещениях и объемах на космических кораблях, подводных лодках и в шахтах;
-
поиск залежей углеводородного сырья;
-
обеспечение химической безопасности в местах большого скопления людей;
-
обнаружение и измерение содержания растворенных в воде веществ, таких как алканы, алкены, бензин, толуол, ксилол, дихлорэтан, метан, хлорбензол, фенол, кислород, азот и других;
-
экспресс-обнаружение токсичных веществ во внелабораторных условиях;
-
контроль состава газовых смесей в технологических процессах;
-
поиск мест нарушения герметичности сосудов с газами и магистральных трубопроводов на земле, под водой и в космосе.
Принцип работы
Масс-спектрометры построены на базе квадрупольного масс-анализатора с диапазоном регистрации массовых чисел от 1 до 300 а.е.м. Длина стержней анализатора – 100 мм. В приборах используется закрытый источник ионов с электронным ударом. Детектирование ионов осуществляется вторичным электронным умножителем (ВЭУ).
Предусмотрены два режима работы анализатора: сканирование спектра в заданном диапазоне масс и непрерывная регистрация выбранных спектральных пиков в режиме реального времени.
Рабочее давление в вакуумной камере при проведении анализа составляет 10-5 мм рт. ст. Узел ввода пробы оборудован внутренним запорным клапаном, обеспечивающим возможность смены мембраны без нарушения вакуума в приборе. Для увеличения пороговой чувствительности приборов используется «прямой» ввод анализируемого газа в область источника ионов.
Ввод пробы осуществляется посредством гидрофобной селективной мембраны, обладающей повышенной проницаемостью для органических газовых составляющих микропримесей анализируемой среды (воздушной или жидкой).
Анализатор «Микропор» откачивается турбомолекулярным и мембранным насосами. Прибор имеет переносное исполнение: в ударопрочный водонепроницаемый кейс встроены масс-спектрометр, кабели, адаптер для питания масс-спектрометра от сети переменного тока 220 В/50 Гц, аккумуляторный источник автономного питания ёмкостью 14 А•ч и провода питания от автомобильного аккумулятора.
Анализатор «Микропор-М» откачивается дифференциальным магниторазрядным насосом МРН-40Д.
«Микропор-М» имеет настольное исполнение и питается от сети переменного тока 220 В/50 Гц.
Управление прибором осуществляется по каналу передачи данных Ethernet 10/100 Base – TX.
Программное обеспечение позволяет проводить качественный и количественный анализ.
Дифференциальный магниторазрядный насос
Используемый в приборе «Микропор-М» магниторазрядный насос МРН-40Д предназначен для безмасляной откачки газов в высоковакуумных и сверхвысоковакуумных системах. В процессе откачки осуществляется ионизация молекул пробы электронами разряда между анодом и катодом насоса. Для увеличения эффективности ионизации электроны закручиваются магнитным полем.
Ионизованные молекулы откачиваемых веществ разгоняются в сильном электрическом поле и имплантируются в материал катода насоса. Происходит «замуровывание» откачиваемых молекул в пленке на поверхности катода, поэтому насос не имеет «выхлопа». В МРН-40Д катод выполнен из различных материалов – композиции титана и тантала. Откачка молекул газа осуществляется ионизованными атомами титана, а откачка благородных газов и «замуровывание» откачанных молекул в материалах катода осуществляется ионами и атомами тантала.
Такое разделение функций ионов материалов катода обусловливает высокий ресурс непрерывной работы насоса – более 100 000 часов. При этом полностью отсутствуют спонтанные выбросы, например, аргона, а также достигается существенно более высокая стабильность работы при откачке благородных газов и органических соединений.
Основные технические параметры насоса
| Предельное остаточное давление | 10-7 Па (10-9 мм рт. ст.) |
| Быстрота действия (по воздуху) при Р=10-3 Па | 10 л/с |
| Электродная система | диодная дифференциальная (Ti/Ta) |
| Присоединительный фланец насоса | Ду 40 CF |
| Напряжение питания | 7 кВ |
| Разрядный ток |
при Р=10-7 Па - 0,1 мкА при Р=10-3 Па - 1 мА |
| Расчетный ресурс работы насоса (при Р = 10-4 Па) | 294 000 ч |
| Масса | 4,2 кг |
Характеристики "Микропор"
| Диапазон регистрируемых массовых чисел масс-спектрометра | 1 – 300 а.е.м |
| Разрешение масс-спектрометра на уровне 10% высоты пика | 0,5 – 2,5 а.е.м. |
| Пороговая чувствительность анализатора | 0,01 – 10 ppm |
| Максимальное рабочее давление | 1×10-4 торр |
| Напряжение питания | 220 В, 12 – 36 В |
| Время непрерывной работы | не менее 6 ч |
| Ёмкость аккумуляторной батареи | 14 А•ч |
| Масса | 24 кг |
| Габаритные размеры | 500 × 305 × 457 мм |
Характеристики "Микропор-М"
| Диапазон регистрируемых массовых чисел масс-спектрометра | 1 – 300 а.е.м. |
| Разрешение масс-спектрометра на уровне 10% высоты пика | 0.5 – 2.5 а.е.м. |
| Пороговая чувствительность анализатора | 0,01 – 10 ppm |
| Максимальное рабочее давление | 1×10-4 торр |
| Напряжение питания | 220 В |
| Потребляемая мощность | не более 70 Вт |
| Масса | 29 кг |
| Габаритные размеры | 510 × 220 × 390 мм |
Примеры спектров
Масс-спектр этилметилкарбоната
Публикации:
