分子泵在质谱技术中的应用

分流涡轮分子泵示意图。

分析仪器需要清洁、干燥的高真空系统，真空度范围为10-10~10-3mbar，涡轮分子泵技术为质谱仪等分析仪器的广泛应用奠定了基础。本文简单介绍了德国普发真空公司的分子泵在便携质谱、在线质谱、GC-MS、LC-MS、ICP-MS、TOF-MS以及其他质谱仪器上的应用。

真空技术的要求

高真空系统主要包括分子泵、机械泵、干泵和真空计等，分析仪器生产商和最终用户对真空系统的要求主要包括：分子泵的性能，包括抽气速率、气体压缩比、进气负载、前级真空要求等；前级真空，例如机械泵、干泵等；低成本，包括原始设备成本、运行成本、维护成本、维护周期、现场维护等；可靠性、安全性；空间尺寸、安装角度、功耗等。

便携质谱

便携质谱仪可以满足不同现场进行实时分析的需要，例如不明危险物的快速定性分析、野外实时分析、密闭环境监测、工业过程控制的多点监测等。这些应用环境要求便携质谱仪的真空系统体积小、重量轻、能耗低。普发公司分子泵和干泵的组合可满足这些要求。例如分子泵HiPace 10（1.8 kg）和膜片干泵MVP006（1.8 kg），抽速达到10 L/s，可以很快地获得10-5 mbar极限真空度。分子泵HiPace 80（2.4 kg）和膜片干泵MVP006的组合，分子泵抽速达到67 L/s，极限真空度达到10-10 mbar。这些配置广泛应用于便携飞行时间质谱仪和便携离子阱质谱仪。

在线四极质谱仪

在线四极质谱仪主要用于气体组分的在线分析，广泛应用于催化、环境分析、发酵、燃料电池、冶金、地质分析、同位素分析、气体标定、汽车尾气分析、激光技术、化学化工、半导体工业等领域。主要应用分子泵HiPace 80或者SplitFlowTM分流涡轮分子泵和膜片干泵MVP015或者MVP020，干燥清洁的真空环境避免了使用机械泵返油造成油污染。使用SplitFlowTM50 或者SplitFlowTM 80 的分流涡轮分子泵，可以节约空间，易于集成，耐冲击。

色谱-质谱联用仪

GC-MS主要使用的载气是H2、He、N2、Ar、O2等，由于H2、He是小分子气体，在分子流状态下无序运动速度快。HiPace 80、HiPace 300、HiPace400气体的抽气能力高，而且在N2抽速相近的情况下，H2气体的抽速快，压缩比大，进气负载高。大大降低了质谱仪的信号背景，提高了灵敏度。HiPace80主要用于进气负载小的仪器，而HiPace 300、HiPace400用于进气负载大的质谱仪。LC-MS主要使用2个Hipace 300或者SplitFlow分流涡轮分子泵。主要使用的前级泵包括DUO1.3、DUO2.5、DUO5M和Peta系列的机械泵以及各种真空计。

电感耦合等离子体质谱仪

在ICP-MS里，主要安装德国普发真空的SplitFlowTM分流涡轮分子泵。每套质谱分析系统都有其独特的设计要求，德国普发真空为客户量身定制分流涡轮分子泵，尺寸、功率、抽速、负载、压缩比等参数都按特定的要求设计（见图）。SplitFlowTM分流涡轮分子泵广泛地安装在Bruker，Thermo等ICP-MS仪器中。另外，OnToolTM Booster150超级干泵，采用全新的设计概念，设计紧凑，直排大气，极限真空可达10-5mbar，现在也已安装在高端ICP-MS上。

其他质谱仪的应用

德国普发真空的分子泵也广泛应用于TOF-MS、PTR-MS、MS-MS、磁质谱等仪器中，主要使用的分子泵有Hipace 300，Hipace 400，HiPace 700以及 SplitFlowTM分流涡轮分子泵。