Extrel MAX300-CAT Tisch-Massenspektrometer

schnell – präzise – zuverlässig – robust

Das Extrel®- Massenspektrometer MAX300TM-CAT bietet sich für mehrere Untersuchungszwecke an. Zum einen ist das die Konzentrationsanalyse von Gasgemischen. Das Gerät analysiert die Zusammensetzung innerhalb von Sekunden. Prinzipiell sind alle Komponenten zwischen 1 ppm und 100 % messbar. Die patent-geschützte Questor®-Software errechnet mit Hilfe eines linearen Gleichungssystems die gemessenen Massenintensitäten direkt in Konzentrationswerte um, wobei Überlagerungen von Massenpeaks berücksichtigt werden.

Zum anderen erlaubt das Gerät die Erfassung des Verlaufs einzelner Massenintensitäten in Echtzeit, um die Dynamik von Abläufen mit Gasbeteiligung mit hoher zeitlicher Auflösung untersuchen zu können – eine Fragestellung, die in den viellfältigsten Arbeitsgebieten auftritt: angefangen bei der chemischen Verfahrenstechnik (Katalyse und der Reaktionskinetik), Metallurgie (Oberflächenveredelung bis zur Biologie (Verfolgung biochemischer Reaktionen)

Extrel® ist ein registriertes Handelszeichen der Extrel CMS, LLC, 575 Epsilon Drive, Pittsburgh, PA 15238 USA, MAX300™ ist ein Handelszeichen der Extrel CMS, LCC, 575 Epsilon Drive, Pittsburgh, PA 15238 USA.

 

Anwendungen

Fermentation Prozessführung mit einem Quadrupol-Prozess-Massenspektrometer

Massenspektrometer (MS) werden häufig zur Überwachung und/oder Steuerung von Fermentationsprozessen eingesetzt.

Dabei sind es die kurze Ansprechzeit, die hohe Genauigkeit und die Fähigkeit zur Analyse der inerten Komponenten Stickstoff oder Argon, die ein MS zu einem idealen Werkzeug für diese Aufgabe machen, weil die hohe Messrate in eine große Anzahl an Messstellen umgemünzt werden kann. Somit kann ein Gerät zur Überwachung von ca 60 Fermentern eingesetzt werden wobei nur ein Gerät zu pflegen zu kalibrieren und zu warten ist.

Bei kritischen Abläufen im pharmazeutischen Bereich, wo sehr teure Produkte hergestellt werden, kann infolge der hohen Abtastrate ein Prozess schneller nachgeführt , damit die Parametervarianz verengt und somit Ausbeute oder Qualität deutlich verbessert werden.

Prozess-Gas-Analysator für Bioreaktoren und Fermentation:

  • Messung von CO2, O2, aber auch von Alkoholen und Produkten
  • Messung von N2, Ar für die Bilanzierung des Prozesses,
    d.h. Erfassung der Sauerstoffspeicherung im Organismus
  • Probenahme ohne Kontaminationsrisiko
  • Berechnung von Kontrollparametern in Echtzeit (z.B. Respirationsquotient)
  • Mehrpunbkt probenahmen bis zu 80 Messstellen
  • Hohe Genauigkeit für optimale Prozessautomatisierung
  • Geringer Wartungsaufwand (Kalibrierung, etc.)
  • Methoden für alle Scale-up-Stufen einsetzbar,
    (Labor, Pilotanlage, Produktion)

 

Atemluft

Mit der direkten Anbindung der Spezialkapillaren mit 2 m Länge und einem Durchmesser von 0,15 mm an die Vorvakuumpumpe wird das MAX300 zum idealen Werkzeug für die Untersuchung der Lungenfunktion Messaufgabe machen.

Dabei zeichnen folgende Eigenschaften ein Massenspektrometer gegenüber anderen Analysenverfahren aus:

  • Das MS misst alle relevanten Gaskomponenten O2, CO2, Ar und N2.
  • Die Response-Time von 85 ms erlaubt die Auflösung eines Atemzugs in 400 Schritten
  • Es benötigt sehr wenig Messgas, so dass der normale Atemablauf durch die Messung nicht gestört wird
  • Über die Stickstoffbilanz kann der erweiterte Respirationsquotient RQ ohne Flussmessung präzise ermittelt werden.
  • Zudem kann die Messung ohne zusätzlichen apparativen Aufwand jederzeit auf flüchtige organische Verbindungen ausgedehent werden, um beispielsweise Biomarker im Spurenbereich bis 10 ppb zu erfassen.

Fragestellungen zur Atmung bzw. zum Stoffwechsel-Untersuchungen finden sich auf auf sehr vielen Gebieten:

  • in der Untersuchung des Stoffwechsels unter anderen Druckbedingungen
    • Niederdruck: z.B. zur Simulation großer Höhen im Hochgebirge oder in der Luftfahrt bzw.
    • Hochdruck: in der Tauchtechnik
  • im Leistungssport
  • in der Medizin
    • zur wissenschaftlichen Erforschung der Ernährung und des Stoffwechsels (z.B. Diabetes)
    • zu diagnostische Zwecken ( Lungenkrebs, TBC, Stofwechselerkrankung)

 

Komponente Konzentrationsbereich in % Bestimmungs- Masse (in au)

 

Std-Abweichungσ (in ppm)

 

minimal maximal
Kohlendioxid 0 10 44 40
Sauerstoff 15 25 32 150
Wasserdampf 0 2,5 18 55
Stickstoff 70 80 28 270
Argon 0,5 2 40 25

Literatur: Ran Arieli, Respiratory Physiology & Neurobiology 170 (2010) 183-184

Technische Daten

Spezifikation
Massen Selektion Quadrupol Massen-Filter, zylindrische Stabelektroden mit 6,35 mm Durchmesser
Massenbereich 2 bis 100 AMU (Standard) 300 AMU (optional)
Messrate bis zu 1000 Messungen je Sekunde
Messbereich  1 ppm bis 100%
Messgasbedarf  10 µl/min
Probendruck  Überdruck bis 1,4 bar (ohne Probenahmepumpe Unterdruckbereich (nur mit Probenahmpumpe)
Probenahmeleitung  direkt in Vakuumkammer ca 50 cm Kapillare optional beheizbar bis 200°C
Ionisierung  Elektronen-Stoß-Ionisierung
Elektronenstoßenergie 40 bis 150 eV, einstellbar
Detektoren  Kombination Faraday-Detektor und Elektronen-Vervielfacher (SEV)
Vakuum 1 x 10-6 torr
Abmessungen 46,5 cm x 46,5 cm x 57,1 cm (B x T x H)
Gewicht 25 kg
Spannungsversorgung 110/230V AC 50/60Hz
Umgebungstemperatur bis 40°C
Umgebungsfeuchte nicht kondensierend
Steuerrechner separat beizustellen
Questor-Software wertet Peaks aus und berechnet Konzentrationsgrößen Methodenentwicklung und Kalibriermanagement ermöglicht Trend und Messwertausgabe, Definition und Ausgabe von beliebigen abgeleiteten Werten, programmierbare Alarmschwellen, frei programmierbare Abfolge der Vielpunktprobenahme

Vorläufige Daten, Änderungen vorbehalten

 

Technische Datenblätter