Extrel MAX300-RTG Industrie-Massenspektrometer

Das ideale Werkzeug

  • für die Multikomponenten-Gasanalytik von Prozessströmen
  • mit minimalen Ansprechzeiten
  • mit Mehrpunktprobenahme in kurzen Intervallen
    (über optionale Messstellenumschalter 16-, 31-, 46-, 61-, 80-fach und mehr)
  • wenn eine große Messbereichsdynamik gefordert ist (ppb bis %)
  • wenn Messgase nur mit Untedruck (ab 10 mbar) vorliegen
  • wenn Edelgase, Stickstoff, Wasserstoff, Deuterium oder Chlor bzw. Fluor zu messen sind

Das Extrel MAX300-RTG MS zeichnet sich aus durch:

  • stabile Massenzuordnung
  • langzeitstabile Fragmentierung

 

Beschreibung MAX300-RTG

Das Extrel®- Massenspektrometer MAX300-RTG ist speziell konzipiert für die Konzentrationsanalyse von Gasgemischen unter harten Prozessbedingungen, was auch heiße und feuchte Gasgemische einschließt. Das Gerät analysiert die Zusammensetzung innerhalb von Sekunden, weshalb Software und Probenahme bereits für die Mehrpunktanalyse (bis 61 Messstellen) ausgelegt sind. Prinzipiell sind alle Komponenten zwischen wenigen ppb und 100 % messbar.

Die patentierte Questor®-Software errechnet mit Hilfe eines linearen Gleichungssystems aus den gemessenen Massenintensitäten direkt die Konzentrationswerte, wobei Überlagerungen von Massenpeaks berücksichtigt werden. Konzentrationswerte bzw. daraus ableitbare Kenngrößen stehen analog oder via Busprotokoll zur Verfügung. Der Anwender kann problemlos Applikationen selbst abändern bzw. neu erstellen. Durch Entfernung bzw. Ergänzung von Messkomponenten kann das Gerät an andere Aufgaben angepasst werden. Die Steuerungssoftware ist 21 CFR,Part 11-kompatibel.

 

Anwendungen

  • Ethylenoxidproduktion –> Steuerung der Katalysatoraktivität mittels CKW-Dosierung
  • im Ethylen-Cracker –> Optimierung der Ausbeute
  • in der Ammoniak-Synthese –> Einstellung der Stöchiometrie (Ausschleußen von Argon)
  • in der Methanol-Synthese –> Einstellung des optimalen Dampf/Kohlenstoff-Verhältnisses
  • in der Pharmazie –>Ermittlung des respiratorischen Quotienten (RQ)
  • in der Pharmazie –>Überwachung eines Lösemitteltrocknungsprozesses (inbesosendere bei Vakuumtrocknung)

 

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

Spezifikationen
Massenselektor Qudrupol-Massenfilter
Stabelektroden mit 19 mm Durchmesser
Massenbereich 2 bis 250 AMU (Standard), bis 300 AMU (Option)
Ionisierung Elektronen-Stoss-Ionisierung
Elektronenquellen zwei Filamente: ein Betriebs- und ein stand-by-Filament
mit automatischer Umschaltung bei Ausfall
Detektoren Faraday-Detektor, alternativ
Kombination Faraday-Detektor und Elektronen-Vervielfacher (SEV)
Probenzuführung in Vakuumsystem via Edelstahl-Kapillare
Detektierbare Komponenten Alle Gase und Dämpfe (bzw. deren Fragmentionen)
mit einer Molmasse im Bereich des Analysators
Nachweisgrenze Für Komponenten ohne spektrale Überlagerungen,
bei einer Messdauer von 300 ms je Massepunkt:
Faraday-Detektor: 10 ppm (parts per million).
Elektronen-Vervielfacher: 10 ppb (parts per billion)
Messbereichsgrenze 100%
Messbereichs-Dynamik Faraday Detektor: Fünf Zehnerpotenzen
Doppel-Detektor (Faraday/SEV): Acht Zehnerpotenzen
Genauigkeit ± 0,0025 absolut, basierend auf einer Argon-Konzentration von 1%
ohne Querempfindlichkeiten (0,25% relative Standardabweichung)
Stabilität/Drift ± 0,005 absolut in 30 Tagen, basierend auf einer Argon-Konzentration von 1%
ohne Querempfindlichkeiten
(0,25% relative Standardabweichung)
Messdauer Standardbetrieb: 400 Millisekunden je Komponente
Spezialbetrieb kleiner eine Millisekunde möglich
Daten-Verarbeitung Extrel Prozess-Kontroll-Software Paket,
für Prozessgasanalyse und Steuerung
beliebig einstellbare Messwert-/Trendanzeige
beliebig einstellbare Beprobungs-Sequenz
beliebig programmierbare Sekundärgrößen
frei programmierbares Alarmverhalten
Datenanbindung Ethernet: TCP/IP, Modbus, RTU,
Analogausgänge
Anforderung an den Auswerterechner Pentium IV oder besser, Microsoft Windows 2000 oder XP,
ein PCI-Slot mit vollem Funktionsumfang, CD-ROM,
512 MB freier RAM-Speicher, 10 MB freier Speicher auf der Festplatte.
Prozessanbindung: TCP/IP, Ethernet, MODBUS (bidirektional), OPC, analog
Energieversorgung 100 – 120 VAC, 50/60 Hz. 12 A, Wechselstrom
200 – 240 VAC, 50/60 Hz, 6.3 A, Wechselstrom
Vakuum-System geschützt gegen Ausfall der Stromversorgung
Temperatur Betrieb -26 °C bis 49°C
Kaltstart: T > 12 °C
Gewicht 190 kg (Analysator), 18 kg (Rollwagen)
Abmessungen 1561 x 1215 x 640 (H x B x T ) in mm (einschl Rollwagen)
Kompatibilität zu 21 CFR, Part 11 (US Food and Drug Administration)
Zulassung(en) CE,
optional ATEX IIBT3 oder T4
Option Vielpunktprobenahme-Umschaltventil (16, 31, 46, 61, 80 Messstellen)

 

Technische Datenblätter