Quadrupole Mass Spectrometer Coupling for High Gas Detection Sensitivity from Low to High Mass Range

Quadrupole Mass Spectrometer Coupling for High Gas Detection Sensitivity from Low to High Mass Range

The Fleshed-Out Design of the QMS 403 Aëolos Quadro for Coupling to TGA, STA, DSC and DIL Systems

The 403 Aëolos Quadro quadrupole mass spectrometer is a new compact mass spectrometer with a heated capillary inlet system for routine analysis of gases and, in particular, volatile decomposition products of thermal analysis. This system is optimized for coupling to differential scanning calorimeters (DSCs), thermogravimetric analyzers (TGAs) and dilatometers (DILs).

Capillary Coupling for Optimized Gas Flow Conditions

  • Single-step pressure reduction
  • Minimization of cold spots in the entire transfer path of the gases due to an even temperature of 300°C (optionally 350°C)
  • Heated chamber for easy handling and precise adjustment of the quartz glass capillary inlet to the QMS
  • Flexible, allowing standard thermoanalytical measurements and also simultaneous TGA, MS (GC-MS) and MS-FT-IR measurements
  • Very robust and service-friendly while still maintaining high sensitivity (detectable mass loss in the μg-range)
  • TGA-MS measurements under humid atmospheres possible
  • Hyperbolic quadrupole system with pre-filter for improved transmission in the high mass range and improved sensitivity in the low mass range (e.g., H2, He)
  • SEM with discrete dynodes and integrated Faraday cup for high dynamic range and long lifetime
  • 3-D presentation of MS and thermal analysis data
  • Operation and data evaluation with Proteus® software

Sophisticated Heated Transfer System and Single-Step Pressure Reduction for Loss-Free Gas Transport

The high temperature of the gas transfer system and the absence of pressure reduction orifices practically eliminate condensation of decomposition products during thermal analysis experiments. This achieves a high detection sensitivity and facilitates quantitative detection of all identified gas components.

The inlet system with the capillary allows for the investigation of other gas sources independent of the thermoanalytical system.

Design of the NETZSCH Thermal Analyzers

Already from the outset, NETZSCH thermal analysis devices were developed with the possibility of coupling in mind. Over the last 40 years, the gas transport path – which starts at the furnace outlet and progresses via the adapter and capillary up to the QMS inlet – has been considered and optimized at every new phase in development. Today, any gas loss caused by condensation at cold spots has nearly been eliminated; also, very low carrier gas flow rates are sufficient for complete transfer. The minimal dilution of the volatile sample products released results in high detection sensitivity with the TGA/STA/DIL-QMS 403 Aëolos Quadro.

 

Application Areas of the QMS 403 Aëolos Quadro Coupling

 

  • Decomposition                 
    • Dehydration
    • Stability
    • Residual
    • Solvent Pyrolysis
  • Solid-Gas Reactions
    • Combustion
    • Oxidation
    • Corrosion
    • Adsorption
    • Desorption
    • Catalysis
  • Composition Analysis
    • Polymer Content
    • Proximate Analysis
    • Binder Burn-Out
    • Dewaxing
    • Ash Content
  • Evaporation
    • Vapor Pressure
    • Sublimation

 

Key Technical Specifications

Key Technical Specifications

(subject to change)

  • Mass range:
    1 u to 300 u(*), optionally 512 u, including autotuning
  • Ion source:
    Cross beam El
  • Cathodes/Filaments:
    2 Y2O3-coated iridium cathodes
  • Detector:
    sem with discrete dynodes and integrated Faraday cup
  • Vacuum system:
    turbomolecular pumps with 4-stage diaphragm pump (oil-free)
  • Capillary:
    Quartz-glass (max. 300°C), optionally stainless steel (max. 350°C), with supply coil, easily exchangable
  • Adjustable heating of adapter head:
    Capillary and QMS inlet system to a maximum of 300°C (optionally 350°C)
  • Pressure reduction:
    Single-step, from 10³ mbar to 5x10-6 mbar, no orifice
  • QMS measuring modes:
    Scan analog, scan bargraph, MID
Coupled to TGCoupled to TG
A Single Software Program – Proteus Fully Controls Thermal Analyzer and QMS 403 Aëolos Quadro

A Single Software Program – Proteus Fully Controls Thermal Analyzer and QMS 403 Aëolos Quadro

Proteus® software entirely controls measurements using QMS 403 Aëolos Quadro coupled to a thermal analyzer. The software combines the two coupled methods into a single software application for both control and data acquisition.

  • Individual definition of any parameters relevant to thermal analysis (e.g., temperature program, heating rate, etc.) as well as any parameters relevant to the mass spectrometer (e.g., mass ranges, scans, etc.)
  • Simultaneous start and stop of the hyphenated measurement
  • Evaluation of MS results in Proteus®
  • 3-D presentation of spectra data together with temperature, TGA and/or DSC curves and single mass number traces, including peak determination, different color schemes, and surface views
  • Spectra export in NIST format for identification in the NIST database






Simultaneous presentation of the MS and thermoanalytical data in a 3-D cube. STA-QMS measurement on polystyrol (PS) granules.

Accessories

Accessories

With the PulseTA® technique, an exactly defined quantity of gas is injected into the purge gas of the thermobalance (TGA) or the simultaneous thermal analysis instrument. PulseTA® is a perfect tool for achieving quantitative gas detection in separate calibration runs or even online during a sample measurement.

Application of PulseTA®

  • Injection of inert gas for calibration purposes
  • Injection of reactive gas for gas-solid reactions, e.g., reduction of metal oxides by hydrogen pulses
  • Injection of reactive gas for adsorption purposes, e.g., ammonia adsorption by a zeolite 
Letteratura

Letteratura

Documentazione dell'applicazione

Documentazione dell'applicazione
Documentazione dell'applicazione
Documentazione dell'applicazione
Documentazione dell'applicazione
Documentazione dell'applicazione
Documentazione dell'applicazione
Documentazione dell'applicazione
Documentazione dell'applicazione
Documentazione dell'applicazione
Documentazione dell'applicazione
Documentazione dell'applicazione
Documentazione dell'applicazione

Several standards such as NaHCO3 and CuSO4 * 5H2O are investigated by evolved gas analysis (TG-FTIR and TG-MS) in order to identify and quanitfy the relreased amount of gases

JTAC, Vol 83 (2006) 2, 321

In order to download, the complete paper, please visit Journal of Thermal Analysis and Calorimetry: springerlink.metapress.com/content/f87806577257t86v/

Documentazione dell'applicazione

Several standards such as NaHCO3 and CuSO4 * 5H2O are investigated by evolved gas analysis (TG-FTIR and TG-MS) in order to identify and quanitfy the relreased amount of gases.

 

published: Thermochim. Acta, 440 (2006) 81

Documentazione dell'applicazione

Investigation of the thermal evolution process of mixed oxide solid films by means of TG-MS

published: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry

Documentazione dell'applicazione
Documentazione dell'applicazione
Documentazione dell'applicazione

Characterization of decomposition products of iron hydroxide sulfate by means of TG-DSC-MS

published: LaborPraxis März 2008

Poster

Webcast

NETZSCH Webinar Evolved Gas Analysis
Unleashing the Power of Thermogravimetric Analysis TGA or STA
NETZSCH-Webinar Measuring Identifying Gas Release from Li-ion Batteries and Battery Materials Decomposition

Potrebbe essere anche interessato a:

QMS 403/5 SKIMMER – Sistema di Accoppiamento

La più alta sensibilità di rilevazione attraverso l’accoppiamento diretto della STA 409 CD con lo spettrometro quadrupolare (QMS).

STA 449 F3 Jupiter®

La STA 449 F3 Jupiter® combina i vantaggi di una bilancia ad alta sensibilità ad una vera Analisi Differenziale a Scansione. Il sistema può essere facilmente ottimizzato per le applicazioni più varie, cambiando le fornaci e impiegando i diversi sensori TG, TG-DTA e TG-DSC.

Accoppiamento GC-MS

NETZSCH, in collaborazione con JAS (Joint Analytical Systems), ha progettato e propone una nuova svolta nell’analisi dei gas di reazione. I prodotti di decomposizione provenienti dalla TGA/STA sono convogliati, attraverso una transfer line riscaldata, direttamente al sample loop del blocco d’iniezione del GC. Attraverso l’iniettore, le sostanze raggiungono la colonna, dove sono separate e infine analizzate dal rivelatore. La caratteristica distintiva di questo nuovo sistema è che la partenza dell’analisi è guidata dagli eventi (modalità event-controlled). In questo modo è possibile garantire l’esatta determinazione delle sostanze rilasciate in funzione della temperatura, che a sua volta consente la correlazione diretta con gli eventi di perdita di massa risolti dalla bilancia.

STA 449 F1 Jupiter®

Con l’introduzione della STA 449 F1 Jupiter®, NETZSCH ha raggiunto nuovi standard. Flessibilità illimitata di combinazioni e prestazioni ineguagliabili sono alla base dell’ampia gamma di applicazioni nel campo dei metalli, materie plastiche, materiali ceramici e compositi, in un vasto intervallo di temperature (-150...2400°C).

DSC 404 F1 Pegasus® – DSC ad alta temperatura

Il NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® (Calorimetro Differenziale a Scansione) consente la determinazione del calore specifico e degli effetti termici in un intervallo di temperature vasto e con riproducibilità, risoluzione e accuratezza eccezionali. Il sistema ad alto vuoto, le diverse fornaci e sensori fascilmente intercambiabili dall’utente fanno del DSC 404 F1 Pegasus® la strumeto ideale per analisi DSC di altissimo livello sia per la ricerca nelle Università che per lo sviluppo dei materiali nel settore industriale.

DIL 402 Expedis Select & Supreme

I nuovi dilatometri DIL 402 Expedis Select e Supreme offrono una tecnologia all'avanguardia e sono progettati per un'ampia gamma di applicazioni. Tutti gli strumenti della serie DIL Expedis sono dotati della rivoluzionaria cella di misura NanoEye, una nuova frontiera in termini di intervallo di misura, precisione e accuratezza.

TG 209 F1 Libra®

La flessibilità di analizzatore termogravimetrico lo rende capace di coprire ogni applicazione immaginabile, in un intervallo di temperatura esteso fino 1100°C. Il sistema è fornito già completo di alcune opzioni avanzate: BeFlat® permette la correzione automatica della linea di base, la velocità di riscaldamento fino a 200 K/min garantisce tempi di analisi più brevi, la fornace in ceramica anti-corrosione assicura l’analisi anche di polimeri fluorurati e clorurati, c-DTA® aggiunge informazioni sui processi endotermici ed esotermici nel campione.