Quadrupole Mass Spectrometer Coupling for High Gas Detection Sensitivity – All Controlled via a Single Software Application

Quadrupole Mass Spectrometer Coupling for High Gas Detection Sensitivity – All Controlled via a Single Software Application

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). The software is unique: fully integrated MS software for measurement and analysis.

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.



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 


Literatura przedmiotu

Literatura przedmiotu
Literatura przedmiotu

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/

Literatura przedmiotu

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

Literatura przedmiotu

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

published: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry

Literatura przedmiotu
Literatura przedmiotu

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

published: LaborPraxis März 2008



NETZSCH Webinar Evolved Gas Analysis
Unleashing the Power of Thermogravimetric Analysis TGA or STA
NETZSCH-WebinarMetody sprz?one stosowane w analizie termicznej EGA
NETZSCH-Webinar Measuring Identifying Gas Release from Li-ion Batteries and Battery Materials Decomposition

Być może jesteś zainteresowany:

QMS 403/5 SKIMMER - System sprzężony SKIMMER

Powyższy system zapewnia najwyższy poziom detekcji wydzielanych gazów dzięki bezpośredniemu sprzężeniu QMS z analizatorem termicznym STA 409 CD poprzez unikalny system SKIMMER. (Analiza wydzielanych gazów EGA)

STA 449 F3 Jupiter®

Analizator termiczny łączący w sobie zalety czułej termowagi ze skaningową kalorymetrią różnicową. Wymienne piece i sensory TG, TGA-DTA oraz TGA-DSC sprawiają, że jest to wszechstronny przyrząd umożliwiający przeprowadzenie różnorodnych pomiarów dla szerokiej grupy materiałów.

Sprzężenie GC-MS

Nasza współpraca z producentem chromatografów gazowych – JAS (Joint Analytical Systems) to kolejny krok milowy w zakresie analizy wydzielanych gazów (EGA). W tym układzie gazy reakcyjne pochodzące z TGA/STA są bezpośrednio wprowadzane do układu chromatografu gazowego GC za pośrednictwem podgrzewanej linii transferowej a następnie kierowane do kolumny chromatograficznej, gdzie następuje ich rozdział i identyfikacja za pomocą odpowiednich detektorów. Start pomiaru następuje zdarzeniowo (ang. event-driven), co pozwala na identyfikację wydzielanych gazów w pełnej korelacji z temperaturą oraz ubytkiem masy rejestrowanym na termowadze.

STA 449 F1 Jupiter®

Niezwykle możliwości konfiguracyjne oraz wydajność STA 449 F1 Jupiter® zapewniają charakterystykę szerokiej grupy materiałów, takich jak ceramika, metale oraz tworzywa sztuczne czy kompozyty w zakresie temperatur: -150...2400°C.

DSC 404 F1 Pegasus® – Wysokotemperaturowy DSC

Nowy wysokotemperaturowy NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® służy do określenia ciepła właściwego oraz efektów energetycznych. Umożliwia pracę w szerokim zakresie temperatur z wysoką rozdzielczością i dokładnością. Prożnioszczlena konstrukcja, różnorodne wymienne piece oraz sensory sprawiają, że ten model jest idealnym narzędziem do stosowania w ośrodkach naukowo-badawczych oraz w przemyśle produkcyjnym.

DIL 402 Expedis Select & Supreme

The new dilatometer DIL 402 Expedis Select and Supreme offer state-of-the-art dilatometer technology and are designed for a wide range of sophisticated applications. All instruments of the DIL Expedis series feature the revolutionary NanoEye measuring cell; a new dimension in measuring range and accuracy.

TG 209 F1 Libra®

Rozbudowana konfiguracja i bogate wyposażenie TG 209 F1 Libra® z linii premium pozwala na realizację bardzo szerokiego spektrum aplikacyjnego w termograwimetrii - do temperatury 1100°C. Dodatkową jej zaletą jest wiele niepowtarzalnych funkcji i cech, takich jak: BeFlat® umożliwiająca wykonanie pomiaru natychmiast po włączeniu urządzenia, duże szybkości grzania do 200 K/min zapewniające szybsze uzyskiwanie wyników, odporny na korozję piec ceramiczny, który wytrzymuje nawet obecność fluoru lub chloru zawartego w niektórych polimerach, a także funkcja c-DTA pozwalająca na wykrywanie i rejestrację efektów reakcji egzo- oraz endotermicznych.