Het toepassingsgebied van de ESS massapectrometer MS (rest)gasanalyse systemen is zeer breed. Een greep uit de reeds vele gerealiseerde applicaties staan hieronder samengevat in willekeurige volgorde.

Indien u meer wilt weten over één van deze applicaties, neem dan contact met ons op en we lichten het een en ander graag toe.


ESS MS detectielimieten - diverse gassen (oa)

     
         
   Brouwprocessen  
 

  • Guinness
  • Budweiser

ESS heeft gespecialiseerde (rest)gasanalysesystemen voor brouwerijen ontwikkeld. Ze zijn speciaal ontworpen om zeer lage concentraties onzuiverheden te kunnen detecteren in CO2 gas. Dit gas wordt gebruikt tijdens het bottelen of 'blikken' van bier en frisdranken.

De gassen die van toepassing zijn hier opgesplitst in 2 categoriëen:

Chemisch gas: gas geproduceerd als een afvalproduct van Ammonium Nitraat- of een PET-productieproces. Dit type gas kan Benzene, 1-3 Butadiene, Methanol, Xylene of Styrene bevatten.

Teruggewonnen gas: dit gas is teruggewonnen uit het fermentatie proces en wordt gefilterd om alcoholen te verwijderen. Dit gas kan hoge, uit het brouwproces afkomstige, concentraties alcohol's en aroma's bevatten.

Het analysesysteem bestaat uit een gecombineerd TD/MS met een direct gekoppeld massaspectrometer systeem om extra lage detectielimieten te kunnen realiseren. Het systeem is verder uitgerust met een membrame-inlet en een multi-stream sample selector. Met behulp van speciaal geschreven applicatiesoftware is een simpele userinterface gecreëerd, met de nodige alarmen op alle sample- en analysepunten. Het doel is om alle inkomende CO2 te analyseren voordat het gebruikt wordt en om filterbreuk tijdens het recoveryproces te monitoren.

Typisch geanalyseerde componenten en detectielimieten (TD-MS / Direct)

  • 1-3 Butadiene 0.1ppb / 1ppb
  • Benzene 0.1ppb / 1ppb
  • CO2 0.5ppm / 0.5ppm
  • COS 1ppb / 5ppb
  • DME 0.1ppb / 1ppb
  • DMS 1ppb / 5ppb
  • Ethanol 0.1ppb / 1ppb
  • H2S 5ppb / 5ppb
  • MEK 0.1ppb / 1ppb
  • Methanol 0.1ppb / 1ppb
  • MIBK 0.1ppb / 1ppb
  • SO2 10ppb / 10ppb
  • Styrene 0.1ppb / 1ppb
  • Toluene 0.1ppb / 1ppb
  • Xylene 0.1ppb / 1ppb
 
 Complexe gasmixen

  • BP
  • Dow Chemical

Complexe gasmixen hebben vaak te maken met overlappende massa's in de spectra. De krachtige software kan hier prima mee overweg door onder andere de mogelijkheden te benutten om te calibreren op multi-component complexe matrixen. De geinstalleerde systemen zijn ontworpen om snel de gasfase in PE en PET productie reactoren te monitoren en te controleren. Deze systemen hebben het grote voordeel t.o.v. traditionele Gas Chromatografen, dat ze een zeer snelle responsetijd bieden. GC-systemen hebben hiervoor zo'n 20 minuten nodig. In dat geval is men in feite 20 minuten 'blind'. Met het massaspectrometer systeem is de analyse in enkele seconden voltooid en verzamelt men veel meer informatie.

Systemen van dit type werken vaak op basis van DDE communicatie met een SCADA controlesysteem of een industrie-standaard (4-20mA) output. De onderstaande componenten zijjn geanalyseerd in een complexe mix.

Typisch geanalyseerde componenten en detectielimieten

  • CO 1ppm
  • CO2 10ppm
  • Ethane 10ppm
  • Ethylene 10ppm
  • Heptane 10ppm
  • Hexene 1ppm
  • Hydrogen 50ppm
  • iButane 10ppm
  • Methane 20ppm
  • Nitrogen 10ppm
  • Octene 1ppm
  • PMH(solvent) 1ppm
  • Propane 10ppm
  • Propylene 10ppm
 (Leef) mileubewaking

  • CRE
  • Protea
  • ETI
  • Government of Singapore

De EcoSys productserie is uitermate geschikt voor environmental monitoring toepassingen en emissiemetingen Deze serie biedt een oplossing voor vele toepassingen op het gebied van omgevingslucht- en schoorsteenemissie bewaking.

Het vaak toegepaste EcoSys systeem heeft, vooral voor environmetal monitoring, vele interessante features zoals volledig afstandbediend via GSM modems, automatisch uploading of downloading van de datafiles en eventueel alarmen, automatische hercalibratie, etc. Het lage stroomverbuik van de EcoSys (slechts 96 Watt) maken dit apparaat uitermate geschikt voor gebruik in combinatie met statische power supplies zoals battery packs, inverters of zelfs kleine dieselgeneratoren. De EcoSys heeft geen last van waterdamp en direct aangesloten worden op ongefilterde sampleleidingen in vele schoorsteenapplicaties.

In combinatie met een speciale watersampler is de EcoSys uitstekend geschikt voor afvalwater analyse.

Typisch geanalyseerde componenten en detectielimieten (TD-MS / Direct)

  • 1-3 Butadiene 0.1ppb / 1ppb
  • Benzene 0.1ppb / 1ppb
  • CL2 N/A 20ppb to 100%
  • CO2 0.5ppm / 0.5ppm
  • COS 1ppb / 5ppb
  • DME 0.1ppb / 1ppb
  • DMS 1ppb / 5ppb
  • Ethanol 0.1ppb / 1ppb
  • H2S 5ppb / 5ppb
  • HCL N/A 20ppb to 100%
  • HF N/A 20ppb to 100%
  • MEK 0.1ppb / 1ppb
  • Methanol 0.1ppb / 1ppb
  • MIBK 0.1ppb / 1ppb
  • NOX N/A / 10ppb
  • SO2 10ppb / 10ppb
  • SOX N/A / 10ppb
  • Styrene 0.1ppb / 1ppb
  • Toluene 0.1ppb / 1ppb
  • Xylene 0.1ppb / 1ppb
 Voedsel- en drankgassen

  • Hydrogas
  • Messer Gas
  • Distillers MG

Onze betrokkenheid bij voedsel- en drankgasanalyse is begonnen met de ontdekking door US FSA van 20ppb (niet gewenste) Benzene in de levering van CO2 bestemd voor een wereldleider op het gebied van softdrinks. Tot op de dag van vandaag mogen de spelers niet genoemd worden vanwege nog lopende juridische zaken.

Het probleem met "chemisch" CO2, zoals het genoemd wordt in de industrie, is de potentie tot weglekken van Benzene uit het natuurlijke gas wat gebruikt wordt als grondstof in het gassyntheseproces voor Ammonium Nitraat productie. Dit werd gefilterd met carbon filters op het eindproduct.

Het probleem hierbij is de de filterregeneratie tijd gebaseerd is op constante theoretische Benzene niveaus. De praktijk wijst uit dat er een enorme variatie is op de Benzene-input concentratie in de filtertrap, wat resulteert in een herhaalde breuk van de filters voordat ze uberhaupt regeneren. De regeneratievoorspelling gebeurd nu op basis van de massaspectra metingen afkomstig van een GeneSys systeem.

Dit heeft geresulteerd in één van de tot nu toe grootste projecten; de installatie van drie volledig automatische systemen, die samen in totaal 32 samplepunten monitoren, met in totaal meer dan 1 kilometer aan verwarmde samplegasleidingen. Het systeem bewaakt nu de CO2 kwaliteit op alle productiepunten en is in staat om het proces te stoppen indien ingestelde waarden worden overschreden.

Typisch geanalyseerde componenten en detectielimieten

  • Benzene 1ppb to 100ppb alarms at 5ppb (parts of process & finished product)
  • CO2 97 to 99.999% (parts of process & finished product)
  • Hydrogen 20-60% ( Synthesis Loop)
  • Nitrogen 40-50% ( Synthesis Loop)
  • Methane 0-500ppm ( Synthesis Loop)
  • Ethane 0-100ppm ( Synthesis Loop)
 Fermentatie

  • DSM

Onze producten kennen reeds een lange historie op het gebied van fermentatieprocessen; van bakkersgist tot medicijnen.

oa. DSM heeft instrumenten toegepast als onderdeel van een procescontrolesysteem om kleine veranderingen in de gist-atmosfeer waar te nemen. De betrouwbaarheid van dit systeem is enorm belangrijk omdat het in feite de sensor vormt in een volledig fermentation procescontrolesysteem. De systeemuitgangen zijn doorgelust naar de SCADA computers van de fabriek.

Typisch geanalyseerde componenten en detectielimieten

  • CO 0.5ppm to 100%
  • CO2 5ppm to 100%
  • Nitrogen 10ppm to 100%
  • Oxygen 10ppm to 100%
 Medisch

Ook de medische systemen zijn vaak zeer specialistisch en meestal geleverd in combinatie met zeer specifieke data acquisitie software. De medische systemen zijn uitgerust met een snelle parallelle interface om hoge samplerates te kunnen halen tijdens het monitoren van gas.

De algemene software biedt calibratie en monitoring tot maximaal 8 afzonderlijke inputs welke een combinatie kunnen zijn van massaspectometersignalen en externe apparatuur zoals hartritmemonitoren of bijvoorbeeld mondstukflowsensoren, etc.

In combinatie met de speciale applicatiesoftware zijn de medische systemen toepasbaar op de volgende gebieden:

Oefeningenonderzoek
Gebruikt voor het berekenen van de ademhalings quotient, hoeveelheden zuurstof en CO2 in het bloed van patienten terwijl ze in rust zijn of een gecontroleerde oefening doen. De software is o.a. toepasbaar in de volgende segmenten: sportmedicijnen, post-operatie patientenzorg, evaluatie van chronische hart en longaandoeningen en klinische trials van medicijnen voor hart- en vaatziekten.

Gemeten gassen, externe inputs en output data

  • O2 Flow as Volume End Tidal CO2 & 02
  • CO2 Heart Rate RQ
  • N2 MVP VCO2
  • USER Configured VO2
  • Minute Volume
  • BPM
  • Response time for 5-95% signal is less than 80ms
  • Sampling frequency up to 50Hz

"Functionel Residual Capacity"
De FRC bij pasgeborenen is een indicator voor de algehele longontwikkeling en is bijzonder interessant voor behandeling van te vroeg geboren kinderen. De MediSys (een speciale uitvoering van de GeneSys) biedt uitkomst bij het onderzoek van deze FRC.

Gemeten gassen, externe inputs en output data

  • O2 Flow as Volume Endtidals and FRC
  • CO2
  • N2
  • Freon (saturation volume markers)
  • Acetylene (saturation volume markers)

Doorbloeding en samenstelling
Speciale software is ontwikkeld om zeer kleine veranderingen in een zeer kleine hoeveelheid gas aan te kunnen tonen in de keel. In dit deel van het lichaam is de doorbloeding en de samenstelling hiervan een verwachte belangrijke indicator voor astma.

 Defensie

Er zijn veel militaire toepassingen. Het is natuurlijk te begrijpen dat we bij veel van deze toepassingen niet in detail kunnen treden. Een globale samenvatting van de gerealiseerde toepassingen:

Het testen van militaire filters
Hierbij worden de integriteit en breukkarakteristieken van filtersystemen voor persoonlijke veiligheid getest. Denk hierbij aan filters die hun toepassing vinden in APC's, scheeeps- en vliegtuig cabinefiltersystemen.

De meerderheid van deze systemen zijn uitgerust met een twin-inlet configuratie waarbij tegelijkertijd de buitenlucht in het veld (welke voor het filter aangeboden wordt) en de lucht na luchtfiltratie gemeten. Deze systemen zijn toepasbaar voor veldtesten of labopstellingen.

Militaire atmosfeerbewaking
Een bekende toepassing is SAMS (Submarine Atmosphere Monitoring System) Hierbij wordt de in te ademen lucht aan boord van schepen en onderzeeboten continue bewaakt ten behoeve van veiligheid van het personeel. De systemen zijn volledig geautomatiseerd en zijn uitgerust met een multi-point bewaking met logfile mogelijkheden en alarminstellingen. De systemen zijn ontworpen naar strenge militaire specificaties, schok getest tot 9G en dus zeer robuust.

Filter Testing typisch geanalyseerde componenten en detectielimieten

  • Chlorine 10ppm to 100%
  • Methylene Chloride 10ppm to 100%
  • Oxygen 0-25%
  • CO2 10ppm to100%
  • CO 1ppm to 100%  

SAMS typisch geanalyseerde componenten en detectielimieten

  • Nitrogen 10ppm to 100%
  • Hydrogen 50ppm to 50%
  • Oxygen 0-25%
  • CO2 10ppm to100%
  • CO 1ppm to 100%
  • Freons 10ppb up
 Lekzoeken, airconditioning en koeling

  • IMI Cornelius
  • Infumedics Inc.

In het kader van kwaliteitsbewaking en het kunnen garanderen van meer dan 10 jaar garantie op koelsystemen, is er zeer veel belangstelling voor de speciaal ontwikkelde Freon single of dual inlet lekzoeksystemen. De LeakSys systemen bieden uitkomst bij het bewaken en controleren op micro-lekjes tijdens het fabriceren van koel- of vriessystemen.

Simpliciteit was de uitgangspositie tijdens het ontwerpen. De LeakSys beschikt over een simple drukknop interactie met de gebruiker via een on-screen menu of middels de tiptoetsbediening op de robuuste probe. De detectie is zo snel dat het systeem in staat is te schakelen tussen probes en zo de resultaten weergeeft van van 2 metingen tegelijkertijd. In feite 2 lekzoeksystemen voor de prijs van een enkele !

De systemen bieden een zeer snelle responsetijd en zeer lage detectielimieten (sub 0.001g/yr) De handset en het alarmdisplay zorgen ervoor dat de gebruiker zich kan concentreren op zijn werk zonder continue te moeten opkijken richting een afzonderlijke monitor.

Typisch geanalyseerde componenten en detectielimieten in g/yr

  • Freon R11 0.01
  • Freon R114 0.01
  • Freon R12 0.01
  • Freon R13B1 0.01
  • Freon R245 0.01
  • Freon R21 0.01
  • Dimel Vertel Blend 0.01
  • Helium 0.01
 "Bulb cracking" analyse

  • Philips
  • Samsung
  • Woree lighting

Veel fabrikanten van gevacuumeerde (en daarna met specifiek gas gevulde) producten zoals; verlichting, plasma display panelen, en anderen hebben een groot belang bij het onderzoeken van de gassamenstelling van een gesealed product na fabricage. Een productsample wordt opgeofferd en de gasinhoud wordt geanalyseerd ten bate van kwaliteitsprogramma's en R&D.

In zijn algemeenheid bestaan deze systemen uit een ultra high vacuum kamer, waarin de te 'kraken' component(en) zich bevind(en). Na het 'kraken' zal (het vaak zeer kleine volume gas) langs een speciaal voor kleine gasvolumes geschikte inlet naar de massaspectrometer geleid worden, waar de feitelijke analyse plaatsvindt.

 

 Puur gas analyse

  • Gardner Cryogenics

Deze puur-gas analysesystemen meten en detecteren spoorelementen in pure gassen. De systemen zijn uitgerust met speciale software die voorziet in calibratie en analyse. De toepassingsgebieden zijn algemene- en offshore gasvoorzieningen.

Gelijksoortige systemen zijn beschikbaar voor continue pijpleiding bewaking op sporen van verontreiniging in één of meerdere gasstromen. Deze systemen beschikken over een hoge druk inlet en een gasdichte ionenbron om lagere detectielimieten te kunnen halen op 'lastige' elementen zoals CO2.

Geanalyseerde gassenen en detectieniveau

  • Acetylene 0.5ppm to 100%
  • Argon 10ppm to 100%
  • CO 0.1 to 100% with auto correction for N2 and CO2 mass overlap
  • CO2 1ppm to 100%
  • Helium 1ppm to100%
  • Hydrocarbons 1ppb up
  • Hydrogen 50ppm to 100%
  • Nitrogen 1ppm to 100%
  • Oxygen 0.5ppm to 100%

De GeneSys systemen zijn in staat sporen van bovengenoemde elementen te kunnen detecteren en meten in een puur gas of in mixen zoals Heliox en AR/O2 mixen.

 Vacuum proces integratie

Zonder behuizing kunnen de benodigde componenten ook geintegreerd worden in een UHV- (onderzoeks)opstelling. Op deze manier is het RGA-systeem beschikbaar voor allerlei toepassingen. Een voorbeeld:

Bubblers welke toegeleverd worden aan de semiconductorindustrie zijn een soort metalen blikken met een klein volume, met ingangs- en uitgangskleppen. Het is zeer belangrijk dat de bubblers echt schoon zijn voordat ze gevuld worden. Tevens moeten ze zuurstof- en lekvrij zijn om explosiegevaar te voorkomen. Hiervoor is een aangepast GeneSys dual-inlet systeem toegepast, welke een gecalibreerde overdruk-lektestmodus en een automatische uhv-testmodus heeft.

Staande op een bureau worden de bubblers gevuld met Helium en alle afdichtingen worden afgesnuffeld met de overdruk-lekprobe-handset. Ieder gedetecteerd lek wordt opgeslagen i.c.m. het serienummer van de bubbler. Andersom gebeurd het ook; De bubblers worden in het vacuümsysteem met de RGA afgepompt. De operator sproeit van buitenaf Helium op alle afdichtingen, terwijl het GeneSys systeem speurt naar Helium in de gevacuümeerde bubbler.

Als de producten door de lektest heen komen worden ze afgepompt en uitgestookt. Aan het einde van de test wordt de atmosfeer in de bubbler geanalyseerd door het GeneSys systeem. Om door de laatste test heen te komen, mogen de bubblers niet meer dan 1ppm water en zuurstof bevatten. De data wordt gelogd voor offline dataanalyse.

Geanalyseerde gassen en detectieniveau

  • Acetone 0.5ppm
  • Ethanol 0.5ppm
  • Helium 0.5ppm
  • Nitrogen 0.5ppm
  • Oxygen 0.5ppm
  • Trichloroethylene 0.5ppm
  • Water 0.5ppm
 Agricultuur, bosbouw, life sciences
NCAR's wetenschappers wilde een portable oplossing voor het meten van terpeen (terpenen) en koolwaterstoffen en gebruiken hiervoor een oplossing op basis van een ES EcoSys-p.

Om de mate van geschiktheid van de ecoSys-P te bepalen met betrekking tot het analyseren van terpenen afkomstig van planten, is deze vergeleken met een gekalibreerd vast lab GC-MS systeem reeds aanwezig bij NCAR.

In meer detail:
Tijdens het begin van de experimenten is de ecoSys-P aan gesloten duaal aan het gespecialiseerde vaste uadrupole NCAR GC-MS systeem. Een gekalibreerd mengsel/oplossing van Aceton, Isopreen en monoterpeen (α-pinene ) is middels een inlaatsysteem aangeboden aan zowel de NCAR MS als de ESS ecoSys-p. Verschillende concentratiestappen in het gebied van 2 ppb tot 60 ppb en terug zijn gecontroleerd aangeoden middels het inlaatssysteem en de resultaten hiervan bekeken.De ecoSys-P gaf een zeer hoge gevoeligheid voor Monoterpeen en gaf snelle reponse op Isopreen en Aceton.

Het tweede deel van de experimenten bestond uit het gekalibreerd aanbieden van Sesquiterpeen met een concentratie van 8ppb, gecontroleerd door de GV duaal aangesloten op de MS. De ecoSys-P gaf prima gevoeligheid op alle bekeken gefragmenteerde ionen.

Zodra de gevoeligheid en 'signal to noise' ratios bekend waren is de EcoSys-p goedgekeurd voor veldwerkzaamheden.Het systeem is vervolgens gebuirkt in een opstelling met een loofboom en een eik. De verbinding is gemaakt via de standaard NCAR sample box en verwarmingssysteem met een air flow van ca. 60ml/minuut. De bladeren zijn vervolgens verwarmd onder lampen en de emissie eigenschappen zijn gelogd.

Een breed scala aan inlet opties, biedt uitstekende mogelijkheden voor het analyseren van hoge en lage concentraties VOC's, Halogenen, NOx, SOx.

 Brandstofcel onderzoek

Diverse systemen zijn geleverd voor uiteenlopend brandstofcel experimenten en onderzoek. ESS MS systemen kunnen overweg met hoge en lage concentraties lichte gassen en hoge aanwezigheid van water. Stabiliteit is gewaarborg door all-metal configuratie, aangepast vacuumpompsysteem/samplepompsysteem en toegepaste verwarming waar mogelijk om cold spots te voorkomen.

Typisch geanalyseerde componenten:

  • Waterstof H2
  • Stikstof N2
  • Zuurstof O2
  • Water H2O
  • Koolstofmonoxide CO
  • Koolstofdioxide CO2
  • Methanol
  • Diesel
  • Ethanol
  • Propaan
 Halfgeleider (semicon) vacuum coating en oppervlaktebehandeling analyse

De ESS GeneSys-C massaspectrometer MS systemen zijn uitermate geschikt voor halfgeleider-, vacuum coating en oppervlaktebehandeling applicaties. De GeneSys-C is hiervoor corrosiebestendig geconfigureerd met een all-metal volledig verwarmde systeemopbouw en een aangepast pompsysteem, geschikt voor zowel vacuüm als atmosferische toepassingen. (en overdruk) Denk hierbij aan metingen aan oa. CVD, PVD, PECVD en MOCVD coatingsystemen, vacuum- en grafietovens en scrubbers. Het is hierbij uitstekend mogelijk een (plasma)proces en/of ontgassingsproces of scrubber rendement te volgen , zelfs bij varierende procesdrukken.

O.a. geanalyseerde componenten (slechts een greep uit mogelijkheden):

  • Silaan, SiH4
  • Diboraan, B2H6
  • Stikstoftrifluoride, NF3
  • Fosfine, PH3
  • Argon, Ar
  • Zuurstof, O2
  • Stikstof, N2
  • Ammoniak, NH3
  • Waterstof, H2
  • Sulfurhexafluoride, SF6
  • Tetrafluorsilaan, SiF4
  • Helium, He
  • Arseenwaterstof, AsH3
  • Ethaan, C2F6
  • Tetrafuormethaan, CF4
  • Trifluormethaan, CHF3
  • Koolstofdioxide, CO2
  • Fluor, F2
  • Water, H2O
  • Waterstoffluoride, HF
  • Wolfraamtrifluoride, WF3
  • Wolfraamhexafluoride, WF6