德國InProcess Instruments（IPI）在線氣體分析儀技術(shù)交流

一、品牌與產(chǎn)品概述

德國InProcess Instruments Gesellschaft für Prozessanalytik mbH（簡稱IPI）是一家位于不來梅的過程分析技術(shù)制造商，成立于1997年。公司專注于四極桿質(zhì)譜技術(shù)在線氣體分析系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)與銷售，產(chǎn)品應(yīng)用于工業(yè)過程控制、質(zhì)量監(jiān)測、研發(fā)實(shí)驗(yàn)室等領(lǐng)域。

IPI的技術(shù)源于四極桿質(zhì)譜技術(shù)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了適用于工業(yè)現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室研究的在線氣體分析系統(tǒng)。公司采用模塊化設(shè)計理念，可根據(jù)不同應(yīng)用場景組合配置氣體進(jìn)樣系統(tǒng)、質(zhì)量分析器及數(shù)據(jù)處理軟件，形成完整的分析方案。其產(chǎn)品覆蓋從常規(guī)工藝氣體監(jiān)測到特殊應(yīng)用（如玻璃氣泡分析、鹵素?zé)籼畛錃怏w檢測）等多個方向。

二、產(chǎn)品類型

多組分在線氣體分析儀

工業(yè)過程質(zhì)譜儀

高靈敏度氣體分析儀

氣體夾雜分析系統(tǒng)

燈用填充氣體分析儀

半導(dǎo)體器件氣體分析系統(tǒng)

質(zhì)譜儀與熱分析聯(lián)用系統(tǒng)

痕量氣體分析儀

氣體進(jìn)樣與預(yù)處理系統(tǒng)

同位素比值分析儀

三、主要型號

GAM 2000 — 多組分在線氣體分析儀，質(zhì)量范圍1-200 u

GAM 3000 — 工業(yè)過程氣體分析儀，適用于冶金、化工等領(lǐng)域

GAM 4000 — 可定制化質(zhì)譜儀，質(zhì)量范圍1-300 u，模塊化設(shè)計

GAM 300 — 工業(yè)過程監(jiān)測系統(tǒng)，質(zhì)量范圍1-300 amu

EDA 407 — 電子器件氣體填充分析系統(tǒng)，用于密封電子元件內(nèi)部氣體檢測

GIA 522 — 玻璃氣泡夾雜氣體分析儀，可分析納升級微量氣體

IMU 2000 — 六氟化鈾同位素分析專用質(zhì)譜儀，用于核燃料循環(huán)氣體分析

Calypso — 緊湊型氣體分析系統(tǒng)

GIA 500系列 — 氣體夾雜分析系統(tǒng)

IMU系列 — 同位素比值測量系統(tǒng)

四、產(chǎn)品介紹與技術(shù)參數(shù)（以GAM 2000為例）

工作原理

GAM 2000基于四極桿質(zhì)譜技術(shù)運(yùn)行。待測氣體通過進(jìn)樣系統(tǒng)引入離子源，氣體分子在離子源中被電子轟擊形成離子化。離子在四極桿質(zhì)量分析器中按質(zhì)荷比（m/z）分離，由檢測器（法拉第杯或二次電子倍增管）將離子信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后得出各組分濃度。

四極桿分析系統(tǒng)由射頻電源和直流電源控制，通過調(diào)節(jié)電壓選擇通過質(zhì)量分析器的離子質(zhì)荷比。這種設(shè)計可實(shí)現(xiàn)快速掃描，單個測量通道最短僅需4毫秒。

主要技術(shù)參數(shù)（GAM 2000）

質(zhì)量范圍：1 – 200 u

掃描速度：4 ms/通道

動態(tài)測量范圍：100 ppb – 100%

數(shù)據(jù)通信：以太網(wǎng)、PROFIBUS、PROFINET、OPC UA、MQTT

電源：230 VAC / 1.2 kVA（可選115 VAC）

防護(hù)等級：IP 20

工作溫度：+15 至 +35 °C

相對濕度：< 75%（無冷凝）

尺寸（寬×深×高）：約500 × 550 × 620 (1025) mm

重量：約110 kg

進(jìn)樣系統(tǒng)配置：毛細(xì)管氣體進(jìn)樣，可選工作溫度最高200°C，可選多通道氣體進(jìn)樣系統(tǒng)（4或6路氣體管線），用于過程氣體或校準(zhǔn)氣體

標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出：8路數(shù)字輸出、8路數(shù)字輸入、4路模擬輸入（溫度、壓力），可擴(kuò)展至64路數(shù)字輸出、64路數(shù)字輸入、32路模擬輸入，可選32路模擬輸出

五、核心特點(diǎn)

1. 多組分同時檢測

質(zhì)譜分析原理支持單臺設(shè)備同時檢測氣體混合物中的多個組分，涵蓋從主要成分（體積分?jǐn)?shù)100%）到痕量成分（亞ppm級）的濃度范圍。這一特點(diǎn)減少了多臺分析儀器配置的復(fù)雜性。

2. 響應(yīng)速度較快

最短4毫秒/通道的掃描速度，適用于需要實(shí)時反饋的過程控制場景。時間分辨能力允許捕捉工藝過程中的氣體成分快速變化。

3. 工業(yè)通信接口豐富

設(shè)備支持多種工業(yè)總線協(xié)議（PROFIBUS、PROFINET、OPC UA、MQTT）以及以太網(wǎng)通信，便于集成至現(xiàn)有過程控制系統(tǒng)（DCS/PLC）。

4. 模塊化配置與定制能力

從氣體進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析器到檢測器均可根據(jù)應(yīng)用需求配置。這種模塊化設(shè)計使同一平臺可適配實(shí)驗(yàn)室研究與工業(yè)現(xiàn)場兩類場景。

5. 系統(tǒng)穩(wěn)定性與自動化

設(shè)備配置自動校準(zhǔn)與測量流程，減少人工干預(yù)頻率。IPI ProxiMass軟件支持用戶自定義分析序列、數(shù)據(jù)評估和報告生成。自動化的測量和校準(zhǔn)流程有助于維持分析結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性。

六、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 冶金行業(yè)

在高爐、轉(zhuǎn)爐、真空脫氣等工藝環(huán)節(jié)監(jiān)測爐氣成分（CO、CO?、O?、H?、N?、Ar）。通過連續(xù)分析轉(zhuǎn)爐廢氣成分，可推算熔體碳含量變化，輔助判斷吹煉終點(diǎn)。

2. 化工與制藥

化工：合成氨、環(huán)氧乙烷、乙烯酮等生產(chǎn)過程的工藝氣體監(jiān)測與優(yōu)化

制藥：批次反應(yīng)過程監(jiān)測、干燥工藝尾氣分析、發(fā)酵罐尾氣監(jiān)測

3. 生物技術(shù)與發(fā)酵

在線監(jiān)測生物反應(yīng)器排氣成分（O?、CO?等），結(jié)合計算模型推斷微生物代謝狀態(tài)，用于工藝開發(fā)與生產(chǎn)控制。

4. 研究與實(shí)驗(yàn)室

催化劑研發(fā)過程中的反應(yīng)氣體分析

熱重分析儀（TGA）聯(lián)用，分析樣品熱分解過程釋放氣體

同位素比值測定（如氦-氘混合氣體分析）

燃料電池隔膜氣體滲透性能測試

5. 電子器件與特種應(yīng)用

密封電子元器件內(nèi)部填充氣體成分與濕度分析（EDA系列）

玻璃制品中微量氣泡成分分析（GIA系列）

高純氣體及特種氣體混合物的質(zhì)量控制