论MKS HPA/TIC FTIR 光谱气体分析仪一次异常现象处理

一．FTIR 光谱气体分析仪简介

MKS是仪器、系统、子系统和过程控制解决方案的全球供应商，可解决测量、监控、交付、分析、驱动和控制先进制造过程的关键参数，以提高客户的工艺性能和生产率。产品主要应用压力测量和控制、流量测量和控制、气体和蒸汽输送、气体成分分析、电子控制技术、反应气体生成和输送、发电和输送、真空技术、激光、光子学、光学、精密运动控制、振动控制和基于激光的制造系统方面的核心竞争力。

MKS Instruments 的 FTIR 光谱气体分析仪仪器能够在各种气体分析应用中对多种气体具有 ppb 到 ppm 的灵敏度，例如有毒气体检测、汽车排放测量以及监测烟囱排放、过程、环境空气、纯度和选择性催化还原性能。MKS FTIR 光谱气体分析仪共可测试 26 种气体。该分析仪能够在20秒内检测出大多数危险生产材料（HPM）和有毒工业化学品（TIC）的十亿分之几（ppb）水平，低于阈值（TLV）和/或对生命或健康立即危险（IDLH）的水平。

二．FTIR 光谱气体分析仪基本原理

光源发出的光被分束器（类似半透半反镜）分为两束，一束经透射到达动镜，另一束经反射到达定镜。两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差，产生干涉。干涉光在分束器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。

三．HPA/TIC FTIR 光谱气体分析仪的特点

3.1、适用在线气体分析。可以连续快速在线测量，并且短时间发现目标气体的任何细微变化。

3.2、可测量H2O 高达40%的混合气。

3.3、具备保存的光谱库，省去购买标气的成本，节约标定的时间。

3.4、提供压力和温度的自动补偿。

3.5、线性探测器和分光计的设计使得仪器不再需要校准。

3.6、仪器具备自我诊断功能，界面简洁，操作简便。

3.7、可同时分辨分析多种气体组份。

四.主要技术参数

4.1 光谱精度/分辨率：4cm-1 ；

4.2 扫描速度：每秒 4 次在 4cm-1 ；

4.3 红外光源：碳化硅；

4.4 参考激光：集成的 CDRH Class 1M/IEC Class IM 激光；

4.5 检测器：集成的斯特林冷却 MCT 检测器（汞-镉-碲化物）；

4.6 气室：10.18 米光程气体池，镀金反射镜

4.7 采样流量：6-11L/min；

4.8 采样环境温度：10-40℃；

4.9 采样压力：0.9-1.02atm；

4.10 压力传感器：集成的 1000Torr 压力传感器；

五．HPA/TIC FTIR 光谱气体分析仪软件分析界面

六．数据异常现象处理

异常现象：在未注入甲苯溶液情况下，MKS仪器检测出14-15ppm浓度值，仪器运行测试异常。

原因分析：通过光谱文件，可以看到吸收光谱750-1200区域中有向下的异常吸收大分子有机物，说明氮气背景光谱不洁净，在MKS的标定模型中没有该物质的吸收光谱，这个吸收光谱的有机物可能污染过滤器以及气体池等，从而影响甲苯气体分析持续偏高。

排查方案：1.更换取样系统中的管路以及过滤器，发现过滤器中存在很多细微颗粒物附着，果断更换过滤器，更换过滤器如下：

过滤器图片：

过滤器更换步骤：

2. 使用氮气充分吹扫管路和气体池，观察新的氮气背景光谱是否有改善。如果这种异常吸收大分子有机物仍然存在，说明大分子有机物附着在气体池镜面上，需要清洗气体池。

结果：更换过滤器，以及氮气吹扫1小时，甲苯背景浓度依然偏高。莫非真要拆机清洗气体池。

持续改善方案：加大氮气流量，6小时长时间吹扫管路以及气体池效果。

结案：甲苯背景浓度终于在最后降下来，维持在0.012-0.065之间，满足仪器检测下限要求。

六.维护保养的重要

6.1 每间隔 24 小时需通入纯度为 99.999%的 N2吹扫设备 30min 做为新背景；

6.2 每月清洗进气口的过滤器，每 6 个月更换一次；

6.3 仪器应在低于 80 分贝（A）的声压级下工作；

6.4 干涉仪干燥箱每一年更换一次；

6.5 机箱过滤器每一年更换一次；

6.6红外光源风扇每两年更换一次。

6.7 测试时注意观察采样流速和压力，流速需要保持在 6-11L/min，压力需要保持在 0.9- 1.02atm。如果压力和流量异常，需要将进气口的过滤器拆下来清洗或更换。

七．注意事项

7.1 使用环境：常温、常压、干燥（RH<65%）的环境。不可使用在有腐蚀性、爆炸性气体

场所，也不可在强电磁场、电离辐射、震动的场所使用。仪器不使用时请务必存放在干燥环境中；

7.2 使用干净、干燥的布清洁仪器表面；

7.3 使用去离子水或甲醇清洁 Airgard 的进气室；

7.4 测试时一定要打开采样泵开关；