德国InProcess Instruments（IPI）在线气体分析仪技术交流

德国InProcess Instruments（IPI）在线气体分析仪技术交流

一、品牌与产品概述

德国InProcess Instruments Gesellschaft für Prozessanalytik mbH（简称IPI）是一家位于不来梅的过程分析技术制造商，成立于1997年。公司专注于四极杆质谱技术在线气体分析系统的开发、生产与销售，产品应用于工业过程控制、质量监测、研发实验室等领域。

IPI的技术源于四极杆质谱技术，在此基础上发展了适用于工业现场和实验室研究的在线气体分析系统。公司采用模块化设计理念，可根据不同应用场景组合配置气体进样系统、质量分析器及数据处理软件，形成完整的分析方案。其产品覆盖从常规工艺气体监测到特殊应用（如玻璃气泡分析、卤素灯填充气体检测）等多个方向。

二、产品类型

多组分在线气体分析仪

工业过程质谱仪

高灵敏度气体分析仪

气体夹杂分析系统

灯用填充气体分析仪

半导体器件气体分析系统

质谱仪与热分析联用系统

痕量气体分析仪

气体进样与预处理系统

同位素比值分析仪

三、主要型号

GAM 2000 — 多组分在线气体分析仪，质量范围1-200 u

GAM 3000 — 工业过程气体分析仪，适用于冶金、化工等领域

GAM 4000 — 可定制化质谱仪，质量范围1-300 u，模块化设计

GAM 300 — 工业过程监测系统，质量范围1-300 amu

EDA 407 — 电子器件气体填充分析系统，用于密封电子元件内部气体检测

GIA 522 — 玻璃气泡夹杂气体分析仪，可分析纳升级微量气体

IMU 2000 — 六氟化铀同位素分析专用质谱仪，用于核燃料循环气体分析

Calypso — 紧凑型气体分析系统

GIA 500系列 — 气体夹杂分析系统

IMU系列 — 同位素比值测量系统

四、产品介绍与技术参数（以GAM 2000为例）

工作原理

GAM 2000基于四极杆质谱技术运行。待测气体通过进样系统引入离子源，气体分子在离子源中被电子轰击形成离子化。离子在四极杆质量分析器中按质荷比（m/z）分离，由检测器（法拉第杯或二次电子倍增管）将离子信号转换为电信号，经数据处理后得出各组分浓度。

四极杆分析系统由射频电源和直流电源控制，通过调节电压选择通过质量分析器的离子质荷比。这种设计可实现快速扫描，单个测量通道最短仅需4毫秒。

主要技术参数（GAM 2000）

质量范围：1 – 200 u

扫描速度：4 ms/通道

动态测量范围：100 ppb – 100%

数据通信：以太网、PROFIBUS、PROFINET、OPC UA、MQTT

电源：230 VAC / 1.2 kVA（可选115 VAC）

防护等级：IP 20

工作温度：+15 至 +35 °C

相对湿度：< 75%（无冷凝）

尺寸（宽×深×高）：约500 × 550 × 620 (1025) mm

重量：约110 kg

进样系统配置：毛细管气体进样，可选工作温度最高200°C，可选多通道气体进样系统（4或6路气体管线），用于过程气体或校准气体

标准输入输出：8路数字输出、8路数字输入、4路模拟输入（温度、压力），可扩展至64路数字输出、64路数字输入、32路模拟输入，可选32路模拟输出

五、核心特点

1. 多组分同时检测

质谱分析原理支持单台设备同时检测气体混合物中的多个组分，涵盖从主要成分（体积分数100%）到痕量成分（亚ppm级）的浓度范围。这一特点减少了多台分析仪器配置的复杂性。

2. 响应速度较快

最短4毫秒/通道的扫描速度，适用于需要实时反馈的过程控制场景。时间分辨能力允许捕捉工艺过程中的气体成分快速变化。

3. 工业通信接口丰富

设备支持多种工业总线协议（PROFIBUS、PROFINET、OPC UA、MQTT）以及以太网通信，便于集成至现有过程控制系统（DCS/PLC）。

4. 模块化配置与定制能力

从气体进样系统、离子源、质量分析器到检测器均可根据应用需求配置。这种模块化设计使同一平台可适配实验室研究与工业现场两类场景。

5. 系统稳定性与自动化

设备配置自动校准与测量流程，减少人工干预频率。IPI ProxiMass软件支持用户自定义分析序列、数据评估和报告生成。自动化的测量和校准流程有助于维持分析结果的复现性。

六、应用领域

1. 冶金行业

在高炉、转炉、真空脱气等工艺环节监测炉气成分（CO、CO₂、O₂、H₂、N₂、Ar）。通过连续分析转炉废气成分，可推算熔体碳含量变化，辅助判断吹炼终点。

2. 化工与制药

化工：合成氨、环氧乙烷、乙烯酮等生产过程的工艺气体监测与优化

制药：批次反应过程监测、干燥工艺尾气分析、发酵罐尾气监测

3. 生物技术与发酵

在线监测生物反应器排气成分（O₂、CO₂等），结合计算模型推断微生物代谢状态，用于工艺开发与生产控制。

4. 研究与实验室

催化剂研发过程中的反应气体分析

热重分析仪（TGA）联用，分析样品热分解过程释放气体

同位素比值测定（如氦-氘混合气体分析）

燃料电池隔膜气体渗透性能测试

5. 电子器件与特种应用

密封电子元器件内部填充气体成分与湿度分析（EDA系列）

玻璃制品中微量气泡成分分析（GIA系列）

高纯气体及特种气体混合物的质量控制