许多工业流程和制造应用都需要超精致的气体分析技术，以提高工作场所和跨产品的效率，质量和安全性。但是，诸如气相色谱（GC）和GC质谱（GC-MS）之类的传统方法通常会随着结果而慢，维持昂贵。
为了克服这一点，Thermo Fisher在Thermo Scientific™中开发了一项新技术Max-IR™FTIR气体分析仪。这款新的分析仪可以在实时工业场景中实现每亿（PPB）的单位零件（PPB）。
在这次访谈中，Azom与Thermo Fisher Scientific的Kelly McPartland进行了交谈，以发现更多有关Max-IR气体分析仪的主要优势，以及使其与其他气体分析系统区分开的原因。
您能提供基于FTIR的气体分析的概述吗？
Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy is a robust quantitative and qualitative analytical method which can measure many gases with a rapid response and detection limits in the low parts-per-million (ppm).
FTIR分析背后的理论是，每种化合物具有独特的化学结构，该化学结构基于化学键的振动，拉伸和弯曲而产生特定的红外吸收光谱。
光谱始终保持不变，但是这些吸光度带的强度随浓度而变化，使研究人员可以为每个唯一组件生成校准，并分析复杂的气体基质中的各种组件。
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FTIR分析的主要优点和局限性是什么？
FTIR的主要优点是它可以持续校准。此外，它可以启用仪器对仪器的校准可传输性。
如果样品压力和温度保持在校准温度和压力下，则可以在所有相同的FTIR气体分析仪和分析仪的寿命上使用定量光谱文库。无需在现场重新校准。
Traditionally, there has been one limitation with FTIR gas analysis that has kept it from being widely used for industrial applications: sensitivity. Industrial users often need detection limits down to ppb or ppt, and that has been unattainable by FTIR until very recently.
FTIR比其他形式的气体分析具有什么优势？
FTIR是过程或排放监视的理想选择。主要优点之一是速度。气电池有恒定的流动，并用IR束不断探测气体。这允许用户获得实时结果。借助其他传统的气体分析技术，例如气相色谱（GC），通常需要用户收集批处理样品，运输它，分析它，等待结果，将结果返回其操作中，然后重复该过程。
与GC相比，所有权成本相对较低，因为FTIR分析仪需要最少的维护，并且无需消耗品。同样，FTIR肛门群不需要校准，因此它可以由现场的工程师而不是实验室中的分析化学家进行操作。此外，FTIR分析具有更大的动态范围。例如，某些GC检测器（例如GC-MS）通常需要样品分裂或稀释，因为在分析高浓度时存在饱和信号的风险。
相反，使用FTIR，可以使用许多不同的频段进行分析。这允许从高百分比一直到PPB范围来测量浓度。此外，用户可以获取结构信息和识别异构体，质谱不能做到这一点。因此，由于其稳健性和所需的最小维护，FTIR非常适合现场和过程应用程序。它旨在在没有用户干预的情况下运行多年。
MAX-IR FTIR GAS ANANELEZER平台比其他系统具有什么优势？
Max-IR分析仪是一种完全优化的系统，用于气体分析，具有极高的光学吞吐量和10米的多通气电池，这使其本质上比其他FTIR气体分析仪更敏感。Max-IR分析仪还提供了称为Thermo Scientific™Starboost™技术的光学增强（OE）技术，该技术在较窄的光谱范围内显着增强了分析仪的信噪比（SNR）。这种OE-FTIR技术具有破坏性，因为它具有与GC-MS相匹配的传统FTIR和检测极限的所有优势。这只能通过Thermo Fisher在Max-IR气体分析仪平台。
Max-IR平台的另一个关键优势是不需要液氮。许多FTIR分析仪使用需要液氮冷却的汞尿酸氢池（MCT）探测器。Max-IR分析仪使用氘化硫酸硫酸盐（DTGS）检测器，热电冷却胺（TE-INAS）检测器或TE-MCT检测器。
Max-IR平台配备了一个功能强大的软件包，该软件包可以自动化数据采集和报告。该软件包括一个定量的天然气库，这使客户可以轻松在方法之间切换或开发自己的方法。
Why is the MAX-iR FTIR gas analyzer an appropriate choice for industrial environment applications?
除了Max-IR分析仪先前提到的鲁棒性和实时结果外，热科学™MAX-Analytics™ Software, in particular, makes the analyzer an ideal choice for industrial and process environments due to the automation and factory integration capabilities.
该软件允许Max-IR分析仪通过Modbus或数字输入远程控制。它还具有许多数据发布功能，可以与出厂数据收集系统集成。该软件有一系列警报和有关硬件诊断和气体浓度限制的警报。
这意味着该软件将警告用户即将进行的预防性维护问题，从而使其成为极其主动的系统。用户不会等待某些问题成为问题，而是会收到预警，因此可以防止停机时间。
总体而言，该软件使将MAX-IR系统集成到工业环境中变得容易。该系统可以在不干预的情况下运行多年，并且将向用户提醒任何硬件问题或气体浓度警报。
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What are the current challenges in industrial gas analysis, and how does the MAX-iR platform help industry to overcome them?
In addition to uptime, sensitivity is the main challenge. Historically,FTIR气体分析只能在低PPM范围内实现检测极限。因此，在将GC-MS与FTIR进行比较后，用户可能选择使用GC-MS，因为它更敏感。
使用Starboost技术的Max-IR分析仪克服了敏感性挑战，因为它可以实时分析多个气体，甚至可以实时分析单位PPP的挑战。
哪些行业依赖于超敏感的气体分析？
半导体行业是依靠超敏感的气体分析的主要产业之一，我们现在与OE-FTIR一起提供。许多其他行业，例如化学制造，在其气体分析应用中也需要高灵敏度。
此外，超敏感的天然气分析仪对于监测环境健康与安全（EH＆S）应用中的危险空气污染物（HAP）以及弹药监测（例如测量温室气体）至关重要。OE-FTIR技术可以为所有这些超敏感的气体分析应用提供更具成本效益和及时的解决方案。
气体分析与半导体行业半导体的生产有何关系？
半导体制造涉及化合物在硅晶片上的沉积，并且需要超高的纯度气体以保持这些操作效率和环境清洁。例如，半导体制造使用超高纯度氮来清除气体分布通道。
氧气对沉积反应至关重要，因为它将硅氧化为氧化硅。氦气也用于半导体行业用作制冷剂，氩气至关重要，因为它为发生沉积反应提供了惰性环境。
Each of these bulk gases (nitrogen, oxygen, helium, argon) must be ultra-high purity for the semiconductor production processes to function efficiently.
Why should semiconductor manufacturers use the MAX-iR platform?
半导体制造商将希望使用该平台，这主要是由于其灵敏度。Max-IR分析仪的光学增强技术Starboost使其成为当今市场上最敏感的FTIR气体分析系统之一。
腔环光谱法（CRD）通常用于分析半导体行业的杂质，但是Max-IR系统用户的主要优势是，与CRD不同，它可以通过单个分析仪分析许多杂质。
Semiconductor manufacturers may currently use individual analyzers for CO, CO2，总碳氢化合物，水分，甲烷等。使用Max-IR平台，它们可以与单个分析器同时测量所有这些气体，从而节省了时间和成本。
对排放监控的需求增加会影响平台的开发吗？
是的，对排放监控的兴趣增加绝对有助于塑造平台的开发。最初开发了具有Starboost技术的Max-IR分析仪，以应对环境分析中的排放监测挑战。一个主要示例是测量涡轮排放中低水平的甲醛见面US Environmental Protection Agency’s (EPA) YYYY regulation。
该调节需要91 ppb的甲醛限制，这是非常低的浓度。但是，涡轮机的流量很高，因此即使是低浓度也可能导致高质量发射。以前，没有分析技术可以在如此低水平的情况下可靠地衡量。
结果，定期使用离线技术，例如涉及湿化学的方法TO-11A。尽管FTIR系统可以使用户实时接收现场的结果，但以前的FTIR技术没有在91 ppb处获得可靠的通行证所需的精度。
The StarBoost optical enhancement was developed specifically to drive down the FTIR analyzer detection limits for formaldehyde analysis. Using this improvement, the MAX-iR analyzer with StarBoost technology can measure formaldehyde down to < 10 ppb, meaning that users can now confidently tell whether emissions results pass or fail at 91 ppb.
Max-IR系统开发过程中面临的主要挑战是什么？
当我们开始开发超敏感的OE-FTIR系统时，我们试图提高灵敏度涉及光谱范围的第一种方式。最初，我们认为我们需要一个超鼻涕的带通通道，这限制了可以测量的气体数量。
As the MAX-iR platform matured, we were able to expand the spectral range with StarBoost technology without sacrificing sensitivity. With the latest version of the system, users can measure many gases and still achieve single-digit ppb detection limits. The main challenge has been optimizing the spectral range of the system without impacting the sensitivity.
将来该平台计划了哪些进步和改进？
We are always expanding the MAX-iR system’s quantitative spectral library to allow users to measure more and more gases. We are also constantly improving the MAX-Analytics Software package to improve the user experience.
We will also be broaden the analyzer’s application use various industries to help solve different types of gas analysis problems. Aside from semiconductor manufacturing, I believe there is plenty of additional opportunity within the petrochemical industry, industrial process monitoring, and, potentially, greenhouse gas monitoring.
关于凯利·麦克帕兰德
Kelly McPartland is an Applications Manager with Thermo Fisher Scientific, Gas Analysis Solutions. A graduate of Boston University, Kelly is an expert in FTIR gas analysis, associated method development and data validation. As a senior-level technical liaison for gas analysis customers, Kelly has been a key architect and manager for data acquisition gas analysis software, ensuring quality results and customer usability. Kelly also works closely with state and federal regulatory agencies to develop Quality Assurance Plans and test methods for new technologies.
凯利（Kelly）在FTIR气体分析方面的专业知识跨越了硬件系统来方法开发和数据验证，这源于她与客户和监管机构的联络人的工作。
此信息已从Thermo Fisher Scientific提供的材料中采购，审查和改编。欧洲杯足球竞彩
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