6.4.2 Datenauswertesystem
Ein Quadrupol-Massenspektrometer liefert in kurzer Zeit eine große Menge an Informationen, für deren Darstellung und Speicherung ein PC das geeignete Gerät ist. Daher weisen die elektrischen Betriebsgeräte der Pfeiffer Vacuum Massenspektrometer nur rudimentäre Bedien- oder Anzeigeelemente auf. Die Bedienung, Datenanzeige, -auswertung und -speicherung erfolgen mit der Software QUADERA® am PC.
Die Pfeiffer Vacuum Massenspektrometersoftware QUADERA® ist ein modulares System für die Geräte PrismaPlus und HiQuad. Der PC kann über Ethernet mit den Massenspektrometern kommunizieren, sodass die Leitungslänge zwischen Spektrometer und Rechner keine Rolle spielt.
Zur Einstellung des Massenspektrometers werden bei bestimmten Messaufgaben Parametersätze vom PC an das Gerät übergeben. Die nach oder während der Messung ermittelten Daten werden an den Rechner übertragen und können dort ausgewertet, gespeichert oder angezeigt werden.
Typische Anzeigeformate sind:
- Massenspektren mit einstellbarem Massenbereich und linearer oder logarithmisch eingeteilter Achse für die Konzentration
- Darstellung des zeitlichen Verlaufs von Partialdrücken
- Balkendiagramm-Darstellung (Bargraph) zur Reduzierung der Datenmenge
Typische Messaufgaben, wie z. B. Restgasanalyse oder Lecksuche sind programmiert und lassen sich mit einem Mausklick starten.
Sollen quantitative Analysen durchgeführt werden, so ist das Massenspektrometer vorher zu kalibrieren. Handelt es sich um wiederkehrende Abläufe wie z. B. Kalibrierung mit anschließender quantitativer Analyse, so lassen sich diese mittels VSTA (Visual Studio Tools for Applications) programmieren. Da dafür vorgefertigte Module benutzt werden können, sind keine speziellen Programmierkenntnisse erforderlich.
Zur Lösung komplizierter Messaufgaben steht in der Software QUADERA® eine Bibliothek mit Bruchstückionenverteilungen für einige häufig vorkommende Gase und Verbindungen zur Verfügung. Diese und andere aus Spektrenbibliotheken gewonnenen Verteilungen können jedoch nur als Richtwerte angesehen werden, da verschiedene Parameter wie die Ionisierungsenergie, die Temperatur oder die Transmissionseigenschaften des Massenanalysators diese Werte beeinflussen.
Bei der Analyse von Gemischen mit mehreren Gaskomponenten tritt häufig das Problem der Überlappungen von Ionenströmen verschiedener Herkunft auf gleichen Massenzahlen auf. Es gibt Massenzahlen, deren Intensität ausschließlich durch eine einzige Gaskomponente hervorgerufen wird (z. B. Argon auf der Massenzahl 40, Sauerstoff auf der Massenzahl 32, Kohlendioxid auf der Massenzahl 44 und Wasser auf der Massenzahl 18).
Bei anderen Massenzahlen wird die Gesamtintensität des detektierten Ionenstromes durch die Überlagerung diverser Anteile von Bruchstückionen verschiedener Gaskomponenten bestimmt. Je nach Zusammensetzung und Konzentrationsverhältnissen im zu analysierenden Gasgemisch sind also jeweils geeignete Algorithmen und Kalibrierverfahren für die vorliegende Messaufgabe zu formulieren. So sind vor der Ausführung quantitativer Gasanalysen durch die Aufschaltung geeigneter Kalibriergasmischungen mit jeweils nicht überlappenden Komponenten, die jeweiligen Kalibrierfaktoren für jede einzelne Gaskomponente auf allen überlappenden Massenzahlen zu bestimmen. Danach kann im Rahmen einer Matrixrechnung die Konzentration bzw. der Partialdruck für diese Gase ermittelt werden. Die Massenspektrometersoftware QUADERA® unterstützt solche Matrixrechnungen und stellt die notwendigen gasspezifischen Kalibrierroutinen zur Verfügung.
