莱尔德热系统Nextreme Value Chiller系列为质谱分析提供经济、可靠的冷却方案

简介

质谱仪能够测量给定样品中分子的质荷比，从而帮助法医科学家和医疗专业人员等识别复杂物质中的元素，可应用于药物检测、食品污染检测、农药残留分析、同位素比测定、蛋白质鉴定和碳测年。在医学实验室中，质谱仪可以诊断营养和代谢缺陷，识别生物标志物和酶，并确定危险物质的毒性水平。而在法医实验室中，质谱仪可用于测试药物和毒药的存在。由于测试结果可能对相关人员产生重大影响，因此设备的可靠和准确运行至关重要，同时需要保持实验室环境的温度受控，以便在整个过程中保持样品的完整性。

质谱仪设备需要保持精准的温度控制，以提供最准确的测试结果。

为此，具有集成式温度控制的基于压缩机冷却器能够为质谱仪 OEM 提供一种先进的热管理解决方案，以保持系统的最佳工作温度。此类工作环境的理想解决方案是基于压缩机的环保、高效且免维护冷却器，Nextreme™ Value Chiller即是其中一例，它可以将温度敏感组件安静地冷却到环境温度以下，以帮助确保准确的测试结果。

背景

简而言之，质谱仪是将分子化合物分解成气体，然后对颗粒进行分类并根据其分子量识别碎片。将化合物注入质谱仪并在真空下加热直至蒸发，产生气溶胶或等离子体。然后气体分子被分解成更小的部分，称为“自由基阳离子”，但分子的某些部分仍保持完整。这个“分子离子峰值”能够揭示分子的质量，质谱仪可以由此确定未知成分的结构。 

需要分裂的自由基阳离子会分离成中性自由基和带正电的阳离子，后者会通过磁极加速并由质谱仪测得质量。阳离子的质量决定了它被磁铁偏转的程度，较轻的粒子偏转很多，而较重的粒子偏转较少。更小、更轻的碎片在通过质谱仪是会“弯曲”，并撞击仪器设备的探测器，而较重的碎片会撞击到仪器腔壁并燃烧。通过改变磁场强度，科学家们能够对撞击检测器的粒子进行质量测定，并将它们与整体分子离子峰值进行比较，从而识别样品中包含的各种元素。

尽管使用质谱仪的行业种类繁多，从光伏到航空航天，从石化到半导体，再到法医行业，但所有这些行业都需要牢固、易于使用、高可靠性，并且最重要的是保持样品的完整性以及质谱仪的高灵敏性。感性耦合等离子体质谱 (ICP-MS) 尤其如此，它使用等离子体电离样品，可广泛用于检测低浓度液体样品中的金属，这种设备比其他质谱仪速度更快、更精确、灵敏度更高，而工作温度（最常受等离子发生器影响）则是影响性能的关键因素。
 

感性耦合等离子体质谱比其他质谱设备速度更快、更精确、灵敏度更高，工作温度是影响性能的关键因素

应用挑战

设计人员在开发质谱仪时面临许多热挑战。

由于过程中会密集产生大量热量，关键质谱仪组件需要进行精确的热管理，其中最重要的是等离子发生器。等离子体必须保持在极高温度才能击碎分子，而质谱仪则必须保持冷却以保持准确测量，同时保持样品的完整性。

此外，在应对热管理挑战时还需要考虑风扇、气流和电机经常产生的噪音问题。实验室 OEM 需要低噪音运行的热管理解决方案，以便为精确、需要思考的工作创造安静的环境。

除了满足温度控制要求外，冷却解决方案还必须结构紧凑，并且能够安装在台式质谱仪上方或下方的空间中。质谱仪 OEM 正在不断减小设备尺寸，同时增加功能。因此，更多的电子产品被集成到更小的外壳中内部，从而增加了热通量密度和热管理挑战。必须有效地管理和消散这些废热，但同时不能产生过多的振动或噪音。例如，某些液体泵冷却器由于流体管路中的较高脉动而引起振动，旋转叶片或一些离心泵就是这种情况。另一方面，涡轮泵的脉动可明显降低，这有助于改善质谱仪的操作。

最后，许多国家实施了质谱仪等分析工具必须满足的严格环境法规。例如，获得能源与环境设计领导力 (LEED) 认证的实验室必须证明其实现绿色环保的努力和能力。此外，法规现在要求大多数国家/地区的实验室须使用对环境安全的制冷设备和制冷剂，欧洲的 RoHS（减少有害物质）和 REACH（化学品的注册、评估、授权和限制）法规也会影响冷却系统设计。质谱仪的冷却系统还必须符合 UL61010-1 或 IEC 61010-1 实验室安全标准，以确保操作员的安全，并需要满足电磁兼容性和电磁辐射规范，以确保所有实验室设备可以在同一房间内运行而不受彼此干扰。

先进的基于压缩机的循环液体冷却器是一种体积更小、更便携的解决方案，可为分析设备提供精确的温度控制，并能够降低成本、尺寸、噪音和对环境影响。

基于压缩机的制冷系统控制液体回路中水或水和乙二醇（防冻剂）的温度，这是冷却质谱仪的有效方法。冷却液通过使用高度可靠的泵进行再循环，来自冷却剂的热量被一个耐用的、基于压缩机的系统吸收并散发到周围环境。

莱尔德热系统解决方案

莱尔德热系统的 Nextreme Value Chiller 系列能够提供可靠、经济高效的温度控制。基于Nextreme Performance Chiller 系列的设计，Value 系列可提供与 Performance 系列相同的易用性、高可靠性和低维护功能，但成本更低，从而为 OEM 捆绑解决方案提供更具竞争力的价格。最重要的是，Nextreme Value Chillers 可以根据需求进行配置和工程设计，以满足质谱应用的独特要求。

Nextreme Value Chiller 系列采用基于压缩机的高性能技术将设备冷却至远低于环境的温度，并将热敏感设备的热量散发出去。该冷却器具有较高的性能系数 (COP)，并且可以通过冷却剂以 ±0.5℃的精度保持温度设定点。 Nextreme Value Chiller 的占位面积可小至 14.9 x 19.7 x 23.6 英寸，体积比大多数传统冷却解决方案都要小。

Nextreme Value Chiller 系列提供三种标准型号：1200、2400 和 4500 瓦。 所有这些型号都可以配置以满足特定的应用要求。

与竞争冷却器和基于压缩机的冷却系统相比，Nextreme Value Chiller系列具有下述主要特性

• 无磨损部件的泵技术

• 低流体脉动

• 额定流量下的高压能力

• 高可靠性

• 过滤和流动选项

• 可防止蒸发损失和生物污染

• 使用标准系统降低投资成本，并提高安装灵活性

• 增加正常运行时间

• 改进的警报条件检测

• 用于请求数据或发送设定值的远程通信协议

• 用户可设置压力限制以防止设备损坏

  
  

易于使用的 LCD 彩色触摸显示屏是标准配置，能够提供简单的用户界面，无需警报代码或符号即可传达系统状态。它允许技术人员控制温度设定点、冷却剂类型、流量和警报设置，同时通过位于前面板上的指示器窗口轻松监控冷却剂液位。

带有压力/真空储液罐盖的半封闭流体系统可防止蒸发损失、细菌的侵入，并且无需额外的硬件来防止流体回流。其他制造商使用开放式/通风系统，虽然易于安装和使用，但需要更多的维护，以及对液位和冷却液质量的监控。使用 Value Chiller 的储液罐盖，维持系统运行和正常运行所需的时间更短，更高的流体质量能够延长泵、热交换器和传感器等关键部件的使用寿命。

其他标准功能包括没有移动部件光学液位感应； RS-232/以太网通信，用于集成到更高级别的装配控制系统，提供液体压力感测。可选功能包括可热插拔的 5 微米滤水器，用于过滤冷却剂回路中的微粒，以及流量控制阀控制和传感器，以减少和测量流向具体应用的总流量（全流量会持续通过冷却器以保持高传热速率和温度稳定性）。

与传统的氢氟烃 (HFC) 制冷剂相比，Nextreme Chiller 使用环保的 R513A 制冷剂，能够实现相当的制冷性能，但全球变暖潜能值 (GWP) 却只有一半。Nextreme Chiller不仅符合 CE、REACH 和 RoHS 要求，还符合 UL61010-1 和 IEC 61010-1 实验室安全标准。

其他冷却器制造商在针对欧洲和北美市场时需要提供不同型号，但 Nextreme Value Chillers 可以在世界任何地区运行，这允许原始设备制造商在将设备运送到不同地区之前在同一个国家/地区进行测试。由于一个型号冷却器可以在全球范围内发货，OEM可以保持较少的库存。

最重要的是，莱尔德热系统团队能够与OEM合作开发最适合其应用的解决方案。我们的工程师可以根据要求对 Value Chiller 进行修改，例如提供软管套件，修改显示屏上的出厂设置或更换泵的类型，能够为 OEM 提供定制的解决方案，同时降低现有产品的成本和交货时间。最后，莱尔德热系统能够为 OEM 客户提供非常多样化的产品支持。我们在供应链和生产计划在准时交货方面超出了行业标准，因此 OEM 可能只需要保持少量库存，并根据需要来计划发货，并且能够确信产品将会准时到达。

是一种高性价比、低维护的冷却解决方案，能够使OEM 向客户承诺长寿命的组件技术和系统控制，防止故障发生，最大限度地延长系统正常运行时间。这种高可靠性可确保最终用户在使用 OEM 设备时出现更少的操作问题，实现更高的吞吐量和更好的客户体验。

结 论

质谱仪设备OEM需要高可靠性、经济高效的冷却解决方案，以实现更高准确性、更高性能和更长的正常运行时间。莱尔德热系统的 Value Chiller 可确保 OEM 将质谱仪与特定应用冷却解决方案整合在一起，以保持测试环境的完整性，并为最终用户提供长期良好的服务。