Hakuto 伯东自制质谱仪 MS 应用案例发布日期：2026-09-28

上海伯东 Hakuto 在线质谱仪用于高校 CVD 化学气相沉积镀膜工艺

1 项目背景

CVD 化学气相沉积是制备功能薄膜材料的核心工艺，薄膜品质高度依赖腔体内部气相环境；工艺过程涉及前驱体裂解、气相反应、副产物生成，腔体泄露、微量杂质、前驱体供给波动，都会直接造成薄膜缺陷、厚度不均、性能不达标。传统检测手段大多只能完成薄膜成品后表征，无法获取镀膜全过程气相动态变化，难以解析气相反应机理、定位工艺异常根因。该高校薄膜科研实验室需要一套可对接 CVD 腔体排气端，可连续在线取样，兼具高速扫描、高灵敏度的四极杆质谱设备，用于前驱体消耗、气相中间产物、反应副产物、腔体微量杂质的定性定量检测，开展薄膜生长机理研究、工艺配方迭代优化。经过多方对比评估，最终选用伯东自研 Hakuto Genius 在线质谱仪。

2 仪器选型与核心技术参数

Hakuto Genius 高性能四极杆质谱 QMS 专为在线气体分析开发，适配 CVD 工艺连续尾气取样，关键参数如下：

项目	参数指标
质量范围	1‑100 / 1‑200 / 1‑300 amu
分析器类型	四极杆质量分析器；钼材质杆系统，杆直径 6 mm，长度 125 mm
检测限	＜100 ppb
扫描速率	高达 1000 次读数 / 秒 /amu
检测器系统	法拉第杯（Faraday）+ 电子倍增管（SEM）双检测器
离子源	电子轰击型离子源
进气配置	持续进样模式，两级减压；可选不锈钢、石英毛细管或 1/4 英寸手动调节阀；毛细管最高工作温度 200℃
取样压力范围	1.33·10⁻⁵ mbar – 30 psi
气体流量	1‑2 sccm
质量分辨率	可调，0.5‑2.5 u（10% 峰高处）
相邻质量贡献	<10 / <20 / <50 ppm（视质量范围而定）
停留时间	扫描速度 1 ms‑16 s/u
操作界面	10 英寸触摸屏本地操作
配套软件	PV MassSpec 集成式分析软件，完成设备控制、数据采集、定量分析、高级数据分析
真空系统	集成式紧凑真空系统，配备涡轮分子泵
设备尺寸	629 × 350 × 340 mm；整机重量 20‑30 KG
供电	220 VAC；通讯接口 D‑sub 15 针
电子学型号	PrismaPro

仪器优势：

•高速扫描捕捉工艺瞬态变化；

•双检测器兼顾高浓度工艺气体与痕量杂质；

•毛细管可加热，有效防止 CVD 工艺中易冷凝前驱体、副产物在管路吸附堵塞；

•整机集成化，部署简单，支持长时间不间断连续测试，同时支持按需定制适配客户实验工况。

3 现场应用实施方案

a. 系统连接取样：质谱进气端选用加热石英毛细管对接 CVD 镀膜设备尾气，采用持续进样模式，两级减压模块将取样气体调节至质谱适配工作区间；毛细管设置加热，规避高沸点前驱体冷凝吸附造成管路堵塞。

b. 设备操控模式：可通过设备自带 10 英寸触摸屏完成本地操作，也可借助 D‑sub 15 针通讯接口对接上位机；依托 PV MassSpec 软件设置扫描质量区间、扫描速度、采集时长等参数，跟随 CVD 完整工艺周期不间断采集气相数据。

c. 实验测试目标

•实时监测 CVD 工艺周期内前驱体消耗、裂解中间产物、反应副产物随时间变化趋势；

•检测腔体内部微量杂质、泄露信号，评估腔体本底洁净度；

•对比不同工艺温度、气体配比条件下气相组分差异，解析薄膜气相反应机理，辅助优化镀膜工艺配方。

4 实际应用效果

•高速响应捕捉动态工艺信号：最高 1000 次读数 / 秒 /amu 扫描速率，可以跟踪 CVD 工艺步骤切换时气相组分快速变化，捕获短暂存在的气相中间产物，弥补离线取样时间滞后的短板。

•高灵敏度痕量组分识别：检测限优于 100 ppb，能够识别体系内微量杂质、低浓度副产物，可提前预警腔体微泄露、气源污染等潜在风险。

•宽动态双检测器系统：法拉第杯用于检测高浓度前驱体、载气；电子倍增管负责痕量杂质与微量副产物，同一组实验同时覆盖高低浓度组分检测需求。

•加热进样适配 CVD 工况：毛细管最高 200℃加热，减少高沸点前驱体冷凝残留，保障长时间实验取样稳定性。

•一体化软件便于科研输出：PV MassSpec 软件集设备控制、数据采集、定量解析，直接输出时间‑强度谱图，支持数据导出，方便科研人员开展数据分析、论文绘图。

•整机集成易部署：内置涡轮分子泵集成真空系统，无需额外配置真空机组，实验室快速搭建，可支持多批次连续 CVD 对比实验。

*除 CVD 镀膜工艺以外，该设备同样适用于 ALD/ALE 工艺监测、光热催化、腔体特征分析、气体纯度检测等多种科研场景。

5 总结

Hakuto Genius 自研四极杆在线质谱仪成功落地国内重点高校薄膜实验室，完成 CVD 化学气相沉积镀膜工艺的全周期气相组分原位在线监测。设备高速扫描、ppb 级检测下限、双检测器、可加热取样管路的综合性能，很好匹配薄膜科研领域反应机理研究、工艺迭代优化的实验需求。

伯东 Hakuto Genius 质谱仪支持按需定制，面向高校科研、新能源、真空、石化、环境行业提供整套气体分析解决方案，欢迎咨询获取方案与样机信息。