在新的分析方法的帮助下向科学研究展示新的方式⸺这就是瑞士公司TOFWERK的崇高目标。为此，TOFWERK的工程师们开发、制造和优化高性能质谱仪，每秒可记录多达10万个完整的质谱。这使得在广泛的研究领域的超快速过程得到可靠的跟踪和详细的分析，例如用于环境空气移动监测或酒精饮料的香气分析。

考虑到目前的气候辩论，前者正变得越来越重要。我们周围的空气中含有多种多样的挥发性有机化合物（VOCs），其中一些化合物⸺例如高度易燃的甲苯，它包含在汽油中，并且在机动车交通中被相对大量地释放出来⸺在超过一定浓度的情况下会对健康造成损害（就甲苯而言，对神经系统的损害是其中的一种风险）。

因此，迫切需要不复杂的移动式VOC测量方法来精确确定环境空气中普遍存在的VOC成分。例如，市政当局可以使用配备有VOC测量仪器的车辆，每天对各种地点的空气进行分析，并在VOC超标的情况下迅速发出警报。由于TOFWERK的高精度离子流动质谱仪体积小、能量要求低、操作快，是这种移动式VOC测量的理想选择。

公司名称TOFWERK说明了一切，因为从技术上讲，这些光谱仪是飞行时间质谱仪，也称为飞行时间质谱仪或简称TOF光谱仪。在TOF质谱仪中，通常要测定离子的质荷比。为此，要研究的离子在电场中被加速，之后离子的质荷比可以从吸收的动能中确定。这意味着单个原子或小分子的重量可以被可靠地计算出来。

但TOFWERK设备可以做得更多，另一个重要的应用领域FIB-SIMS令人印象深刻地展示了这一点。fibTOF仪器的产品经理Lex Pillatsch这样解释这个过程。"FIB-SIMS是一种来自表面物理学的方法，例如，分析材料表面的化学成分，或检测薄膜涂层或纳米结构中的污染。为此，我们的TOF质谱仪与聚焦离子束（FIB）显微镜相结合，其高能量的一次离子束将原子从样品的表面移开。使用我们开发的二次离子质谱（SIMS）技术，我们因此可以高精度地分析样品表面的化学成分⸺从提取原子的质量到它们在有关样品上出现的位置。"

TOFWERK为实现FIB-SIMS工艺而开发的高科技设备可用于各种应用，从半导体工业到需要高空间分辨率的生命科学应用。"在整个fibTOF仪器的开发过程中，我们与三个著名的显微镜制造商进行了密切合作。Zeiss、Tescan和Thermo Fisher，因此我们的产品与目前所有的FIB显微镜兼容，"Lex Pillatsch高兴地报告。

然而，FIB显微镜的法兰盘安装给TOFWERK的开发者带来了一个与真空有关的问题。这是因为TOF光谱仪必须持续处于真空状态，而显微镜室则要定期打开，例如插入新的样品。Lex Pillatsch说："在显微镜和TOF光谱仪之间的微妙接口处⸺即在离子束光学器件的中间⸺我们因此需要一个智能的真空阀解决方案，能够可靠地保护现有的光谱仪真空，同时对显微镜周围的区域进行通风和重新抽真空，"他和他的TOFWERK的同事描述了要求VAT帮助解决的技术问题。

由于当时的压力⸺在光谱仪中最高可达10-7mbar，在显微镜方面则在10-6mbar的低范围内，这取决于所使用的FIB显微镜的设计和放气情况⸺很快就发现，VAT 01.0系列的迷你UHV滑阀可以作为阀门解决方案的合理基础。"由于采用了特殊的MONOVAT密封技术，该阀门的泄漏率在10-9mbar的范围内，因此有足够的缓冲空间，"负责该项目的VAT销售经理Andreas Dostmann解释说。

但这是工作真正开始的地方。这是因为离子束高度复杂的聚焦过程要求阀门正好位于离子束光学器件的两个透镜之间⸺而这两个透镜之间仅有5毫米的距离！这就是为什么我们要把阀门放在离子束的两个透镜之间。我们也很快明白，大约2厘米宽的透镜需要一个至少40毫米的阀门直径，尽管离子束的通过区域只有几毫米宽。Andreas Dostmann恰当地总结了这种困境："通常情况下，DN40阀门在通过区域的宽度为5厘米，包括法兰和所有。而现在TOFWERK希望有一个解决方案，其圆盘直径相同，但宽度只有其十分之一！"

幸运的是，广泛的VAT标准组合被特意设计为非常模块化，因此所有产品都可以相当灵活地适应各种客户的要求。Andreas Dostmann这样描述将TOFWERK带到目标的个别解决方案。"从微型超高压闸阀开始，就使用了阀芯⸺也就是驱动装置和关闭盘机构⸺并以关闭盘座是腔体一部分的方式集成到工艺腔中。这种将阀门功能直接集成到腔体中的方式消除了对阀门外壳和法兰的需求，然后形成了所需的精简解决方案。"

虽然VAT也为客户提供这样的整体解决方案（阀门功能+腔体），但在这个项目中，它决定为TOFWERK提供适当的指导，以生产作为腔体一部分的精确的阀座轮廓。在1.0系列中使用VAT开发的MONOVAT密封技术，这是可实现的。

Lex Pillatsch对这个结果印象非常深刻。"自2013年项目开始以来，VAT阀芯一直在使用，而且从那时起它们一直表现得很可靠。集成在腔体中的阀座能保持得如此美妙，在很大程度上要归功于VAT的同事，他们在开发阶段为我们提供了建议和支持！" 其中一个建议是，例如，不要像通常那样借助弹性O型圈来实现头部法兰的静态密封，而是使用特殊的VATSEAL密封⸺即硬对硬密封的金属密封。

"在这种应用中，弹性体的渗透性太强，如果不长期使用真空泵，就无法维持所需的压力，"Andreas Dostmann解释说。"另一方面，有了VATSEAL解决方案，TOFWERK就绝对安全了；有了它，甚至压力低至10-13毫巴都是可能的！"

对于Lex Pillatsch和他的TOFWERK同事来说，所使用的阀门是自锁的，也就是说，在电气和气动系统发生故障的情况下，它能保持所选择的阀门位置，例如关闭位置，这一点也非常重要。回顾开发阶段的讨论，他说："很难想象，如果在这种情况下，客户一给显微镜通风，阀门就突然打开，会发生什么事情！"

Lex Pillatsch对他与VAT的全面良好合作经历总结如下。"我一直认为与VAT的合作是非常有建设性和丰富的。VAT阀门本身是非常可靠的，而且质量很好"。更多的合作项目正在计划中，或者已经接近技术完成阶段。

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