SRS Residual Gas Analyzer

SRS 残余气体分析仪：MCP 服务

让 AI Agent 读取真空系统中的残余气体成分，使用 Stanford Research Systems RGA100、RGA200 或 RGA300 四极杆质谱仪：指定 m/z 的分压、模拟和直方图谱、总压力、氦气检漏，以及气体的初步识别（水、氢气、氮气/CO、氧气、氩气、CO2、碳氢化合物）。服务端压力联锁可保护灯丝、电子倍增器（CDEM）和离子源除气功能。

软件包	labmcp-srs-rga
仪器	SRS RGA100（1-100 amu）、RGA200（1-200 amu）、RGA300（1-300 amu），可带或不带 CDEM 选件（01）
接口	RS-232（固定 28,800 波特率、8N1、RTS/CTS）、通过串口转以太网适配器或 SRS RGA 以太网适配器连接的 TCP
协议	SRS RGA 命令集：Operating Manual and Programming Reference, Models RGA100/200/300，Rev. 1.9，第 6 章“Programming the RGA Head”
状态	🧪 模拟：已通过线路级模拟器测试，尚未在硬件上验证。报告硬件测试

无需硬件即可试用

uvx labmcp-srs-rga --simulate --check
uvx labmcp-srs-rga --simulate --option scenario=helium_leak    # He pulses every 20 s for leak_check
uvx labmcp-srs-rga --simulate --option scenario=overpressure   # a growing leak trips the filament

模拟器模拟的是一台配有 CDEM、置于未经烘烤腔室中的 RGA200，压力约为 1e-7 Torr（主要是水，其次是 H2、N2/CO、CO2）。

连接你的 RGA

1. 连接线： RGA 的电子控制单元（ECU）配有一个按 DCE 接线的 DB-9 RS-232 端口，并采用 RTS/CTS 硬件握手。请使用直通线（或 USB 转串口适配器），确保其支持 RTS 和 CTS。设置固定为：28,800 波特率、8 个数据位、无校验位、1 个停止位。服务会为你设置这些参数。
2. 关闭 RGA Windows / RGA Com（端口一次只能由一个程序使用）。
3. 查找端口： uvx labmcp ports
4. 测试连接：

   uvx labmcp-srs-rga --address /dev/ttyUSB0 --check          # Linux
   uvx labmcp-srs-rga --address /dev/tty.usbserial-XXXX --check  # macOS
   uvx labmcp-srs-rga --address COM3 --check                  # Windows
   uvx labmcp-srs-rga --address tcp://192.168.1.50:4001 --check   # raw-TCP serial-to-Ethernet adapter
   uvx labmcp-srs-rga --address tcp://192.168.1.50:818 --option user=admin --option password=admin --check  # SRS RGA Ethernet adapter
   

   连接后，服务会发送 ID? 和 IN0（清除 RGA 的缓冲区并运行硬件自检）。不会切换任何开关。

添加到你的 MCP 客户端

Claude Code

claude mcp add rga -- uvx labmcp-srs-rga --address /dev/ttyUSB0

Claude Desktop / Cursor / Windsurf（claude_desktop_config.json、.cursor/mcp.json 等）

{
  "mcpServers": {
    "rga": {
      "command": "uvx",
      "args": ["labmcp-srs-rga", "--address", "/dev/ttyUSB0"]
    }
  }
}

添加 --read-only，即可允许测量，但禁止切换灯丝/CDEM、除气、校准和更改设置（关闭开关仍可用）。对于其他客户端，请使用 uvx labmcp config srs-rga --address /dev/ttyUSB0 --client vscode 生成代码片段（也支持 cursor、codex、claude-code）。

工具

工具	类型	描述
all_off	🛑 安全	将 RGA 置于安全状态：中止任何脱气操作，关闭 CDEM（HV0）、灯丝（FL0）和四极杆 RF/DC（MR0）。完成操作后、放气前，或发现任何异常时使用。此操作会中断正在运行的扫描或检漏，并且即使前一步失败，也会尝试执行每一步。
analog_scan	👁 读取	记录模拟质谱（SC1）：四极杆逐步扫描整个质量范围，并返回完整峰形（经过降采样）、峰列表、扫描结束时测得的总压力，以及可选的完整 CSV 数据。可用于检查峰位置和调查未知气体。持续时间取决于噪声底（例如，NF4 时为 126 ms/amu）。已有的 save_path 文件绝不会被覆盖。
calibrate	⚠️ 危险	校准检测器：zero（CA）在当前噪声底下重新校准离子检测器零点，并校正 RF 扫描表的温度漂移（数秒）；electrometer（CL）重新校准静电计的完整 I-V 响应（耗时更长，并清除所有零点偏移）。结束时会关闭四极杆 RF。
cdem_off	🛑 安全	关闭电子倍增器（HV0），并切换回法拉第杯检测。始终允许执行；会中断正在运行的扫描、质量测量或检漏。
degas	⚠️ 危险	启动离子源脱气（DG）：使用 20 mA、400 eV 的电子，通过电子刺激解吸清洁离子源。CDEM 会关闭并保持关闭。脱气会缩短灯丝寿命；建议优先选择烘烤。压力高于 max_filament_pressure_torr 或脱气时间超过 max_degas_minutes 时会拒绝执行。此操作会立即返回；完成前 RGA 会处于忙碌状态（任何命令都会中止它），而 filament_off / all_off 可将其停止。
filament_off	🛑 安全	关闭灯丝（FL0）；如果正在脱气，则先停止脱气。始终允许执行；会中断正在运行的扫描、质量测量或检漏。
get_command_log	👁 读取	返回最近发送给仪器的原始命令和收到的回复（最新记录在末尾）。可用于调试和记录已执行的操作。
get_connection_info	👁 读取	报告当前连接的仪器（标识、地址、模拟或真实）、服务是否为只读模式，以及当前生效的安全限值。请先调用此工具。
get_status	👁 读取	报告 RGA 状态：灯丝发射、CDEM 开关状态和电压、离子源设置、扫描设置、已存储的灵敏度因子，以及解码后的错误字节（例如，过压保护关闭灯丝时会显示 FL6）。读取错误字节会像仪器本身一样清除通信（EC?）和 CDEM（EM?）错误字节。
histogram_scan	👁 读取	记录条形图谱（HS1）：每个整数 m/z 对应一个峰值锁定读数，并返回总压力。比模拟扫描更快，也是监测残余气体组成的常用方式。
identify_residual_gases	👁 读取	运行直方图扫描，并通过简单查找标准 70 eV 碎片模式，将主要峰分配给可能的气体：H2（2）、He（4）、CH4（16/15）、H2O（18/17）、N2 或 CO（28，并结合 14 和 12 区分）、O2（32）、Ar（40）、CO2（44）；还可诊断空气泄漏或烃类污染等情况。此工具仅用于初步筛查，不适用于定量分析。
leak_check	👁 读取	氦气检漏：在有人向可疑接头喷氦气时监测 m/z 4，并报告基线、每次高于基线 x threshold_factor 的响应（开始/结束时间、峰值）以及时间序列。开始后的前几秒不要接触氦气，以确保基线准确。真实泄漏的响应时间为数秒。受 max_leak_check_duration_s 限制。
measure_masses	👁 读取	测量一组 m/z 值对应的分压（峰值锁定的单质量测量，MR）。可快速、精确地监测已知气体；每个质量的精度和测量时间由噪声底设置（set_scan_parameters）。压力值以 N2 当量表示。
read_total_pressure	👁 读取	在 RGA 作为电离真空计（TP?，法拉第杯）运行时测量总压力。需要开启灯丝并关闭 CDEM。读数以 N2 当量表示，并可能因气体组成不同而与 Bayard-Alpert 真空计的读数相差数倍。
reconnect	🛑 安全	关闭并重新打开与仪器的连接（例如，仪器断电重启或重新插拔线缆后）。
set_cdem	⚠️ 危险	以指定高压开启电子倍增器（CDEM），使信号增强约 100-10000 倍。高压强会缩短 CDEM 的寿命，甚至将其损坏，因此只有在压力低于 max_cdem_pressure_torr 时才允许执行（使用法拉第杯测得的 RGA 当前总压力、近期测量值或 external_pressure_torr）；电压上限为 max_cdem_voltage_v。开启 CDEM 时会禁用总压力读数。
set_filament	⚠️ 危险	开启灯丝（或更改其发射电流）。压力高于 1e-4 Torr 时灯丝会烧坏或受损，因此只有在压力低于 max_filament_pressure_torr 时才允许执行：传入独立真空计测得的 external_pressure_torr；或者，如果灯丝已开启，则使用 RGA 自身测得的总压力。RGA 的保护机制也会在过压时关闭灯丝（报告为 FL6）。
set_scan_parameters	🎛 控制	更改测量设置：噪声底（速度与检测限之间的取舍）、电子能量、离子能量、聚焦板电压和模拟扫描分辨率。存储在探头中的灵敏度因子仅在默认离子源设置（70 eV、12 eV、90 V）下有效。更改噪声底后，会在下一次扫描开始时自动重新调整检测器零点。
get_connection_info、get_command_log 和 reconnect 内置于每个 LabMCP 服务中。

安全限制

RGA 灯丝只能在低于 1e-4 Torr 的压力下运行，CDEM 所承受的电压绝不能高于 1e-4 Torr；建议压力不超过 5e-6 Torr（手册：FL 命令警告，第 6-35 页，维护章节中的“CDEM Handling and Care”）。RGA 只有在灯丝发射时才会测量压力，因此开启前需要有依据：

• set_filament 和 degas：压力必须低于或等于 max_filament_pressure_torr。set_cdem：压力必须低于或等于 max_cdem_pressure_torr，且电压必须低于或等于 max_cdem_voltage_v（同时也会强制执行 10-2490 V 的硬件范围）。
• 这三项操作所需的依据：external_pressure_torr（用户确认的另一台压力计读数）；当灯丝开启且 CDEM 关闭时，还需要此时测得的总压力。如果两者都有，则检查其中较高的读数，因此误输入的压力计数值无法覆盖 RGA 的测量值。开启 CDEM 时（RGA 无法测量），可接受最近 max_pressure_reading_age_s 时间内的读数，但前提是灯丝仍处于开启状态：灯丝一旦关闭（主动关闭或跳闸），旧读数就无法反映当前压力。
• 用作依据的 RGA 读数会按 1 mA 发射电流进行缩放：离子电流与发射电流成正比，因此 0.1 mA 时的读数若不缩放，会低估压力 10 倍。
• 仪器自身的灯丝保护仍然有效：压力过高会关闭发射和 CDEM（错误 FL6），并由 get_status 报告。
• all_off、filament_off 和 cdem_off 会中断正在运行的扫描、质量测量或检漏；这些操作随后会返回错误且不提供数据，而不是等待其完成。all_off 会尝试执行每个步骤，即使某一步失败也不例外，并报告失败项。

限制	默认值	含义
max_filament_pressure_torr	1e-4 Torr	可开启灯丝或对离子源进行脱气的最高压力
max_cdem_pressure_torr	5e-6 Torr	可开启 CDEM 的最高压力
max_cdem_voltage_v	2000 V	CDEM 最高高压（硬件上限为 2490 V）
max_pressure_reading_age_s	60 s	可接受作为依据的 RGA 总压力读数的最长时间（仅限灯丝保持开启时）
max_degas_minutes	3 min	离子源脱气的最长时间（硬件上限为 20 min）
max_scan_duration_s	900 s	模拟／直方图扫描的最长预计时间
max_leak_check_duration_s	1800 s	氦气检漏运行的最长时间

启动时覆盖，例如：--limit max_cdem_voltage_v=2400 --limit max_filament_pressure_torr=1e-5。

示例提示词

• “离子规读数为 2e-7 Torr。开启 RGA 灯丝，并告诉我腔体里有什么。”
• “进行 1-100 amu 模拟扫描，将结果保存到 ~/data/rga/after_bake.csv，并将水和氢气与今天早上的结果进行比较。”
• “这是漏气吗？检查 28、32 和 40 以及它们的比值。”
• “在 m/z 4 上启动 3 分钟氦气检漏；20 秒后我会逐个向法兰喷气。”
• “以 1400 V 开启 CDEM，每分钟测量 2、4、18、28、44，持续 10 分钟，然后关闭所有设备。”

注意事项

• 线路格式。 命令由两个字母和一个参数组成，以 CR 结尾。ASCII 回复以 LF CR 结尾。MR、TP? 和每个扫描点返回的离子电流都是 4 字节小端二进制二进制补码整数，单位为 1e-16 A。硬件命令（IN、FL、HV、EE、IE、VF、CA、CL、DG）会以 STATUS 字节作答；NF、MI、MF、SA、TP0/1、MR0 均不作答。服务会读取每项无回复设置的当前值。
• 被拒绝的命令不会收到回复。 RGA 只会闪烁错误 LED 并设置 RS232_ERR；随后服务会读取 EC? 并报告原因（命令错误、参数错误或参数冲突）。
• 分压为 N2 等效值。 服务会将离子电流除以存储在检测头中的分压灵敏度 SP（出厂值为默认离子源设置下的 N2 值）；如果 CDEM 已开启，还会除以存储的 CDEM 增益 MG。其他气体的灵敏度各不相同（相对于 N2：H2 约为 0.44，He 约为 0.14，Ar 约为 1.2）；identify_residual_gases 会使用典型值进行校正，其他工具则不会。存储的系数仅在 70 eV / 12 eV / 90 V 和 1 mA 发射电流下有效。
• 总压力（TP?）在 CDEM 开启时会被 RGA 禁用（返回 0），且需要开启灯丝。
• 除气在 RGA 内部运行，任何命令都会中止它，因此 degas 会立即返回，且在除气结束前，服务会拒绝其他命令（filament_off、cdem_off 和 all_off 除外，这些命令会中止除气）。
• 噪声下限（NF0–NF7）决定速度和检测限：从 2000 ms/amu、约 7e-15 A 噪声（NF0），到 15 ms/amu、约 5e-13 A 噪声（NF7）。出厂默认值为 NF4（126 ms/amu）。
• SRS RGA Ethernet adapter 登录（--option user=... --option password=...，端口 818）遵循 SRS 的 srsinst.rga 驱动，且尚未在硬件上测试。通用原始 TCP 串口服务无需登录，但必须设置为 28,800 baud、8N1 并启用 RTS/CTS。
• 扫描或运行 measure_masses 后，服务会关闭四极杆 RF（MR0），与手册建议一致。
• save_path（扫描和 leak_check）必须以 .csv 结尾，且文件必须尚不存在：绝不会覆盖已有文件。缺失的文件夹会自动创建，~ 会展开，并且会在测量开始前检查路径。
• 连接恢复。 如果扫描的二进制数据未能及时到达（或被安全工具中断），服务会丢弃部分数据，使用 IN0 停止扫描，并等待其 STATUS 回复后再发送下一条命令，以确保后续回复保持同步。

硬件验证

型号	固件	接口	验证者	日期
暂无：成为首位验证者