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高感度ガス分析装置

国内特許コード P06A008961
整理番号 6382
掲載日 2006年6月8日
出願番号 特願2004-234010
公開番号 特開2006-053003
登録番号 特許第4052597号
出願日 平成16年8月11日(2004.8.11)
公開日 平成18年2月23日(2006.2.23)
登録日 平成19年12月14日(2007.12.14)
発明者
  • 阿部 哲也
  • 廣木 成治
  • 丹澤 貞光
  • 秦野 歳久
出願人
  • 独立行政法人 日本原子力研究開発機構
発明の名称 高感度ガス分析装置
発明の概要

【課題】 大気等に含まれる微量ガスを定量するガス分析装置において,対象ガスの検出感度と測定精度を高めること。
【解決手段】 大気等に含まれる微量ガスを繰返し高感度で定量することができるガス分析装置であって,被測定ガスをパルス的に流すためのガス流路と,真空排気装置付四極子型質量分析計と,前記ガス流路の中間から被測定ガスの一部を前記四極子型質量分析計のイオン源に流入させるためのオリフィスとから構成し,被測定ガスの流れのパルス形状を繰返し再現できるようにするとともに,水蒸気等の吸着性ガスが前記四極子型質量分析計の管壁や電極に吸着するのを防いで,対象ガスの検出感度と測定精度を大幅に改善した装置を提供する。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


従来,大気等に含まれる微量ガスを質量分析法により測定する場合には,測定しようとするガス(対象ガス)を含む大気等(被測定ガス)を連続的に質量分析計のイオン源に流し込む必要があるが,大気圧かそれに近い圧力の被測定ガス圧力と質量分析計が正常に作動する圧力の間には1億倍(108)以上の差があるため,数段の差動排気を行い,質量分析計イオン源へのガス流入口の孔径を極度に小さくしている。



すなわち,従来のガス分析装置は,図2に示すように,被測定ガスリザーバ51と,可変リークバルブ52と,マニホールド55と,ターボ分子ポンプ56とダイヤフラムポンプ57からなる真空排気装置と,それらを結ぶ配管58とからなるガス流路5と,ターボ分子ポンプ62とダイヤフラムポンプ63からなる真空排気装置の付いた四極子型質量分析計61と,前記ガス流路5の中間から被測定ガスの一部を前記四極子型質量分析計61のイオン源64に流入させるためのオリフィス7から構成されている。



このような装置を用いて,まず,前記両真空排気装置により可変リークバルブ52の下流側配管内と四極子型質量分析計61内を高真空に排気し,分析計を作動状態にする。次に,可変リークバルブ52を適度に開き,マニホールド55に取り付けてある圧力計59の指示が所定の値になるようにする。この所定の値は,このとき質量分析計のイオン源64部の圧力がこの値とオリフィス7のコンダクタンスと排気装置の実効排気速度とにより測定に最適な値となるように予め設定された,該分析装置固有のものである。



この状態において,リザーバ51から放出された被測定ガスの一部がマニホールド55の近くに設けられたオリフィス7から四極子型質量分析計61のイオン源64に流れ込むので,そのガスのマススペクトルを分析することにより被測定ガス中の対象ガスの濃度を測定することができる。

産業上の利用分野


本発明は,大気等に含まれる微量ガスを繰返し高感度で定量することができるガス分析装置に関し,詳しくは,大気中の特定ガス,自動車排気ガス中の有害ガス,呼気中の特定ガス,構造材に含まれる特定ガス等の微量ガスを最高ppmオーダーの高い感度で測定することができる質量分析法によるガス分析装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
微量ガスを繰返し定量測定することができるガス分析装置において、
被測定ガス流路が、被測定ガスリザーバ、前記ガスリザーバに開閉弁を介して接続する小容器、前記小容器に開閉弁を介して接続するバッファタンク、前記バッファタンクに配管を介して接続するマニホールド、及び前記マニホールドに配管を介して接続する真空排気装置から構成され、
前記マニホールドと真空排気装置付四極子型質量分析計とが、被測定ガスの一部を前記マニホールドから前記質量分析計のイオン源に導入するオリフィスを介して、接続されることからなり、
前記小容器に採取した大気圧の被測定ガスを前記2つの開閉弁を交互に開閉して流出させることにより被測定ガスパルスを前記質量分析計に導入して定量測定することを特徴とする、前記ガス分析装置。

【請求項2】
被測定ガス流路が、被測定ガスリザーバ、前記ガスリザーバに開閉弁を介して接続する小容器、前記小容器に開閉弁を介して接続するバッファタンク、前記バッファタンクに配管を介して接続するマニホールド、及び前記マニホールドに配管を介して接続する真空排気装置から構成され、
前記マニホールドと真空排気装置付四極子型質量分析計とが、被測定ガスの一部を前記マニホールドから前記質量分析計のイオン源に導入するオリフィスを介して、接続されることからなり、
前記小容器に採取した大気圧の被測定ガスを前記2つの開閉弁を交互に開閉して流出させることにより被測定ガスパルスを前記質量分析計に導入して定量測定する、微量ガスを繰返し定量測定することができるガス分析装置を使用し、
前記ガスリザーバに入っている被測定ガスを小容器の2つの開閉弁を操作して小容器に一定容積の被測定ガスを採取し、前記ガス流路における前記真空排気装置を作動させた後、前記小容器に設けられたバッファタンクに接続する開閉弁を開き、小容器内の採取された被測定ガスをバッファタンク内に拡散し、その拡散ガスを前記バッファタンクと前記マニホールド間の配管を介してマニホールドに移し、前記オリフィスを介してマニホールドから前記質量分析計のイオン源に供給して被測定ガスをイオン化し、そのイオン電流を測定することにより被測定ガス中の対象ガスの定量を行うことを特徴とする、微量ガスを繰返し定量測定する方法。

【請求項3】
前記小容器の内容積と前記バッファタンクの内容積の比が1/10000~1/2000であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
産業区分
  • 試験、検査
  • 電子管
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004234010thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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