JPH07120433A - 空気中のメタンガス濃度測定方法 - Google Patents
空気中のメタンガス濃度測定方法Info
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- JPH07120433A JPH07120433A JP5288631A JP28863193A JPH07120433A JP H07120433 A JPH07120433 A JP H07120433A JP 5288631 A JP5288631 A JP 5288631A JP 28863193 A JP28863193 A JP 28863193A JP H07120433 A JPH07120433 A JP H07120433A
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- Japan
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- gas
- mass spectrum
- air
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- methane gas
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 質量スペクトル分析を利用して、空気中のメ
タンガスの絶対濃度を正確に連続測定し得る方法を提供
する。 【構成】 四重極質量分析計１８を利用して、空気中に
おけるメタンガスの質量スペクトル強度と窒素又は酸素
ガスのスペクトル強度を検出し、該検出されたメタンガ
スの質量スペクトル強度を空気中における窒素または酸
素ガスの質量スペクトル強度と比較することにより空気
中のメタンガスの絶対濃度を測定することを特徴とす
る。
タンガスの絶対濃度を正確に連続測定し得る方法を提供
する。 【構成】 四重極質量分析計１８を利用して、空気中に
おけるメタンガスの質量スペクトル強度と窒素又は酸素
ガスのスペクトル強度を検出し、該検出されたメタンガ
スの質量スペクトル強度を空気中における窒素または酸
素ガスの質量スペクトル強度と比較することにより空気
中のメタンガスの絶対濃度を測定することを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、質量スペクトル分
析による空気中のメタンガスの絶対濃度の測定に関する
ものである。
析による空気中のメタンガスの絶対濃度の測定に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、空気中のメタンガス濃度測定に
は、ガスクロマトグラフ法が用いられてきた。まず、ガ
スクロマトグラフ法の概要を以下に述べる。
は、ガスクロマトグラフ法が用いられてきた。まず、ガ
スクロマトグラフ法の概要を以下に述べる。
【０００３】図２は、ガスクロマトグラフ法の濃度測定
装置を示す。図中、符号１はキャリヤーガス容器、２は
流量調整器、３は圧力計、４はガス配管、５は恒温槽、
６は対照側検出器、７は試料側検出器、８は試料導入
部、９は分離管（カラム）、１０は信号ケーブル、１１
はデータ処理器、１２は流量計である。なお、以下の各
図において、共通の番号の要素は、同一の機能・動作を
有する要素である。
装置を示す。図中、符号１はキャリヤーガス容器、２は
流量調整器、３は圧力計、４はガス配管、５は恒温槽、
６は対照側検出器、７は試料側検出器、８は試料導入
部、９は分離管（カラム）、１０は信号ケーブル、１１
はデータ処理器、１２は流量計である。なお、以下の各
図において、共通の番号の要素は、同一の機能・動作を
有する要素である。
【０００４】この装置の動作は次の通りである。試料ガ
スを輸送するキャリヤーガスは流量計２、圧力計３、検
出器６、試料導入部８を経て分離管９に入り、検出器７
を通って測定系外に出る。試料ガスは試料導入部８から
配管４中へ導入される。分離管９中で試料ガス成分は固
定相固形に対する吸着性の差に対する分配係数の差に従
って移動速度に差を生じて分離されるが、分離管９に入
る前のキャリヤーガスと分離管９から出てきたガスの熱
伝導率を検出器６、７で測定し比較する。
スを輸送するキャリヤーガスは流量計２、圧力計３、検
出器６、試料導入部８を経て分離管９に入り、検出器７
を通って測定系外に出る。試料ガスは試料導入部８から
配管４中へ導入される。分離管９中で試料ガス成分は固
定相固形に対する吸着性の差に対する分配係数の差に従
って移動速度に差を生じて分離されるが、分離管９に入
る前のキャリヤーガスと分離管９から出てきたガスの熱
伝導率を検出器６、７で測定し比較する。
【０００５】検出器にはこのほか試料成分を水素炎中に
導入して、生ずるイオン電流を測定検出する方法等があ
り、後者の方が検出感度が高い。試料を試料導入部８に
注入してから成分が検出されるまでの時間を保持時間と
いい、定性分析の指標として用いられる。各成分に対応
する検出器からの応答曲線（ピーク）の高さまたは面積
から定量分析を行うことができる。しかし、保持時間は
分単位で必要なため、目的とするガス成分濃度が連続的
に変化する場合の対応には限界がある。
導入して、生ずるイオン電流を測定検出する方法等があ
り、後者の方が検出感度が高い。試料を試料導入部８に
注入してから成分が検出されるまでの時間を保持時間と
いい、定性分析の指標として用いられる。各成分に対応
する検出器からの応答曲線（ピーク）の高さまたは面積
から定量分析を行うことができる。しかし、保持時間は
分単位で必要なため、目的とするガス成分濃度が連続的
に変化する場合の対応には限界がある。
【０００６】この方法においては、濃度が既知なメタン
標準ガスの一定量を試料導入部８から導入し、該ガスの
保持時間と、応答曲線の高さまたは面積を、同量の未知
濃度のメタンガス試料に対する測定値と直接対応させ
て、正確な定量分析を行うことが可能となる。
標準ガスの一定量を試料導入部８から導入し、該ガスの
保持時間と、応答曲線の高さまたは面積を、同量の未知
濃度のメタンガス試料に対する測定値と直接対応させ
て、正確な定量分析を行うことが可能となる。
【０００７】これに対して、成分ガスの質量スペクトル
を利用してガス濃度を測定する方法が知られている。す
なわちメタンガスを電離せしめ、そのイオン電流を検出
する方法においては、該イオン電流の大きさは、測定装
置のイオン化部に存在するメタンガスの密度に比例する
に過ぎない。しかも、質量スペクトルを形成するイオン
電流は電離のための電子エネルギーによって変化し、さ
らに、電離を行うために、分析部は大気を排気した空間
に設置する。この場合、真空の程度を定量分析に必要な
だけの精度で量的に確定することが困難であるから、イ
オン電流の大きさから、分析部に存在するメタンガスの
密度を正確に求めることは容易ではなく、成分ガス濃度
の絶対測定は不可能である。その反面、質量スペクトル
を利用する分析法には、キャリヤーガスがいらないこ
と、連続分析が可能なことといったクロマトグラフ法で
は実現不能な利点を有している。
を利用してガス濃度を測定する方法が知られている。す
なわちメタンガスを電離せしめ、そのイオン電流を検出
する方法においては、該イオン電流の大きさは、測定装
置のイオン化部に存在するメタンガスの密度に比例する
に過ぎない。しかも、質量スペクトルを形成するイオン
電流は電離のための電子エネルギーによって変化し、さ
らに、電離を行うために、分析部は大気を排気した空間
に設置する。この場合、真空の程度を定量分析に必要な
だけの精度で量的に確定することが困難であるから、イ
オン電流の大きさから、分析部に存在するメタンガスの
密度を正確に求めることは容易ではなく、成分ガス濃度
の絶対測定は不可能である。その反面、質量スペクトル
を利用する分析法には、キャリヤーガスがいらないこ
と、連続分析が可能なことといったクロマトグラフ法で
は実現不能な利点を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、係る従来技
術の問題点に鑑みて為されたものであり、質量スペクト
ル分析を利用して、空気中のメタンガスの絶対濃度を正
確に連続測定し得る方法を提供することを目的とする。
術の問題点に鑑みて為されたものであり、質量スペクト
ル分析を利用して、空気中のメタンガスの絶対濃度を正
確に連続測定し得る方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の空気中のメタン
ガス濃度測定方法は、四重極質量分析計を利用して、空
気中におけるメタンガスの質量スペクトル強度を検出
し、該検出された質量スペクトル強度を空気中における
窒素または酸素ガスの質量スペクトル強度と比較するこ
とを特徴とする。
ガス濃度測定方法は、四重極質量分析計を利用して、空
気中におけるメタンガスの質量スペクトル強度を検出
し、該検出された質量スペクトル強度を空気中における
窒素または酸素ガスの質量スペクトル強度と比較するこ
とを特徴とする。
【００１０】
【作用】既知の濃度の空気中のメタンガスの質量スペク
トル強度を、公知の空気中における窒素又は酸素ガスの
質量スペクトル強度と比較較正しておいて、未知の濃度
の空気中のメタンガスの質量スペクトル強度と、公知の
空気中における窒素又は酸素ガスの質量スペクトル強度
とを比較することにより、空気中のメタンガスの絶対濃
度を測定することができる。
トル強度を、公知の空気中における窒素又は酸素ガスの
質量スペクトル強度と比較較正しておいて、未知の濃度
の空気中のメタンガスの質量スペクトル強度と、公知の
空気中における窒素又は酸素ガスの質量スペクトル強度
とを比較することにより、空気中のメタンガスの絶対濃
度を測定することができる。
【００１１】
【実施例】図１に本発明の第１の実施例のメタンガス濃
度測定系を示す。図中符号１３は排気装置、１４は真空
チャンバー、１５はバリアブルリークバルブ、１６は試
料ガス導入口、１７はイオン源、１８は四重極質量分離
部、１９は検出器、２０はイオン、２１は増幅器、２２
は記録計、２３はデータ処理装置である。
度測定系を示す。図中符号１３は排気装置、１４は真空
チャンバー、１５はバリアブルリークバルブ、１６は試
料ガス導入口、１７はイオン源、１８は四重極質量分離
部、１９は検出器、２０はイオン、２１は増幅器、２２
は記録計、２３はデータ処理装置である。
【００１２】この測定系の動作は次の通りである。排気
装置１３によって、真空チャンバー１４内を十分に排気
する。バリアブルリークバルブ１５をわずかに開き、試
料ガス導入口１６から試料ガス（微量のメタンガスを含
む空気）を導入する。ガス成分はイオン源１７部にてイ
オンビームの照射により電離を受け、イオン化される。
イオン化されたガス成分は矢印２０の示す方向へ速度を
得て、四重極質量分離部１８で弁別される。目的の質量
のイオンのみが二次電子増倍管等の検出器１９に達し、
イオン量は電流値に変換され、増幅器２１により増幅さ
れて、記録計２２で質量スペクトルとして出力される。
装置１３によって、真空チャンバー１４内を十分に排気
する。バリアブルリークバルブ１５をわずかに開き、試
料ガス導入口１６から試料ガス（微量のメタンガスを含
む空気）を導入する。ガス成分はイオン源１７部にてイ
オンビームの照射により電離を受け、イオン化される。
イオン化されたガス成分は矢印２０の示す方向へ速度を
得て、四重極質量分離部１８で弁別される。目的の質量
のイオンのみが二次電子増倍管等の検出器１９に達し、
イオン量は電流値に変換され、増幅器２１により増幅さ
れて、記録計２２で質量スペクトルとして出力される。
【００１３】本発明において、データ処理装置２３でメ
タンガスの質量スペクトル強度を、窒素もしくは酸素の
質量スペクトル強度で除することに特徴を有する。
タンガスの質量スペクトル強度を、窒素もしくは酸素の
質量スペクトル強度で除することに特徴を有する。
【００１４】窒素ガスは空気中に７５万ｐｐｍ存在す
る。一方、酸素ガスは空気中に２１万ｐｐｍ存在するこ
とが従来明らかにされているから、メタンガス濃度既知
の標準ガスにおけるメタンガスの質量電荷比１６であ
る、ＣＨ4 +に基づく質量スペクトル強度と、窒素ガスま
たは酸素ガスの一価イオンまたは二価イオンに基づく質
量スペクトル強度をまず検出し、両者の比を、メタンガ
ス濃度未知の試料ガスのそれと比較することで、未知試
料の空気中メタンガス濃度の絶対値を求めることができ
る。
る。一方、酸素ガスは空気中に２１万ｐｐｍ存在するこ
とが従来明らかにされているから、メタンガス濃度既知
の標準ガスにおけるメタンガスの質量電荷比１６であ
る、ＣＨ4 +に基づく質量スペクトル強度と、窒素ガスま
たは酸素ガスの一価イオンまたは二価イオンに基づく質
量スペクトル強度をまず検出し、両者の比を、メタンガ
ス濃度未知の試料ガスのそれと比較することで、未知試
料の空気中メタンガス濃度の絶対値を求めることができ
る。
【００１５】本発明においては、分析を可能ならしめる
ために、分析部の排気を行い、かつ真空度を量的に確定
し得ない場合でも、空気の成分比に変化を生ずることは
ないから、測定に支障をきたすことなく、正確な結果を
得ることができる。本発明においては、四重極質量分析
計を利用して質量スペクトル出力を得るのに必要な時間
を１秒以下にすることが可能であり、質量スペクトル描
画を高速で繰り返すことにより、メタンガス濃度の連続
分析を行うことも可能となる。
ために、分析部の排気を行い、かつ真空度を量的に確定
し得ない場合でも、空気の成分比に変化を生ずることは
ないから、測定に支障をきたすことなく、正確な結果を
得ることができる。本発明においては、四重極質量分析
計を利用して質量スペクトル出力を得るのに必要な時間
を１秒以下にすることが可能であり、質量スペクトル描
画を高速で繰り返すことにより、メタンガス濃度の連続
分析を行うことも可能となる。
【００１６】本発明の第２の実施例は次の通りである。
イオン源１７によりイオン化される酸素ガスとメタンガ
スはともに質量電荷比１６に質量スペクトルを発生し、
両者による質量スペクトルは重なり合った状態である。
しかるにメタンガス濃度が低い場合、メタンガスの質量
電荷比１６の質量スペクトルは酸素ガスの質量電荷比１
６の質量スペクトルに埋没し、従って定量化ができな
い。一方、メタンガスをイオン源１７でイオン化すると
質量電荷比１５であるＣＨ3 +の質量スペクトルも発生す
る。そこでメタンガス濃度既知の標準ガスにおけるメタ
ンガスの質量電荷比１５に基づくＣＨ3 +質量スペクトル
強度と、窒素ガスまたは酸素ガスの一価イオンまたは二
価イオンに基づく質量スペクトル強度との比を、メタン
ガス濃度未知の試料ガスのそれと比較することで、未知
試料の空気中メタンガス濃度の絶対値を求めることがで
きる。
イオン源１７によりイオン化される酸素ガスとメタンガ
スはともに質量電荷比１６に質量スペクトルを発生し、
両者による質量スペクトルは重なり合った状態である。
しかるにメタンガス濃度が低い場合、メタンガスの質量
電荷比１６の質量スペクトルは酸素ガスの質量電荷比１
６の質量スペクトルに埋没し、従って定量化ができな
い。一方、メタンガスをイオン源１７でイオン化すると
質量電荷比１５であるＣＨ3 +の質量スペクトルも発生す
る。そこでメタンガス濃度既知の標準ガスにおけるメタ
ンガスの質量電荷比１５に基づくＣＨ3 +質量スペクトル
強度と、窒素ガスまたは酸素ガスの一価イオンまたは二
価イオンに基づく質量スペクトル強度との比を、メタン
ガス濃度未知の試料ガスのそれと比較することで、未知
試料の空気中メタンガス濃度の絶対値を求めることがで
きる。
【００１７】本発明の第３の実施例は次の通りである。
窒素ガスには同位体が存在し、その存在比は14Ｎ：15Ｎ
＝９９．６３４：０．３６６である。従って、大気中の
メタンガス濃度がさらに低い場合、メタンガスに由来す
る質量電荷比１５（ＣＨ3 +）の質量スペクトルは窒素ガ
スの質量電荷比１５の質量スペクトルに埋没し、従って
定量化ができない。15Ｎ+ の質量は１５．０００、ＣＨ
3 + の質量は１５．０２３である。そこで質量電荷比
０．０２３の違いが分離できるよう、質量分解能を上げ
ることでメタンガスに由来する質量電荷比１５（Ｃ
Ｈ3 +）の質量スペクトルをとらえ、窒素ガスまたは酸素
ガスの一価イオンまたは二価イオンに基づく質量スペク
トル強度との比を、メタンガス濃度未知の試料ガスのそ
れと比較することで、極めて低濃度の未知試料の空気中
メタンガス濃度の絶対値を求めることができる。
窒素ガスには同位体が存在し、その存在比は14Ｎ：15Ｎ
＝９９．６３４：０．３６６である。従って、大気中の
メタンガス濃度がさらに低い場合、メタンガスに由来す
る質量電荷比１５（ＣＨ3 +）の質量スペクトルは窒素ガ
スの質量電荷比１５の質量スペクトルに埋没し、従って
定量化ができない。15Ｎ+ の質量は１５．０００、ＣＨ
3 + の質量は１５．０２３である。そこで質量電荷比
０．０２３の違いが分離できるよう、質量分解能を上げ
ることでメタンガスに由来する質量電荷比１５（Ｃ
Ｈ3 +）の質量スペクトルをとらえ、窒素ガスまたは酸素
ガスの一価イオンまたは二価イオンに基づく質量スペク
トル強度との比を、メタンガス濃度未知の試料ガスのそ
れと比較することで、極めて低濃度の未知試料の空気中
メタンガス濃度の絶対値を求めることができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明の空気中のメタンガス濃度測定方
法によれば、キャリヤーガスを使わずに、連続的に空気
中のメタンガスの絶対量分析を行えるので、早い濃度変
化に追従した空気中のメタンガス濃度の定量分析を迅速
に行うことができる。更に、質量電荷比がほぼ１５の窒
素ガスとＣＨ3 +の質量スペクトル強度を比較することに
より、低濃度のメタンガス濃度の絶対値を求めることが
できる。
法によれば、キャリヤーガスを使わずに、連続的に空気
中のメタンガスの絶対量分析を行えるので、早い濃度変
化に追従した空気中のメタンガス濃度の定量分析を迅速
に行うことができる。更に、質量電荷比がほぼ１５の窒
素ガスとＣＨ3 +の質量スペクトル強度を比較することに
より、低濃度のメタンガス濃度の絶対値を求めることが
できる。
【図１】本発明の第一実施例の空気中のメタンガス濃度
測定系の説明図。
測定系の説明図。
【図２】従来のガスクロマトグラフ法による空気中のメ
タンガス濃度測定系の説明図。
タンガス濃度測定系の説明図。
１ キャリヤーガス容器 ２ 流量調整器 ３ 圧力計 ４ ガス配管 ５ 恒温槽 ６ 対照側検出器 ７ 試料側検出器 ８ 試料導入部 ９ 分離管（カラム） １０ 電流ケーブル １１，２３ データ処理器（装置） １２ 流量計 １３ 排気装置 １４ 真空チャンバー １５ バリアブルリークバルブ １６ 試料ガス導入口 １７ イオン源 １８ 四重極質量分離部 １９ 検出器 ２０ イオン ２１ 増幅器 ２２ 記録計
Claims (3)
- 【請求項１】 四重極質量分析計を利用して、空気中に
おけるメタンガスの質量スペクトル強度と窒素又は酸素
ガスのスペクトル強度を検出し、該検出されたメタンガ
スの質量スペクトル強度を空気中における窒素または酸
素ガスの質量スペクトル強度と比較することにより空気
中のメタンガスの絶対濃度を測定することを特徴とす
る、空気中のメタンガス濃度測定方法。 - 【請求項２】 前記空気中におけるメタンガス濃度は、
質量電荷比が１５のＣＨ3 +の質量スペクトル強度と窒素
又は酸素ガスのスペクトル強度を検出し、該検出された
空気中における質量電荷比が１５のＣＨ3 +の質量スペク
トル強度と窒素または酸素ガスの質量スペクトル強度と
を比較して求めることを特徴とする請求項１記載の空気
中のメタンガス濃度測定方法。 - 【請求項３】 前記空気中におけるメタンガス濃度は、
質量電荷比が１５のＣＨ3 +の質量スペクトル強度と、質
量電荷比が１５の窒素ガスの質量スペクトル強度とを検
出し、両者を比較することにより低濃度の空気中におけ
るメタンガス濃度を求めることを特徴とする請求項１記
載の空気中のメタンガス濃度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5288631A JPH07120433A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 空気中のメタンガス濃度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5288631A JPH07120433A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 空気中のメタンガス濃度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07120433A true JPH07120433A (ja) | 1995-05-12 |
Family
ID=17732679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5288631A Pending JPH07120433A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 空気中のメタンガス濃度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07120433A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017181344A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 岩谷産業株式会社 | 分析方法及び分析装置 |
-
1993
- 1993-10-25 JP JP5288631A patent/JPH07120433A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017181344A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 岩谷産業株式会社 | 分析方法及び分析装置 |
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