JPS6020144A - ガス中の微量成分分析法 - Google Patents

ガス中の微量成分分析法

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JPS6020144A
JPS6020144A JP12773983A JP12773983A JPS6020144A JP S6020144 A JPS6020144 A JP S6020144A JP 12773983 A JP12773983 A JP 12773983A JP 12773983 A JP12773983 A JP 12773983A JP S6020144 A JPS6020144 A JP S6020144A
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JP
Japan
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sample
gas
tube
adsorbent
refrigerant
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Pending
Application number
JP12773983A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Yamakawa
山川 義弘
Masahiro Furuno
正浩 古野
Kazuhiko Yamazaki
一彦 山崎
Makoto Takada
誠 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GASUKURO KOGYO KK
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
GASUKURO KOGYO KK
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0011Sample conditioning
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ガス中の機織成分分析法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
窒メ(、水素、アルゴン等の気体は、半導体の製造業に
おいては、ppb程度の不純物の存在が間顯となってき
ており、このための有効な分析法が要求されるようにな
った。
従来、ガス中の不純物等の微量成分を分析するときは、
気体ガスを冷却トラップに通して不純物を冷却、濃縮し
た後、t4に6物をガスクロマトグラフィ等の分析法に
よって行なっていた。
しかし、この方法では、試料烏縮管への冷媒の導入、排
除および排除後の試料濃縮管の加熱の操作に人手が必要
で自動化が難しかった。
そして、この分析法では、冷却トラップを冷却する場合
、液体窒素(−196℃)、液体アルゴン(−186℃
)等の液化ガス浴を使用するか、ドライアイス−メタノ
ール(約−80℃)、液体窒素−エタノール(−130
℃)等の有機溶媒浴を使用するかしていた。
液化ガス浴は、高純度ガス中の不純物の分析や大気中の
悪、1成分の分析に使用され、例えば、ヘリウム中の不
純物の分析には適している。しかし、この液化ガス浴で
は、窒素、アルゴン、酸素中の不純物の分析の場合、冷
却il!度が冷媒のelli点に固定されるため、主成
分が冷却トラップ内で液化してしまい、目的とする不純
物成分をうまく捕集できない、という問題があった。
一方、有機溶媒浴では、脱着のために昇温させるさい、
可燃ガスが蒸発して危険であり、かつドライアイス、窒
素が気化するため、パイプで給排出することがσ’it
シ<、分析の自動化には適さない、という問題があった
〔発明の目的〕
この発明は、このような従来の問題点を解決するために
なされたもので、試料濃縮管に、その中に供給する試料
ガスの特性に合わせて一定温度に制御した気化冷媒を吹
き付け、これを冷却するようにして、(1)目+11J
とする不純物等の微[セ成分のみを選択的に捕集するこ
とができ、(2)かつ、分析の自動化を図ることのでき
る、ガス中の微量成分分析法を提供することを目的とす
るものである。
〔発明の構成〕
この発明は、試料fQ細管を加熱しながら、これにキャ
リアガスを通し、その中に充填した吸着剤で吸着した@
鵡物質を取り除くエージング工程と、試料濃縮管に一定
温度に制御した気化冷媒を吹き付けて、これを冷却する
冷却工程と、試料濃縮管に、その冷却を続けながら試料
ガスを供給してその中に充填した前記吸着剤で試料ガス
中の微量成分を吸着して濃縮する濃縮工程と、試料濃縮
管を加熱して、吸着剤で吸着した前記微量成分を脱着す
る脱着工程と、試料濃縮管にキャリアガスを通して、吸
着剤から脱着した微量成分を分離カラムに送り分NL測
定する分析工程とより成るガス中の微量成分分析法であ
る。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を第1図ないし第7図に示す
微は成分分析装置、すなわちガスクロマトグラフに基づ
いて説明する。
第1図は実施例におけるエージング工程ノ、第2図は同
じく冷却工程の、第3図は同じく濃縮上4皇の、第4図
は同じく脱着工程の、第5図は同じく分析]工程のそれ
ぞれガスクロマトグラフにおける1(1」開本′乍成を
示ず図である。第6図は第1図ないし第5図1における
倣)jに成分濃縮装置の断面図、第7図は第6図の要部
拡大図である。
まず、ガスクロマトグラフのtA成を、19明すると、
1はキャリアガスのオ、a人口、2,3.4゜5,22
け調圧弁、6.7.8は不純物除去トラップ、9は逆上
弁、10.18.19は抵抗管、11は第1六方切換コ
ツク(以下第1コツクという。)、12は第2六方切換
コンク(以下第2コツクという。)、13は第1四方切
換バルブ(以下第1バルブという。)、14は第2四方
切換バルブ(以下i:ij 2バルブという。)、15
.16は注入口、17は分離カラム、20はガスクロマ
トグラフイル用検出器である。
21は試ASFガスの給入口、23は流屓計、24ハr
tic 量コノトロールjt、25 、26ハ二−トル
弁、2Tは空気の逆流を防止するバッファタンク、Aは
微量成分濃縮装置、pは圧力計、28は密封オーブンで
あり不活性ガスで外気より若干加圧され空気、湿分の侵
入を防止している。なお、上記各構成要素はパイプで連
結さ′4tでいる。
上記微量成分の濃縮装置Aは、第6図および第7図に示
す構成となっている。すなわち、同装置Aは、液状冷媒
の噴出ノズル29と、この噴出ノズル29を嵌めて連結
した液状冷媒の加熱筒30と、この加熱筒30を嵌めて
連結し、その加熱筒30による加熱によ−って気化した
気化冷媒のFa通管31と、この流通管31&こ挿通し
た試1+蟲縮管32とより構成されている。
上記噴出ノズル29と加熱筒30には、噴出ノズル29
から力旧倍筒30の冷1藻流路30bにかけて連通ずる
温度センサーの挿通孔29 a 、’ 30 aが設け
である。33はこの挿通孔2ga、30aに挿通した温
度センサー、すなわち熱′iL対であって、試料濃縮管
32のU字管部32aに臨ませて設置しである。この熱
電対33は、加熱筒30で加熱されて気化した気化冷媒
のl1度を検出し、その検出信号は区外の第1加熱温度
制御装置へ入力されるようになっている。34は加熱筒
30のヒーターであって、その加熱温度は熱1fj対3
3から、J:、記検出113号を人力した第1加熱制御
装置によって自(力制御されるようになっている。
流通管31は、挿入した試料濃縮管32の周囲を気化し
た冷媒か流れて、流通支管31aから排出されるように
なっている。
試料濃縮管32は、1本のガラスチューブをU字状にv
rり曲げて形成したもので、その先端のU字管部32a
の中にはモレキュラーシーブ、シリカゲル等のガス中の
微量成分を吸着する吸着剤35が充填しである。36は
試料ガスの供給口、37は同じく初、出口である。38
は、試料濃縮管32のU字管部32aの周囲に設りたヒ
ーター、39はそのヒーターによる加熱温txを検出す
るための温度センサー、すなわち熱電対で、試料濃縮管
32に沿わせて配管したセンツーデユープ40に挿入し
て、前記U字管部32aに臨ませである。ヒーター38
による加熱温度は、熱電対39に検出されて図外の第2
加熱温度制御装置へフィードバックされ、これによって
制御されるようになっている。41は、微量成分の濃縮
装置Aの収納ケースである。
この装置Aの動作を説明すると、次のとおりである。
まず、噴出ノズル29から力11熱筒30の冷媒流路3
0bへ噴出された液状冷媒は、そこで加熱されて気化し
、一定温度の気化冷θ1(となって試料濃縮管32のU
字管部32aに吹き付けられる。
ここにいう一定温度は、第1加酪温疫制ζ1(1装置i
:jによって制御された1品度である。すなわち、熱電
対33によって検出された気化冷媒の温度が第1加熱温
度制御装置にフィードバックされ、これによって一定温
度に制御された加!!8筒30のヒーター34によって
保持されたものである。このl)+il iは、試料ガ
スの状態変化等の特性に合わせてあらかじめ設定するも
ので、試料ガスの主成分を液化させないで、その中の6
1 m成分、つまり不純物成分のみを選択的に捕集でき
る温度である。
吹きイ」けられた気化冷媒によってU字管部32aが一
定温度に冷却されたところで、その中に供給l」36か
ら試料ガスが所定の流速で供給されると、試料ガス中の
微量成分は、吸着剤35に吸着され濃縮される。そして
、微量成分を吸着された試料ガスは、流通管31を通っ
て流通支管31aから排出される。
心室h(の濃縮が行なわれたところで、試料ガスと液状
冷媒の供給が停【Lされ、ヒーター38によってU字管
f’fls 32 aが加熱されると、吸着剤35に吸
/f’(された微11(成分(J脱λ°1される。
Ibi: ;i−tされたところで、試料ガスの供給口
36からキャリ゛ノ′カスか供給されると、濃縮された
微風成分は取り出される。
」二1:己ヒーター38による力11ζ仝b?晶1誌は
、熱電対39によって検出された加熱温度か第2加熱温
度制御1:ei ii’、’(にフィードバックどれ、
これによって一定の設に2 liJ度に制御されたヒー
ター38によって保持されたものである。
つぎに、上記(14成と機能を備えたガスクロマトグラ
フによって、エージング工程、冷却工程、濃縮工程、脱
着工程および分析工程の各工程を説明する。
(1)エージング工程(第1I司) この工程では、試料濃縮管32のU字管部32aを加熱
(例えば300〜340℃)し、これに第1図の太い実
線で示す回路を通してゼロガス(例えばI(eガス)を
導入し、吸着剤35で吸着した吸着物質を取り除く。
すなわち、不純物除去トラップ8を通して精製されたゼ
ロガスは第1バルブ13と第2コツク12を通って試料
濃縮管32に導入され、再び第2コツク12を通ってバ
ッファータンク2Tへ放出される。一方、不純物除去ト
ラップ6を通って精製されたキャリアガスは、破線で示
す回路を通って、つまり第1コツク11、第2コツク1
2、第1コツク11を経て分離カラム17を通り、検出
器20に送られる。
(2)冷却工程(第2図) この工程では、試料濃縮管32のU字管部32aに、一
定温度に制御した気化冷媒を吹き付けて、これを冷却す
る。
すなわち、濃縮装置Aの回路を、第2図の一点鎖線で示
すように、閉回路とし、噴出ノズル29より液状冷媒、
例えば液体窒素を噴出させ、これを加熱筒30で加熱し
て気化冷媒とし、U字管部32aを一定の渚J゛、例え
ば−1301:に冷却する。
このとき、試料ガスは、二点鎖線で示すように、調整弁
22、滝川コントロール弁24、第1バルブ13、第2
コツク12を通ってバッファータンク27へと送られる
。不純物陰火)・ラップ6を通って精製されたキートリ
アガスは、破線で示すように、第1コツク11、抵抗管
10、第1コツク11を通過して分離カラム17、第2
バルブ14を通った後、検出器20へ送られる。−万、
不純物除去トラップ8で精製されたゼロガスは、太い実
線で示すように、第1バルブ13、ニードル弁25を通
って放出される。
この冷却工程では、熱電対33によって検出された気化
冷媒の温1ゲが常に第1加熱温度制御装置にフィードバ
ックされ、これによって加熱筒30のヒーター34によ
る加熱温度が制御されるようになっている。したがって
、気化冷媒の温度は、試料ガスの主成分が液化しないよ
うに、あらかじめそのガスの特性に合わせた湿度に設定
し、かつ制御することができる。
(3)濃縮工程(第3図) この工程では、冷却工程で冷却した試料濃縮管32に、
さらにその冷却を続(づながら、試料ガスを供給し、そ
の中の1成分を吸着剤35で吸着して濃縮する。
すなわち、試料濃縮管32を一定t14度(例えば−1
30℃)に保持し、この中に添置が例えげ100 tn
t/min の試料ガスを一定時間(例えば10分間)
導入することによってco 、 co2. cIJ、、
にの微1成分を吸λi剤35に吸着させる。
このとき、試料ガスは、一点鎖線で示すように、第1バ
ルブ13、第2コツク12、試料濃縮管32、第2コツ
ク12と順次通過してパン7アタンク2Tへ放出される
。不純物除去トラップ6を通って精製されたキャリアガ
スは、破線で示すように、第1コツク11、第2コツク
12、第1コツク11を経て分離カラム17をImす、
検出器20へ送られる。一方、不純物除去トラップ8で
精製されたゼロガスは、太い実線で示すように、第1バ
ルブ13とニードル弁25を通って放出される。
(4)脱着工程(第4図1) この工程では、試料濃縮管32を加熱して吸着した]1
11記倣量筬分を脱着する。
すなわち、0縮装置Aの回路を、第4図の一点鎖線で示
すように閉回路とし、試料濃縮管32のU字管部32a
をヒーター38で加熱(例えば250〜300℃)し、
吸着剤35で吸着した試料ガス中のCO,CO□ 、C
IT、等の微量成分を脱オコさゼる。
このとき、不純物1全去トラツプ6を通って精製された
キャリアガスは、破線で示すように、第1コツク11.
44’ti′J’+:肯10、第1コツク11を通過し
て分離カラム17、第2バルブ14を通った後、検出器
20へ送られる。一方、不純物除去トラップ8で精製さ
れたゼロガスは、実線で示すように、第1バルブ13、
第2コツク12を通ってバッファタンク27へ放出され
る。
(5)分析工程(・α5図) この工程では、試料濃縮管32にキャリアガスを通して
、吸着剤35から脱着した機敏成分を分離カラム17に
送り、分離、測定する。
すなわち、破線で示すように、試料濃縮管32に、濃縮
工程の試料ガスとは逆の方向から、不純物除去トラップ
6で精製したキャリアガスを導入し、脱着した微M成分
を分離カラム1γへ送り込む。このとき急な圧力変化な
どによる検出器20への悪影響を軽減するため、第2バ
ルブ14を一定時間(例えば30秒)切り換え圧力変化
を検出器20と同程度の圧力損失を生ずる抵抗管18に
送る。しかるのち、1与び第2バルブ14を元に切り換
え、微潰成分は分離カラム1γで分離した後、検出器2
0へ送り、測定する。
このとき、不純物除去トラップ8で精製されたゼロガス
は、太い実線で示すように、第1バルブ13全通してバ
ッファタンク2Tへ放出される。
一方、不純物除去トラップ7で精製されたキャリアガス
は、一点鎖線で示すように、第2バルブ14全通して検
出器20へ送られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、エージング工
程、冷却工程、濃縮工程、脱着工程および分析工程の5
つの工程より構成するとともに、冷却工程において、試
料濃縮管に、試料ガスの特性に合わせて一定温度に制御
した気化冷媒を吹き付けるようにしたから、 (1)、試料ガス中の主成分を液化させないで微量成分
のみを選択的に捕集することができるとともに、 (2)、試料濃縮管への冷媒導入、排除および排除後の
試料濃縮管の加熱時に可燃ガスが発生するおそれがなく
、全分析工程を自動化することができる、という効果を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図は、この発明の詳細な説明するため
のガスクロマトグラフの構成図であって、第1図は実施
例におけるエージング工程、第2図は同じ冷却工程、第
3図は同じく濃縮工程、第4図は同じく脱着工程、第5
図は同じく分析工程の回路構成図、第6図は第1図ない
し第5図における濃縮装置の断面図、第7図は第6図の
Vll −■1断面図である。 32・・・・・・試料傍λ縮管 35・・・・・・・・吸着剤

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 試料#縮管を加熱しながら、これにキャリアガスを通し
    、その中に充填した吸着剤で1!&着した吸着物質を取
    り除くエージング工程と、試料濃縮管に一定温度に制御
    した気化冷媒を吹き付けて、これを冷却する冷却上押と
    、試料濃縮管に、その冷ノ:lIを続けながら試料ガス
    を供給してその中に充填した前記吸着剤で試料ガス中の
    微量成分を吸着して濃縮する濃縮工程と、試料濃縮管を
    加熱して、吸着剤で吸着した前記微量成分を脱着する脱
    着工程と、試#”) 14縮管にキャリアガスを通して
    、吸着剤から脱着した微量成分を分離カラムに送り分離
    、測定する分析工程とより成るガス中のgI量成分分析
    法。
JP12773983A 1983-07-15 1983-07-15 ガス中の微量成分分析法 Pending JPS6020144A (ja)

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2637685A1 (fr) * 1988-10-06 1990-04-13 Berger Produits Dispositif pour l'injection d'un echantillon gazeux dans une colonne de chromatographie en phase gazeuse
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