(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のオリフィスが設けられ該第１オリフィスと異なる位置にガスを供給する供給管が配設され、試料を配置する試料室と、
前記試料室を加熱し前記試料から試料ガスを発生させる温度に加熱可能な加熱部と、
前記試料から生成した試料ガスを導入する第２のオリフィスと内部空間を減圧する測定室用減圧機  と該導入された試料ガスを検出する検出器とが配設された測定室と、
前記試料室を内包して配設し該内包した空間を減圧する内包空間減圧機が配設されている減圧室と、を備え、
前記試料室は、前記減圧室に設けられた貫通孔に外部から挿入され、取り外し可能に前記減圧室に配設される筒状体の試料セルである、
発生気体分析装置。
【請求項２】
前記減圧室は、前記減圧室内を冷却して物質をトラップする冷却トラップが配設されている、請求項１に記載の発生気体分析装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発生気体分析装置であって、
前記第１オリフィスと前記第２オリフィスと前記検出器とが直線上に配列されるように調整する位置調整機構、を備えた発生気体分析装置。
【請求項４】
前記減圧室は、前記第１オリフィスと前記第２オリフィスと前記検出器とが直線上に配置されるよう前記測定室と前記試料室とが配設されている、請求項３に記載の発生気体分析装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発生気体分析装置であって、
前記試料室と前記測定室との間に配設され第３のオリフィスが設けられ、内部空間を減圧する中間減圧機が配設された中間室、を備えた発生気体分析装置。
【請求項６】
前記試料室及び前記供給管のうち少なくとも該試料室への接続部分は、石英、アルミナ、白金族、高融点金属類及びカーボンのうち少なくとも１以上の部材により形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発生気体分析装置。
【請求項７】
前記測定室用減圧機は、前記第２オリフィスから流入するガス流量よりも高い減圧能力を有している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発生気体分析装置。
【請求項８】
前記測定室用減圧機は、前記試料室内の圧力が７６０Ｔｏｒｒ以下の範囲で前記試料ガスを発生したときに、前記測定室の圧力を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下に保持する減圧能力を有している、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発生気体分析装置。
【請求項９】
前記内包空間減圧機は、前記試料室内の圧力が７６０Ｔｏｒｒ以下の範囲で前記試料ガスを発生したときに、前記減圧室の圧力を１０-1Ｔｏｒｒ以下に保持する減圧能力を有している、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発生気体分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発生気体分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発生気体分析装置としては、図１０に示すように、先端に細孔１５２を設けた第１スキマー１５１とこの第１スキマー１５１の外側に配置され先端に細孔１７２を設けた第２スキマー１７１からなる二重スキマーの中間空間をポンプ１７３，１７４で減圧すると共に第１スキマー１５１の内部をポンプ１６３，１６４で更に低真空に減圧し、隣接する試料室１２０の試料載置部１２３に載置した測定試料を加熱炉１４０により加熱して発生する気体成分（試料ガス）をキャリアガス流Ｓで細孔１７２，１５２から導入する大気圧・低真空・高真空室のインタフェース方式を用い、第１スキマー１５１を介して高真空の測定室１５０に導入された気体成分を分析器１６２により分析することにより、高感度分析する発生気体分析装置１１０が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１２７９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この特許文献１に記載された発生気体分析装置では、二重スキマーの外側が大気圧であり、かつ試料を加熱して高温であるため、二重スキマーを介して導入された試料ガスに二重スキマーの外部の壁面などから脱離した不要成分が混入することがあり、測定を繰り返して行う場合などには、ベースが安定しないなど、試料ガスを正確に分析することができない場合があった。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、加熱して発生したガスの分析精度をより高めることができる発生気体分析装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
即ち、本発明の発生気体分析装置は、
第１のオリフィスが設けられ該第１オリフィスと異なる位置にガスを供給する供給管が配設され、試料を配置する試料室と、
前記試料室を加熱し前記試料から試料ガスを発生させる温度に加熱可能な加熱部と、
前記試料から生成した試料ガスを導入する第２のオリフィスと内部空間を減圧する測定室用減圧機と該導入された試料ガスを検出する検出器とが配設された測定室と、
前記試料室を内包して配設し該内包した空間を減圧する内包空間減圧機が配設されている減圧室と、
を備えたものである。
【０００８】
この発生気体分析装置では、試料を配置した試料室へガスを供給可能であり、この試料室を内包した減圧室の内包空間を内包空間減圧機によって減圧可能である。そして、試料室を加熱し試料から生成した試料ガスを、第１オリフィス、内包空間及び第２オリフィスを介して検出器が配設された測定室へ導入してこれを測定する。このように、試料室が内包されている内包空間が減圧されているから、減圧室内にガス成分が残留するのを抑制可能であり、試料室を加熱した際に減圧室で残留成分のガスが発生しにくい。したがって、ガスの分析精度をより高めることができる。
【０００９】
本発明の発生気体分析装置において、前記試料室は、前記減圧室に設けられた貫通孔に外部から挿入され、取り外し可能に前記減圧室に配設される筒状体の試料セルであるものとしてもよい。こうすれば、試料室を交換しやすく、試料室を交換することにより試料室に付着した成分による測定誤差を抑制可能であり、ガスの分析精度を高めやすい。また、例えば、測定の繰り返しにより第１オリフィスが閉塞してしまったときにおいても、試料室を交換しやすく好ましい。このとき、前記試料室は、前記第１オリフィスが設けられ前記減圧室の貫通孔から挿入された供給管が装着・脱着可能に配設されガスが供給可能なクヌッセンセルであるものとしてもよい。このとき、前記加熱部は、前記クヌッセンセルの外周に一体化して設けられているものとしてもよい。こうすれば、コンパクト化を図ることができる。
【００１０】
本発明の発生気体分析装置において、前記減圧室は、前記減圧室内を冷却して物質をトラップする冷却トラップが配設されているものとしてもよい。こうすれば、冷却トラップにより減圧室内の壁面から脱離する成分を除去することができるので、より高い検出精度でガス分析を実行することができる。ここで、冷却トラップとしては、冷媒を有しているものとすればよく、例えば、液体窒素トラップとしてもよいし、水冷トラップとしてもよい。
【００１１】
本発明の発生気体分析装置は、前記第１オリフィスと前記第２オリフィスと前記検出器とが直線上に配列されるように調整する位置調整機構、を備えたものとしてもよい。こうすれば、各オリフィスを通過した試料ガスが検出器に到達するのをより容易に行うことができる。このとき、前記減圧室は、前記第１オリフィスと前記第２オリフィスと前記検出器とが直線上に配置されるよう前記測定室と前記試料室とが配設されているものとしてもよい。こうすれば、試料室から導入された試料ガスが検出器に到達しやすいため、ガスの分析精度を一層高めることができる。この点について、例えば、高温領域（例えば１０００℃以上など）で発生する金属等の凝縮性ガスを試料室から検出器へ導入する際に有効である。
【００１２】
本発明の発生気体分析装置は、前記試料室と前記測定室との間に配設され第３のオリフィスが設けられ、内部空間を減圧する中間減圧機が配設された中間室、を備えたものとしてもよい。こうすれば、中間室で更に余剰の試料ガスを除去することができるため、より高い検出精度でガス分析を実行することができる。このとき、前記位置調整機構は、前記第１オリフィスと前記第２オリフィスと前記第３オリフィスと前記検出器とが直線上に配列されるように調整するものとしてもよい。また、前記第１オリフィスと前記第２オリフィスと前記第３オリフィスと前記検出器とが直線上に配置されるよう前記測定室と前記試料室と前記減圧室とが配設されているものとしてもよい。
【００１３】
本発明の発生気体分析装置において、前記試料室及び前記供給管のうち少なくとも該試料室への接続部分は、石英、アルミナ、白金族、高融点金属類及びカーボンのうち少なくとも１以上の部材により形成されているものとしてもよい。こうすれば、温度耐久性が高いため、より高温でガス分析測定を行うことができる。ここで、白金族としては、例えばＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕなどが挙げられ、高融点金属類としては、例えば１５００℃以上の融点を持つ金属としてもよく、Ｗ，Ｍｏなどが挙げられる。
【００１４】
本発明の発生気体分析装置において、前記測定室用減圧機は、前記第２オリフィスから流入するガス流量よりも高い減圧能力を有しているものとしてもよい。こうすれば、測定室で試料ガスを測定しやすい。ここで、測定室用減圧機や内包空間減圧機、中間減圧機などの減圧機としては、例えば、ターボ分子ポンプや拡散ポンプ、ロータリーポンプ、クライオポンプなどから選ばれる１以上を任意に組み合わせて用いるものとしてもよい。
【００１５】
本発明の発生気体分析装置において、前記測定室用減圧機は、前記試料室内の圧力が７６０Ｔｏｒｒ以下の範囲で前記試料ガスを発生したときに、前記測定室の圧力を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下に保持する減圧能力を有しているものとしてもよい。こうすれば、より微少な成分を含む試料ガスを精度よく測定することができる。
【００１６】
本発明の発生気体分析装置において、前記内包空間減圧機は、前記試料室内の圧力が７６０Ｔｏｒｒ以下の範囲で前記試料ガスを発生したときに、前記減圧室の圧力を１０-1Ｔｏｒｒ以下に保持する減圧能力を有しているものとしてもよい。こうすれば、試料室から測定室へ試料ガスを導入しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の発生気体分析装置１０の構成の概略を示す構成図。
【図２】調整機構９０の説明図。
【図３】検出器イオン化領域６２ａ、第２オリフィス５２及び第３オリフィス７２の位置調整の説明図。
【図４】第１オリフィス２２の位置調整の説明図。
【図５】発生気体分析装置１０Ｂの構成の概略を示す構成図。
【図６】発生気体分析装置１０Ｃの構成の概略を示す構成図。
【図７】発生気体分析装置１０Ｄの構成の概略を示す構成図。
【図８】発生気体分析装置１０の第１オリフィス２２の軸調整によるヘリウム気流中の酸素の測定スペクトル。
【図９】発生気体分析装置１０の第１オリフィス２２の軸調整によるＨｅ気流中でのＰｂＯの昇温脱離スペクトル。
【図１０】発生気体分析装置１１０の構成の概略を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である発生気体分析装置１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、調整機構９０の説明図である。本実施形態の発生気体分析装置１０は、図１に示すように、試料を配置する試料室としての試料セル２０と、試料セル２０を固定するロードロック部１２と、ロードロック部１２に接続され試料セル２０を内包しこの内包した空間を減圧可能な減圧室３０と、減圧室３０に接続され試料から生成した試料ガスを導入する第２オリフィス５２と導入した試料ガスを検出する検出器としての四重極質量分析器６２が配設された測定室５０と、測定室５０と試料セル２０との間に配設され第３オリフィス７２が形成された中間室７０と、試料セル２０を加熱可能な加熱部としての管状抵抗炉４０と、試料セル２０の先端の方向を調整可能な調整機構９０と、を備えている。この発生気体分析装置１０は、高温領域（例えば室温〜１５００℃など）での試料から発生する試料ガスを分析可能な、高温発生気体分析装置として構成されている。
【００１９】
試料セル２０は、図２に示すように、先端に貫通孔である第１オリフィス２２が設けられ円筒状に形成された試料室としてのクヌッセンセル型のセル本体２１と、セル本体２１の後端側へ装着・脱着可能に接続されたガス供給管２６とを有している。試料セル２０は、図２の下段に示すように、ガス供給管２６の筒部２６ａの先端に配設されネジ加工された接続部２６ｂを、ガスケット２０ａを挟み込んだ状態で、セル本体２１の後端に形成されたネジ穴に接続された構造となっており、セル本体２１とガス供給管２６とが分離可能となっている。この試料セル２０は、図１、２に示すように、発生気体分析装置１０の本体外部から挿入され、取り外し可能となるように本体に固定されることにより減圧室３０に配設されている。試料セル２０は、減圧室３０の壁体３１に設けられた貫通孔３２に挿入され、調整機構９０に支持されると共に、貫通孔３２に挿入されたＯリング９５により密閉性を有した状態で固定されている。また、この貫通孔３２の外側には、ガス供給管２６が挿入可能な穴部が設けられている挿入蓋９６が挿入されて貫通孔３２をカバーしている。貫通孔３２では、このような構造とすることにより、１×１０-8Ｔｏｒｒ以下の高真空に耐えうるシール性を有している。この試料セル２０は、後端側に接続されたガス供給管２６からキャリアガス（例えば大気や窒素ガス、ヘリウムガスなど）が供給され、試料から発生した試料ガスがこのキャリアガスにより第１オリフィス２２から流出するように構成されている。セル本体２１及びガス供給管２６は、耐熱性の部材によって形成されている。耐熱性の部材としては、例えば、石英、アルミナ、白金族、高融点金属類及びカーボンのうち少なくとも１以上の部材により形成されているものとしてもよい。こうすれば、温度耐久性が高いため、より高温でガス分析測定を行うことができる。ここで、白金族としては、例えばＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕなどが挙げられ、高融点金属類としては、例えば１５００℃以上の融点を持つ金属としてもよく、Ｗ，Ｍｏなどが挙げられる。ここでは、セル本体２１及びガス供給管２６は、Ｐｔにより形成されており、１５００℃程度までの耐熱性を有しているものとした。なお、ガス供給管２６は全体が耐熱性の部材で形成されてもよいが、少なくともセル本体２１への接続部分が耐熱性の部材で形成されているものとしてもよい。このセル本体２１の内部空間には、測定試料を載置する試料載置部２３が形成されている。この試料載置部２３には、温度を測定する熱電対２８がガス供給管２６を介して挿入されている。第１オリフィス２２は、測定室５０の壁部５１に設けられた第２オリフィス５２や中間室７０の壁部７１に設けられた第３オリフィス７２のサイズ以下のサイズとするのが好ましく、５μｍ以上５ｍｍ以下のサイズとするのが好ましく、１０μｍ以上１ｍｍ以下のサイズとするのがより好ましい。ここでは、第１オリフィス２２は、１００μｍのサイズで形成されているものとした。
【００２０】
ロードロック部１２は、試料セル２０を固定すると共に、試料セル２０の内部空間を減圧する内部空間を有するものであり、測定室５０を一端側とすると他端側に配設されている。このロードロック部１２は、試料セル２０の取り替え時などに減圧室３０側の真空を保つ際に用いるゲートバルブ１４を介して減圧室３０に接続されている。また、ロードロック部１２の下方には、ターボ分子ポンプ７６が配設され、このターボ分子ポンプ７６が中間室７０側のロータリポンプ７４に接続されている。また、ロードロック部１２の内部空間には、試料セル２０の先端方向の位置決めを行う調整機構９０が減圧室３０の壁体３１に固定されて配設されている。
【００２１】
減圧室３０は、試料セル２０の第１オリフィス２２を内包する空間（内包空間とも称する）を有しており、試料セル２０などを配設する壁体３１が形成されている。この減圧室３０は、その内包空間の下方にこの内包空間を減圧する拡散ポンプ３３及びロータリポンプ３４が配設されている。この拡散ポンプ３３及びロータリポンプ３４は、試料セル２０をも減圧した状態（以下ベース状態ともいう）としたときに、減圧室３０の内部の圧力を１０-3Ｔｏｒｒ以下に保持する減圧能力を有していることが好ましい。また、拡散ポンプ３３及びロータリポンプ３４は、試料セル２０内の圧力が７６０Ｔｏｒｒ以下の範囲で試料ガスを発生したときに、減圧室３０の内部の圧力を１０-1Ｔｏｒｒ以下に保持する減圧能力を有していることが好ましい。また、減圧室３０の内包空間には、管状抵抗炉４０から離れた位置のガス供給管２６の外周に冷媒による冷却トラップ８０が設けられている。こうすれば、より真空度を高めることができる。冷媒としては、冷却水や液体窒素などを用いることができ、液体窒素がより好ましい。また、減圧室３０は、試料セル２０を配設した状態で１×１０-8Ｔｏｒｒ以下の高真空に耐えうるシール性を有している。なお、ここでは、減圧室３０を減圧するポンプを拡散ポンプとロータリポンプとしたが、特にこれに限定されず、目的とする圧力範囲とすることができるものを、ターボ分子ポンプや拡散ポンプ、ロータリーポンプ、クライオポンプなどから選ばれる１以上を適宜組み合わせて用いるものとすればよい。以下に説明する減圧用のポンプ類でも同様である。また、減圧室３０には、その内包空間の圧力を測定する真空計３５が設けられている。この真空計３５は、目的とする圧力を測定可能なもの、例えば、圧力計、ピラニゲージ、クリスタルゲージ、クリスタルイオンゲージ、ヌードイオンゲージなどから選ばれるいずれかを用いことができる。ここでは、真空計３５は、クリスタルイオンゲージとした。
【００２２】
管状抵抗炉４０は、試料セル２０を加熱し試料から試料ガスを発生させる温度に加熱するものであり、試料セル２０の試料載置部２３を加熱するように、減圧室３０の外周に設けられている。この管状抵抗炉４０は、電力の供給により試料載置部２３を１５００℃まで加熱可能な白金ヒータとして構成されている。この管状抵抗炉４０は、１〜３０℃／分で、１５００℃まで昇降温可能に構成されている。
【００２３】
測定室５０は、その内部空間を減圧する測定室用減圧機としての３台のターボ分子ポンプ６３，６３，６３及び２台のロータリポンプ６４，６４と、試料ガスを検出する四重極質量分析器６２と、圧力ゲージである真空計６５とが配設された検出部６１と、壁部５１に設けられた第２オリフィス５２と、を有している。なお、第２オリフィス５２側には１台のターボ分子ポンプ６３及びロータリポンプ６４が接続され、四重極質量分析器６２側には、２台のターボ分子ポンプ６３、６３及びロータリポンプ６４が直列に接続されている。また、真空計６５は、ヌードイオンゲージとした。第２オリフィス５２は、第１オリフィス２２のサイズ以上の大きさとすることが好ましく、５μｍ以上５ｍｍ以下のサイズとするのが好ましく、１０μｍ以上１ｍｍ以下のサイズとするのがより好ましい。ここでは、第２オリフィス５２は、２５０μｍのサイズで形成しているものとした。第２オリフィス５２と検出部６１との間には、第２オリフィス５２側の内部空間と検出部６１の内部空間との開放・閉塞を行うゲートバルブ５４が設けられている。四重極質量分析器６２は、イオン化したガスの分子量を測定する質量分析計として構成されており、その先端に検出器イオン化領域６２ａが形成されるものである。この四重極質量分析器６２は、検出部６１の内部空間の略中央に横置きし、検出器イオン化領域６２ａがゲートバルブ５４側となるように固定機構６２ｂにより固定されている。なお、四重極質量分析器６２は、試料セル２０からの直線上に検出器イオン化領域６２ａが位置するようにすれば、検出部６１の内部空間に縦置きしてもよい。検出部６１の下方に配設されたターボ分子ポンプ６３，６３、ロータリポンプ６４は、減圧室３０側の拡散ポンプ３３及びロータリポンプ３４よりも高い減圧能力を有していることが好ましい。この検出部６１に配設されたポンプは、試料セル２０をも減圧したベース状態としたときに、検出部６１の内部の圧力を１０-9Ｔｏｒｒ以下に保持する減圧能力を有していることが好ましい。また、測定室５０に配設されたポンプは、第２オリフィス５２から流入するガス流量よりも高い減圧能力を有していることが好ましく、試料セル２０内の圧力が７６０Ｔｏｒｒ以下の範囲で試料ガスを発生したときに、減圧室３０の内部の圧力を１０-3Ｔｏｒｒ以下に保持する減圧能力を有していることがより好ましい。こうすれば、より微少な成分（例えば数十ｐｐｍなど）を含む試料ガスを精度よく測定することができる。この測定室５０は、ベース状態で１×１０-9Ｔｏｒｒ以下の高真空に耐えうるシール性を有している。また、測定室５０の内部空間の、四重極質量分析器６２の近傍には冷媒による冷却トラップ８２が設けられ、第２オリフィス５２とゲートバルブ５４との間（管状抵抗炉４０から離れた位置）には冷媒による冷却トラップ８４が設けられている。こうすれば、より真空度を高めることができる。冷媒としては、冷却水や液体窒素などを用いることができ、液体窒素がより好ましい。発生気体分析装置１０において、減圧室３０は、第１オリフィス２２と第２オリフィス５２と第３オリフィス７２と四重極質量分析器６２の検出器イオン化領域６２ａとが直線上に配置されるよう測定室���０と試料セル２０とが配設されているものとするのが好ましい。
【００２４】
中間室７０は、測定室５０と減圧室３０との間に配設され第３オリフィス７２を有する壁部７１により形成される空間である。この中間室７０には、その内部空間を減圧する中間減圧機としてのターボ分子ポンプ７３及びロータリポンプ７４がその下方に配設されている。また、中間室７０には、圧力を測定する図示しない真空計が配設されている。この第３オリフィス７２は、５μｍ以上５ｍｍ以下のサイズとするのが好ましく、１０μｍ以上１ｍｍ以下のサイズとするのがより好ましい。ここでは、第３オリフィス７２は、２００μｍのサイズで形成されているものとした。
【００２５】
調整機構９０は、図２に示すように、壁体３１から測定室５０側へ向かって立設されて固定された四角柱状の固定壁９１の先端側に設けられ、試料セル２０の挿入方向をＺ軸方向とするとそれに直交する面のＸ軸方向及びＹ軸方向に試料セル２０の位置を調整可能な、いわゆるＸ−Ｙステージ型の位置調整機構として構成されている。この調整機構９０は、固定壁９１の先端に設けられた調整ネジ９２と、調整ネジ９２の締め込み位置によりガス供給管２６の軸に直交する方向に移動する固定棒９３と、固定棒９３が当接しガス供給管２６が挿入されてこれを支持するスリーブ９４と、を備えている。この調整機構９０では、ガス供給管２６の軸方向に直交する方向の四方に調整ネジ９２、固定棒９３とが設けられている。このように構成された調整機構９０では、４つのいずれかの調整ネジ９２の締め込み位置の調整により、ガス供給管２６の軸方向に直交する面内でスリーブ９４の位置が調整され、これにより、Ｏリング９５を支点として第１オリフィス２２の方向を調整可能となっている。
【００２６】
この発生気体分析装置１０は、四重極質量分析器６２と電気的に接続されたパソコン（ＰＣ）１１を備えている。このＰＣ１１は、四重極質量分析器６２からの検出信号などが入力されている。このＰＣ１１は、四重極質量分析器６２で検出した検出信号を入力し、入力した信号を解析してディスプレイに表示する機能を有している。
【００２７】
このように構成された発生気体分析装置１０では、大気、Ｏ2、Ｎ2、希ガスなどをキャリアガスや反応ガスとして用いることが可能であり、減圧室３０内は１×１０-3〜大気圧の領域で使用可能である。また、発生気体分析装置１０は、使用温度が室温〜１５００℃の範囲であり、検出可能イオン種が、イオン質量／電荷比を表すｍ／ｚ＝１〜４００、検出下限がＨ2Ｏ，ＣＯ，Ｎ2，ＣＯ2では１ｐｐｍ、その他のガスでは１００ｐｐｂであり、金属などの凝縮性ガスでは１〜１０ｐｐｍレベルの感度で検出することができる。
【００２８】
次に、この発生気体分析装置１０の使用について、まず、試料セル２０などの位置調整方法について説明する。図３は、検出器イオン化領域６２ａ、第２オリフィス５２及び第３オリフィス７２の位置調整の説明図であり、図４は、第１オリフィス２２の位置調整の説明図である。まず、図３に示すように、測定者は、発生気体分析装置１０に配設されたポンプ類をすべて停止させ、発生気体分析装置１０の内部空間及び内包空間を大気圧とする。次に、測定者は、試料セル２０を貫通孔３２側へ移動し、減圧室３０の上部に設けられた開口部を開けて発光器１８を挿入する。続いて、測定室５０側に設けられた開口部にスコープ１９を配置し、四重極質量分析器６２、第２オリフィス５２、第３オリフィス７２を介して発光器１８から照射される光をこのスコープ１９により観察する。発光器１８からの光が十分得られないときには、軸がずれているものとし、四重極質量分析器６２の固定機構６２ｂなどを調整してこれらの軸を調整する。ここで、四重極質量分析器６２、第２オリフィス５２及び第３オリフィス７２の位置（軸）は、一度調整を行えば、その後のずれは生じにくい。なお、壁部７１の第３オリフィス７２と壁部５１の第２オリフィス５２とは、取り付け前に予め軸合わせを行っているものとする。次に、第１オリフィス２２側での位置調整について説明する。測定者は、試料載置部２３上へ試料を載置しセル本体２１の内部にセットし、ガスケット２０ａを挟みセル本体２１の後端へガス供給管２６の接続部２６ｂをねじ込んで固定する。次に、発生気体分析装置１０の内部空間及び内包空間を大気圧としたまま、このように用意した試料セル２０を貫通孔３２から挿入して測定位置に配置し、Ｏリング９５を貫通孔３２へ挿入すると共に、挿入蓋９６を装着する。次に、測定者は、図４に示すように、ガス供給管２６の後端へ発光器１８を配置すると共に、測定室５０側に設けられた開口部にスコープ１９を配置する。続いて、第１オリフィス２２、第３オリフィス７２、第２オリフィス５２及び四重極質量分析器６２を介して発光器１８から照射される光をこのスコープ１９により観察する。このとき、スコープ１９で検出される光が所定の明るさになるように、ロードロック部１２の上部から調整機構９０の調整ネジ９２を調整する。なお、第１オリフィス２２の位置調整は、試料セル２０を交換した場合は必ず測定の実行前に行うものとする。このように、調整機構９０を用いて、第１オリフィス２２と第３オリフィス７２、第２オリフィス５２、四重極質量分析器６２とをより簡単に同軸上に配列することが可能であり、より精度の高い測定を実行することができる。
【００２９】
次に、この発生気体分析装置１０での試料の測定方法について説明する。まず、測定者は、第１オリフィス２２の位置を調整後、熱電対２８の先端が試料載置部２３に位置するようにガス供給管２６へ熱電対２８を挿入し、ガス供給管２６の端部に配管を接続し、キャリアガスを供給可能とする。次に、測定者は、昇温速度や到達温度を管状抵抗炉４０に接続された図示しない温度調節器に入力する。続いて、測定者は、測定室５０、減圧室３０及び試料セル２０の内部が所定圧まで減圧するまで各ポンプ類を駆動させ、所定圧まで減圧すると、図示しないバルブを開けてキャリアガスを試料セル２０へ導入し、その後、入力した内容で管状抵抗炉４０を制御させ測定を開始する。ここでは、例えば、試料セル２０の内部を大気圧、減圧室３０の内部の圧力を１０-1Ｔｏｒｒ以下、測定室５０の内部の圧力を１０-3Ｔｏｒｒ以下の条件として室温から１５００℃まで昇温するなどの制御を行う。ＰＣ１１は、昇温中の四重極質量分析器６２からの出力値を記憶し、測定終了後に、測定結果を画面上に表示する処理を行う。
【００３０】
以上詳述した本実施形態の発生気体分析装置１０によれば、試料を配置した試料セル２０へガス供給管２６を介してガスを供給可能であり、この試料セル２０を内包した減圧室３０の内包空間を拡散ポンプ３３及びロータリポンプ３４によって減圧可能である。そして、試料セル２０を加熱し試料から生成した試料ガスを、第１オリフィス２２、内包空間、第３オリフィス７２及び第２オリフィス５２を介して測定室５０へ導入してこれを測定する。このように、試料セル２０の内包されている内包空間が減圧されているから、減圧室３０内に測定成分が残留するのを抑制可能であり、試料セル２０を加熱した際に減圧室３０で残留成分のガスが発生しにくい。したがって、ガスの分析精度をより高めることができる。また、試料セル２０は、減圧室３０に設けられた貫通孔３２に外部から挿入され、取り外し可能に減圧室３０に配設される筒状体のクヌッセン型のセルであるため、セルを交換することによりこれに付着した成分による測定誤差を抑制可能であり、ガスの分析精度を高めやすい。更に、冷却トラップ８０，８２，８４により減圧室３０や測定室５０の壁面から脱離する成分を除去することができるので、より高い検出精度でガス分析を実行することができる。更にまた、第１オリフィス２２と第２オリフィス５２と第３オリフィス７２と四重極質量分析器６２とが直線上に配列されるように調整する調整機構９０を備えているため、各オリフィスを通過した試料ガスが四重極質量分析器６２に到達するようより容易に調整することができ、これにより、試料セル２０から導入された試料ガスが四重極質量分析器６２に到達しやすく、ガスの分析精度を一層高めることができる。この点について、例えば、高温領域（例えば１０００℃以上など）で発生する金属等の凝縮性ガスを試料セル２０から四重極質量分析器６２へ導入する際に有効である。そしてまた、試料セル２０やガス供給管２６は、アルミナなどにより形成されており、温度耐久性が高いため、より高温でガス分析測定を行うことができる。そして更に、測定室用減圧機（ターボ分子ポンプ６３やロータリポンプ６４）は、第２オリフィス５２から流入するガス流量よりも高い減圧能力を有しているため、測定室５０で試料ガスを測定しやすい。また、測定室用減圧機は、試料セル２０の圧力が７６０Ｔｏｒｒ以下の範囲で試料ガスを発生したときに、測定室５０の圧力を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下に保持する減圧能力を有しているため、より微少な成分を含む試料ガスを精度よく測定することができる。また、内包空間減圧機（拡散ポンプ３３及びロータリポンプ３４）は、試料セル２０内の圧力が７６０Ｔｏｒｒ以下の範囲で前記試料ガスを発生したときに、減圧室３０の圧力を１０-1Ｔｏｒｒ以下に保持する減圧能力を有しているため、試料セル２０から測定室５０へ試料ガスを導入しやすい。
【００３１】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００３２】
例えば、上述した実施形態では、冷却トラップ８０，８２，８４を備えるものとしたが、これを省略するものとしてもよい。上述した真空度の範囲となるように、適宜、真空ポンプの種類を選択するものとしてもよい。
【００３３】
また、別の態様の発生気体分析装置について説明する。図５は、別の態様の発生気体分析装置１０Ｂの構成の概略を示す構成図であり、図６は、別の態様の発生気体分析装置１０Ｃの構成の概略を示す構成図であり、図７は、別の態様の発生気体分析装置１０Ｄの構成の概略を示す構成図である。説明の便宜のため、上述した実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略して以下説明する。図５に示す発生気体分析装置１０Ｂは、第１オリフィス２２Ｂが先端に形成された試料室としてのクヌッセンセル型の試料セル２０Ｂと、第３オリフィス７２が設けられた壁部７１により形成された中間室７０と、中間室７０を減圧する中間減圧機としてのターボ分子ポンプ７３及びロータリポンプ７４と、試料セル２０Ｂとを内包しこの内包空間を拡散ポンプ３３、ロータリポンプ３４などにより減圧する減圧室３０Ｂと、試料セル２０Ｂの外周側且つ減圧室３０Ｂの内部に配設された冷媒による冷却トラップ８０と、四重極質量分析器６２近傍に設けられた冷媒による冷却トラップ８２と、四重極質量分析器６２が配設された測定室５０と、試料セル２０Ｂを固定する調整機構９０とを備えている。試料セル２０Ｂの外周には、試料セル２０Ｂを加熱する加熱部４０Ｂが一体化して配設されており、コンパクト化を図っている。この発生気体分析装置１０Ｂにおいても、試料セル２０Ｂの第１オリフィス２２Ｂと、第２オリフィス５２及び第３オリフィス７２とが直線上に減圧室３０Ｂに配設されている。また、試料セル２０Ｂは、熱電対２８が接続されると共に、第１オリフィス２２Ｂの他端側にガス供給管２６が接続され、セル内をキャリアガスが第１オリフィス２２Ｂに向かって流通可能となっている。また、ガス供給管２６の挿入側には、キャリアガスの供給・停止を行うゲートバルブ１４と、ロードロック部１２とが設けられている。ロードロック部１２にはターボ分子ポンプ７６が配設され、このターボ分子ポンプ７６が中間室７０側のロータリポンプ７４に接続されている。また、中間室７０には、圧力を測定する真空計７５が配設されている。測定室５０では、２台のターボ分子ポンプ６３とロータリポンプ６４とを直列に接続すると共に、第２オリフィス５２側にもターボ分子ポンプ６３及びロータリポンプ６４を設けており、測定室５０内部を減圧する減圧能力を高めている。また、発生気体分析装置１０Ｂでは、上述した真空計３５、真空計６５なども配設されている。このように構成した発生気体分析装置１０Ｂでも、減圧室３０Ｂを減圧することにより、試料セル２０Ｂから第３オリフィス７２、第２オリフィス５２を介して四重極質量分析器６２へ試料ガスを分子流により導入可能であるため、ガスの分析精度をより高めることができる。
【００３４】
上述した実施形態では、中間室７０、壁部７１、第３オリフィス７２及びターボ分子ポンプ７３を備える発生気体分析装置１０としたが、図６に示すように、これを省略した発生気体分析装置１０Ｃとしてもよい。こうしても、試料セル２０を加熱した際に減圧室３０で残留成分のガスが発生しにくく、ガスの分析精度をより高めることができる。
【００３５】
上述した実施形態では、管状抵抗炉４０の形成領域よりも小さい試料セル２０のセル本体２１とする発生気体分析装置１０としたが、図７に示すように、管状抵抗炉４０の形成領域よりも大きい試料セル２０Ｄのセル本体２１Ｄとする発生気体分析装置１０Ｄとしてもよい。こうしても、試料セル２０を加熱した際に減圧室３０で残留成分のガスが発生しにくく、ガスの分析精度をより高めることができる。
【実施例】
【００３６】
以下には、図１に示した発生気体分析装置１０を作製して測定を行った結果について、図を用いて説明する。ここでは、第１オリフィス２２、第２オリフィス５２、第３オリフィス７２及び四重極質量分析器６２の軸調整の有無による測定結果への影響をも検討した。
【００３７】
図８は、発生気体分析装置１０の第１オリフィス２２の軸調整によるヘリウム気流中の酸素の測定スペクトルであり、図９は、発生気体分析装置１０の第１オリフィス２２の軸調整による２０％Ｏ2／Ｈｅ気流中でのＰｂＯの昇温脱離スペクトルである。ここで、各測定では、冷却トラップ８０、８２，８４を作動させると共に、各真空ポンプ（拡散ポンプ３３、ロータリポンプ３４、ターボ分子ポンプ６３，７３、ロータリポンプ６４，７４）を駆動させ、減圧室３０の内圧を高真空（１０-1Ｔｏｒｒ以下）、測定室５０を超高真空（１０-3Ｔｏｒｒ以下）として行った。また、ここでは、上述した実施形態で説明した第１オリフィス２２、検出器イオン化領域６２ａ、第２オリフィス５２及び第３オリフィス７２の位置調整を行わずに組んだ発生気体分析装置１０で測定したあと、これらの位置を調整して再度測定した。図８では、Ｈｅをキャリアガスとし、Ｏ2ガスを２０％含むガスにより試料セル２０の内圧を７６０Ｔｏｒｒとする測定条件で行った。図９では、ＰｂＯ試料を３５ｍｇ、ｍ／ｚ＝２２２〜２２５、キャリアガスを２０％Ｏ2／Ｈｅ、昇温速度を１０℃／分、到達温度を１４５０℃とし、試料セル２０の内圧を７６０Ｔｏｒｒとする測定条件で行った。図８，図９より、軸調整を行うことにより効果的に検出感度を高めることがわかった。また、図９より、１０００℃を超え、１４００℃程度の高温でも、高い測定精度で測定することができることがわかった。
【００３８】
以上の実験結果より、発生気体分析装置１０では以下の効果が得られた。発生気体分析装置１０では、試料セル２０内を大気圧、減圧室３０を高真空（１０-1Ｔｏｒｒ以下）、測定室５０を超高真空（１０-3Ｔｏｒｒ以下）とし、試料セル２０の第１オリフィス２２から流出したガスが減圧室３０の内壁などに残留してしまうのを抑制可能である。このため、試料セル２０を加熱した際に減圧室３０で残留成分のガスが発生しにくい。そして、試料載置部２３と第１オリフィス２２と第３オリフィス７２と第２オリフィス５２と検出器イオン化領域６２ａとが直線上に配設されているから、検出器イオン化領域６２ａへ導入される試料ガスは、他の壁面などに衝突することなく試料載置部２３から生じたガスだけに限定される。この結果、発生気体分析装置１０では、試料セル２０の壁面や減圧室３０の壁面などから発生した他の成分の流入を抑制し、高感度な分析を実現することができた。
【符号の説明】
【００３９】
１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１１０  発生気体分析装置、１１  パソコン（ＰＣ）、１２  ロードロック部、１４  ゲートバルブ、１８  発光器、１９  スコープ、２０，２０Ｂ，２０Ｄ  試料セル、２０ａ  ガスケット、２１，２１Ｄ  セル本体、２２，２２Ｂ  第１オリフィス、２３，１２３  試料載置部、２６  ガス供給管、２６ａ  筒部、２６ｂ  接続部、２８  熱電対、３０，３０Ｂ  減圧室、３１  壁体、３２  貫通孔、３３  拡散ポンプ、３４  ロータリポンプ、３５，６５，７５  真空計、４０  管状抵抗炉、４０Ｂ  加熱部、５０，１５０  測定室、５１  壁部、５２  第２オリフィス、５４  ゲートバルブ、６１  検出部、６２  四重極質量分析器、６２ａ  検出器イオン化領域、６２ｂ  固定機構、６３，７３，７６  ターボ分子ポンプ、６４，７４  ロータリポンプ、７０  中間室、７１  壁部、７２  第３オリフィス、８０，８２，８４  冷却トラップ、９０  調整機構、９１  固定壁、９２  調整ネジ、９３  固定棒、９４  スリーブ、９５  Ｏリング、９６  挿入蓋、１２０  試料室、１４０  加熱炉、１６３，１６４，１７３，１７４  ポンプ、１５１  第１スキマー、１５２，１７２  細孔、１６２  分析器、１７１  第２スキマー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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