(57)【要約】ネブライザ１０６を使用して、エアロゾルを遠隔生成し、次いで管１５４を通じて例えばアルゴンガス流によりエアロゾルを輸送するシステムおよび方法を開示する。分析対象化学物質をエアロゾルの形で輸送することによって、輸送時間を約３０分間から１分間未満に短縮し、比較的少量のサンプルを使用し、ｐＨが比較的高い化学物質を含む様々な化学物質の正確な遠隔分析を可能にする。
2005531009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出器と、
少なくとも１本のエアロゾル輸送管にエアロゾル化サンプルを供給するように動作可能である少なくとも１つの遠隔ネブライザとを備え、
エアロゾル輸送管は、エアロゾル化サンプルを、約２メートルを超える距離にわたって検出器に輸送するように動作可能である遠隔化学分析システム。
【請求項２】
検出器に連通するエアロゾル切換弁をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
少なくとも１つの遠隔ネブライザを選択的に使用可能にするように動作可能であるネブライザセレクタをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
エアロゾル化サンプルは、ウェットエアロゾルを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
エアロゾル化サンプルは、ドライエアロゾルを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
距離は約３００メートル未満である請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
エアロゾル輸送管が加熱される請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
エアロゾル輸送管に静電防止特性が付与される請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
エアロゾル輸送管に静電防止膜で被覆される請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
エアロゾル化サンプルに伴う溶剤を濃縮するように動作可能な予濃縮器をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
希釈器をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
希釈器は、後方汚染を防止するように動作可能である請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
希釈器はシリンジポンプを含む請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
シリンジポンプはＰＦＡシリンジポンプである請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
シリンジポンプは、軟質壁および固体プランジャを有する請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
少なくとも１つのサンプル源に伴うステーションを個別に較正するように動作可能である較正システムをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
噴霧室をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
検出器はＩＣＰ−ＭＳ計器である請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
検出器はＩＣＰ−ＡＥＳ計器である請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
検出器は電気スプレー質量分析計である請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
検出器は火炎である請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
検出器は電気化学検出器である請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
検出器と、
エアロゾル化サンプルを少なくとも１つのエアロゾル輸送ラインに供給するように動作可能である少なくとも１つの遠隔ネブライザとを備え、
エアロゾル輸送ラインは、エアロゾル化サンプルを収容するとともに、エアロゾル化サンプルを、２メートルを超える距離にわたってエアロゾルマニホールドを通じて検出器に選択的に輸送するように動作可能であり、
エアロゾル化サンプルを検出器に供給するように遠隔ネブライザを選択的に使用可能にするネブライザコントローラを備えた遠隔化学分析システム。
【請求項２４】
エアロゾル化サンプルは、ウェットエアロゾルを含む請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
エアロゾル化サンプルは、ドライエアロゾルを含む請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
距離は、約３００メートル未満である請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
エアロゾル輸送ラインが加熱される請求項２３に記載のシステム。
【請求項２８】
エアロゾル輸送ラインは、静電防止材料から構成される請求項２３に記載のシステム。
【請求項２９】
静電防止材料は、炭素入りポリマーを含む請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
エアロゾル化サンプルに伴う溶剤を濃縮するように動作可能な予濃縮器をさらに含む請求項２３に記載のシステム。
【請求項３１】
希釈器をさらに含む請求項２３に記載のシステム。
【請求項３２】
希釈器は、後方汚染を防止するように動作可能である請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
希釈器はシリンジポンプを含む請求項３１に記載のシステム。
【請求項３４】
シリンジポンプはＰＦＡシリンジポンプである請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
シリンジポンプは、軟質壁および固体プランジャを有する請求項３３に記載のシステム。
【請求項３６】
少なくとも１つのサンプル源に伴うステーションを個別に較正するように動作可能である較正システムをさらに含む請求項２３に記載のシステム。
【請求項３７】
噴霧室をさらに含む請求項２３に記載のシステム。
【請求項３８】
検出器はＩＣＰ−ＭＳ計器である請求項２３に記載のシステム。
【請求項３９】
検出器はＩＣＰ−ＡＥＳ計器である請求項２３に記載のシステム。
【請求項４０】
検出器は電気スプレー質量分析計である請求項２３に記載のシステム。
【請求項４１】
検出器は火炎である請求項２３に記載のシステム。
【請求項４２】
検出器は電気化学検出器である請求項２３に記載のシステム。
【請求項４３】
検出器と、
エアロゾル化サンプルを少なくとも１つのエアロゾル輸送ラインに供給するように動作可能である少なくとも１つの遠隔ネブライザとを備え、
エアロゾル輸送ラインは、エアロゾル化サンプルを収容するとともに、エアロゾル化サンプルを、２メートルを超える距離にわたってエアロゾル制御弁を通じて検出器に輸送するように動作可能であり、
エアロゾル化サンプルを検出器に輸送するためのエアロゾル輸送ラインにガスを供給するように動作可能であるガス源を備えた遠隔化学分析システム。
【請求項４４】
化学物質の純度を遠隔監視する方法であって、
分析する化学物質のサンプルを受け取ること、
サンプルをエアロゾルに変換すること、
少なくとも２メートルのエアロゾル輸送管を通じて、エアロゾルを検出器に輸送すること、および
化学物質中の少なくとも１つの元素汚染物質の濃度を測定することを含む方法。
【請求項４５】
エアロゾル輸送管に結合されたエアロゾルマニホールドからエアロゾルを除去することをさらに含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
分析する化学物質のサンプルを抽出する手段と、
サンプルをエアロゾルの形に変換することで、エアロゾル化サンプルにする手段と、
少なくとも２メートルのエアロゾル輸送ラインを通じてエアロゾル化サンプルを化学物質分析手段に輸送する手段と、
化学物質中の微量元素汚染物質の濃度を測定する手段とを備えた遠隔自動サンプリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学分析システムに用いるシステムおよび方法に関する。本発明は、より詳細には、エアロゾルサンプル輸送を用いたサンプルの遠隔分析に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業分野では、望ましくない不純物について化学物質を定期的にサンプリングするのが有用である。例えば、半導体製造業では、様々な製造プロセスを通じて、半導体ウェハの表面から不純物を除去するのに洗浄液が使用される。洗浄プロセスを通じて、洗浄液に接触する半導体ウェハのような汚染源から、または関連洗浄装置のオペレータから、または弁または保存容器の変質により、汚染物質が洗浄液に混入する可能性がある。さらに、工業分野によっては、純粋な化学物質が必要とされ、化学物質を分析することによって化学物質の純度を試験することが有用である。他の例として、石油化学業界では、プロセスの流れにおいて、硫黄のような特定の元素の量を監視することが有用である。
【０００３】
潜在的に汚染されている化学物質を識別または破棄する、知られている方法としては、化学物質のサンプルを手動で取り出し、そのサンプルを実験室に持ち込んで試験することが挙げられる。いくつかの方法は、例えば、１２時間といった所定時間後に洗浄液を破棄することを含む。いくつかの現行の方法は、複数の源からの液体サンプルの収集を必要とする、液体をベースとした連続流動自動漕分析システムを利用している。しかし、これらのシステムは、サンプルを液体の形で分析器に輸送することを必要とする。サンプルは、分析器に輸送されると、分析器に伴うネブライザに送られ、分析されて、特定の分析物の濃度が測定される。
【０００４】
よって、知られているシステムは、化学物質を遠隔の漕から分析用の中央の計測器へ液体の形で移動させることを含む。したがって、知られている方法には、手動または細い管を通して分析機器まで液体を移動させるのに多大な時間を要するという制約がある。さらに、液体に管内を移動させるため、サンプル源から分析器までの管にサンプルを満たすように、その有用な用途から大量のサンプルを取り出すことが必要である。さらに、サンプルを採取してからサンプルを分析するまでの遅れの間に、サンプリングされた化学物質が汚染されると、例えば、洗浄しようとした物に対して極めて大きなダメージがもたらされる可能性がある。さらに、分析を必要とするいくつかの溶液はｐＨが非常に高いため、微量元素が計測器への移動中に溶液から析出し、微量元素の測定値が不当に小さくなる可能性がある。管で輸送している間に、輸送管の内部の分析物の吸着または析出が生じる可能性がある。分析物の吸着は、通常、真の値より小さい擬似信号を生じさせる。しかし、ときには、吸着した分析物が、輸送ラインから発生し、疑似の正信号スパイクを生じさせる。そのような誤差は、プロセス監視またはプロセス制御に対して、分析結果を不確実なものにする可能性がある。さらに、複数のサンプルを単一の分析器に伴うローカルネブライザに輸送する方法およびシステムは、サンプルを異なる時間に共有のネブライザに送って分析する際に、サンプル間の望ましくない化学反応を引き起こす可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
遠隔化学分析システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
システムは、分光計または他の検出器と、１本のエアロゾル輸送管を通じてエアロゾル化サンプルを供給する少なくとも１つの遠隔ネブライザとを含む。輸送管は、約２メートルを超える距離にわたってエアロゾル化サンプルを分光計に輸送する。
【０００７】
本発明は、有利には、遠隔エアロゾル生成のためにネブライザを使用し、次いで管を通じてアルゴンガス流によりそのエアロゾルを輸送する。分析対象化学物質をエアロゾルの形で輸送することによって、輸送時間を、知られているシステムに必要とされている約３０分間から１分間未満に短縮する。本発明の方法およびシステムでは、中性および高ｐＨ溶液も、液体輸送時に析出の問題を生じることなく供給し、分析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
これらならびに他の発明の特徴および利点は、いくつかの図面を通じて同様の参照符号が同様の構成要素を表す添付の図面を併用して以下の詳細な説明を検討することにより理解される。
【０００９】
図１および図２を参照すると、本発明の遠隔サンプリングシステム１０および２０は、遠隔ネブライザ１０６を使用して、サンプルをエアロゾルの形で中央分析器または検出器１１０に迅速に供給し、検出器１１０からかなり距離を隔てた箇所、例えば半導体製造または石油化学製造工場におけるそれぞれ異なる箇所にサンプルを配置することを可能にする。
【００１０】
エアロゾルは、ガス中の液滴または固体粒子の懸濁物である。ウェットエアロゾルは、液相の滴を含むエアロゾルである。ドライエアロゾルは、懸濁液滴が実質的に存在しないエアロゾルである。ウェットエアロゾルは、乾燥ガスに懸濁する固体粒子をも含むことができる。例えば、ウェット蒸気は、液体状態の水滴を含むため、ウェットエアロゾルである。ドライエアロゾルは、溶媒が実質的に気体状態のみで存在する程度の小さい流速でサンプルをエアロゾル化することによって生成することができる。さらに、例えばエアロゾル流を冷却することによる濃縮プロセスを用いて、エアロゾル流における溶媒の量を減少させることができる。
【００１１】
多流エアロゾル輸送機構を採用した遠隔サンプリングシステムを示す概略構成図である図１をより詳細に参照すると、サンプル源１１２をサンプリングして、特定の分析物の元素濃度を測定する。一実施形態において、サンプル源１１２は、例えば、半導体製造プロセスを通じて、半導体ウェハを洗浄するのに使用される化学物質を含む化学物質漕である。代替的な実施形態において、サンプル源１１２は、特定の分析物または分析物の集合体の濃度を測定することが有用である任意の化学物質である。
【００１２】
サンプル源１１２は、例えば、図３に関して示されているシリンジポンプ希釈システム１０４を使用してサンプリングされる。シリンジポンプ希釈システム１０４は、分析対象サンプルの随意の希釈を促進するのに使用されるサンプル弁３０６および希釈液弁３０８を含む。ＨＦの如きいくつかの化学物質は、エアロゾル化の前に希釈する必要がない。しかし、硫酸の如きいくつかの化学物質は、粘度が高いために、エアロゾル化の前に極めて薄く、例えば１０：１の希釈率で希釈することが好ましい。図３に示されるシリンジポンプシステムによるサンプリングおよび希釈を遂行するために、サンプルシリンジプランジャ３０４をシリンジ本体３０２から外側に引っ張ったときにサンプル源１１２からサンプルシリンジ本体３０２へのサンプルの流動が可能になるように、サンプル弁３０６を配置する。希釈液プランジャ３１２を希釈液シリンジ本体３１０から外側に引っ張ったときに、希釈液が希釈液源３１４から希釈液シリンジ本体３１０へ流動できるように、サンプル弁３０６および希釈液弁３０８を配置する。一実施形態において、サンプルシリンジプランジャ３０４および希釈液プランジャ３１２は、図１のコントローラ１５０の如き電子コントローラによって制御される電気機械式ポジショナによって制御される。
【００１３】
図３に示される希釈システムでは、希釈率は、希釈シリンジ本体３１０に引き込まれる希釈液の量に対するサンプルシリンジ本体３０２に引き込まれるサンプルの量の比によって制御される。例えば、１０：１の希釈を遂行するために、１単位のサンプルをサンプルシリンジ本体３０２に引き込み、１０単位を希釈液シリンジ本体３１０に引き込む。次に、希釈サンプルをネブライザに供給するために、サンプルおよび希釈液シリンジからの流動が可能になるようにサンプル弁３０６および希釈弁３０８を配置し、プランジャを内側に移動させてシリンジ本体に挿入し、好ましくは図１のネブライザ１０６の如きネブライザと連通する希釈サンプル吐出路３１６にシリンジの内容物を送り込む。シリンジ本体３０２および３１０は、好ましくは過フルオロアルコキシ（「ＰＦＡ」）テフロン（登録商標）から構成され、シリンジプランジャ３０４および３１２は、好ましくは高純度（「ＰＴＦＥ」）テフロン（登録商標）またはＴＦＭから構成される。しかし、高純度フルオロポリマーの如き他の材料を使用してシリンジポンプを構成できることが理解される。
【００１４】
再び図１を参照すると、図３に示されるような希釈システム１０４は、場合によってサンプル源１１２からのサンプルを希釈する。さらに、さらに、内標準物質１１４の如き内標準物質を場合によって導入する。ネブライザ１０６は、場合によって希釈されたサンプルをエアロゾル化し、点線で示されたエアロゾル輸送ライン１５４を通じてネブライザ１０６からエアロゾル弁１４０へエアロゾルを輸送する。一実施形態において、ネブライザ１０６は、ネブラスカ州Ｏｍａｈａのエレルネンタルサイエンティフィック社から入手可能なネブライザの如きＰＦＡテフロン（登録商標）から構成される空圧式ネブライザである。一実施形態において、エアロゾル輸送ライン１５４は、ＰＦＡテフロン（登録商標）管から構成され、約５ｍｍの内径を有する。エアロゾル輸送ラインは、約１ｍから約３００ｍの範囲の長さを有することができる。代替的な実施形態において、エアロゾル輸送ラインは、輸送されるエアロゾル中の懸濁分析物粒子の流れを妨害しうる電荷を消散させるために、炭素入りポリマー外皮の如き静電防止外皮を有することができる。本発明の教示を逸脱することなく、エアロゾル輸送ライン１５４近傍の正電荷を消散するために、静電防止空気シャワーシステムの如き他の静電防止機構を採用できることが理解される。
【００１５】
一実施形態において、例えば、１０％の硫酸を含むエアロゾル化された導電性液体の膜を場合によって導入することによって、エアロゾル輸送ライン１５４内部に静電防止膜を付着する。代替的な実施形態において、他の導電性液体を使用することができる。一実施形態において、導電性液体をエアロゾル輸送ラインに定期的に導入する。代替的な実施形態において、関連する随意の希釈工程において、導電性液体と分析対象サンプルを組み合わせる。
【００１６】
エアロゾル輸送ライン１５４内の温度変化が、輸送を妨害する可能性がある。例えば、比較的低温の輸送ラインは、化学溶剤または随意の希釈液の凝縮を引き起こす可能性がある。よって、一実施形態において、エアゾール輸送ラインにおけるエアゾール流の内部での溶剤または希釈液の凝縮を防ぐために、エアゾール輸送ライン１５４を加熱する。一実施形態において、エアロゾル輸送ライン１５４に巻きつけられた抵抗加熱線を使用することによって、エアロゾル輸送ライン１５４の加熱が行われる。好ましくは、抵抗加熱線をＰＦＡテフロン（登録商標）外皮で被うことで、エアロゾル輸送ラインの外側部分に沿う熱を閉じ込める。本発明の教示を逸脱することなく、光源加熱システムまたは強制空気加熱機構の如き、エアロゾル輸送ライン１５４を加熱するための他の機構を採用できることが理解される。
【００１７】
エアロゾル制御弁１４０は、検出器１１０に誘導するエアロゾル流を選択する。エアロゾル制御弁１４０は、ＰＦＡテフロン（登録商標）または他の高純度フルオロポリマーから構成されるのが好ましいが、本発明の教示を逸脱することなく、他の材料を使用してエアロゾル弁を構成できることが理解される。検出器１１０は、エアロゾル弁１４０によって選択されたエアロゾルの元素化学組成を分析する。一実施形態において、検出器は、誘導結合型プラズマ質量分析計（「ＩＣＰ−ＭＳ」）である。ＩＣＰ−ＭＳプロセスによって、特定元素に対応する信号が検出器１１０からコントローラ１５０に伝送され、そこで較正計算、データロギング機能、ならびにサンプル中の特定化学物質または元素の濃度のリアルタイム表示および出力が実行される。
【００１８】
一実施形態において、コントローラ１５０は、検出器から信号情報を受け取るとともに、検出器の動作を制御するようにプログラム化された汎用コンピュータシステムである。本実施形態において、コントローラ１５０は、陰極線管または液晶ディスプレイモニタの如き従来のディスプレイを有する。コントローラ１５０は、キーボードおよびマウスの如きユーザ入力機構をも有する。一実施形態において、タッチスクリーンユーザインターフェースが使用される。
【００１９】
一実施形態において、検出器１１０は、ネブライザ制御ライン１５２を通じてアルゴンガス流をネブライザ１０６に供給して、エアロゾルの空圧生成を誘発させる。代替的な実施形態において、圧電素子を使用してエアロゾルを生成する、電気的に制御される超音波ネブライザの如き非空圧式ネブライザを使用する。これらの実施形態において、ネブライザ制御ライン１５２は、電気または光ファイバ制御信号、あるいは超音波ネブライザを制御するのに使用される無線信号の如き他の電気通信制御信号である。図１では、ネブライザ制御ラインが検出器１１０に接続されている様子が示されているが、コントローラ１５０および検出器１１０は協調動作するため、該ラインをコントローラ１５０に接続することもできる。一実施形態において、エアロゾル弁１４０を通じてネブライザ１０６から分析用検出器１１０へのエアロゾルの輸送を促進するために、補給ガスラインを介して補給ガスをエアロゾル弁１４０またはエアロゾル輸送ライン１５４に供給する。
【００２０】
図１に示される実施形態は、有利には、様々な技術を用いて、様々に配置されたサンプル源の遠隔サンプリングを促進する。希釈サンプリングシステムについて記載したが、図１にＳＴＤと表示されている標準物質１１４に関連して示される内標準物質による希釈を含めて、他のサンプリング機構が図１に示されている。有利には、内標準物質を利用して、異なるネブライザ間の差異、ならびに時間および温度または大気状態によるネブライザ１０６、エアロゾル輸送ライン１５４およびエアロゾル弁１４０における差異を補償する。標準物質をリアルタイムで導入することにより、標準物質１１４の濃度が把握されている検出器における標準物質に伴う信号強度を比較することによってあらゆる誤差をリアルタイムで補償することができる。例えば、図３に示されている希釈システムに関連して示されているシリンジポンプおよび弁システムを使用して、エアロゾル化するサンプルに標準物質を導入することができる。希釈液自体を内標準物質として使用できることが理解される。
【００２１】
一実施形態において、輸送される分析物における差異に対する補償を促進するためにイットリウムの如き元素を内標準物質として使用する。他の実施形態において、より確実な補償を促進するために、分析物の同位体を標準物質として使用する。
【００２２】
さらに、ネブライザ１０６の少なくとも１つに自己吸気空圧式ネブライザを使用して、サンプル源１１２からサンプルを直接得ることができる。また、小径管４０２をサンプル源１１２の底部に接続して、そこからサンプルを回収できるサンプル回収容器４０４へ所定量のサンプルを滴下させる図４に関連して示されるように、重力を利用してサンプルを得ることができる。このように、例えば、図３のサンプル制御弁３０６が故障したとしても、例えばシリンジポンプ希釈および／または内標準物質システムからの後方汚染もあらゆる可能性が実質的に低減される。本発明の教示を逸脱することなく、サンプル源１１２からサンプルを得る代替的な手段を採用できることが理解される。化学物質サンプルを抽出する手段としては、例えば、（ｉ）随意の希釈および内標準によるシリンジポンプシステム、（ｉｉ）重力に基づくサンプル抽出システム、および（ｉｉｉ）他のポンプに基づくサンプル抽出システムが挙げられる。
【００２３】
再び図１を参照すると、石油化学業界の分野において、本発明に関連する中央分析器を使用して、プロセス流１２６の如きプロセス流を遠隔分析することができる。サンプルが、プロセス流１２６から得られ、ネブライザ１０６によってエアロゾル化される。次に、エアロゾルは、エアロゾル弁１４０を通じてエアロゾル輸送ライン１５４上を検出器まで輸送される。
【００２４】
図２は、ネブライザ制御機構２２６を利用して、分析する遠隔サンプルを指定する遠隔サンプリングシステム２０を示す概略構成図である。本実施形態において、好ましくは図１に関連して記載されたものと類似の検出器およびコントローラから構成される検出器／コントローラ２１０を使用して、サンプル源１１２およびプロセス流１２６を遠隔分析する。検出器／コントローラ２１０は、好ましくは、検出器と、検出器の動作を制御するとともに、検出器から信号情報を受け取るようにプログラム化された汎用コンピュータとを含む。連動する検出器およびコントローラを互いに近接して配置するか、または同一ユニットに実装するか、または知られているコンピュータ周辺通信および／またはネットワーキング技術を用いて互いに遠く隔てて配置することができる。
【００２５】
図２に示される実施形態は、選択的に、ネブライザ１０６が、エアロゾルをエアロゾルマニホールド２３０へ誘導して、エアロゾルを遠隔検出器／コントローラ２１０へ輸送することを可能にする。例えば、図３に関連して記載されたサンプル抽出および希釈システム１０４を使用して、サンプルをサンプル源１１２から抽出して、エアロゾルマニホールド２３０を通じてエアロゾル化サンプルを検出器／コントローラ２１０に供給する。一実施形態において、検出器／コントローラ２１０は、ネブライザセレクタ２２６を制御して、所望のネブライザ１０６が、エアロゾルをエアロゾル輸送ライン２４６によりエアロゾルマニホールド２３０へ輸送することを可能にする。エアロゾル輸送ライン２４６は、図１のエアロゾル輸送ライン１５４と類似しており、エアロゾル輸送ライン１５４と同様に、有利には、それを加熱でき、または静電防止特性を付与することができる。エアロゾル輸送ライン１５４および２４６は、エアロゾル化サンプルを輸送する手段の例である。エアロゾルを輸送する代替的かつ／または追加的な手段としては、エアロゾルマニホールド２３０および図１のエアロゾル弁１４０が挙げられる。
【００２６】
一実施形態において、ネブライザセレクタ２２６は、不活性ガス流、例えばアルゴンガス流をネブライザ１０６のうちの選択された１つのネブライザに供給して、選択されたネブライザを作動させることによって、エアロゾルをエアロゾルマニホールド２３０に供給するのに使用される弁である。検出器／コントローラ２１０は、好ましくは、エアロゾルをエアロゾルマニホールド内の選択されたエアロゾルサンプルから検出器／コントローラ２１０へ輸送する補給ガスライン２４２により補給ガスを供給する。一実施形態において、ネブライザ制御経路２４４は、一実施形態では、サンプル源１１２またはプロセス流１２６の１つから特定サンプルを選択するように検出器／コントローラ２１０によって制御されるガス弁であるネブライザセレクタ２２６を通じて、ガス、例えばアルゴンガスを選択的に受け入れるガスラインである。代替的な実施形態において、ネブライザは、非空圧式ネブライザ、例えば超音波ネブライザである。本実施形態において、ネブライザセレクタ２２６は、ガス弁以外のセレクタ、例えば、電気ライン、光ファイバライン、または有線もしくは無線電気通信ラインの如き他の制御ラインでありうるネブライザ制御経路２４４に沿って信号を伝達するマルチプレクサである。
【００２７】
一実施形態において、蒸気圧コントローラ（「ＶＰＣ」）２４８を使用して、溶剤または希釈液の濃縮を与え、例えば生成エアロゾルの溶剤濃度を低減する。一実施形態において、ＶＰＣ２４８は固体状態の冷却装置である。代替的な実施形態において、ＶＰＣ２４８は不活性膜である。サンプルをエアロゾルの形へ変換する手段は、例えば上述の様々な手段のネブライザであり、当該手段は、場合によってＶＰＣ２４８の如き蒸気圧コントローラを含むことができる。
【００２８】
一実施形態において、単一の漕または化学物質のみが監視される。代替的な実施形態において、複数の漕または流れが監視される。一実施形態において、補給ガスライン２４２を介してさらなるガス流を追加して、連続的または断続的にエアロゾルマニホールド２３０をパージすることによって、先に選択され分析されたサンプルから残留するエアロゾルを流し出す。よって、エアロゾル化サンプルを輸送する手段は、場合によって補給ガスラインを含む。
【００２９】
較正
様々なタイプの検出器１１０を使用するときは、ネブライザ１０６間の差、および本発明の遠隔サンプリングシステム全体にわたる体系的なばらつきを補償するのに較正が有用である。較正は、検出器信号と分析物濃度の予測される関係を定めるプロセスである。例えばＩＣＰ−ＭＳシステムでは、信号対濃度の関係は実質的に直線であり、この場合は、例えば特定のネブライザおよび輸送構成に対応する較正パラメータを得るための２つの国立標準技術研究所（「ＮＩＳＴ」）の追跡可能標準物質を用いて、較正を行うことができる。一実施形態において、コントローラで受信された信号をスケール調整して、サンプル内の分析物濃度を正確に示すことができるように、較正パラメータをコントローラに関連づけて記憶する。一実施形態において、本発明の遠隔自動サンプリングシステムの継続的な動作を通じて、所定の基準に基づいて較正パラメータを再計算できるように、ＮＩＳＴ追跡可能標準物質をサンプル源の近くに配置する。
【００３０】
例示的な自動較正プロセスは以下のように行われる。実質的に直線の信号対濃度関係を有することが知られている検出器を使用するときは、２つのＮＩＳＴ追跡可能標準物質をサンプリングし、標準物質濃度に対応する信号をコントローラに記憶する。一実施形態において、信号対濃度関係を表すパラメータをラインスロープおよびオフセットとして記憶する。一実施形態において、知られている統計手法を採用して、較正パラメータの正確な計算を促進する。火炎ベースの検出器の如きＩＣＰ−ＭＳシステム以外の検出器に関しては、信号対濃度関係は非直線的である。そのような場合は、信号対濃度関係を表すのに利用できる較正パラメータを計算するために、２つよりはるかに多くの標準物質を使用するのが有利であるといえる。さらに、上述したように、ネブライザおよび輸送経路を較正すると、場合によって内標準物質を採用して、既知の濃度の標準物質の受信信号と、現行の較正に基づく予測信号との比較を促進する。よって、随意の内標準物質を使用して、較正パラメータをリアルタイムで補正または修正することができる。
【００３１】
一実施形態において、各漕に対して個別のネブライザおよび噴霧室を使用する。代替的な実施形態において、近接する漕は、ネブライザと、例えば、図４に関連して示されている重力システムに類似した重力サンプル抽出プロセスを使用して滴下充填されるサンプル抽出容器からサンプルを抽出するローカル自動サンプラを使用するサンプル抽出システムとを共有する。
【００３２】
検出器
上述したように、ここでの好ましい実施形態は、ＩＣＰ−ＭＳ計器を利用して、検出器１１０を実装する。しかし、本発明の新規の教示は、ＩＣＰ−ＭＳ計器の有用な特徴に左右されない。よって、本発明の教示に応じた任意のタイプの化学物質分析器を使用することができる。当該検出器の例としては、（ｉ）誘導結合プラズマ発光分光（「ＩＣＰ−ＡＥＳ」）、（ｉｉ）電気スプレー質量分析、（ｉｉｉ）火炎分光、（ｉｖ）電気化学検出、または（ｖ）サンプルの化学組成を識別するための他のプロセスが挙げられる。
【００３３】
よって、微量元素の濃度を測定する手段は、検出器、および場合によって様々な標準物質を含む光学的較正システムに伴う少なくとも１つのコントローラを含む。
【００３４】
本発明の例示的な実施形態および特定の応用について説明したが、本明細書に開示した本発明のコンセプトから逸脱することなく、本発明の他の多くの改造および応用も可能であることは明らかである。したがって、添付の請求項の範囲内で、具体的に説明した以外の様式で本発明を実施することができ、本発明は、添付の請求項の主旨を除き、限定されるものではないことを理解すべきである。本発明の特徴のいくつかを従属させて主張できるが、各々の特徴は、独立的に用いた場合にも利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】エアロゾル制御弁を備えた多流エアロゾル輸送機構を採用した遠隔サンプリングシステムを示す概略構成図である。
【図２】ネブライザ制御機構を利用して、分析する遠隔サンプルを指定する遠隔サンプリングシステムを示す概略構成図である。
【図３】希釈によるサンプル抽出システムを示す概略構成図である。
【図４】重力を用いたサンプル抽出システムを示す概略構成図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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