(57)【要約】【課題】アルゴンガス中に微量窒素と共存し得る一種以上の成分の影響を排除して、窒素濃度を正確に測定することができる簡便な方法を提供する。【解決手段】試料アルゴンガスを放電管に導入し、前記放電管内で無声放電して発生した光から、窒素ガスに特有な波長の光を分離して光センサーに導入し、前記光センサーによって検知された前記波長の光の強度に基づいて、試料アルゴンガス中の窒素ガス含有量を測定するアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法であって、前記試料アルゴンガスを前記放電管内に導入する前に、窒素ガスに特有な波長の光に干渉がある成分を当該試料アルゴンガスから除去することを特徴とするアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法である。【選択図】図１
2011099770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料アルゴンガスを放電管に導入し、
前記放電管内で無声放電して発生した光から、窒素ガスに特有な波長の光を分離して光センサーに導入し、
前記光センサーによって検知された前記波長の光の強度に基づいて、試料アルゴンガス中の窒素ガス含有量を測定するアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法であって、
前記試料アルゴンガスを前記放電管内に導入する前に、窒素ガスに特有な波長の光に干渉がある成分を当該試料アルゴンガスから除去することを特徴とするアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法。
【請求項２】
窒素ガスに特有な波長の光に干渉がある前記成分が、水分、二酸化炭素、酸素のうち、いずれか１成分又は２以上の混合物であることを特徴とする請求項１に記載のアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法。
【請求項３】
窒素ガスに特有な波長の光に干渉がある前記成分を、窒素に対する吸着能及び反応性を有さない又は窒素に対する吸着能及び反応性が少ない精製剤を用いて前記試料アルゴンガスから除去することを特徴とする請求項１又は２に記載のアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法。
【請求項４】
前記精製剤が、合成ゼオライト、酸化アルミニウム、塩化カルシウム、水素化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸銅、シリカゲル、酸化ニッケル、酸化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、五酸化リン、硫酸、活性炭、酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、鉄系脱酸素剤、マンガン系脱酸素剤、レダクトン類のうち、いずれか１成分又は２以上の混合物であることを特徴とする請求項３に記載のアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルゴンガス中の窒素濃度の測定方法の改良に関するものであり、より詳しくは、アルゴンガス中に含まれる微量窒素の濃度をリアルタイムで連続的に測定する装置において、高精度な窒素濃度の測定を可能とする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、種産業において種々の工業ガスが利用されている。近年、製品の品質管理がますます重要視されてきており、工業ガスを利用して製造される製品の品質管理と同様に、工業ガス自体の品質管理の重要性も益々高まっている。例えば、工業用のアルゴンガスは、半導体製造や溶接、金属材料の処理等の各種用途に広く用いられている。そして、上記状況に鑑みて、アルゴンガス中に不純物として混入する微量窒素の濃度測定が、工業用アルゴンガスの純度管理の上で大変重要なものとなっている。
【０００３】
ここで、アルゴンガス中の微量窒素の測定には、気体専用のガスクロマトグラフィー質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）が適用可能である。しかしながら、ＧＣ−ＭＳが高価であること、取り扱いが煩雑であること、間欠測定用であり連続測定ができないこと等の理由から、限定的な用途でしか用いられていないのが現状である。
【０００４】
ところで、アルゴンガス中の微量窒素の簡便な分析方法としては、古くから無声放電方式の発光分光法が知られている（非特許文献１）。この方式を採用した市販の分析計（例えば、ラウンドサイエンス製のＰＥＳ−１００１等）は、比較的安価であること、取り扱いが容易であること、連続測定が可能であること等の理由から、工業用アルゴンガスの純度管理に広く用いられている。具体的には、この分析計は、放電を維持するために十分に高い交流電圧がかけられた放電管内に、常圧下で試料アルゴンガスを一定流量で供給し、上記放電管内で無声放電して発生した光から窒素ガスに特有な波長の光を分離して光センサーに導入した後、この光センサーによって検知された光の強度に基づいて窒素ガスの含有量を測定する構成となっている。
【０００５】
しかしながら、上述した無声放電方式のアルゴンガス中微量窒素の分析計は、窒素に特有な波長の光を分離して検知してはいるものの、窒素に特有な波長と同じ波長に発光スペクトルを有する窒素以外の別の成分が共存する場合、或いは窒素分子の発光種（励起窒素分子）と衝突して、窒素に特有な波長の光を消光する働きをもつ別の成分が共存する場合には、窒素に特有な波長の光の強度を正確に検知することができず、結果としてアルゴンガス中の窒素濃度を正確に測定できないという課題があった。
【０００６】
そこで、上記課題の解決策として、窒素に特有な波長の光の強度と、この光の強度に影響を与える窒素以外の別の成分の濃度との関係性を事前に評価した上で、微量窒素の濃度測定と同時に上記共存成分の濃度を測定することにより、窒素濃度の測定値を補正する方法が考えられる。しかしながら、上述の補正方法では、様々な成分の濃度をリアルタイムに測定するための分析装置をそろえる必要があり、装置の大型化と大幅なコストアップ要因となるという問題があった。さらに、様々な成分が混在した際に予期しない複合的な影響を与える可能性も否定できないことから、この方法の有効性には課題があった。
【０００７】
一方、上述した無声放電式のアルゴンガス中微量窒素の分析計とは放電の形式が異なるグロー放電方式のアルゴンガス中微量窒素の濃度測定方法が知られている（非特許文献２）。このグロー放電方式のアルゴンガス中微量窒素の濃度測定方法によれば、窒素濃度測定に影響を与える別の成分として水分が存在しており、この水分を除去することにより窒素濃度測定への影響を避けられることが開示されている。このように、アルゴンガス中の水分を除去する手法は、上述した無声放電式のアルゴンガス中微量窒素の分析計においても一定の効果を示すことが予想される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｆａｙ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，３４，１２５４−１２６０（１９６２）
【非特許文献２】Ｈ．Ｏｇｉｎｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，６９，３６３６−３６４０（１９９７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、本発明者らが上記水分を除去する手法を無声放電式のアルゴンガス中微量窒素の分析計に適用する検討を行ったところ、試料アルゴンガス中に微量窒素と共に存在する水分を除去した場合であっても、実際の窒素濃度よりも高い測定値を示す等、正確な窒素濃度を測定することが困難であることを確認した。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、アルゴンガス中に微量窒素と共存し得る一種以上の成分の影響を排除して、窒素濃度を正確に測定することができる簡便な方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一般的にアルゴンガスは、原料空気を深冷液化分離することによって製造されている。そのため、アルゴンガス中に不純物として比較的高濃度で存在し得る成分は、もともとの空気中の存在比も高いものに限定される。そして、試料アルゴンガス中に存在することが予想される窒素以外の不純物成分のうち、比較的高濃度のものとしては、酸素、二酸化炭素、水分が考えられる。なお、上記成分とは別の成分がアルゴンガス中に混入する場合もあるが、原料空気中の存在比は上記の主な成分に比べると僅かであるため、たとえアルゴンガス中に混入しているとしても窒素ガスに特有な波長の光に与える影響はほとんどないと考えられる。
【００１２】
本発明者らが鋭意研究した結果、この原因は、試料アルゴンガス中に微量窒素と共存する窒素以外の一種以上の成分の影響であることを見出した。
すなわち、本発明者らは、試料アルゴンガス中に窒素以外の不純物成分のうち、比較的高濃度である酸素、二酸化炭素、水分の成分のいずれもが、窒素に特有な波長と同じ波長に発光スペクトルを有し、或いは窒素分子の発光種（励起窒素分子）と衝突して、窒素に特有な波長の光を消光する働きをもつことを明らかにした。そして、本発明者らは、窒素ガスに特有な波長の光に干渉する成分である水分、二酸化炭素、酸素を、窒素濃度を変化させることなく除去することにより、窒素ガスに特有な波長の光強度を正確に測定することができることを見出して本発明を完成させた。
【００１３】
したがって、本願の発明は以下の構成を有する。
請求項１に係る発明は、試料アルゴンガスを放電管に導入し、
前記放電管内で無声放電して発生した光から、窒素ガスに特有な波長の光を分離して光センサーに導入し、
前記光センサーによって検知された前記波長の光の強度に基づいて、試料アルゴンガス中の窒素ガス含有量を測定するアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法であって、
前記試料アルゴンガスを前記放電管内に導入する前に、窒素ガスに特有な波長の光に干渉がある成分を当該試料アルゴンガスから除去することを特徴とするアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法である。
【００１４】
請求項２に係る発明は、窒素ガスに特有な波長の光に干渉がある前記成分が、水分、二酸化炭素、酸素のうち、いずれか１成分又は２以上の混合物であることを特徴とする請求項１に記載のアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法である。
請求項３に係る発明は、窒素ガスに特有な波長の光に干渉がある前記成分を、窒素に対する吸着能及び反応性を有さない又は窒素に対する吸着能及び反応性が少ない精製剤を用いて前記試料アルゴンガスから除去することを特徴とする請求項１又は２に記載のアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法である。
請求項４に係る発明は、前記精製剤が、合成ゼオライト、酸化アルミニウム、塩化カルシウム、水素化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸銅、シリカゲル、酸化ニッケル、酸化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、五酸化リン、硫酸、活性炭、酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、鉄系脱酸素剤、マンガン系脱酸素剤、レダクトン類のうち、いずれか１成分又は２以上の混合物であることを特徴とする請求項３に記載のアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法によれば、試料アルゴンガスを窒素濃度の測定装置の放電管内に導入する前に、窒素ガスに特有な波長の光に干渉がある成分を当該試料アルゴンガスから除去する構成を有している。これにより、試料アルゴンガス中に窒素以外の様々な成分が存在している場合であっても、窒素ガスに特有な波長の光の強度に基づいて、試料アルゴンガス中の窒素ガス含有量を測定する際に、アルゴンガス中に微量窒素と共存し得る一種以上の成分の影響を排除することができる。したがって、アルゴンガス中の微量窒素の濃度を、簡便な方法により、高精度で分析することができる。
【００１６】
すなわち、窒素の発光には水分、二酸化炭素、酸素の夫々に干渉があり、窒素濃度が増減してしまう。このため、これらのうち特定の成分のみを除去した場合には、除去されないいずれかの成分の影響が残るため、アルゴンガス中の微量窒素濃度を正確に測定することはできない。そこで、上記の３成分のうち、いずれか１以上、好ましくは全てを除去することで、窒素の発光に干渉を与えることなく、微量窒素濃度を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用した一実施形態であるアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法に用いる窒素濃度測定装置を示す系統図である。
【図２】本発明を説明するための比較例１の結果を示す図である。
【図３】本発明を説明するための比較例２の結果を示す図である。
【図４】本発明を説明するための例１の結果を示す図である。
【図５】本発明を説明するための例２の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した一実施形態であるアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法について、これに用いる窒素濃度測定装置とともに、図面を用いて詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１９】
図１は、本発明を適用した一実施形態であるアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法に用いる窒素濃度測定装置を示す系統図である。図１に示すように、窒素濃度測定装置２０は、無声放電式アルゴンガス中微量窒素分析計（以下、単に「微量窒素分析計」という）１と、この分析計に接続された試料ガス導入経路Ｌ１及び試料ガス導出経路Ｌ２と、から概略構成されている。
【００２０】
微量窒素分析計１は、図１に示すように、放電管２と、干渉フィルター３と、検出器４と、から概略構成されている。
【００２１】
放電管２には、内部にガラス等で覆われた内部放電電極５と、この内部放電電極５の外周部に配置された外部放電電極６と、が設けられている。そして、内部放電電極５と外部放電電極６とが、交流高圧電源７に接続されている。また、放電管２の一方の管端には、石英窓８が設けられている。
【００２２】
干渉フィルター３は、放電によって発生した光の光路において、放電管２と検出器４との間に設けられている。
干渉フィルター３は、放電によって発生した光が通過する際に特定の波長を選択するものであり、本実施形態では窒素に特有の特定波長光が通過できるように構成されている。窒素に特有な光の波長としては、具体的には、透過する光の中心波長が、３３７ｎｍ、３５８ｎｍ、３８１ｎｍ等が挙げられるが、これらのうち相対強度が強い３３７ｎｍを用いることが好ましい。
【００２３】
検出器４は、受光した光を発光強度に応じた電気信号に変換するため、放電によって発生した光の光路において干渉フィルター３の後段に配置されている。
検出器４には、駆動用電源として検出器用高圧電源９が設けられている。また、検出器４には、電気信号を増幅するためのアンプ１０が接続されており、このアンプ１０には表示部１１が接続されている。
【００２４】
検出器４としては、光電子増倍管であることが望ましいが、フォトダイオードやフォトダイオードアレイを用いて光信号を電気信号に変換してもよい。また、検出器４と検出器用高圧電源９、アンプ１０の代わりに、これらが一体化した検出器モジュールを使用してもよい。
【００２５】
本実施形態の窒素濃度測定装置２０は、微量窒素分析計１を構成する放電管２の両端部に、試料ガス導入経路Ｌ１と試料ガス導出経路Ｌ２とがそれぞれ接続されている。また、試料ガス導入経路Ｌ１及び試料ガス導出経路Ｌ２には、それぞれ流量制御器１２，１３が設けられている。
【００２６】
上記微量窒素分析計１において、試料アルゴンガスは、流量制御器１２を経て試料ガス導入経路Ｌ１に流れ、放電管２内に導入される。
放電管２の内部放電電極５及び外部放電電極６には、放電用の交流高圧電源７から高電圧の交流が印加される。放電によって発生した光は、放電管２に設けられた石英窓８から図示略のレンズを通って集光され、干渉フィルター３を通ることによって窒素に特定な波長が選択される。そして、この選択された波長のみが検出器４に導入され、発光強度に応じた電気信号に変換される。この電気信号は、アンプ１０によって信号増幅され、表示部１１に出力される。
【００２７】
ここで、本実施形態に用いる窒素濃度測定装置２０では、アルゴンガス中の微量窒素濃度を測定するための微量窒素分析計１の構成は公知のものである。したがって、市販の無声放電式のアルゴンガス中微量窒素分析計を用いて本実施形態に用いる窒素濃度測定装置２０を構成しても良い。
【００２８】
本実施形態のアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法に用いる窒素濃度測定装置２０は、図１に示すように、試料ガス導入経路Ｌ１に、水分除去用精製器１４、二酸化炭素除去用精製器１５、酸素除去用精製器１６を備えていることを特徴とする。
【００２９】
すなわち、本実施形態のアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法は、試料アルゴンガスを上述したように公知の微量窒素分析計１を構成する放電管２に導入する前段において、水分除去用精製器１４、二酸化炭素除去用精製器１５、酸素除去用精製器１６を順次通過させることにより、試料アルゴンガス中の窒素以外の不純物であって窒素ガスに特有な波長の光に干渉する成分である水分、不純物二酸化炭素、不純物酸素を除去することを特徴としている。
【００３０】
このように、微量窒素分析計１を構成する放電管２に試料アルゴンガスを導入する前段において、窒素ガスに特有な波長の光に干渉がある不純物を試料アルゴンガス中から除去することにより、窒素ガスに特有な波長の光の発光強度を正確に計測することができるため、試料アルゴンガス中の窒素濃度を正確に測定することが可能となる。
【００３１】
ここで、水分除去用精製器１４、二酸化炭素除去用精製器１５、酸素除去用精製器１６には、目的の除去成分に対する除去能を有し、かつ、窒素に対する吸着能及び反応性を有さない又は窒素に対する吸着能及び反応性が少ない精製剤がそれぞれ充填されている。
【００３２】
除去対象不純物である、水分、二酸化炭素、酸素の内の一成分以上を除去できる精製剤としては、具体的には、合成ゼオライト、酸化アルミニウム、塩化カルシウム、水素化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸銅、シリカゲル、過塩素酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、五酸化リン、硫酸、活性炭、酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、鉄系脱酸素剤、マンガン系脱酸素剤、レダクトン類が挙げられる。
【００３３】
また、試料アルゴンガスの流量及び温度の増減に伴い、窒素に特有な波長の光強度も変動する。このため、試料アルゴンガスの流量及び温度は一定に制御することが好ましい。
【００３４】
さらに、放電管２内の試料アルゴンガスの圧力変動によっても、窒素に特有な波長の光強度は変動する。このため、放電管２内の圧力は一定に制御することが好ましいが、大気圧条件で使用することもできる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態のアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法によれば、試料アルゴンガスを微量窒素分析計１の放電管２内に導入する前に、窒素ガスに特有な波長の光に干渉がある成分である水分、二酸化炭素及び酸素を当該試料アルゴンガスから除去する構成となっている。これにより、試料アルゴンガス中に窒素以外の様々な成分が存在している場合であっても、窒素ガスに特有な波長の光の強度に基づいて、試料アルゴンガス中の窒素ガス含有量を測定する際に、アルゴンガス中に微量窒素と共存し得る一種以上の成分の影響を排除することができる。したがって、アルゴンガス中の微量窒素の濃度を、簡便な方法により、高精度で分析することができる。
【００３６】
また、本実施形態のアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法によれば、工業用アルゴンガスの純度管理が正確に行えるため、アルゴンガスの品質低下を正確にとらえることができ、アルゴンガスを使用しているプロセスへの被害を未然に防ぐことができる。さらに、アルゴンガス中の窒素濃度が実際は十分低く、その品質には問題がないにもかかわらず、窒素濃度を高めに誤計測してしまうことも防ぐことができる。これにより、アルゴンガスを無駄なく有効に活用することにも貢献する。
【００３７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態の窒素濃度測定装置２０では、水分除去用精製器１４、二酸化炭素除去用精製器１５、酸素除去用精製器１６を順次通過させる構成としているが特に限定されるものではない。すなわち、試料アルゴンガス中の水分、二酸化炭素、酸素の除去は、放電管２に導入する前段であれば良く、試料アルゴンガスをこれらの精製器１４，１５，１６に通過させる順序は不問である。
【００３８】
また、上記実施形態では、試料アルゴンガス中の窒素以外の不純物として、水分、二酸化炭素、酸素が存在する場合について説明しているが、試料アルゴンガス中に、上記１成分又は２成分が存在しないことが明らかな場合には、当該不純物用除去用の精製器を省略してもよい。
【００３９】
さらに、上記実施形態では、除去対象の不純物ごとにそれぞれ精製器を備える構成について説明したが、特にこれに限定されるものではない。具体的には、除去対象である水分、二酸化炭素、酸素ごとにそれぞれを除去する精製剤を設ける構成に代えて、複数の除去対象成分が除去可能な精製剤を用いることにより単一の精製器を用いる構成としても良い。
【００４０】
更にまた、上記実施形態では、除去対象の不純物ごとにそれぞれ精製器１４，１５，１６を備える構成について説明したが、特にこれに限定されるものではない。具体的には、ひとつの精製器に除去対象不純物が異なる精製剤を混合または層状にして充填しても良い。
【００４１】
以下、具体例を示す。
（比較例１）
無声放電式アルゴンガス中微量窒素濃度分析計に、既知濃度の窒素及び二酸化炭素を含むアルゴンガスを導入して、分析計の応答を調べた。具体的には、アルゴンガス中の二酸化炭素濃度を変化させることにより、二酸化炭素濃度によるアルゴンガス中の窒素濃度への影響を調査した。なお、試料アルゴンガスの流量は１．０Ｌ／ｍｉｎに、温度は２０℃に制御し、放電管内の試料ガス圧力は大気圧とし、窒素に特有な波長として３３７ｎｍの光強度を測定した。結果を図２に示す。
【００４２】
図２に示すように、窒素に特有な波長の光強度は、試料アルゴンガス中に含まれる窒素濃度が変化していないにもかかわらず、二酸化炭素濃度の増加に伴った挙動を示すことを確認した。すなわち、試料アルゴンガス中に窒素以外の不純物成分として二酸化炭素が含まれる場合、二酸化炭素の濃度の増加に伴って３３７ｎｍの波長の光強度が増大してしまうため、アルゴンガス中の微量窒素濃度を正確に定量することができないことを確認した。
また、この例は、水分及び二酸化炭素を含む試料アルゴンガスを、シリカゲルや五酸化リンを用いて水分のみ除去した条件を模擬的に示している。このことから、水分を除去する手法を無声放電式のアルゴンガス中微量窒素の分析計にそのまま適用したとしても、微量窒素濃度を正確に定量することができないことを示唆している。
【００４３】
同様に、既知濃度の酸素及び水分を含む試料アルゴンガスを分析計に導入した際の、窒素に特有な波長の光強度の挙動をそれぞれ調査した。その結果、試料アルゴンガス中の酸素及び水分の濃度変化に伴い、窒素に特有な波長の光強度が変化することを確認した。すなわち、試料アルゴンガス中に酸素又は水分が含まれる場合にも、水分を含む場合と同様に、アルゴンガス中の微量窒素濃度を正確に定量することができないことを確認した。
【００４４】
（比較例２）
無声放電式アルゴンガス中の微量窒素濃度分析計に、既知濃度の窒素及び酸素を含むアルゴンガスを導入して、分析計の応答を調べた。具体的には、試料アルゴンガス中に一定濃度の酸素が含まれる状態で窒素濃度を変化させ、窒素に特有な波長の光強度と窒素濃度との関係を調べ、一次関数の近似式で示される窒素の検量線を求めた。ここで、試料アルゴンガスの流量は１．０Ｌ／ｍｉｎに、温度は２０℃に制御し、放電管内の試料ガス圧力は大気圧とし、窒素に特有な波長として３３７ｎｍの光強度を測定した。結果を図３に示す。
【００４５】
図３に示すように、窒素検量線の傾きは、試料アルゴンガス中に共存する酸素濃度の増加に伴って減少することを確認した。すなわち、試料アルゴンガス中に窒素以外の不純物として酸素が含まれる場合、アルゴンガス中の微量窒素濃度を正確に定量することができないことを確認した。
また、この例は、水分及び酸素を含む試料アルゴンガスを、シリカゲルや五酸化リンを用いて水分のみ除去した条件を模擬的に示している。このことから、水分を除去する手法を無声放電式のアルゴンガス中微量窒素の分析計にそのまま適用したとしても、微量窒素濃度を正確に定量することができないことを示唆している。
【００４６】
同様に、アルゴンガス中に既知濃度の二酸化炭素及び水分を含む状態で窒素濃度を変化させ、窒素に特有な波長の光強度と窒素濃度との関係を調査した。その結果、試料アルゴンガス中の二酸化炭素及び水分の濃度変化に伴い、窒素検量線の傾き又は切片が変化してしまうことを確認した。すなわち、試料アルゴンガス中に二酸化炭素又は水分が含まれる場合にも、酸素を含む場合と同様に、アルゴンガス中の微量窒素濃度を正確に定量することができないことを確認した。
【００４７】
（例１）
図１に示す窒素濃度測定装置２０を用いて、無声放電式アルゴンガス中微量窒素分析計１に、既知濃度の窒素を含むアルゴンガスを導入して、窒素に特有な波長の光強度の挙動を調べた。具体的には、酸素、二酸化炭素が共存しない条件で、試料アルゴンガス中の窒素濃度を変化させたときの窒素に特有な波長の光強度の挙動を調べた。なお、水分除去用精製器、二酸化炭素除去用精製器、酸素除去用精製器としては、水分、二酸化炭素、酸素のいずれも除去可能な精製剤であるインテグリス社製のゲートキーパー（主成分：ニッケル、酸化ニッケル、酸化マグネシウム）を用いた。また、試料アルゴンガスの流量は１．０Ｌ／ｍｉｎに、温度は２０℃に制御し、放電管２内の試料ガス圧力は大気圧とし、窒素に特有な波長として３３７ｎｍの光強度を測定した。結果を図４に示す。
【００４８】
（例２）
図１に示す窒素濃度測定装置２０を用いて、無声放電式アルゴンガス中微量窒素分析計１に、既知濃度の窒素を含むアルゴンガスを導入して、窒素に特有な波長の光強度の挙動を調べた。具体的には、既知濃度（２０ｐｐｍ）の水分と未知濃度の酸素及び二酸化炭素（試料調製中に混入が想定される極微量成分）とが共存した条件で、試料アルゴンガス中の窒素濃度を変化させたときの窒素に特有な波長の光強度の挙動を調べた。なお、水分、二酸化炭素、酸素の精製剤は、例１と同様とした。また、試料アルゴンガスの流量は１．０Ｌ／ｍｉｎに、温度は２０℃に制御し、放電管２内の試料ガス圧力は大気圧とし、窒素に特有な波長として３３７ｎｍの光強度を測定した。結果を図５に示す。
【００４９】
図４及び図５に示すように、試料アルゴンガス中の窒素に特有な波長の光強度は、アルゴンガス中に水分、酸素、二酸化炭素が共存するかしないかに関わらず、同等の値を示すことを確認した。また、例２における水分、酸素、二酸化炭素が共存する場合の窒素に特有な光強度の指示値は、例１における水分、酸素、二酸化炭素が共存しない場合のそれらとの比較において、窒素濃度換算で０．１ｐｐｍ以内の差で非常に良く一致することを確認した。
【００５０】
すなわち、本発明のアルゴンガス中の窒素濃度の測定方法を用いることにより、試料アルゴンガス中に窒素以外の不純物として、水分、酸素、二酸化炭素の内の１種以上の成分が含まれる場合でも、アルゴンガス中の微量窒素の濃度を正確に分析できることを確認した。
【符号の説明】
【００５１】
１…無声放電式アルゴンガス中微量窒素分析計（微量窒素分析計）
２…放電管
３…干渉フィルター
４…検出器
５…内部放電電極
６…外部放電電極
７…交流高圧電源
８…石英窓
９…検出器用高圧電源
１０…アンプ
１１…表示部
１２，１３…流量制御器
１４…水分除去用精製器
１５…二酸化炭素除去用精製器
１６…酸素除去用精製器
２０…窒素濃度測定装置
Ｌ１…試料ガス導入経路
Ｌ２…試料ガス導出経路
【図１】
2011099770.tif 000003
【図２】
2011099770.tif 000004
【図３】
2011099770.tif 000005
【図４】
2011099770.tif 000006
【図５】
2011099770.tif 000007