DE112018007181T5

DE112018007181T5 - Messbehälter, Messsystem und Messverfahren

Info

Publication number: DE112018007181T5
Application number: DE112018007181.2T
Authority: DE
Inventors: Masaru Inoue; Noriaki Oyabu
Original assignee: Toyo Corp
Current assignee: Toyo Corp
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2020-12-10
Also published as: WO2019167186A1; US20200348253A1; JPWO2019167186A1; KR102503492B1; CN111727370A; US11994487B2; KR20200106545A; JP6938760B2

Abstract

Ein Messbehälter (1) zum Messen von Verunreinigungsionen in einer Flüssigkeit weist auf: eine erste Elektrode (4), einen ersten Isolationsfilm (6), der auf der ersten Elektrode (4) ausgebildet ist, einen zweiten Isolationsfilm (7), der getrennt von dem ersten Isolationsfilm (6) ausgebildet ist, um einen Raum zu erzeugen, in dem die Flüssigkeit (9) eingeschlossen werden soll, eine zweite Elektrode (5), auf der der zweite Isolationsfilm (7) ausgebildet ist, wobei die zweite Elektrode (5) derart angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrode (4) zugewandt ist, und ein Dichtungsmaterial (8) mit einem Einlass, über den die Flüssigkeit (9) in den Raum eingespritzt wird, wobei das Dichtungsmaterial dafür konfiguriert ist, den Raum abzudichten.

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Messbehälter zum Messen von Verunreinigungsionen in einer Flüssigkeit sowie ein Messsystem und ein Messverfahren, die diesen verwenden.
Hintergrund der Erfindung
Als eine Flüssigkeit, die im Herstellungsprozess für hochreine organische EL-Elemente oder organische Halbleiterelemente verwendet wird, ist eine hochreine Flüssigkeit erforderlich, die keine Verunreinigungsionen enthält. Eine solche hochreine Flüssigkeit kann als ein Lösungsmittel oder eine Lösung verwendet werden.
Zum Messen von Verunreinigungsionen ist ein Messverfahren unter Verwendung der Laufzeit (TOF) beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 2012/0175604 offenbart.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Gemäß dem in der Beschreibung der US-Patentanmeldung Nr. 2012/0175604 offenbarten Messverfahren wird eine Ladung in eine organische Substanz injiziert, die nur zwischen Elektroden angeordnet ist, und der Übergangsstrom in dieser Zeit wird unter Verwendung der TOF gemessen. Hierbei weist der Übergangsstrom einen Strom aufgrund der Elektronenleitung in der organischen Messzielsubstanz und einen Strom aufgrund der Ionenleitung von Verunreinigungsionen auf. Mit dem Messverfahren der US-Patentanmeldung Nr. 2012/0175604 ist es schwierig, Verunreinigungsionen in einer extrem kleinen Menge zu messen.
Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung der vorstehenden Umstände konzipiert worden, und ihr Zweck besteht darin, einen Messbehälter zum Messen von Verunreinigungsionen in einer Flüssigkeit bereitzustellen, unabhängig davon, wie klein die Menge an Verunreinigungsionen ist, sowie ein Messsystem und ein Messverfahren, die diesen Behälter verwenden.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist ein Messbehälter zum Messen von Verunreinigungsionen in einer Flüssigkeit auf: eine erste Elektrode; einen ersten Isolationsfilm, der auf der ersten Elektrode ausgebildet ist; einen zweiten Isolationsfilm, der getrennt vom ersten Isolationsfilm ausgebildet ist, um einen Raum zu erzeugen, in dem die Flüssigkeit eingeschlossen werden soll; eine zweite Elektrode, auf der der zweite Isolationsfilm ausgebildet ist, wobei die zweite Elektrode derart angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrode zugewandt ist; und ein Dichtungsmaterial mit einem Einlass, über den die Flüssigkeit in den Raum eingespritzt wird, wobei das Dichtungsmaterial dafür konfiguriert ist, den Raum abzudichten.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist ein Messsystem zum Messen von Verunreinigungsionen in einer Flüssigkeit auf: einen Messbehälter zum Messen von Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit, wobei der Messbehälter aufweist: eine erste Elektrode; einen ersten Isolationsfilm, der auf der ersten Elektrode ausgebildet ist; einen zweiten Isolationsfilm, der getrennt vom ersten Isolationsfilm ausgebildet ist, um einen Raum zu erzeugen, in dem die Flüssigkeit eingeschlossen werden soll; eine zweite Elektrode, auf der der zweite Isolationsfilm ausgebildet ist, wobei die zweite Elektrode derart angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrode zugewandt ist; und ein Dichtungsmaterial mit einem Einlass, über den die Flüssigkeit in den Raum eingespritzt wird, wobei das Dichtungsmaterial dafür konfiguriert ist, den Raum abzudichten; einen Spannungssignalgenerator, der dafür konfiguriert ist, ein Dreieckswellenspannungssignal zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode anzulegen; und eine Erfassungsschaltung, die dafür konfiguriert ist, ein Stromsignal eines Stroms zu erfassen, der in der Flüssigkeit gemäß dem Anlegen des Dreieckswellenspannungssignals fließt.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist ein Messverfahren zum Messen von Verunreinigungsionen in einer Flüssigkeit die Schritte auf: Anlegen eines Dreieckswellenspannungssignals zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, wobei die Flüssigkeit in einem Raum eines Messbehälters zum Messung von Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit eingeschlossen ist, wobei der Messbehälter aufweist: die erste Elektrode; einen ersten Isolationsfilm, der auf der ersten Elektrode ausgebildet ist; einen zweiten Isolationsfilm, der getrennt vom ersten Isolationsfilm ausgebildet ist, um den Raum zu erzeugen, in dem die Flüssigkeit eingeschlossen werden soll; die zweite Elektrode, auf der der zweite Isolationsfilm ausgebildet ist, wobei die zweite Elektrode derart angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrode zugewandt ist; und ein Dichtungsmaterial mit einem Einlass, über den die Flüssigkeit in den Raum eingespritzt wird, wobei das Dichtungsmaterial dafür konfiguriert ist, den Raum abzudichten; und Erfassen eines Stromsignals eines Stroms, der in der Flüssigkeit gemäß dem Anlegen des Dreieckwellenspannungssignals fließt.
Figurenliste

1A zeigt eine Vorderansicht eines Messbehälters gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
1B zeigt eine Querschnittansicht des Messbehälters gemäß der vorliegenden Ausführungsform, in den eine Messzielflüssigkeit eingespritzt wird;
2 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen der Struktur eines Messsystems zum Messen von Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit unter Verwendung des Messbehälters;
3 zeigt ein Diagramm zum Darstellen einer Übersicht einer elektrischen Schaltung der Messvorrichtung;
4 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Messen von Verunreinigungsionen in einer Flüssigkeit durch das Messsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Analyseprozesses; und
6 zeigt ein Diagramm zum Erläutern des Analyseprozesses.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. 1A zeigt eine Vorderansicht eines Messbehälters gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 1B zeigt eine Querschnittansicht des Messbehälters gemäß der vorliegenden Ausführungsform, in den eine Messzielflüssigkeit eingespritzt wird.
Wie in 1A dargestellt ist, ist der Messbehälter 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Behälter mit einem Innenraum, der durch ein erstes Substrat 2, ein zweites Substrat 3 und ein Dichtungsmaterial 8 definiert ist, das ein Abstandselement aufweist. Das Dichtungsmaterial 8 weist zwei Einlässe 8a für die Messzielflüssigkeit auf. Die Einlässe 8a können nach Bedarf geschlossen werden, nachdem die Messzielflüssigkeit in den Messbehälter 1 eingespritzt wurde. Die Einlässe 8a müssen nicht geschlossen werden, wenn ein Verdampfen der Flüssigkeit oder eine Verunreinigung durch gelöste Substanzen in der Umgebungsluft die Messung nicht wesentlich beeinflussen würde, oder wenn die Messung über einen Zeitraum ausgeführt wird, der so kurz ist, dass diese Faktoren die Messung nicht beeinflussen. Das erste Substrat 2 und das zweite Substrat 3 können Glassubstrate sein. Das erste Substrat 2 und das zweite Substrat 3 sind jedoch nicht auf Glassubstrate beschränkt.
Eine erste Elektrode 4 ist auf der Oberfläche des ersten Substrats 2 vorgesehen, die der Innenseite des Messbehälters 1 zugewandt ist. Eine zweite Elektrode 5 ist auf der Oberfläche des zweiten Substrats 3 vorgesehen, die der Innenseite des Messbehälters 1 zugewandt ist. Die erste Elektrode 4 kann eine Plattenelektrode sein, die dafür konfiguriert ist, die Bodenseite des im Inneren des Messbehälters 1 gebildeten Raums abzudecken. Ein Teil der ersten Elektrode 4 ist von der Innenseite des Messbehälters 1 herausgezogen und liegt an der Außenseite des Messbehälters 1 frei. Die zweite Elektrode 5 kann eine Plattenelektrode sein, die dafür konfiguriert ist, die Oberseite des im Messbehälter 1 gebildeten Raums abzudecken. Ein Teil der zweiten Elektrode 5 ist ebenfalls von der Innenseite des Messbehälters 1 herausgezogen und liegt an der Außenseite des Messbehälters 1 frei.
Die erste Elektrode 4 und die zweite Elektrode 5 können Indiumzinnoxid- (ITO) Elektroden sein. Die erste Elektrode 4 und die zweite Elektrode 5 sind jedoch nicht auf ITO-Elektroden beschränkt, solange sie aus einem leitfähigen Material bestehen, das mit der Messzielflüssigkeit 9 nicht reaktionsfähig ist. Beispielsweise können die erste Elektrode 4 und die zweite Elektrode 5 Aluminium- (AI) Elektroden sein.
In dem Messbehälter 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein erster Isolationsfilm 6 auf der Oberfläche der ersten Elektrode 4 ausgebildet, die der Innenseite des Messbehälters 1 zugewandt ist. Ferner ist in dem Messbehälter 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein zweiter Isolationsfilm 7 auf der Oberfläche der zweiten Elektrode 5 ausgebildet, die der Innenseite des Messbehälters 1 zugewandt ist. Der erste Isolationsfilm 6 ist ein Isolationsfilm, der dafür konfiguriert ist, die Bodenseite des Raums innerhalb des Messbehälters 1 abzudecken. Der zweite Isolationsfilm 7 ist ein Isolationsfilm, der dafür konfiguriert ist, die Oberseite des Raums innerhalb des Messbehälters 1 abzudecken.
Der erste Isolationsfilm 6 und der zweite Isolationsfilm 7 zeigen einen spezifischen Widerstand, der mindestens 100-mal so groß ist wie derjenige der Messzielflüssigkeit 9. Der erste Isolationsfilm 6 und der zweite Isolationsfilm 7 können daher aus einem hochohmigen Isoliermaterial bestehen. Das für den ersten Isolationsfilm 6 und für den zweiten Isolationsfilm 7 verwendete Isoliermaterial kann, wenn es sich um eine organische Substanz handelt, Polyimid sein. Wenn es sich um eine anorganische Substanz handelt, kann das für den ersten Isolationsfilm 6 und den zweiten Isolationsfilm 7 verwendete Isoliermaterial Siliziumdioxid (SiO₂)oder Siliziumnitrid (SiN_x) sein. Um einen ausreichend hohen spezifischen Widerstand gegen die Messzielflüssigkeit 9 zu erhalten, können der erste Isolationsfilm 6 und der zweite Isolationsfilm 7 dünn ausgebildet sein.
Das Dichtungsmaterial 8 dichtet den Messbehälter 1 derart ab, dass die Messzielflüssigkeit nicht von innen austritt. Wie vorstehend erwähnt wurde, weist das Dichtungsmaterial 8 zwei Einlässe 8a auf. Wenn beispielsweise die Einlässe 8a in einen mit der Flüssigkeit 9 gefüllten Behälter eingetaucht sind, tritt die Flüssigkeit 9 durch Kapillarwirkung in den Raum innerhalb des Messbehälters 1 ein. Das Dichtungsmaterial 8 enthält ein Abstandselement wie beispielsweise Kugeln. Mit diesem Abstandshalter hält das Dichtungsmaterial 8 einen Zwischenraum zwischen dem ersten Isolationsfilm 6 und dem zweiten Isolationsfilm 7 aufrecht. Der Zwischenraum zwischen dem ersten Isolationsfilm 6 und dem zweiten Isolationsfilm 7 kann sich zwischen Messbehältern unterscheiden. Mit Messbehältern 1 mit unterschiedlichen Zwischenräumen, die unterschiedlichen Flüssigkeiten 9 entsprechen, kann die Bewegung von Verunreinigungsionen in jeder Flüssigkeit 9 gemessen werden. Im vorstehenden Beispiel tritt die Flüssigkeit durch Kapillarwirkung in den Messbehälter 1 ein. Wenn keine Kapillarwirkung angewendet wird, kann nur ein Einlass 8a vorgesehen sein. Die Einlässe 8a können drei oder mehr Einlässe aufweisen.
Wie in 1B dargestellt ist, ist die Messzielflüssigkeit 9 in dem Raum eingeschlossen, der durch den ersten Isolationsfilm 6, den zweiten Isolationsfilm 7 und das Dichtungsmaterial 8 definiert ist. Das heißt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Flüssigkeit 9 zwischen dem ersten Isolationsfilm 6 und dem zweiten Isolationsfilm 7 und auch zwischen der ersten Elektrode 4 und der zweiten Elektrode 5 gehalten. Die Messzielflüssigkeit 9 kann eine beliebige Flüssigkeit sein, die Verunreinigungsionen enthalten kann.
Der Messbehälter 1 muss nicht immer das erste Substrat 2 und das zweite Substrat 3 enthalten. Das Ausbilden der ersten Elektrode 4 und der zweiten Elektrode 5 auf dem ersten Substrat 2 und dem zweiten Substrat 3 erleichtert jedoch die Handhabung des Behälters.
2 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen der Struktur des Messsystems zum Messen von Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit unter Verwendung des Messbehälters 1. In der folgenden Beschreibung wird der Messbehälter 1 mit der eingespritzten Flüssigkeit 9 als Probenzelle bezeichnet. Wie in 2 dargestellt ist, weist das Messsystem eine Messvorrichtung 20 und eine Steuervorrichtung 30 auf. Hier sind die Messvorrichtung 20 und die Steuervorrichtung 30 auf eine kommunikationsfähige Weise miteinander verbunden. Diese Kommunikation kann drahtgebunden oder drahtlos realisiert werden.
Die Messvorrichtung 20 legt ein Dreieckswellenspannungssignal an die Probenzelle 10 an. Durch Anlegen eines Dreieckswellenspannungssignals an die Probenzelle 10 erfasst die Messvorrichtung 20 den Strom, der durch die Flüssigkeit 9 in der Probenzelle 10 fließt. Wie in 2 dargestellt ist, weist die Messvorrichtung 20 einen Spannungssignalgenerator 21, ein Tiefpassfilter 22, einen Spannungsverstärker 23, einen Stromverstärker 24, einen A/D-Wandler 25 und einen Spannungssignalspeicher 26 auf. 3 zeigt eine Übersicht der elektrischen Schaltung der Messvorrichtung 20.
Der Spannungssignalgenerator 21 weist eine Dreieckswellenerzeugungsschaltung auf. Der Spannungssignalgenerator 21 ist dafür konfiguriert, die Wobbelfrequenz des Dreieckswellenspannungssignals gemäß der durch die Steuervorrichtung 30 vorgenommenen Einstellung zu variieren. Der Spannungssignalgenerator 21 ist ferner dafür konfiguriert, den Spannungsbereich der Dreieckswellenspannung gemäß der durch die Steuervorrichtung 30 vorgenommenen Einstellung zu variieren. Der Spannungsbereich des Dreieckswellenspannungssignals kann durch den Bereich einer Spitzenspannung des Dreieckswellenspannungssignals definiert werden.
Das Tiefpassfilter 22 entfernt Hochfrequenzrauschen aus dem durch den Spannungssignalgenerator 21 erzeugten Dreieckswellenspannungssignal.
Der Spannungsverstärker 23 verstärkt das Dreieckswellenspannungssignal, das das Tiefpassfilter 22 durchlaufen hat, auf einen für die Messung geeigneten Pegel und legt das verstärkte Dreieckswellenspannungssignal beispielsweise an die erste Elektrode 4 der Probenzelle 10 an. Wie in 3 dargestellt ist, wird die angelegte Spannung der Probenzelle 10 gemessen. Als angelegte Spannung der Probenzelle 10 kann eine Spannung verwendet werden, die aus der durch den Spannungssignalgenerator 21 erzeugten Spannung geschätzt wird.
Der Stromverstärker 24, der als eine Erfassungsschaltung dient, verstärkt den durch die Flüssigkeit 9 in der Probenzelle 10 durch Anlegen des Dreieckswellenspannungssignals fließenden Strom und wandelt gleichzeitig den Strom in die Spannung um. Wie in 3 dargestellt ist, wird als der Ausgangsstrom der Probenzelle 10 die durch den Stromverstärker 24 umgewandelte Spannung gemessen. Hierbei kann der Stromverstärker 24 eine Strom/Spannung-Umwandlungsschaltung aufweisen, die aus einem Operationsverstärker AMP besteht, der einen negativen Anschluss aufweist, der beispielsweise mit der zweiten Elektrode 5 der Probenzelle 10 verbunden ist, und einen positiven Anschluss, der geerdet ist, und einen Widerstand R, der zwischen dem negativen Anschluss und dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers AMP geschaltet ist, wie in 3 dargestellt ist. Der Stromverstärker 24 ist dafür konfiguriert, die Verstärkung gemäß der durch die Steuervorrichtung 30 vorgenommenen Einstellung zu variieren.
Der A/D-Wandler 25 wandelt den Spannungsausgang als analoges Signal vom Stromverstärker 24 in ein digitales Signal um.
Der Spannungssignalspeicher 26 speichert digitale Spannungswerte, die von dem A/D-Wandler 25 ausgegeben werden. Der Spannungssignalspeicher 26 kann ein interner Speicher der Messvorrichtung 20 sein. Der Spannungssignalspeicher 26 kann ein Speicher sein, der in der Messvorrichtung 20 entfernbar angeordnet ist.
Die Steuervorrichtung 30 kann ein Personalcomputer (PC) sein. Ein Programm zum Messen von Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit ist in der Steuervorrichtung 30 installiert. Gemäß dem Programm zum Messen der Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit führt die Steuervorrichtung 30 verschiedene Steuerungen der Messung in der Messvorrichtung 20 aus. Darüber hinaus führt die Steuervorrichtung 30 gemäß dem Programm zum Messen der Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit verschiedene Analysen bezüglich der Messung von Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit aus. Die Steuervorrichtung 30 muss nicht immer ein PC sein. Die Steuervorrichtung 30 kann eine Vorrichtung sein, die auf die Messung von Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit spezialisiert ist. Die Steuervorrichtung 30 kann mit der Messvorrichtung 20 integral ausgebildet sein.
Nachstehend wird der Betrieb des Messsystems zum Messen von Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit unter Verwendung des Messbehälters 1 beschrieben. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen des Messverfahrens für Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit durch das Messsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der in dem Ablaufdiagramm von 4 dargestellte Prozess wird durch die Steuervorrichtung 30 gesteuert.
In Schritt S1 legt die Steuervorrichtung 30 die Messbedingungen der Messvorrichtung 20 und Information über die Probenzelle 10 fest. Die Messbedingungen der Messvorrichtung 20 beinhalten die Wobbelfrequenz des Dreieckswellenspannungssignals. Die Messbedingungen der Messvorrichtung 20 beinhalten auch den Spannungsbereich des Dreieckswellenspannungssignals. Die Messbedingungen der Messvorrichtung 20 beinhalten ferner die Verstärkung des Stromverstärkers 24. Durch geeignetes Einstellen der Wobbelfrequenz, des Spannungsbereichs des Dreieckswellenspannungssignals und der Verstärkung des Stromverstärkers 24 kann die Genauigkeit der Messung verbessert werden und kann die Messzeit verkürzt werden. Die Information über die Probenzelle 10 enthält die Bezeichnung der Flüssigkeit 9, die Elektrodenflächen der ersten Elektrode 4 und der zweiten Elektrode 5 und den Wert für den Zwischenraum in der Probenzelle 10.
In Schritt S2 weist die Steuervorrichtung 30 die Messvorrichtung 20 an, das Dreieckswellenspannungssignal an die Probenzelle 10 anzulegen. Nach Empfang dieser Anweisung legt der Spannungssignalgenerator 21 der Messvorrichtung 20 ein Dreieckswellenspannungssignal mit einer Wobbelfrequenz und einem Spannungsbereich an, die durch die Steuervorrichtung 30 eingestellt werden.
In Schritt S3 erfasst die Steuervorrichtung 30 einen digitalen Spannungswert, der im Spannungssignalspeicher 26 der Messvorrichtung 20 gespeichert ist. Wie vorstehend erwähnt wurde, entspricht dieser digitale Spannungswert dem Wert des in der Probenzelle 10 fließenden Stroms.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn die Flüssigkeit 9 in den Messbehälter 1 eingespritzt wird, die Flüssigkeit 9 zwischen dem ersten Isolationsfilm 6 und dem zweiten Isolationsfilm 7 gehalten und wird auch zwischen der ersten Elektrode 4 und der zweiten Elektrode 5 gehalten. Mit dem zwischen der Flüssigkeit 9 und der ersten Elektrode 4 angeordneten ersten Isolationsfilm 6 und dem zwischen der Flüssigkeit 9 und der zweiten Elektrode 5 angeordneten zweiten Isolationsfilm 7, ist der in der zweiten Elektrode 5 fließende Strom nicht die Summe aus dem Strom aufgrund der Elektronenleitung der Flüssigkeit und dem Strom aufgrund der Ionenleitung der Verunreinigungsionen, sondern hängt ausschließlich von der lonenleitung der Verunreinigungsionen ab. Somit kann durch Verstärken des in der zweiten Elektrode 5 fließenden Stroms durch den Stromverstärker 24 eine Ionenleitung selbst in einem extrem kleinen Maß gemessen werden.
Die Erläuterung kehrt zu 4 zurück. In Schritt S4 bestimmt die Steuervorrichtung 30, ob die Messung beendet werden soll. Wenn beispielsweise das Anlegen eines Dreieckswellenspannungssignals für eine vorgegebene Zeitdauer abgeschlossen ist, oder wenn der Benutzer die Beendigung der Messung anweist, wird bestimmt, dass die Messung beendet werden soll. Wenn in Schritt S4 bestimmt wird, dass die Messung nicht beendet werden soll, kehrt der Prozess zu Schritt S2 zurück und wird die Messung fortgesetzt. Wenn in Schritt S4 bestimmt wird, dass die Messung beendet werden soll, schreitet der Prozess zu Schritt S5 fort.
In Schritt S5 führt die Steuervorrichtung 30 eine Analyse unter Verwendung der erfassten Information aus. Nach Abschluss der Analyse beendet die Steuervorrichtung 30 den Prozess von 4. Der Analyseprozess wird nachstehend erläutert. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm des Analyseprozesses. Am Ende der in 4 dargestellten Messung werden Messdaten DATA, wie in 6 dargestellt, erfasst. Die horizontale Achse von 6 stellt die an die Probenzelle 10 angelegte Spannung oder mit anderen Worten den Spannungswert des Dreieckswellenspannungssignals dar. Die vertikale Achse von 6 stellt den Ausgangsstrom von der Probenzelle 10 dar. Wenn die Flüssigkeit 9 Verunreinigungsionen enthält, enthalten die Messdaten DATA eine Stromspitze, wie in 6 dargestellt ist.
In Schritt S11 erfasst die Steuervorrichtung 30 eine lineare Regressionslinie, die die Neigung der Messdaten DATA anzeigt. Beispielsweise erfasst die Steuervorrichtung 30 ein Liniensegment A, das der Neigung der Messdaten DATA angepasst ist. Danach erfasst die Steuervorrichtung 30 eine lineare Regressionslinie B durch Erweitern des Liniensegments A.
In Schritt S12 erfasst die Steuervorrichtung 30 den Widerstand und den spezifischen Widerstand der Flüssigkeit 9 von der linearen Regressionslinie B. Der Widerstand der Flüssigkeit 9 ist der Kehrwert der Neigung der linearen Regressionslinie. Der spezifische Widerstand kann erhalten werden, indem das Produkt aus Widerstand und Elektrodenfläche durch den Zwischenraum geteilt wird. Die Steuervorrichtung 30 erhält ferner die Kapazität der Flüssigkeit 9 aus einem Segment der linearen Regressionslinie B und der Wobbelfrequenz des Dreieckswellenspannungssignals. Die Permittivität kann erhalten werden, indem das Produkt aus Kapazität und Zwischenraum durch das Produkt aus Elektrodenfläche und Vakuumpermittivität dividiert wird. Die Steuervorrichtung 30 erhält ferner die Ladungsmenge von Verunreinigungsionen. Die Ladungsmenge von Verunreinigungsionen ist die Fläche eines Bereichs C, der eine Differenz zwischen den Messdaten DATA und der linearen Regressionslinie B darstellt. Die Steuervorrichtung 30 erhält auch die Mobilität der Verunreinigungsionen basierend auf der Ladungsmenge von Verunreinigungsionen, dem elektrischen Feld, das aus der dem Spitzenstrom entsprechenden Spannung erhalten wird, und dem Zeitpunkt, zu dem der Spitzenstrom erzeugt wird. Nach den verschiedenen Analysen beendet die Steuervorrichtung 30 den Prozess von 5. 6 zeigt eine beispielhafte Analyse der Messdaten DATA nur im ersten und zweiten Quadranten, eine ähnliche Analyse kann aber bei Bedarf auch bezüglich den Messdaten DATA im dritten und vierten Quadranten ausgeführt werden.
Wie vorstehend erläutert wurde, versiegelt der Messbehälter gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Messzielflüssigkeit auf eine derartige Weise, dass die Flüssigkeit zwischen den Isolationsfilmen und ferner zwischen den Elektroden gehalten wird. Infolgedessen kann in der vorliegenden Ausführungsform eine Ionenleitung sogar in einem extrem kleinen Maß gemessen werden. Weiterhin sind sowohl die Ionenleitung einer anorganischen Verbindung als auch die Ionenleitung einer organischen Verbindung messbar.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Elektroden aus einem leitfähigen Material hergestellt, das mit der Flüssigkeit nicht reaktionsfähig ist. Obwohl zwischen jeder Elektrode und der Flüssigkeit ein Isolationsfilm angeordnet ist, können die Elektrode und die Flüssigkeit auf einer Nanoebene miteinander in Kontakt gebracht werden, angesichts der Tatsache, dass der Isolationsfilm dünn ausgebildet ist. Mit den Elektroden, die aus einem leitfähigen Material hergestellt sind, das mit der Flüssigkeit nicht reaktionsfähig ist, würde die Qualität der Elektroden nicht abnehmen, selbst wenn die Elektroden mit der Flüssigkeit in Kontakt stehen.
Darüber hinaus kann durch Variieren des Zwischenraums zwischen den Isolationsfilmen zwischen verschiedenen Messbehältern die Bewegung von Verunreinigungsionen, die sich in verschiedenen Arten von Flüssigkeiten bewegen, gemessen und geprüft werden.
Die vorliegende Erfindung ist basierend auf einer Ausführungsform erläutert worden, soll aber nicht darauf beschränkt sein. Innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung sind verschiedene Modifikationen und Anwendungen realisierbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2012/0175604 [0003, 0004]

Claims

Messbehälter zum Messen von Verunreinigungsionen in einer Flüssigkeit, wobei der Messbehälter aufweist: eine erste Elektrode; einen ersten Isolationsfilm, der auf der ersten Elektrode ausgebildet ist; einen zweiten Isolationsfilm, der getrennt vom ersten Isolationsfilm ausgebildet ist, um einen Raum zu erzeugen, in den die Flüssigkeit eingeschlossen werden soll; eine zweite Elektrode, auf der der zweite Isolationsfilm ausgebildet ist, wobei die zweite Elektrode derart angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrode zugewandt ist; und ein Dichtungsmaterial mit einem Einlass, über den die Flüssigkeit in den Raum eingespritzt wird, wobei das Dichtungsmaterial dafür konfiguriert ist, den Raum abzudichten.
Messbehälter nach Anspruch 1, wobei ein spezifischer Widerstand des ersten Isolationsfilms und des zweiten Isolationsfilms jeweils mindestens 100-mal so groß ist wie ein spezifischer Widerstand der Flüssigkeit.
Messbehälter nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode aus einem leitfähigen Material bestehen, das mit der Flüssigkeit nicht reaktionsfähig ist.
Messbehälter nach Anspruch 1, wobei ein Zwischenraum zwischen dem ersten Isolationsfilm und dem zweiten Isolationsfilm sich je nach der Flüssigkeit unterscheidet.
Messbehälter nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode auf einem ersten Substrat ausgebildet ist, und die zweite Elektrode auf einem zweiten Substrat ausgebildet ist, das derart angeordnet ist, dass es dem ersten Substrat zugewandt ist.
Messsystem zum Messen von Verunreinigungsionen in einer Flüssigkeit, wobei das Messsystem aufweist: einen Messbehälter zum Messen von Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit, wobei der Messbehälter aufweist: eine erste Elektrode, einen ersten Isolationsfilm, der auf der ersten Elektrode ausgebildet ist, einen zweiten Isolationsfilm, der getrennt vom ersten Isolationsfilm ausgebildet ist, um einen Raum zu erzeugen, in dem die Flüssigkeit eingeschlossen werden soll, eine zweite Elektrode, auf der der zweite Isolationsfilm ausgebildet ist, wobei die zweite Elektrode derart angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrode zugewandt ist, und ein Dichtungsmaterial mit einem Einlass, über den die Flüssigkeit in den Raum eingespritzt wird, wobei das Dichtungsmaterial dafür konfiguriert ist, den Raum abzudichten; einen Spannungssignalgenerator, der dafür konfiguriert ist, ein Dreieckswellenspannungssignal zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode anzulegen; und eine Erfassungsschaltung, die dafür konfiguriert ist, ein Stromsignal eines Stroms zu erfassen, der gemäß dem Anlegen des Dreieckswellenspannungssignals in der Flüssigkeit fließt.
Messsystem nach Anspruch 6, wobei ein spezifischer Widerstand des ersten Isolationsfilms und des zweiten Isolationsfilms mindestens 100-mal so groß ist wie ein spezifischer Widerstand der Flüssigkeit.
Messsystem nach Anspruch 6, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode aus einem leitfähigen Material bestehen, das mit der Flüssigkeit nicht reaktionsfähig ist.
Messsystem nach Anspruch 6, wobei ein Zwischenraum zwischen dem ersten Isolationsfilm und dem zweiten Isolationsfilm sich je nach der Flüssigkeit unterscheidet.
Messsystem nach Anspruch 6, wobei die erste Elektrode auf einem ersten Substrat ausgebildet ist und die zweite Elektrode auf einem zweiten Substrat ausgebildet ist, das derart angeordnet ist, dass es dem ersten Substrat zugewandt ist.
Messsystem nach Anspruch 6, ferner mit einer Steuervorrichtung, die dafür konfiguriert ist, Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit basierend auf dem Dreieckswellenspannungssignal und dem Stromsignal zu messen.
Messverfahren zum Messen von Verunreinigungsionen in einer Flüssigkeit, wobei das Messverfahren die Schritte aufweist: Anlegen eines Dreieckswellenspannungssignals zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, wobei die Flüssigkeit in einem Raum eines Messbehälters zum Messen von Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit eingeschlossen ist, wobei der Messbehälter aufweist: die erste Elektrode, einen ersten Isolationsfilm, der auf der ersten Elektrode ausgebildet ist, einen zweiten Isolationsfilm, der getrennt vom ersten Isolationsfilm aus gebildet ist, um den Raum zu erzeugen, in dem die Flüssigkeit eingeschlossen werden soll, die zweite Elektrode, auf der der zweite Isolationsfilm ausgebildet ist, wobei die zweite Elektrode derart angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrode zugewandt ist, und ein Dichtungsmaterial mit einem Einlass, über den die Flüssigkeit in den Raum eingespritzt wird, wobei das Dichtungsmaterial dafür konfiguriert ist, den Raum abzudichten; und Erfassen eines Stromsignals eines Stroms, der gemäß dem Anlegen des Dreieckswellenspannungssignals in der Flüssigkeit fließt.
Messverfahren nach Anspruch 12, ferner mit dem Schritt zum Messen von Verunreinigungsionen in der Flüssigkeit basierend auf dem Dreieckswellenspannungssignal und dem Stromsignal.