DE60223961T2

DE60223961T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Stickstoff in einem Gas

Info

Publication number: DE60223961T2
Application number: DE60223961T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Minato-ku Satou; Shang-Qian Minato-ku Wu; Tetsuya Minato-ku Kimijima
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: EP1248099A3; CN1379237A; US20020140932A1; KR20020077261A; DE60223961D1; JP2002357551A; KR100822099B1; EP1248099B1; US6717666B2; JP4024494B2; TW534987B; CN1297814C; EP1248099A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von Stickstoff in einem Gas, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung von Spurenmengen von Stickstoff in Kryptongas oder Xenongas.
Beschreibung des Standes der Technik
Kryptongas oder Xenongas wird beispielsweise auf verschiedenen Gebieten, beispielsweise auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung oder auf dem Gebiet der Herstellung von Elektrogeräten verwendet. Insbesondere ist es auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung erforderlich, ein Edelgas mit hohem Reinheitsgrad zur IC-Fertigung im großen Maßstab zuzuführen.
Die Reinheit eines Gases hat große Wirkung auf die Produktausbeute des Halbleiterherstellungsverfahrens und es ist daher eine kontinuierliche Überwachung notwendig.
Von den in Edelgasen vorhandenen Verunreinigungen wird Stickstoff zum Spülen der Rohrleitungen verwendet und daher in die Edelgase als Verunreinigung eingemischt. Darüber hinaus ist bekannt, dass Stickstoff das Entfernungsvermögen eines Reinigers verringert, da er inaktiv ist. Daher ist Stickstoff durch einen Reiniger äußerst schwierig zu entfernen.
Insbesondere wird es, da Kryptongas und Xenongas sehr kos tenaufwändig sind, immer stärker erforderlich, dass in den Analyseverfahren Gas nur in einer geringen Menge verbraucht wird und die Konzentration von in dem Gas vorhandenen Spurenmengen von Stickstoff in Echtzeit kontinuierlich überwacht wird.
Bisher wurden die Spurenmengen von Stickstoff in Kryptongas oder Xenongas durch GC-MS(Gaschromatographie-Massenspektrometer), das kostenaufwändig ist und nur in Zeitabständen eine Messung durchführen kann, gemessen. Dies ist ein Nachteil insofern, als die Stickstoffkonzentration nicht kontinuierlich in Echtzeit überwacht werden kann.
In ähnlicher Weise wurden GC-TCD(Wärmeleitfähigkeitsdetektor-Gaschromatographie) und GC-PID(Photoionisationsdetektor-Gaschromatographie) zur Analyse von Spurenmengen von Stickstoff verwendet, doch führen diese ebenfalls Messungen nur in Zeitabständen durch und sie sind daher zur kontinuierlichen Überwachung in Echtzeit nicht geeignet.
Darüber hinaus sind beide Analysemittel nachteilig, da das Probengas und das Trägergas, die für GC(Gaschromatographie) verwendet werden, miteinander vermischt werden und daher Gas nach der Messung verworfen wird. Wenn das zu messende Probengas ein Edelgas, wie Kryptongas oder Xenongas, das sehr kostenaufwändig ist, ist, nehmen die Betriebskosten zu. Und selbst wenn das Gas wiederaufbereitet wird, nehmen die Reinigungskosten zur Abtrennung des Probengases von den anderen Gasen zu.
Als Verfahren zur Analyse von Stickstoff in einem Gas unter atmosphärischem Druck ohne die Verwendung von GC ist ein optisches Emissionsanalyseverfahren unter Verwendung einer Glühentladung bekannt.
Bei dem obigen Verfahren wird eine Entladung durch Anlegen einer Gleichspannung an eine Gasentladungsröhre mit einem Metallelektrodenpaar, das aus einer Anode und einer Kathode besteht, unter Zuführen eines Probengases zwischen den Elektroden derart durchgeführt, dass die erzeugte Emission von Stickstoff spektral abgetrennt und detektiert wird.
Jedoch weist eine Glühentladung inhärente Nachteile auf, da Gaskationen mit der Kathode kollidieren und Sekundärelektronen emittieren und gleichzeitig die Oberfläche der Kathode zersetzen und Metallteilchen emittieren können; die emittierten Teilchen können das Gas kontaminieren, die Elektroden beeinträchtigen und eine instabile Emission bewirken.
Zur Lösung derartiger Probleme erfolgt die Bereitstellung eines vereinfachten Stickstoffanalysators unter Verwendung einer stillen elektrischen Entladung, wobei Metallelektroden mit Isoliermaterialien, wie Glas und dgl., beschichtet sind, so dass das Gas und die Metallelektroden nicht miteinander in Kontakt gelangen.
Der Analysator legt eine ausreichend hohe Wechselspannung an die Elektroden an, um eine Gasentladung unter atmosphärischem Druck aufrechtzuerhalten. Ein Probengas wird in einem Gasentladungsrohr mit einer konstanten Durchflussrate zugeführt und durch Absorption von Energie durch Elektronenkollision oder dgl. angeregt. Wenn ein Energieübergang eines Gasmoleküls von einem hohen Niveau zu einem niedrigen Niveau erfolgt, tritt eine Emission von Strahlungsenergie, d. h. Lumineszenz, auf.
Da die Emissionswellenlänge für die angeregte Gaskomponente spezifisch ist, kann die Stickstoffkonzentration in einem Gas durch ausschließliches Extrahieren einer Emissionswel lenlänge von Stickstoff unter Verwendung eines Interferenzfilters und dann Detektieren der Intensität derselben ermittelt werden.
Insbesondere wird die Konzentration von Stickstoff in Argongas, das für den obigen vereinfachten Stickstoffanalysator verwendet wird, durch Abtrennen einer Wellenlänge von 337 ± 5 nm oder 357 ± 5 nm durch Verwendung eines Interferenzfilters und Umwandlung des Lichts in ein elektrisches Signal ermittelt.
Jedoch ist es, wie in der EP-A-0 940 670 (offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Hei 11-326219 ) beschrieben ist, da ein derartiger vereinfachter Stickstoffanalysator ein Basisgas mit einem höheren Ionisierungspotential im Vergleich zu einem zu analysierenden Gas verwenden muss, schwierig, die Stickstoffkonzentration in Kryptongas oder Xenongas zu ermitteln. Und daher kann nur Stickstoff in einem Edelgas wie Argon oder Helium gemessen werden.
Daher muss, um die Stickstoffkonzentration in Kryptongas oder Xenongas unter Verwendung des früheren vereinfachten Stickstoffanalysators zu messen, GC am vorderen Endteil des Analysators derart installiert werden, dass der Stickstoff in Kryptongas oder Xenongas in Stickstoff in Argongas oder Heliumgas umgewandelt wird. Dies verursacht insofern Probleme, als die Stickstoffkonzentration nicht in Echtzeit ermittelt werden kann und die Gerätekosten erhöht sind.
Ferner kann im Falle einer Messung der Konzentration von Stickstoff in einem Probengas unter Verwendung des früheren vereinfachten Stickstoffanalysators, wenn eine Verunreinigung wie Sauerstoff oder Feuchtigkeit in dem Probengas enthalten ist, die Stickstoffkonzentration aufgrund des Koexistenzeffekts nicht genau gemessen werden. Daher wird empfohlen, einen Reiniger zur Entfernung der Verunreinigung in dem Probeneinführungsrohr des Analysators zu installieren. Jedoch muss in einem derartigen Fall der Reiniger ersetzt werden, bevor eine Störung auftritt.
Unter diesen Umständen sind die vorliegenden Ziele die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Analyse von Stickstoff in Gas, wodurch die Stickstoffkonzentration kontinuierlich mit hoher Genauigkeit und Empfindlichkeit ohne die Verwendung von GC(Gaschromatographie) und ohne Austragen bzw. Verschwenden eines Probengases ermittelt werden kann, wobei ein Reiniger zur Vermeidung eines Koexistenzeffekts nicht erforderlich ist, die Erzeugung eines Koexistenzeffekts oder einer Plasmaanomalität ohne Schädigung des kontinuierlichen Betriebszustands eines Analysators bestimmt werden kann und das Vorhandensein unbekannter Verunreinigungen detektiert werden kann.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt der vorliegende Anspruch ein Verfahren zur Messung von Stickstoff in einem Gas bereit, das die Stufen:
Einführen eines Probengases in eine Gasentladungsröhre, Sammeln des durch die Entladung erzeugten Emissionslichts, Extrahieren von Licht mit einer für Stickstoff spezifischen Wellenlänge,
Einführen des Lichts mit der für Stickstoff spezifischen Wellenlänge in einen Detektor und
kontinuierliches Messen der Konzentration des in dem Gas vorhandenen Stickstoffs entsprechend der Intensität des von dem Detektor detektierten Lichts umfasst,
wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine der Wellenlängen zur Messung der Stickstoffkonzentration aus der Gruppe von 215 ± 2 nm, 226 ± 2 nm, 238 ± 2 nm, 242 ± 2 nm, 246 ± 1 nm, 256 ± 2 nm, 260 ± 2 nm, 266 ± 2 nm, 271 ± 1 nm, 276 ± 4 nm, 285 ± 2 nm, 294 ± 1 nm und 300 ± 2 nm ausgewählt ist.
Ferner offenbart die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Messung von Stickstoff in einem Gas, das ferner die Stufen:
zunächst Messen der Emissionsintensität eines Gases ohne jegliche Verunreinigungen, wobei die Verunreinigungen einen Koexistenzeffekt bei der Stickstoffmessung hervorrufen können, als Standardemissionsintensität,
Vergleichen der gemessenen Emissionsintensität des Probengases mit der Standardemissionsintensität und
für den Fall, dass die gemessene Emissionsintensität über ein gewisses Maß hinaus kleiner als die Standardemissionsintensität ist, Bestimmen, ob dies von einer Störung der Entladung oder dem Vorhandensein einer Verunreinigung oder von Verunreinigungen, die einen negativen Koexistenzeffekt bewirken, herrührt, umfasst.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zur Messung von Stickstoff in einem Gas gemäß dem angehängten Anspruch 5 bereit.
Die vorliegende Anmeldung offenbart ferner eine Vorrichtung zur Messung von Stickstoff in einem Gas, die des weiteren umfasst:
Mittel zum anfänglichen Messen der Emissionsintensität eines Gases, das keine Verunreinigungen umfasst, wobei die Verunreinigungen einen Koexistenzeffekt bei der Stickstoffmessung hervorrufen können, als Standardemissionsintensität;
Mittel zum Vergleichen der gemessenen Emissionsintensität des Probengases mit der Standardemissionsintensität und für den Fall, dass die gemessenen Emissionsintensität über ein bestimmtes Maß hinaus kleiner als die Standardemissionsintensität ist, Mittel zum Bestimmen, ob dies von ei ner Störung der Entladung oder dem Vorhandensein einer Verunreinigung oder von Verunreinigungen, die einen negativen Koexistenzeffekt bewirken, herrührt.
Insbesondere offenbart die vorliegende Erfindung ferner eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung von Stickstoff in einem Gas, wobei das Probengas ein Edelgas ist und aus der Gruppe von:
Kryptongas,
Xenongas,
einem Gemisch von Kryptongas und Xenongas,
einem Gemisch von Kryptongas und mindestens einer Komponente von Argongas, Heliumgas und Neongas,
einem Gemisch von Xenongas und mindestens einer Komponente von Argon, Helium und Neon,
einem Gemisch von Xenongas, Kryptongas und mindestens einer Komponente von Argon, Helium und Neon
ausgewählt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Für ein besseres Verständnis der Natur und der Aufgaben der vorliegenden Erfindung sei verwiesen auf die im folgenden angegebene detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, wobei gilt:
1 ist ein Systemdiagramm, das die erste Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Systemdiagramm, das eine Ausführungsform eines Analysators unter Verwendung einer Gasentladungsröhre, deren innere Elektroden mit Glas beschichtet sind, zeigt.
3 zeigt ein Emissionsspektrum, das den Einfluss des Vorhandenseins von Stickstoff in Argongas gemäß Referenzbeispiel 1 zeigt.
4 zeigt ein Emissionsspektrum, das den Einfluss des Vorhandenseins von Stickstoff in Kryptongas gemäß Referenzbeispiel 2 zeigt.
5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Lineargeschwindigkeit des Probengases in einer Gasentladungsröhre und der Differenz des Detektorsignals gemäß Beispiel 1 zeigt.
6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Druck des Probengases in einer Gasentladungsröhre und der Differenz des Detektorsignals gemäß Beispiel 2 zeigt.
7 ist ein Systemdiagramm, das eine Ausführungsform einer Vorrichtung unter Berücksichtigung des Koexistenzeffekts zeigt.
8 ist eine Schnittdarstellung von vorn, die eine in Beispiel 1 verwendete Gasentladungsröhre zeigt.
9 ist eine Schnittdarstellung von der Seite, die eine in Beispiel 1 verwendete Gasentladungsröhre zeigt.
10 ist ein Emissionsspektrum, das den Einfluss des Vorhandenseins von Stickstoff in einem Gemisch von Kryptongas und Argongas gemäß Referenzbeispiel 3 zeigt.
11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Stickstoffkonzentration in Kryptongas und der Emissionsintensität gemäß Beispiel 3 zeigt.
12 ist ein Diagramm, das die Emissionsintensität als Funktion der Zeit gemäß Beispiel 3 zeigt.
13 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Stickstoffkonzentration und der Emissionsintensität gemäß Beispiel 4 zeigt.
14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Stickstoffkonzentration und der Emissionsintensität gemäß Beispiel 5 zeigt.
15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Argongaskonzentration in Kryptongas und der Emissionsintensität gemäß Beispiel 6 zeigt.
16 ist ein Diagramm, das die Änderung der Emissionsintensität, wenn Sauerstoff dem Kryptongas zugesetzt wird, gemäß Beispiel 7 zeigt.
17 ist ein Diagramm, das die Änderung der Emissionsintensität, wenn Sauerstoff dem Kryptongas und dem Stickstoff enthaltenden Kryptongas zugesetzt wird, gemäß Beispiel 8 zeigt.
18 ist eine Darstellung, die die Änderung der Stickstoffempfindlichkeit, wenn Sauerstoffgas dem Kryptongas und dem Stickstoff enthaltenden Kryptongas zugesetzt wird, gemäß Beispiel 8 zeigt.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Zunächst ist 2 ein systematisches Diagramm, das eine Ausführungsform eines Analysators unter Verwendung einer Gasentladungsröhre, deren innere Elektroden mit Glas beschichtet sind, und der zur Untersuchung des Unterschieds von Stickstoffemissionsspektren zwischen Stickstoff in Argongas und Stickstoff in Kryptongas dient, zeigt.
Eine Gasentladungsröhre 11 des Analysators ist mit inneren Elektroden 12, die mit Glas oder dgl. beschichtet sind, in diesem und äußeren Elektroden 13, die außerhalb der jeweiligen inneren Elektroden 12 montiert sind, die mit einer Hochspannungsenergieversorgung 14 für Wechselspannung verbunden sind, ausgestattet. Ein Ende der Röhre 11 ist mit einem Quarzfenster 15 ausgestattet und die beiden Enden der Röhre 11 sind mit einer Probengaseinführungsroute 16 bzw. Probengasabgaberoute 17 ausgestattet.
Ein zu analysierendes Probengas wird der Hauptleitung 22 von einer Durchflussratensteuervorrichtung 21 zugeführt.
Von der Hauptleitung 22 zweigt eine Analyseleitung 23 in Richtung der Gasentladungsröhre 11 ab, wodurch ein Teil der Probe in Richtung der Gasentladungsröhre 11 über die Drucksteuervorrichtung 24, Durchflussratensteuervorrichtung 25 und Probengaseinführungsroute 16 mit einem vorgegebenen Druck und einer vorgegebenen Durchflussrate strömen kann.
Das von der Gasentladungsröhre 11 in die Probengasabgaberoute 17 freigegebene Gas wird über eine Drucksteuervorrichtung 26, einen Tank 27 und eine Leitung 28 abgezogen.
Das durch die Entladung in der Gasentladungsröhre 11 erzeugte Licht wird durch eine Linse 18 über das Quarzfenster 15 gesammelt und die Intensität desselben wird durch ein Spektrophotometer 19 gemessen.
In dem obigen Analysator, in dem Argongas oder Kryptongas als die von der Durchflussratensteuervorrichtung 21 zugeführten Gase festgelegt waren, wurden Stickstoffgas enthal tendes Argongas oder Kryptongas von einer Durchflussratensteuervorrichtung 31 für zugesetztes Gas über ein Ventil 32 eingeführt und die Emissionsspektren für das jeweilige Argongas oder Kryptongas, die jeweils Stickstoff enthalten, gemessen.
Infolgedessen besteht im Falle von Argongas, wie in 3(A) (das keinen Stickstoff enthält) und 3(B) (das Stickstoff enthält) gezeigt ist, ein großes Signal um 337 nm, wenn Stickstoff vorhanden ist, während im Falle von Kryptongas, wie in 4(A) (das keinen Stickstoff enthält) und 4(B) (das Stickstoff enthält) gezeigt ist, kein Signal um 337 nm vorhanden ist, auch wenn Stickstoff vorhanden ist.
Daher ist es für den Fall von Kryptongas, das Stickstoff enthält, aus 4(B) offensichtlich, dass Signale mit Peakwellenlängen von 215 ± 2 nm, 226 ± 2 nm, 238 ± 2 nm, 242 ± 2 nm, 246 ± 1 nm, 256 ± 2 nm, 260 ± 2 nm, 266 ± 2 nm, 271 ± 1 nm, 276 ± 4 nm, 285 ± 2 nm, 294 ± 1 nm und 300 ± 2 nm erhalten werden.
1 ist ein systematisches Diagramm, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Im folgenden werden die gleichen Aufbauelemente wie in 2 durch die gleichen Bezugszahlen ohne detaillierte Erklärung erklärt.
In dieser Stickstoffmessvorrichtung strömt ein Probengas in eine Hauptleitung 22 über eine Durchflussratensteuervorrichtung 21. Ein Teil des Probengases zweigt in einer Analyseleitung 23 zu einer Gasentladungsröhre 11 über die Hauptleitung 22 ab, es wird in die Gasentladungsröhre 11 eingeführt, während der Druck und die Durchflussrate desselben durch eine Drucksteuervorrichtung 24 und eine Durchflussratensteuervorrichtung 25 gesteuert werden, und dann über die Drucksteuervorrichtung 26 in einem Tank 27 gesam melt.
Der Tank 27 ist mit einem Zusatzmittel 29 ausgestattet, das das in dem Tank gesammelte Gas von der Leitung 28 in die Hauptleitung 22 zurückführt. Daher kann Stickstoff als Verunreinigung kontinuierlich gemessen werden, während das Probengas nicht verworfen, sondern wiederverwendet wird.
Eine hohe Wechselspannung wird von einer Hochspannungsenergiequelle 14 zur Entladung an die Elektroden 12, 13, die innerhalb und außerhalb der Gasentladungsröhre 11 installiert sind, geliefert. Das durch die Entladung erzeugte Licht wird ausgehend von einem Quarzfenster 15, das in der Gasentladungsröhre 11 montiert ist, über eine Linse 18 gesammelt. Eine bestimmte Wellenlänge, die durch ein Interferenzfilter 41 ausgewählt wird, wird ausschließlich in einen Detektor 42 eingeführt und dann entsprechend deren Emissionsintensität in ein elektrisches Signal umgewandelt.
Dieses elektrische Signal wird durch einen Verstärker 43 signalverstärkt und auf einer Anzeige 44 ausgegeben.
Ferner wird ein Detektor 42 mit einer Hochspannungsenergieversorgung 45 als Antriebskraft ausgestattet.
Ferner muss, wenn das in dem Tank 27 gesammelte Probengas von der Leitung 28 in die Hauptleitung 22 zurückgeführt wird, wenn der Druck der Hauptleitung 22 niedriger als der Innendruck der Gasentladungsröhre 11 ist, das Zusatzmittel 29 in dem Tank 27 nicht betrieben werden und es kann die Drucksteuervorrichtung 26 als Zusatzmittel verwendet werden. Die zu messende Verunreinigung ist nicht auf Stickstoff beschränkt. Andere Verunreinigungen wie Feuchtigkeit, Methan und dgl. können gleichzeitig gemessen werden.
Das Interferenzfilter 41 kann selektiv eine für eine Verunreinigung spezifische Emissionswellenlänge durchlassen. Im Falle von Stickstoff weist ein Interferenzfilter zur Ermittlung der Konzentration einer Verunreinigung, ohne die Emissionen von anderen Gaskomponenten in einem Probengas zu beeinflussen, mindestens eine Peakwellenlänge von durchgelassenem Licht, die aus der Gruppe von 215 ± 2 nm, 226 ± 2 nm, 233 ± 2 nm, 242 ± 2 nm, 246 ± 1 nm, 256 ± 2 nm, 260 ± 2 nm, 266 ± 2 nm, 271 ± 1 nm, 276 ± 4 nm, 285 ± 2 nm, 294 ± 1 nm und 300 ± 2 nm ausgewählt ist, auf.
Ferner ist es im Falle der gleichzeitigen Messung der Feuchtigkeit günstig, ein Interferenzfilter zu verwenden, das Licht mit einer Peakwellenlänge von 308 ± 5 nm oder 280 ± 5 nm durchlässt, während es im Falle der gleichzeitigen Messung von Methan günstig ist, ein Interferenzfilter zu verwenden, das Licht mit einer Peakwellenlänge von 430 ± 5 nm durchlässt.
Wenn nur ein Emissionspeak extrahiert wird, beträgt die Halbwertsbreite vorzugsweise 1–5 nm, während ein Interferenzfilter mit einem breiteren Bereich von 5–30 nm verwendet werden kann, um eine Mehrzahl von Emissionspeaks zu extrahieren.
Statt des Interferenzfilters 41 können andere Mittel, beispielsweise ein Monochromator, zur Extraktion einer bestimmten Wellenlänge verwendet werden.
Wenn die Konzentration einer Verunreinigung in einem Probengas zu hoch ist, wird die bei der Wellenlänge gemessene Emissionsintensität manchmal so stark, dass der Detektor gesättigt ist und keine genaue Messung erhalten werden kann.
In diesem Fall stehen die folgenden Optionen zur Verfügung: Verringern der Entladungsspannung auf etwa 5000 V, um die Emissionsintensität zu schwächen, Verringern der auf den Detektor 42 fallenden Lichtmenge oder Durchführen der Messung unter Verwendung einer Wellenlänge mit geringer Empfindlichkeit (beispielsweise 260 ± 2 nm im Falle von Stickstoff).
Die Lineargeschwindigkeit des Probengases, das in die Gasentladungsröhre 11 eingeführt wird, nach der Regelung auf eine vorgegebene Durchflussrate durch die Durchflussratensteuervorrichtung 25 beträgt vorzugsweise über 0,3 cm/min (25°C, 1 atm). Wenn jedoch, wie in 5 gezeigt ist, die Lineargeschwindigkeit im Bereich von 60~100 cm/min liegt, wird die Signaldifferenz (PMT-Signaldifferenz) des Detektors 42 größer und es ist daher vorteilhaft, die Gasströmungsrate derart zu wählen, dass die Lineargeschwindigkeit innerhalb des obigen Bereichs sein kann.
Der Druck in der Gasentladungsröhre 11 kann in dem Bereich von 1~300 kPaG gewählt werden. Wie in 6 gezeigt ist, kann jedoch hoher Druck die Signaldifferenz des Detektors (PMT-Signaldifferenz) 42 erhöhen und daher ist es günstig, den Druck über atmosphärischem Druck einzustellen.
Die Spannung, die an die Elektroden 12, 13 anzulegen ist, um die Entladung zwischen den Elektroden aufrechtzuerhalten, beträgt vorzugsweise eine Wechselspannung von 10000 V.
Die Verunreinigungskonzentration in dem Probengas kann durch die Emissionsintensität im Vergleich mit einer Eichkurve, die unter der gleichen Bedingung zuvor ermittelt wurde, erhalten werden.
Die Verunreinigungskonzentration kann auf der Anzeigevor richtung 44, die die Verunreinigungskonzentration berechnet, angezeigt werden. Ein PC kann statt der Anzeigevorrichtung 44 verwendet werden.
Der Detektor 42 ist vorzugsweise eine Photomultiplierröhre, es kann jedoch auch ein Lichtsignal in ein elektrisches Signal unter Verwendung einer Photodiode oder eines Photodiodenarray umgewandelt werden.
Statt der Verwendung des Detektors 42, der Hochspannungsenergieversorgung 45 und des Verstärkers 43 kann eine Integration derartiger Einheiten in einem Detektormodul verwendet werden.
Ferner ist es günstig, eine Drucksteuervorrichtung 26 in einem Probengasabgabeweg 17 der Gasentladungsröhre 11 zu installieren, um die Entladung in der Gasentladungsröhre 11 zu stabilisieren. Jedoch kann die Messung ohne eine derartige Vorrichtung durchgeführt werden, um Kosten zu sparen, und wenn nur eine grobe Messung benötigt wird.
Das Basisgas des Probengases im Falle der Analyse von Stickstoff ist nicht auf Kryptongas und Xenongas beschränkt, sondern es kann aus Argon, Helium, Neon oder Gemischen derselben gewählt werden.
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, durch die Spurenmengen von Stickstoff in einem Gas gemessen werden können, besteht in der kontinuierlichen Überwachung der Reinheit eines Edelgases mit hoher Reinheit und die vorliegende Erfindung kann zur Steuerungsüberwachung einer Vorrichtung zur Zufuhr von Edelgas mit hoher Reinheit verwendet werden.
Eine derartige Vorrichtung wird üblicherweise in einem Halbleiterfertigungsverfahren, das verschiedene Gasarten verwendet, montiert und manchmal werden verschiedene Gasarten in dem gleichen Verfahren gemischt.
In diesem Fall ist es günstig, wenn die Vorrichtung das Gemisch der anderen Komponenten sowie als Verunreinigung Stickstoff qualitativ detektieren kann.
Es ist bekannt, dass eine spektroskopische Analyse unter Verwendung einer Plasmaatmosphäre durch koexistierende Materialien leicht beeinflusst wird (Koexistenzeffekt).
So zeigt die vorliegende Erfindung ebenfalls Koexistenzeffekte, beispielsweise eine Empfindlichkeitsänderung oder Grundlinienänderung, wobei die Grade derartiger Effekte in Abhängigkeit von den Komponenten unterschiedlich sind.
Wenn ein derartiger Effekt hoch ist, wird die Empfindlichkeit der Analysezielkomponente signifikant verringert. Daher besteht, auch wenn die tatsächliche Menge der Analysezielkomponente ausreichend ist, um sie ohne den Koexistenzeffekt leicht zu detektieren, die Möglichkeit, dass die Komponente nicht entsprechend detektiert wird und das Signal anzeigt, dass die Komponente nicht enthalten ist.
Bei einem Kontrollmonitor einer Gaszufuhrvorrichtung kann ein derartiger falscher Informationsbericht ein Versagen des Betriebs der Zufuhrvorrichtung bewirken.
Daher kann die Konzentration eines Materials mit einem Koexistenzeffekt zuvor ermittelt werden, wenn die Stickstoffkonzentration gemessen wird, und dann die Stickstoffkonzentration entsprechend der Konzentration des Materials korrigiert werden.
7 ist ein Systemdiagramm, das eine Ausführungsform eines Analysators, der unter Berücksichtigung eines Koexistenzeffekts hergestellt wurde, zeigt, wobei ein Verunreinigungsfühler 51 in der Hauptleitung 22 installiert ist.
In 7 sind die gleichen Bauelemente wie in 1 mit den gleichen Bezugszahlen ohne detaillierte Beschreibung erklärt.
Als Verunreinigungsfühler 51 wird üblicherweise ein Sauerstofffühler verwendet, doch können andere Fühler, die Materialien detektieren können, von denen angenommen wird, dass sie in das Probengas gemischt sind, wie Feuchtigkeit, Argon und Helium, verwendet werden.
Der Analysator korrigiert die Stickstoffkonzentration bei Erhalten eines Verunreinigungskonzentrationssignals von dem Verunreinigungsfühler 51 und er liefert eine korrekte Stickstoffkonzentration, auch wenn sich die Verunreinigungsmenge ändert.
Jedoch kann bei einem derartigen Analysator, der unter Senden oder Empfangen von Signalen zu oder von mehreren Analysatoren oder Fühlern arbeitet, das Management des Verfahrens kompliziert und kostenaufwändig in Abhängigkeit von dem Analyseobjekt, beispielsweise im Falle der Verwendung eines einzigen Gases, werden.
Andererseits ermittelten die Erfinder der vorliegenden Erfindung, dass sich die Grundlinie unter diesem Koexistenzeffekt ändert und dass unter Verwendung dieses Phänomens das Vorhandensein der Koexistenz anderer Komponenten, d. h. ob die anderen Komponenten eingemischt sind, detektiert werden kann.
Beispielsweise besteht, wenn Argon oder Helium in einem Probengas koexistieren, die Tendenz zu einer Erhöhung der Grundlinie der Stickstoffemission in Kryptongas.
Da eine derartige Erhöhung häufig durch die tatsächliche Erhöhung der Stickstoffkonzentration verursacht wird, ist es schwierig, zu detektieren, ob eine Komponente, die zum Erhöhen der Grundlinie fähig ist, eingemischt ist.
Jedoch senkt Sauerstoff die Intensität der Grundlinie und Feuchtigkeit zeigt ebenfalls ein derartiges Ergebnis, obwohl der Grad in Abhängigkeit von der Art von Matrixgasen variiert.
Daher kann, wenn die Grundlinie gesenkt ist, angenommen werden, dass eine Störung im Analysator oder der Messung besteht.
Sauerstoff oder Feuchtigkeit ist eine Hauptkomponente von Luft und kann daher aufgrund eines Außenlecks einer Gasleitung oder einer Störung des Gastrennungsprozesses ohne weiteres in das Probengas gemischt sein. Daher ist es vorteilhaft, derartige Verunreinigungen detektieren zu können.
Wie oben angegeben ist, kann durch Überwachen der Verringerung der Grundlinie detektiert werden, ob Verunreinigungskomponenten existieren. Ferner kann, da eine derartige Verringerung der Grundlinie auch bei Stoppen der Entladung aufgrund von Problemen, die auftreten können, ermittelt werden kann, die Anomalität in geeigneter Weise detektiert werden.
Beispielsweise erfolgt bei der Eichung eines Analysators das Hindurchführen eines Gases hoher Reinheit, in dem die zu messende Zielkomponente und Komponenten mit einem Koexistenzeffekt ausreichend niedrig sind, durch den Analysa tor. Die Emissionsintensität (Grundniveau) wird dann gemessen und als Standardemissionsintensität gespeichert.
Dann wird die Emissionsintensität, die durch Durchführen des Probengases durch den Analysator gemessen wurde, d. h. die gemessene Emissionsintensität, mit der obigen Standardemissionsintensität verglichen. Wenn die gemessene Emissionsintensität über ein bestimmtes Ausmaß hinaus niedriger als die Standardemissionsintensität ist, wird beurteilt, ob eine derartige Abweichung von einer Störung der Vorrichtung, wie einer Entladungsunterbrechung oder einem Gemisch von Verunreinigungen mit Koexistenzeffekt herrührt, und der Operator wird durch einen Alarm und dgl. informiert.
Die Mittel zur Speicherung der Standardemissionsintensität, die Mittel zum Vergleich der gemessenen Emissionsintensität und der Standardemissionsintensität und Mittel zur Durchführung einer Beurteilung auf der Basis der verglichenen Ergebnisse können durch Gestaltung einer Vorrichtung mit einem Speicherrechenelement bereitgestellt werden. Beispielsweise kann eine Speicherrechenvorrichtung, die zuvor zur Kontrolle und Messung des Analysators installiert wurde, oder ein im Handel erhältlicher PC verwendet werden.
Eine Datenanomalität wird beispielsweise durch Gewinnen der Reproduzierbarkeit der Standardemissionsintensität, der Festlegung des Dreifachen des Variationsbereichs derselben als Schwellenwert und, wenn die gemessene Emissionsintensität unter dem Schwellenwert liegt, Beurteilen derselben als anomal bestimmt. Der Schwellenwert kann jedoch in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu überwachenden Prozesses passend gewählt werden.
Ausführungsformen
Referenzbeispiel 1
Bezugnehmend auf die in 2 gezeigte Vorrichtung, in der Argongas von der Durchflussratensteuervorrichtung 21 zugeführt wurde und Stickstoff enthaltendes Argongas von der Durchflusssteuervorrichtung 31 zugeführt wurde, wurde das Ventil 32 so geschaltet, dass das Argongas ohne Stickstoff und das Stickstoff enthaltende Argongas nacheinander in die Gasentladungsröhre 11 eingeführt wurden und dann die durch die Entladung erzeugten Emissionsspektren durch das Spektrophotometer 19 gemessen wurden.
Die Entladespannung betrug als Wechselspannung 10000 V, der Druck in der Entladungsröhre war atmosphärischer Druck, die Gesamtdurchflussrate des der Gasentladungsröhre zugeführten Gases betrug 50 cm³/min und die Stickstoffkonzentration in dem Argongas betrug 0,44%.
Die erhaltenen Spektren sind in 3(A), (B) gezeigt. Aus dem Spektrum von 3(B) ist ersichtlich, dass der Stickstoff in dem Argongas ein starkes Emissionssignal um 337 oder 357 nm zeigt.
Referenzbeispiel 2
Bezugnehmend auf die in 2 gezeigte Vorrichtung, in der Kryptongas von der Durchflussratensteuervorrichtung zugeführt wurde und Stickstoff enthaltendes Kryptongas von der Durchflusssteuervorrichtung 31 zugeführt wurde, wurde das Ventil 32 so geschaltet, dass das Kryptongas ohne Stickstoff und das Stickstoff enthaltende Kryptongas nacheinander in die Gasentladungsröhre 11 eingeführt wurden und dann die durch die Entladung erzeugten Emissionsspektren durch das Spektrophotometer 19 gemessen wurden.
Die Messbedingungen für Referenzbeispiel 2 waren mit Ausnahme der verwendeten Gasart identisch zu denen des Referenzbeispiels 1.
Die erhaltenen Spektren sind in 4(A), (B) gezeigt. Aus dem Spektrum von 4(B) ist ersichtlich, dass der Stickstoff in dem Kryptongas starke Emissionssignale um 238 und 248 nm (nicht um 337 und 357 nm) zeigt.
Beispiel 1
Bezugnehmend auf die in 1 gezeigte Vorrichtung wurde Krypton von der Durchflussratensteuervorrichtung 21 aus zugeführt und Stickstoff enthaltendes Kryptongas von der Durchflussratensteuervorrichtung 31 aus zugeführt und die Stickstoffkonzentration durch die Durchflussratensteuervorrichtung 31 auf eine gewünschte Konzentration geregelt.
Das Kryptongas, das eine bestimmte Stickstoffkonzentration enthielt, und das Kryptongas ohne Stickstoff wurden jeweils der Gasentladungsröhre 11 zugeführt und die jeweiligen Emissionsintensitäten derselben wurden unter Variieren der Gesamtgasdurchflussrate im Bereich von 15–200 cm/min gemessen.
Wie in den 8 und 9 gezeigt ist, wies die Gasentladungsröhre eine Gasentladungsröhrenlänge L von 230 mm, einen Innendurchmesser D1 (Gasentladungsröhre 11) von 25 mm, einen Außendurchmesser D2 (innere Elektrode 12) von 15 mm und einen Querschnitt der Strömungspassage von 314 mm² auf.
Die Messbedingungen waren die folgenden:
Entladespannung: 10000 V Wechselspannung; Innendruck der Gasentladungsröhre: 50 kPaG; Stickstoffkonzentration in Kryptongas: 0 ppm und 10 ppm; Messwellenlänge: 238 nm.
5 zeigt die Änderung der Emissionsintensität mit der Lineargeschwindigkeit. Dieses Ergebnis zeigt, dass die Emissionsintensität von Stickstoff entsprechend der Zunahme der Lineargeschwindigkeit am Anfang zunimmt, jedoch dazu tendiert, abzunehmen, wenn die Lineargeschwindigkeit 80 cm/min übersteigt. Die bevorzugte Durchflussratenbedingung ist eine Lineargeschwindigkeit von 60–100 cm³/min.
Beispiel 2
Die Emissionsintensität wurde gemessen, wenn die Gasdurchflussrate der Gasentladungsröhre 50 cm³/min betrug und der Innendruck der Gasentladungsröhre wurde im Bereich von 0–200 kPaG variiert.
Die anderen Bedingungen waren zu denen von Beispiel 1 identisch. Das Ergebnis zeigte, dass, wenn der Druck erhöht wird, die Empfindlichkeit verbessert ist, wie in 6 gezeigt ist.
Referenzbeispiel 3
Mit der in 2 gezeigten Vorrichtung, in der ein Gasgemisch aus Kryptongas und Argongas von der Durchflussratensteuervorrichtung 21 zugeführt wurde und Stickstoff von der Durchflussratensteuervorrichtung 31 zugeführt wurde, wurde das Ventil 32 so geschaltet, dass das Gasgemisch aus Kryptongas und Argongas ohne Stickstoff und das Gasgemisch aus Kryptongas und Argongas, das Stickstoff enthielt, nacheinander in die Gasentladungsröhre 11 eingeführt wurden und dann die durch eine Entladung erzeugten jeweiligen Emissionsspektren durch das Spektrophotometer 19 gemessen wurden. Die Messergebnisse sind in 10(A) und (B) gezeigt.
Die Messbedingungen waren die folgenden:
Entladespannung: 10000 V Wechselspannung; Innendruck der Gasentladungsröhre: atmosphärischer Druck; Gesamtgasdurchflussrate: 50 cm³/min; Argongaskonzentration in Kryptongas: 20%; Stickstoffgaskonzentration in dem Gasgemisch aus Kryptongas und Argongas: 236 ppm.
10(A) für den Fall ohne Stickstoff und 10(B) für den Fall mit Stickstoff zeigen, dass die Emission von Stickstoff in dem Gasgemisch aus Kryptongas und Argongas von der von Stickstoff in Argongas verschieden war. Kein Emissionssignal wurde um 337 nm oder 357 nm erhalten, jedoch wurden starke Signale um 238 und 248 nm erhalten.
Beispiel 3
Bezugnehmend auf die in 1 gezeigte Vorrichtung wurden Kryptongase mit sechs verschiedenen Stickstoffgehalten (0 ppm, 11,1 ppm, 21,8 ppm, 32,0 ppm, 51,5 ppm, 69,5 ppm) nacheinander in die Gasentladungsröhre 11 durch Umschalten der Gase in Abständen von 15 min eingeführt.
Die Messbedingungen waren die folgenden:
Entladespannung: 10000 V Wechselspannung; Innendruck der Gasentladungsröhre: atmosphärischer Druck; Gesamtgasdurchflussrate: 49,5 cm³/min; Messwellenlänge: 238 nm.
Die Beziehung der Emissionsintensität zur Stickstoffkonzentration ist in 11 gezeigt und die Beziehung der Emissionsintensität zur Zeit ist in 12 gezeigt.
Das Ergebnis zeigt, dass die Stickstoffkonzentration linear proportional zur Emissionsintensität ist.
Beispiel 4
Bezugnehmend auf die in 1 gezeigte Vorrichtung wurden Xenongase mit drei verschiedenen Stickstoffgehalten (0 ppm, 298 ppm, 596 ppm) jeweils in die Gasentladungsröhre 11 eingeführt und die entsprechenden drei Emissionsintensitäten wurden gemessen.
Die Messbedingungen waren die folgenden:
Entladespannung: 10000 V Wechselspannung; Innendruck der Gasentladungsröhre: atmosphärischer Druck; Gesamtgasdurchflussrate: 47,6 cm³/min; Messwellenlänge: 246 nm.
Die Beziehung zwischen der erhaltenen Emissionsintensität und der Stickstoffkonzentration ist in 13 gezeigt.
Das Ergebnis zeigt, dass die Stickstoffkonzentration linear proportional zur Emissionsintensität ist.
Beispiel 5
Bezugnehmend auf die in 1 gezeigte Vorrichtung wurden Argongase mit sechs verschiedenen Stickstoffgehalten (0 ppm, 2 ppm, 4 ppm, 6 ppm, 8 ppm, 10 ppm) jeweils eingetragen und die sechs entsprechenden Emissionsintensitäten von Stickstoff gemessen.
Die Messbedingungen waren die folgenden:
Entladespannung: 10000 V Wechselspannung; Innendruck der Gasentladungsröhre: atmosphärischer Druck; Gesamtgasdurchflussrate: 48 cm³/min; Messwellenlänge: 238 nm.
Die Beziehung zwischen der erhaltenen Emissionsintensität und der Stickstoffkonzentration ist in 14 gezeigt.
Das Ergebnis zeigt, dass die Stickstoffkonzentration linear proportional zur Emissionsintensität ist.
Beispiel 6
Bezugnehmend auf die in 1 gezeigte Vorrichtung, in der Kryptongas von der Durchflussratensteuervorrichtung 21 zugeführt wurde und Argongas von der Durchflussratensteuervorrichtung 31 zugeführt wurde, wurde die Argongaskonzentration durch Regeln der Durchflussratensteuervorrichtung 31 geändert und die Änderung der Emissionsintensität entsprechend der Argongaskonzentration gemessen.
Die Messbedingungen waren die folgenden:
Entladespannung: 10000 V Wechselspannung; Innendruck der Gasentladungsröhre: atmosphärischer Druck; Gesamtgasdurchflussrate: 47,9 cm³/min; Argongaskonzentration: 0–100%; Messwellenlänge: 238 nm.
Die Messergebnisse sind in 15 gezeigt.
Das Ergebnis zeigt, dass, wenn Argongas in das Kryptongas gemischt ist, die Grundlinie im Vergleich dazu, wenn nur Kryptongas einer Entladung unterzogen wird, zunimmt, und dadurch das Einmischen von Argon (Verunreinigung) detektiert werden kann.
Das gleiche Ergebnis wurde erhalten, wenn Heliumgas anstelle von Argongas verwendet wurde.
Beispiel 7
Bezugnehmend auf die in 1 gezeigte Vorrichtung, in der Kryptongas von der Durchflussratensteuervorrichtung 21 zugeführt wurde und Sauerstoffgas von der Durchflussraten steuervorrichtung 31 zugeführt wurde, wurde das Ventil 32 so geschaltet, dass das Sauerstoff enthaltende Kryptongas und Kryptongas ohne Sauerstoffgas abwechselnd in die Gasentladungsröhre 11 strömen können, und dann wurden die jeweiligen Emissionsintensitäten gemessen. Alle Bedingungen mit Ausnahme der Arten und Konzentrationen des Gases waren zu denen von Beispiel 6 identisch.
Die Messergebnisse sind in 16 gezeigt.
Das Ergebnis zeigt, dass, wenn Sauerstoff in Kryptongas gemischt ist, die Grundlinie im Vergleich dazu, wenn nur Kryptongas einer Entladung unterzogen wird, verringert wird und dadurch das Einmischen von Sauerstoff (Verunreinigung) detektiert werden kann.
Beispiel 8
Bezugnehmend auf die in 7 gezeigte Vorrichtung, in der reines Kryptongas und Kryptongas, das 28 ppm Stickstoff enthielt, von der Durchflussratensteuervorrichtung 21 zugeführt wurden und Sauerstoffgas von der Durchflussratensteuervorrichtung 31 zugeführt wurde, wurde die Durchflussratensteuervorrichtung 31 so geregelt, dass die Sauerstoffkonzentration in dem reinen Kryptongas und dem Kryptongas, das 28 ppm Stickstoff enthielt, vorgegebene Werte (0 ppm, 20 ppm, 40 ppm, 60 ppm, 80 ppm) erhalten kann, und die jeweiligen entsprechenden Emissionsintensitäten wurden gemessen.
Alle Bedingungen mit Ausnahme der Arten und Konzentrationen des Gases waren zu denen von Beispiel 7 identisch. Die Messergebnisse sind in 17 gezeigt.
Das Ergebnis zeigt, dass, wenn Sauerstoff eingemischt ist, die Emissionsintensität von Stickstoff abnimmt und die Empfindlichkeit von Stickstoff in Krypton gesenkt ist.
Das Verfahren zur Kompensation der Konzentration von Stickstoff in Krypton in Gegenwart von Sauerstoff wird im folgenden bereitgestellt.
Wie in 18 gezeigt ist, lautet die Beziehung zwischen der Sauerstoffkonzentration (X [ppm]) und der Stickstoffempfindlichkeit in Krypton (Y [V/ppm])
Y = 0,00000591 X²·0,000905 X + 0,0527.
Beispielsweise kann die Empfindlichkeit von Stickstoff in Krypton als 0,0527 [V/ppm] berechnet werden, wenn die Sauerstoffkonzentration 0 ppm beträgt, und als 0,0259 [V/ppm] berechnet werden, wenn die Sauerstoffkonzentration 40 ppm beträgt.
Ferner lautet die Beziehung zwischen der Sauerstoffkonzentration (X [ppm]) und der Grundlinie von reinem Kryptongas (Z [V])
Z = 0,0000351 X²·0,00515 X + 2,65.
Daher beträgt die Grundlinie des reinen Kryptongases 2,65 [V], wenn die Sauerstoffkonzentration 0 ppm beträgt, und 2,51 [V], wenn die Sauerstoffkonzentration 40 ppm beträgt.
Beispielsweise beträgt, wenn 40 ppm Sauerstoff und 28 ppm Stickstoff in Krypton enthalten sind, das Signal 3,25 V, während die aus der Spannung berechnete Stickstoffkonzentration ohne Korrektur (3,25·2,65) ÷ 0,0527 = 11,4 [ppm] beträgt, was niedriger als die tatsächliche Konzentration (28 ppm) ist.
Jedoch beträgt die Stickstoffkonzentration, die aus der Spannung unter Verwendung der Korrekturformel berechnet wird, (3,25·2,51) ÷ 0,0529 = 28,6 [ppm], was zeigt, dass die Stickstoffkonzentration durch Messen der Sauerstoffkonzentration in einem Probengas auf den tatsächlichen Wert korrigiert werden kann.
Wie oben gezeigt ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung die Messung von Spurenmengen von Stickstoff in verschiedenen Gasen mit genauer Präzision in einem kontinuierlich stabilen Zustand.
Ferner können, da die Analyse ohne den Zusatz anderer Gase durchgeführt werden kann, Kosten für die Analyse eingespart werden. Ferner werden, da die Gase nach der Analyse wiederverwendet werden können, das sehr kostenaufwändige Kryptongas und Xenongas nicht zum Abfall gegeben, was die Einsparung von Kosten für Systeme unter Verwendung derartiger Gase unterstützt.

Claims

Verfahren zur Messung von Stickstoff in einem Probengas, das die Stufen: Einführen eines Probengases in eine Gasentladungsröhre, Sammeln des durch die Entladung erzeugten Emissionslichts, Extrahieren von Licht mit einer für Stickstoff spezifischen Wellenlänge, Einführen des Lichts mit der für Stickstoff spezifischen Wellenlänge in einen Detektor und kontinuierliches Messen der Konzentration des in dem Gas vorhandenen Stickstoffs entsprechend der Intensität des von dem Detektor detektierten Lichts umfasst, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine der Wellenlängen zur Messung der Stickstoffkonzentration aus der Gruppe von 215 ± 2 nm, 226 ± 2 nm, 238 ± 2 nm, 242 ± 2 nm, 246 ± 1 nm, 256 ± 2 nm, 260 ± 2 nm, 266 ± 2 nm, 271 ± 1 nm, 276 ± 4 nm, 285 ± 2 nm, 294 ± 1 nm und 300 ± 2 nm ausgewählt ist.
Verfahren zur Messung von Stickstoff in einem Probengas nach Anspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Probengas ein Edelgas ist und aus der Gruppe von Kryptongas, Xenongas, einem Gemisch von Kryptongas und Xenongas, einem Gemisch von Kryptongas und mindestens Argongas, Heliumgas und/oder Neongas, einem Gemisch von Xenongas und mindestens Argongas, Heliumgas und/oder Neongas, einem Gemisch von Xenongas, Kryptongas und mindestens Argon, Helium und/oder Neon ausgewählt ist.
Verfahren zur Messung von Stickstoff in einem Gas nach Anspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es ferner die Stufen: zunächst Messen der Emissionsintensität eines Standardgases ohne jegliche Verunreinigungen, wobei die Verunreinigungen die Stickstoffmessung stören können, als Standardemissionsintensität, Vergleichen der gemessenen Emissionsintensität des Probengases mit der Standardemissionsintensität und für den Fall, dass die gemessene Emissionsintensität über ein gewisses Maß hinaus kleiner als die Standardemissionsintensität ist, Bestimmen, ob dies von einer Störung der Entladung oder dem Vorhandensein einer Verunreinigung oder von Verunreinigungen, die einen negativen Koexistenzeffekt bewirken, herrührt, umfasst.
Verfahren zur Messung von Stickstoff in einem Gas nach Anspruch 3, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verunreinigung oder die Verunreinigungen, die die Stickstoffmessung stören, entweder Feuchtigkeit, Sauerstoff oder ein Gemisch derselben sind.
Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung von Stickstoff in einem Probengas, die umfasst: eine Gasentladungsröhre (12), Mittel (23, 24, 25, 16), die mit der Gasentladungsröhre (12) kommunizieren, zur Einführung von Probengas in die Gasentladungsröhre (12), Mittel (15, 18) zum Sammeln von durch Entladung erzeugtem Emissionslicht von der Gasentladungsröhre (12), Mittel (41) zum Extrahieren einer für Stickstoff spezifischen Wellenlänge, wobei die Extraktionsmittel (41) derart angeordnet sind, dass sie das Licht von dem Sammelmittel empfangen, und so angepasst sind, dass sie eine für Stickstoff spezifische Wellenlänge aus dem Emissionslicht extrahieren und mindestens eine Wellenlänge durchlassen, und Detektormittel (42, 43, 44, 45), die derart angeordnet sind, dass sie Licht mit der spezifischen Wellenlänge empfangen und kontinuierlich eine Messung der Konzentration des in dem Probengas vorhandenen Stickstoffs entsprechend der Intensität des durch den Detektor detektierten Lichts ausgeben, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mittel (41) zum Extrahieren so angepasst sind, dass sie eine Wellenlänge aus der Gruppe von 215 ± 2 nm, 226 ± 2 nm, 238 ± 2 nm, 242 ± 2 nm, 246 ± 1 nm, 256 ± 2 nm, 260 ± 2 nm, 266 ± 2 nm, 271 ± 1 nm, 276 ± 4 nm, 285 ± 2 nm, 294 ± 1 nm und 300 ± 2 nm an einen Detektor extrahieren.
Vorrichtung zur Messung von Stickstoff in einem Gas nach Anspruch 5, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorrichtung für ein Probengas angepasst ist, das ein Edelgas ist und aus der Gruppe von Kryptongas, Xenongas, einem Gemisch von Kryptongas und Xenongas, einem Gemisch von Kryptongas und mindestens Argongas, Heliumgas und/oder Neongas, einem Gemisch von Xenongas und mindestens Argon, Helium und/oder Neon, einem Gemisch von Xenongas, Kryptongas und mindestens Argon, Helium und/oder Neon ausgewählt ist.
Vorrichtung zur Messung von Stickstoff in einem Gas nach Anspruch 5, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie des weiteren umfasst: Mittel zum anfänglichen Messen der Emissionsintensität eines Standardgases, das keinerlei Verunreinigungen umfasst, wobei die Verunreinigungen die Stickstoffmes sung stören können, als Standardemissionsintensität, Mittel zum Vergleichen der gemessenen Emissionsintensität des Probengases mit der Standardemissionsintensität und für den Fall, dass die gemessene Emissionsintensität über ein bestimmtes Maß hinaus kleiner als die Standardemissionsintensität ist, Mittel zum Bestimmen, ob dies von einer Störung der Entladung oder dem Vorhandensein einer Verunreinigung oder von Verunreinigungen, die einen negativen Koexistenzeffekt bewirken, herrührt.