FR2568376A1 - CHEMOLUMINESCENCE ANALYSIS METHOD AND DEVICE - Google Patents
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- G01N21/76—Chemiluminescence; Bioluminescence
Abstract
DANS UN DISPOSITIF D'ANALYSE DE SUBSTANCES CHIMIOLUMINESCENTES, UNE PREMIERE CHAMBRE DE REACTION 3 EST POURVUE D'UN CONDUIT 2 D'ADMISSION D'UN GAZ D'ECHANTILLONNAGE, D'UN CONDUIT 1 D'ADMISSION D'OZONE ET D'UN ORIFICE DE SORTIE DEBOUCHANT DANS UNE SECONDE CHAMBRE DE REACTION 4. LES CONDUITS D'ADMISSION 1, 2 PEUVENT ETRE REGROUPES JUSTE AVANT L'ORIFICE D'ENTREE DANS LA PREMIERE CHAMBRE 3. LA SECONDE CHAMBRE 4 EST DOTEE D'UN ORIFICE D'ADMISSION DU MELANGE GAZEUX PROVENANT DE LA PREMIERE CHAMBRE 3, D'UN ORIFICE DE SORTIE POUR EVACUER CE MELANGE GAZEUX, D'UN DETECTEUR 7 DE L'ENERGIE DE RAYONNEMENT, AINSI QUE D'UNE FENETRE 5 INTERCALEE ENTRE LADITE CHAMBRE 4 ET LEDIT DETECTEUR 7, ET DONT LE MATERIAU EST TRANSLUCIDE.IN A DEVICE FOR ANALYSIS OF CHEMOLUMINESCENT SUBSTANCES, A FIRST REACTION CHAMBER 3 IS PROVIDED WITH A DUCT 2 FOR INTAKE A SAMPLING GAS, WITH A DUCT 1 FOR OZONE INTAKE AND AN ORIFICE EXIT TO A SECOND REACTION CHAMBER 4. THE INLET DUCTS 1, 2 CAN BE GROUPED JUST BEFORE THE ENTRY PORT IN THE FIRST BEDROOM 3. THE SECOND BEDROOM 4 HAS A GAS MIXTURE COMING FROM THE FIRST CHAMBER 3, FROM AN OUTLET TO EVACUATE THIS GAS MIXTURE, A DETECTOR 7 OF THE RADIATION ENERGY, AS WELL AS A WINDOW 5 INTERCALED BETWEEN THE SAID CHAMBER 4 AND THE DETECTOR 7, AND WHOSE MATERIAL IS TRANSLUCENT.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF D'ANALYSE PAR CHIMIOLUMINESCENCECHEMOLUMINESCENCE ANALYSIS METHOD AND DEVICE
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dis- The present invention relates to a method and a device.
positif d'analyse par chimioluminescence. positive chemiluminescence analysis.
Les industries électroniques concernées par la fabrication de semiconducteurs et objets analogues font usage de grandes The electronic industries involved in the manufacture of semiconductors and similar objects make use of large
quantités de gaz toxiques comme le silane, l'arsine, la phosphi- quantities of toxic gases such as silane, arsine, phosphi-
ne, le diborane, etc.. Les concentrations maximales admissibles de ces gaz dans un environnement de travail sont très faibles et sont, par exemple pour le Japon, de 5 ppm pour le silane, de 0,05 ppm pour l'arsine, de 0,3 ppm pour la phosphine et ne, diborane, etc. The maximum permissible concentrations of these gases in a working environment are very low and are, for example for Japan, 5 ppm for silane, 0.05 ppm for arsine, 0.3 ppm for phosphine and
de 0,1 ppm pour le diborane. Du fait que l'industrie des semi- 0.1 ppm for diborane. Because the semi-industrial
conducteurs connait une prospérité croissante, cette prospérité s'assortit du besoin croissant de disposer d'un détecteur de fuites ou d'un appareil d'analyse pouvant détecter et analyser, drivers are experiencing increasing prosperity, this prosperity is accompanied by the growing need for a leak detector or an analysis device capable of detecting and analyzing,
aisément et avec précision, de tels gaz toxiques dans un en- easily and precisely, such toxic gases in a
vironnement de travail. D'une manière classique, de tels gaz working environment. Conventionally, such gases
ont été déterminés par divers procédés bien connus, parmi les- have been determined by various well known methods, among the-
quels on peut citer l'analyse photométrique par infrarouges, la photométrie par réaction chimique/ absorption atomique, le which we can cite photometric analysis by infrared, photometry by chemical reaction / atomic absorption,
procédé par cellule galvanique à membrane, l'électrolyse à po- galvanic membrane cell process, electrolysis at
tentiel commandé, l'analyse par chimioluminescence, et procédés analogues. tential controlled, chemiluminescence analysis, and the like.
Parmi les principes de mesure précités, la chimiolumines- Among the aforementioned measurement principles, chemilumines-
cence est une énergie de rayonnement qui est engendrée lorsqu'une substance (molécule) en condition excitée, dont la formation cence is a radiation energy which is generated when a substance (molecule) in excited condition, whose formation
résulte d'une réaction chimique, retombe à son état fondamental. results from a chemical reaction, falls back to its ground state.
Bien que le phénomène de chimioluminescence soit connu depuis longtemps, le développement récent de technologies de mesure Although the phenomenon of chemiluminescence has been known for a long time, the recent development of measurement technologies
de lumière faible, par exemple les multiplicateurs de photo- low light, for example photo multipliers
électrons et dispositifs analogues, ont davantage attiré l'at- electrons and similar devices, attracted more attention
tention sur un procédé analytique se fondant sur la chimiolu- attention to an analytical process based on chemilu-
minescence. Etant donné que la caractéristique essentielle de ce minescence. Since the essential characteristic of this
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procédé analytique consiste non seulement en une grande sensi- analytical process not only consists of a great sensi-
bilité, mais également en des avantages supplémentaires tels qu'un large éventail de réactions linéaires, un fonctionnement aisé, une réaction rapide, une conception simple du dispositif et autres avantages analogues, le champ d'application de ce pro- but also in additional advantages such as a wide range of linear reactions, easy operation, rapid reaction, simple device design and the like, the scope of this pro-
cédé s'est élargi au cours des années récentes. ceded has grown in recent years.
Parmi ces phénomènes chimioluminescents, la chimiolumines- Among these chemiluminescent phenomena, chemilumines-
cence en présence d'ozone est connue en combinaison avec des composants (comme CO, THC, S02, NO, etc.) de l'air atmosphérique, de gaz de combustion et de gaz d'échappement d'automobiles, Cence in the presence of ozone is known in combination with components (such as CO, THC, S02, NO, etc.) of atmospheric air, combustion gases and automobile exhaust gases,
ainsi qu'avec des hydrures inorganiques tels que décrits ci- as well as with inorganic hydrides as described above
dessus. Pour ce qui concerne les dispositifs mettant en oeuvre above. Regarding the devices implementing
le procédé par chimioluminescence, la "Thermo Electron Corp." the chemiluminescence process, the "Thermo Electron Corp."
(Etats-Unis d'Amérique) et d'autres fabricants ont déjà, après des années d'études, obtenu de bons résultats commerciaux dans la fourniture d'appareils d'analyse de l'oxyde d'azote (United States of America) and other manufacturers have already, after years of studies, obtained good commercial results in the supply of nitrogen oxide analyzers
dans l'air atmosphérique, les gaz de fumées et les gaz d'échappe- in atmospheric air, flue gases and exhaust gases
ment d'automobiles. Néanmoins, jusqu'à une période très récente, le procédé par chimioluminescence n'avait pas été appliqué à ment of automobiles. However, until very recently, the chemiluminescence method had not been applied to
l'analyse d'hydrures inorganiques.analysis of inorganic hydrides.
L'application, à la détection d'hydrures inorganiques dans un environnement de travail, de la technologie appropriée à des The application, to the detection of inorganic hydrides in a working environment, of the appropriate technology for
appareils d'analyse de l'oxyde d'azote, soulève des difficultés. nitrogen oxide analyzers, raises difficulties.
Habituellement, un environnement de travail renferme certai- Usually, a work environment contains
nes quantités de THC, de CO, de S02, de NO et substances analo- our quantities of THC, CO, SO2, NO and analogous substances
gues. Entre autres, le NO soulève un sérieux problème, du fait qu'il confère une forte intensité chimioluminescente et qu'il gues. Among other things, NO raises a serious problem, because it confers a strong chemiluminescent intensity and it
existe en de fortes concentrations. Par conséquent, ce NO mani- exists in high concentrations. Therefore, this NO mani-
feste une chimioluminescence conjointement à des hydrures inor- plagues chemiluminescence together with inordinate hydrides
ganiques devant être détectés, en interférant avec le dosage de ces derniers. Il est par conséquent nécessaire d'établir la distinction entre la chimioluminescence provenant d'hydrures ganics to be detected, interfering with the dosage of these. It is therefore necessary to distinguish between chemiluminescence from hydrides
inorganiques et la chimioluminescence provoquée par le NO pré- inorganic and chemoluminescence caused by pre-NO
sent dans un environnement de travail. feels in a work environment.
La demande de brevet japonais no 196138/82 soumise à l'inspection publique (déposée au nom de "L'AIR LIQUIDE SOCIETE ANONYME", France, avec revendication de priorité de la demande Japanese patent application no. 196138/82 subject to public inspection (filed in the name of "L'AIR LIQUIDE SOCIETE ANONYME", France, with priority claim of the application
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de brevet français no 8 110 316 déposée le 25 mai 1981) décrit French Patent No. 8,110,316 filed May 25, 1981) describes
un procédé et un dispositif de détection d'hydrures inorgani- a method and a device for detecting inorganic hydrides
ques en tirant parti de la différence entre les plages de lon- ques taking advantage of the difference between the beaches of lon-
gueurs d'ondes du spectre chimioluminescent résultant de la réaction de NO avec de l'ozone,et des spectres chimioluminescents wavelengths of the chemiluminescent spectrum resulting from the reaction of NO with ozone, and chemiluminescent spectra
résultant de réactions d'hydrures inorganiques avec de l'ozone. resulting from reactions of inorganic hydrides with ozone.
Spécifiquement, la lumière émise consécutivement aux réactions chimioluminescentes traverse un filtre transmettant la lumière dans la plage de longueurs d'ondes comprise entre 495 nm et 650 nm, puis la lumière filtrée qui en résulte est détectée, des hydrures inorganiques pouvant être détectés en éliminant l'interférence provenant du NO. Le spectre chimioluminescent Specifically, the light emitted as a result of the chemiluminescent reactions passes through a filter transmitting light in the wavelength range between 495 nm and 650 nm, then the resulting filtered light is detected, inorganic hydrides being able to be detected by eliminating the interference from NO. The chemiluminescent spectrum
du NO possède une distribution spectrale couvrant la zone in- of the NO has a spectral distribution covering the in-
frarouge de 600 nm à 3000 nm, tandis que celui de l'arsine se infrared from 600 nm to 3000 nm, while that of arsine is
situe entre 300 nm et 900 nm et celui de la phosphine est com- is between 300 nm and 900 nm and that of phosphine is com-
pris entre 350 nm et 750 nm. Par conséquent, l'interférence due au NO peut être rationnellement éliminée en utilisant un filtre approprié pour réduire adéquatement la plage de longueurs d'ondes de la lumière filtrée. Cependant, ce procédé est affecté de l'inconvénient consistant en ce que l'absorption de lumière par taken between 350 nm and 750 nm. Therefore, interference due to NO can be rationally eliminated by using an appropriate filter to adequately reduce the wavelength range of the filtered light. However, this method suffers from the disadvantage that the absorption of light by
le filtre provoque inévitablement une perte d'intensité photo- the filter inevitably causes a loss of photo-
métrique et, par conséquent, une baisse dans la sensibilité de metric and therefore a decrease in the sensitivity of
détection d'hydrures inorganiques.detection of inorganic hydrides.
La présente invention a été élaborée en prêtant attention The present invention has been developed with care
au fait que les réactions chimioluminescentes de divers compo- to the fact that the chemiluminescent reactions of various compounds
sants chimioluminescents avec l'ozone ont des durées différentes. chemiluminescent health with ozone have different durations.
Spécifiquement, la chimioluminescence du NO débute lors de la venue au contact de l'ozone et s'achève en un instant (sa durée Specifically, the chemiluminescence of NO begins when it comes into contact with ozone and ends in an instant (its duration
étant de plusieurs millisecondes ou moins), tandis que la chi- being several milliseconds or less), while the chi-
mioluminescence d'hydrures inorganiques (comme le silane, l'arsi- mioluminescence of inorganic hydrides (such as silane, arsi-
ne, la phosphine, le diborane, etc.) en présence d'ozone dure un laps de temps notable (plusieurs secondes). Pour exploiter ce phénomène, les inventeurs ont effectué des-études poussées ne, phosphine, diborane, etc.) in the presence of ozone lasts a significant period of time (several seconds). To exploit this phenomenon, the inventors have carried out extensive studies
qui ont débouché sur la présente invention. which have led to the present invention.
Conformément à l'un des aspects de la présente invention, In accordance with one aspect of the present invention,
il est proposé un procédé d'analyse de substances chimiolumi- a method for analyzing chemiluminal substances is proposed.
nescentes, selon lequel l'énergie de rayonnement émise consécu- nescents, according to which the radiation energy emitted consecu-
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tivement à la réaction de chimioluminescence d'une substance tive to the chemiluminescence reaction of a substance
chimioluminescente en présence d'ozone, dans un gaz d'échantil- chemiluminescent in the presence of ozone in a sample gas
lonnage, est détectée par un détecteur, ce procédé étant ca- lonnage, is detected by a detector, this process being
ractérisé par le fait que l'instant auquel le gaz d'échantil- characterized by the fact that the instant at which the sample gas
lonnage est mêlé à l'ozone, afin de déclencher la réaction chimioluminescente, précède au moins l'un des instants auxquels lonnage is mixed with ozone, in order to trigger the chemiluminescent reaction, precedes at least one of the moments at which
l'énergie de rayonnement résultant de cette réaction chimiolu- the radiation energy resulting from this chemilu-
minescente est détectée par le détecteur. downward is detected by the detector.
Dans le procédé de la présente invention, l'étape consis- In the process of the present invention, the step consisting
O tant à détecter, à l'aide d'une sonde, l'énergie de rayonnement O both to detect, using a probe, the radiation energy
résultant de la réaction chimioluminescente, ne doit pas néces- resulting from the chemiluminescent reaction, should not require
sairement être limitée à une seule fois, mais peut être exécutée deux ou plus de deux fois à intervalles appropriés. Lorsque cette étape a lieu deux ou plus de deux fois différentes, l'une de ces occurrences peut coïncider avec l'instant auquel la Obviously be limited to one time, but can be performed two or more times twice at appropriate intervals. When this step takes place two or more than two different times, one of these occurrences may coincide with the time at which the
réaction chimioluminescente est amorcée. Cependant, il est né- chemiluminescent reaction is initiated. However, he was born
cessaire que l'instant auquel un gaz d'échantillonnage est mé- that the time at which a sample gas is mixed
langé à l'ozone, pour déclencher la réaction de chimioluminres- dipped in ozone, to trigger the reaction of chemilumines-
cence, précède au moins l'un des instants auxquels l'énergie de rayonnement résultant de cette réaction chimioluminescente est cence, precedes at least one of the instants at which the radiation energy resulting from this chemiluminescent reaction is
détectée par une sonde.detected by a probe.
La présente invention se rapporte également à un dispositif dont l'utilisation met directement en application le procédé selon l'invention tel que décrit ci-avant. Spécifiquement, selon The present invention also relates to a device, the use of which directly implements the method according to the invention as described above. Specifically, according to
un autre aspect de la présente invention, il est proposé un dis- Another aspect of the present invention, there is provided a dis-
positif d'analyse de substances chimioluminescentes, qui comprend deux ou plus de deux chambres de réaction chimioluminescente chemiluminescent test positive, which includes two or more chemiluminescent reaction chambers
agencées en série et est caractérisé par le fait que la premiè- arranged in series and is characterized in that the first
re chambre de réaction est munie d'un conduit permettant d'y re reaction chamber is provided with a conduit allowing there
introduire un gaz d'échantillonnage, d'un conduit pour y intro- introduce a sampling gas, a conduit for intro
duire de l'ozone et d'un orifice de sortie pour décharger le draw off ozone and an outlet to discharge the
mélange gazeux dans la seconde chambre de réaction, les con- gas mixture in the second reaction chamber, the
duits respectifs d'admission du gaz d'échantillonnage et de respective sampling gas inlet and
l'ozone pouvant être éventuellement regroupés juste avant l'ori- ozone can possibly be grouped just before the ori-
fice d'entrée dans la première chambre de réaction; et par le fait que l'autre chambre, ou seconde chambre, est dotée d'un orifice d'admission permettant d'y introduire le mélange gazeux inlet to the first reaction chamber; and by the fact that the other chamber, or second chamber, is provided with an inlet orifice allowing the gas mixture to be introduced therein
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provenant de la chambre de réaction précédentes d'un orifice de sortie pour évacuer le mélange gazeux dans la chambre de réaction suivante ou à l'extérieur du dispositif, d'une sonde pour détecter l'énergie de rayonnement résultant de la réaction chimioluminescente s'opérant dans la chambre, ainsi que d'une fenêtre dont le matériau est transparent à la lumière et qui coming from the preceding reaction chamber of an outlet orifice for discharging the gas mixture in the following reaction chamber or outside the device, from a probe for detecting the radiation energy resulting from the chemiluminescent reaction s' operating in the room, as well as a window whose material is transparent to light and which
est intercalée entre la chambre de réaction et ladite sonde. is interposed between the reaction chamber and said probe.
Dans le dispositif de la présente invention, il n'est pas essentiel de pourvoir la première chambre de réaction d'une In the device of the present invention, it is not essential to provide the first reaction chamber with a
sonde détectant l'énergie de rayonnement résultant de la chimio- probe detecting radiation energy resulting from chemo
luminescence se produisant dans cette chambre de réaction. Il. luminescence occurring in this reaction chamber. He.
apparaîtra néanmoins comme évident qu'il n'est pas exclu d'équi- will nevertheless appear obvious that it is not excluded that
per la première chambre de réaction d'un détecteur. per the first reaction chamber of a detector.
L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels: The invention will now be described in more detail by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawings in which:
la figure 1 est une coupe schématique illustrant une for- FIG. 1 is a schematic section illustrating a form
me de réalisation du dispositif de la présente invention; les figures 2A et 2B sont respectivement une coupe observée latéralement et une coupe en plan, représentant la structure de la chambre de réaction et de ses parties associées dans une autre forme de réalisation du dispositif selon l'invention ô et la figure 3 est une coupe schématique montrant une autre me of realization of the device of the present invention; FIGS. 2A and 2B are respectively a section observed laterally and a section in plan, representing the structure of the reaction chamber and of its associated parts in another embodiment of the device according to the invention 6 and FIG. 3 is a section schematic showing another
variante de réalisation du dispositif conformément à l'invention. variant embodiment of the device according to the invention.
Les substances chimioluminescentes se prêtant à une analy- Chemiluminescent substances suitable for analysis
se par le procédé selon la présente invention sont des hydrures inorganiques tels que le silane, l'arsine, la phosphine, le diborane et substances analogues. Entre autres, l'arsine et la phosphine sont les composés les mieux appropriés. Les réactions chimioluminescentes de ces substances en présence d'ozone durent by the process according to the present invention are inorganic hydrides such as silane, arsine, phosphine, diborane and the like. Among others, arsine and phosphine are the most suitable compounds. The chemiluminescent reactions of these substances in the presence of ozone last
pendant plusieurs secondes, tandis que la réaction chimiolumines- for several seconds, while the chemilumines reaction-
cente du NO débute lors de l'entrée au contact de l'ozone et s'achève en un instant (en ayant duré plusieurs millisecondes cent of NO begins when it comes into contact with ozone and ends in an instant (having lasted several milliseconds
ou moins). Par conséquent, si l'instant auquel le gaz d'échan- or less). Therefore, if the time at which the sample gas
tillonnage est mélangé à l'ozone, pour provoquer les réactions tillonnage is mixed with ozone, to cause reactions
chimioluminescentes, précède légèrement l'instant auquel l'éner- chemiluminescent, slightly precedes the moment at which the
gie de rayonnement, émise consécutivement à ces réactions chimio- radiation, emitted as a result of these chemo-
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luminescentes, est détectée par une sonde, la chimioluminescence luminescent, is detected by a probe, chemiluminescence
provoquée par les hydrures inorganiques précités peut être sé- caused by the aforementioned inorganic hydrides can be se-
lectivement détectée étant donné que la chimioluminescence due lectively detected since the chemiluminescence due
à une quelconque quantité de NO présente dans ce gaz d'échantil- any amount of NO present in this sample gas
lonnage s'est tout à fait estompée. Par exemple, dans le cas lonnage has completely faded. For example, in the case
d'une quantité de NO renfermée par l'air atmosphérique, l'éner- of a quantity of NO contained by atmospheric air, energizing it
gie de rayonnement résultant de la chimioluminescence de ce NO radiation resulting from the chemiluminescence of this NO
s'estompe habituellement (jusqu'à un niveau pratiquement indé- usually fades (to a practically indefinite level
celable) au bout de 2 à 5 millisecondes après le déclenchement de la réaction chimioluminescente par entrée au contact de l'ozone, bien que cette durée puisse varier plus ou moins en celable) after 2 to 5 milliseconds after the initiation of the chemiluminescent reaction by contact with ozone, although this duration may vary more or less in
fonction des conditions à l'instant de cette entrée en contact. depending on the conditions at the time of this contact.
Du fait que l'énergie de rayonnement résultant de la chimio- Because the radiation energy resulting from the chemo-
luminescence de longue durée d'hydrures inorganiques décroît long-lasting luminescence of inorganic hydrides decreases
progressivement, il est préférable, en vue de détecter sélec- gradually it is better, in order to selectively detect
tivement cette seule énergie de rayonnement provenant de la chimioluminescence des hydrures inorganiques, que l'instant auquel l'énergie est détectée par la sonde soit fixé à entre 2 et 5 millisecondes (optimalement environ 3 millisecondes) après tively this only radiation energy from the chemiluminescence of inorganic hydrides, that the time at which the energy is detected by the probe is set at between 2 and 5 milliseconds (optimally about 3 milliseconds) after
l'instant auquel les réactions chimioluminescentes ont débuté. the time at which the chemiluminescent reactions started.
Dans une autre forme de réalisation, lorsqu'un gaz d'échan- In another embodiment, when an exchanging gas
tillonnage est mêlé à l'ozone pour déclencher des réactions de chimioluminescence, l'énergie de rayonnement résultant de ces réactions est détectée par une sonde avec un intervalle de temps adéquat, c'est-àdire au même instant que le déclenchement des réactions chimioluminescentes ou à un instant légèrement plus tillonnage is mixed with ozone to trigger chemiluminescence reactions, the radiation energy resulting from these reactions is detected by a probe with an adequate time interval, i.e. at the same time as the triggering of chemiluminescent reactions or at a moment slightly more
tardif. De la sorte, l'énergie de rayonnement provenant de tou- late. In this way, the radiation energy from all
tes les substances chimioluminescentes est détectée au premier instant, et l'énergie de rayonnement provenant seulement des substances dont la réaction chimioluminescente est de longue durée est détectée au second instant. Ainsi, il est possible d'analyser les substances chimioluminescentes respectives sur The chemiluminescent substances are detected at the first instant, and the radiation energy coming only from the substances whose chemiluminescent reaction is long lasting is detected at the second instant. Thus, it is possible to analyze the respective chemiluminescent substances on
la base de deux valeurs mesurées.the basis of two measured values.
De surcroît, parmi les substances chimiques dont la réaction chimioluminescente dure plusieurs secondes, cette durée varie en fonction du composé considéré. Par conséquent, les substances chimiques renfermées par le gaz d'échantillonnage peuvent être In addition, among the chemical substances whose chemiluminescent reaction lasts several seconds, this duration varies according to the compound considered. Therefore, chemicals contained in the sample gas can be
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isolées et analysées avec une plus grande acuité, en détectant isolated and analyzed with greater acuity, detecting
l'énergie de rayonnement à trois ou plus de trois instants diffé- the radiation energy at three or more than three different instants
rents et en examinant comparativement les résultats de cette mesure. La concentration d'ozone, nécessaire selon la présente invention dans la zone de réaction chimioluminescente, varie en fonction de la sensibilité du détecteur utilisé, de la quantité and by comparing the results of this measurement. The concentration of ozone, necessary according to the present invention in the chemiluminescent reaction zone, varies according to the sensitivity of the detector used, the amount
de la substance devant être détectée, et de facteurs analogues. of the substance to be detected, and analogous factors.
Toutefois, il est préférable d'utiliser de l'ozone dont la con- However, it is preferable to use ozone, the con-
centration représente 0,1 % en volume,ou plus. Il est évident centration represents 0.1% by volume, or more. It is obvious
que, si l'on utilise un détecteur ayant une plus grande sensi- that if a detector with greater sensitivity is used
bilité, la présente invention peut aussi être mise en oeuvre bility, the present invention can also be implemented
avec des concentrations en ozone plus faibles. with lower ozone concentrations.
Lors de la mise en oeuvre de la présente invention, la con- When practicing the present invention, the con-
centration minimale décelable de la substance devant être détec- minimum detectable centering of the substance to be detected
tée dépend non seulement du type de cette substance à détecter, not only depends on the type of substance to be detected,
mais également des conditions de mesure telles que la sensibili- but also measurement conditions such as sensitivity
té du détecteur utilisé, et autres paramètres analogues. Lors- t of the detector used, and other similar parameters. When-
que la substance devant être détectée est un hydrure inorganique that the substance to be detected is an inorganic hydride
et que le détecteur consiste en un multiplicateur de photo- and that the detector consists of a photo- multiplier
électrons doté d'une grande sensibilité, la concentration mini- electrons with high sensitivity, mini concentration
male décelable est de 1 ppb ou moins pour l'arsine, de 18 ppb ou moins pour la phosphine, de 100 ppb ou moins pour le diborane et detectable male is 1 ppb or less for arsine, 18 ppb or less for phosphine, 100 ppb or less for diborane and
de 500 ppb ou moins pour le silane.500 ppb or less for silane.
Le détecteur utilisé pour la mise en pratique de la présente invention peut adéquatement consister en un multiplicateur de photo-électrons, en un semiconducteur photosensible, ou élément analogue. Il convient à présent, en se référant aux dessins annexées, The detector used for practicing the present invention may suitably consist of a photoelectron multiplier, a photosensitive semiconductor, or the like. It is now appropriate, with reference to the accompanying drawings,
de décrire plusieurs formes de réalisation spécifiques du dispo- describe several specific embodiments of the provision
sitif pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente inven- sitive for implementing the method according to the present invention
tion. La figure 1 est une coupe schématique montrant l'une des formes de réalisation du dispositif de l'invention. Sur cette figure, la référence numérique 3 désigne une première chambre tion. Figure 1 is a schematic section showing one of the embodiments of the device of the invention. In this figure, the reference numeral 3 designates a first chamber
de réaction constituant, pour ainsi dire, une chambre de pré- reaction chamber, so to speak, a pre-
réaction. Cette première chambre 3 est munie d'un conduit 2 per- reaction. This first chamber 3 is provided with a conduit 2 per-
mettant d'y introduire un gaz d'échantillonnage et d'un conduit putting in a sample gas and a conduit
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1 pour y introduire de l'ozone, ces conduits étant regroupés juste 1 to introduce ozone, these conduits being grouped just
avant l'orifice d'admission de cette première chambre de réac- before the intake port of this first reaction chamber
tion 3. Dès que les deux gaz sont introduits par leurs conduits tion 3. As soon as the two gases are introduced through their conduits
respectifs et mélangés dans la première chambre 3, les substan- respective and mixed in the first chamber 3, the substan-
ces chimioluminescentes renfermées par le gaz d'échantillonnage manifestent une chimioluminescence. La chimioluminescence de these chemiluminescent contained by the sample gas manifest chemiluminescence. Chemiluminescence of
courte durée provenant du NO présent dans le gaz d'échantillonna- short time from NO present in the sample gas
ge s'est tout à fait estompée à l'instant auquel le mélange ga- ge completely faded from the moment that the mixture
zeux pénètre dans une seconde chambre de réaction 4. En revanche, --o la chimioluminescence de longue durée provenant des hydrures inorganiques persiste quelque peu dans la seconde chambre 4. La lumière qui en résulte traverse une fenêtre optique 5 consistant en du quartz ou en un verre quartzeux transparent dans toute la plage de longueurs d'ondes excédant 170 nm, puis cette lumière atteint un détecteur 7. Ainsi, l'analyse par chimioluminescence d'hydrures inorganiques présents dans le gaz d'échantillonnage zeux enters a second reaction chamber 4. On the other hand, --o the long-term chemiluminescence originating from inorganic hydrides persists somewhat in the second chamber 4. The resulting light passes through an optical window 5 consisting of quartz or a transparent quartz glass in the entire wavelength range exceeding 170 nm, then this light reaches a detector 7. Thus, the chemiluminescence analysis of inorganic hydrides present in the sampling gas
peut être exécutée sans être affectée par une interférence prove- can be executed without being affected by interference from
nant du No. Dans le dispositif de la figure 1, la première chambre de nant du No. In the device of Figure 1, the first chamber of
réaction 3 et la seconde chambre de réaction 4 sont mutuelle- reaction 3 and the second reaction chamber 4 are mutual-
ment raccordées par un conduit intercalaire 8. De toute évidence, il est cependant possible de prévoir également un agencement dépourvu du conduit 8 et illustré sur les figures 2A et 2B. Ces figures 2A et 2B sont des coupes observées respectivement en élévation et en plan, mettant en évidence la structure de la chambre de réaction et de ses parties associées dans un autre ment connected by an intermediate pipe 8. Obviously, it is however possible to also provide an arrangement devoid of the pipe 8 and illustrated in Figures 2A and 2B. These FIGS. 2A and 2B are sections observed respectively in elevation and in plan, showing the structure of the reaction chamber and of its associated parts in another
type de réalisation du dispositif de la présente invention. type of embodiment of the device of the present invention.
Dans cette réalisation, l'orifice de sortie de la première cham- In this embodiment, the outlet of the first chamber
bre de réaction 3 est directement raccordé à l'orifice d'admis- reaction bre 3 is directly connected to the inlet port
sion de la seconde chambre de réaction 4. second reaction chamber 4.
La figure 3 est une coupe schématique montrant une autre variante de réalisation du dispositif selon l'invention. Cette figure 3 illustre une première chambre de réaction 3 dotée d'un conduit 1 permettant d'y introduire un gaz d'échantillonnage, d'un conduit 2 pour y introduire de l'ozone, ainsi que d'un conduit 8 délivrant le mélange gazeux à une seconde chambre de réaction 4. La lumière, résultant de la chimioluminescence Figure 3 is a schematic section showing another alternative embodiment of the device according to the invention. This FIG. 3 illustrates a first reaction chamber 3 provided with a pipe 1 allowing the introduction of a sampling gas therein, a pipe 2 for introducing ozone therein, as well as a pipe 8 delivering the mixture gas at a second reaction chamber 4. Light, resulting from chemiluminescence
9 25683769 2568376
s'opérant dans la première chambre de réaction 3, traverse une fenêtre optique 5 et atteint un détecteur 7 engendrant un signal électrique 11. Lorsque le mélange gazeux est introduit dans operating in the first reaction chamber 3, passes through an optical window 5 and reaches a detector 7 generating an electrical signal 11. When the gas mixture is introduced into
la seconde chambre 4 par le conduit 8, la lumière, résultant - the second chamber 4 through the conduit 8, the light, resulting -
de la chimioluminescence de longue durée qui continue de s'opé- rer, franchit une fenêtre optique 9 et atteint un détecteur 10 qui engendre un signal électrique 12. Un signal électrique 13 long-term chemiluminescence which continues to operate, passes through an optical window 9 and reaches a detector 10 which generates an electrical signal 12. An electrical signal 13
est obtenu en retranchant le signal électrique 12 du signal élec- is obtained by subtracting the electrical signal 12 from the electrical signal
trique 11. Un agencement de ce genre permet de détecter, sous trique 11. An arrangement of this kind makes it possible to detect, under
la forme des signaux électriques respectifs 12 et 13, les quan- the shape of the respective electrical signals 12 and 13, the quantities
tités de substances à chimioluminescence de longue durée (comme les hydrures inorganiques) et de substances à chimioluminescence tities of long-lasting chemiluminescence substances (such as inorganic hydrides) and chemiluminescence substances
de courte durée (comme le No) renferméespar le gaz d'échantil- short-lived (such as No) enclosed by sample gas
lonnage. Dans le dispositif selon la présente invention, aucune limitation n'est imposée au spectre photométrique permettant la lonnage. In the device according to the present invention, no limitation is imposed on the photometric spectrum allowing the
mesure, et il est possible d'utiliser une fenêtre dont le maté- measurement, and it is possible to use a window whose material
riau (comme du quartz ou du verre au quartz) est transparent dans toute la plage de longueurs d'ondes. Cela élimine la perte d'intensité photométrique due à l'absorption de lumière par un filtre optique tel qu'utilisé dans l'invention selon la demande riau (like quartz or quartz glass) is transparent across the entire wavelength range. This eliminates the loss of photometric intensity due to the absorption of light by an optical filter as used in the invention according to the request.
précitée no 196138/82, et cela confère une amélioration nota- cited above no. 196138/82, and this confers a noticeable improvement
ble de la sensibilité de détection. ble detection sensitivity.
ExempleExample
En utilisant deux types de dispositifs tels qu'illustrés Using two types of devices as illustrated
sur les figures 2A et 2B, l'on a procédé à l'analyse par chimio- in FIGS. 2A and 2B, the analysis was carried out by chemo
luminescence d'azote gazeux renfermant 0,5 ppm de phosphine, luminescence of nitrogen gas containing 0.5 ppm of phosphine,
d'azote gazeux renfermant 3,74 ppm de NO et d'azote gazeux ren- nitrogen gas containing 3.74 ppm NO and nitrogen gas containing
fermant 0,5 ppm de phosphine et 3,74 ppm de No. Les cotes por- closing 0.5 ppm of phosphine and 3.74 ppm of No. The ratings are
tées sur les figures 2A et 2B avaient été choisies comme suit: a = 10 mm, b = 30 mm et c = 13 mm. La cote t était de 0 mm dans l'un des dispositifs(c'est-à-dire que la première chambre tees in Figures 2A and 2B were chosen as follows: a = 10 mm, b = 30 mm and c = 13 mm. The dimension t was 0 mm in one of the devices (i.e. the first chamber
de réaction était supprimée), et de 52,5 mm dans l'autre disposi- was suppressed), and 52.5 mm in the other device
tif. Le détecteur 7 consistait en un multiplicateur de photo- tif. Detector 7 consisted of a photo- multiplier
électrons et son signal de sortie avait transité par un conver- electrons and its output signal had passed through a conver-
tisseur de courant en tension pour obtenir une tension de sortie. current weaver in voltage to obtain an output voltage.
Tout d'abord, en utilisant le dispositif dans lequel la First, using the device in which the
25683762568376
première chambre de réaction avait été supprimée, un gaz d'échan- first reaction chamber had been removed, a sample gas
tillonnage a été introduit dans la chambre de réaction par le conduit 1 à un débit de 155 ml/min, et de l'air renfermant 0,3 % en volume d'ozone a été introduit dans cette chambre, par le conduit 2, à un débit de 120 ml/min. La pression absolue qui ré- tillonnage was introduced into the reaction chamber through line 1 at a flow rate of 155 ml / min, and air containing 0.3% by volume of ozone was introduced into this chamber, through line 2, at a flow rate of 120 ml / min. The absolute pressure which
gnait dans la chambre de réaction était d'environ 2,79. 104 Pa. gn in the reaction chamber was about 2.79. 104 Pa.
Dans ces conditions, l'énergie de rayonnement résultant de la chimioluminescence a été détectée par le détecteur 7. Lorsque le signal de sortie de ce détecteur était de 100 pour le gaz 0 d'échantillonnage renfermant 0,5 ppm de phosphine (la tension appliquée au multiplicateur de photo-électrons était réglée de façon que ce signal de sortie devienne égal à 1 V), le gaz d'échantillonnage renfermant 3,74 ppm de NO a donné un signal de sortie de 93,5 et le gaz d'échantillonnage renfermant à la fois Under these conditions, the radiation energy resulting from the chemiluminescence was detected by the detector 7. When the output signal of this detector was 100 for the sample gas containing 0.5 ppm of phosphine (the applied voltage at the photoelectron multiplier was set so that this output signal became 1 V), the sample gas containing 3.74 ppm NO gave an output signal of 93.5 and the sample gas containing both
de la phosphine et du NO a donné un signal de sortie de 193. phosphine and NO gave an exit signal of 193.
Cela indiquait que la présence de NO entravait sérieusement la This indicated that the presence of NO seriously hampered the
détection de phosphine.phosphine detection.
Ensuite, en utilisant le dispositif muni de la premiere chambre de réaction ( -Z 52,5 mm), l'on a mené des expériences avec les mêmes débits et sous la même pression régnant dans les chambres de réaction. Le signal de sortie du détecteur pour le gaz d'échantillonnage renfermant 0,5 ppm de phosphine était de 59,5, indiquant ainsi que la chimioluminescence se poursuivait Then, using the device fitted with the first reaction chamber (-Z 52.5 mm), experiments were carried out with the same flow rates and under the same pressure prevailing in the reaction chambers. The detector output for the sample gas containing 0.5 ppm phosphine was 59.5, indicating that chemiluminescence was continuing
dans la seconde chambre de réaction. Néanmoins, la chimiolumi- in the second reaction chamber. However, the chemilumi-
nescence du gaz d'échantillonnage renfermant 3,74 ppm de NO avait sample gas containing 3.74 ppm NO had
tout à fait disparu,et provoquait un signal de sortie du détec- completely gone, and caused an exit signal from the detector
teur dont la valeur était aussi faible que 0,6. Le gaz d'échan- whose value was as low as 0.6. The sample gas
tillonnage renfermant à la fois de la phosphine et du NO a donné un signal de sortie du détecteur équivalant presque à celui du gaz d'échantillonnage renfermant seulement de la phosphine. Cela tonnage containing both phosphine and NO gave a detector output almost equivalent to that of the sample gas containing only phosphine. That
indiquait que, si des mesures sont effectuées dans ces condi- indicated that, if measurements are made under these conditions
tions, seule la phosphine peut être analysée sans être affectée tions, only phosphine can be analyzed without being affected
par l'interférence du NO.by interference from NO.
Des expériences analogues ont été conduites dans les mêmes conditions que celles décrites ci-avant, à cette différence que de l'air renfermant 0,3 % en volume d'ozone a été introduit par Similar experiments were carried out under the same conditions as those described above, except that air containing 0.3% by volume of ozone was introduced by
le conduit 1 à un débit de 120 ml/min, et qu'un gaz d'échantil- line 1 at a flow rate of 120 ml / min, and that a sample gas
ii 2568376 lonnage a été introduit par le conduit 2 à un débit de 155 ml/ min. Dans ce cas également, les résultats indiquaient que, si l'on effectue des mesures en utilisant le dispositif doté de ii 2568376 lonnage was introduced via line 2 at a flow rate of 155 ml / min. In this case too, the results indicated that, if measurements are made using the device with
la première chambre de réaction ( t = 52,5 mm), seule la phosphi- the first reaction chamber (t = 52.5 mm), only the phosphi-
ne peut être sélectivement détectée et analysée sans subir cannot be selectively detected and analyzed without undergoing
l'interférence du NO.NO interference.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif décrits et représenté, It goes without saying that many modifications can be made to the method and to the device described and shown,
sans sortir du cadre de l'invention. without departing from the scope of the invention.
12 256837612 2568376
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