JP2000356589A - ガス分析における共存ガスの影響除去方法 - Google Patents
ガス分析における共存ガスの影響除去方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 校正ガスとサンプルガスとにおけるベースガ
ス組成の差によるスパン感度の影響値を抑制し、共存ガ
スの影響を可及的になくするようにしたガス分析におけ
る共存ガスの影響除去方法を提供すること。 【解決手段】 ガス分析計１の校正時に、校正ガス中の
目的成分の濃度値とともに、ベース組成が実サンプルの
平均値とどれだけ違うかの情報をも入力することによ
り、ガス分析計に予め記憶させている影響値も勘案して
感度調整係数を決定するようにしている。
ス組成の差によるスパン感度の影響値を抑制し、共存ガ
スの影響を可及的になくするようにしたガス分析におけ
る共存ガスの影響除去方法を提供すること。 【解決手段】 ガス分析計１の校正時に、校正ガス中の
目的成分の濃度値とともに、ベース組成が実サンプルの
平均値とどれだけ違うかの情報をも入力することによ
り、ガス分析計に予め記憶させている影響値も勘案して
感度調整係数を決定するようにしている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、赤外吸収法によ
るガス分析など各種のガス分析における共存ガスの影響
を除去する方法に関する。
るガス分析など各種のガス分析における共存ガスの影響
を除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】ＮＤＩＲ法（非分散型
赤外線ガス分析法）やＦＴＩＲ法（フーリエ変換赤外
法）などの赤外吸収法によってあるガス成分を測定する
際、吸収スペクトルが分離できている共存成分あるいは
赤外領域に吸収をもたない共存成分によってスパン感度
が影響されるてしまうことがある。これは、同一ガス成
分・同一ガス濃度であってもベースガス組成によりスペ
クトル強度に差が生ずることがあるにもかかわらず、従
来の赤外吸収法では成分同士の干渉は全てスペクトルの
重なりに起因することが前提になっていたためである。
実際に、自動車排ガスなどの分析において、ＣＯおよび
ＣＯ2 に対するＨ2 ＯやＯ2 の影響が問題になりやすい
ことが確認されている。
赤外線ガス分析法）やＦＴＩＲ法（フーリエ変換赤外
法）などの赤外吸収法によってあるガス成分を測定する
際、吸収スペクトルが分離できている共存成分あるいは
赤外領域に吸収をもたない共存成分によってスパン感度
が影響されるてしまうことがある。これは、同一ガス成
分・同一ガス濃度であってもベースガス組成によりスペ
クトル強度に差が生ずることがあるにもかかわらず、従
来の赤外吸収法では成分同士の干渉は全てスペクトルの
重なりに起因することが前提になっていたためである。
実際に、自動車排ガスなどの分析において、ＣＯおよび
ＣＯ2 に対するＨ2 ＯやＯ2 の影響が問題になりやすい
ことが確認されている。
【０００３】図３（Ａ）は、種々の濃度のＣＯ2 を測定
したときにおける共存するＨ2 Ｏの濃度とＣＯ2 指示値
の誤差との関係を示すもので、この図からＨ2 Ｏ濃度が
高くなるにつれてＣＯ2 指示値の誤差がプラス側に大き
く表れることがわかる。そして、同図（Ｂ）は、２台の
分析計を用いて種々の濃度のＣＯ2 を測定したときにお
ける共存するＯ2 の濃度とＣＯ2 指示値の誤差との関係
を示すもので、この図からＯ2 濃度が高くなるにつれて
ＣＯ2 指示値の誤差がマイナス側に大きく表れることが
わかる。
したときにおける共存するＨ2 Ｏの濃度とＣＯ2 指示値
の誤差との関係を示すもので、この図からＨ2 Ｏ濃度が
高くなるにつれてＣＯ2 指示値の誤差がプラス側に大き
く表れることがわかる。そして、同図（Ｂ）は、２台の
分析計を用いて種々の濃度のＣＯ2 を測定したときにお
ける共存するＯ2 の濃度とＣＯ2 指示値の誤差との関係
を示すもので、この図からＯ2 濃度が高くなるにつれて
ＣＯ2 指示値の誤差がマイナス側に大きく表れることが
わかる。
【０００４】上記図３（Ａ），（Ｂ）に示したような現
象が生ずる正確な機構は不明であるが、一つには、ガス
分子同士の相互作用によるクエンチング等が関係してい
る考えられる。図４は、クエンチングによる赤外吸収量
変化モデルを示すもので、このモデルは、ガス成分Ｘと
ベースガスの衝突確率および相互作用の大小によって、
赤外吸収量に変化が生ずることを示している。すなわ
ち、同図（Ａ）は、ガス成分Ｘに対してベースガスＡの
衝突確率および相互作用が共に小さい場合を示し、この
場合、ガス成分Ｘの基底状態・励起状態の平衡に影響を
余り与えないため、ベースガスＡの存在はガス成分Ｘの
吸収量に殆ど影響しない。また、同図（Ｂ）は、ガス成
分Ｘに対してベースガスＢの衝突確率および相互作用が
共に大きい場合を示し、この場合、ガス成分Ｘの平衡が
基底状態側にずれるため、新たな光吸収が起こりやすく
なる。つまり、ベースガスＢの存在により、ガス成分Ｘ
の吸収強度が大きくなり、ベースガスが成分Ａであった
場合よりも強い吸収を示す。
象が生ずる正確な機構は不明であるが、一つには、ガス
分子同士の相互作用によるクエンチング等が関係してい
る考えられる。図４は、クエンチングによる赤外吸収量
変化モデルを示すもので、このモデルは、ガス成分Ｘと
ベースガスの衝突確率および相互作用の大小によって、
赤外吸収量に変化が生ずることを示している。すなわ
ち、同図（Ａ）は、ガス成分Ｘに対してベースガスＡの
衝突確率および相互作用が共に小さい場合を示し、この
場合、ガス成分Ｘの基底状態・励起状態の平衡に影響を
余り与えないため、ベースガスＡの存在はガス成分Ｘの
吸収量に殆ど影響しない。また、同図（Ｂ）は、ガス成
分Ｘに対してベースガスＢの衝突確率および相互作用が
共に大きい場合を示し、この場合、ガス成分Ｘの平衡が
基底状態側にずれるため、新たな光吸収が起こりやすく
なる。つまり、ベースガスＢの存在により、ガス成分Ｘ
の吸収強度が大きくなり、ベースガスが成分Ａであった
場合よりも強い吸収を示す。
【０００５】また、他の機構としては、他成分の共存に
よって吸収スペクトルの線幅が広がる「衝突広がり」と
いうメカニズムも考えられる。
よって吸収スペクトルの線幅が広がる「衝突広がり」と
いうメカニズムも考えられる。
【０００６】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、校正ガスとサンプルガスとにお
けるベースガス組成の差によるスパン感度の影響値を抑
制し、共存ガスの影響を可及的になくするようにしたガ
ス分析における共存ガスの影響除去方法を提供すること
である。
たもので、その目的は、校正ガスとサンプルガスとにお
けるベースガス組成の差によるスパン感度の影響値を抑
制し、共存ガスの影響を可及的になくするようにしたガ
ス分析における共存ガスの影響除去方法を提供すること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のガス分析における共存ガスの影響除去方
法においては、ガス分析計の校正時に、校正ガス中の目
的成分の濃度値とともに、ベース組成が実サンプルの平
均値とどれだけ違うかの情報をも入力することにより、
ガス分析計に予め記憶させている影響値も勘案して感度
調整係数を決定するようにしている。
め、この発明のガス分析における共存ガスの影響除去方
法においては、ガス分析計の校正時に、校正ガス中の目
的成分の濃度値とともに、ベース組成が実サンプルの平
均値とどれだけ違うかの情報をも入力することにより、
ガス分析計に予め記憶させている影響値も勘案して感度
調整係数を決定するようにしている。
【０００８】上記ガス分析における共存ガスの影響除去
方法によれば、ベースガスとして校正ガス中に含めるこ
とが難しい共存成分、例えば高濃度（室温飽和以上）の
Ｈ2Ｏによるスパン影響を予め補正しておけるので、共
存成分の濃度が比較的小さい場合であればサンプル測定
時またはデータ処理時に特別の補正を行う必要がなく、
ソフトウェアが非常にシンプルになる。その上、校正ガ
スもＮ2 ベースなど安価なものが使用できる。さらに、
感度調整を校正時に併せて行うので、共存成分濃度の異
なる測定ラインを測定する場合であっても再校正を行う
だけでよい。また、共存成分濃度が変動するサンプルで
あっても平均的な状態に合わせることで誤差を最小に抑
えることができる。
方法によれば、ベースガスとして校正ガス中に含めるこ
とが難しい共存成分、例えば高濃度（室温飽和以上）の
Ｈ2Ｏによるスパン影響を予め補正しておけるので、共
存成分の濃度が比較的小さい場合であればサンプル測定
時またはデータ処理時に特別の補正を行う必要がなく、
ソフトウェアが非常にシンプルになる。その上、校正ガ
スもＮ2 ベースなど安価なものが使用できる。さらに、
感度調整を校正時に併せて行うので、共存成分濃度の異
なる測定ラインを測定する場合であっても再校正を行う
だけでよい。また、共存成分濃度が変動するサンプルで
あっても平均的な状態に合わせることで誤差を最小に抑
えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、図面を
参照しながら説明する。まず、図１は、この発明のガス
分析における共存ガスの影響除去方法（以下、共存ガス
の影響除去方法という）が適用されるフーリエ変換赤外
分光光度計を用いたガス分析装置（以下、ＦＴＩＲガス
分析装置という）の構成を概略的に示すもので、この図
において、１は分析部、２はこの分析部１の出力である
インターフェログラムを処理するデータ処理部である。
参照しながら説明する。まず、図１は、この発明のガス
分析における共存ガスの影響除去方法（以下、共存ガス
の影響除去方法という）が適用されるフーリエ変換赤外
分光光度計を用いたガス分析装置（以下、ＦＴＩＲガス
分析装置という）の構成を概略的に示すもので、この図
において、１は分析部、２はこの分析部１の出力である
インターフェログラムを処理するデータ処理部である。
【００１０】前記分析部１は、平行な赤外光を発するよ
うに構成された赤外光源３と、ビームスプリッタ４、固
定ミラー５、図外の駆動機構によって例えばＸ−Ｙ方向
に平行移動する可動ミラー６からなる干渉機構７と、測
定試料や比較（参照）試料等を収容し、干渉機構７を介
して赤外光源３からの赤外光が照射されるセル８と、半
導体検出器９等から構成されている。
うに構成された赤外光源３と、ビームスプリッタ４、固
定ミラー５、図外の駆動機構によって例えばＸ−Ｙ方向
に平行移動する可動ミラー６からなる干渉機構７と、測
定試料や比較（参照）試料等を収容し、干渉機構７を介
して赤外光源３からの赤外光が照射されるセル８と、半
導体検出器９等から構成されている。
【００１１】そして、前記データ処理部２は、例えばコ
ンピュータよりなり、インターフェログラムを加算平均
し、その加算平均出力を高速でフーリエ変換し、さら
に、このフーリエ変換出力に基づいて測定対象成分に関
するスペクトル演算を行うように構成されている。
ンピュータよりなり、インターフェログラムを加算平均
し、その加算平均出力を高速でフーリエ変換し、さら
に、このフーリエ変換出力に基づいて測定対象成分に関
するスペクトル演算を行うように構成されている。
【００１２】上述のように構成されたＦＴＩＲガス分析
装置においては、次のようにして複数の成分を定量分析
することができる。すなわち、セル８に比較試料または
測定試料をそれぞれ収容して赤外光源３からの赤外光を
セル８に照射し、比較試料または測定試料のインターフ
ェログラムを測定する。これらのインターフェログラム
をデータ処理部２において、それぞれフーリエ変換して
パワースペクトルを得た後、比較試料のパワースペクト
ルに対する測定試料のパワースペクトルの比を求め、こ
れを吸光度スケールに変換することにより吸収スペクト
ルを得た後、この吸収スペクトル中の複数の波数ポイン
トにおける吸光度に基づいて測定試料中に含まれる複数
の成分を定量分析するのである。
装置においては、次のようにして複数の成分を定量分析
することができる。すなわち、セル８に比較試料または
測定試料をそれぞれ収容して赤外光源３からの赤外光を
セル８に照射し、比較試料または測定試料のインターフ
ェログラムを測定する。これらのインターフェログラム
をデータ処理部２において、それぞれフーリエ変換して
パワースペクトルを得た後、比較試料のパワースペクト
ルに対する測定試料のパワースペクトルの比を求め、こ
れを吸光度スケールに変換することにより吸収スペクト
ルを得た後、この吸収スペクトル中の複数の波数ポイン
トにおける吸光度に基づいて測定試料中に含まれる複数
の成分を定量分析するのである。
【００１３】以下、上記ＦＴＩＲガス分析装置を用いて
ＣＯを測定したときのベースガス中のＨ2 の濃度の影響
について説明する。下記表１における欄は、ＦＴＩＲ
法におけるベースガス中のＨ2 濃度とＣＯ指示（真値２
５０ｐｐｍ）の関係を示している。
ＣＯを測定したときのベースガス中のＨ2 の濃度の影響
について説明する。下記表１における欄は、ＦＴＩＲ
法におけるベースガス中のＨ2 濃度とＣＯ指示（真値２
５０ｐｐｍ）の関係を示している。
【００１４】
【表１】
【００１５】この場合、上記欄に示すように、感度は
Ｈ2 濃度０％を基準に校正しており、Ｈ2 共存による誤
差は最大６．１ｐｐｍである。ここで、Ｈ2 濃度０％時
の指示（２５０．０ｐｐｍ）と、Ｈ2 濃度３２％時の指
示（２５３．６ｐｐｍ）との比率（２５０．０／２５
３．６）は、０．９８５８であることから、この値を用
いてＨ2 濃度３２％時の感度に校正しなおすと、前記表
１のに示すように、誤差の最大値は−３．６ｐｐｍに
まで抑制される。実際のＨ2 濃度が例えば１６％〜４８
％の範囲と見なせる場合であれば、誤差は−１．３ｐｐ
ｍ〜＋１．１ｐｐｍとなる（Ｈ2 濃度０％基準の校正で
は＋２．２ｐｐｍ〜＋４．７ｐｐｍとなる）。これは、
真値（２５０ｐｐｍ）の±０．５％の範囲内にあり、通
常の実用レベルといえる。
Ｈ2 濃度０％を基準に校正しており、Ｈ2 共存による誤
差は最大６．１ｐｐｍである。ここで、Ｈ2 濃度０％時
の指示（２５０．０ｐｐｍ）と、Ｈ2 濃度３２％時の指
示（２５３．６ｐｐｍ）との比率（２５０．０／２５
３．６）は、０．９８５８であることから、この値を用
いてＨ2 濃度３２％時の感度に校正しなおすと、前記表
１のに示すように、誤差の最大値は−３．６ｐｐｍに
まで抑制される。実際のＨ2 濃度が例えば１６％〜４８
％の範囲と見なせる場合であれば、誤差は−１．３ｐｐ
ｍ〜＋１．１ｐｐｍとなる（Ｈ2 濃度０％基準の校正で
は＋２．２ｐｐｍ〜＋４．７ｐｐｍとなる）。これは、
真値（２５０ｐｐｍ）の±０．５％の範囲内にあり、通
常の実用レベルといえる。
【００１６】具体的に校正を行うには、下記表２および
図２に示すように、ベースガス中のＨ2 濃度Ｘと感度補
正係数Ｙ（例えば、上記例における数値０．９８５８）
の数点のデータからその近似曲線（１〜４次式程度）Ｙ
＝ｆ（Ｘ）を算出し、分析計の演算部に記憶させてお
く。
図２に示すように、ベースガス中のＨ2 濃度Ｘと感度補
正係数Ｙ（例えば、上記例における数値０．９８５８）
の数点のデータからその近似曲線（１〜４次式程度）Ｙ
＝ｆ（Ｘ）を算出し、分析計の演算部に記憶させてお
く。
【００１７】
【表２】
【００１８】前記表２は、表１におけるにおいて、Ｈ
2 濃度０％におけるＣＯ指示値と各Ｈ2 濃度におけるＣ
Ｏ指示値との比率を表しており、図２は、この表２をグ
ラフ化して示したもので、横軸はＨ2 濃度、縦軸はスパ
ンガス補正係数である。
2 濃度０％におけるＣＯ指示値と各Ｈ2 濃度におけるＣ
Ｏ指示値との比率を表しており、図２は、この表２をグ
ラフ化して示したもので、横軸はＨ2 濃度、縦軸はスパ
ンガス補正係数である。
【００１９】例えば、校正ガスがＣＯ２５０ｐｐｍ（Ｎ
2 ベース）、サンプルガスの平均的なＨ2 濃度が４８％
の場合、分析計内部で校正曲線を求める際のボンベ濃度
として、 ２５０×ｆ（４８）＝２５０×０．９８１５＝２４５．４ が得られ、２４５．４ｐｐｍを使用するのである。
2 ベース）、サンプルガスの平均的なＨ2 濃度が４８％
の場合、分析計内部で校正曲線を求める際のボンベ濃度
として、 ２５０×ｆ（４８）＝２５０×０．９８１５＝２４５．４ が得られ、２４５．４ｐｐｍを使用するのである。
【００２０】上述の実施の形態においては、ＦＴＩＲ法
における共存ガスの影響除去方法であったが、この発明
はこれに限られるものではなく、例えば一般的な赤外吸
収法によるＮＤＩＲ法にも適用することができる。ま
た、化学発光法（ＣＬＤ）のクエンチングなど、スパン
点のみに影響する干渉の補正にも適用することができ
る。
における共存ガスの影響除去方法であったが、この発明
はこれに限られるものではなく、例えば一般的な赤外吸
収法によるＮＤＩＲ法にも適用することができる。ま
た、化学発光法（ＣＬＤ）のクエンチングなど、スパン
点のみに影響する干渉の補正にも適用することができ
る。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、分析計の校正時に、校正ガス中の目的成分だけでな
くベース組成の情報も入力し、予め記憶している影響値
も勘案して感度調整係数を決定するようにしたので、実
際の測定時には特別の補正ルーチンを必要とすることが
なく、ベースガス組成の差によるスパン感度への影響を
抑えることができる。
は、分析計の校正時に、校正ガス中の目的成分だけでな
くベース組成の情報も入力し、予め記憶している影響値
も勘案して感度調整係数を決定するようにしたので、実
際の測定時には特別の補正ルーチンを必要とすることが
なく、ベースガス組成の差によるスパン感度への影響を
抑えることができる。
【図１】この発明方法が適用される装置の一例を概略的
に示す図である。
に示す図である。
【図２】この発明方法で用いる補正係数とＨ2 濃度との
関係の一例を示すグラフである。
関係の一例を示すグラフである。
【図３】（Ａ）は種々の濃度のＣＯ2 を測定したときに
おける共存するＨ2 Ｏの濃度とＣＯ2 指示値の誤差との
関係を示す図、（Ｂ）は２台の分析計を用いて種々の濃
度のＣＯ2 を測定したときにおける共存するＯ2 の濃度
とＣＯ2 指示値の誤差との関係を示す図である。
おける共存するＨ2 Ｏの濃度とＣＯ2 指示値の誤差との
関係を示す図、（Ｂ）は２台の分析計を用いて種々の濃
度のＣＯ2 を測定したときにおける共存するＯ2 の濃度
とＣＯ2 指示値の誤差との関係を示す図である。
【図４】クエンチングによる赤外吸収量変化モデルを示
す図である。
す図である。
１…ガス分析計。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 正昭 京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式会社堀場製作所内 Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB01 CC04 CC07 EE01 EE10 EE12 FF08 GG10 HH01 JJ13 JJ22 KK01 MM03 MM14 MM16 MM17
Claims (1)
- 【請求項１】 ガス分析計の校正時に、校正ガス中の目
的成分の濃度値とともに、ベース組成が実サンプルの平
均値とどれだけ違うかの情報をも入力することにより、
ガス分析計に予め記憶させている影響値も勘案して感度
調整係数を決定するようにしたことを特徴とするガス分
析における共存ガスの影響除去方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16801399A JP4113302B2 (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | ガス分析における共存ガスの影響除去方法及びガス分析装置 |
| US09/498,553 US6422056B1 (en) | 1999-02-05 | 2000-02-04 | Method for correcting the effect of a effect of a coexistent gas in a gas analysis and a gas analyzing apparatus using same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16801399A JP4113302B2 (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | ガス分析における共存ガスの影響除去方法及びガス分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000356589A true JP2000356589A (ja) | 2000-12-26 |
| JP4113302B2 JP4113302B2 (ja) | 2008-07-09 |
Family
ID=15860197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16801399A Expired - Lifetime JP4113302B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-06-15 | ガス分析における共存ガスの影響除去方法及びガス分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4113302B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3327423A1 (en) | 2016-11-29 | 2018-05-30 | Horiba, Ltd.g | Gas analysis apparatus and gas analysis method |
-
1999
- 1999-06-15 JP JP16801399A patent/JP4113302B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3327423A1 (en) | 2016-11-29 | 2018-05-30 | Horiba, Ltd.g | Gas analysis apparatus and gas analysis method |
| JP2018091827A (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-14 | 株式会社堀場製作所 | ガス分析装置及びガス分析方法 |
| US10274422B2 (en) | 2016-11-29 | 2019-04-30 | Horiba, Ltd. | Gas analysis apparatus and gas analysis method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4113302B2 (ja) | 2008-07-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| A521 | Written amendment |
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