JP2003270118A - Method and device for manufacturing compressed gas containing fine particulates - Google Patents
Method and device for manufacturing compressed gas containing fine particulatesInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、微粒子含有圧縮ガ
スの製造方法及び装置に関し、詳しくは、任意の粒径の
微粒子乃至超微粒子を任意の濃度で任意の種類及び任意
の圧力のガス中に分散させた微粒子含有圧縮ガスを製造
する方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for producing a compressed gas containing fine particles, and more specifically, to fine particles or ultrafine particles having an arbitrary particle size at an arbitrary concentration in an arbitrary type and an arbitrary pressure. The present invention relates to a method and an apparatus for producing a dispersed gas containing fine particles.
【0002】[0002]
【従来の技術】環境大気や各種産業で使用される工業ガ
ス等のガス中の微粒子を計測・管理するため、光散乱式
等の各種粒子計測器が使用され、また、微粒子を捕集す
るためのフィルターやスクラバー等の各種粒子捕集器が
使用されている。これらのメーカーやユーザーは、各機
器の粒子計測能や粒子捕集能が目的に合致することを確
認し、管理しておく必要がある。例えば、粒子計測器の
場合には、使用前に粒径測定の校正が必要である。これ
らの性能確認又は調整作業には、粒径及び濃度が制御さ
れた微粒子を含有するガスを標準ガス、校正用ガスとし
て使用する。2. Description of the Related Art Various particle measuring instruments such as light scattering type are used for measuring and controlling fine particles in gases such as environmental air and industrial gases used in various industries, and for collecting fine particles. Various particle collectors such as filters and scrubbers are used. It is necessary for these manufacturers and users to confirm and manage the particle measuring ability and particle collecting ability of each device to meet the purpose. For example, in the case of a particle counter, it is necessary to calibrate the particle size measurement before use. For the performance confirmation or adjustment work, a gas containing fine particles whose particle size and concentration are controlled is used as a standard gas and a calibration gas.
【0003】ガス用の光散乱式粒子計測器の粒径校正を
行うためには、単分散粒子であるポリスチレンラテック
ス(PSL)を超純水中に懸濁分散させ、これを大気圧
以上の窒素ガスで噴霧することによってPSLを含有し
たミストを生成し、シリカゲル等の乾燥管を通過させて
ミストを乾燥することにより、PSL含有窒素ガスを生
成する。In order to calibrate the particle size of a light scattering type particle measuring instrument for gas, polystyrene latex (PSL), which is a monodisperse particle, is suspended and dispersed in ultrapure water, and this is dispersed in nitrogen at atmospheric pressure or higher. A mist containing PSL is produced by spraying with gas, and the mist is dried by passing through a drying tube such as silica gel to produce nitrogen gas containing PSL.
【0004】また、ガス中の粒子を除去するために用い
られるフィルターの粒子捕集効率の検査においても、一
般的に、前記同様の原理で生成したジオクチルフタレー
ト(DOP)、トリフェニルフォスフェート(TPP)
等の多分散粒子を含有するガスを使用している。また、
前記原理により、任意の化合物の水溶液を用いること
で、例えば、塩化ナトリウム等の微粒子を含有する窒素
ガスを生成することができる。このような方法は、湿式
粒子発生法と呼ばれ、溶媒中で合成化学的に微粒子を作
製する溶液法等も、この湿式粒子発生法に分類される。Also, in the examination of the particle collection efficiency of a filter used for removing particles in a gas, dioctyl phthalate (DOP) and triphenyl phosphate (TPP) produced by the same principle as described above are generally used. )
A gas containing polydisperse particles such as Also,
According to the above-mentioned principle, by using an aqueous solution of any compound, for example, nitrogen gas containing fine particles such as sodium chloride can be generated. Such a method is called a wet particle generation method, and a solution method in which fine particles are synthetically produced in a solvent is also classified as the wet particle generation method.
【0005】一方、粒子計測器や粒子捕集器の性能評価
をより正しく行うためには、実際の計測対象及び計測粒
子に近い校正用ガスを使用することが望まれる。例え
ば、半導体産業向けの工業ガスは、水分濃度がppbレ
ベルまで乾燥しており、ガス中に存在すると予想される
微粒子は、ガス供給系に多く使用されるステンレス材料
の成分からなるクロム、マンガン、鉄、ニッケル等の金
属微粒子であるため、水分濃度がppbレベルの工業ガ
スにこれらの金属微粒子を分散させたものを校正用ガス
として使用することが要望されている。したがって、こ
のような用途には前述の湿式粒子発生法では対応できな
いため、乾式粒子発生法が適している。On the other hand, in order to more accurately evaluate the performance of the particle measuring instrument and the particle collecting instrument, it is desirable to use a calibration gas close to the actual measurement object and measurement particles. For example, industrial gas for the semiconductor industry has a moisture content that is dried to a ppb level, and fine particles that are expected to be present in the gas include chromium, manganese, which is a component of a stainless steel material often used in a gas supply system, Since they are fine metal particles such as iron and nickel, it is desired to use industrial gas having a water concentration of ppb level with these fine metal particles dispersed therein as a calibration gas. Therefore, the above-mentioned wet particle generation method cannot be applied to such applications, and the dry particle generation method is suitable.
【0006】金属微粒子を発生するための乾式粒子発生
法としては、レーザー蒸発法、スパッタリング法、ガス
中蒸発法、気相反応法等が知られている。レーザー蒸発
法は、パルスレーザーを利用して固体の金属試料を蒸発
させる方法であり、成型した固体試料ならばどのような
化合物に対しても用いることができる。スパッタリング
法は、キセノン(Xe)等の高速イオンビームを固体試
料表面に衝突させ、このイオン衝撃で微粒子を連続的に
放出させる方法である。ガス中蒸発法は、不活性ガスで
満たしたチャンバー中で原料物質をるつぼ等に入れ、抵
抗加熱やアーク加熱等の加熱手段で原料物質を加熱する
ことにより蒸気を発生させ、この蒸気を急冷・凝縮して
微粒子を得る方法である。気相反応法は、金属化合物蒸
気の気相での化学反応により微粒子を合成する方法であ
り、反応の際の熱源には、電気炉、化学炎、プラズマ、
レーザー等を用いている。As a dry particle generation method for generating metal fine particles, a laser evaporation method, a sputtering method, a gas evaporation method, a gas phase reaction method and the like are known. The laser evaporation method is a method of evaporating a solid metal sample using a pulse laser, and can be used for any compound as long as it is a molded solid sample. The sputtering method is a method in which a high-speed ion beam of xenon (Xe) or the like is made to collide with the surface of a solid sample, and fine particles are continuously emitted by this ion bombardment. In the gas evaporation method, the raw material is put in a crucible or the like in a chamber filled with an inert gas, and the raw material is heated by a heating means such as resistance heating or arc heating to generate steam, which is then rapidly cooled. It is a method of condensing to obtain fine particles. The gas phase reaction method is a method of synthesizing fine particles by a chemical reaction of a metal compound vapor in a gas phase, and an electric furnace, a chemical flame, plasma,
A laser is used.
【0007】これらの乾式粒子発生法の中で、レーザー
蒸発法やスパッタリング法は、装置が大掛かりとなって
実用的ではないのに対し、ガス中蒸発法は、装置を小型
化でき、流通式で連続的に微粒子を発生できるという利
点を有している。例えば、塩化ナトリウム、硝酸鉛、
銀、金等の原料物質をセラミックボートに乗せ、不活性
ガスを流しながら原料物質を電気炉中で加熱して蒸発さ
せ、これを冷却・凝縮することにより微粒子を生成させ
ることができる。Among these dry particle generation methods, the laser evaporation method and the sputtering method are not practical due to the large size of the apparatus, whereas the in-gas evaporation method allows the apparatus to be downsized and is of a distribution type. It has an advantage that fine particles can be continuously generated. For example, sodium chloride, lead nitrate,
Fine particles can be produced by placing a raw material such as silver or gold on a ceramic boat, heating the raw material in an electric furnace to evaporate it while flowing an inert gas, and cooling / condensing the raw material.
【0008】このガス中蒸発法の一つとして、圧力及び
流量を一定に制御した不活性ガスを金属管の内部に流通
させた状態で、該金属管を外部から加熱することによ
り、不活性ガス中に数十ナノメーターレベルの粒径を持
つ微粒子を発生させる方法が開発されている。このよう
な方法(以下、金属管加熱法という)により、微粒子濃
度及び微粒子径が安定した微粒子を含むガスを乾燥した
条件下で簡便に製造することが可能となっている。しか
も、半導体産業向けの工業ガスを対象とした粒子計測器
及び粒子捕集器を評価する際には、前記金属管にステン
レス材料を使用するとともに乾燥ガスを使用して微粒子
を生成させることにより、クロム、マンガン、鉄、クロ
ム等といったステンレス成分を標準粒子として評価を行
うことが可能となる。As one of the vaporization methods in the gas, an inert gas is heated from the outside while the inert gas whose pressure and flow rate are controlled to be constant is circulated inside the metal tube. A method of generating fine particles having a particle size of several tens of nanometer level has been developed. By such a method (hereinafter referred to as a metal tube heating method), it becomes possible to easily produce a gas containing fine particles having a stable fine particle concentration and a fine particle diameter under dry conditions. Moreover, when evaluating a particle measuring device and a particle collector for industrial gas for the semiconductor industry, by using a stainless material for the metal tube and using dry gas to generate fine particles, It is possible to perform evaluation using stainless steel components such as chromium, manganese, iron and chromium as standard particles.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】一方、高圧で供給され
ることが多い工業ガスの分野においては、実際の供給条
件に近い高圧下における微粒子濃度の測定やフィルタリ
ング等による微粒子の捕集効率を把握することが望まれ
ている。しかし、前述のいずれの粒子発生法でも、高圧
の微粒子含有ガスを生成した報告例は見られていない。
例えば、湿式粒子発生法では、二次側も高圧になるよう
な条件で噴霧すればよいが、系全体を高圧対応にしなけ
ればならない。同様に、乾式粒子発生法も、通常は、真
空又は大気圧付近で使用することを前提としている。例
えば、前記金属管加熱法では、系内外の圧力差が0.5
MPaを超えると中空金属管が破裂するおそれがあるた
め、0.5MPa以上の高圧で微粒子含有ガスを生成す
ることは困難であった。On the other hand, in the field of industrial gas, which is often supplied at high pressure, the particle collection efficiency is ascertained by measuring the particle concentration under high pressure close to the actual supply conditions and by filtering. Is desired. However, none of the above-mentioned particle generation methods has been reported to produce a high-pressure particulate-containing gas.
For example, in the wet particle generation method, spraying may be performed under the condition that the secondary side also has a high pressure, but the entire system must be capable of high pressure. Similarly, dry particle generation methods also typically assume use in vacuum or near atmospheric pressure. For example, in the metal tube heating method, the pressure difference between the inside and outside of the system is 0.5.
It is difficult to generate the fine particle-containing gas at a high pressure of 0.5 MPa or higher, because the hollow metal tube may burst at a pressure of more than 0.5 MPa.
【0010】また、産業界では、多種の工業ガスが利用
されているので、各ガスについてそれぞれ微粒子含有ガ
スを生成して評価することが望まれている。しかし、湿
式粒子発生法では、加水分解するモノシラン等のシラン
類、アルシン、六フッ化タングステン等のガスを使用す
ることはできない。一方、レーザー蒸発法やガス中蒸発
法等の乾式粒子発生法では、可燃性や爆発性、腐食性を
有するガス、例えば、モノシラン、アルシン、水素、酸
素、塩化水素、塩素等を使用することができなかった。Further, since various industrial gases are used in the industrial world, it is desired to generate and evaluate a fine particle-containing gas for each gas. However, in the wet particle generation method, hydrolyzable silanes such as monosilane, gases such as arsine, and tungsten hexafluoride cannot be used. On the other hand, in dry particle generation methods such as laser evaporation method and evaporation method in gas, it is possible to use flammable, explosive, and corrosive gases such as monosilane, arsine, hydrogen, oxygen, hydrogen chloride, and chlorine. could not.
【0011】そこで本発明は、任意のガスを主成分とす
る高圧ガス中に微粒子を含有させた状態の微粒子含有圧
縮ガスを容易かつ安定して得ることができ、可燃性、爆
発性、腐食性を有するガスを主成分とする微粒子含有圧
縮ガスも問題なく製造することが可能な微粒子含有圧縮
ガスの製造方法及び装置を提供することを目的としてい
る。Therefore, the present invention can easily and stably obtain a fine particle-containing compressed gas in which fine particles are contained in a high-pressure gas containing any gas as a main component, and it is flammable, explosive, and corrosive. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing a fine particle-containing compressed gas, which is capable of producing a fine particle-containing compressed gas containing a gas containing as a main component without any problem.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の微粒子含有圧縮ガスの製造方法は、あらか
じめ真空状態とした容器内に微粒子含有ガスを真空吸引
した後、該容器内に封入用ガスを加圧封入することを特
徴としている。さらに、前記微粒子含有ガスを容器内に
真空吸引するときに、該ガスの吸引流量を一定流量に調
節すること、前記微粒子含有ガス中の微粒子が乾式粒子
発生法で生成されたものであることを特徴としている。In order to achieve the above object, a method for producing a compressed gas containing fine particles according to the present invention is such that a gas containing fine particles is sucked into a container which has been previously evacuated and then sealed in the container. The feature is that the gas for use is sealed under pressure. Furthermore, when the fine particle-containing gas is vacuum sucked into the container, the suction flow rate of the gas is adjusted to a constant flow rate, and the fine particles in the fine particle-containing gas are generated by a dry particle generation method. It has a feature.
【0013】加えて、前記容器内への微粒子含有ガスの
真空吸引と、前記容器内への封入用ガスの加圧封入とを
別系統のガスラインで行うこと、前記微粒子含有圧縮ガ
スに希釈用ガスを混合して該ガス中の微粒子濃度を調節
すること、前記希釈用ガスを前記微粒子含有圧縮ガスの
主成分とすることを特徴としている。さらに、前記微粒
子含有ガスの圧力が0.2MPa(ゲージ圧、以下同じ)
以下であること、前記封入用ガスによる加圧封入圧力が
15MPa以下、特に、0.3〜1.0MPaの範囲で
あることを特徴としている。In addition, vacuum suction of the fine particle-containing gas into the container and pressurization and sealing of the sealing gas into the container are performed in separate gas lines, and the compressed gas containing the fine particles is diluted. The gas is mixed to adjust the concentration of fine particles in the gas, and the diluent gas is used as a main component of the fine particle-containing compressed gas. Furthermore, the pressure of the gas containing fine particles is 0.2 MPa (gauge pressure, the same applies hereinafter).
It is characterized in that the pressure is not more than 15 MPa, especially in the range of 0.3 to 1.0 MPa.
【0014】また、本発明の微粒子含有圧縮ガスの製造
装置は、微粒子含有圧縮ガスを貯留する容器と、該容器
内を真空排気する真空ポンプと、微粒子含有圧縮ガス中
に含有される微粒子を含有した微粒子含有ガスを生成す
る微粒子含有ガス供給部と、該微粒子含有ガス供給部で
生成した微粒子含有ガスを前記容器内に吸引するための
真空吸引部と、前記容器内に加圧封入される封入用ガス
を供給する封入用ガス供給部と、容器内の微粒子含有圧
縮ガスを使用先へ供給する微粒子含有圧縮ガス供給ライ
ンとを備えていることを特徴としている。The apparatus for producing compressed gas containing fine particles according to the present invention contains a container for storing the compressed gas containing fine particles, a vacuum pump for evacuating the inside of the container, and fine particles contained in the compressed gas containing fine particles. A fine particle-containing gas supply unit for generating the fine particle-containing gas, a vacuum suction unit for sucking the fine particle-containing gas generated in the fine particle-containing gas supply unit into the container, and an encapsulation that is pressurized and sealed in the container. It is characterized in that it is provided with an encapsulating gas supply section for supplying a working gas and a fine particle-containing compressed gas supply line for supplying the fine particle-containing compressed gas in the container to the destination.
【0015】さらに、前記微粒子含有ガス及び微粒子含
有圧縮ガスが接触する部分が全て金属で形成されている
こと、前記微粒子含有圧縮ガス供給ラインに、前記容器
から供給される微粒子含有圧縮ガスを希釈する希釈用ガ
スを導入混合するための希釈用ガス導入ラインが設けら
れていることを特徴とし、前記真空吸引部は、前記微粒
子含有ガス供給部で生成した微粒子含有ガスを外気に向
けて吐出する大径管と、該大径管内に同軸状に挿入され
た小径管からなる吸引管とを有していることを特徴と
し、前記吸引管が微粒子含有ガスの吸引流量を調節する
ための流量調整器を備えていること、前記容器内の真空
度を測定する真空計及び圧力を測定する圧力計を備えて
いることを特徴としている。Further, all the parts in contact with the fine particle-containing gas and the fine particle-containing compressed gas are made of metal, and the fine particle-containing compressed gas supplied to the fine particle-containing compressed gas supply line is diluted. A dilution gas introduction line for introducing and mixing the dilution gas is provided, and the vacuum suction unit discharges the fine particle-containing gas generated in the fine particle-containing gas supply unit toward the outside air. A diameter pipe and a suction pipe composed of a small diameter pipe coaxially inserted in the large diameter pipe, wherein the suction pipe adjusts the suction flow rate of the particulate-containing gas. And a vacuum gauge for measuring the degree of vacuum in the container and a pressure gauge for measuring the pressure.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の微粒子含有圧縮
ガス製造方法を実施するための微粒子含有圧縮ガス製造
装置の一形態例を示す系統図である。この装置は、微粒
子含有ガスを生成する微粒子含有ガス供給部10と、該
ガス供給部10で生成した微粒子含有ガスを真空吸引す
るための真空吸引部20と、微粒子含有圧縮ガスを貯蔵
する容器31を設置した容器部30と、該容器部30に
封入用ガスを供給する封入用ガス供給部40と、容器部
30から取り出した微粒子含有圧縮ガスに希釈用ガスを
導入混合するための希釈用ガス供給部50とを備えてい
る。1 is a system diagram showing an embodiment of a device for producing compressed gas containing fine particles for carrying out the method for producing compressed gas containing fine particles according to the present invention. This apparatus comprises a fine particle-containing gas supply unit 10 for generating a fine particle-containing gas, a vacuum suction unit 20 for vacuum-suctioning the fine particle-containing gas generated by the gas supply unit 10, and a container 31 for storing a fine particle-containing compressed gas. And a filling gas supply unit 40 for supplying the filling gas to the container unit 30, and a diluting gas for introducing and mixing the diluting gas into the particulate-containing compressed gas taken out from the container unit 30. And a supply unit 50.
【0017】微粒子含有ガス供給部10は、微粒子発生
源11で生成した微粒子含有ガスを弁12Vを有する微
粒子含有ガス供給ライン12に供給するものであって、
微粒子発生源11には、微粒子含有圧縮ガスの使用目的
等に応じて前述の各種粒子発生法で生成した微粒子を含
有するガスを使用することができ、従来からの湿式粒子
発生法及び乾式粒子発生法のいずれを利用してもよい
が、水分の影響が回避できるレーザー蒸発法、スパッタ
リング法、ガス中蒸発法、気相反応法等の乾式粒子発生
法を用いることが好ましく、特に、ガスの種類や金属の
種類が幅広く選択できる前記金属管加熱法が最適であ
る。これらの方法で微粒子を生成することにより、10
Pa〜0.5MPaの範囲、特に0.2MPa以下の微
粒子含有ガスを容易に得ることができる。The fine particle-containing gas supply unit 10 supplies the fine particle-containing gas generated by the fine particle generation source 11 to a fine particle-containing gas supply line 12 having a valve 12V.
As the fine particle generation source 11, a gas containing fine particles generated by the various particle generation methods described above can be used according to the purpose of use of the compressed gas containing fine particles, and the conventional wet particle generation method and dry particle generation method can be used. Although any of these methods may be used, it is preferable to use a dry particle generation method such as a laser evaporation method, a sputtering method, an in-gas evaporation method, or a gas phase reaction method, which can avoid the influence of moisture, and particularly, the type of gas. The metal tube heating method, which allows a wide selection of metal types, is most suitable. By producing fine particles by these methods, 10
It is possible to easily obtain a fine particle-containing gas in the range of Pa to 0.5 MPa, particularly 0.2 MPa or less.
【0018】微粒子含有ガス中に含有される微粒子の大
きさや形状は、微粒子含有圧縮ガスの使用目的に応じて
設定することが可能であり、特に限定されるものではな
く、その組成も特に限定されるものではない。例えば、
前記金属管加熱法では、金属管を加熱する溶接機等から
の入熱量や管内を流通するガスの流量や圧力を種々設定
することによって微粒子の粒径や濃度を調整することが
できる。また、この方法で生成した微粒子は、金属管の
材質に応じたものとなり、例えば、金属管としてSUS
316Lステンレス鋼を使用した場合、生成する微粒子
は、SUS316Lの成分であるクロム、マンガン、
鉄、ニッケル等を主成分とするものとなる。The size and shape of the fine particles contained in the fine particle-containing gas can be set according to the purpose of use of the fine particle-containing compressed gas, and are not particularly limited, and their composition is also particularly limited. Not something. For example,
In the metal tube heating method, the particle size and concentration of the fine particles can be adjusted by variously setting the heat input from a welding machine or the like for heating the metal tube and the flow rate and pressure of the gas flowing in the tube. Further, the fine particles produced by this method will depend on the material of the metal tube.
When 316L stainless steel is used, the fine particles produced are chromium, manganese, which is a component of SUS316L,
It is composed mainly of iron, nickel and the like.
【0019】真空吸引部20は、微粒子含有ガス供給ラ
イン12に接続した大径管21と、該大径管21内に同
軸状に挿入された小径管からなる吸引管22と、吸引管
22に設けられた流量調整器23とを有しており、大径
管21の内面と吸引管22の外面との間が外気に開放さ
れた状態となっている。そして、大径管21に供給され
る微粒子含有ガスの量よりも、吸引管22から吸引する
微粒子含有ガスの量を少なく設定し、吸引管22から外
気を巻き込むことなく微粒子含有ガスの一部を吸引でき
るようにしている。したがって、この真空吸引部20で
は、大径管21から外気に向かって吐出される微粒子含
有ガスの一部が吸引管22に吸い込まれ、残部の微粒子
含有ガスは、大径管21の開口から系外に排気されるこ
とになる。The vacuum suction section 20 includes a large-diameter pipe 21 connected to the fine particle-containing gas supply line 12, a small-diameter pipe coaxially inserted into the large-diameter pipe 21, and a suction pipe 22. The flow rate controller 23 is provided, and the space between the inner surface of the large diameter tube 21 and the outer surface of the suction tube 22 is open to the outside air. Then, the amount of the fine particle-containing gas sucked from the suction pipe 22 is set to be smaller than the amount of the fine particle-containing gas supplied to the large-diameter pipe 21, and a part of the fine particle-containing gas is sucked from the suction pipe 22 without involving the outside air. I am able to inhale. Therefore, in the vacuum suction unit 20, a part of the fine particle-containing gas discharged from the large-diameter pipe 21 toward the outside air is sucked into the suction pipe 22, and the remaining fine-particle-containing gas is discharged from the opening of the large-diameter pipe 21 to the system. It will be exhausted to the outside.
【0020】このとき、微粒子含有ガスの発生源と容器
とを直接配管で接続した状態で容器内に微粒子含有ガス
を取り込むようにしてもよいが、このようにして真空吸
引部20で一旦外気圧に開放することにより、微粒子含
有ガス供給部10での微粒子含有ガスの生成及び供給を
安定した状態で行うことができるとともに、吸引管22
からの微粒子含有ガスの吸引量を流量調整器23で調節
して等速吸引とすることが容易に行えるので、吸引管2
2からガス吸引ライン24を通って容器部30に供給す
る微粒子含有ガスの粒子濃度を一定に保つことができ
る。また、安定した状態で容器内に微粒子含有ガスを取
り込むことができるので、容器31の小型化や封入圧力
の安定化、封入圧力の微妙な調整の容易化等も図ること
ができ、安定した状態で高品質な微粒子含有ガスを得る
ことが可能となる。At this time, the fine particle-containing gas may be taken into the container while the source of the fine particle-containing gas is directly connected to the container by the pipe. By opening to the inside, the generation and supply of the fine particle-containing gas in the fine particle-containing gas supply unit 10 can be performed in a stable state, and the suction pipe 22 is provided.
Since it is possible to easily adjust the suction amount of the fine particle-containing gas from the chamber by the flow rate controller 23 to obtain the constant velocity suction, the suction pipe 2
It is possible to keep the particle concentration of the particle-containing gas supplied from No. 2 through the gas suction line 24 to the container section 30 constant. Further, since the fine particle-containing gas can be taken into the container in a stable state, it is possible to downsize the container 31, stabilize the enclosed pressure, facilitate delicate adjustment of the enclosed pressure, etc., and maintain a stable state. Thus, it becomes possible to obtain a high-quality fine particle-containing gas.
【0021】容器部30は、容器31としてガスの入口
と出口とを反対方向に設けた流通式容器を用いており、
ガス入口側31iには、弁32Vを有するガス導入ライ
ン32と、真空吸引部20に弁24Vを介して接続した
前記ガス吸引ライン24と、前記封入用ガス供給部40
に弁41V、フィルター42及び圧力調整器43を介し
て接続した封入用ガス供給ライン41と、容器31をバ
イパスしてガス入口側31iとガス出口側31oとを一
対のバイパス弁33Vを介して接続するバイパスライン
33とが設けられ、ガス出口側31oには、弁34Vを
有するガス導出ライン34と、弁35Vを有する排気ラ
イン35と、微粒子含有圧縮ガスの使用先、例えば性能
評価を行う機器(図示せず)に弁36Vを介して微粒子
含有圧縮ガスを供給する微粒子含有圧縮ガス供給ライン
36とが設けられている。The container portion 30 uses a flow-type container having a gas inlet and a gas outlet in opposite directions as the container 31,
On the gas inlet side 31i, a gas introduction line 32 having a valve 32V, the gas suction line 24 connected to the vacuum suction unit 20 via a valve 24V, and the filling gas supply unit 40.
Gas supply line 41 for sealing, which is connected to the valve via a valve 41V, a filter 42 and a pressure regulator 43, and a gas inlet side 31i and a gas outlet side 31o which bypass the container 31 and are connected via a pair of bypass valves 33V. A bypass line 33 is provided, and on the gas outlet side 31o, a gas outlet line 34 having a valve 34V, an exhaust line 35 having a valve 35V, a usage destination of the compressed gas containing fine particles, for example, a device for performing performance evaluation ( (Not shown) is provided with a fine particle-containing compressed gas supply line 36 for supplying the fine particle-containing compressed gas through a valve 36V.
【0022】さらに、ガス導出ライン34には圧力計3
7aと真空計37bとが切換弁37Vを介して設けられ
ており、排気ライン35には、弁38Vを有する放圧ラ
イン38と、弁39V及び真空ポンプ39Pを有する真
空排気ライン39が設けられている。Further, the pressure gauge 3 is installed in the gas outlet line 34.
7a and a vacuum gauge 37b are provided via a switching valve 37V, and the exhaust line 35 is provided with a pressure release line 38 having a valve 38V and a vacuum exhaust line 39 having a valve 39V and a vacuum pump 39P. There is.
【0023】使用する容器31は、製造する微粒子含有
圧縮ガスの種類や設定圧力に応じて選定することができ
るが、一般的に用いられている最大充填圧力15MPa
(ゲージ圧)程度の圧力に耐える金属製、例えばSUS
316L等のステンレス鋼製容器が最適であり、容器に
付随する弁も、容器同様の耐圧性能を備えている必要が
ある。The container 31 to be used can be selected according to the type of the compressed gas containing fine particles to be produced and the set pressure, but the maximum filling pressure generally used is 15 MPa.
Made of metal that withstands pressure of about (gauge pressure), eg SUS
A stainless steel container such as 316L is most suitable, and the valve attached to the container must have the same pressure resistance as the container.
【0024】さらに、容器や弁には、微粒子の吸着をで
きる限り抑えるため、容器及び弁等における微粒子含有
圧縮ガス又は微粒子含有ガスと接触する部分を全て金属
製としたものを用いることが好ましい。例えば、微粒子
含有圧縮ガスと接触する部分に樹脂部品を使用すると、
その部分に微粒子が吸着しやすくなり、ガス中に浮遊す
る微粒子量が減少して安定性が損なわれることがある。
また、容器31の構造として、ガスの入口と出口とを反
対方向に設けた図示のような流通式容器を用いることが
好ましいが、一般の高圧ボンベのようにガスの出入口を
共用したり、同一方向に設けたりした容器を使用するこ
ともできる。さらに、圧力計37aや真空計37bによ
って容器内圧力の管理を確実に行うことにより、製造す
る微粒子含有圧縮ガスの再現性や安定性を向上させるこ
とができる。Further, in order to suppress the adsorption of fine particles as much as possible, it is preferable to use a container or a valve in which all the parts in contact with the compressed gas containing fine particles or the gas containing fine particles are made of metal. For example, if resin parts are used in the parts that come in contact with the compressed gas containing fine particles,
Fine particles are likely to be adsorbed to the portion, the amount of fine particles floating in the gas is reduced, and stability may be impaired.
Further, as the structure of the container 31, it is preferable to use a flow-through type container as shown in the drawing in which the gas inlet and the gas outlet are provided in opposite directions. It is also possible to use a container provided in the direction. Furthermore, by reliably controlling the pressure inside the container with the pressure gauge 37a and the vacuum gauge 37b, it is possible to improve the reproducibility and stability of the compressed gas containing fine particles to be produced.
【0025】微粒子含有ガスを真空吸引する際の容器3
1内の真空度は任意であり、吸引する微粒子含有ガスに
おける微粒子濃度、封入用ガスの封入量、製造する微粒
子含有圧縮ガスの使用目的等の条件に応じて設定するこ
とができるが、一般的には容器内の真空度を高めること
によって微粒子の吸引効率を高めることができる。さら
に、微粒子含有ガスの生成速度や生成量に応じて微粒子
含有ガスの吸引流量を調節することにより、生成した微
粒子をより効果的に容器内に取入れることができる。ま
た、真空吸引部20等に、Differential Mobility Anal
yzer(DMA)等の分級器を設けて微粒子を分級するこ
とにより、ある範囲の粒径の微粒子のみを容器31内に
吸引することができる。Container 3 for vacuum suction of gas containing fine particles
The degree of vacuum in 1 is arbitrary and can be set according to the conditions such as the concentration of fine particles in the fine particle-containing gas to be sucked in, the amount of enclosed gas for enclosing, the purpose of use of the compressed gas containing fine particles to be produced, etc. In addition, the suction efficiency of fine particles can be increased by increasing the degree of vacuum in the container. Further, by adjusting the suction flow rate of the fine particle-containing gas according to the generation rate and production amount of the fine particle-containing gas, the generated fine particles can be more effectively taken into the container. In addition, the Differential Mobility Anal is attached to the vacuum suction unit 20 and the like.
By providing a classifier such as yzer (DMA) to classify the fine particles, only fine particles having a particle diameter within a certain range can be sucked into the container 31.
【0026】一方、微粒子含有ガスを大気圧以上で容器
内に流通させながら容器内に貯えようとしても、容器内
での微粒子の拡散が十分に生じないため、微粒子の貯蔵
量が真空吸引の場合と比較して極端に少なくなってしま
う。なお、前述の通り、発生源における微粒子含有ガス
の発生圧力に限界があるため、ここで生成した微粒子含
有ガスを直接容器内に充填しただけでは、所望の高圧状
態を得ることはできない。On the other hand, even if an attempt is made to store the fine particle-containing gas in the container while circulating the fine particle-containing gas in the container at atmospheric pressure or higher, the fine particles are not sufficiently diffused in the container. Compared with Since the generation pressure of the particulate-containing gas in the generation source is limited as described above, it is not possible to obtain the desired high pressure state by directly filling the particulate-containing gas generated here into the container.
【0027】封入用ガス供給部40は、一般的には、高
圧ガス容器(ガスボンベ)44内に充填された封入用ガ
スを前記圧力調整器43であらかじめ設定した圧力に減
圧した状態で、封入用ガス供給ライン41から容器部3
0に供給するように形成されている。封入用ガスは、微
粒子含有圧縮ガスの使用目的に応じて1種類のガス(純
ガス)又は複数種類の混合ガスを使用することができ
る。混合ガスを使用する場合は、混合した状態で用意し
てもよく、各ガスを順次容器内に導入して混合状態にす
ることもできる。The encapsulating gas supply unit 40 generally encloses the encapsulating gas filled in a high-pressure gas container (gas cylinder) 44 with the pressure regulator 43 depressurized to a preset pressure. From gas supply line 41 to container 3
It is formed to supply 0. As the filling gas, one kind of gas (pure gas) or a plurality of kinds of mixed gas can be used depending on the purpose of use of the compressed gas containing fine particles. When a mixed gas is used, it may be prepared in a mixed state, or each gas may be sequentially introduced into a container to be in a mixed state.
【0028】封入用ガスの加圧封入は、通常は、シリン
ダーに充填されたガスを圧力調整器で減圧して用いる
が、より高い圧力で加圧封入したい場合は、圧縮機によ
り封入用ガスを昇圧してから容器に加圧封入するように
してもよい。すなわち、封入圧力は、通常の場合、シリ
ンダーにおける各種ガスの一般的な充填圧力より低い範
囲である15MPa以下が適当であり、封入圧力を高く
すると相対的に微粒子濃度が希釈されてしまうことにな
るので、実用性を考慮すると、0.3〜1.0MPaの
範囲が適当である。The pressure-filling of the filling gas is usually carried out by depressurizing the gas filled in the cylinder with a pressure regulator, but if it is desired to pressurize and fill at a higher pressure, the filling gas is compressed by a compressor. It is also possible to pressurize and then pressurize and seal in a container. That is, the filling pressure is usually 15 MPa or less, which is a range lower than the general filling pressure of various gases in the cylinder, and when the filling pressure is increased, the fine particle concentration is relatively diluted. Therefore, considering practicality, the range of 0.3 to 1.0 MPa is suitable.
【0029】また、封入用ガスの加圧封入操作は、容器
内への微粒子含有ガスの真空吸引から連続して行うこと
もでき、真空吸引後に一端貯蔵してから、例えば使用時
や出荷前に別系統の封入用ガスラインに容器を接続して
封入用ガスを加圧封入するようにしてもよい。The operation of pressurizing and enclosing the encapsulating gas can be carried out continuously from vacuum suction of the fine particle-containing gas into the container. After the vacuum suction, the gas is temporarily stored and then, for example, before use or before shipment. You may make it connect a container to the gas line for injection of another type | system | group, and pressurize and inject the gas for injection.
【0030】希釈用ガス供給部50は、粒子計測器や粒
子捕集器等の機器の性能評価を行う際に微粒子含有圧縮
ガスの微粒子濃度を希釈する必要がある場合に用いられ
るものであって、高圧ガス容器(ガスボンベ)51内に
充填された希釈用ガスを、圧力調整器52、流量調整器
53、フィルター54、弁55Vを有する希釈用ガス導
入ライン55を通して微粒子含有圧縮ガス供給ライン3
6に導入するように形成されている。したがって、微粒
子含有圧縮ガス供給ライン36に供給された微粒子含有
圧縮ガス量に対する希釈用ガスの導入量をあらかじめ設
定しておくことにより、使用先に供給する微粒子含有圧
縮ガスを所望の微粒子濃度に調節することができる。希
釈用ガスには、封入用ガスと同じガスを用いることも、
異なる種類のガスを用いることもでき、各種混合ガスを
用いることもできる。The dilution gas supply section 50 is used when it is necessary to dilute the fine particle concentration of the fine particle-containing compressed gas when evaluating the performance of equipment such as a particle measuring instrument and a particle collector. The diluent gas filled in the high-pressure gas container (gas cylinder) 51 is passed through the diluent gas introduction line 55 having the pressure regulator 52, the flow rate regulator 53, the filter 54, and the valve 55V, and the fine particle-containing compressed gas supply line 3
6 is formed so as to be introduced. Therefore, by setting the introduction amount of the diluting gas with respect to the amount of the fine particle-containing compressed gas supplied to the fine particle-containing compressed gas supply line 36 in advance, the fine particle-containing compressed gas supplied to the destination is adjusted to a desired fine particle concentration. can do. It is possible to use the same gas as the filling gas for the dilution gas,
Different kinds of gases may be used, and various mixed gases may be used.
【0031】また、高圧ガス容器51内の圧力よりも機
器に供給する微粒子含有圧縮ガスの圧力が高い場合は、
圧力調整器52に代えて圧縮機を設置すればよい。この
ようにしてあらかじめ設定された微粒子濃度に調節され
た微粒子含有圧縮ガスは、微粒子含有圧縮ガス供給ライ
ン36から流量調整器56を通って使用先、例えば性能
評価を行う機器に供給される。When the pressure of the compressed gas containing fine particles supplied to the equipment is higher than the pressure in the high pressure gas container 51,
A compressor may be installed instead of the pressure regulator 52. The fine particle-containing compressed gas adjusted to the preset fine particle concentration in this manner is supplied from the fine particle-containing compressed gas supply line 36 through the flow rate adjuster 56 to the place of use, for example, a device for performance evaluation.
【0032】さらに、希釈用ガス導入ライン55に微粒
子除去用のフィルター54を設けておくことにより、希
釈用ガス導入ライン55から微粒子含有圧縮ガス供給ラ
イン36に余計な微粒子が混入することを防ぐことがで
きる。さらに、希釈用ガス導入ライン55における配管
や弁、圧力制御器、流量制御器等も、ガスが接触する部
分の材質を全て金属製としておくことが望ましい。Further, by providing a filter 54 for removing fine particles in the dilution gas introducing line 55, it is possible to prevent extra fine particles from being mixed from the dilution gas introducing line 55 to the fine particle-containing compressed gas supply line 36. You can Further, it is desirable that the pipes and valves, the pressure controller, the flow controller, and the like in the dilution gas introduction line 55 are all made of metal at the parts in contact with the gas.
【0033】なお、封入用ガスや希釈用ガスとしては、
微粒子及び微粒子生成時に使用したガス、封入用ガス及
び希釈用ガス相互間で反応しなければ任意のガスを組み
合わせて使用することが可能である。また、封入用ガス
と希釈用ガスとが異なるガス種の場合、封入用ガス量に
対して希釈用ガス量を多くすることにより、この希釈用
ガスを微粒子含有圧縮ガスの主成分にすることができ
る。As the filling gas and the diluting gas,
Any gas may be used in combination as long as the fine particles and the gas used for producing the fine particles, the filling gas and the diluting gas do not react with each other. When the filling gas and the diluting gas are different gas species, the diluting gas can be made the main component of the compressed gas containing fine particles by increasing the diluting gas amount relative to the filling gas amount. it can.
【0034】例えば、前記各種微粒子発生法において、
配管等と反応したり、燃焼、爆発したりするおそれがあ
るために使用困難なモノシラン、アルシン、酸素、水
素、塩化水素、塩素等を主成分とした微粒子含有圧縮ガ
スを製造する場合には、微粒子の発生時や封入用ガスと
して安全な不活性ガス、例えばアルゴンや窒素を使用
し、最終的な希釈用ガスとしてこれらのガスを使用する
ことにより、これらのガスを主成分とした微粒子含有圧
縮ガスをより安全に製造することができる。For example, in the above various fine particle generating methods,
When producing a compressed gas containing fine particles whose main components are monosilane, arsine, oxygen, hydrogen, hydrogen chloride, chlorine, etc., which are difficult to use because they may react with pipes, burn, or explode. By using a safe inert gas such as argon or nitrogen as the gas for the generation of fine particles or as the filling gas, and using these gases as the final diluting gas, compression containing fine particles containing these gases as the main component Gas can be produced more safely.
【0035】[0035]
【実施例】実施例1
図1の系統図に示した構成の装置を使用して微粒子含有
圧縮ガス製造装置の性能を確認する実験を行った。な
お、容器31をはじめとする各配管、弁、機器における
ガス接触部は全て金属製としている。また、微粒子含有
ガス供給部10における微粒子発生源11には前記金属
管加熱法を採用した。具体的には、SUS316L製の
金属管内にアルゴンガスを流通させながら、金属管を外
部から溶接機で加熱することによって金属管内にヒュー
ムを発生させ、このヒュームをアルゴンガスに同伴させ
ることによって微粒子を含有するアルゴンガスを生成
し、これを微粒子含有ガス供給ライン12から真空吸引
部20に供給するようにした。このとき発生した微粒子
は、SUS316Lの成分であるクロム、マンガン、
鉄、ニッケル等を主成分としている。EXAMPLES Example 1 An experiment was conducted to confirm the performance of the apparatus for producing compressed gas containing fine particles, using the apparatus having the configuration shown in the system diagram of FIG. In addition, all the pipes, valves, and gas contacting parts of the equipment including the container 31 are made of metal. Further, the metal tube heating method was adopted as the particle generation source 11 in the particle-containing gas supply unit 10. Specifically, while flowing argon gas in a metal tube made of SUS316L, the metal tube is externally heated by a welding machine to generate fumes in the metal tube, and the fumes are entrained in the argon gas to generate fine particles. The contained argon gas was generated and supplied to the vacuum suction unit 20 from the fine particle-containing gas supply line 12. The fine particles generated at this time are chromium, manganese, which is a component of SUS316L,
Main components are iron and nickel.
【0036】さらに、真空吸引部20では、大径管21
に供給される微粒子含有ガスの量よりも、吸引管22か
ら吸引する微粒子含有ガスの量を少なく設定するととも
に、等速吸引で微粒子含有ガスを吸引するように流量調
整器23を設定した。封入用ガス供給部40からは、高
圧ガス容器44に約15MPaで充填されたアルゴンガ
スを圧力調整器43で減圧して供給した。同様に、希釈
用ガス供給部50からも、高圧ガス容器51に約15M
Paで充填されたアルゴンガスを圧力調整器52及び流
量調整器53で圧力及び流量を調節して微粒子含有圧縮
ガス供給ライン36に導入した。Further, in the vacuum suction unit 20, the large diameter pipe 21
The amount of the fine particle-containing gas sucked from the suction pipe 22 is set to be smaller than the amount of the fine particle-containing gas supplied to, and the flow rate regulator 23 is set to suck the fine particle-containing gas at a constant velocity. From the filling gas supply unit 40, the argon gas filled in the high-pressure gas container 44 at about 15 MPa was decompressed by the pressure regulator 43 and supplied. Similarly, from the diluting gas supply unit 50, about 15M is stored in the high pressure gas container 51.
The pressure and flow rate of the argon gas filled with Pa were adjusted by the pressure adjuster 52 and the flow rate adjuster 53, and were introduced into the fine particle-containing compressed gas supply line 36.
【0037】まず、比較対照として、微粒子含有ガスを
容器内に流通させて微粒子含有圧縮ガスを製造した(流
通捕集)。すなわち、弁12V,24V,32V,34
V,35V,39Vを開き(他の弁は閉)、ガス導出ラ
イン34,排気ライン35を介して真空ポンプ39Pで
容器31内を排気しながら、微粒子含有ガス供給部10
で生成した微粒子含有ガスを、微粒子含有ガス供給ライ
ン12,ガス吸引ライン24,ガス導入ライン32を介
して容器31内に流通させた。このとき、容器31内の
ガス流通圧力は略大気圧とした。First, as a comparative control, a gas containing fine particles was circulated in a container to produce a compressed gas containing fine particles (flow collection). That is, the valves 12V, 24V, 32V, 34
V, 35V, 39V are opened (other valves are closed), and while the inside of the container 31 is exhausted by the vacuum pump 39P via the gas outlet line 34 and the exhaust line 35, the particulate-containing gas supply unit 10
The fine particle-containing gas generated in Step 2 was circulated into the container 31 via the fine particle-containing gas supply line 12, the gas suction line 24, and the gas introduction line 32. At this time, the gas circulation pressure in the container 31 was set to about atmospheric pressure.
【0038】一方、本発明方法を適用して微粒子含有圧
縮ガスを製造する場合(吸引捕集)は、最初に、弁34
V,35V,39Vを開き(他の弁は閉)、真空ポンプ
39Pによって容器31内を−95kPaまで真空排気
し、容器31内の真空度を真空計37bで確認した後、
弁34V,35V,39Vを閉じて真空に封じ切った。On the other hand, when the compressed gas containing fine particles is produced by applying the method of the present invention (suction collection), first, the valve 34 is used.
V, 35V, 39V are opened (other valves are closed), the inside of the container 31 is evacuated to -95 kPa by the vacuum pump 39P, and after confirming the degree of vacuum in the container 31 with the vacuum gauge 37b,
The valves 34V, 35V and 39V were closed and closed to vacuum.
【0039】次に、弁12V,24V,32Vを開き、
微粒子含有ガス供給部10で毎分3.6リットルで生成
した微粒子含有ガスを真空吸引部20の流量調整器23
で吸込み流量が毎分1.0リットルの一定になるように
制御しながら容器31内に真空吸引させ、容器内の圧力
が−15kPaになるまで微粒子含有ガスを容器内に導
入してから、弁12V,24V,32Vを閉じて封入し
た。その後、弁41V,33V,33V,34Vを開
き、封入用ガス供給部40からの封入用ガスを、封入用
ガス供給ライン41、バイパスライン33、ガス導出ラ
イン34を通して逆方向から容器31内に導入し、容器
31内の圧力を0.5MPaまで上昇させ、この圧力を
圧力計37aで確認してから弁41V,33V,33
V,34Vを閉じて封入した。Next, open the valves 12V, 24V and 32V,
The fine particle-containing gas generated at the fine particle-containing gas supply unit 10 at a rate of 3.6 liters per minute is used as the flow rate controller 23 of the vacuum suction unit 20.
While controlling so that the suction flow rate is constant at 1.0 liter per minute, vacuum suction is performed in the container 31, and the fine particle-containing gas is introduced into the container until the pressure in the container becomes −15 kPa, and then the valve is closed. 12V, 24V and 32V were closed and sealed. After that, the valves 41V, 33V, 33V, 34V are opened, and the filling gas from the filling gas supply unit 40 is introduced into the container 31 from the opposite direction through the filling gas supply line 41, the bypass line 33, and the gas outlet line 34. Then, the pressure in the container 31 is increased to 0.5 MPa, and this pressure is confirmed by the pressure gauge 37a, and then the valves 41V, 33V, 33
V and 34 V were closed and sealed.
【0040】前記流通捕集と吸引捕集とにおける容器3
1内の微粒子の状況を、両容器内のガスを粒子計測器に
それぞれ導入し、粒径とパーティクル(微粒子)数との
関係を測定することによって判定した。その結果を図2
に示す。この結果から、流通捕集に比べて吸引捕集が極
めて有効であることが確認できた。また、吸引捕集によ
る微粒子含有圧縮ガスの製造を繰り返して行ったが、真
空計37b及び圧力計37aで真空度及び封入圧力をそ
れぞれ確認することにより、再現性よく微粒子含有圧縮
ガスを製造できることも判明した。Container 3 in the above-mentioned flow collection and suction collection
The state of the fine particles in 1 was determined by introducing the gas in both containers into a particle measuring instrument and measuring the relationship between the particle diameter and the number of particles (fine particles). The result is shown in Figure 2.
Shown in. From this result, it was confirmed that the suction collection was extremely effective as compared with the distribution collection. Although the production of the compressed gas containing fine particles by suction collection was repeated, it is possible to produce the compressed gas containing fine particles with good reproducibility by confirming the degree of vacuum and the enclosed pressure with the vacuum gauge 37b and the pressure gauge 37a, respectively. found.
【0041】実施例2
弁シートを合成樹脂製とした以外は実施例1と同様の吸
引捕集操作を行って微粒子含有圧縮ガスをそれぞれ製造
し、弁シートの材質が合成樹脂の場合と金属の場合との
比較を行った。結果を図3に示す。この結果から、微粒
子含有ガス及び微粒子含有圧縮ガスが接触する部分を全
て金属で形成することが望ましいことがわかる。Example 2 A compressed gas containing fine particles was manufactured by performing the same suction and collection operation as in Example 1 except that the valve seat was made of synthetic resin, and the valve seat was made of synthetic resin or metal. A comparison was made with the case. The results are shown in Fig. 3. From this result, it is found that it is desirable to form all the portions where the fine particle-containing gas and the fine particle-containing compressed gas come into contact with metal.
【0042】実施例3
図4の系統図に示すように、流量調整器23の下流側に
分級器25を設置して微粒子を40nm、51nm、6
9nmに分級した以外は実施例1と同様の吸引捕集操作
を行って微粒子含有圧縮ガスをそれぞれ製造し、各粒径
について微粒子含有圧縮ガスの供給時間とパーティクル
数との関係を測定した。結果を図5に示す。この結果か
ら、粒径40nm、51nm、69nmの微粒子が30
分間は非常に安定して供給されていることがわかる。な
お、以下の微粒子含有圧縮ガス製造装置の図示におい
て、図1に示した微粒子含有圧縮ガス製造装置と同一の
構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明は省略
する。Example 3 As shown in the system diagram of FIG. 4, a classifier 25 was installed on the downstream side of the flow rate adjuster 23 to collect fine particles of 40 nm, 51 nm, 6
The compressed gas containing fine particles was manufactured by performing the same suction and collection operation as in Example 1 except that the particle size was 9 nm, and the relationship between the supply time of the compressed gas containing fine particles and the number of particles was measured for each particle size. Results are shown in FIG. From these results, it was found that 30
It can be seen that the supply is extremely stable for the minutes. In the following illustration of the apparatus for producing compressed gas containing fine particles, the same components as those in the apparatus for producing compressed gas containing fine particles shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0043】実施例4
図6の系統図に示すように、流量調整器56の下流側に
粒子捕集器71と粒子計測器72とを接続し、粒子捕集
器(フィルター)71の捕集効率性能の評価を行った。
すなわち、弁72V,73Vを開いて弁74V,75V
を閉じ、微粒子含有圧縮ガスを粒子捕集器71に通した
場合(捕集時)と、弁72V,73Vを閉じて弁74
V,75Vを開き、粒子捕集器71を通さなかった場合
(バイパス時)とにおけるガス中の微粒子の状態を粒子
計測器(凝縮核粒子計測器)72で測定した。Embodiment 4 As shown in the system diagram of FIG. 6, a particle collector 71 and a particle measuring device 72 are connected to the downstream side of the flow rate controller 56 to collect the particle collector (filter) 71. The efficiency performance was evaluated.
That is, the valves 72V and 73V are opened and the valves 74V and 75V are opened.
When the compressed gas containing fine particles is passed through the particle collector 71 (at the time of collection), the valves 72V and 73V are closed and the valve 74 is closed.
V and 75V were opened, and the state of the fine particles in the gas when the particle collector 71 was not passed (at the time of bypass) was measured by the particle measuring device (condensation nucleus particle measuring device) 72.
【0044】なお、粒子計測器の前段には分級器76
が、後段には真空ポンプ77がそれぞれ設けられて測定
に必要な量のガスを粒子計測器72に導き、余剰のガス
は排気弁78Vから排気ラインへ排出するようにした。
捕集時及びバイパス時の測定結果を図7に示す。この結
果から、この粒子捕集器71における金属微粒子の捕集
効率が97%であることが判明した。A classifier 76 is provided in front of the particle measuring instrument.
However, vacuum pumps 77 are provided in the subsequent stages, respectively, to guide the amount of gas required for measurement to the particle measuring instrument 72, and the surplus gas is discharged from the exhaust valve 78V to the exhaust line.
The measurement results at the time of collection and bypass are shown in FIG. From this result, it was found that the collection efficiency of the metal fine particles in the particle collector 71 was 97%.
【0045】実施例5
図8の系統図に示すように、ガスの出入口を共用した容
器31aを使用し、実施例1と同様にして吸引捕集を行
い、微粒子含有圧縮ガスを製造した。得られた微粒子含
有圧縮ガスにおける粒径とパーティクル数との関係を測
定したところ、実施例1と略同様の結果が得られた。Example 5 As shown in the system diagram of FIG. 8, a container 31a having a common gas inlet / outlet was used and suction collection was carried out in the same manner as in Example 1 to produce a compressed gas containing fine particles. When the relationship between the particle size and the number of particles in the obtained fine particle-containing compressed gas was measured, the same results as in Example 1 were obtained.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
実際の工業ガスライン中で用いられるガスと同等の圧力
を有し、かつ、任意のガスを主成分とする微粒子含有圧
縮ガスを容易に、しかも、安定した状態で得ることがで
きる。したがって、粒子計測器や粒子捕集器の評価、例
えば粒子計測器の校正や検査、フィルターの粒子捕集効
率の検査等を実際の操業条件に近い条件で行うことがで
きる。As described above, according to the present invention,
It is possible to easily and stably obtain a fine particle-containing compressed gas that has a pressure equivalent to that of a gas used in an actual industrial gas line and that contains an arbitrary gas as a main component. Therefore, it is possible to evaluate the particle measuring device and the particle collecting device, for example, calibrate and inspect the particle measuring device and inspect the particle collecting efficiency of the filter under conditions close to actual operating conditions.
【図1】 本発明の微粒子含有圧縮ガス製造装置の一形
態例を示す系統図である。FIG. 1 is a system diagram showing an example of an embodiment of a device for producing compressed gas containing fine particles of the present invention.
【図2】 実施例1の流通捕集及び吸引捕集における粒
径とパーティクル数との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the particle size and the number of particles in the flow collection and suction collection of Example 1.
【図3】 実施例2において、弁シートの材質が合成樹
脂の場合と金属の場合とにおける粒径とパーティクル数
との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the particle size and the number of particles when the material of the valve seat is synthetic resin and metal in Example 2.
【図4】 実施例3で使用した微粒子含有圧縮ガス製造
装置の系統図である。FIG. 4 is a system diagram of an apparatus for producing a compressed gas containing fine particles used in Example 3.
【図5】 実施例3において、微粒子含有圧縮ガスの供
給時間とパーティクル数との関係を示す図である。5 is a diagram showing a relationship between a supply time of a compressed gas containing fine particles and the number of particles in Example 3. FIG.
【図6】 実施例4で使用した微粒子含有圧縮ガス製造
装置の系統図である。FIG. 6 is a system diagram of a device for producing compressed gas containing fine particles used in Example 4.
【図7】 実施例4において、捕集時及びバイパス時に
おける粒径とパーティクル数との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the particle size and the number of particles during collection and bypass in Example 4.
【図8】 実施例5で使用した微粒子含有圧縮ガス製造
装置の系統図である。FIG. 8 is a system diagram of a device for producing compressed gas containing fine particles used in Example 5.
10…微粒子含有ガス供給部、11…微粒子発生源、1
2…微粒子含有ガス供給ライン、20…真空吸引部、2
1…大径管、22…吸引管、23…流量調整器、24…
ガス吸引ライン、25…分級器、30…容器部、31,
31a…容器、32…ガス導入ライン、33…バイパス
ライン、34…ガス導出ライン、35…排気ライン、3
6…微粒子含有圧縮ガス供給ライン、37a…圧力計、
37b…真空計、38…放圧ライン、39P…真空ポン
プ、40…封入用ガス供給部、41…封入用ガス供給ラ
イン、42…フィルター、43…圧力調整器、44…高
圧ガス容器、50…希釈用ガス供給部、51…高圧ガス
容器、52…圧力調整器、53…流量調整器、54…フ
ィルター、55…希釈用ガス導入ライン、56…流量調
整器、71…粒子捕集器、72…粒子計測器10 ... Fine particle-containing gas supply unit, 11 ... Fine particle generation source, 1
2 ... fine particle-containing gas supply line, 20 ... vacuum suction section, 2
1 ... Large diameter tube, 22 ... Suction tube, 23 ... Flow rate regulator, 24 ...
Gas suction line, 25 ... classifier, 30 ... container part, 31,
31a ... Vessel, 32 ... Gas introduction line, 33 ... Bypass line, 34 ... Gas derivation line, 35 ... Exhaust line, 3
6 ... Fine-particle-containing compressed gas supply line, 37a ... Pressure gauge,
37b ... Vacuum gauge, 38 ... Pressure release line, 39P ... Vacuum pump, 40 ... Filling gas supply section, 41 ... Filling gas supply line, 42 ... Filter, 43 ... Pressure regulator, 44 ... High pressure gas container, 50 ... Diluting gas supply unit, 51 ... High-pressure gas container, 52 ... Pressure regulator, 53 ... Flow rate regulator, 54 ... Filter, 55 ... Diluting gas introduction line, 56 ... Flow rate regulator, 71 ... Particle collector, 72 ... Particle counter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 裕 東京都港区西新橋1−16−7 日本酸素株 式会社内 Fターム(参考) 2G052 AA00 AA39 AD22 AD24 AD44 CA03 CA04 CA05 CA12 CA38 DA27 EA03 FD00 FD01 GA09 HA18 HC25 HC28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Yu Kimura 1-16-7 Nishi-Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Japan Oxygen Stock Inside the company F term (reference) 2G052 AA00 AA39 AD22 AD24 AD44 CA03 CA04 CA05 CA12 CA38 DA27 EA03 FD00 FD01 GA09 HA18 HC25 HC28
Claims (7)
子含有ガスを真空吸引した後、該容器内に封入用ガスを
加圧封入することを特徴とする微粒子含有圧縮ガスの製
造方法。1. A method for producing a compressed gas containing fine particles, which comprises vacuum-evacuating a fine particle-containing gas into a container that has been evacuated in advance, and then pressurizing and enclosing the filling gas in the container.
するときに、該ガスの吸引流量を一定流量に調節するこ
とを特徴とする請求項1記載の微粒子含有圧縮ガスの製
造方法。2. The method for producing a compressed gas containing fine particles according to claim 1, wherein the suction flow rate of the gas containing the fine particles is adjusted to a constant flow rate when the gas is sucked into the container under vacuum.
a(ゲージ圧)以下であることを特徴とする請求項1記載
の微粒子含有圧縮ガスの製造方法。3. The pressure of the gas containing fine particles is 0.2 MP.
The method for producing a compressed gas containing fine particles according to claim 1, wherein the pressure is a (gauge pressure) or less.
5MPa(ゲージ圧)以下であることを特徴とする請求項
1記載の微粒子含有圧縮ガスの製造方法。4. The pressure of the filling gas pressurized by the filling gas is 1
The method for producing a compressed gas containing fine particles according to claim 1, wherein the pressure is 5 MPa (gauge pressure) or less.
該容器内を真空排気する真空ポンプと、微粒子含有圧縮
ガス中に含有される微粒子を含有した微粒子含有ガスを
生成する微粒子含有ガス供給部と、該微粒子含有ガス供
給部で生成した微粒子含有ガスを前記容器内に吸引する
ための真空吸引部と、前記容器内に加圧封入される封入
用ガスを供給する封入用ガス供給部と、容器内の微粒子
含有圧縮ガスを使用先へ供給する微粒子含有圧縮ガス供
給ラインとを備えていることを特徴とする微粒子含有圧
縮ガスの製造装置。5. A container for storing compressed gas containing fine particles,
A vacuum pump for evacuating the inside of the container, a fine particle-containing gas supply unit for producing a fine particle-containing gas containing fine particles contained in the fine particle-containing compressed gas, and a fine particle-containing gas produced by the fine particle-containing gas supply unit. A vacuum suction unit for sucking into the container, a filling gas supply unit that supplies a filling gas that is pressurized and sealed in the container, and a fine particle-containing unit that supplies the fine particle-containing compressed gas in the container to the destination. An apparatus for producing a compressed gas containing fine particles, comprising: a compressed gas supply line.
ガスが接触する部分が全て金属で形成されていることを
特徴とする請求項5記載の微粒子含有圧縮ガスの製造装
置。6. The apparatus for producing a fine particle-containing compressed gas according to claim 5, wherein all the portions in contact with the fine particle-containing gas and the fine particle-containing compressed gas are formed of a metal.
供給部で生成した微粒子含有ガスを外気に向けて吐出す
る大径管と、該大径管内に同軸状に挿入された小径管か
らなる吸引管とを有していることを特徴とする請求項5
記載の微粒子含有圧縮ガスの製造装置。7. The vacuum suction unit is composed of a large-diameter pipe that discharges the fine-particle-containing gas generated in the fine-particle-containing gas supply unit toward the outside air, and a small-diameter pipe that is coaxially inserted into the large-diameter pipe. It has a suction pipe, and it is characterized by the above-mentioned.
An apparatus for producing a compressed gas containing fine particles as described.
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---|---|---|---|
JP2002074556A JP2003270118A (en) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | Method and device for manufacturing compressed gas containing fine particulates |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008164446A (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Horiba Ltd | Particle number measuring system |
WO2013124934A1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-08-29 | 日本特殊陶業株式会社 | Microparticle detection system |
-
2002
- 2002-03-18 JP JP2002074556A patent/JP2003270118A/en active Pending
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JP2013170951A (en) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Fine particle detection system |
US9395273B2 (en) | 2012-02-21 | 2016-07-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Microparticle detection system |
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