JP2013175321A - 質量分析装置及びその使用方法、並びにガス透過特性測定方法 - Google Patents

質量分析装置及びその使用方法、並びにガス透過特性測定方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2013175321A
JP2013175321A JP2012038194A JP2012038194A JP2013175321A JP 2013175321 A JP2013175321 A JP 2013175321A JP 2012038194 A JP2012038194 A JP 2012038194A JP 2012038194 A JP2012038194 A JP 2012038194A JP 2013175321 A JP2013175321 A JP 2013175321A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
ionization
temperature
container
cleaning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012038194A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6002404B2 (ja
Inventor
Kazuaki Mizogami
員章 溝上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon API Co Ltd
Original Assignee
Nippon API Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon API Co Ltd filed Critical Nippon API Co Ltd
Priority to JP2012038194A priority Critical patent/JP6002404B2/ja
Publication of JP2013175321A publication Critical patent/JP2013175321A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6002404B2 publication Critical patent/JP6002404B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

【課題】測定対象ガス中に含まれる極めて微量の含有物質を検出する。
【解決手段】質量分析装置1は、測定対象ガスとクリーニングガスとが切り替えて導入されるガス導入口2a及びガス導入口2aから導入されたガスを排気するガス排気口2bを有するイオン化部2と、イオン化部2によりイオン化されたイオンを分析する質量分析部4と、イオン化部2を加熱するイオン化部加熱手段12と、イオン化部2を強制的に冷却するイオン化部冷却手段13と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、質量分析装置及びその使用方法、並びにガス透過特性測定方法に関するものである。
従来から、測定対象ガスが導入されるガス導入口及び前記ガス導入口から導入されたガスを排気するガス排気口を有するイオン化部と、前記イオン化部によりイオン化されたイオンを分析する質量分析部と、を備えた質量分析装置が提供されている(例えば、下記特許文献1)。
従来、このような質量分析装置では、測定対象ガスに含まれる水蒸気がイオン化部に凝縮されてしまうのを防止するため、イオン化部を加熱するヒータが設けられ、前記ヒータによりイオン化部が約120゜Cに加熱された状態で、前記ガス導入口に前記測定対象ガスを導入しつつ前記ガス導入口からの導入されたガスを前記ガス排気口から排気させながら、前記測定対象ガスの質量分析を行っていた。
また、下記特許文献2には、被測定物のガス透過特性を測定するガス透過特性測定方法であって、前記被測定物により仕切られて画成された第1及び第2の空間が容器内に形成されるように、前記被測定物を容器内に保持し、前記第1の空間に第1のガスを通流させるとともに、前記第2の空間に前記第1のガスに含まれない成分を含む第2のガスを存在させ、前記第1の空間を通流したガスをガス分析装置で分析することにより、前記被測定物のガス透過特性を測定するガス透過特性測定方法が開示されている。
従来は、このようなガス透過特性測定方法においても、前記従来の質量分析装置を用いた前記従来の分析手法が用いられていた。
特開平10−090227号公報 特開2003−322583号公報
しかしながら、本発明者による研究の結果、前記従来の質量分析装置を用いた前記従来の分析手法では、測定対象ガス中に含まれる極めて微量の含有物質(例えば、100ppt以下の水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)がバックグラウンドに埋もれてしまう結果、当該微量の含有物質を検出することができないことが、判明した。すなわち、イオン化部が約120゜Cに加熱されているため、イオン化部自体が、自身に付着している水分、水素、二酸化炭素等に起因して、相対的に量の多い水蒸気等(例えば、1ppb程度の水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)を発生する発生源となってしまい、イオン化部自体が発生する水蒸気等(例えば、1ppb程度の水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)がバックグラウンドとなって、測定対象ガス中に含まれる極めて微量の水蒸気等(例えば、100ppt以下の水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)を検出することができないことが判明した。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、測定対象ガス中に含まれる極めて微量の含有物質を検出することができる質量分析装置及びその使用方法、並びに、前記使用方法を用いたガス透過特性測定方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第1の態様による質量分析装置は、測定対象ガスとクリーニングガスとが切り替えて導入されるガス導入口、及び、前記ガス導入口から導入されたガスを排気するガス排気口を有するイオン化部と、前記イオン化部によりイオン化されたイオンを分析する質量分析部と、前記イオン化部を加熱するイオン化部加熱手段と、前記イオン化部を強制的に冷却するイオン化部冷却手段と、を備えたものである。
前記測定対象ガスは、例えば、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガス中に、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)のうちの1種以上を含んだガスであってもよい。前記クリーニングガスは、例えば、高純度のアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスでもよい。これらの点は、後述する各態様についても同様である。
前記イオン化部加熱手段は、例えば、電熱線等からなるヒータでもよいし、シーズヒータでもよい。前記イオン化部冷却手段は、例えば、送風機等の空冷手段でもよいし、冷却水等の冷却液等を用いた水冷手段でもよいし、液体窒素や液体ヘリウム等を気化させた冷温ガスを用いた冷却手段でもよい。また、前記イオン化部加熱手段及び前記イオン化部冷却手段は、例えば、ペルチェ素子で兼用してもよい。
この第1の態様によれば、例えば下記第2の態様のように使用することによって、測定対象ガス中に含まれる極めて微量の含有物質(例えば、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)を検出することができる。
第2の態様による質量分析装置の使用方法は、前記第1の態様による質量分析装置を使用する方法であって、前記イオン化部加熱手段及び前記イオン化部冷却手段のうちの少なくとも前記イオン化部加熱手段を用いて前記イオン化部を第1の温度以上に加熱した状態で、前記ガス導入口に前記クリーニングガスを導入しつつ前記ガス導入口から導入されたガスを前記ガス排気口から排気させるイオン化部クリーニング段階と、前記イオン化部クリーニング段階の後に、前記イオン化部加熱手段及び前記イオン化部冷却手段のうちの少なくとも前記イオン化部冷却手段を用いて前記イオン化部を前記第1の温度よりも低い温度にした状態で、前記ガス導入口に前記測定対象ガスを導入しつつ前記ガス導入口からの導入されたガスを前記ガス排気口から排気させながら、前記測定対象ガスの質量分析を行う分析段階と、を備えたものである。
この第2の態様によれば、イオン化部クリーニング段階でイオン化部に付着している水分、水素、二酸化炭素等の不純物が低減された後に、イオン化部の温度をイオン化部クリーニング段階での温度よりも低い温度にして分析段階が行われるので、分析段階でイオン化部から発生される水蒸気、水素、二酸化炭素等の不純物が低減される。したがって、第2の態様によれば、測定対象ガス中に含まれる極めて微量の含有物質(例えば、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)を検出することができる。
第3の態様による質量分析装置の使用方法は、前記第2の態様において、前記イオン化部クリーニング段階において前記クリーニングガスの質量分析を行い、その分析結果に基づいて前記イオン化部内のクリーニングガス中の不純物が低減されたことを確認してから、前記イオン化部クリーニング段階を終了するものである。
この第3の態様によれば、イオン化部クリーニング段階においてそのクリーニング効果が実際に確認された後にイオン化部クリーニング段階が終了されるので、イオン化部のクリーニングをより確実に所望の程度行うことができる。もっとも、前記第2の態様では、必ずしもこのような確認を行う必要がなく、例えば、イオン化部クリーニング段階を予め定めた所定時間継続した後に終了させてもよい。
第4の態様による質量分析装置の使用方法は、前記第2又は第3の態様において、前記分析段階において前記イオン化部を50゜C以下の温度にするものである。
この第4の態様によれば、前述した従来技術のようにイオン化部の温度を約120゜Cにして分析段階を行う場合に比べて、イオン化部からの水蒸気、水素、二酸化炭素等の不純物の発生量が大幅に減るので、測定対象ガス中に含まれるより微量の含有物質(例えば、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)を検出することができる。
第5の態様による質量分析装置の使用方法は、前記第2乃至第4のいずれかの態様において、(i)前記質量分析装置は、前記測定対象ガスを前記ガス導入口に導く管路と、前記管路の少なくとも一部を加熱する管路加熱手段とを有し、(ii)前記分析段階の前に行われる管路クリーニング段階であって、前記管路加熱手段を用いて前記管路の前記少なくとも一部を第2の温度以上に加熱した状態で、前記測定対象ガスに代えてクリーニングガスを前記管路の前記少なくとも一部に通流させる管路クリーニング段階を、備え、(iii)前記分析段階は、前記管路の前記少なくとも一部を前記第2の温度よりも低い温度にした状態で行われるものである。
この第5の態様によれば、管路クリーニング段階で管路に付着している水分、水素、二酸化炭素等の不純物が低減された後に、管路の温度を管路クリーニング段階での温度よりも低い温度にして分析段階が行われるので、分析段階で管路から発生される水蒸気、水素、二酸化炭素等の不純物が低減される。したがって、この第5の態様によれば、測定対象ガス中に含まれるより微量の含有物質(例えば、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)を検出することができる。
第6の態様による質量分析装置の使用方法は、測定対象ガスが導入されるガス導入口、及び、前記ガス導入口から導入されたガスを排気するガス排気口を有するイオン化部と、前記イオン化部によりイオン化されたイオンを分析する質量分析部とを備えた質量分析装置を使用する方法であって、前記イオン化部を50゜C以下の温度にした状態で、前記ガス導入口に前記測定対象ガスを導入しつつ前記ガス導入口から導入されたガスを前記ガス排気口から排気させながら、前記測定対象ガスの質量分析を行うものである。
この第6の態様によれば、前述した従来技術のようにイオン化部の温度を約120゜Cにして分析段階を行う場合に比べて、イオン化部からの水蒸気、水素、二酸化炭素等の不純物の発生量が大幅に減るので、測定対象ガス中に含まれる極めて微量の含有物質(例えば、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など))を検出することができる。
第7の態様による質量分析装置の使用方法は、前記第2乃至第6のいずれかの態様において、前記測定対象ガス中の水蒸気濃度が100ppt以下であるものである。
前記第2乃至第6の態様において、測定対象ガス中の水蒸気濃度が高いと、その水蒸気が分析段階においてイオン化部に付着する量が増大してしまうため、測定対象ガスの質量分析を適切に行うことができなくなってしまう。したがって、前記第7の態様のように、測定対象ガス中の水蒸気濃度が100ppt以下であることが好ましい。測定対象ガス中の水蒸気濃度は、50ppt以下であってもよいし、20ppt以下であってもよいし、10ppt以下であってもよい。
第8の態様によるガス透過特性測定方法は、被測定物のガス透過特性を測定するガス透過特性測定方法であって、前記被測定物により仕切られて画成された第1及び第2の空間が容器内に形成されるように、前記被測定物を容器内に保持し、前記第1の空間に第1のガスを通流させるとともに、前記第2の空間に前記第1のガスに含まれない成分を含む第2のガスを存在させ、前記第1の空間を通流したガスを分析することにより、前記被測定物のガス透過特性を測定するガス透過特性測定方法において、前記第1の空間を通流したガスを前記測定対象ガスとして、前記第2乃至第7のいずれかの態様による質量分析装置の使用方法を用いて、前記測定対象ガスの質量分析を行うものである。
この第8の態様によれば、第1の空間に第1のガスを通流させ、第2の空間に第2のガスを存在させているので、第1の空間と第2の空間との間の被測定物のガス透過率がゼロでなければ、第2の空間内の第2のガスがそのガス透過率に応じて拡散等により第1の空間内に侵入し、第1の空間を通流したガス中には、第2のガスの成分が含まれる。また、第1の空間と第2の空間との間の被測定物のガス透過率がゼロであれば、第2の空間内の第2のガスは第1の空間内に侵入せず、第1の空間を通流したガス中には、第2のガスの成分が含まれない。第2のガスは第1のガスに含まれない成分(以下、説明の便宜上、「特有成分」という。)を含んでいるので、被測定物のガス透過率がゼロであるか否かによって、第1の空間を通流したガス中に特有成分が含まれるか否かが定まるとともに、被測定物のガス透過率がゼロなければ、第1の空間を通流したガス中に含まれる特有成分の量が被測定物のガス透過率に応じたものとなる。
したがって、この第8の態様によれば、膜や板や容器等の被測定物のガス透過特性を測定することができる。なお、本願明細書では、ガス透過特性はガス透過率に関する特性であり、例えば、ガス透過率がゼロか否かを測定結果として得てもよいし、ガス透過の度合い自体を測定結果として得てもよい。
そして、この第8の態様では、前記第2乃至第7のいずれかの態様による質量分析装置の使用方法が用いられているので、特有成分(例えば、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など))が極めて微量であっても検出できる。したがって、この第8の態様によれば、有機EL素子で用いられるガスバリア膜のように高いガスバリア性が要求される被測定物のリーク検査などに適している。
第9の態様によるガス透過特性測定方法は、前記第8の態様において、前記分析段階の前に行われる容器クリーニング段階であって、前記容器を加熱する容器加熱手段及び前記容器を強制的に冷却する容器冷却手段のうちの少なくとも前記管路加熱手段を用いて前記容器を第3の温度以上に加熱した状態で、前記第1及び第2の空間にそれぞれクリーニングガスを通流させる容器クリーニング段階を、備え、前記分析段階は、前記容器加熱手段及び前記容器冷却手段のうちの少なくとも前記容器冷却手段を用いて前記容器を前記第3の温度よりも低い温度にした状態で行われるものである。
前記容器加熱手段は、例えば、電熱線等からなるヒータでもよいし、シーズヒータでもよい。前記容器冷却手段は、例えば、送風機等の空冷手段でもよいし、冷却水等の冷却液等を用いた水冷手段でもよい。また、前記容器加熱手段及び前記容器冷却手段は、例えば、ペルチェ素子で兼用してもよい。
この第9の態様によれば、容器クリーニング段階で容器に付着している水分、水素、二酸化炭素等の不純物が低減された後に、容器の温度を容器クリーニング段階での温度よりも低い温度にして分析段階が行われるので、分析段階で容器から発生される水蒸気、水素、二酸化炭素等の不純物が低減される。したがって、この第9の態様によれば、測定対象ガス中に含まれるより微量の含有物質(例えば、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)が被測定物のガス透過特性をより正確に反映したものとなり、被測定物のガス透過特性をより精度良く測定することができる。
第10の態様によるガス透過特性測定方法は、前記第9の態様において、(i)前記質量分析装置は、前記測定対象ガスを前記ガス導入口に導く管路と、前記管路の少なくとも一部を加熱する管路加熱手段とを有し、(ii)前記分析段階の前に行われる管路クリーニング段階であって、前記管路加熱手段を用いて前記管路の前記少なくとも一部を第2の温度以上に加熱した状態で、前記測定対象ガスに代えてクリーニングガスを前記管路の前記少なくとも一部に通流させる管路クリーニング段階を、備え、(iii)前記分析段階は、前記管路の前記少なくとも一部を前記第2の温度よりも低い温度にした状態で行われ、(iv)前記分析段階は、前記イオン化部の温度及び前記管路の前記少なくとも一部の温度を前記容器の温度よりも高い温度にした状態で行われるものである。
この第10の態様によれば、分析段階において、前記イオン化部の温度及び前記管路の前記少なくとも一部の温度が前記容器の温度よりも高い温度にされるので、被測定物のガス透過特性を反映する含有物質、すなわち、測定対象ガス中に含まれるより微量の含有物質(例えば、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)が、前記管路や前記イオン化部に付着され難くなる。したがって、この第10の態様によれば、被測定物のガス透過特性をより精度良く測定することができる。
なお、前記第1乃至第8の態様において、前記質量分析装置は、大気圧イオン化質量分析装置であってもよい。
本発明によれば、測定対象ガス中に含まれる極めて微量の含有物質を検出することができる質量分析装置及びその使用方法、並びに、前記使用方法を用いたガス透過特性測定方法を提供することができる。
本発明の一実施の形態による質量分析装置を用いたガス透過特性測定装置を模式的に示す概略構成図である。 図1中の質量分析装置を用いた他のガス透過特性測定装置を模式的に示す概略構成図である。 図1中の質量分析装置を用いた他の測定装置を模式的に示す概略構成図である。
以下、本発明による質量分析装置及びその使用方法並びにガス透過特性測定方法について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施の形態による質量分析装置1を用いたガス透過特性測定装置を模式的に示す概略構成図である。
本実施の形態による質量分析装置1は、大気圧イオン化質量分析装置として構成され、イオン化部2と、差動排気部3と、イオン化部2によりイオン化され差動排気部3を介して導入されたイオンを分析する質量分析部4と、を備えている。イオン化部2は、測定対象ガス(サンプルガス)とクリーニングガスとが切り替えて導入されるガス導入口2aと、ガス導入口2aから導入されたガスを排気するガス排気口2bと、イオン化部2の室内に配置されイオン化を行うための放電針2cとを有している。ガス排気口2bには大気に解放した排気管5が接続され、ガス排気口2bから排気されたガスは排気管5を介して外部に排気される。
イオン化部2と差動排気部3との間は、細穴6を有する仕切り部で仕切られ、差動排気部3と質量分析部4との間は、細穴7を有する仕切り部で仕切られ、差動排気部3の真空ポンプ8及び質量分析部4の真空ポンプ9により、それぞれの圧力が維持できるようになっている。質量分析部4は質量分離部10及び検出部11を有し、大気圧又はこれに近い圧力のイオン化部2でイオン化されたイオンが差動排気部3を通って、高真空の質量分析部4で分析できるようになっている。
本実施の形態による質量分析装置1は、イオン化部2を加熱するイオン化部加熱手段としてのヒータ12と、イオン化部2を強制的に冷却するイオン化部冷却手段としての複数の空冷ファン13とを備えている。イオン化部2の外壁には、イオン化部2の冷却効率を高めるために、放熱フィン14が設けられている。もっとも、放熱フィン14は必ずしも設ける必要はない。本実施の形態では、ヒータ12としてシーズヒータが用いられ、ヒータ12は、イオン化部2の外壁部に挿入されている。もっとも、ヒータ12はシーズヒータに限らず、電熱線でもよい。図面には示していないが、イオン化部2の外壁の温度を検出する温度検出器が設けられている。また、図面には示していないが、本実施の形態による質量分析装置1は、前記温度検出器からの検出信号に基づいて、イオン化部2が指令された温度となるように、ヒータ12及び空冷ファン13を制御するイオン化部温度制御部を、備えている。
なお、前記イオン化部加熱手段は、ヒータ12に限らない。また、前記イオン化部冷却手段は、空冷ファン13に限らず、冷却水等の冷却液等を用いた水冷手段でもよいし、液体窒素や液体ヘリウム等を気化させた冷温ガスを用いた冷却手段でもよい。さらに、前記イオン化部加熱手段及び前記イオン化部冷却手段は、例えば、ペルチェ素子で兼用してもよい。
イオン化部2のガス導入口2aには、配管21が接続されている。配管21の途中の分岐部には、クリーニングガスを導く配管22が接続されている。
図1に示すガス透過特性測定装置では、高純度の窒素ガスを収容した高圧ボンベ31が、減圧弁32、開閉弁33、ゲッター純化器等の純化器34、開閉弁35及び流量制御器(流量コントローラ)36を介して配管22に接続されている。高圧ボンベ31は、例えば、アルゴン等の他の不活性ガスを収容してもよい。
図1に示すガス透過特性測定装置は、被測定物としての膜40を保持する容器41を備えている。図1では、容器41の断面構造を示している。
容器41は、膜40により仕切られて画成された2つの空間S1,S2が容器41内に形成されるよう、膜40を保持し得るように、構成されている。具体的には、図1に示す例では、カップ状の2つの部材42,43と、Oリング44,45とを有し、図1に示すように膜40の周辺部を部材42,43間にOリング44,45で気密に挟持し得るように構成されている。また、図面には詳細に示していないが、部材42,43は互いに着脱自在となっており、膜40の装着及び取り外しができるようになっている。部材42には空間S1の口51,52が設けられ、部材43には空間S2の口53,54が設けられている。
図1に示すガス透過特性測定装置では、高純度の窒素ガス(第1のガス)を収容した高圧ボンベ61が、減圧弁62、開閉弁63、ゲッター純化器等の純化器64、流量制御器65及び開閉弁66を介して容器41の口51に接続されている。容器41の口52は、開閉弁67,68を介して配管21に接続されている。開閉弁67と開閉弁68との間は配管23によって接続され、開閉弁67と口52との間は配管24によって接続されている。
容器41の口53には、大気(第2のガス)を導入するための導入管69が接続されている。導入管69を設けずに、口53を大気に開口させてもよい。容器41の口54は、流量制御器71を介して、真空ポンプ72の吸気口に接続され、真空ポンプ72の排気口は大気に解放されている。
本実施の形態では、空間S1に通流する第1のガスが窒素ガスとされ、空間S2に存在させる第2のガスを大気(空気)としているが、前記第1及び第2のガスはこれらに限らず、第2のガスとして、第1のガスに含まれない成分(以下、特有成分」という。)を含むガスを用いればよい。例えば、第1のガスとしては、窒素ガスに代えて他の不活性ガスを用いてもよい。第2のガスとしては、空気に代えて、水素ガス又は酸素ガスなどを用いてもよいし、不活性ガス中に所定濃度の水蒸気を含むガスを用いてもよい。
図1に示すガス透過特性測定装置を用いたガス透過特性測定方法では、膜40を容器41に図1に示すように保持させ、容器41の口51〜54を前述したように接続しておく。そして、まず、前記イオン化部温度制御部により少なくともヒータ12(必要に応じて空冷ファン13も)を制御することによってイオン化部2を第1の温度以上に加熱した状態において、開閉弁68を閉じて、減圧弁32及び開閉弁33,34を開いてクリーニングガス(本例では高純度の窒素ガスであるが、例えば、高純度の他の不活性ガスでもよい。)をイオン化部2のガス導入口2aに導入しつつ、ガス導入口2aに導入されたガスをイオン化部2のガス排気口2bから排気管5を介して排気させることで、イオン化部2をクリーニングするイオン化部クリーニング段階を行う。このとき、イオン化部2の温度は、水分の沸点である100゜C以上の温度にすることが好ましく、例えば、イオン化部2の温度を120゜C乃至160゜C(より具体的には、例えば、150゜C)にすることが好ましい。このイオン化部クリーニング段階によって、イオン化部2に付着していた水分、水素、二酸化炭素等の不純物が低減されていくことになる。
前記イオン化部クリーニング段階において、質量分析装置1によってイオン化部2内のクリーニングガスの質量分析を行い、その分析結果に基づいてイオン化部2内のクリーニングガス中の不純物が低減されたことを確認してから、前記イオン化部クリーニング段階を終了する。この場合、イオン化部2のクリーニングをより確実に所望の程度行うことができる。もっとも、必ずしもこのような確認を行う必要はなく、例えば、前記イオン化部クリーニング段階を予め定めた所定時間継続した後に終了させてもよい。
前記イオン化部クリーニング段階の後に、サンプルガス(測定対象ガス)の質量分析を行う分析段階を行う。本例では、前記イオン化部温度制御部により少なくとも空冷ファン13(必要に応じてヒータ12も)を制御することによってイオン化部2を前記第1の温度よりも低い温度にした状態において、開閉弁35を閉じて、減圧弁62及び開閉弁63,66〜68を開くとともに真空ポンプ72を作動させてサンプルガスをイオン化部2のガス導入口2aに導入しつつ、ガス導入口2aに導入されたガスをイオン化部2のガス排気口2bから排気管5を介して排気させながら、質量分析装置1によって前記サンプルガスの質量分析を行う分析段階を、行う。
本例では、前記サンプルガスは、空間S2に大気(空気)が通流しているときに空間S1を通流した窒素ガスであって、膜40のガス透過率に応じた量の空気を含有した窒素ガスであり、膜40のガス透過率がゼロならば空気を含有せずに、特有成分としての水蒸気、酸素、水素、二酸化炭素は含有しない。したがって、前記分析段階の質量分析によって、サンプルガス中の特有成分の量を知ることができるので、膜40のガス透過特性を測定することができる。
被測定物としての膜40は、有機EL素子で用いられるガスバリア膜であってもよい。この場合、当該ガスバリア膜のガス透過率がゼロである(すなわち、空間S1を通流したガス中に特有成分が含まれない)か否かによって、当該ガスバリア膜が良品か否かを判定することができる。
本例では、膜40が、有機EL素子で用いられるガスバリア膜などのように、ガス透過率が非常に低い膜であり、純化器64により十分に窒素ガスが純化されている結果、イオン化部2に導入されるサンプルガスの水蒸気濃度は、100ppt以下、例えば10ppt以下となっている。サンプルガスの水蒸気濃度は必ずしも100ppt以下である必要はないが、前記分析段階においてイオン化部2に付着する水蒸気の量を低減するためには、サンプルガスの水蒸気濃度が100ppt以下であることが好ましく、サンプルガスの水蒸気濃度が50ppt以下であることがより好ましく、サンプルガスの水蒸気濃度が20ppt以下であることがより好ましく、サンプルガスの水蒸気濃度が10ppt以下であることがより一層好ましい。
前記分析段階でのイオン化部2の温度は、前記イオン化部クリーニング段階でのイオン化部2の温度よりも低い温度であればよいが、イオン化部2からの水蒸気等の不純物の発生量をより低減するためには、50゜C以下であることが好ましく、20゜以下であることがより好ましく、0゜C以下であることがより好ましく、−50゜C以下であることがより一層好ましい。なお、イオン化部2をかなりの低温にするには、空冷では困難であるので、ペルチェ素子や冷温ガスを用いた冷却手段を採用すればよい。なお、前記分析段階でのイオン化部2の温度は、精度良く一定温度になるように温度制御することが好ましい。
前述したガス透過特性測定方法では、前記イオン化部クリーニング段階でイオン化部2に付着している水分等の不純物が低減された後に、イオン化部2の温度をイオン化部クリーニング段階での温度よりも低い温度にして前記分析段階が行われるので、前記分析段階でイオン化部から発生される水蒸気等の不純物が低減される。したがって、前述したガス透過特性測定方法によれば、測定対象ガス中に含まれる極めて微量の含有物質(例えば、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)を検出することができる。このため、膜40のガス透過率がゼロに近くてもその測定を行うことができる。
特に、前記分析段階において、イオン化部2を50゜C以下の温度にすると、前述した従来技術のようにイオン化部2の温度を約120゜Cにして分析段階を行う場合に比べて、イオン化部2からの水蒸気等の不純物の発生量が大幅に減るので、測定対象ガス中に含まれるより微量の含有物質(例えば、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)を検出することができる。このため、膜40のガス透過率がゼロに非常に近くてもその測定を行うことができる。
なお、前記分析段階において水分等の不純物がイオン化部2に付着しても、次回の分析段階の前に、前記イオン化部クリーニング段階を行うことで、その付着した水分等の不純物は低減されることになる。
なお、前述したガス透過特性測定方法を次のように変形してもよい。すなわち、例えば、流量制御器71及び真空ポンプ72を取り除いて、口54を大気に解放してもよい。また、前述したガス透過特性測定方法では、空間S2に第2のガスを通流させることにより、空間S2に第2のガスを存在させていたが、その代わりに、空間S2内に第2のガスを封入することにより空間S2内に第2のガスを存在させてもよい。さらに、前述したガス透過特性測定方法では、被測定物が膜40である例であったが、例えば、前記特許文献2の図4に示すように被測定物を収容容器(所定物を収容するための収容容器)の一例としてのペットボトルとしたり、前記特許文献2の図5に示すように被測定物を収容容器の他の例としての樹脂製の燃料タンクとしたりしてもよい。
図2は、図1中の質量分析装置1を用いた他のガス透過特性測定装置を模式的に示す概略構成図である。図2において、図1中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
図2に示すガス透過特性測定装置が図1に示すガス透過特性測定装置と異なる所は、以下に説明する点である。
図2では、純化器64の流出口と流量制御器65との間に、開閉弁81が設けられている。純化器64の流出口は、開閉弁82及び流量制御器83を介して、配管23の途中の分岐部に接続されている。
また、図2では、容器41を加熱する容器加熱手段としてのヒータ84が設けられ、容器41を強制的に冷却する容器冷却手段としての複数の空冷ファン85が設けられている。容器41(特に、その部材42)の外壁には、容器41の冷却効率を高めるため、放熱フィン86が設けられている。もっとも、放熱フィン86は必ずしも設ける必要はない。本例では、ヒータ84としてシーズヒータが用いられ、ヒータ84は、容器41の部材42に挿入されている。もっとも、ヒータ84はシーズヒータに限らず、電熱線でもよい。図面には示していないが、容器41(特に、その部材42)の温度を検出する温度検出器が設けられている。また、図面には示していないが、図2に示すガス透過特性測定装置は、前記温度検出器からの検出信号に基づいて、容器41が指令された温度となるように、ヒータ84及び空冷ファン85を制御する容器温度制御部を、備えている。
なお、前記容器加熱手段は、ヒータ84に限らない。また、前記容器冷却手段は、空冷ファン85に限らず、冷却水等の冷却液等を用いた水冷手段でもよい。さらに、前記容器加熱手段及び前記容器冷却手段は、例えば、ペルチェ素子で兼用してもよい。
また、図2では、導入管69の途中に開閉弁87が設けられ、開閉弁87と口53との間の配管の途中の分岐部と純化器34の流出口と間に、流量制御器89及び開閉弁88が設けられている。さらに、図2では、口54と流量制御器71との間の配管の途中の分岐部と大気に解放した排気管90との間に、開閉弁91が設けられている。
さらに、図2では、測定対象ガスをイオン化部2のガス導入口2aに導く管路の少なくとも一部を加熱する管路加熱手段としての、電熱線等からなるヒータ92が、測定対象ガスをイオン化部2のガス導入口2aに導く管路を構成する配管21,23,24に設けられている。配管21,23,24の熱容量は、イオン化部2や容器41の熱容量よりも十分に小さいので、ヒータ92による加熱を停止すると、配管21,23,24は比較的迅速に冷却されていく。なお、ヒータ92は、必ずしも配管21,23,24の全体に設ける必要はなく、その一部に設けてもよい。また、前記管路加熱手段は、電熱線等に限らない。図面には示していないが、配管21,23,24のうちの所定箇所の温度を検出する温度検出器が設けられている。また、図面には示していないが、図2に示すガス透過特性測定装置は、前記温度検出器からの検出信号に基づいて、配管21,23,24が指令された温度となるように、ヒータ92を制御する配管温度制御部を、備えている。
次に、図2に示すガス透過特性測定装置を用いたガス透過特性測定方法の一例について説明する。
図2に示すガス透過特性測定装置を用いたガス透過特性測定方法においても、図1に示すガス透過特性測定装置を用いたガス透過特性測定方法と同様に、膜40を容器41に図2に示すように保持させ、容器41の口51〜54を前述したように接続しておく。
そして、まず、前記容器温度制御部により少なくともヒータ84(必要に応じて空冷ファン85も)を制御することによって容器41を第3の温度以上に加熱した状態において、容器41内の空間S1,S2にそれぞれクリーニングガス(本例では高純度の窒素ガスであるが、例えば、高純度の他の不活性ガスでもよい。)を通流させる容器クリーニング段階を行う。
本例では、この容器クリーニング段階では、減圧弁62及び開閉弁63,66,67,68,81を開くとともに開閉弁82を閉じることによって、高圧ボンベ61からのクリーニングガスとしての高純度の窒素ガスを、容器41内の空間S1に通流させる。また、この容器クリーニング段階では、開閉弁33,88,91を開くとともに開閉弁35,87を閉じることによって、高圧ボンベ31からのクリーニングガスとしての高純度の窒素ガスを、容器41内の空間S2に通流させる。
この容器クリーニング段階での容器41の温度は、膜40を劣化等させない許容範囲内で比較的高い温度(例えば、80゜C)にすることが好ましい。また、この容器クリーニング段階では、前記配管温度制御部及び前記イオン化部温度制御部により、配管21,23,24の温度及びイオン化部2の温度を、水分の沸点である100゜C以上の温度にすることが好ましく、例えば、120゜C乃至160゜C(より具体的には、例えば、150゜C)にすることが好ましい。この容器クリーニング段階によって、容器41に付着していた水分、水素、二酸化炭素等の不純物が低減されていくことになる。
前記容器クリーニング段階において、質量分析装置1によってイオン化部2内のクリーニングガスの質量分析を行い、その分析結果に基づいてイオン化部2内のクリーニングガス中の不純物が低減されたことを確認してから、前記容器クリーニング段階を終了してもよいし、例えば、前記容器クリーニング段階を予め定めた所定時間継続した後に終了させてもよい。
前記容器クリーニング段階の後に、前記配管温度制御部によりヒータ92を制御することによって配管21,23,24を第2の温度以上に加熱した状態において、クリーニングガス(本例では高純度の窒素ガスであるが、例えば、高純度の他の不活性ガスでもよい。)を配管21,23,24に通流させる管路クリーニング段階を行う。
本例では、この管路クリーニング段階では、開閉弁33,88,91を開くとともに開閉弁35,87を閉じることによって、高圧ボンベ31からの高純度の窒素ガスを容器41内の空間S2に通流させつつ、減圧弁62及び開閉弁63,66,67,68,81,82を開くことによって、クリーニングガスとしての高純度の窒素ガスを、配管21,23,24に通流させる。
この管路クリーニング段階での配管21,23,24の温度及びイオン化部2の温度は、水分の沸点である100゜C以上の温度にすることが好ましく、例えば、120゜C乃至160゜C(より具体的には、例えば、150゜C)にすることが好ましい。また、この管路クリーニング段階での容器41の温度は、前記容器クリーニング段階での容器41の温度よりも低い温度(例えば、40゜C)にすることが好ましい。この管路クリーニング段階によって、配管21,23,24に付着していた水分、水素、二酸化炭素等の不純物が低減されていくことになる。
前記管路クリーニング段階において、質量分析装置1によってイオン化部2内のクリーニングガスの質量分析を行い、その分析結果に基づいてイオン化部2内のクリーニングガス中の不純物が低減されたことを確認してから、前記管路クリーニング段階を終了してもよいし、例えば、前記管路クリーニング段階を予め定めた所定時間継続した後に終了させてもよい。
前記管路クリーニング段階の後に、前記イオン化部温度制御部により少なくともヒータ12(必要に応じて空冷ファン13も)を制御することによってイオン化部2を第1の温度以上に加熱した状態において、クリーニングガス(本例では高純度の窒素ガスであるが、例えば、高純度の他の不活性ガスでもよい。)をイオン化部2のガス導入口2aに導入しつつ、ガス導入口2aに導入されたガスをイオン化部2のガス排気口2bから排気管5を介して排気させることで、イオン化部2をクリーニングするイオン化部クリーニング段階を行う。
本例では、このイオン化部クリーニング段階では、開閉弁33,88,91を開くとともに開閉弁87を閉じることによって、高圧ボンベ31からの高純度の窒素ガスを容器41内の空間S2に通流させつつ、減圧弁62及び開閉弁63,66,67,68,81を開くとともに開閉弁82を閉じ、さらに、開閉弁35を開くことによって、クリーニングガスとしての高純度の窒素ガスを、イオン化部2のガス導入口2aに導入しつつ、ガス導入口2aに導入されたガスをイオン化部2のガス排気口2bから排気管5を介して排気させる。
このイオン化部クリーニング段階でのイオン化部2の温度は、水分の沸点である100゜C以上の温度にすることが好ましく、例えば、120゜C乃至160゜C(より具体的には、例えば、150゜C)にすることが好ましい。また、このイオン化部クリーニング段階での容器41の温度は、前記容器クリーニング段階での容器41の温度よりも低い温度(例えば、40゜C)にすることが好ましい。さらに、イオン化部クリーニング段階での配管21,23,24の温度は、前記管路クリーニング段階での配管21,23,24の温度よりも低い温度(例えば、50゜C)にすることが好ましい。このイオン化部クリーニング段階によって、イオン化部2に付着していた水分、水素、二酸化炭素等の不純物が低減されていくことになる。
前記イオン化部クリーニング段階において、質量分析装置1によってイオン化部2内のクリーニングガスの質量分析を行い、その分析結果に基づいてイオン化部2内のクリーニングガス中の不純物が低減されたことを確認してから、前記イオン化部クリーニング段階を終了してもよいし、例えば、前記イオン化部クリーニング段階を予め定めた所定時間継続した後に終了させてもよい。
前記イオン化部クリーニング段階の後に、前記イオン化部温度制御部により少なくとも空冷ファン13(必要に応じてヒータ12も)を制御することによってイオン化部2を前記第1の温度よりも低い温度にした状態において、サンプルガス(測定対象ガス)をイオン化部2のガス導入口2aに導入しつつ、ガス導入口2aに導入されたガスをイオン化部2のガス排気口2bから排気管5を介して排気させながら、質量分析装置1によって前記サンプルガスの質量分析を行う分析段階を、行う。この分析段階では、前記容器温度制御部により少なくとも空冷ファン85(必要に応じてヒータ84も)を制御することによって、容器41の温度を前記第3の温度よりも低い温度にする。また、この分析段階では、前記配管温度制御部によりヒータ92を制御することによって、配管21,23,24の温度を前記第2の温度よりも低い温度にする。
本例では、この分析段階では、開閉弁33,88,91を閉じるとともに開閉弁87を開いて真空ポンプ72を作動させることによって、容器41内の空間S2に大気(空気)を通流させつつ、減圧弁62及び開閉弁63,66〜68,81を開くとともに開閉弁35,82を閉じることによって、サンプルガス(測定対象ガス)をイオン化部2のガス導入口2aに導入しつつ、ガス導入口2aに導入されたガスをイオン化部2のガス排気口2bから排気管5を介して排気させる。
本例では、膜40が、有機EL素子で用いられるガスバリア膜などのように、ガス透過率が非常に低い膜であり、純化器64により十分に窒素ガスが純化されている結果、イオン化部2に導入されるサンプルガスの水蒸気濃度は、100ppt以下、例えば10ppt以下となっている。サンプルガスの水蒸気濃度は必ずしも100ppt以下である必要はないが、前記分析段階においてイオン化部2に付着する水蒸気の量を低減するためには、サンプルガスの水蒸気濃度が100ppt以下であることが好ましく、サンプルガスの水蒸気濃度が50ppt以下であることがより好ましく、サンプルガスの水蒸気濃度が20ppt以下であることがより好ましく、サンプルガスの水蒸気濃度が10ppt以下であることがより一層好ましい。
前記分析段階でのイオン化部2の温度は、前記イオン化部クリーニング段階でのイオン化部2の温度よりも低い温度であればよいが、イオン化部2からの水蒸気等の不純物の発生量をより低減するためには、50゜C以下であることが好ましく、20゜以下であることがより好ましく、0゜C以下であることがより好ましく、−50゜C以下であることがより一層好ましい。なお、前記分析段階でのイオン化部2の温度は、精度良く一定温度になるように温度制御することが好ましい。
前記分析段階での配管21,23,24の温度は、前記管路クリーニング段階での配管21,23,24の温度よりも低い温度であればよい。前記分析段階での容器41の温度は、前記容器クリーニング段階での容器41の温度よりも低い温度であればよい。
前記分析段階でのイオン化部2の温度及び前記分析段階での配管21,23,24の温度は、前記分析段階での容器41の温度よりも高い温度にすることが好ましい。例えば、前記分析段階では、イオン化部2の温度及び配管21,23,24の温度を50゜Cとし、容器41の温度を40゜Cにすることが好ましい。
なお、前記イオン化部クリーニング段階においても、開閉弁35を閉じてもよい。この場合、開閉弁35は常に閉じられることになるので、開閉弁35、流量制御器36及び配管22を取り除いてもよい。
図2に示すガス透過特性測定装置を用いた前述のガス透過特性測定方法によっても、図1に示すガス透過特性測定装置を用いた前述のガス透過特性測定方法と同様の利点が得られる。
そして、図2に示すガス透過特性測定装置を用いた前述のガス透過特性測定方法では、容器クリーニング段階で容器41に付着している水分、水素、二酸化炭素等の不純物が低減された後に、容器41の温度を容器クリーニング段階での温度よりも低い温度にして分析段階が行われるので、分析段階で容器41から発生される水蒸気、水素、二酸化炭素等の不純物が低減される。したがって、測定対象ガス中に含まれるより微量の含有物質(例えば、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)が被測定物のガス透過特性をより正確に反映したものとなり、被測定物40のガス透過特性をより精度良く測定することができる。
また、図2に示すガス透過特性測定装置を用いた前述のガス透過特性測定方法では、管路クリーニング段階で管路21,23,24に付着している水分、水素、二酸化炭素等の不純物が低減された後に、管路21,23,24の温度を管路クリーニング段階での温度よりも低い温度にして分析段階が行われるので、分析段階で管路21,23,24から発生される水蒸気、水素、二酸化炭素等の不純物が低減される。したがって、測定対象ガス中に含まれるより微量の含有物質(例えば、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)を検出することができ、被測定物40のガス透過特性をより精度良く測定することができる。
図2に示すガス透過特性測定装置を用いた前述のガス透過特性測定方法についても、図1に示すガス透過特性測定装置を用いた前述のガス透過特性測定方法の前記変形を適用することができる。
また、図2に示すガス透過特性測定装置を用いた前述のガス透過特性測定方法を次のように変形してもよい。すなわち、前記管路クリーニング段階及び前記容器クリーニング段階のうちのいずれか一方を行わなくてもよい。前記管路クリーニング段階を行わない場合には、ヒータ92や前記配管温度制御部を取り除いてもよい。前記容器クリーニング段階を行わない場合には、ヒータ84、空冷ファン85、放熱フィン86及び前記容器温度制御部を取り除いてもよい。
図3は、図1中の質量分析装置1を用いた他の測定装置を模式的に示す概略構成図である。図3において、図2中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
図3に示す測定装置が図2に示すガス透過特性測定装置と異なる所は、以下に説明する点である。
図3では、図2中の各要素81,65,40〜45,51〜54,66,67,69,71,72,90,91,31〜36,22が取り除かれ、その代わりに、測定対象ガスを収容したサンプリング容器としてのサンプリングボンベ101、減圧弁102、開閉弁103及び流量制御器104が設けられている。配管23における開閉弁68とは反対側の端部が、流量制御器104、開閉弁103及び減圧弁62を介してサンプリングボンベ101に接続されている。サンプリングボンベ101に収容される測定対象ガスは、大気などの雰囲気ガスや呼気の他、任意のガスでもよい。
次に、図3に示す測定装置を用いた測定方法の一例について説明する。
サンプリングボンベ101を図3に示すように接続した後、配管温度制御部によりヒータ92を制御することによって配管21,23を第2の温度以上に加熱した状態において、クリーニングガス(本例では高純度の窒素ガスであるが、例えば、高純度の他の不活性ガスでもよい。)を配管21,23に通流させる管路クリーニング段階を行う。
本例では、この管路クリーニング段階では、減圧弁62及び開閉弁63,68,82を開くとともに減圧弁102及び開閉弁103を閉じることによって、クリーニングガスとしての高純度の窒素ガスを、配管21,23に通流させる。
この管路クリーニング段階での配管21,23の温度及びイオン化部2の温度は、水分の沸点である100゜C以上の温度にすることが好ましく、例えば、120゜C乃至160゜C(より具体的には、例えば、150゜C)にすることが好ましい。この管路クリーニング段階によって、配管21,23に付着していた水分、水素、二酸化炭素等の不純物が低減されていくことになる。
前記管路クリーニング段階において、質量分析装置1によってイオン化部2内のクリーニングガスの質量分析を行い、その分析結果に基づいてイオン化部2内のクリーニングガス中の不純物が低減されたことを確認してから、前記管路クリーニング段階を終了してもよいし、例えば、前記管路クリーニング段階を予め定めた所定時間継続した後に終了させてもよい。
前記管路クリーニング段階の後に、イオン化部温度制御部により少なくともヒータ12(必要に応じて空冷ファン13も)を制御することによってイオン化部2を第1の温度以上に加熱した状態において、クリーニングガス(本例では高純度の窒素ガスであるが、例えば、高純度の他の不活性ガスでもよい。)をイオン化部2のガス導入口2aに導入しつつ、ガス導入口2aに導入されたガスをイオン化部2のガス排気口2bから排気管5を介して排気させることで、イオン化部2をクリーニングするイオン化部クリーニング段階を行う。
本例では、このイオン化部クリーニング段階では、減圧弁62及び開閉弁63,68,82を開くとともに減圧弁102及び開閉弁103を閉じることによって、クリーニングガスとしての高純度の窒素ガスを、配管21,23に通流させる。
このイオン化部クリーニング段階でのイオン化部2の温度は、水分の沸点である100゜C以上の温度にすることが好ましく、例えば、120゜C乃至160゜C(より具体的には、例えば、150゜C)にすることが好ましい。このイオン化部クリーニング段階での配管21,23の温度は、前記管路クリーニング段階での配管21,23,24の温度よりも低い温度(例えば、50゜C)にすることが好ましい。このイオン化部クリーニング段階によって、イオン化部2に付着していた水分、水素、二酸化炭素等の不純物が低減されていくことになる。
前記イオン化部クリーニング段階において、質量分析装置1によってイオン化部2内のクリーニングガスの質量分析を行い、その分析結果に基づいてイオン化部2内のクリーニングガス中の不純物が低減されたことを確認してから、前記イオン化部クリーニング段階を終了してもよいし、例えば、前記イオン化部クリーニング段階を予め定めた所定時間継続した後に終了させてもよい。
前記イオン化部クリーニング段階の後に、イオン化部温度制御部により少なくとも空冷ファン13(必要に応じてヒータ12も)を制御することによってイオン化部2を前記第1の温度よりも低い温度にした状態において、サンプルガス(測定対象ガス)をイオン化部2のガス導入口2aに導入しつつ、ガス導入口2aに導入されたガスをイオン化部2のガス排気口2bから排気管5を介して排気させながら、質量分析装置1によって前記サンプルガスの質量分析を行う分析段階を、行う。この分析段階では、前記配管温度制御部によりヒータ92を制御することによって、配管21,23の温度を前記第2の温度よりも低い温度にする。
本例では、この分析段階では、減圧弁102及び開閉弁103,68を開くとともに減圧弁62及び開閉弁62,82を閉じることによって、サンプルガス(測定対象ガス)をイオン化部2のガス導入口2aに導入しつつ、ガス導入口2aに導入されたガスをイオン化部2のガス排気口2bから排気管5を介して排気させる。イオン化部2に導入されるサンプルガスの水蒸気濃度は、100ppt以下、例えば10ppt以下となっている。
前記分析段階でのイオン化部2の温度は、前記イオン化部クリーニング段階でのイオン化部2の温度よりも低い温度であればよいが、イオン化部2からの水蒸気等の不純物の発生量をより低減するためには、50゜C以下であることが好ましく、20゜以下であることがより好ましく、0゜C以下であることがより好ましく、−50゜C以下であることがより一層好ましい。なお、前記分析段階でのイオン化部2の温度は、精度良く一定温度になるように温度制御することが好ましい。前記分析段階での配管21,23の温度は、前記管路クリーニング段階での配管21,23の温度よりも低い温度であればよい。前記分析段階では、例えば、イオン化部2の温度及び配管21,23の温度は50゜Cにされる。
図3に示す測定装置を用いた前述の測定方法によれば、前記イオン化部クリーニング段階でイオン化部2に付着している水分等の不純物が低減された後に、イオン化部2の温度をイオン化部クリーニング段階での温度よりも低い温度にして前記分析段階が行われるので、前記分析段階でイオン化部2から発生される水蒸気等の不純物が低減される。
そして、図3に示す測定装置を用いた前述の測定方法では、管路クリーニング段階で管路21,23に付着している水分、水素、二酸化炭素等の不純物が低減された後に、管路21,23の温度を管路クリーニング段階での温度よりも低い温度にして分析段階が行われるので、分析段階で管路21,23から発生される水蒸気、水素、二酸化炭素等の不純物が低減される。したがって、測定対象ガス中に含まれるより微量の含有物質(例えば、水蒸気(HO)、水素(H)及び二酸化炭素(CO)など)を検出することができる。
以上、本発明の実施の形態やその変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明による質量分析装置の使用方法は、ガス透過特性測定方法において用いることに限定されず、サンプルガス(測定対象ガス)は特に限定されるものではない。
また、本発明では、必ずしもサンプルガスと切り替えてクリーニングガスをイオン化部2に導入し得るようにする必要はない。この場合、例えば、サンプルガスをイオン化部2のガス導入口2aに供給したままの状態で、イオン化部2を所定温度以上(例えば、100゜以上)に加熱した後にイオン化部2の温度を前記所定温度よりも低い温度(例えば、50゜C)以下にし、その温度で、サンプルガスの質量分析を行ってもよい。
1 質量分析装置
2 イオン化部
2a ガス導入口
2b ガス排気口
4 質量分析部
12,84,92 ヒータ
13,85 空冷ファン

Claims (10)

  1. 測定対象ガスとクリーニングガスとが切り替えて導入されるガス導入口、及び、前記ガス導入口から導入されたガスを排気するガス排気口を有するイオン化部と、
    前記イオン化部によりイオン化されたイオンを分析する質量分析部と、
    前記イオン化部を加熱するイオン化部加熱手段と、
    前記イオン化部を強制的に冷却するイオン化部冷却手段と、
    を備えたことを特徴とする質量分析装置。
  2. 請求項1記載の質量分析装置を使用する方法であって、
    前記イオン化部加熱手段及び前記イオン化部冷却手段のうちの少なくとも前記イオン化部加熱手段を用いて前記イオン化部を第1の温度以上に加熱した状態で、前記ガス導入口に前記クリーニングガスを導入しつつ前記ガス導入口から導入されたガスを前記ガス排気口から排気させるイオン化部クリーニング段階と、
    前記イオン化部クリーニング段階の後に、前記イオン化部加熱手段及び前記イオン化部冷却手段のうちの少なくとも前記イオン化部冷却手段を用いて前記イオン化部を前記第1の温度よりも低い温度にした状態で、前記ガス導入口に前記測定対象ガスを導入しつつ前記ガス導入口からの導入されたガスを前記ガス排気口から排気させながら、前記測定対象ガスの質量分析を行う分析段階と、
    を備えたことを特徴とする質量分析装置の使用方法。
  3. 前記イオン化部クリーニング段階において前記クリーニングガスの質量分析を行い、その分析結果に基づいて前記イオン化部内のクリーニングガス中の不純物が低減されたことを確認してから、前記イオン化部クリーニング段階を終了することを特徴とする請求項2記載の質量分析装置の使用方法。
  4. 前記分析段階において前記イオン化部を50゜C以下の温度にすることを特徴とする請求項2又は3記載の質量分析装置の使用方法。
  5. 前記質量分析装置は、前記測定対象ガスを前記ガス導入口に導く管路と、前記管路の少なくとも一部を加熱する管路加熱手段とを有し、
    前記分析段階の前に行われる管路クリーニング段階であって、前記管路加熱手段を用いて前記管路の前記少なくとも一部を第2の温度以上に加熱した状態で、前記測定対象ガスに代えてクリーニングガスを前記管路の前記少なくとも一部に通流させる管路クリーニング段階を、備え、
    前記分析段階は、前記管路の前記少なくとも一部を前記第2の温度よりも低い温度にした状態で行われる、
    ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の質量分析装置の使用方法。
  6. 測定対象ガスが導入されるガス導入口、及び、前記ガス導入口から導入されたガスを排気するガス排気口を有するイオン化部と、前記イオン化部によりイオン化されたイオンを分析する質量分析部とを備えた質量分析装置を使用する方法であって、
    前記イオン化部を50゜C以下の温度にした状態で、前記ガス導入口に前記測定対象ガスを導入しつつ前記ガス導入口から導入されたガスを前記ガス排気口から排気させながら、前記測定対象ガスの質量分析を行うことを特徴とする質量分析装置の使用方法。
  7. 前記測定対象ガス中の水蒸気濃度が100ppt以下であることを特徴とする請求項2乃至6のいずれかに記載の質量分析装置の使用方法。
  8. 被測定物のガス透過特性を測定するガス透過特性測定方法であって、前記被測定物により仕切られて画成された第1及び第2の空間が容器内に形成されるように、前記被測定物を容器内に保持し、前記第1の空間に第1のガスを通流させるとともに、前記第2の空間に前記第1のガスに含まれない成分を含む第2のガスを存在させ、前記第1の空間を通流したガスを分析することにより、前記被測定物のガス透過特性を測定するガス透過特性測定方法において、
    前記第1の空間を通流したガスを前記測定対象ガスとして、請求項2乃至7のいずれかに記載の質量分析装置の使用方法を用いて、前記測定対象ガスの質量分析を行うことを特徴とするガス透過特性測定方法。
  9. 前記分析段階の前に行われる容器クリーニング段階であって、前記容器を加熱する容器加熱手段及び前記容器を強制的に冷却する容器冷却手段のうちの少なくとも前記管路加熱手段を用いて前記容器を第3の温度以上に加熱した状態で、前記第1及び第2の空間にそれぞれクリーニングガスを通流させる容器クリーニング段階を、備え、
    前記分析段階は、前記容器加熱手段及び前記容器冷却手段のうちの少なくとも前記容器冷却手段を用いて前記容器を前記第3の温度よりも低い温度にした状態で行われる、
    ことを特徴とする請求項8記載のガス透過特性測定方法。
  10. 前記質量分析装置は、前記測定対象ガスを前記ガス導入口に導く管路と、前記管路の少なくとも一部を加熱する管路加熱手段とを有し、
    前記分析段階の前に行われる管路クリーニング段階であって、前記管路加熱手段を用いて前記管路の前記少なくとも一部を第2の温度以上に加熱した状態で、前記測定対象ガスに代えてクリーニングガスを前記管路の前記少なくとも一部に通流させる管路クリーニング段階を、備え、
    前記分析段階は、前記管路の前記少なくとも一部を前記第2の温度よりも低い温度にした状態で行われ、
    前記分析段階は、前記イオン化部の温度及び前記管路の前記少なくとも一部の温度を前記容器の温度よりも高い温度にした状態で行われる、
    ことを特徴とする請求項9記載のガス透過特性測定方法。
JP2012038194A 2012-02-24 2012-02-24 質量分析装置及びその使用方法、並びにガス透過特性測定方法 Active JP6002404B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012038194A JP6002404B2 (ja) 2012-02-24 2012-02-24 質量分析装置及びその使用方法、並びにガス透過特性測定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012038194A JP6002404B2 (ja) 2012-02-24 2012-02-24 質量分析装置及びその使用方法、並びにガス透過特性測定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013175321A true JP2013175321A (ja) 2013-09-05
JP6002404B2 JP6002404B2 (ja) 2016-10-05

Family

ID=49268066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012038194A Active JP6002404B2 (ja) 2012-02-24 2012-02-24 質量分析装置及びその使用方法、並びにガス透過特性測定方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6002404B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019109233A (ja) * 2017-12-18 2019-07-04 アジレント・テクノロジーズ・インクAgilent Technologies, Inc. 質量分析システムにおけるインサイチュ調整
CN110808203A (zh) * 2019-11-12 2020-02-18 北京中计新科仪器有限公司 氢燃料电池用高纯氢中杂质快速准确检测装置和方法
CN112166321A (zh) * 2018-05-25 2021-01-01 株式会社堀场制作所 元素分析装置以及元素分析方法
JP2021018100A (ja) * 2019-07-18 2021-02-15 日本金属化学株式会社 ガス分析装置
CN112635291A (zh) * 2020-12-24 2021-04-09 北京瑞蒙特科技有限公司 一种真空离子阱质谱仪系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0961402A (ja) * 1995-08-27 1997-03-07 Nippon A P I:Kk 気体中の不純物濃度の測定装置
JPH10239280A (ja) * 1997-02-22 1998-09-11 Nippon A P I:Kk 質量分析方法及び試料ガス混合装置
WO2004077006A1 (ja) * 2003-02-28 2004-09-10 Youtec Co.,Ltd. プラスチック成形体のガスバリア性測定方法
JP2006064416A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Takeshi Kage プラスチック成形体のガスバリア性測定方法及びそのガスバリア性測定装置。
JP2006322790A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Air Water Inc 微量不純物分析装置および微量不純物分析方法
JP2007170985A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Hitachi Ltd 化学物質モニタ装置および化学物質モニタ装置のクリーニング方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0961402A (ja) * 1995-08-27 1997-03-07 Nippon A P I:Kk 気体中の不純物濃度の測定装置
JPH10239280A (ja) * 1997-02-22 1998-09-11 Nippon A P I:Kk 質量分析方法及び試料ガス混合装置
WO2004077006A1 (ja) * 2003-02-28 2004-09-10 Youtec Co.,Ltd. プラスチック成形体のガスバリア性測定方法
JP2006064416A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Takeshi Kage プラスチック成形体のガスバリア性測定方法及びそのガスバリア性測定装置。
JP2006322790A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Air Water Inc 微量不純物分析装置および微量不純物分析方法
JP2007170985A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Hitachi Ltd 化学物質モニタ装置および化学物質モニタ装置のクリーニング方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019109233A (ja) * 2017-12-18 2019-07-04 アジレント・テクノロジーズ・インクAgilent Technologies, Inc. 質量分析システムにおけるインサイチュ調整
JP7221037B2 (ja) 2017-12-18 2023-02-13 アジレント・テクノロジーズ・インク 質量分析システムにおけるインサイチュ調整
CN112166321A (zh) * 2018-05-25 2021-01-01 株式会社堀场制作所 元素分析装置以及元素分析方法
JP2021018100A (ja) * 2019-07-18 2021-02-15 日本金属化学株式会社 ガス分析装置
JP7320249B2 (ja) 2019-07-18 2023-08-03 日本金属化学株式会社 ガス分析装置
CN110808203A (zh) * 2019-11-12 2020-02-18 北京中计新科仪器有限公司 氢燃料电池用高纯氢中杂质快速准确检测装置和方法
CN110808203B (zh) * 2019-11-12 2022-03-18 北京中计新科仪器有限公司 氢燃料电池用高纯氢中杂质快速准确检测装置和方法
CN112635291A (zh) * 2020-12-24 2021-04-09 北京瑞蒙特科技有限公司 一种真空离子阱质谱仪系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP6002404B2 (ja) 2016-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6002404B2 (ja) 質量分析装置及びその使用方法、並びにガス透過特性測定方法
CN106501125B (zh) 气体吸附脱附测试装置及测试方法
JP4431144B2 (ja) 密封品における大規模漏れの検出方法および装置
CN107064420B (zh) 一种大气中中等挥发性有机物的在线监测系统及监测方法
JP5926191B2 (ja) 漏れを測定する方法および装置
CN103454125B (zh) 测量样品中氢含量的系统和方法
JP5363408B2 (ja) 発生気体分析装置
JPWO2011132391A1 (ja) 透湿度測定装置及び透湿度測定方法
WO2016114003A1 (ja) ガス透過度測定装置
JPH0460539B2 (ja)
JP6281915B2 (ja) ガス透過度測定装置
KR20100096699A (ko) 고진공다중 기체시료 도입부를 갖춘 음압기체 시료의 정량적 주입에 의한 회분식 기체크로마토그라피 측정장치
JP2010249609A (ja) 水蒸気透過量測定装置及び水蒸気透過量測定方法
KR20190009565A (ko) 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치 및 수분 배출방법
CN115089993A (zh) 一种气体预浓缩设备及控制方法
JP2014059204A (ja) ガスサンプリング装置
JP4911502B2 (ja) ガス分析装置
EP0877246A2 (en) In situ monitoring of contaminants in semiconductor processing chambers
JP6324861B2 (ja) クライオスタット及び超電導磁石構成材料用アウトガス評価装置及びそのアウトガス評価方法
CN218188003U (zh) 一种气体预浓缩设备
CN206420726U (zh) 气体吸附脱附测试装置
JP7470624B2 (ja) 気体捕集装置および気体捕集方法
JP5985266B2 (ja) 測定方法、大気圧イオン化質量分析装置及び破壊検査装置
JP4744336B2 (ja) 液化ガスの濃縮分析装置
JP2005353604A (ja) 質量分析装置における気体導入装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150214

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160229

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160816

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160905

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6002404

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250