JP2017106903A - Pretreatment device for gas analysis and pretreatment method for gas analysis - Google Patents

Pretreatment device for gas analysis and pretreatment method for gas analysis Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pretreatment device for gas analysis and a pretreatment method for gas analysis capable of separating and extracting an extraction object gas at a high-purity.SOLUTION: A pretreatment device 1 for gas analysis is constituted of a water capture section 3 and an adsorption section 5. The water capture section 3 is constituted of a first cold trap CT1 and a second cold trap CT2. The first cold trap CT1 is cooled by a first temperature, and removes a liquid phase. The second cold trap CT2 cools a semi-extraction object gas containing moisture vapor purified by the first cold trap CT1 by a second temperature and purifies the semi-extraction object gas by removing the moisture vapor. The adsorption section 5 adsorbs a non-extraction object gas in the semi-extraction object gas using a getter. The obtained extraction object gas is introduced into an analysis device 11.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガス分析装置に分析対象ガスを導入する前に使用するガス分析用前処理装置及びガス分析用前処理方法に関するものである。   The present invention relates to a pretreatment device for gas analysis and a pretreatment method for gas analysis that are used before introducing a gas to be analyzed into a gas analyzer.

海底熱水鉱床の調査・開発が盛んに行われており、その調査方法の確立が急務である。調査方法の1つとして、海水中を移流拡散していく熱水プルームを追跡するため、海水に溶存した希ガスを測定することが考えられている。この調査のためには、試料である水溶液から、希ガスを抽出対象ガスとして、分離・抽出する必要がある。   Research and development of hydrothermal deposits are underway, and the establishment of survey methods is urgently needed. As one of the investigation methods, it is considered to measure a rare gas dissolved in seawater in order to trace a hot water plume that advects and diffuses in seawater. For this investigation, it is necessary to separate and extract a rare gas as an extraction target gas from an aqueous solution as a sample.

例えば、特許5461144号公報(特許文献1)及び特開平7−33417号公報(特許文献2)には、高圧希ガスから不純物を除去する技術が開示されている。   For example, Japanese Patent No. 5461144 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-33417 (Patent Document 2) disclose techniques for removing impurities from a high-pressure noble gas.

また、佐野有司・高畑直人「Measurement of Noble Gas Solubility in Seawater Using a Quadrupole Mass Spectrometer」Journal of Oceanography, Vol.61, pp.465 to 473, 2005(非特許文献1)には、海水に含まれる希ガスの分離・抽出方法が開示されている。   Yuji Sano and Naoto Takahata “Measurement of Noble Gas Solubility in Seawater Using a Quadrupole Mass Spectrometer” Journal of Oceanography, Vol. 61, pp. 465 to 473, 2005 (Non-Patent Document 1) A gas separation / extraction method is disclosed.

特許5461144号公報Japanese Patent No. 5461144 特開平7−33417号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-33417

佐野有司・高畑直人「Measurement of Noble Gas Solubility in Seawater Using a Quadrupole Mass Spectrometer」Journal of Oceanography, Vol.61, pp.465 to 473, 2005Yuji Sano and Naoto Takahata `` Measurement of Noble Gas Solubility in Seawater Using a Quadrupole Mass Spectrometer '' Journal of Oceanography, Vol.61, pp.465 to 473, 2005

しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載の技術は、半導体製造プロセスで用いる高圧希ガスの純度を上げるための技術であり、試料に含まれている微量の希ガスを分離・抽出することに直接適用できるものではない。   However, the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are techniques for increasing the purity of a high-pressure noble gas used in a semiconductor manufacturing process, and separating and extracting a trace amount of noble gas contained in a sample. It cannot be applied directly.

また、非特許文献1に記載の方法は、海水を対象とするものである。海底熱水は、温泉水と海水双方の要素を併せ持つため、海底熱水中にはハロゲン化合物及び硫黄化合物が多量に溶存していることが予想され、非特許文献1の方法では、多量に溶存しているハロゲン化合物及び硫黄化合物を除去しきれない。そのため、ハロゲン化合物が分析結果に悪影響を与え、また、硫黄化合物が分析装置や試料が通る流路を毀損してしまう可能性がある。したがって、ハロゲン化合物及び硫黄化合物を精度良く除去する必要がある。特に、希ガスの精製及び測定のために分析装置や試料が通る流路をオールメタル(金属)で構成すると、ハロゲン化合物や硫黄化合物の影響を受けて腐食しやすい。そのため、ハロゲン化合物及び硫黄化合物を精度良く除去することで顕著に腐食を防止することができることになる。   The method described in Non-Patent Document 1 is intended for seawater. Seafloor hot water has elements of both hot spring water and seawater, so it is expected that a large amount of halogen compounds and sulfur compounds are dissolved in the seafloor hot water. In the method of Non-Patent Document 1, a large amount is dissolved. The halogen compounds and sulfur compounds are not completely removed. Therefore, the halogen compound may adversely affect the analysis result, and the sulfur compound may damage the flow path through which the analyzer and the sample pass. Therefore, it is necessary to remove the halogen compound and the sulfur compound with high accuracy. In particular, if the flow path through which the analyzer and the sample pass for purification and measurement of rare gas is made of all metal (metal), it is susceptible to corrosion due to the influence of halogen compounds and sulfur compounds. Therefore, corrosion can be remarkably prevented by accurately removing the halogen compound and the sulfur compound.

さらに、非特許文献1に記載の方法は、「スパイク(spike)」と呼ばれる同位体比が試料と異なっていてその比及び量が知られている物質(非特許文献1では、具体的には、22Ne、36Ar、86Kr及び124Xeの混合物)を加えて測定を行う「スパイク法」を前提としているため、水捕捉セクションにおいて、試料である海水を、エタノール及びドライアイスからなる寒剤(−80℃程度)を用いて急激に冷却し、水分を除去している(468頁左欄2〜4行)。そのため、本来ならば除去すべきでない被検物質も、一部が水分と共に除去されてしまう。したがって、非特許文献1に記載の方法は、スパイク法を用いないで微量の希ガスを分離・抽出して行う分析には不向きである。 Furthermore, the method described in Non-Patent Document 1 is a substance whose isotope ratio called “spike” is different from that of the sample and whose ratio and amount are known (in Non-Patent Document 1, specifically, , 22 Ne, 36 Ar, 86 Kr, and 124 Xe) is added to the sample, and the sample water is used as a cryogen consisting of ethanol and dry ice in the water capture section. (About -80 ° C) is rapidly cooled to remove water (page 468, left column, lines 2 to 4). Therefore, a part of the test substance that should not be removed is removed together with moisture. Therefore, the method described in Non-Patent Document 1 is not suitable for analysis performed by separating and extracting a trace amount of rare gas without using the spike method.

本発明の目的は、海底熱水等のように、ハロゲン化合物及び硫黄化合物並びに被検物質である希ガス(抽出対象ガス)が溶存した試料水から、高純度で希ガス(抽出対象ガス)を分離・抽出することが可能なガス分析用前処理装置及びガス分析用前処理方法を提供することにある。   The object of the present invention is to obtain a high-purity rare gas (extraction target gas) from sample water in which a halogen compound, a sulfur compound and a rare gas (extraction target gas) as a test substance are dissolved, such as undersea hot water. An object of the present invention is to provide a pretreatment apparatus for gas analysis and a pretreatment method for gas analysis that can be separated and extracted.

本発明の他の目的は、ハロゲン化合物及び硫黄化合物を精度良く除去できるゲッターを備えたガス分析用前処理装置及びガス分析用前処理方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a pretreatment apparatus for gas analysis and a pretreatment method for gas analysis that are provided with a getter capable of accurately removing halogen compounds and sulfur compounds.

本発明のガス分析用前処理装置は、基本的な構成として、抽出対象ガスが溶存した試料水から水を捕捉して準抽出対象ガスを精製する水捕捉セクションと、準抽出対象ガス中の非抽出対象ガスとを吸着する吸着セクションとを備えている。   The pretreatment apparatus for gas analysis of the present invention has, as a basic configuration, a water capturing section that captures water from sample water in which the extraction target gas is dissolved and purifies the semi-extraction target gas, and a non-extraction in the semi-extraction target gas. And an adsorption section for adsorbing the extraction target gas.

水捕捉セクションは、第1のトラップ路内にある試料水を、抽出対象ガスが凝集しない第1の温度で冷却し、液相を除去して、水蒸気を含む準抽出対象ガスを精製し、第1のトラップ路内を第1の真空環境にする第1のコールドトラップと、第1のコールドトラップで精製されて第2のトラップ路内にある水蒸気を含む準抽出対象ガスを、水蒸気を凝集させるが、抽出対象ガスは凝集しない、第1の温度よりも低温である第2の温度で冷却し、水蒸気を除去して水蒸気を含まない準抽出対象ガスを精製し、第2のトラップ路内を第1の真空環境よりも真空度の高い第2の真空環境にする第2のコールドトラップとを含むものとすることができる。そして、吸着セクションが、ゲッター配置路内にある準抽出対象ガスから非抽出対象ガスを吸着し、ゲッター配置路内を第2の真空環境よりも真空度の高い第3の真空環境にする1以上のゲッターを備えている。   The water capture section cools the sample water in the first trap channel at a first temperature at which the extraction target gas does not aggregate, removes the liquid phase, purifies the semi-extraction target gas including water vapor, The first cold trap that makes the inside of one trap path a first vacuum environment, and the semi-extraction target gas that is purified by the first cold trap and contains the steam in the second trap path, agglomerates the steam. However, the extraction target gas does not agglomerate, is cooled at a second temperature that is lower than the first temperature, removes water vapor, purifies the semi-extraction target gas that does not contain water vapor, and passes through the second trap path. A second cold trap having a second vacuum environment having a higher degree of vacuum than the first vacuum environment. The adsorption section adsorbs the non-extraction target gas from the semi-extraction target gas in the getter arrangement path, and makes the inside of the getter arrangement path a third vacuum environment having a higher degree of vacuum than the second vacuum environment. Has a getter.

本発明書で用いる「含まない」の語は、完全に(100%)含まない状態だけでなく、実質的に含まない状態をも含む幅を有する語である。例えば、「水蒸気を含まない準抽出対象ガス」は、分析装置による抽出対象ガスの測定時に水蒸気を検出しない程度にまで第2のコールドトラップで水蒸気を除去した準抽出対象ガスのことを言う。   As used herein, the term “does not include” is a term having a width that includes not only completely (100%) not including but also substantially not including. For example, “a semi-extraction target gas that does not contain water vapor” refers to a semi-extraction target gas from which water vapor has been removed with a second cold trap to such an extent that water vapor is not detected when the extraction target gas is measured by the analyzer.

本発明では、上記のように水捕捉セクションを第1のコールドトラップと、第2のコールドトラップとに分けて、段階的に水及び水蒸気を捕捉している。このように試料水を処理することで、氷の急成長による流路の閉塞を防ぎ、且つ、被検物質である抽出対象ガスが水及び水蒸気と共に除去されることを防ぐことができる。その上で、吸着セクションで非抽出対象ガスを吸着することで、純度の高い抽出対象ガスを分析装置に送り出すことができる。結果として、分析装置における分析精度(特に、同位体分析の定量精度)が向上する。   In the present invention, as described above, the water capturing section is divided into the first cold trap and the second cold trap, and water and water vapor are captured in stages. By treating the sample water in this way, it is possible to prevent blockage of the flow path due to rapid ice growth and to prevent the extraction target gas as the test substance from being removed together with water and water vapor. In addition, by adsorbing the non-extraction target gas in the adsorption section, it is possible to send out a high-purity extraction target gas to the analyzer. As a result, analysis accuracy (particularly, quantitative accuracy of isotope analysis) in the analyzer is improved.

吸着セクションの1以上のゲッターは、非抽出対象ガスの種類によって変更することが可能である。例えば、試料水中に溶存する、ハロゲン化合物及び硫黄化合物が非抽出対象ガスの場合には、吸着セクションは、準抽出対象ガス中から、ハロゲン化合物を吸着する第1のゲッターを備えた第1の吸着セクションと、第1の吸着セクションで吸着処理された準抽出対象ガス中から硫黄化合物を吸着する第2のゲッターを備えた第2の吸着セクションとを含んでいればよい。   One or more getters in the adsorption section can be changed according to the type of the non-extractable gas. For example, when the halogen compound and sulfur compound dissolved in the sample water are the non-extraction target gas, the adsorption section includes the first adsorption having a first getter that adsorbs the halogen compound from the semi-extraction target gas. It is only necessary to include a section and a second adsorption section including a second getter that adsorbs a sulfur compound from the semi-extraction target gas adsorbed in the first adsorption section.

本発明のガス分析用前処理装置では、水捕捉セクションを任意の構成として、吸着セクションを、ゲッター配置路内にある準抽出対象ガス中から、ハロゲン化合物を吸着する第1のゲッターを備えた第1の吸着セクションと、第1の吸着セクションで吸着処理された準抽出対象ガス中から硫黄化合物を吸着する第2のゲッターを備えた第2の吸着セクションとを含むようにして、ゲッター配置路内を水捕捉セクション内の真空環境よりも真空度の高い真空環境にするようにすることもできる。   In the pretreatment apparatus for gas analysis of the present invention, the water capture section is an arbitrary configuration, and the adsorption section includes a first getter that adsorbs a halogen compound from the semi-extraction target gas in the getter arrangement path. Including a first adsorption section and a second adsorption section having a second getter that adsorbs a sulfur compound from the semi-extraction target gas adsorbed in the first adsorption section. A vacuum environment with a higher degree of vacuum than the vacuum environment in the capture section may be provided.

水を捕捉した後の準抽出対象ガスを、第1の吸着セクション、第2の吸着セクションの順に反応させることで、汚染物質であるハロゲン化合物及び硫黄化合物を精度よく除去できる。そのため、流路や分析装置が毀損することを防ぎ、且つ、分析装置による分析精度も向上させることができる。   By reacting the semi-extraction target gas after capturing water in the order of the first adsorption section and the second adsorption section, it is possible to accurately remove the halogen compounds and sulfur compounds that are pollutants. Therefore, it is possible to prevent the flow path and the analysis device from being damaged, and to improve the analysis accuracy of the analysis device.

第1のゲッターの構造は任意であるが、準抽出対象ガスの流入路に沿って鉄(Fe)系ゲッター材、マグネシウム(Mg)系ゲッター材、カルシウム(Ca)系ゲッター材が並んだ構造を有するようにすれば、ゲッター効果が得られる。特に、鉄系ゲッター材として鉄線、マグネシウム系ゲッター材としてマグネシウムリボン、カルシウム系ゲッター材として、粒状のカルシウムがゲッター材料として適している。また、発明者らの検討によれば、カルシウム系ゲッター材、マグネシウム系ゲッター材、鉄系ゲッター材の重量比率が、1±10%:1±10%:0.03±10%(すなわち、0.9〜1.1:0.9〜1.1:0.027〜0.033)の場合に、高いゲッター効果が得られた。   The structure of the first getter is arbitrary, but a structure in which an iron (Fe) getter material, a magnesium (Mg) getter material, and a calcium (Ca) getter material are arranged along the inflow path of the semi-extraction target gas. If it has it, a getter effect will be acquired. In particular, iron wire as the iron-based getter material, magnesium ribbon as the magnesium-based getter material, and granular calcium as the calcium-based getter material are suitable as the getter material. Further, according to the study by the inventors, the weight ratio of the calcium-based getter material, the magnesium-based getter material, and the iron-based getter material is 1 ± 10%: 1 ± 10%: 0.03 ± 10% (that is, 0 .9 to 1.1: 0.9 to 1.1: 0.027 to 0.033), a high getter effect was obtained.

同様に、第2のゲッターの構造も任意であるが、準抽出対象ガスの流入路に沿って、酸化銅(CuO)系ゲッター材、酸化鉄(FeO)系ゲッター材、第1のアルミニウム(Al)系ゲッター材、バナジウム(V)系ゲッター材、ジルコニウム(Zr)系ゲッター材、第2のアルミニウム(Al)系ゲッター材が並んだ構造を有するようにすれば、ゲッター効果が得られる。特に、第1のアルミニウム系ゲッター材及び第2のアルミニウム系ゲッター材として、アルミニウム箔、ジルコニウム系ゲッター材として、板状のジルコニウム、バナジウム系ゲッター材として、板状のバナジウム、酸化鉄系ゲッター材として、酸化鉄線、酸化銅系ゲッター材として、酸化銅線がゲッター材料として適している。また、発明者らの検討によれば、第1のアルミニウム系ゲッター材、ジルコニウム系ゲッター材、バナジウム系ゲッター材、第2のアルミニウム系ゲッター材、酸化鉄系ゲッター材、酸化銅系ゲッター材の重量比率は、0.5±10%:1±10%:1±10%:0.5±10%:1±10%:2±10%(すなわち、0.45〜0.55:0.9〜1.1:0.9〜1.1:0.45〜0.55:1.8〜2.2)の場合に、高いゲッター効果が得られた。   Similarly, although the structure of the second getter is also arbitrary, a copper oxide (CuO) -based getter material, an iron oxide (FeO) -based getter material, a first aluminum (Al ) -Based getter material, vanadium (V) -based getter material, zirconium (Zr) -based getter material, and second aluminum (Al) -based getter material, a getter effect can be obtained. In particular, as the first aluminum-based getter material and the second aluminum-based getter material, aluminum foil, zirconium-based getter material, plate-shaped zirconium, vanadium-based getter material, plate-shaped vanadium, iron oxide-based getter material Copper oxide wires are suitable as getter materials as iron oxide wires and copper oxide based getter materials. Further, according to the study by the inventors, the weight of the first aluminum-based getter material, zirconium-based getter material, vanadium-based getter material, second aluminum-based getter material, iron oxide-based getter material, and copper oxide-based getter material. The ratio is 0.5 ± 10%: 1 ± 10%: 1 ± 10%: 0.5 ± 10%: 1 ± 10%: 2 ± 10% (ie 0.45 to 0.55: 0.9 -1.1: 0.9-1.1: 0.45-0.55: 1.8-2.2), a high getter effect was obtained.

吸着セクションは、第2の吸着セクションで吸着処理された準抽出対象ガスから、活性ガスを吸着する第3の吸着セクションをさらに備えていてもよい。また、吸着セクションは、第3の吸着セクションで吸着処理された準抽出対象ガスから、水素を吸着する第4の吸着セクションをさらに備えていてもよい。このように吸着セクションを構成すれば、抽出対象ガスの純度をさらに高めることができる。   The adsorption section may further include a third adsorption section that adsorbs the active gas from the semi-extraction target gas that has been subjected to the adsorption treatment in the second adsorption section. The adsorption section may further include a fourth adsorption section that adsorbs hydrogen from the semi-extraction target gas that has been subjected to the adsorption process in the third adsorption section. If the adsorption section is configured in this way, the purity of the extraction target gas can be further increased.

本発明のガス分析用前処理装置は、どのような試料水をも対象とすることが可能であるが、特に、海水、海底熱水、または、陸上温泉水等を試料水とする場合に適している。   The pretreatment apparatus for gas analysis of the present invention can be used for any sample water, but is particularly suitable for the case where seawater, seafloor hot water, onshore hot spring water, or the like is used as sample water. ing.

本発明のガス分析用前処理方法は、抽出対象ガスが溶存した試料水から水を捕捉して準抽出対象ガスを生成する水捕捉ステップと、準抽出対象ガス中の非抽出対象ガスとを吸着する吸着ステップとからなる。水捕捉ステップは、第1のトラップ路内にある試料水を、抽出対象ガスが凝集しない第1の温度で冷却し、液相を除去して、水蒸気を含む準抽出対象ガスを精製し、第1のトラップ路内を第1の真空環境にする第1の捕捉ステップと、第1の捕捉ステップで精製され第2のトラップ路内にある水蒸気を含む準抽出対象ガスを、水蒸気を凝集させるが、抽出対象ガスは凝集しない、第1の温度よりも低温である第2の温度で冷却し、水蒸気を除去して水蒸気を含まない準抽出対象ガスを精製し、第2のトラップ路内を第1の真空環境よりも真空度の高い第2の真空環境にする第2の捕捉ステップとを含むようにしてもよい。この場合、吸着ステップは、1以上のゲッターを用いて、ゲッター配置路内にある水蒸気を含まない準抽出対象ガスから非抽出対象ガスを吸着し、ゲッター配置路内を第2の真空環境よりも真空度の高い第3の真空環境にする。   The pretreatment method for gas analysis of the present invention adsorbs a water capture step of capturing water from sample water in which extraction target gas is dissolved to generate semi-extraction target gas, and non-extraction target gas in the semi-extraction target gas. Adsorption step. In the water capture step, the sample water in the first trap passage is cooled at a first temperature at which the extraction target gas does not aggregate, the liquid phase is removed, the semi-extraction target gas containing water vapor is purified, The first trapping step in which the inside of one trap path is set to a first vacuum environment, and the semi-extraction target gas containing the steam that has been purified in the first trapping step and is contained in the second trap path are condensed with water vapor. The gas to be extracted does not aggregate, is cooled at a second temperature lower than the first temperature, the water vapor is removed to purify the semi-extraction gas without water vapor, and the second trap passage is And a second trapping step in which a second vacuum environment having a higher degree of vacuum than the one vacuum environment is included. In this case, the adsorption step uses one or more getters to adsorb the non-extraction target gas from the semi-extraction target gas that does not contain water vapor in the getter arrangement path, and the getter arrangement path is more than the second vacuum environment. A third vacuum environment with a high degree of vacuum is set.

本発明のガス分析用前処理方法は、水捕捉ステップを任意の構成として、吸着ステップを、ゲッター配置路内にある準抽出対象ガス中から、ハロゲン化合物を吸着する第1の吸着ステップと、前記第1の吸着ステップで吸着処理された準抽出対象ガス中から硫黄化合物を吸着する第2の吸着ステップとを含むようにして、ゲッター配置路内を水捕捉セクション内の真空環境よりも真空度の高い真空環境にするようにすることもできる。   The pretreatment method for gas analysis according to the present invention includes a first adsorption step for adsorbing a halogen compound from a semi-extraction target gas in a getter arrangement path, wherein the water capture step is an arbitrary configuration, Including a second adsorption step for adsorbing a sulfur compound from the semi-extraction target gas adsorbed in the first adsorption step, and a vacuum having a higher degree of vacuum than the vacuum environment in the water trapping section in the getter arrangement path You can also make it an environment.

本発明のガス分析用前処理装置の実施の形態の一例の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of an example of embodiment of the pretreatment apparatus for gas analysis of this invention. 第1のゲッターの内部構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of a 1st getter. 第2のゲッターの内部構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of a 2nd getter. ガス分析用前処理装置を用いて抽出対象ガスである希ガスを分離・抽出するまでのフローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow until it isolate | separates and extracts the noble gas which is extraction object gas using the pretreatment apparatus for gas analysis. (A)及び(B)は、第1のゲッターのゲッター効果を示すための図である。(A) And (B) is a figure for showing the getter effect of the 1st getter. (A)及び(B)は、第2のゲッターのゲッター効果を示すための図である。(A) And (B) is a figure for showing the getter effect of the 2nd getter. (A)は、試料水をゲッター処理せずに分析した結果を示す図であり、(B)は、第1のゲッターによるゲッター処理後の分析結果を示す図であり、(C)は、第2のゲッターによるゲッター処理後の分析結果を示す図である。(A) is a figure which shows the result of having analyzed sample water, without performing a getter process, (B) is a figure which shows the analysis result after the getter process by a 1st getter, (C) It is a figure which shows the analysis result after the getter process by 2 getters. (A)は、試料水をゲッター処理せずに分析した結果を示す図であり、(B)は、第2のゲッターによるゲッター処理後の分析結果を示す図であり、(C)は、第1のゲッターによるゲッター処理後の分析結果を示す図である。(A) is a figure which shows the result of having analyzed sample water, without performing a getter process, (B) is a figure which shows the analysis result after a getter process by a 2nd getter, (C) It is a figure which shows the analysis result after the getter process by 1 getter.

以下、図面を参照して、本発明のガス分析用前処理装置及び処理方法の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of a pretreatment apparatus for gas analysis and a processing method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<全体構成>
図1は、本実施の形態のガス分析用前処理装置の構成を示す概略図であり、図2は、第1のゲッターG1の内部構造を示す図であり、図3は、第2のゲッターG2の内部構造を示す模式図である。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the pretreatment apparatus for gas analysis according to the present embodiment, FIG. 2 is a diagram showing the internal structure of the first getter G1, and FIG. 3 is a diagram showing the second getter. It is a schematic diagram which shows the internal structure of G2.

本実施の形態のガス分析用前処理装置1は、試料水である海底熱水から、溶存している希ガスを抽出対象ガスとして分離・抽出する装置である。海底熱水は、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)等の希ガス、並びに、ハロゲン化合物、硫黄化合物、活性ガス(窒素、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、水素、水蒸気等)等が溶存している。本実施の形態では、希ガスが抽出対象ガスであり、ハロゲン化合物、硫黄化合物及び活性ガス等が非抽出対象ガスである。   The gas analysis pretreatment apparatus 1 of the present embodiment is an apparatus that separates and extracts dissolved rare gas as extraction target gas from seabed hot water that is sample water. Undersea hot water is composed of rare gases such as helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe), as well as halogen compounds, sulfur compounds, active gases (nitrogen, hydrocarbons, Carbon monoxide, carbon dioxide, oxygen, hydrogen, water vapor, etc.) are dissolved. In the present embodiment, the rare gas is the extraction target gas, and the halogen compound, the sulfur compound, the active gas, and the like are the non-extraction target gas.

ガス分析用前処理装置1は、主に、抽出対象ガスが溶存した試料水から水(液相及び水蒸気)を捕捉して準抽出対象ガスを精製する水捕捉セクション3と、準抽出対象ガス中の非抽出対象ガスとを吸着する吸着セクション5とから構成されている。管路7の試料容器接続部9から導入された試料水は、管路7を通って、水捕捉セクション3及び吸着セクション5によって処理されて、分析装置11に送り出される。管路7には、流路を切り換えるバルブV1〜V7、及び、管路7内の圧力を計測する真空計P1〜P3が備えられている。   The pretreatment device 1 for gas analysis mainly includes a water capturing section 3 that captures water (liquid phase and water vapor) from sample water in which the extraction target gas is dissolved and purifies the semi-extraction target gas, and the semi-extraction target gas. It is comprised from the adsorption | suction section 5 which adsorb | sucks the non-extraction object gas. The sample water introduced from the sample container connecting portion 9 of the pipe line 7 is processed by the water capturing section 3 and the adsorption section 5 through the pipe line 7 and sent out to the analyzer 11. The pipe line 7 is provided with valves V1 to V7 for switching the flow path and vacuum gauges P1 to P3 for measuring the pressure in the pipe line 7.

[水捕捉セクション]
水捕捉セクション3は、第1のコールドトラップCT1と、第2のコールドトラップCT2とから構成されている。第1のコールドトラップCT1は、第1のトラップ路(管路7のうちバルブV1,V2及びV3で区切られる区間)内にある試料水を抽出対象ガスが凝集しない第1の温度で冷却し、液相を除去し、第1のトラップ路内を第1の真空環境にするコールドトラップである。本実施の形態の場合には、第1の温度は、−10℃〜−15℃(より好ましくは、−12℃〜−15℃)である。
[Water capture section]
The water trapping section 3 is composed of a first cold trap CT1 and a second cold trap CT2. The first cold trap CT1 cools the sample water in the first trap path (section of the pipe line 7 divided by the valves V1, V2, and V3) at a first temperature at which the extraction target gas does not aggregate, It is a cold trap which removes a liquid phase and makes the inside of a 1st trap path | route the 1st vacuum environment. In the case of the present embodiment, the first temperature is −10 ° C. to −15 ° C. (more preferably, −12 ° C. to −15 ° C.).

第2のコールドトラップCT2は、第1のコールドトラップCT1で精製されて第2のトラップ路(管路7のうちバルブV3及びV4で区切られる区間)内にある水蒸気を含む準抽出対象ガスを、水蒸気を凝集させるが、抽出対象ガスは凝集しない、第1の温度よりも低温である第2の温度で冷却し、水蒸気を除去して準抽出対象ガスを精製し、第2のトラップ路内を第1の真空環境よりも真空度の高い第2の真空環境にするコールドトラップである。本実施の形態の場合には、第2の温度は、−25℃〜−40℃(より好ましくは、−30℃〜−35℃)である。   The second cold trap CT2 is a semi-extraction target gas containing water vapor that has been purified by the first cold trap CT1 and is in the second trap path (section separated by the valves V3 and V4 in the pipe line 7). Water vapor is condensed, but the extraction target gas is not aggregated. Cooling is performed at a second temperature lower than the first temperature, the water vapor is removed, the semi-extraction target gas is purified, and the inside of the second trap path is purified. The cold trap is a second vacuum environment having a higher degree of vacuum than the first vacuum environment. In the case of the present embodiment, the second temperature is −25 ° C. to −40 ° C. (more preferably, −30 ° C. to −35 ° C.).

[吸着セクション]
吸着セクション5は、ゲッター配置路(管路7のうちバルブV4及びV7で区切られる区間)内にある水蒸気を含まない準抽出対象ガスから非抽出対象ガスを吸着し、ゲッター配置路内を第2の真空環境よりも真空度の高い第3の真空環境にする1以上のゲッターを備えている。具体的に、吸着セクション5は、第1のゲッターG1を備えた第1の吸着セクションと、第2のゲッターG2を備えた第2の吸着セクションと、第3のゲッターG3を備えた第3の吸着セクションと、第4のゲッターG4を備えた第4の吸着セクションとから構成されている。
[Suction section]
The adsorption section 5 adsorbs the non-extraction target gas from the semi-extraction target gas that does not contain water vapor in the getter arrangement path (section of the pipe line 7 that is divided by the valves V4 and V7). One or more getters that provide a third vacuum environment having a higher degree of vacuum than the vacuum environment are provided. Specifically, the adsorption section 5 includes a first adsorption section having a first getter G1, a second adsorption section having a second getter G2, and a third getter having a third getter G3. An adsorption section and a fourth adsorption section having a fourth getter G4 are included.

第1のゲッターG1は、ハロゲン化合物を吸着するゲッターであり、図2に示すように、準抽出対象ガスの流入路に沿って鉄(Fe)系ゲッター材GM11、マグネシウム(Mg)系ゲッター材GM12、カルシウム(Ca)系ゲッター材GM13が並んだ構造を有している。具体的には、鉄系ゲッター材は、鉄線であり、マグネシウム系ゲッター材は、マグネシウムリボンであり、カルシウム系ゲッター材は、粒状のカルシウムである。発明者らの実験によれば、カルシウム系ゲッター材、マグネシウム系ゲッター材、鉄系ゲッター材の重量比率は、1±10%:1±10%:0.03±10%の場合に、高いゲッター効果を得ることができた。   The first getter G1 is a getter that adsorbs a halogen compound, and as shown in FIG. 2, an iron (Fe) -based getter material GM11, a magnesium (Mg) -based getter material GM12 along the inflow path of the semi-extraction target gas. And a structure in which calcium (Ca) -based getter materials GM13 are arranged. Specifically, the iron-based getter material is an iron wire, the magnesium-based getter material is a magnesium ribbon, and the calcium-based getter material is granular calcium. According to the experiments by the inventors, when the weight ratio of the calcium-based getter material, the magnesium-based getter material, and the iron-based getter material is 1 ± 10%: 1 ± 10%: 0.03 ± 10%, a high getter is obtained. The effect was able to be acquired.

なお、第1のゲッターG1のゲッター材として、他の材料を用いてもよいのはもちろんである。例えば、上記ゲッター材のいずれかまたは全部に換えて、または、追加で、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、銅(Cu)、ジルコニウム(Zr)、または、バナジウム(V)のいずれかまたはその組み合わせのゲッター材を用いてもよい。   Of course, other materials may be used as the getter material of the first getter G1. For example, in place of or in addition to any of the above getter materials, or in addition, any of nickel (Ni), cobalt (Co), copper (Cu), zirconium (Zr), or vanadium (V) or its A combination of getter materials may be used.

第2のゲッターG2は、硫黄化合物(及び硫黄化合物を吸着した際に分解されて生成された活性ガス)を吸着するゲッターであり、図3に示すように、準抽出対象ガスの流入路に沿って、酸化銅(CuO)系ゲッター材GM21、酸化鉄(FeO)系ゲッター材GM22、第1のアルミニウム(Al)系ゲッター材GM23、バナジウム(V)系ゲッター材GM24、ジルコニウム(Zr)系ゲッター材GM25、第2のアルミニウム(Al)系ゲッター材GM26が並んだ構造を有している。具体的には、第1のアルミニウム系ゲッター材及び第2のアルミニウム系ゲッター材は、アルミニウム箔であり、ジルコニウム系ゲッター材は、板状のジルコニウムであり、バナジウム系ゲッター材は、板状のバナジウムであり、酸化鉄系ゲッター材は、酸化鉄線であり、酸化銅系ゲッター材は、酸化銅線である。発明者らの実験によれば、第1のアルミニウム系ゲッター材、ジルコニウム系ゲッター材、バナジウム系ゲッター材、第2のアルミニウム系ゲッター材、酸化鉄系ゲッター材、酸化銅系ゲッター材の重量比率は、0.5±10%:1±10%:1±10%:0.5±10%:1±10%:2±10%の場合に、高いゲッター効果を得ることができた。   The second getter G2 is a getter that adsorbs a sulfur compound (and an active gas generated by being decomposed when the sulfur compound is adsorbed), and as shown in FIG. 3, along the inflow path of the semi-extraction target gas. Copper oxide (CuO) getter material GM21, iron oxide (FeO) getter material GM22, first aluminum (Al) getter material GM23, vanadium (V) getter material GM24, zirconium (Zr) getter material The GM25 and the second aluminum (Al) -based getter material GM26 are arranged side by side. Specifically, the first aluminum-based getter material and the second aluminum-based getter material are aluminum foils, the zirconium-based getter material is plate-like zirconium, and the vanadium-based getter material is plate-like vanadium. The iron oxide getter material is an iron oxide wire, and the copper oxide getter material is a copper oxide wire. According to the experiments by the inventors, the weight ratio of the first aluminum getter material, the zirconium getter material, the vanadium getter material, the second aluminum getter material, the iron oxide getter material, and the copper oxide getter material is 0.5 ± 10%: 1 ± 10%: 1 ± 10%: 0.5 ± 10%: 1 ± 10%: 2 ± 10%, a high getter effect could be obtained.

なお、第2のゲッターG2のゲッター材として、他の材料を用いてもよいのはもちろんである。例えば、上記ゲッター材のうち、酸化鉄系ゲッター材と酸化銅系ゲッター材のいずれかまたは全部に換えて、または、追加で、銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)、モリブデン(Mo)のいずれかまたはその組み合わせのゲッター材を用いてもよい。また、ジルコニウム系ゲッター材、バナジウム系ゲッター材、アルミニウム系ゲッター材のいずれかまたは全部に換えて、または、追加で、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)またはコバルト(Co)のいずれかまたはその組み合わせのゲッター材を用いてもよい。   Of course, other materials may be used as the getter material of the second getter G2. For example, silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), molybdenum (in place of, or in addition to, one or all of the iron oxide type getter material and the copper oxide type getter material among the above getter materials. A getter material of any one of Mo) or a combination thereof may be used. Further, any one or combination of chromium (Cr), nickel (Ni), and cobalt (Co) may be used instead of or in addition to any or all of zirconium-based getter materials, vanadium-based getter materials, and aluminum-based getter materials. The getter material may be used.

第3のゲッターG3は、第2の吸着セクションで吸着処理された準抽出対象ガスから、活性ガスを吸着するゲッターであり、準抽出対象ガスの流入路に沿って、チタン(Ti)系ゲッター材、ジルコニウム(Zr)系ゲッター材が並んだ構造を有している。   The third getter G3 is a getter that adsorbs an active gas from the semi-extraction target gas adsorbed in the second adsorption section, and a titanium (Ti) getter material along the inflow path of the semi-extraction target gas. And a structure in which zirconium (Zr) -based getter materials are arranged.

第4のゲッターG4は、水素を吸着するゲッターであり、本実施の形態では、SAES社がSORB−AC(登録商標)の名称で販売しているゲッター・ポンプを利用している。   The fourth getter G4 is a getter that adsorbs hydrogen, and in this embodiment, a getter pump sold by SAES under the name SORB-AC (registered trademark) is used.

<分析装置に抽出対象ガスを導入するまでのフロー>
図4は、分析装置11に抽出対象ガスである希ガスを導入するまでのフローチャートである。
<Flow until the extraction target gas is introduced into the analyzer>
FIG. 4 is a flowchart until a rare gas that is an extraction target gas is introduced into the analyzer 11.

上記のように、ガス分析用前処理装置1の管路7内は、常時は、バルブV1,V2,V3,V7が閉まった状態、且つ、バルブV4,V5,V6が開いた状態で、真空ポンプVP2で真空引きされている(ステップST1)。これにより、常時は、第2のコールドトラップCT2内は、高真空領域乃至超高真空領域にあたる真空環境に保たれている。第1のコールドトラップCT1内は、これに先立つ分析の終了時の排気操作により、低真空領域にあたる真空環境に保たれている。   As described above, the inside of the pipe line 7 of the gas analysis pretreatment apparatus 1 is normally in a state where the valves V1, V2, V3 and V7 are closed and the valves V4, V5 and V6 are opened. It is evacuated by the pump VP2 (step ST1). Thus, normally, the second cold trap CT2 is maintained in a vacuum environment corresponding to a high vacuum region or an ultrahigh vacuum region. The inside of the first cold trap CT1 is maintained in a vacuum environment corresponding to a low vacuum region by the exhaust operation at the end of the analysis prior to this.

まず、水捕捉ステップを実施する。分析装置11に抽出対象ガスを導入するには、まず、バルブV2を開き、第1のコールドトラップCT1を中真空領域の圧力になるまで排気してから(ステップST2)、バルブV2を閉じる(ステップST3)。なお、必要に応じて、ゲッター・バルブGV1〜GV3及びバルブV6(または加えてV5)を閉じ、バルブV3を開くことで、真空度を真空計P1で確認するが、真空ポンプVP1が正常に作動している限りは、5分程度の排気により十分に中真空領域に達する。次に、試料水を封入した試料容器13を試料容器接続部9に接続し、バルブV1を開き、第1のコールドトラップCT1に試料水を導入し(ステップST4)、バルブV1を速やかに閉じる(ステップST5)。本実施の形態の試料水は、海底熱水であり、試料容器13に封入されている。バルブV1を開いて第1のコールドトラップCT1に試料水が入ることで、第1のコールドトラップCT1内は、低真空領域の圧力となる。この状態で、第1のコールドトラップCT1を第1の温度で冷却し、液相を凝結させる(ステップST6)。このことにより、第1のコールドトラップCT1内は、冷却前より圧力の低い真空領域の圧力となる。次に、バルブV4を閉じ、バルブV3を開き、第2のコールドトラップCT2に、水蒸気を含む準抽出対象ガスを導入する(ステップST7)。このことにより、第2のコールドトラップCT2内は、低真空領域と中真空領域の境界付近の圧力となる。この状態で、第2のコールドトラップCT2を第2の温度で冷却し、水蒸気を凝集させ、冷却を続けながら、バルブV3を閉じる(ステップST8)。このことにより、第2のコールドトラップCT2内は、中真空領域にあたる真空環境となる。   First, a water capture step is performed. In order to introduce the extraction target gas into the analyzer 11, first, the valve V2 is opened, the first cold trap CT1 is evacuated to a pressure in the middle vacuum region (step ST2), and then the valve V2 is closed (step ST2). ST3). If necessary, close the getter valves GV1 to GV3 and V6 (or V5 in addition) and open the valve V3 to check the degree of vacuum with the vacuum gauge P1, but the vacuum pump VP1 operates normally. As long as this is done, the medium vacuum region is sufficiently reached by exhausting for about 5 minutes. Next, the sample container 13 enclosing the sample water is connected to the sample container connecting portion 9, the valve V1 is opened, the sample water is introduced into the first cold trap CT1 (step ST4), and the valve V1 is quickly closed (step S4). Step ST5). The sample water of the present embodiment is seabed hot water and is enclosed in the sample container 13. When the valve V1 is opened and sample water enters the first cold trap CT1, the pressure in the first cold trap CT1 becomes a low vacuum region. In this state, the first cold trap CT1 is cooled at the first temperature to condense the liquid phase (step ST6). As a result, the pressure in the first cold trap CT1 is in the vacuum region where the pressure is lower than before cooling. Next, the valve V4 is closed, the valve V3 is opened, and the semi-extraction target gas containing water vapor is introduced into the second cold trap CT2 (step ST7). As a result, the pressure in the second cold trap CT2 becomes a pressure near the boundary between the low vacuum region and the medium vacuum region. In this state, the second cold trap CT2 is cooled at the second temperature, the water vapor is condensed, and the valve V3 is closed while continuing the cooling (step ST8). As a result, the inside of the second cold trap CT2 becomes a vacuum environment corresponding to a medium vacuum region.

次に、吸着ステップを実施する。まず、第1乃至第4のゲッターに付属するゲッター・バルブGV1〜GV4、及び、バルブV5,V6を閉じる(ステップST9)。このことにより、バルブV4からV6の間の管路内は、高真空領域の圧力になり、バルブV6からV7の間の管路内は、超高真空領域の圧力に保たれる。バルブV4を開いて、準抽出対象ガスをバルブV4からV6の間に導入する(ステップST10)。これにより、この区間は、中真空領域の圧力となる(ガス導入時に真空計P2により計測する)。   Next, an adsorption step is performed. First, the getter valves GV1 to GV4 and the valves V5 and V6 attached to the first to fourth getters are closed (step ST9). As a result, the pressure in the conduit between the valves V4 and V6 is high vacuum, and the pressure between the valves V6 and V7 is maintained in the ultrahigh vacuum. The valve V4 is opened, and the semi-extraction target gas is introduced between the valves V4 and V6 (step ST10). Thereby, this section becomes the pressure in the medium vacuum region (measured by the vacuum gauge P2 when the gas is introduced).

ゲッター・バルブGV1を開き、第1のゲッターG1を作用させる(ステップST11)。第1のゲッターG1は、予め400±10℃程度に熱せられて活性化されており、10分程作用させた後、ゲッター・バルブGV1を閉じる(ステップST12)。   The getter valve GV1 is opened and the first getter G1 is activated (step ST11). The first getter G1 is activated by being heated to about 400 ± 10 ° C. in advance, and after acting for about 10 minutes, the getter valve GV1 is closed (step ST12).

次にゲッター・バルブGV2を開き、第2のゲッターG2を作用させる(ステップST13)。第2のゲッターG2は、予め400±10℃程度に熱せられて活性化されており、10分程作用させた後、ゲッター・バルブGV2を閉じる(ステップST14)。   Next, the getter valve GV2 is opened, and the second getter G2 is operated (step ST13). The second getter G2 is activated by being heated to about 400 ± 10 ° C. in advance, and after acting for about 10 minutes, the getter valve GV2 is closed (step ST14).

次にゲッター・バルブGV3を開き、第3のゲッターG3を作用させる(ステップST15)。第3のゲッターG3は、予め650±10℃程度に熱せられて活性化されており、10分程作用させ、続けて、室温になるまで10分程冷却しつつ作用させてから、ゲッター・バルブGV3を閉じる(ステップST16)。第1〜第3のゲッターG1〜G3のゲッター効果により、バルブV4からV6の区間は、高真空領域の圧力または高真空領域と超高真空領域の境界付近の圧力となる。   Next, the getter valve GV3 is opened, and the third getter G3 is operated (step ST15). The third getter G3 is activated by being heated to about 650 ± 10 ° C. in advance. The third getter G3 is allowed to act for about 10 minutes, and then is allowed to act while cooling for about 10 minutes until the temperature reaches room temperature. GV3 is closed (step ST16). Due to the getter effect of the first to third getters G1 to G3, the section from the valves V4 to V6 becomes a pressure in the high vacuum region or a pressure near the boundary between the high vacuum region and the ultrahigh vacuum region.

その後、バルブV6を開き、バルブV6からV7の区間に、ゲッター処理したガスを導入する(ステップST17)。これにより、当該区間は、高真空領域の圧力または高真空領域と超高真空領域の境界付近の圧力となる(ガス導入時に真空計P3により測定する)。そして、ゲッター・バルブGV4を開き、第4のゲッターG4を作用させ(ステップST18)、ゲッター・バルブGV4を閉じる(ステップST19)。第4のゲッターG4は、加熱状態または室温下で作用させるものである。本実施の形態では、第4のゲッターG4によるゲッター処理を経て得られたガスが抽出対象ガス(希ガス)である。第4のゲッターG4によるゲッター処理後も、バルブV6からV7の区間が超高真空領域の圧力に達しない場合には、抽出対象ガスの量が多すぎるため、バルブV6を閉じ、バルブV5を開いて、真空ポンプVP2によって一部を排気し、ガス量を調節することが可能である(ステップST20,21)。分析内容及び分析装置に応じて、得られた抽出対象ガスをそのまま分析装置11に導入してもよく、また、得られた抽出対象ガスをさらに分離する必要がある場合には、分離用トラップ・バルブVSTを開閉し、分離用トラップSTを用いて、希ガスを分離し(ステップST22,23)、分析装置に導入する(ステップST24)。   Thereafter, the valve V6 is opened, and getter-treated gas is introduced into the section from the valves V6 to V7 (step ST17). As a result, the section becomes the pressure in the high vacuum region or the pressure in the vicinity of the boundary between the high vacuum region and the ultrahigh vacuum region (measured by the vacuum gauge P3 when introducing the gas). Then, the getter valve GV4 is opened, the fourth getter G4 is operated (step ST18), and the getter valve GV4 is closed (step ST19). The fourth getter G4 acts in a heated state or at room temperature. In the present embodiment, the gas obtained through the getter process by the fourth getter G4 is the extraction target gas (rare gas). Even after the getter process by the fourth getter G4, if the section from the valve V6 to V7 does not reach the pressure in the ultra-high vacuum region, the amount of gas to be extracted is too large, so the valve V6 is closed and the valve V5 is opened. Thus, it is possible to evacuate a part by the vacuum pump VP2 and adjust the gas amount (steps ST20 and ST21). Depending on the analysis contents and the analysis device, the obtained extraction target gas may be introduced into the analysis device 11 as it is, and when it is necessary to further separate the obtained extraction target gas, a separation trap The valve VST is opened and closed, the rare gas is separated using the separation trap ST (steps ST22 and 23), and introduced into the analyzer (step ST24).

なお、本明細書で用いる「真空領域」の語は、JIS Z 8126−1:1999に規定されている定義によるものであり、具体的に、低真空領域とはJISで規定する100Pa以上の圧力範囲を意味し、中真空領域とはJISで規定する100Pa未満0.1Pa以上の圧力範囲を意味し、高真空領域とはJISで規定する0.1Pa未満10-5Pa以上の圧力範囲を意味し、超高真空領域とはJISで規定する10-5Pa未満の圧力範囲を意味する。 The term “vacuum region” used in the present specification is based on the definition defined in JIS Z 8126-1: 1999. Specifically, the low vacuum region is a pressure of 100 Pa or more defined by JIS. The medium vacuum region means a pressure range of less than 100 Pa and less than 0.1 Pa specified by JIS, and the high vacuum region means a pressure range of less than 0.1 Pa and less than 10 -5 Pa specified by JIS, The ultra-high vacuum region means a pressure range less than 10 −5 Pa specified by JIS.

<第1及び第2のゲッターのゲッター効果>
図5及び図6を用いて、第1及び第2のゲッターG1,G2のゲッター効果を示す。
<Getter effect of first and second getters>
The getter effect of the first and second getters G1 and G2 will be described with reference to FIGS.

図5(A)は、水道水(塩素を多く含有する試料水)をゲッター処理せずに分析した結果を示す図であり、(B)は、第1のゲッターG1に作用させた後の分析結果を示す図である。縦軸は、圧力(torr)の対数軸、横軸は、質量数(AMU)である。図5(A)では、分析装置の作動限界を超えた高圧(中真空領域の程度)のガスにより分析装置が飽和し、質量スペクトラムが得られていない。一方、図5(B)では、ゲッターG1の効果により装置内の圧力が低下し、質量数1(1 AMU)ごとに分離された多様なガス種が検出されるようになっている。このうち質量数35が塩素の主要な同位体である塩素−35の質量数に相当するが、これは検出されていない。このように、図5(A)及び(B)を比較すると、図5(B)の方が、塩素が3桁以上減少していることが明らかである。   FIG. 5A is a diagram showing the result of analyzing tap water (sample water containing a large amount of chlorine) without getter treatment, and FIG. 5B shows the analysis after acting on the first getter G1. It is a figure which shows a result. The vertical axis is the logarithmic axis of pressure (torr), and the horizontal axis is the mass number (AMU). In FIG. 5A, the analyzer is saturated with a high-pressure (medium vacuum range) gas that exceeds the operating limit of the analyzer, and a mass spectrum is not obtained. On the other hand, in FIG. 5B, the pressure in the apparatus decreases due to the effect of the getter G1, and various gas species separated for each mass number 1 (1 AMU) are detected. Of these, the mass number 35 corresponds to the mass number of chlorine-35, which is the main isotope of chlorine, but this is not detected. Thus, when FIGS. 5A and 5B are compared, it is clear that chlorine is reduced by three orders of magnitude or more in FIG. 5B.

図6(A)は、温泉水(硫黄化合物を多く含有する試料水)をゲッター処理せずに分析した結果を示す図であり、(B)は、第2のゲッターG2に作用させた後の分析結果を示す図である。縦軸は、圧力(torr)の対数軸、横軸は、質量数(AMU)である。図6(A)では、分析装置の作動限界に近い圧力(中真空と高真空の境界程度圧力)のガスにより分析装置が飽和する質量数があり、質量スペクトラムが乱れている。このうち質量数48が硫黄と酸素の主要な同位体である硫黄−32と酸素−16が結合した一酸化硫黄の質量数に相当するが、これはかろうじて検出されており、10-9の桁である。一方、図6(B)では、ゲッターG2の効果により装置内の圧力が低下し、質量数1(1 AMU)ごとに分離された多様なガス種が検出されるようになっている。一酸化硫黄の質量数に相当する質量数48の部分は質量スペクトラムの谷となっており10-10の桁である。このように、図6(A)及び(B)を比較すると、図6(B)の方が、硫黄化合物が1〜2桁減少していることが明らかである。 FIG. 6 (A) is a diagram showing the result of analyzing hot spring water (sample water containing a large amount of sulfur compound) without getter treatment, and (B) shows the result after acting on the second getter G2. It is a figure which shows an analysis result. The vertical axis is the logarithmic axis of pressure (torr), and the horizontal axis is the mass number (AMU). In FIG. 6A, there is a mass number at which the analyzer is saturated by a gas close to the operating limit of the analyzer (the pressure at the boundary between the medium vacuum and the high vacuum), and the mass spectrum is disturbed. Among these, the mass number 48 corresponds to the mass number of sulfur monoxide in which sulfur-32 and oxygen-16, which are the main isotopes of sulfur and oxygen, are detected, but this is barely detected and is in the order of 10 -9 . It is. On the other hand, in FIG. 6B, the pressure in the apparatus decreases due to the effect of the getter G2, and various gas species separated for each mass number 1 (1 AMU) are detected. The part of the mass number 48 corresponding to the mass number of sulfur monoxide is a trough of the mass spectrum and is in the order of 10 −10 . Thus, when FIGS. 6A and 6B are compared, it is clear that the sulfur compound in FIG. 6B is reduced by 1 to 2 digits.

次に、図7及び図8を用いて、第1及び第2のゲッターG1,G2の処理順の違いによるゲッター効果の違いを示す。図7の例では、第1、第2のゲッターの順にゲッター処理をしている。図7(A)は、ハロゲン化合物及び硫黄化合物を含有した試料水をゲッター処理せずに分析した結果を示す図であり、(B)は、第1のゲッターによるゲッター処理後の分析結果を示す図であり、(C)は、第2のゲッターによるゲッター処理後の分析結果を示す図である。縦軸は、圧力(torr)の対数軸、横軸は、質量数(AMU)である。図7(A)〜(C)から、先に第1のゲッターによるゲッター処理を行った場合、第1及び第2のゲッターのゲッター効果が十分に発揮されていることがわかる。   Next, the difference in getter effect due to the difference in processing order between the first and second getters G1 and G2 will be described with reference to FIGS. In the example of FIG. 7, getter processing is performed in the order of the first and second getters. FIG. 7A is a diagram showing the result of analyzing sample water containing a halogen compound and a sulfur compound without getter treatment, and FIG. 7B shows the analysis result after getter treatment by the first getter. (C) is a figure which shows the analysis result after the getter process by the 2nd getter. The vertical axis is the logarithmic axis of pressure (torr), and the horizontal axis is the mass number (AMU). 7A to 7C, it is understood that the getter effect of the first and second getters is sufficiently exhibited when the getter process using the first getter is performed first.

これに対して、図8の例では、第2、第1のゲッターの順にゲッター処理をしている。図8(A)は、ハロゲン化合物及び硫黄化合物を含有した試料水をゲッター処理せずに分析した結果を示す図であり、(B)は、第2のゲッターによるゲッター処理後の分析結果を示す図であり、(C)は、第1のゲッターによるゲッター処理後の分析結果を示す図である。縦軸は、圧力(torr)の対数軸、横軸は、質量数(AMU)である。図8(A)〜(C)から、先に第2のゲッターによるゲッター処理を行った場合、先の第2のゲッターを作用させた時点でも効果が得られず、質量スペクトラムが得られていない上に、後の第1のゲッターによる二段目でも、質量数48に一酸化硫黄に相当するピークが残存することとなり、硫黄化合物が吸着しきれないことがわかる。   On the other hand, in the example of FIG. 8, getter processing is performed in the order of the second and first getters. FIG. 8A is a diagram showing the result of analyzing sample water containing a halogen compound and a sulfur compound without getter treatment, and FIG. 8B shows the analysis result after getter treatment by the second getter. (C) is a figure which shows the analysis result after the getter process by the 1st getter. The vertical axis is the logarithmic axis of pressure (torr), and the horizontal axis is the mass number (AMU). From FIGS. 8A to 8C, when the getter processing by the second getter is performed first, no effect is obtained even when the second getter is operated, and the mass spectrum is not obtained. Further, it can be seen that a peak corresponding to sulfur monoxide remains in the mass number 48 even in the second stage by the first getter later, and the sulfur compound cannot be completely adsorbed.

したがって、図7及び図8から、本発明において、第1及び第2のゲッターの順番も重要な要素であることがわかる。   Therefore, it can be seen from FIGS. 7 and 8 that the order of the first and second getters is also an important factor in the present invention.

以上、本発明の実施の形態の一例について具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で変更が可能であるのは勿論である。例えば、試料水としては、海底熱水に限るものではなく、本発明のガス分析用前処理装置は、どのような試料水をも対象とすることが可能であり、特に、海水や陸上温泉水等の環境水を試料水とする場合に適している。   As mentioned above, although an example of embodiment of this invention was demonstrated concretely, this invention is not limited to these embodiment, It can change within the range of the technical idea of this invention. Of course. For example, the sample water is not limited to seafloor hot water, and the pretreatment device for gas analysis of the present invention can target any sample water, particularly seawater or onshore hot spring water. It is suitable when environmental water such as is used as sample water.

本発明によれば、海底熱水等のように、ハロゲン化合物及び硫黄化合物並びに被検物質である希ガス(抽出対象ガス)が溶存した試料水から、高純度で希ガス(抽出対象ガス)を分離・抽出することが可能なガス分析用前処理装置及びガス分析用前処理方法を得ることができる。   According to the present invention, high-purity rare gas (extraction target gas) is extracted from sample water in which a halogen compound, a sulfur compound, and a rare gas (extraction target gas) as a test substance are dissolved, such as undersea hot water. A pretreatment apparatus for gas analysis and a pretreatment method for gas analysis that can be separated and extracted can be obtained.

1 ガス分析用前処理装置
3 水捕捉セクション
5 吸着セクション
7 管路
9 試料容器接続部
11 分析装置
13 試料容器
V1〜V7 バルブ
CT1 第1のコールドトラップ
CT2 第2のコールドトラップ
G1 第1のゲッター
GM11 鉄(Fe)系ゲッター材
GM12 マグネシウム(Mg)系ゲッター材
GM13 カルシウム(Ca)系ゲッター材
G2 第2のゲッター
GM21 酸化銅(CuO)系ゲッター材
GM22 酸化鉄(FeO)系ゲッター材
GM23 第1のアルミニウム(Al)系ゲッター材
GM24 バナジウム(V)系ゲッター材
GM25 ジルコニウム(Zr)系ゲッター材
GM26 第2のアルミニウム(Al)系ゲッター材
G3 第3のゲッター
G4 第4のゲッター
GV1〜GV4 ゲッター・バルブ
VP1、VP2 真空ポンプ
ST 分離用トラップ
VST 分離用トラップ・バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas analysis pretreatment apparatus 3 Water capture section 5 Adsorption section 7 Pipe line 9 Sample container connection part 11 Analysis apparatus 13 Sample container V1-V7 Valve CT1 1st cold trap CT2 2nd cold trap G1 1st getter GM11 Iron (Fe) -based getter material GM12 Magnesium (Mg) -based getter material GM13 Calcium (Ca) -based getter material G2 Second getter GM21 Copper oxide (CuO) -based getter material GM22 Iron oxide (FeO) -based getter material GM23 First Aluminum (Al) -based getter material GM24 Vanadium (V) -based getter material GM25 Zirconium (Zr) -based getter material GM26 Second aluminum (Al) -based getter material G3 Third getter G4 Fourth getter GV1 to GV4 Getter valve VP1, VP2 Vacuum port Pump ST Separation Trap VST Separation Trap Valve

Claims (13)

抽出対象ガスが溶存した試料水から水を捕捉して準抽出対象ガスを精製する水捕捉セクションと、
前記準抽出対象ガス中の非抽出対象ガスを吸着する吸着セクションとからなるガス分析用前処理装置であって、
前記水捕捉セクションが、
第1のトラップ路内にある前記試料水を、前記抽出対象ガスが凝集しない第1の温度で冷却し、液相を除去して、水蒸気を含む準抽出対象ガスを精製し、前記第1のトラップ路内を第1の真空環境にする第1のコールドトラップと、
前記第1のコールドトラップで精製されて第2のトラップ路内にある前記水蒸気を含む準抽出対象ガスを、前記水蒸気を凝集させるが、前記抽出対象ガスは凝集しない、前記第1の温度よりも低温である第2の温度で冷却し、前記水蒸気を除去して水蒸気を含まない準抽出対象ガスを精製し、前記第2のトラップ路内を前記第1の真空環境よりも真空度の高い第2の真空環境にする第2のコールドトラップとを含んでおり、
前記吸着セクションが、
ゲッター配置路内にある前記準抽出対象ガス中から、ハロゲン化合物を吸着する第1のゲッターを備えた第1の吸着セクションと、前記第1の吸着セクションで吸着処理された前記準抽出対象ガス中から硫黄化合物を吸着する第2のゲッターを備えた第2の吸着セクションとを含んでおり、前記ゲッター配置路内を前記第2の真空環境よりも真空度の高い第3の真空環境にすることを特徴とするガス分析用前処理装置。
A water capture section for capturing water from the sample water in which the extraction target gas is dissolved and purifying the semi-extraction target gas;
A pretreatment device for gas analysis comprising an adsorption section for adsorbing a non-extraction target gas in the semi-extraction target gas,
The water capture section is
The sample water in the first trap passage is cooled at a first temperature at which the extraction target gas does not aggregate, the liquid phase is removed, the semi-extraction target gas containing water vapor is purified, and the first extraction target gas is purified. A first cold trap that places the trap path in a first vacuum environment;
The semi-extraction target gas containing the water vapor that has been purified by the first cold trap and is in the second trap path causes the water vapor to aggregate, but the extraction target gas does not aggregate, than the first temperature. Cooling at a second temperature, which is a low temperature, removing the water vapor to purify the semi-extraction target gas that does not contain water vapor, and the second trap path has a higher degree of vacuum than the first vacuum environment. A second cold trap that creates a vacuum environment of 2;
The adsorption section is
A first adsorption section having a first getter that adsorbs a halogen compound out of the semi-extraction target gas in the getter arrangement path, and the semi-extraction target gas adsorbed in the first adsorption section. And a second adsorption section having a second getter that adsorbs sulfur compounds from the first and second getter arrangement paths into a third vacuum environment having a higher degree of vacuum than the second vacuum environment. A pretreatment device for gas analysis characterized by the above.
抽出対象ガスが溶存した試料水から水を捕捉して準抽出対象ガスを精製する水捕捉セクションと、
前記準抽出対象ガス中の非抽出対象ガスを吸着する吸着セクションとからなるガス分析用前処理装置であって、
前記水捕捉セクションが、
第1のトラップ路内にある前記試料水を、前記抽出対象ガスが凝集しない第1の温度で冷却し、液相を除去して、水蒸気を含む準抽出対象ガスを精製し、前記第1のトラップ路内を第1の真空環境にする第1のコールドトラップと、
前記第1のコールドトラップで精製されて第2のトラップ路内にある前記水蒸気を含む準抽出対象ガスを、前記水蒸気を凝集させるが、前記抽出対象ガスは凝集しない、前記第1の温度よりも低温である第2の温度で冷却し、前記水蒸気を除去して水蒸気を含まない準抽出対象ガスを精製し、前記第2のトラップ路内を前記第1の真空環境よりも真空度の高い第2の真空環境にする第2のコールドトラップとを含んでおり、
前記吸着セクションが、
ゲッター配置路内にある前記水蒸気を含まない準抽出対象ガスから非抽出対象ガスを吸着し、前記ゲッター配置路内を前記第2の真空環境よりも真空度の高い第3の真空環境にする1以上のゲッターを備えていることを特徴とするガス分析用前処理装置。
A water capture section for capturing water from the sample water in which the extraction target gas is dissolved and purifying the semi-extraction target gas;
A pretreatment device for gas analysis comprising an adsorption section for adsorbing a non-extraction target gas in the semi-extraction target gas,
The water capture section is
The sample water in the first trap passage is cooled at a first temperature at which the extraction target gas does not aggregate, the liquid phase is removed, the semi-extraction target gas containing water vapor is purified, and the first extraction target gas is purified. A first cold trap that places the trap path in a first vacuum environment;
The semi-extraction target gas containing the water vapor that has been purified by the first cold trap and is in the second trap path causes the water vapor to aggregate, but the extraction target gas does not aggregate, than the first temperature. Cooling at a second temperature, which is a low temperature, removing the water vapor to purify the semi-extraction target gas that does not contain water vapor, and the second trap path has a higher degree of vacuum than the first vacuum environment. A second cold trap that creates a vacuum environment of 2;
The adsorption section is
The non-extraction target gas is adsorbed from the semi-extraction target gas not containing water vapor in the getter arrangement path, and the inside of the getter arrangement path is changed to a third vacuum environment having a higher degree of vacuum than the second vacuum environment 1 A pretreatment apparatus for gas analysis comprising the above getter.
抽出対象ガスが溶存した試料水から水を捕捉して準抽出対象ガスを精製する水捕捉セクションと、
前記準抽出対象ガス中の非抽出対象ガスを吸着する吸着セクションとからなるガス分析用前処理装置であって、
前記吸着セクションが、
ゲッター配置路内にある前記準抽出対象ガス中から、ハロゲン化合物を吸着する第1のゲッターを備えた第1の吸着セクションと、前記第1の吸着セクションで吸着処理された前記準抽出対象ガス中から硫黄化合物を吸着する第2のゲッターを備えた第2の吸着セクションとを含んでおり、前記ゲッター配置路内を前記水捕捉セクション内の真空環境よりも真空度の高い真空環境にすることを特徴とするガス分析用前処理装置。
A water capture section for capturing water from the sample water in which the extraction target gas is dissolved and purifying the semi-extraction target gas;
A pretreatment device for gas analysis comprising an adsorption section for adsorbing a non-extraction target gas in the semi-extraction target gas,
The adsorption section is
A first adsorption section having a first getter that adsorbs a halogen compound out of the semi-extraction target gas in the getter arrangement path, and the semi-extraction target gas adsorbed in the first adsorption section. And a second adsorption section having a second getter that adsorbs sulfur compounds from the water, and the inside of the getter arrangement path is made a vacuum environment having a higher degree of vacuum than the vacuum environment in the water capturing section. Characteristic pretreatment device for gas analysis.
前記第1のゲッターは、前記準抽出対象ガスの流入路に沿って鉄(Fe)系ゲッター材、マグネシウム(Mg)系ゲッター材、カルシウム(Ca)系ゲッター材が並んだ構造を有している請求項1または3に記載のガス分析用前処理装置。   The first getter has a structure in which an iron (Fe) getter material, a magnesium (Mg) getter material, and a calcium (Ca) getter material are arranged along the inflow path of the semi-extraction target gas. The pretreatment device for gas analysis according to claim 1 or 3. 前記鉄系ゲッター材は、鉄線であり、
前記マグネシウム系ゲッター材は、マグネシウムリボンであり、
前記カルシウム系ゲッター材は、粒状のカルシウムである請求項4に記載のガス分析用前処理装置。
The iron-based getter material is an iron wire,
The magnesium-based getter material is a magnesium ribbon,
The pretreatment device for gas analysis according to claim 4, wherein the calcium-based getter material is granular calcium.
前記カルシウム系ゲッター材、前記マグネシウム系ゲッター材、前記鉄系ゲッター材の重量比率は、1±10%:1±10%:0.03±10%である請求項4または5に記載のガス分析用前処理装置。   The gas analysis according to claim 4 or 5, wherein a weight ratio of the calcium-based getter material, the magnesium-based getter material, and the iron-based getter material is 1 ± 10%: 1 ± 10%: 0.03 ± 10%. Pre-treatment device. 前記第2のゲッターは、前記準抽出対象ガスの流入路に沿って、酸化銅(CuO)系ゲッター材、酸化鉄(FeO)系ゲッター材、第1のアルミニウム(Al)系ゲッター材、バナジウム(V)系ゲッター材、ジルコニウム(Zr)系ゲッター材、第2のアルミニウム(Al)系ゲッター材が並んだ構造を有している請求項1または3に記載のガス分析用前処理装置。   The second getter includes a copper oxide (CuO) -based getter material, an iron oxide (FeO) -based getter material, a first aluminum (Al) -based getter material, vanadium ( The pretreatment apparatus for gas analysis according to claim 1 or 3, wherein V) a getter material, a zirconium (Zr) getter material, and a second aluminum (Al) getter material are arranged side by side. 前記第1のアルミニウム系ゲッター材及び第2のアルミニウム系ゲッター材は、アルミニウム箔であり、
前記ジルコニウム系ゲッター材は、板状のジルコニウムであり、
前記バナジウム系ゲッター材は、板状のバナジウムであり、
前記酸化鉄系ゲッター材は、酸化鉄線であり、
前記酸化銅系ゲッター材は、酸化銅線である請求項7に記載のガス分析用前処理装置。
The first aluminum-based getter material and the second aluminum-based getter material are aluminum foils,
The zirconium-based getter material is plate-like zirconium,
The vanadium-based getter material is plate-like vanadium,
The iron oxide-based getter material is an iron oxide wire,
The pretreatment device for gas analysis according to claim 7, wherein the copper oxide-based getter material is a copper oxide wire.
前記第1のアルミニウム系ゲッター材、前記ジルコニウム系ゲッター材、前記バナジウム系ゲッター材、前記第2のアルミニウム系ゲッター材、前記酸化鉄系ゲッター材、前記酸化銅系ゲッター材の重量比率は、0.5±10%:1±10%:1±10%:0.5±10%:1±10%:2±10%である請求項7または8に記載のガス分析用前処理装置。   The weight ratio of the first aluminum getter material, the zirconium getter material, the vanadium getter material, the second aluminum getter material, the iron oxide getter material, and the copper oxide getter material is 0. The pretreatment device for gas analysis according to claim 7 or 8, wherein 5 ± 10%: 1 ± 10%: 1 ± 10%: 0.5 ± 10%: 1 ± 10%: 2 ± 10%. 前記吸着セクションが、前記第2の吸着セクションで吸着処理された前記準抽出対象ガスから、活性ガスを吸着する第3の吸着セクションをさらに備えている請求項1または3に記載のガス分析用前処理装置。   The pre-gas analysis unit according to claim 1, wherein the adsorption section further includes a third adsorption section that adsorbs an active gas from the semi-extraction target gas that has been subjected to the adsorption treatment in the second adsorption section. Processing equipment. 前記吸着セクションが、前記第3の吸着セクションで吸着処理された前記準抽出対象ガスから、水素を吸着する第4の吸着セクションをさらに備えている請求項10に記載のガス分析用前処理装置。   The pretreatment device for gas analysis according to claim 10, wherein the adsorption section further includes a fourth adsorption section that adsorbs hydrogen from the semi-extraction target gas that has been subjected to the adsorption treatment in the third adsorption section. 抽出対象ガスが溶存した試料水から水を捕捉して準抽出対象ガスを精製する水捕捉ステップと、
前記準抽出対象ガス中の非抽出対象ガスを吸着する吸着ステップとからなるガス分析用前処理方法であって、
前記水捕捉ステップが、
第1のトラップ路内にある前記試料水を、前記抽出対象ガスが凝集しない第1の温度で冷却し、液相を除去して、水蒸気を含む準抽出対象ガスを精製し、前記第1のトラップ路内を第1の真空環境にする第1の捕捉ステップと、
前記第1の捕捉ステップで精製され第2のトラップ路内にある前記水蒸気を含む準抽出対象ガスを、前記水蒸気を凝集させるが、前記抽出対象ガスは凝集しない、前記第1の温度よりも低温である第2の温度で冷却し、前記水蒸気を除去して水蒸気を含まない準抽出対象ガスを精製し、前記第2のトラップ路内を前記第1の真空環境よりも真空度の高い第2の真空環境にする第2の捕捉ステップとを含んでおり、
前記吸着ステップが、
1以上のゲッターを用いて、ゲッター配置路内にある前記水蒸気を含まない準抽出対象ガスから非抽出対象ガスを吸着し、前記ゲッター配置路内を前記第2の真空環境よりも真空度の高い第3の真空環境にすることを特徴とするガス分析用前処理方法。
A water capture step for purifying the semi-extraction target gas by capturing water from the sample water in which the extraction target gas is dissolved;
A pretreatment method for gas analysis comprising an adsorption step for adsorbing a non-extraction target gas in the semi-extraction target gas,
The water capture step comprises
The sample water in the first trap passage is cooled at a first temperature at which the extraction target gas does not aggregate, the liquid phase is removed, the semi-extraction target gas containing water vapor is purified, and the first extraction target gas is purified. A first capture step that places the trap path in a first vacuum environment;
The quasi-extraction target gas containing the water vapor purified in the first trapping step and in the second trap passage causes the water vapor to aggregate, but the extraction target gas does not aggregate, and is lower than the first temperature. Is cooled at a second temperature, the water vapor is removed to purify the semi-extraction target gas not containing water vapor, and the second trap path has a second degree of vacuum higher than that of the first vacuum environment. And a second capture step for creating a vacuum environment of
The adsorption step comprises:
Using one or more getters, the non-extraction target gas is adsorbed from the semi-extraction target gas not containing water vapor in the getter arrangement path, and the degree of vacuum in the getter arrangement path is higher than that in the second vacuum environment. A pretreatment method for gas analysis, characterized in that a third vacuum environment is provided.
抽出対象ガスが溶存した試料水から水を捕捉して準抽出対象ガスを精製する水捕捉ステップと、
前記準抽出対象ガス中の非抽出対象ガスを、ゲッターを用いて吸着する吸着ステップとからなるガス分析用前処理方法であって、
前記吸着ステップが、
ゲッター配置路内にある準抽出対象ガス中から、ハロゲン化合物を吸着する第1の吸着ステップと、前記第1の吸着ステップで吸着処理された前記準抽出対象ガス中から硫黄化合物を吸着する第2の吸着ステップとを含んでおり、前記ゲッター配置路内を前記水捕捉セクション内の真空環境よりも真空度の高い真空環境にすることを特徴とするガス分析用前処理方法。
A water capture step for purifying the semi-extraction target gas by capturing water from the sample water in which the extraction target gas is dissolved;
A pretreatment method for gas analysis comprising an adsorption step of adsorbing a non-extraction target gas in the semi-extraction target gas using a getter,
The adsorption step comprises:
A first adsorption step for adsorbing a halogen compound from the semi-extraction target gas in the getter arrangement path, and a second adsorption for adsorbing a sulfur compound from the semi-extraction target gas adsorbed in the first adsorption step. A pretreatment method for gas analysis, wherein the getter arrangement path is made a vacuum environment having a higher degree of vacuum than the vacuum environment in the water trapping section.
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