JP2021081388A - Analyzer and method for analysis - Google Patents

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Abstract

To provide an inexpensive and small analyzer that can easily analyze a sample by cooling a metal sample and then heating the sample and using a gas that removes while the heating.SOLUTION: A furnace 10 cools down a reactor core tube 20 containing a metal piece 90 and the metal piece 90 to lower than -0°C, increases the temperatures from a first temperature in the range not higher than 0°C to a second temperature in the range of at least 100°C at a predetermined heating rate under control by a controller 40 to make an analysis target component removed from the metal piece 90. A gas chromatograph 50 removes the analysis target component carried from the reactor core tube 20 by a separation column, and detects the analysis target component by a semiconductor gas sensor.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、金属の分析を行うための分析装置及び分析方法に関し、特に、0℃以下の低温から100℃以上の高温まで金属片を昇温して金属片から脱離するガスを分析する分析装置及び分析方法に関する。 The present invention relates to an analyzer and an analysis method for analyzing a metal, and in particular, an analysis for analyzing a gas desorbed from a metal piece by raising the temperature of the metal piece from a low temperature of 0 ° C. or lower to a high temperature of 100 ° C. or higher. Regarding equipment and analysis methods.

例えば、特許文献1(特許第5405218号公報)に記載されているように、昇温脱離ガス分析法、昇温脱離法またはTDS(Thermal Desorption Spectroscopy)などと呼ばれる分析方法が従来から知られている。従来のTDSには、大気圧よりも気圧が低い減圧下で試料を加熱し、試料から脱離するガスを測定し、ガスの脱離速度と試料温度の関係(TDSスペクトル)を求め、試料に関する様々な情報を得ようとする分析方法がある。 For example, as described in Patent Document 1 (Patent No. 5405218), analytical methods called thermal desorption gas analysis method, thermal desorption method, TDS (Thermal Desorption Spectroscopy), etc. have been conventionally known. ing. In the conventional TDS, the sample is heated under a reduced pressure lower than the atmospheric pressure, the gas desorbed from the sample is measured, the relationship between the desorption rate of the gas and the sample temperature (TDS spectrum) is obtained, and the sample is related to the sample. There are analysis methods that try to obtain various information.

特許第5405218号公報Japanese Patent No. 5405218

従来、昇温脱離ガス分析法を用いて金属の分析をする場合、減圧下(真空中)で金属から微量のガスを発生させ、特許文献1のような質量分析計を用いて分析している。しかし、金属から微量のガスを減圧下(真空中)で発生させて分析する質量分析計が大掛かりな装置となるため、特許文献1に記載されている分析装置は非常に大きなものとなる。特に、試料を冷却した後に昇温させる場合には、分析装置の大型化が顕著になる。また、試料から発生する極めて微量なガスの検出を行う必要があるため、分析装置が高価なものとなる。さらには、特許文献1のような分析方法では、真空中で金属の分析を行うための前処理を金属に施すことが必要になり、前処理で金属から微量のガスが脱離して感度が低下したり、前処理の段階で金属に付着する異物で感度が低下したりするといった取り扱いの難しさがある。 Conventionally, when analyzing a metal by using a temperature-temperature desorption gas analysis method, a small amount of gas is generated from the metal under reduced pressure (in a vacuum), and the analysis is performed using a mass spectrometer such as Patent Document 1. There is. However, since a mass spectrometer that generates and analyzes a small amount of gas from a metal under reduced pressure (in a vacuum) is a large-scale device, the analyzer described in Patent Document 1 is very large. In particular, when the temperature of the sample is raised after being cooled, the size of the analyzer becomes remarkable. In addition, since it is necessary to detect an extremely small amount of gas generated from the sample, the analyzer becomes expensive. Further, in the analysis method as in Patent Document 1, it is necessary to apply a pretreatment to the metal for analyzing the metal in vacuum, and the pretreatment desorbs a small amount of gas from the metal to reduce the sensitivity. It is difficult to handle, such as the fact that the sensitivity is lowered by foreign matter adhering to the metal at the pretreatment stage.

本発明の課題は、金属のサンプルを冷却した後に昇温して昇温中にサンプルから脱離するガスを用いてサンプルの分析を行う分析方法を簡素化して取り扱い易くし、前述の分析を行うための分析装置を安価に且つ小型にすることにある。 An object of the present invention is to simplify and facilitate the analysis method of analyzing a sample by using a gas that is desorbed from the sample by raising the temperature after cooling the metal sample and performing the above-mentioned analysis. The purpose is to make the analyzer for this purpose inexpensive and compact.

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る分析装置は、炉とガスクロマトグラフとコントローラとを備える。炉は、サンプルである金属片を収容する炉心管を含み、炉心管及び金属片を0℃以下の第1温度から100℃以上の第2温度まで昇温して金属片から分析対象成分を脱離させる。ガスクロマトグラフは、炉心管から運ばれてくる分析対象成分を分離する分離カラム及び、分離カラムで分離された分析対象成分を検出する半導体ガスセンサを有する。コントローラは、第1温度から第2温度まで炉心管及び金属片を所定の昇温速度で昇温するように炉を制御する。
このように構成されている分析装置では、0℃以下の第1温度から0℃までの氷点下で脱離する極めて微量の分析対象成分をガスクロマトグラフの分離カラムで分離して半導体ガスセンサで検出できる。そのため、氷点下で金属片から脱離する極めて微量の分析対象成分を分析する分析装置が、炉と、分離カラム及び半導体ガスセンサを有するガスクロマトグラフと、コントローラで安価に且つコンパクトに構成できる。
Hereinafter, a plurality of aspects will be described as means for solving the problem. These aspects can be arbitrarily combined as needed.
The analyzer according to the seemingly relevant aspect of the present invention includes a furnace, a gas chromatograph, and a controller. The reactor includes a core tube containing a sample metal piece, and the core tube and the metal piece are heated from a first temperature of 0 ° C. or lower to a second temperature of 100 ° C. or higher to remove components to be analyzed from the metal piece. Let go. The gas chromatograph has a separation column for separating the components to be analyzed carried from the core tube, and a semiconductor gas sensor for detecting the components to be analyzed separated by the separation column. The controller controls the reactor so as to raise the temperature of the core tube and the metal piece from the first temperature to the second temperature at a predetermined heating rate.
In the analyzer configured in this way, an extremely small amount of the component to be analyzed desorbed below the freezing point from the first temperature of 0 ° C. or lower to 0 ° C. can be separated by a separation column of a gas chromatograph and detected by a semiconductor gas sensor. Therefore, an analyzer that analyzes an extremely small amount of the component to be analyzed desorbed from the metal piece below the freezing point can be inexpensively and compactly configured by a furnace, a gas chromatograph having a separation column and a semiconductor gas sensor, and a controller.

分析装置は、炉が、炉心管を加熱する第1ヒータ及び、炉心管を冷却する冷却流体が流れる冷却管を含み、炉心管の中の少なくとも金属片の収容領域が、冷却管の中に位置するように炉心管が設置され、炉心管が、第1ヒータの伝導熱で実質的に加熱されずに第1ヒータの輻射熱により加熱されるように設置されている、ように構成することもできる。
このように構成されている分析装置では、炉心管から熱伝導で逃げる熱量を少なくできるので、炉心管を0℃以下の第1温度まで冷却するのに要する時間が短縮される。また、分析装置では、炉心管を0℃以下の第1温度まで冷却するのに要する冷却流体の量が削減される。
In the analyzer, the reactor includes a first heater that heats the core tube and a cooling tube through which the cooling fluid that cools the core tube flows, and at least a metal piece accommodating area in the core tube is located in the cooling tube. It is also possible to configure the core tube so as to be installed so that the core tube is heated by the radiant heat of the first heater without being substantially heated by the conduction heat of the first heater. ..
In the analyzer configured in this way, the amount of heat escaping from the core tube by heat conduction can be reduced, so that the time required to cool the core tube to the first temperature of 0 ° C. or lower is shortened. Further, in the analyzer, the amount of cooling fluid required to cool the core tube to the first temperature of 0 ° C. or lower is reduced.

分析装置は、冷却管が、冷却流体の一部を冷却管から漏洩させるための隙間を炉心管との間に有する、ように構成することもできる。
このように構成されている分析装置は、漏洩した冷気が冷却管の外周を覆うことで冷却管への結露を防ぎ、炉心管の冷却効率を良くすることができる。また、炉心管が冷却管により炉壁から遮断されているために、その熱伝導の影響を低減することができる。
The analyzer can also be configured such that the cooling tube has a gap between it and the core tube to allow a portion of the cooling fluid to leak from the cooling tube.
In the analyzer configured in this way, the leaked cold air covers the outer periphery of the cooling pipe to prevent dew condensation on the cooling pipe, and the cooling efficiency of the core pipe can be improved. Further, since the core tube is shielded from the reactor wall by the cooling tube, the influence of its heat conduction can be reduced.

分析装置は、液体状の物質を気化して冷却流体を発生させるために物質を加熱する第2ヒータを備え、コントローラが、第2ヒータの消費電力を目標温度が高くなるほど小さくしつつ目標温度以上のときの高電力印加と目標温度より小さいときの低電力印加とを切り替える制御をすることにより冷却流体の発生量を制御して昇温速度を制御する、ように構成することもできる。
このように構成されている分析装置では、所定の昇温速度で昇温する際のハンチングが小さくなり、目標温度と実際の炉心管の温度との間の乖離が小さくなる。
The analyzer is equipped with a second heater that heats the substance to vaporize the liquid substance to generate a cooling fluid, and the controller reduces the power consumption of the second heater as the target temperature increases and exceeds the target temperature. It is also possible to control the rate of temperature rise by controlling the amount of cooling fluid generated by controlling the application of high power when the temperature is lower than the target temperature and the application of low power when the temperature is lower than the target temperature.
In the analyzer configured in this way, the hunting when the temperature is raised at a predetermined heating rate is reduced, and the deviation between the target temperature and the actual core tube temperature is reduced.

分析装置は、コントローラは、冷却流体で炉心管が氷点下に冷却されている期間においても、炉心管が目標温度になるようにPID制御しながら炉心管と金属片を第1ヒータで加熱しつつ昇温速度を制御する、ように構成することもできる。
このように構成されている分析装置では、冷却から加熱への切換をスムーズに行うことができ、所定の昇温速度で昇温する際のハンチングが小さくなる。
In the analyzer, the controller ascends while heating the core tube and metal pieces with the first heater while controlling the PID so that the core tube reaches the target temperature even during the period when the core tube is cooled below the freezing point with the cooling fluid. It can also be configured to control the temperature rate.
In the analyzer configured in this way, the switching from cooling to heating can be smoothly performed, and the hunting when the temperature is raised at a predetermined heating rate is reduced.

分析装置は、第2ヒータが内部に配置され、冷却管に接続され、冷却流体を貯留している断熱性容器と、キャスターを有し、断熱性容器、炉、ガスクロマトグラフ及びコントローラを収納する架台とを備える、ように構成することもできる。
このように構成されている分析装置では、分析装置のために必要なスペースを小さくでき、また分析装置の移動が容易になる。
The analyzer has a heat insulating container in which a second heater is arranged inside, is connected to a cooling pipe, and stores a cooling fluid, and a caster, which houses a heat insulating container, a furnace, a gas chromatograph, and a controller. It can also be configured to include and.
With the analyzer configured in this way, the space required for the analyzer can be reduced, and the analyzer can be easily moved.

分析装置は、炉が、大気圧下で金属片から分析対象成分を脱離させる、ように構成することもできる。
このように構成されている分析装置では、減圧などに必要な装置を省くことができ、コンパクト化を容易に実現できる。
The analyzer can also be configured such that the furnace desorbs the components under analysis from the metal pieces under atmospheric pressure.
With the analyzer configured in this way, it is possible to omit the device required for depressurization and the like, and it is possible to easily realize compactification.

分析装置は、金属片が鉄、鉄合金、軽金属または軽金属合金であり、分析対象成分が水素ガスであり、炉心管が石英ガラスからなり、第1温度が−150℃以上−80℃以下の範囲内で設定され、第2温度が200℃以上600℃以下の範囲内で設定されている、ように構成することもできる。
このように構成されている分析装置では、鉄、鉄合金、軽金属または軽金属合金の金属片に含まれる水素が−80℃から200℃で脱離する状態を分析でき、鉄、鉄合金、軽金属または軽金属合金の水素脆化の分析が容易になる。
In the analyzer, the metal piece is iron, iron alloy, light metal or light metal alloy, the component to be analyzed is hydrogen gas, the core tube is made of quartz glass, and the first temperature is in the range of -150 ° C or higher and -80 ° C or lower. It can also be configured such that the second temperature is set within the range of 200 ° C. or higher and 600 ° C. or lower.
With the analyzer configured in this way, it is possible to analyze the state in which hydrogen contained in a metal piece of iron, iron alloy, light metal or light metal alloy is desorbed at -80 ° C to 200 ° C, and iron, iron alloy, light metal or It facilitates the analysis of hydrogen brittleness of light metal alloys.

本発明の一見地に係る分析方法では、サンプルである金属片を炉の中の炉心管に収容し、炉により炉心管及び金属片を0℃以下の第1温度から100℃以上の第2温度まで所定の昇温速度で昇温して、金属片から分析対象成分を脱離させ、分析対象成分を分離カラムに運び、分離カラムで分離される分析対象成分を半導体ガスセンサで検出する。
このように構成されている分析方法では氷点下で金属片から脱離する極めて微量の分析対象成分を炉心管から分離カラムに運んで分離カラムで分離された分析対象成分を半導体ガスセンサで分析できるので、氷点下で金属片から脱離する極めて微量の分析対象成分の分析が簡素化される。
In the analysis method according to the viewpoint of the present invention, a metal piece as a sample is housed in a core tube in a furnace, and the core tube and the metal piece are kept in a furnace from a first temperature of 0 ° C. or lower to a second temperature of 100 ° C. or higher. The temperature is raised at a predetermined heating rate until the metal piece is desorbed from the analysis target component, the analysis target component is carried to the separation column, and the analysis target component separated by the separation column is detected by the semiconductor gas sensor.
With the analysis method configured in this way, an extremely small amount of the analysis target component desorbed from the metal piece below the freezing point can be carried from the core tube to the separation column, and the analysis target component separated by the separation column can be analyzed by the semiconductor gas sensor. It simplifies the analysis of extremely small amounts of components to be analyzed that are desorbed from the metal pieces below the freezing point.

分析方法では、炉心管の中の少なくとも金属片の収容領域が内部に位置する冷却管に冷却流体を流し、炉心管及び金属片を0℃以下の第1温度に冷却し、炉の第1ヒータの伝導熱では実質的に加熱せずに第1ヒータの輻射熱により炉心管を加熱する、ように構成することもできる。
このように構成されている分析方法では、炉心管から熱伝導で逃げる熱量を少なくできるので、炉心管を0℃以下の第1温度まで冷却するのに要する時間が短縮される。また、このような分析方法では、炉心管を0℃以下の第1温度まで冷却するのに要する冷却流体の量が削減される。
In the analysis method, a cooling fluid is passed through a cooling tube in which at least a metal piece accommodating area is located inside the core tube, the core tube and the metal piece are cooled to a first temperature of 0 ° C. or lower, and the first heater of the reactor is used. It is also possible to heat the core tube by the radiant heat of the first heater without substantially heating with the conducted heat of the above.
In the analysis method configured in this way, the amount of heat escaping from the core tube by heat conduction can be reduced, so that the time required to cool the core tube to the first temperature of 0 ° C. or lower is shortened. Further, in such an analysis method, the amount of cooling fluid required to cool the core tube to the first temperature of 0 ° C. or lower is reduced.

分析方法では、炉心管と冷却管の間の隙間から冷却流体を漏洩させつつ冷却流体で炉心管を冷却する、ように構成することもできる。
このように構成されている分析方法では、炉心管と冷却管の隙間から漏れる冷却流体により、昇温速度の制御の精度を向上させることができる。
The analysis method can also be configured to cool the core tube with the cooling fluid while leaking the cooling fluid from the gap between the core tube and the cooling tube.
In the analysis method configured in this way, the accuracy of controlling the heating rate can be improved by the cooling fluid leaking from the gap between the core tube and the cooling tube.

分析方法では、液体状の物質を加熱する第2ヒータの消費電力を目標温度が高くなるほど小さくしつつ第2ヒータの目標温度以上のときの高電力印加と目標温度より小さいときの低電力印加とを切り替える制御を行って液体状の物質から冷却流体を発生させて炉心管及び金属片を所定の昇温速度で昇温させる、ように構成することもできる。
このように構成されている分析方法では、所定の昇温速度で昇温する際のハンチングが小さくなり、目標温度と実際の炉心管の温度との間の乖離が小さくなる。
In the analysis method, the power consumption of the second heater that heats a liquid substance is reduced as the target temperature increases, and high power is applied when the temperature is above the target temperature of the second heater and low power is applied when the temperature is lower than the target temperature. It is also possible to control the switching to generate a cooling fluid from a liquid substance to raise the temperature of the core tube and the metal piece at a predetermined heating rate.
In the analysis method configured in this way, the hunting when the temperature is raised at a predetermined heating rate is reduced, and the deviation between the target temperature and the actual core tube temperature is reduced.

分析方法では、冷却流体で炉心管が氷点下に冷却されている期間においても、炉心管が目標温度になるようにPID制御しながら炉心管を第1ヒータにより加熱して昇温速度を制御する、ように構成することもできる。
このように構成されている分析方法では、冷却から加熱への切換をスムーズに行うことができ、所定の昇温速度で昇温する際のハンチングが小さくなる。
In the analysis method, even during the period when the core tube is cooled below the freezing point by the cooling fluid, the core tube is heated by the first heater while controlling the PID so that the core tube reaches the target temperature, and the temperature rise rate is controlled. It can also be configured as follows.
In the analysis method configured in this way, the switching from cooling to heating can be smoothly performed, and the hunting when the temperature is raised at a predetermined heating rate is reduced.

分析方法は、金属片が鉄、鉄合金、軽金属または軽金属合金であり、分析対象成分が水素ガスであり、炉心管が石英ガラスからなり、第1温度が−150℃以上−80℃以下の範囲内で設定され、第2温度が200℃以上600℃以下の範囲内で設定され、炉は、大気圧下で金属片から水素ガスを脱離させる、ように構成することもできる。
このように構成されている分析方法では、鉄、鉄合金、軽金属または軽金属合金の金属片に含まれる水素が−80℃から200℃で脱離する状態を分析でき、鉄、鉄合金、軽金属または軽金属合金の水素脆化の分析が容易になる。
The analysis method is as follows: the metal piece is iron, iron alloy, light metal or light metal alloy, the analysis target component is hydrogen gas, the core tube is made of quartz glass, and the first temperature is in the range of -150 ° C or higher and -80 ° C or lower. The second temperature is set in the range of 200 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, and the furnace can be configured to desorb hydrogen gas from the metal piece under atmospheric pressure.
With the analysis method configured in this way, it is possible to analyze the state in which hydrogen contained in a metal piece of iron, iron alloy, light metal or light metal alloy is desorbed at -80 ° C to 200 ° C, and iron, iron alloy, light metal or It facilitates the analysis of hydrogen brittleness of light metal alloys.

本願発明の他の見地に係る分析装置は、
サンプルである金属片を収容する炉心管を含み、前記炉心管及び前記金属片を、0℃以下の第1温度から100℃以上の第2温度まで昇温して前記金属片から分析対象成分を脱離させる炉と、
前記炉心管から運ばれてくる前記分析対象成分を分離する分離カラム及び、前記分離カラムで分離された前記分析対象成分を検出する半導体ガスセンサを有するガスクロマトグラフと、
前記第1温度から前記第2温度まで前記炉心管及び前記金属片を所定の昇温速度で昇温するように前記炉を制御するコントローラと
を備え、
前記炉心管は、前記金属片から脱離される前記分析対象成分と同じ成分のガスを前記第1温度から前記第2温度までは実質的に脱離しない材料からなる。
The analyzer according to another viewpoint of the present invention is
A core tube containing a metal piece as a sample is included, and the core tube and the metal piece are heated from a first temperature of 0 ° C. or lower to a second temperature of 100 ° C. or higher to obtain components to be analyzed from the metal piece. The reactor to be desorbed and
A gas chromatograph having a separation column for separating the analysis target component carried from the core tube and a semiconductor gas sensor for detecting the analysis target component separated by the separation column.
A controller for controlling the reactor so as to raise the temperature of the core tube and the metal piece from the first temperature to the second temperature at a predetermined heating rate is provided.
The core tube is made of a material that does not substantially desorb the gas of the same component as the analysis target component desorbed from the metal piece from the first temperature to the second temperature.

本願発明の他の見地に係る分析方法は、
サンプルである金属片を炉の中の炉心管に収容し、
前記炉により前記炉心管及び前記金属片を0℃以下の第1温度から100℃以上の第2温度まで所定の昇温速度で昇温して、前記金属片から分析対象成分を脱離させる一方、前記炉心管からは前記分析対象成分と同じ成分のガスを実質的に脱離させず、
前記分析対象成分を分離カラムに運び、
前記分離カラムで分離される前記分析対象成分を半導体ガスセンサで検出する。
このように構成された分析装置または分析方法では、第1温度から第2温度までは炉心管自体が分析対象成分と同じ成分のガスを実質的に発生させないので、第1温度から氷点下で脱離する極めて微量の分析対象成分をガスクロマトグラフの分離カラムで分離して半導体ガスセンサで検出できる。そのため、氷点下で金属片から脱離する極めて微量の分析対象成分を分析する分析装置が、安価に且つコンパクトに構成される。氷点下で金属片から脱離する極めて微量の分析対象成分を分析する分析方法が簡素化される。
The analysis method according to another viewpoint of the present invention is as follows.
A sample metal piece is housed in the core tube inside the reactor, and
The furnace heats the core tube and the metal piece from a first temperature of 0 ° C. or lower to a second temperature of 100 ° C. or higher at a predetermined heating rate to desorb the components to be analyzed from the metal piece. , The gas of the same component as the component to be analyzed is not substantially desorbed from the core tube.
The component to be analyzed is carried to a separation column and
The component to be analyzed separated by the separation column is detected by a semiconductor gas sensor.
In the analyzer or analysis method configured in this way, the core tube itself does not substantially generate gas of the same component as the component to be analyzed from the first temperature to the second temperature, so that the gas is desorbed from the first temperature below the freezing point. A very small amount of the component to be analyzed can be separated by a separation column of a gas chromatograph and detected by a semiconductor gas sensor. Therefore, an analyzer that analyzes an extremely small amount of the component to be analyzed desorbed from the metal piece below the freezing point is inexpensively and compactly configured. The analysis method for analyzing a very small amount of the component to be analyzed desorbed from the metal piece below the freezing point is simplified.

本願発明の他の見地に係る分析装置は、
サンプルである金属片を収容する炉心管を含み、前記炉心管及び前記金属片を、0℃以下の第1温度から100℃以上の第2温度まで昇温して前記金属片から分析対象成分を脱離させる炉と、
前記炉心管から運ばれてくる前記分析対象成分を分離する分離カラム及び、前記分離カラムで分離された前記分析対象成分を検出する半導体ガスセンサを有するガスクロマトグラフと、
前記第1温度から前記第2温度まで前記炉心管及び前記金属片を所定の昇温速度で昇温するように前記炉を制御するコントローラと
を備え、
前記ガスクロマトグラフは、大気圧の空気をキャリアガスとして、前記分析対象成分を含む一定量のサンプルガスを前記分離カラムに流す検量管を有する。
The analyzer according to another viewpoint of the present invention is
A core tube containing a metal piece as a sample is included, and the core tube and the metal piece are heated from a first temperature of 0 ° C. or lower to a second temperature of 100 ° C. or higher to obtain components to be analyzed from the metal piece. The reactor to be desorbed and
A gas chromatograph having a separation column for separating the analysis target component carried from the core tube and a semiconductor gas sensor for detecting the analysis target component separated by the separation column.
A controller for controlling the reactor so as to raise the temperature of the core tube and the metal piece from the first temperature to the second temperature at a predetermined heating rate is provided.
The gas chromatograph has a calibration tube that uses atmospheric pressure air as a carrier gas and allows a certain amount of sample gas containing the analysis target component to flow through the separation column.

本願発明の他の見地に係る分析方法は、
サンプルである金属片を炉の中の炉心管に収容し、
前記炉により前記炉心管及び前記金属片を0℃以下の第1温度から100℃以上の第2温度まで所定の昇温速度で昇温して、前記金属片から分析対象成分を脱離させ、
前記分析対象成分を含む一定量のサンプルガスを検量管に溜めて空気をキャリアとして前記サンプルガスを分離カラムに運び、
前記分離カラムで分離される前記分析対象成分を半導体ガスセンサで検出する。
このように構成された分析装置または分析方法では、検量管に一定量のサンプルガスを溜めて空気をキャリアとしてサンプルガスを分離カラムに流すことができるので、第1温度から氷点下で脱離する極めて微量の分析対象成分をガスクロマトグラフの分離カラムで分離して半導体ガスセンサで検出できる。そのため、氷点下で金属片から脱離する極めて微量のサンプルガスを分析する分析装置が、安価に且つコンパクトに構成される。氷点下で金属片から脱離する極めて微量の分析対象成分を分析する分析方法が簡素化される。
The analysis method according to another viewpoint of the present invention is as follows.
A sample metal piece is housed in the core tube inside the reactor, and
The core tube and the metal piece are heated by the reactor from a first temperature of 0 ° C. or lower to a second temperature of 100 ° C. or higher at a predetermined heating rate to desorb the components to be analyzed from the metal piece.
A certain amount of sample gas containing the component to be analyzed is stored in a calibration tube, and the sample gas is carried to a separation column using air as a carrier.
The component to be analyzed separated by the separation column is detected by a semiconductor gas sensor.
With the analyzer or analysis method configured in this way, a certain amount of sample gas can be stored in the calibration tube and the sample gas can flow through the separation column using air as a carrier, so that the sample gas is extremely desorbed from the first temperature below freezing point. A small amount of the component to be analyzed can be separated by a separation column of a gas chromatograph and detected by a semiconductor gas sensor. Therefore, an analyzer that analyzes an extremely small amount of sample gas desorbed from the metal piece below the freezing point is inexpensively and compactly configured. The analysis method for analyzing a very small amount of the component to be analyzed desorbed from the metal piece below the freezing point is simplified.

分析装置は、前記金属片が前記炉心管に収納されていない状態で前記第1温度から前記第2温度まで前記炉心管及び前記金属片を所定の昇温速度で昇温したときの分析結果(バックグラウンド)と前記金属片が前記炉心管に収納されている状態で前記第1温度から前記第2温度まで前記炉心管及び前記金属片を所定の昇温速度で昇温したときの分析結果とを比較するコンピュータを備える、ように構成されてもよい。
分析方法は、前記金属片が前記炉心管に収納されていない状態で前記第1温度から前記第2温度まで前記炉心管及び前記金属片を所定の昇温速度で昇温したときの分析結果(バックグラウンド)と前記金属片が前記炉心管に収納されている状態で前記第1温度から前記第2温度まで前記炉心管及び前記金属片を所定の昇温速度で昇温したときの分析結果とを比較する、ように構成されてもよい。
このように構成された分析装置または分析装置は、バックグラウンドの影響を除いて金属片から分離する極めて微量のガス成分を分析することができる。
The analyzer is an analysis result when the core tube and the metal piece are heated at a predetermined heating rate from the first temperature to the second temperature in a state where the metal piece is not housed in the core tube. (Background) and the analysis result when the core tube and the metal piece were heated at a predetermined heating rate from the first temperature to the second temperature while the metal piece was housed in the core tube. It may be configured to include a computer for comparison.
The analysis method is an analysis result when the core tube and the metal piece are heated at a predetermined temperature rising rate from the first temperature to the second temperature in a state where the metal piece is not housed in the core tube. (Background) and the analysis result when the core tube and the metal piece were heated at a predetermined temperature rising rate from the first temperature to the second temperature while the metal piece was housed in the core tube. May be configured to compare.
The analyzer or analyzer configured in this way can analyze a very small amount of gas component separated from the metal piece without the influence of the background.

本発明に係る分析装置は、金属のサンプルを冷却した後に昇温して昇温中にサンプルから脱離するガスを用いたサンプルの分析を、安価で且つ小型の装置で行うことができる。また、本発明に係る分析方法は、金属のサンプルを冷却した後に昇温して昇温中にサンプルから脱離するガスを用いてサンプルの分析を行う分析方法を簡素化して取り扱い易くすることができる。 The analyzer according to the present invention can perform analysis of a sample using a gas that is desorbed from the sample by raising the temperature after cooling the metal sample with an inexpensive and small device. Further, the analysis method according to the present invention simplifies and makes it easier to handle an analysis method in which a metal sample is cooled, then the temperature is raised, and the sample is analyzed using a gas desorbed from the sample during the temperature rise. it can.

実施形態に係る分析装置の構成の概要を説明するための模式的な概念図。The schematic conceptual diagram for demonstrating the outline of the structure of the analyzer which concerns on embodiment. 実施形態に係る分析方法の概要を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the outline of the analysis method which concerns on embodiment. 実施形態の分析装置のサンプルの冷却能力を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the cooling capacity of the sample of the analyzer of an embodiment. 実施形態の分析装置による分析結果を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the analysis result by the analyzer of embodiment. 分析装置の炉の一例を示す模式的な部分拡大断面図。Schematic partially enlarged cross-sectional view showing an example of a furnace of an analyzer. 炉の冷却管の一例を示す模式的な斜視図。The schematic perspective view which shows an example of the cooling pipe of a furnace. 炉の炉心管で発生する分析対象成分を説明するための炉温度と発生水素濃度の関係の一例を示すグラフ。A graph showing an example of the relationship between the reactor temperature and the generated hydrogen concentration for explaining the components to be analyzed generated in the core tube of the reactor. 目標温度と第1ヒータ及び第2ヒータの動作との関係を説明するための図。The figure for demonstrating the relationship between the target temperature and the operation of the 1st heater and the 2nd heater. ガスクロマトグラフの構成の一例を示す概念図。The conceptual diagram which shows an example of the structure of a gas chromatograph. ガスクロマトグラフで用いられる半導体ガスセンサの構成の一例を示す概念図。The conceptual diagram which shows an example of the structure of the semiconductor gas sensor used in the gas chromatograph. 分析装置の概観の一例を示す模式的な正面図。Schematic front view showing an example of an overview of the analyzer. 変形例Aの炉心管及び冷却管の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the core tube and the cooling tube of the modification A. 変形例Bの炉心管及び冷却管の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the core tube and the cooling tube of the modification B. 変形例Cの炉心管及び冷却管の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the core tube and the cooling tube of the modification C. 変形例Dの炉心管及び冷却管の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the core tube and the cooling tube of the modification D. 変形例Eの炉心管及び冷却管の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the core tube and the cooling tube of the modification E. 変形例Fの炉心管及び冷却管の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the core tube and the cooling tube of the modification F.

(1)分析装置の基本構成
本発明に係る分析装置は、金属のサンプルを冷却した後に所定の昇温速度で昇温して昇温中にサンプルから脱離するガスを用いてサンプルの分析を行う分析装置である。
図1に示されているように、分析装置1は、炉10と、コントローラ40と、ガスクロマトグラフ50とを備えている。
炉10は、サンプルである金属片90を収容する炉心管20を含んでいる。炉10は、0℃以下の第1温度に冷却した後に100℃以上の第2温度まで昇温して金属片90から分析対象成分を脱離させる。
炉10の炉心管20には、サンプリングガスが流されている。分析対象成分は、炉心管20からガスクロマトグラフ50の分離カラム51(図9参照)に運ばれる分離カラム51によって分離される。分離カラム51で分離された分析対象成分は、半導体ガスセンサ52(図9参照)により検出される。サンプリングガスには、例えば乾燥した不活性ガスが用いられる。乾燥した不活性ガスとしては、例えば、乾燥したアルゴンガスがある。
(1) Basic Configuration of Analytical Device The analyzer according to the present invention cools a metal sample, then raises the temperature at a predetermined rate of temperature rise, and analyzes the sample using a gas that is desorbed from the sample during the temperature rise. It is an analyzer to perform.
As shown in FIG. 1, the analyzer 1 includes a furnace 10, a controller 40, and a gas chromatograph 50.
The reactor 10 includes a core tube 20 that houses a sample metal piece 90. The furnace 10 cools to a first temperature of 0 ° C. or lower and then raises the temperature to a second temperature of 100 ° C. or higher to desorb the components to be analyzed from the metal piece 90.
Sampling gas is flowing through the core tube 20 of the reactor 10. The components to be analyzed are separated by a separation column 51 carried from the core tube 20 to the separation column 51 (see FIG. 9) of the gas chromatograph 50. The component to be analyzed separated by the separation column 51 is detected by the semiconductor gas sensor 52 (see FIG. 9). As the sampling gas, for example, a dry inert gas is used. Examples of the dried inert gas include dried argon gas.

コントローラ40は、第1温度から第2温度まで炉心管20及び金属片90を所定の昇温速度で昇温するように炉10を制御する。コントローラ40は、単位時間当たりに一定の温度ずつ炉心管20及び金属片90を昇温させることが好ましい。言い換えると、コントローラ40は、例えば、α℃/分(ただし、αは一定)の昇温速度で炉心管20及び金属片90をリニアに昇温させることが好ましい。一定の昇温速度でリニアに昇温させると、時間の経過と温度変化とを容易に関連付けられ、温度と脱離の関係についての分析が容易になる。αの値は、例えば、100℃/hourである。所定の昇温速度は、リニアに変化するものだけに限られず、例えば、温度がステップ状に上昇するものであってもよい。また、所定の昇温速度は、期間に応じて変化するように設定されていてもよく、例えばある期間ではα℃/分であり、他の期間ではβ℃/分(ただし、α,βは一定でα≠β)であってもよい。
炉心管20は、金属片90から脱離される分析対象成分と同じ成分のガスを第1温度から第2温度までは実質的に脱離しない材料からなる。炉心管20は、例えば、後述する石英ガラスからなる。
ここで、「分析対象成分と同じ成分のガスを第1温度から第2温度までは実質的に脱離しない」とは、分析対象成分と同じ成分のガスを発生しても、半導体ガスセンサ52で測定できる下限値よりも小さいということである。
The controller 40 controls the reactor 10 so as to raise the temperature of the core tube 20 and the metal piece 90 from the first temperature to the second temperature at a predetermined heating rate. The controller 40 preferably raises the temperature of the core tube 20 and the metal piece 90 by a constant temperature per unit time. In other words, it is preferable that the controller 40 linearly raises the temperature of the core tube 20 and the metal piece 90 at a heating rate of, for example, α ° C./min (however, α is constant). When the temperature is raised linearly at a constant temperature rise rate, the passage of time and the temperature change are easily associated with each other, and the relationship between temperature and desorption becomes easy to analyze. The value of α is, for example, 100 ° C./hour. The predetermined rate of temperature rise is not limited to one that changes linearly, and for example, the temperature may rise stepwise. Further, the predetermined heating rate may be set to change according to the period, for example, α ° C./min in a certain period and β ° C./min in another period (however, α and β are It may be constant and α ≠ β).
The core tube 20 is made of a material that does not substantially desorb the gas having the same component as the analysis target component desorbed from the metal piece 90 from the first temperature to the second temperature. The core tube 20 is made of, for example, quartz glass, which will be described later.
Here, "the gas of the same component as the analysis target component is not substantially desorbed from the first temperature to the second temperature" means that even if the gas of the same component as the analysis target component is generated, the semiconductor gas sensor 52 It is smaller than the lower limit that can be measured.

(2)分析方法の基本構成
本発明に係る分析方法は、図2に示されているように、まず、炉10により炉心管20を第1温度以下に冷却した後に、サンプルである金属片90を、炉10の中の炉心管20に収容する(ステップST1)。
第1温度から第2温度まで所定の昇温速度で昇温して、金属片90から分析対象成分を脱離させる(ステップST2)。
分析対象成分を炉心管20から分離カラム51に運ぶ(ステップST3)。
分離カラム51で分析対象成分を分離する。分離カラム51で分離された分析対象成分を半導体ガスセンサ52で検出する(ステップST4)。
(2) Basic Configuration of Analytical Method As shown in FIG. 2, in the analytical method according to the present invention, first, the core tube 20 is cooled to the first temperature or lower by the reactor 10, and then the metal piece 90 as a sample is used. Is housed in the core tube 20 in the reactor 10 (step ST1).
The temperature is raised from the first temperature to the second temperature at a predetermined heating rate to desorb the component to be analyzed from the metal piece 90 (step ST2).
The component to be analyzed is carried from the core tube 20 to the separation column 51 (step ST3).
The components to be analyzed are separated by the separation column 51. The component to be analyzed separated by the separation column 51 is detected by the semiconductor gas sensor 52 (step ST4).

(3)分析装置1の詳細構成
(3−1)分析装置1の全体構成
炉心管20には、サンプリングガスを供給するガスボンベ70が流路72を介して接続されている。ガスボンベ70から炉心管20に、一定の流量で、サンプリングガスが供給される。ガスボンベ70の流路72には、炉心管20に供給するサンプリングガスの流量を制御する流量制御バルブ71が取り付けられている。流量制御バルブ71は、コントローラ40の制御信号に応じて流量を増減させることができる電動バルブである。
炉心管20を通過したサンプリングガスは、流路73を通ってガスクロマトグラフ50に流入する。なお、以下の説明において、サンプリング後の分析対象成分を含むサンプリングガスをサンプルガスと呼ぶ場合がある。
サンプリングガスを炉心管20に導くための流路72及び、サンプリングガスを炉心管20からガスクロマトグラフ50に導くための流路73は、外気が漏れ込まないように処置されている。流路73は分析対象成分が漏れ難い材料で構成することが好ましい。このような材料としては、例えば、石英ガラス、フッ素ゴム、ポリウレタンまたはステンレスがある。
(3) Detailed configuration of the analyzer 1 (3-1) Overall configuration of the analyzer 1 A gas cylinder 70 for supplying sampling gas is connected to the core tube 20 via a flow path 72. Sampling gas is supplied from the gas cylinder 70 to the core tube 20 at a constant flow rate. A flow rate control valve 71 that controls the flow rate of the sampling gas supplied to the core tube 20 is attached to the flow path 72 of the gas cylinder 70. The flow rate control valve 71 is an electric valve that can increase or decrease the flow rate according to the control signal of the controller 40.
The sampling gas that has passed through the core tube 20 flows into the gas chromatograph 50 through the flow path 73. In the following description, the sampling gas containing the analysis target component after sampling may be referred to as a sample gas.
The flow path 72 for guiding the sampling gas to the core tube 20 and the flow path 73 for guiding the sampling gas from the core tube 20 to the gas chromatograph 50 are treated so that outside air does not leak. The flow path 73 is preferably made of a material in which the component to be analyzed does not easily leak. Such materials include, for example, quartz glass, fluororubber, polyurethane or stainless steel.

炉10は、炉心管20以外に、冷却管30と、第2ヒータ12と、第1ヒータ11とを含んでいる。冷却管30には、炉心管20を冷却する冷却流体80が流れる。炉心管20は、サンプルである金属片90を収容する収容領域21を有している。この炉心管20の収容領域21が冷却管30の中に位置するように、炉心管20が設置されている。
冷却流体80は、断熱性容器81から供給される。冷却流体80は、例えば、低温のガスである。低温のガスには、例えば、液体窒素を気化した窒素ガスがある。断熱性容器81としては、例えば、デュワー瓶がある。
断熱性容器81の中には、冷却流体80を供給するための第2ヒータ12が配置されている。断熱性容器81の中には、冷却流体が液化した状態で貯留されている。炉10は、第2ヒータ12によって、液化した冷却流体に熱を与えて冷却流体を気化することで、断熱性容器81から冷却管30に冷却流体を供給する。第2ヒータ12が単位時間当たりに与える熱量が多いほど、断熱性容器81から冷却管30に流れる冷却流体の単位時間当たりの流量が増加する。
The reactor 10 includes a cooling pipe 30, a second heater 12, and a first heater 11 in addition to the core tube 20. A cooling fluid 80 that cools the core tube 20 flows through the cooling pipe 30. The core tube 20 has a storage area 21 for accommodating a sample metal piece 90. The core tube 20 is installed so that the accommodating area 21 of the core tube 20 is located in the cooling tube 30.
The cooling fluid 80 is supplied from the heat insulating container 81. The cooling fluid 80 is, for example, a low temperature gas. The low temperature gas includes, for example, nitrogen gas obtained by vaporizing liquid nitrogen. As the heat insulating container 81, for example, there is a Dewar bottle.
A second heater 12 for supplying the cooling fluid 80 is arranged in the heat insulating container 81. The cooling fluid is stored in the heat insulating container 81 in a liquefied state. The furnace 10 supplies the cooling fluid from the heat insulating container 81 to the cooling pipe 30 by applying heat to the liquefied cooling fluid by the second heater 12 to vaporize the cooling fluid. The greater the amount of heat given by the second heater 12 per unit time, the greater the flow rate of the cooling fluid flowing from the heat insulating container 81 to the cooling pipe 30 per unit time.

第2ヒータ12において、コントローラ40から電力を供給されている状態が通電状態であり、電力の供給がない状態が非通電状態である。コントローラ40は、第2ヒータ12の通電状態と非通電状態のデューティ比を変更することによって第2ヒータ12の消費電力を変更し、冷却流体80の冷却管30への単位時間当たりの供給量を変更する。デューティ比における第2ヒータ12の通電状態が長いほど、第2ヒータ12が冷却流体80に単位時間当たりに与える熱量が大きくなり、冷却管30を流れる冷却流体の単位時間当たりの流量が増加する。第2ヒータ12の制御の詳細については後述する。
図3には、第2ヒータ12の消費電力と炉心管20の温度との関係が示されている。曲線Cr1は、120ワットの電力を第2ヒータ12が消費し続けた場合の炉心管20の温度変化を示している。曲線Cr2は、160ワットの電力を第2ヒータ12が消費し続けた場合の炉心管20の温度変化を示している。図3に示されている炉心管20の温度変化は、第1ヒータ11がオフ状態のときの変化である。
分析時には、第2ヒータ12を用いて、0℃以下の第1温度以下の低温度まで炉心管20を冷やす。例えば、第2ヒータ12で液体窒素を加熱して液体窒素の一部を窒素ガスに変えて冷却管30に供給する。このとき、第1ヒータ11をオフ状態にしておくことで、図3に示されているように−100℃まで炉心管20の温度を下げることができる。この場合、第1温度は−100℃である。そこから第2ヒータ12を制御して目標温度以上のときの高電力印加と目標温度より小さいときの低電力印加とを切り替え、第1ヒータ11をPID制御することで、一定の昇温速度で600℃まで炉心管20の温度を上昇させてサンプルから脱離する分析対象成分の分析を行う。このような分析の結果、図4に、模式的に示されているような炉10の温度(サンプルの温度)と発生水素濃度との関係が得られる。
サンプルの金属片90は、例えば、鉄、鉄合金、銅、銅合金、軽金属または軽金属合金からなる。軽金属としては、例えば、アルミニウム、チタンがある。また、軽金属合金としては、例えば、アルミニウム合金、チタン合金がある。ただし、分析対象の金属片90の成分は、鉄、鉄合金、銅、銅合金、軽金属または軽金属合金に限られるものではなく、他の金属であってもよい。
サンプルの金属片90の質量は、例えば、0.01グラムから数グラムである。
金属の脆化を調べるために、例えば、サンプルの金属片90に含まれる水素を分析することができる。
In the second heater 12, the state in which power is supplied from the controller 40 is the energized state, and the state in which power is not supplied is the non-energized state. The controller 40 changes the power consumption of the second heater 12 by changing the duty ratio between the energized state and the non-energized state of the second heater 12, and supplies the cooling fluid 80 to the cooling pipe 30 per unit time. change. The longer the energized state of the second heater 12 in the duty ratio, the larger the amount of heat given to the cooling fluid 80 by the second heater 12 per unit time, and the more the flow rate of the cooling fluid flowing through the cooling pipe 30 per unit time increases. Details of the control of the second heater 12 will be described later.
FIG. 3 shows the relationship between the power consumption of the second heater 12 and the temperature of the core tube 20. The curve Cr1 shows the temperature change of the core tube 20 when the second heater 12 continues to consume 120 watts of electric power. The curve Cr2 shows the temperature change of the core tube 20 when the second heater 12 continues to consume 160 watts of electric power. The temperature change of the core tube 20 shown in FIG. 3 is a change when the first heater 11 is in the off state.
At the time of analysis, the second heater 12 is used to cool the core tube 20 to a low temperature of 0 ° C. or lower and the first temperature or lower. For example, the second heater 12 heats the liquid nitrogen to convert a part of the liquid nitrogen into nitrogen gas and supplies it to the cooling pipe 30. At this time, by keeping the first heater 11 in the off state, the temperature of the core tube 20 can be lowered to −100 ° C. as shown in FIG. In this case, the first temperature is −100 ° C. From there, the second heater 12 is controlled to switch between high power application when the temperature is above the target temperature and low power application when the temperature is lower than the target temperature, and PID control is performed on the first heater 11 to achieve a constant temperature rise rate. The temperature of the core tube 20 is raised to 600 ° C. to analyze the components to be analyzed that are desorbed from the sample. As a result of such analysis, the relationship between the temperature of the furnace 10 (the temperature of the sample) and the concentration of generated hydrogen as schematically shown in FIG. 4 can be obtained.
The metal piece 90 of the sample is made of, for example, iron, an iron alloy, copper, a copper alloy, a light metal or a light metal alloy. Examples of light metals include aluminum and titanium. Further, examples of the light metal alloy include an aluminum alloy and a titanium alloy. However, the component of the metal piece 90 to be analyzed is not limited to iron, iron alloy, copper, copper alloy, light metal or light metal alloy, and may be other metal.
The mass of the sample metal piece 90 is, for example, 0.01 grams to several grams.
To investigate the embrittlement of a metal, for example, the hydrogen contained in the metal piece 90 of the sample can be analyzed.

(3−2)分析装置1での分析の概要
分析装置1では、図2に示されているように、まず、炉10により炉心管20を第1温度以上に冷却し、サンプリングガスを流して温度を安定させた後に、サンプルである金属片90を、炉10の中の炉心管20に収容する。
炉心管20にサンプリングガスを導入し、炉心管20からガスクロマトグラフ50にサンプリングガスを流す。サンプリングガスの密度が小さいので、サンプリングガスは、炉心管20に導入されて直ぐに炉心管20と同じ温度になる。
第1温度から第2温度まで所定の昇温速度で昇温して、金属片90から分析対象成分を脱離させる。金属片90から脱離される分析対象成分は、一定の流量で炉心管20の中を流れるサンプリングガスによって運ばれる。
サンプリングガスによって分析対象成分が炉心管20から検量管53に運ばれてくる。検量管53の中に溜まった一定量のサンプルガスが、大気圧の空気をキャリアとして分離カラム51に注入される。
大気圧の空気をキャリアとして、分離カラム51で分析対象成分が分離される。分離カラム51で分離された分析対象成分を半導体ガスセンサ52で検出する。
(3-2) Outline of analysis by the analyzer 1 In the analyzer 1, as shown in FIG. 2, first, the core tube 20 is cooled to the first temperature or higher by the reactor 10 and a sampling gas is flowed. After stabilizing the temperature, the sample metal piece 90 is housed in the core tube 20 in the reactor 10.
A sampling gas is introduced into the core tube 20, and the sampling gas is flowed from the core tube 20 to the gas chromatograph 50. Since the density of the sampling gas is low, the sampling gas reaches the same temperature as the core tube 20 immediately after being introduced into the core tube 20.
The temperature is raised from the first temperature to the second temperature at a predetermined heating rate to desorb the component to be analyzed from the metal piece 90. The component to be analyzed desorbed from the metal piece 90 is carried by the sampling gas flowing through the core tube 20 at a constant flow rate.
The components to be analyzed are carried from the core tube 20 to the calibration tube 53 by the sampling gas. A certain amount of sample gas accumulated in the calibration tube 53 is injected into the separation column 51 using atmospheric pressure air as a carrier.
The components to be analyzed are separated by the separation column 51 using atmospheric pressure air as a carrier. The component to be analyzed separated by the separation column 51 is detected by the semiconductor gas sensor 52.

(3−3)分析装置1の各部の詳細構成
(3−3−1)炉10の構成
図5には、炉10の構成のうち第1ヒータ11と、炉心管20と、冷却管30とが模式的に示されている。図6は、冷却管30の模式的な斜視図である。第1ヒータ11として、例えば、電気炉を用いることができる。電気炉は、セラミック製の円筒体11aの周囲に配置された金属発熱体を有している。金属発熱体としては、例えば、カンタル線またはニクロム線がある。
炉心管20は、透明な石英ガラスからなる。内部の金属片90を視認できるので、炉心管20の材料は、透明な石英ガラスであることが好ましい。しかし、炉心管20の材料に、不透明な石英ガラスを用いることもできる。炉心管20は、主要部が、例えば、外径が15mmで、長さが300mmの円筒の形状である。炉心管20の主要部の一部が、金属片90の収容領域21である。この収容領域21は、冷却管30の中に位置する。言い換えると、収容領域21の周囲に冷却管30が配置されている。
冷却管30は、透明な石英ガラスからなる。しかし、冷却管30は、サンプリングガスと接触しないので、例えば金属またはセラミックで形成してもよい。冷却管30には、ガス流入管31とガス流出管32が接続されている。例えば、低温の窒素ガスがガス流入管31から冷却管30の中に流入し、炉心管20を冷却した後の窒素ガスがガス流出管32を通して冷却管30から排出される。
冷却管30は、例えば内径が40mmで、長さが70mmの石英ガラス管である。冷却管30の外径は、セラミック製の円筒体11aの内径D1(図5参照)と実質的に同じである。言い換えると、冷却管30は、電気炉のセラミック製の円筒体11aの内面に接し、円筒体11aに支えられるように設置される。
冷却管30には、直径D2(図6参照)の開口33が2つ形成されている。この2つの開口33を炉心管20が貫通している。この直径D2は、炉心管20の外径よりも大きい。そのため、冷却管30が、冷却流体の一部を冷却管30から漏洩させるための隙間34を炉心管20との間に有することになる。
(3-3) Detailed configuration of each part of the analyzer 1 (3-3-1) Configuration of the reactor 10 In FIG. 5, the first heater 11, the core tube 20, and the cooling tube 30 are shown in the configuration of the reactor 10. Is schematically shown. FIG. 6 is a schematic perspective view of the cooling pipe 30. As the first heater 11, for example, an electric furnace can be used. The electric furnace has a metal heating element arranged around a ceramic cylinder 11a. Examples of the metal heating element include a Kanthal wire or a nichrome wire.
The core tube 20 is made of transparent quartz glass. Since the metal piece 90 inside can be visually recognized, the material of the core tube 20 is preferably transparent quartz glass. However, opaque quartz glass can also be used as the material of the core tube 20. The main part of the core tube 20 has, for example, a cylindrical shape having an outer diameter of 15 mm and a length of 300 mm. A part of the main part of the core tube 20 is a storage area 21 for the metal piece 90. The accommodation area 21 is located in the cooling pipe 30. In other words, the cooling pipe 30 is arranged around the accommodating area 21.
The cooling tube 30 is made of transparent quartz glass. However, since the cooling pipe 30 does not come into contact with the sampling gas, it may be formed of, for example, metal or ceramic. A gas inflow pipe 31 and a gas outflow pipe 32 are connected to the cooling pipe 30. For example, low-temperature nitrogen gas flows into the cooling pipe 30 from the gas inflow pipe 31, and the nitrogen gas after cooling the core pipe 20 is discharged from the cooling pipe 30 through the gas outflow pipe 32.
The cooling tube 30 is, for example, a quartz glass tube having an inner diameter of 40 mm and a length of 70 mm. The outer diameter of the cooling pipe 30 is substantially the same as the inner diameter D1 (see FIG. 5) of the ceramic cylindrical body 11a. In other words, the cooling pipe 30 is installed so as to be in contact with the inner surface of the ceramic cylinder 11a of the electric furnace and to be supported by the cylinder 11a.
The cooling pipe 30 is formed with two openings 33 having a diameter D2 (see FIG. 6). The core tube 20 penetrates through these two openings 33. This diameter D2 is larger than the outer diameter of the core tube 20. Therefore, the cooling pipe 30 has a gap 34 between the cooling pipe 30 and the core pipe 20 for leaking a part of the cooling fluid from the cooling pipe 30.

ガス流入管31が接続されている箇所の冷却管30の開口35が面積S1を持っている。ガス流出管32が接続されている箇所の冷却管30の開口36が面積S2を持っている。隙間34は、2つの開口33に生じる。従って、隙間34の面積S3は、(π×(D2/2)2−π×(D1/2)2)×2になる。隙間34の面積S3は、開口35の面積S1(=ガス流入管31の断面積)よりも小さい(S3/S1<1)。隙間34の面積S3を開口35の面積で除した値(S3/S1)は、例えば、0.6<S3/S1<0.9の式を満たすように設定される。ここでは、開口35の面積S1と開口36の面積S2が同じになるように設定されている。隙間34の面積S3が開口35の面積S1(=ガス流入管31の断面積)よりも小さい(S3/S1<1)ので、冷却流体の一部は、ガス流出管32を通ってセラミック製の円筒体11aの外に排出される。例えば、窒素ガスの場合には、そのまま大気に放出するように構成してもよい。 The opening 35 of the cooling pipe 30 at the location where the gas inflow pipe 31 is connected has an area S1. The opening 36 of the cooling pipe 30 at the location where the gas outflow pipe 32 is connected has an area S2. The gap 34 occurs in the two openings 33. Therefore, the area S3 of the gap 34 is (π × (D2 / 2) 2- π × (D1 / 2) 2 ) × 2. The area S3 of the gap 34 is smaller than the area S1 of the opening 35 (= cross-sectional area of the gas inflow pipe 31) (S3 / S1 <1). The value (S3 / S1) obtained by dividing the area S3 of the gap 34 by the area of the opening 35 is set so as to satisfy the equation of, for example, 0.6 <S3 / S1 <0.9. Here, the area S1 of the opening 35 and the area S2 of the opening 36 are set to be the same. Since the area S3 of the gap 34 is smaller than the area S1 (= cross-sectional area of the gas inflow pipe 31) of the opening 35 (S3 / S1 <1), a part of the cooling fluid is made of ceramic through the gas outflow pipe 32. It is discharged to the outside of the cylindrical body 11a. For example, in the case of nitrogen gas, it may be configured to be released into the atmosphere as it is.

図7には、石英ガラス製の炉心管20に、サンプルの金属片90を入れない状態で、サンプリングガスとしてアルゴンガスを流してガスクロマトグラフで検出される発生水素濃度と炉10の温度(炉心管20の温度)との関係が示されている。図7に示されているように、石英ガラス製の炉心管20は、検出対象の水素ガスを600℃以下では実質的に発生しない。従って、このような石英ガラス製の炉心管20を備える分析装置1を用いると、例えば−100℃を第1温度、600℃を第2温度として、第1温度から第2温度までの間に、鉄または鉄合金から発生する水素の濃度を精度良く検出することができる。
炉心管20は、冷却管30を貫通し、冷却管30に支持されている。言い換えると、炉心管20は、電気炉のセラミック製の円筒体11aには接触していない。そのため、炉心管20は、第1ヒータ11の輻射熱によって加熱され、第1ヒータからの伝導熱によって実質的に加熱されていない。炉心管20の冷却時に、炉心管20は、熱伝導によって電気炉から熱を与えられない。その結果、分析装置1の炉心管20の冷却時間は、円筒体11aに炉心管20が接触している場合に比べて短くなる。
第2ヒータ12は、液体状の冷却流体、例えば液体窒素の中に浸漬して用いることができるヒータである。例えば、投げ込みヒータが、第2ヒータ12として用いられる。
FIG. 7 shows the concentration of generated hydrogen and the temperature of the furnace 10 (core tube) detected by a gas chromatograph by flowing argon gas as a sampling gas in a quartz glass core tube 20 without a sample metal piece 90. The relationship with the temperature of 20) is shown. As shown in FIG. 7, the quartz glass core tube 20 does not substantially generate hydrogen gas to be detected at 600 ° C. or lower. Therefore, when the analyzer 1 provided with such a quartz glass core tube 20 is used, for example, -100 ° C. is set as the first temperature and 600 ° C. is set as the second temperature, and the temperature is between the first temperature and the second temperature. The concentration of hydrogen generated from iron or iron alloy can be detected accurately.
The core tube 20 penetrates the cooling pipe 30 and is supported by the cooling pipe 30. In other words, the core tube 20 is not in contact with the ceramic cylinder 11a of the electric reactor. Therefore, the core tube 20 is heated by the radiant heat of the first heater 11, and is not substantially heated by the conduction heat from the first heater 11. When the core tube 20 is cooled, the core tube 20 is not supplied with heat from the electric reactor by heat conduction. As a result, the cooling time of the core tube 20 of the analyzer 1 is shorter than that in the case where the core tube 20 is in contact with the cylindrical body 11a.
The second heater 12 is a heater that can be used by immersing it in a liquid cooling fluid, for example, liquid nitrogen. For example, a throw-in heater is used as the second heater 12.

(3−3−2)コントローラ40の構成
コントローラ40は、例えば、中央演算処理回路(図示せず)と、メモリ(図示せず)と、第1電力供給装置(図示せず)と、第2電力供給装置(図示せず)とを備えている。コントローラ40は、炉心管20の収容領域21の温度を検出する温度センサ41に接続されている。温度センサ41には、例えば熱伝対を用いることができる。中央演算処理回路には、例えばCPUを用いることができる。第1電力供給装置は、第1ヒータ11に電力を供給する装置である。第2電力供給装置は、第2ヒータ12に電力を供給する装置である。コントローラ40の第1電力供給装置及び第2電力供給装置は、中央演算処理回路からの命令に応じて、第1ヒータ11及び第2ヒータ12に電力を供給する。第1電力供給装置は、温度センサ41が検知する炉心管20の温度に基づき、中央演算処理回路により第1ヒータ11による発熱量(電力)を操作量としてよりPID制御されている。ここでは、PID制御を用いる場合について説明するが、制御方法はPID制御には限られない。PID制御以外の制御、例えば、比例制御(P制御)または比例積分制御(PI制御)を用いてもよい。第2電力供給装置は、温度センサ41が検知する炉心管20の温度に基づき、中央演算処理回路により制御されている。
コントローラ40による炉心管20の温度制御の一例が図11に示されている。コントローラ40は、−100℃が第1温度であるとすると、図3を用いて説明したように、第1ヒータ11をオフした状態で、第2ヒータ12を使って炉心管20の温度を−100℃まで冷却する。
(3-3-2) Configuration of Controller 40 The controller 40 includes, for example, a central arithmetic processing circuit (not shown), a memory (not shown), a first power supply device (not shown), and a second controller 40. It is equipped with a power supply device (not shown). The controller 40 is connected to a temperature sensor 41 that detects the temperature of the accommodation region 21 of the core tube 20. For the temperature sensor 41, for example, a heat transfer pair can be used. For example, a CPU can be used for the central arithmetic processing circuit. The first power supply device is a device that supplies power to the first heater 11. The second power supply device is a device that supplies power to the second heater 12. The first power supply device and the second power supply device of the controller 40 supply power to the first heater 11 and the second heater 12 in response to a command from the central arithmetic processing circuit. The first power supply device is PID-controlled by the central arithmetic processing circuit based on the temperature of the core tube 20 detected by the temperature sensor 41, using the heat generation amount (electric power) of the first heater 11 as the operation amount. Here, the case where PID control is used will be described, but the control method is not limited to PID control. Controls other than PID control, for example, proportional control (P control) or proportional integral control (PI control) may be used. The second power supply device is controlled by the central arithmetic processing circuit based on the temperature of the core tube 20 detected by the temperature sensor 41.
An example of temperature control of the core tube 20 by the controller 40 is shown in FIG. Assuming that −100 ° C. is the first temperature, the controller 40 uses the second heater 12 to reduce the temperature of the core tube 20 with the first heater 11 turned off, as described with reference to FIG. Cool to 100 ° C.

コントローラ40のメモリには、一定の昇温速度で昇温される炉心管20の目標温度が記憶されている。コントローラ40は、−100℃から一定の昇温速度で昇温するため、−100℃から第1ヒータ11のPID制御を開始する。また、コントローラ40は、低温を保ちつつ−100℃から一定の昇温速度で昇温するため、第2ヒータ12も目標温度以上のときの高電力印加と目標温度より小さいときの低電力印加とを切り替える制御を開始する。
第2ヒータ12は、温度センサ41の測定温度が目標温度よりも小さいときに比べて、温度センサ41の測定温度が目標温度以上のときに第2ヒータ12の消費電力を大きくする。しかし、第2ヒータ12は、PWM制御されており、通電状態と非通電状態を周期的に繰り返している。コントローラ40は、通電状態と非通電状態のデューティ比を変更することで、第2ヒータ12の消費電力を変更している。デューティ比Duが、繰返し周期P1と周期ごとの通電状態の期間P2を用いて、Du=P2/P1で与えられるとする。例えば、−100℃近傍のデューティ比Du100と−5℃近傍のデューティ比Du5を比較すると、測定温度が目標温度よりも小さいときも測定温度が目標温度以上のときも、Du100>Du5となる。
目標温度が高くなるに従って、第1ヒータ11に供給される電力が大きくなり、逆に第2ヒータ12に供給される電力は小さくなる。例えば、図8に示されているように、0℃以上でも第2ヒータ12をオンして冷却流体を供給するようにしてもよい。しかし、無駄な消費電力を削減するために、第1ヒータ11に供給される電力が所定電力PW1以上のとき(時刻t1以上のとき)には第2ヒータ12を常にオフにする。
In the memory of the controller 40, the target temperature of the core tube 20 which is heated at a constant temperature rising rate is stored. Since the controller 40 raises the temperature from -100 ° C. at a constant rate of temperature rise, the PID control of the first heater 11 is started from -100 ° C. Further, since the controller 40 raises the temperature from -100 ° C. at a constant temperature rise rate while maintaining a low temperature, the second heater 12 also applies high power when the temperature is equal to or higher than the target temperature and low power when the temperature is lower than the target temperature. Starts control to switch.
The second heater 12 increases the power consumption of the second heater 12 when the measured temperature of the temperature sensor 41 is equal to or higher than the target temperature as compared with the case where the measured temperature of the temperature sensor 41 is smaller than the target temperature. However, the second heater 12 is PWM-controlled, and the energized state and the non-energized state are periodically repeated. The controller 40 changes the power consumption of the second heater 12 by changing the duty ratio between the energized state and the non-energized state. It is assumed that the duty ratio Du is given by Du = P2 / P1 using the repetition period P1 and the period P2 of the energized state for each cycle. For example, when the duty ratio Du100 near −100 ° C. and the duty ratio Du5 near −5 ° C. are compared, Du100> Du5 even when the measurement temperature is smaller than the target temperature and the measurement temperature is equal to or higher than the target temperature.
As the target temperature increases, the electric power supplied to the first heater 11 increases, and conversely, the electric power supplied to the second heater 12 decreases. For example, as shown in FIG. 8, the second heater 12 may be turned on to supply the cooling fluid even at 0 ° C. or higher. However, in order to reduce unnecessary power consumption, the second heater 12 is always turned off when the power supplied to the first heater 11 is the predetermined power PW1 or more (when the time is t1 or more).

(3−3−3)ガスクロマトグラフ50の構成
図9に示されているように、ガスクロマトグラフ50は、分離カラム51と半導体ガスセンサ52と検量管53とポンプ54a,54bとフィルタ55と流量調整器56と流量センサ57とニードル弁58と4つの電磁弁59とを備えている。
分離カラム51は、サンプリングガスにより導入される試料を、所定のカラム温度において複数の成分に分離する筒状の器材である。ここでは、分離カラム51が充填カラムである場合について説明するが、分離カラム51にキャピラリーカラムを使用してもよい。
分離カラム51は、例えば所定のカラム温度で試料の分離を行う。分離カラム51を所定のカラム温度にするために、分離カラム51にはカラムヒータ(図示せず)が取り付けられている。分離カラム51では、分析対象成分を含まない空気がキャリアガスとして使用される。キャリアガスは、分離カラム51の中を定流速で流される。
分離カラム51の外殻には、例えば分析対象成分が透過しないフッ素樹脂製の円筒管である。円筒管の内部には、固定相を形成する充填材が充填されている。充填材は、例えば珪藻土、モレキュラシーブ、ポーラスポリマー、又はアルミナである。また、固定相を形成するために、充填材には液相がコーティングされていてもよい。
ガスクロマトグラフ50のキャリアガスには、例えば空気を用いることができる。このポンプ54aは、キャリアガスとしての空気をガスクロマトグラフ50に流す装置である。流量調整器56はキャリアガスの量を調整する。フィルタ55は、キャリアガスを浄化する器材である。フィルタ55は、例えば、細かな塵埃を取除くように構成されている。フィルタ55は、キャリアガスを浄化するために例えばガス吸着剤及び/又はガス分解触媒を備えていてもよい。
流量調整器56は、分離カラム51に送られるキャリアガスの流量が一定量になるように調整する。流量調整器56には、例えば所定の範囲で流量が弁開度に比例する特性を有するリニアバルブが用いられる。流量センサ57は、分離カラム51に送られるキャリアガスの流量を測定する。
検量管53は、所定量のサンプルガスを検量するための管である。検量管53は、例えば石英ガラスまたは分離カラム51と同じ材料のフッ素樹脂で構成される。
ニードル弁58は、弁体が針状の弁であって、サンプルガスの流量を調節する弁である。このガスクロマトグラフ50では、一度流量が調整された後は、ニードル弁58による流量の調整は行わない。しかし、ニードル弁58の開度をコンピュータ60で調整できるように構成してもよい。ポンプ54bは、サンプルガスを検量管53に流す装置である。ポンプ54bには、例えばピエゾポンプを用いることができる。
図9には、サンプルガス採取状態のときにキャリアガスが流れる流路が一点鎖線で示され、サンプルガスが流れる流路が破線で示されている。図9には、計測状態のときにキャリアガスが流れる流路が二点差線で示されている。サンプルガス採取状態と計測状態は、4つの電磁弁59により切り替えられる。
サンプルガス採取状態では、フィルタ55を通過したキャリアガスは、流量調整器56から流量センサ57を経由して分離カラム51に流れる。また、サンプルガス採取状態では、サンプルガスは、炉10から検量管53、ニードル弁58及びポンプ54bに流れる。
計測状態では、フィルタ55を通過したキャリアガスは、流量調整器56から流量センサ57、検量管53を経由して分離カラム51に流れる。その結果、検量管53で検量された一定量のサンプルガスを分離カラム51に流すことができる。
例えば、検量管53の1本分のサンプルガスに要する測定時間は、例えば、4分から8分である。1回の測定状態において、検量管53で検量された一定量(例えば、2ccから5cc)のサンプルガスを分離カラム51に流し込んで半導体ガスセンサ52で測定することができる。ある測定状態から次の測定状態までの待機時間は、例えば1分程度である。
(3-3-3) Configuration of Gas Chromatograph 50 As shown in FIG. 9, the gas chromatograph 50 includes a separation column 51, a semiconductor gas sensor 52, a calibration tube 53, pumps 54a and 54b, a filter 55, and a flow rate regulator. It includes 56, a flow sensor 57, a needle valve 58, and four solenoid valves 59.
The separation column 51 is a tubular device that separates a sample introduced by a sampling gas into a plurality of components at a predetermined column temperature. Here, the case where the separation column 51 is a filling column will be described, but a capillary column may be used for the separation column 51.
The separation column 51 separates the sample, for example, at a predetermined column temperature. A column heater (not shown) is attached to the separation column 51 in order to bring the separation column 51 to a predetermined column temperature. In the separation column 51, air containing no component to be analyzed is used as the carrier gas. The carrier gas is flowed through the separation column 51 at a constant flow velocity.
The outer shell of the separation column 51 is, for example, a fluororesin cylindrical tube that does not allow the components to be analyzed to permeate. The inside of the cylindrical tube is filled with a filler that forms a stationary phase. The filler is, for example, diatomaceous earth, molecular sieve, porous polymer, or alumina. Further, the filler may be coated with a liquid phase in order to form a stationary phase.
For example, air can be used as the carrier gas of the gas chromatograph 50. The pump 54a is a device that allows air as a carrier gas to flow through the gas chromatograph 50. The flow rate regulator 56 adjusts the amount of carrier gas. The filter 55 is a device for purifying the carrier gas. The filter 55 is configured to remove, for example, fine dust. The filter 55 may include, for example, a gas adsorbent and / or a gas decomposition catalyst to purify the carrier gas.
The flow rate regulator 56 adjusts the flow rate of the carrier gas sent to the separation column 51 so as to be a constant amount. As the flow rate regulator 56, for example, a linear valve having a characteristic that the flow rate is proportional to the valve opening within a predetermined range is used. The flow rate sensor 57 measures the flow rate of the carrier gas sent to the separation column 51.
The calibration tube 53 is a tube for calibrating a predetermined amount of sample gas. The calibration tube 53 is made of, for example, quartz glass or a fluororesin made of the same material as the separation column 51.
The needle valve 58 has a needle-shaped valve body and is a valve that regulates the flow rate of the sample gas. In this gas chromatograph 50, once the flow rate is adjusted, the flow rate is not adjusted by the needle valve 58. However, the opening degree of the needle valve 58 may be adjusted by the computer 60. The pump 54b is a device for flowing the sample gas through the calibration tube 53. For the pump 54b, for example, a piezo pump can be used.
In FIG. 9, the flow path through which the carrier gas flows in the sample gas sampling state is shown by a chain line, and the flow path through which the sample gas flows is shown by a broken line. In FIG. 9, the flow path through which the carrier gas flows in the measurement state is shown by a two-point difference line. The sample gas sampling state and the measurement state are switched by four solenoid valves 59.
In the sample gas sampling state, the carrier gas that has passed through the filter 55 flows from the flow rate regulator 56 to the separation column 51 via the flow rate sensor 57. Further, in the sample gas sampling state, the sample gas flows from the furnace 10 to the calibration pipe 53, the needle valve 58, and the pump 54b.
In the measurement state, the carrier gas that has passed through the filter 55 flows from the flow rate regulator 56 to the separation column 51 via the flow rate sensor 57 and the calibration tube 53. As a result, a certain amount of sample gas calibrated in the calibration tube 53 can be flowed through the separation column 51.
For example, the measurement time required for one sample gas of the calibration tube 53 is, for example, 4 to 8 minutes. In one measurement state, a fixed amount (for example, 2 cc to 5 cc) of sample gas calibrated by the calibration tube 53 can be poured into the separation column 51 and measured by the semiconductor gas sensor 52. The waiting time from one measurement state to the next measurement state is, for example, about 1 minute.

図10は、図9のガスクロマトグラフ50で用いられる半導体ガスセンサ52を示す概念図である。図10に示されている半導体ガスセンサ52は、金属酸化物半導体を主成分とする感ガス体52aを備えている。金属酸化物半導体には、例えば、酸化錫、酸化タングステン、酸化チタンまたは酸化亜鉛が用いられる。
半導体ガスセンサ52は、感ガス体52a以外に、感ガス体52a中に埋設したコイル状のヒータ兼用電極52bと、ヒータ兼用電極52bのコイルの中心又はその近傍を貫通するように感ガス体52a中に埋設した半導体抵抗検出用電極52cと、電極パッド52d,52eとを備えている。
ヒータ兼用電極52bの両端は、2つの電極パッド52dに接続されている。半導体抵抗検出用電極52cは電極パッド52eに接続されている。電極パッド52d,52eは、ヒータ兼用電極52bと半導体抵抗検出用電極52cとの間の負荷抵抗の変化を取り出すために用いられる。半導体ガスセンサ52は、感ガス体52aの抵抗値の変化に基づいて検知対象のガス成分を検出する。感ガス体52aの抵抗値の変化は、コンピュータ60に入力される。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a semiconductor gas sensor 52 used in the gas chromatograph 50 of FIG. The semiconductor gas sensor 52 shown in FIG. 10 includes a gas sensitive body 52a containing a metal oxide semiconductor as a main component. As the metal oxide semiconductor, for example, tin oxide, tungsten oxide, titanium oxide or zinc oxide is used.
In addition to the gas sensitive body 52a, the semiconductor gas sensor 52 has a coil-shaped heater combined electrode 52b embedded in the gas sensitive body 52a and the gas sensitive body 52a so as to penetrate the center or the vicinity of the coil of the heater combined electrode 52b. The semiconductor resistance detection electrode 52c and the electrode pads 52d and 52e embedded in the above are provided.
Both ends of the heater combined electrode 52b are connected to two electrode pads 52d. The semiconductor resistance detection electrode 52c is connected to the electrode pad 52e. The electrode pads 52d and 52e are used to extract a change in load resistance between the heater combined electrode 52b and the semiconductor resistance detecting electrode 52c. The semiconductor gas sensor 52 detects the gas component to be detected based on the change in the resistance value of the gas sensitive body 52a. The change in the resistance value of the gas sensitive body 52a is input to the computer 60.

(3−3−4)コンピュータ60の構成
分析装置1は、コンピュータ60をさらに備えている。コンピュータ60には、コントローラ40から昇温に関する情報が送信され、ガスクロマトグラフ50から半導体ガスセンサ52の検出結果に関する情報が送信される。半導体ガスセンサ52の検出結果に関する情報には、感ガス体52aの抵抗値の変化が含まれている。コンピュータ60は、昇温に関する情報と半導体ガスセンサ52の検出結果に関する情報から、金属片90の温度と脱離された分析対象成分(例えば、水素ガス)とを関連付けることができる。
ユーザは、コンピュータ60のキーボード(図示せず)を用いて分析に必要なパラメータを入力することができる。分析に必要なパラメータとしては、例えば、第1温度の値、第2温度の値、昇温速度がある。
コンピュータ60は、金属片90が炉心管20に収納されていない状態で第1温度から第2温度まで炉心管20及び金属片90を所定の昇温速度で昇温したときのブランク状態の分析結果(バックグラウンド)を記憶している。コンピュータ60は、金属片90が炉心管20に収納されている状態で第1温度から第2温度まで炉心管20及び金属片90を所定の昇温速度で昇温したときのサンプルの分析結果を記憶している。そして、コンピュータ60は、サンプルの分析結果からブランク状態の分析結果の値を差し引く。コンピュータ60は、このような計算をすることにより、サンプルの分析結果に生じる測定誤差を低減する。その結果、分析装置1は、金属片90から分離する極めて微量のガス成分を分析することができる。
(3-3-4) Configuration of Computer 60 The analyzer 1 further includes a computer 60. Information on the temperature rise is transmitted from the controller 40 to the computer 60, and information on the detection result of the semiconductor gas sensor 52 is transmitted from the gas chromatograph 50. The information regarding the detection result of the semiconductor gas sensor 52 includes a change in the resistance value of the gas sensor 52a. The computer 60 can associate the temperature of the metal piece 90 with the desorbed component to be analyzed (for example, hydrogen gas) from the information on the temperature rise and the information on the detection result of the semiconductor gas sensor 52.
The user can use the keyboard of the computer 60 (not shown) to enter the parameters required for the analysis. The parameters required for the analysis include, for example, the value of the first temperature, the value of the second temperature, and the rate of temperature rise.
The computer 60 analyzes the blank state when the core tube 20 and the metal piece 90 are heated at a predetermined temperature rising rate from the first temperature to the second temperature in a state where the metal piece 90 is not housed in the core tube 20. I remember (background). The computer 60 obtains the analysis result of the sample when the core tube 20 and the metal piece 90 are heated at a predetermined temperature rising rate from the first temperature to the second temperature while the metal piece 90 is housed in the core tube 20. I remember. Then, the computer 60 subtracts the value of the analysis result in the blank state from the analysis result of the sample. By performing such a calculation, the computer 60 reduces the measurement error that occurs in the analysis result of the sample. As a result, the analyzer 1 can analyze an extremely small amount of gas component separated from the metal piece 90.

(3−3−5)分析装置1の外観
分析装置1は、架台100に収納されている。架台100の大きさは、例えば、高さH1が70cm、幅W1が90cm、奥行き(図示せず)が50cmである。この架台100の70cm×90cm×50cmの直方体状の空間の中に、炉10と、コントローラ40と、ガスクロマトグラフ50と、断熱性容器81と、断熱性容器81の重量を計る重量秤82とが収納される。架台100の天板101には、コンピュータ60が載置される。コンピュータ60を含めた分析装置1の全体の高さは、例えば、100cmである。
上述のように、分析装置1の全体を上面から見たときの分析装置1の占有面積は、90cm×50cmである。このように、分析装置1の占有面積を0.5m2以下にできると、分析装置1は、事務机などと並べて配置することができ、場所をとらず、使い勝手がよい。
架台100の底部102には、底部102の四隅にキャスター110が取り付けられている。架台100は、キャスター110により容易に移動することができる。
(3-3-5) Appearance of Analytical Device 1 Analytical device 1 is housed in a gantry 100. The size of the gantry 100 is, for example, a height H1 of 70 cm, a width W1 of 90 cm, and a depth (not shown) of 50 cm. In a 70 cm × 90 cm × 50 cm rectangular parallelepiped space of the gantry 100, a furnace 10, a controller 40, a gas chromatograph 50, a heat insulating container 81, and a weight scale 82 for measuring the weight of the heat insulating container 81 are placed. It is stored. The computer 60 is placed on the top plate 101 of the gantry 100. The total height of the analyzer 1 including the computer 60 is, for example, 100 cm.
As described above, the occupied area of the analyzer 1 when the entire analyzer 1 is viewed from above is 90 cm × 50 cm. As described above, if the occupied area of the analyzer 1 can be reduced to 0.5 m 2 or less, the analyzer 1 can be arranged side by side with an office desk or the like, which saves space and is convenient.
Casters 110 are attached to the bottom 102 of the gantry 100 at the four corners of the bottom 102. The gantry 100 can be easily moved by the casters 110.

(4)変形例
(4−1)変形例A
上記実施形態では、ガス流入管31とガス流出管32を冷却管30の同一側面に配置している。このように、ガス流入管31とガス流出管32を冷却管30の同一側面に配置すると、冷却流体(例えば、窒素ガス)の流出と流入を一方向に限定できるので、炉10をコンパクト化し易くなる。しかし、図12Aに示されているように、ガス流入管31とガス流出管32を冷却管30の異なる側面に配置してもよい。冷却管30を挟んで対極の位置にガス流入管31とガス流出管32を配置すると、冷却管30の中の冷却流体の流れの偏りを減らすことができる。
(4−2)変形例B
上記実施形態では、炉心管20の外径が冷却管30の内部で同じになるように構成されている。しかし、図12Bに示されているように、炉心管20に外径が太い部分38と外径が細い部分39を設け、太い部分38と外径が細い部分39の境界が冷却管30の内部に配置されるように炉10を構成してもよい。
図12Bに示されているように、炉心管20の外径に細い部分39を設けると、炉心管20のデッドスペースを減らすことができる。また、太い部分38と外径が細い部分39の境界が金属片90のストッパーの役割を果たすので、金属片90をセットし易くなる。
(4−3)変形例C
温度センサ41は、図12Cに示されているように冷却管30の中で炉心管20の管壁に接触させてもよい。冷却管30の中においては、炉心管20の管壁の温度と金属片90の温度は実質的に等しいので、図12Cのように温度センサ41、例えば熱伝対で管壁の温度を計測することで、金属片90の温度を計測することができる。
(4) Modification example (4-1) Modification example A
In the above embodiment, the gas inflow pipe 31 and the gas outflow pipe 32 are arranged on the same side surface of the cooling pipe 30. By arranging the gas inflow pipe 31 and the gas outflow pipe 32 on the same side surface of the cooling pipe 30 in this way, the outflow and inflow of the cooling fluid (for example, nitrogen gas) can be limited to one direction, so that the furnace 10 can be easily made compact. Become. However, as shown in FIG. 12A, the gas inflow pipe 31 and the gas outflow pipe 32 may be arranged on different sides of the cooling pipe 30. When the gas inflow pipe 31 and the gas outflow pipe 32 are arranged at opposite pole positions across the cooling pipe 30, the bias of the flow of the cooling fluid in the cooling pipe 30 can be reduced.
(4-2) Modification B
In the above embodiment, the outer diameter of the core tube 20 is configured to be the same inside the cooling tube 30. However, as shown in FIG. 12B, the core tube 20 is provided with a portion 38 having a large outer diameter and a portion 39 having a small outer diameter, and the boundary between the thick portion 38 and the portion 39 having a small outer diameter is the inside of the cooling pipe 30. The reactor 10 may be configured to be arranged in.
As shown in FIG. 12B, if a thin portion 39 is provided in the outer diameter of the core tube 20, the dead space of the core tube 20 can be reduced. Further, since the boundary between the thick portion 38 and the portion 39 having a small outer diameter acts as a stopper for the metal piece 90, it becomes easy to set the metal piece 90.
(4-3) Modification C
The temperature sensor 41 may be brought into contact with the tube wall of the core tube 20 in the cooling tube 30 as shown in FIG. 12C. In the cooling pipe 30, the temperature of the pipe wall of the core tube 20 and the temperature of the metal piece 90 are substantially equal, so that the temperature of the pipe wall is measured by a temperature sensor 41, for example, a heat transfer pair as shown in FIG. 12C. Therefore, the temperature of the metal piece 90 can be measured.

(4−4)変形例D
温度センサ41は、図12Dに示されているように冷却管30の中の炉心管20の外において金属片90の温度を計測してもよい。この場合、温度センサ41が接触する部分には、炉心管20の温度を推定し易くするために、炉心管20と同様の石英ガラス製で同じ厚みの部材を用いることが好ましい。
(4−5)変形例E
温度センサ41は、図12Dに示されているように冷却管30の中で炉心管20の内部に向って突出した袋状の部分22を設け、この袋状の部分22に配置してもよい。冷却管30の中においては、炉心管20の管壁の温度と金属片90の温度は実質的に等しいので、図12Cのように温度センサ41、例えば熱伝対で管壁の温度を計測することで、金属片90の温度を計測することができる。この袋状の部分22は、金属片90のストッパーとしても持ちることができる。
(4−6)変形例F
炉心管20の中に石英ガラスで突起23を設け、この突起23を金属片90のストッパーとしてもよい。
(4−7)変形例G
上記実施形態では、第2ヒータ12を制御する際に、例えば、−100℃近傍のデューティ比Du100と−5℃近傍のデューティ比Du5を比較すると、測定温度が目標温度よりも小さいときも測定温度が目標温度以上のときも、Du100>Du5となるように制御する場合について説明した。
しかし、測定温度が目標温度よりも小さいときのみ、例えば、Du100>Du5となるように制御してもよい。あるいは、測定温度が目標温度以上のときのみ、例えば、Du100>Du5となるように制御してもよい。
(4−8)変形例H
上記実施形態では、サンプリングガス(アルゴンガス)とキャリアガス(空気)とを異ならせる場合について説明した。しかし、サンプリングガスとキャリアガスに同じ種類のガスを用いてもよい。
(4-4) Modification D
The temperature sensor 41 may measure the temperature of the metal piece 90 outside the core tube 20 inside the cooling tube 30 as shown in FIG. 12D. In this case, in order to facilitate the estimation of the temperature of the core tube 20, it is preferable to use a member made of quartz glass similar to the core tube 20 and having the same thickness at the portion where the temperature sensor 41 contacts.
(4-5) Modification E
As shown in FIG. 12D, the temperature sensor 41 may be provided with a bag-shaped portion 22 protruding toward the inside of the core tube 20 in the cooling pipe 30, and may be arranged in the bag-shaped portion 22. .. In the cooling pipe 30, the temperature of the pipe wall of the core tube 20 and the temperature of the metal piece 90 are substantially equal, so that the temperature of the pipe wall is measured by a temperature sensor 41, for example, a heat transfer pair as shown in FIG. 12C. Therefore, the temperature of the metal piece 90 can be measured. The bag-shaped portion 22 can also be held as a stopper for the metal piece 90.
(4-6) Modification F
A protrusion 23 may be provided in the core tube 20 with quartz glass, and the protrusion 23 may be used as a stopper for the metal piece 90.
(4-7) Modification G
In the above embodiment, when controlling the second heater 12, for example, when comparing the duty ratio Du100 near −100 ° C. and the duty ratio Du5 near −5 ° C., the measurement temperature is measured even when the measurement temperature is smaller than the target temperature. The case of controlling so that Du100> Du5 even when the temperature is equal to or higher than the target temperature has been described.
However, it may be controlled so that, for example, Du100> Du5 only when the measured temperature is smaller than the target temperature. Alternatively, it may be controlled so that, for example, Du100> Du5 only when the measurement temperature is equal to or higher than the target temperature.
(4-8) Modification H
In the above embodiment, the case where the sampling gas (argon gas) and the carrier gas (air) are different from each other has been described. However, the same type of gas may be used for the sampling gas and the carrier gas.

(5)特徴
(5−1)
以上説明した実施形態の分析装置1及び分析方法では、図3を用いて説明したように、0℃以下の第1温度(例えば、−100℃)から100℃以上の第2温度(例えば、600℃)まで、炉心管20は、分析対象成分と同じ成分のガスを実質的に発生しない材料で構成されている。この分析装置1及びこの分析方法は、0℃以下の第1温度から0℃までの氷点下で脱離する極めて微量の分析対象成分をガスクロマトグラフ50の分離カラム51で分離して半導体ガスセンサ52で検出できる。上述のように、分析装置1が、炉10と、コントローラ40と、分離カラム51及び半導体ガスセンサ52を有するガスクロマトグラフ50とで、安価に且つコンパクトに構成されている。また、上述のように、分析方法が、氷点下で金属片から脱離する極めて微量の分析対象成分を炉心管20から分離カラム51に運んで分離カラム51で分離された分析対象成分を半導体ガスセンサ52で分析するというように、従来に比べて簡素化されている。
(5−2)
実施形態に係る分析装置1及び分析方法では、図5に示されている炉心管20が、第1ヒータ11の伝導熱で実質的に加熱されずに、第1ヒータ11の輻射熱により加熱されるように設置されている。そのため、炉心管20から熱伝導で逃げる熱量が少なく、炉心管20を0℃以下の第1温度(例えば、−100℃)まで冷却するのに要する時間が短縮される。例えば、図3に示されている例では、炉心管20が、−100℃まで数分で冷却される。また、このような分析装置1及び分析方法では、炉心管20を0℃以下の第1温度まで冷却するのに要する冷却流体(例えば、液体窒素を気化して得られる窒素ガス)の量が削減される。
(5) Features (5-1)
In the analyzer 1 and the analysis method of the embodiment described above, as described with reference to FIG. 3, a first temperature of 0 ° C. or lower (for example, -100 ° C.) to a second temperature of 100 ° C. or higher (for example, 600 ° C.) Up to ° C.), the core tube 20 is made of a material that does not substantially generate gas having the same component as the component to be analyzed. In this analyzer 1 and this analysis method, an extremely small amount of a component to be analyzed desorbed from a first temperature of 0 ° C. or lower to 0 ° C. below a freezing point is separated by a separation column 51 of a gas chromatograph 50 and detected by a semiconductor gas sensor 52. it can. As described above, the analyzer 1 is inexpensively and compactly configured by the furnace 10, the controller 40, and the gas chromatograph 50 having the separation column 51 and the semiconductor gas sensor 52. Further, as described above, the analysis method carries an extremely small amount of the analysis target component desorbed from the metal piece below the freezing point from the core tube 20 to the separation column 51, and the analysis target component separated by the separation column 51 is the semiconductor gas sensor 52. It is simpler than before, such as analyzing with.
(5-2)
In the analyzer 1 and the analysis method according to the embodiment, the core tube 20 shown in FIG. 5 is not substantially heated by the conduction heat of the first heater 11, but is heated by the radiant heat of the first heater 11. It is installed like this. Therefore, the amount of heat that escapes from the core tube 20 by heat conduction is small, and the time required to cool the core tube 20 to the first temperature (for example, −100 ° C.) of 0 ° C. or lower is shortened. For example, in the example shown in FIG. 3, the core tube 20 is cooled to −100 ° C. in a few minutes. Further, in such an analyzer 1 and an analysis method, the amount of cooling fluid (for example, nitrogen gas obtained by vaporizing liquid nitrogen) required to cool the core tube 20 to a first temperature of 0 ° C. or lower is reduced. Will be done.

(5−3)
実施形態に係る分析装置1及び分析方法では、冷却管30が、冷却流体の一部を冷却管30から漏洩させるための隙間34を炉心管20との間に有している。そして、炉心管20と冷却管30の間の隙間34から冷却流体(例えば、窒素ガス)を漏洩させつつ冷却流体で炉心管20を冷却する。その結果、漏洩した冷気が冷却管30の外周を覆うことで冷却管30への結露を防ぎ、炉心管20の冷却効率を良くすることができる。また、炉心管20が冷却管30により炉壁である円筒体12aから遮断されているために、その熱伝導の影響を低減することができる。
(5−4)
実施形態に係る分析装置1及び分析方法では、第2ヒータ12が、液体状の物質(例えば、液体窒素)を気化して冷却流体(窒素ガス)を発生させるために物質を加熱する。第2ヒータ12に供給される電力が大きくなれば、第2ヒータ12が液体状の物質を気化する量が多くなり、冷却流体を多く供給できるようになる。コントローラ40が、第2ヒータ12の消費電力を目標温度が高くなるほど小さくしつつ目標温度以上のときの高電力印加と目標温度より小さいときの低電力印加とを切り替える制御をすることにより冷却流体の発生量を制御して昇温速度を制御する。例えば、−100℃の近傍では第2ヒータ12の目標温度以上ときの消費電力を100ワットとし、−5℃近傍では20ワットとするなどのように、コントローラ40は、目標温度以上のとき(高電力印加時)、目標温度が高くなるほど第2ヒータ12に供給する電力を小さくする。さらに、例えば、−100℃の近傍では第2ヒータ12の目標温度より小さいときの消費電力を50ワットとし、−5℃近傍では10ワットとするなどのように、目標温度より小さいとき(低電力印加時)も、コントローラ40は、目標温度が高くなるほど第2ヒータ12に供給する電力を小さくする。このような制御により、所定の昇温速度で昇温する際のハンチングが小さくなり、目標温度と実際の炉心管20の温度との間の乖離が小さくなる。
(5−5)
実施形態に係る分析装置1及び分析方法では、コントローラ40が、冷却流体で炉心管20が氷点下に冷却されている期間においても、炉心管20が目標温度になるようにPID制御しながら炉心管20と金属片90を第1ヒータ11で加熱しつつ昇温速度を制御する。例えば、冷却流体の量を減少させるだけで昇温する場合と比較すると、分析装置1及び分析方法のように炉心管20を冷却しつつ加熱することで、冷却から加熱への切換をスムーズに行うことができ、所定の昇温速度で昇温する際のハンチングを小さくすることができる。
(5-3)
In the analyzer 1 and the analysis method according to the embodiment, the cooling pipe 30 has a gap 34 between the cooling pipe 30 and the core pipe 20 for leaking a part of the cooling fluid from the cooling pipe 30. Then, the core tube 20 is cooled by the cooling fluid while leaking the cooling fluid (for example, nitrogen gas) from the gap 34 between the core tube 20 and the cooling tube 30. As a result, the leaked cold air covers the outer periphery of the cooling pipe 30 to prevent dew condensation on the cooling pipe 30, and the cooling efficiency of the core pipe 20 can be improved. Further, since the core tube 20 is shielded from the cylindrical body 12a which is the reactor wall by the cooling tube 30, the influence of the heat conduction can be reduced.
(5-4)
In the analyzer 1 and the analysis method according to the embodiment, the second heater 12 heats the substance in order to vaporize the liquid substance (for example, liquid nitrogen) and generate a cooling fluid (nitrogen gas). As the electric power supplied to the second heater 12 increases, the amount of the second heater 12 vaporizing the liquid substance increases, and a large amount of cooling fluid can be supplied. The controller 40 controls the power consumption of the second heater 12 to switch between high power application when the temperature is above the target temperature and low power application when the temperature is lower than the target temperature while reducing the power consumption as the target temperature increases. The rate of temperature rise is controlled by controlling the amount of power generated. For example, in the vicinity of -100 ° C, the power consumption of the second heater 12 when the temperature is equal to or higher than the target temperature is set to 100 watts, and in the vicinity of -5 ° C, the power consumption is set to 20 watts. (When power is applied), the higher the target temperature, the smaller the power supplied to the second heater 12. Further, for example, when the power consumption is lower than the target temperature of the second heater 12 in the vicinity of -100 ° C, the power consumption is 50 watts, and in the vicinity of -5 ° C, the power consumption is 10 watts. Also at the time of application), the controller 40 reduces the power supplied to the second heater 12 as the target temperature becomes higher. By such control, the hunting when the temperature is raised at a predetermined heating rate is reduced, and the deviation between the target temperature and the actual temperature of the core tube 20 is reduced.
(5-5)
In the analyzer 1 and the analysis method according to the embodiment, the controller 40 controls the core tube 20 so that the core tube 20 reaches the target temperature even during the period in which the core tube 20 is cooled below the freezing point by the cooling fluid. The temperature rise rate is controlled while heating the metal piece 90 with the first heater 11. For example, as compared with the case where the temperature is raised only by reducing the amount of the cooling fluid, the core tube 20 is heated while being cooled as in the analyzer 1 and the analysis method, so that the switching from cooling to heating can be smoothly performed. It is possible to reduce the hunting when the temperature is raised at a predetermined heating rate.

(5−6)
実施形態に係る分析装置1及び分析方法では、炉10が、大気圧下で金属片90から分析対象成分(例えば、水素ガス)を脱離させる。そのため、減圧下(例えば、真空中)で分析対象成分を脱離させる従来の方法と比較すると、減圧などに必要な装置を省くことができ、分析装置1のコンパクト化及び分析方法の簡素化を容易に実現できる。
(5−7)
実施形態に係る分析装置1及び分析方法では、炉心管20が石英ガラスからなり、金属片が鉄または鉄合金であり、第1温度が−150℃以上−80℃以下の範囲内で設定され、第2温度が200℃以上600℃以下の範囲内で設定して、分析対象成分として水素ガスを脱離させると、鉄または鉄合金の水素脆化の分析を容易に行うことができる。
(5−8)
実施形態に係る分析装置1は、キャスター110が付いた架台100に、炉10、コントローラ40、ガスクロマトグラフ50、コンピュータ60及び断熱性容器81を収納している。この分析装置1は、架台100によって分析装置1を構成している主要な機器を移動できる。図11に示されているように、このようにキャスター110付きの架台100によってまとめられた分析装置1は、占有するスペースは小さく、また移動が容易である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
(5-6)
In the analyzer 1 and the analysis method according to the embodiment, the furnace 10 desorbs the analysis target component (for example, hydrogen gas) from the metal piece 90 under atmospheric pressure. Therefore, as compared with the conventional method of desorbing the analysis target component under reduced pressure (for example, in vacuum), the device required for depressurizing or the like can be omitted, and the analyzer 1 can be made compact and the analysis method can be simplified. It can be easily realized.
(5-7)
In the analyzer 1 and the analysis method according to the embodiment, the core tube 20 is made of quartz glass, the metal piece is iron or an iron alloy, and the first temperature is set within the range of −150 ° C. or higher and −80 ° C. or lower. When the second temperature is set within the range of 200 ° C. or higher and 600 ° C. or lower and hydrogen gas is desorbed as a component to be analyzed, hydrogen embrittlement analysis of iron or an iron alloy can be easily performed.
(5-8)
In the analyzer 1 according to the embodiment, a furnace 10, a controller 40, a gas chromatograph 50, a computer 60, and a heat insulating container 81 are housed in a pedestal 100 provided with casters 110. The analyzer 1 can move the main instruments constituting the analyzer 1 by the gantry 100. As shown in FIG. 11, the analyzer 1 thus assembled by the gantry 100 with casters 110 occupies a small space and is easy to move.
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. In particular, the plurality of embodiments and modifications described herein can be arbitrarily combined as needed.

1 分析装置
10 炉
11 第1ヒータ
12 第2ヒータ
20 炉心管
30 冷却管
34 隙間
40 コントローラ
41 温度センサ
50 ガスクロマトグラフ
51 分離カラム
52 半導体ガスセンサ
80 冷却流体
90 金属片
1 Analyzer 10 Furnace 11 1st heater 12 2nd heater 20 Core tube 30 Cooling tube 34 Gap 40 Controller 41 Temperature sensor 50 Gas chromatograph 51 Separation column 52 Semiconductor gas sensor 80 Cooling fluid 90 Metal piece

Claims (9)

サンプルである金属片を収容する炉心管を含み、前記炉心管及び前記金属片を、0℃以下の第1温度から100℃以上の第2温度まで昇温して前記金属片から分析対象成分を脱離させる炉と、
前記炉心管から運ばれてくる前記分析対象成分を分離する分離カラム及び、前記分離カラムで分離された前記分析対象成分を検出する半導体ガスセンサを有するガスクロマトグラフと、
前記第1温度から前記第2温度まで前記炉心管及び前記金属片を所定の昇温速度で昇温するように前記炉を制御するコントローラと
を備える、分析装置。
A core tube containing a metal piece as a sample is included, and the core tube and the metal piece are heated from a first temperature of 0 ° C. or lower to a second temperature of 100 ° C. or higher to obtain components to be analyzed from the metal piece. The reactor to be desorbed and
A gas chromatograph having a separation column for separating the analysis target component carried from the core tube and a semiconductor gas sensor for detecting the analysis target component separated by the separation column.
An analyzer comprising a controller for controlling the reactor so as to raise the temperature of the core tube and the metal piece from the first temperature to the second temperature at a predetermined heating rate.
前記炉は、前記炉心管を加熱する第1ヒータ及び、前記炉心管を冷却する冷却流体が流れる冷却管を含み、
前記炉心管の中の少なくとも前記金属片の収容領域が、前記冷却管の中に位置するように前記炉心管が設置され、
前記炉心管は、前記第1ヒータの伝導熱で実質的に加熱されずに前記第1ヒータの輻射熱により加熱されるように設置されている、
請求項1に記載の分析装置。
The reactor includes a first heater that heats the core tube and a cooling tube through which a cooling fluid that cools the core tube flows.
The core tube is installed so that at least the accommodating area of the metal piece in the core tube is located in the cooling tube.
The core tube is installed so as to be heated by the radiant heat of the first heater without being substantially heated by the conduction heat of the first heater.
The analyzer according to claim 1.
前記冷却管が、前記冷却流体の一部を前記冷却管から漏洩させるための隙間を前記炉心管との間に有する、
請求項2に記載の分析装置。
The cooling pipe has a gap between the cooling pipe and the core pipe for leaking a part of the cooling fluid from the cooling pipe.
The analyzer according to claim 2.
液体状の物質を気化して前記冷却流体を発生させるために前記物質を加熱する第2ヒータを備え、
前記コントローラは、前記第2ヒータの消費電力を目標温度が高くなるほど小さくしつつ目標温度以上のときの高電力印加と目標温度より小さいときの低電力印加とを切り替える制御をすることにより前記冷却流体の発生量を制御して前記昇温速度を制御する、
請求項2または請求項3に記載の分析装置。
A second heater for heating the substance to vaporize the liquid substance to generate the cooling fluid is provided.
The controller controls to switch between high power application when the target temperature is higher than the target temperature and low power application when the target temperature is lower than the target temperature while reducing the power consumption of the second heater as the target temperature becomes higher. The temperature rise rate is controlled by controlling the amount of power generated.
The analyzer according to claim 2 or 3.
前記コントローラは、前記冷却流体で前記炉心管が氷点下に冷却されている期間においても、前記炉心管が目標温度になるようにPID制御しながら前記炉心管と前記金属片を前記第1ヒータで加熱しつつ前記昇温速度を制御する、
請求項4に記載の分析装置。
The controller heats the core tube and the metal piece with the first heater while controlling the PID so that the core tube reaches the target temperature even during the period in which the core tube is cooled below the freezing point by the cooling fluid. While controlling the temperature rise rate,
The analyzer according to claim 4.
前記第2ヒータが内部に配置され、前記冷却管に接続され、前記冷却流体を貯留している断熱性容器と、
キャスターを有し、前記断熱性容器、前記炉、前記ガスクロマトグラフ及び前記コントローラを収納する架台と
を備える、
請求項4または請求項5に記載の分析装置。
A heat insulating container in which the second heater is arranged, connected to the cooling pipe, and stores the cooling fluid, and a heat insulating container.
It has casters and includes the heat insulating container, the furnace, the gas chromatograph, and a stand for accommodating the controller.
The analyzer according to claim 4 or 5.
前記炉は、大気圧下で前記金属片から前記分析対象成分を脱離させる、
請求項1から6のいずれか一項に記載の分析装置。
The furnace desorbs the analysis target component from the metal piece under atmospheric pressure.
The analyzer according to any one of claims 1 to 6.
前記金属片が鉄、鉄合金、軽金属または軽金属合金であり、
前記分析対象成分が水素ガスであり、
前記炉心管が石英ガラスからなり、
前記第1温度が−150℃以上−80℃以下の範囲内で設定され、前記第2温度が200℃以上600℃以下の範囲内で設定されている、
請求項1から7のいずれか一項に記載の分析装置。
The metal piece is iron, an iron alloy, a light metal or a light metal alloy,
The component to be analyzed is hydrogen gas,
The core tube is made of quartz glass
The first temperature is set within the range of −150 ° C. or higher and −80 ° C. or lower, and the second temperature is set within the range of 200 ° C. or higher and 600 ° C. or lower.
The analyzer according to any one of claims 1 to 7.
サンプルである金属片を炉の中の炉心管に収容し、
前記炉により前記炉心管及び前記金属片を0℃以下の第1温度から100℃以上の第2温度まで所定の昇温速度で昇温して、前記金属片から分析対象成分を脱離させ、
前記分析対象成分を分離カラムに運び、
前記分離カラムで分離される前記分析対象成分を半導体ガスセンサで検出する、分析方法。
A sample metal piece is housed in the core tube inside the reactor, and
The core tube and the metal piece are heated by the reactor from a first temperature of 0 ° C. or lower to a second temperature of 100 ° C. or higher at a predetermined heating rate to desorb the components to be analyzed from the metal piece.
The component to be analyzed is carried to a separation column and
An analysis method in which a semiconductor gas sensor detects the analysis target component separated by the separation column.
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