JP2838239B2 - ガス中の微量不純物の測定方法 - Google Patents
ガス中の微量不純物の測定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス中の微量不純物の
測定方法に関する。
測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体の製造においては、ドライエッチ
ング用ガスとして、高純度のハロゲンガスや、ハロゲン
化水素ガスやアンモニアなどの無機水素化物など、ま
た、ＳｉやＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４などの薄膜形成には、
ＳｉＨ４，Ｓｉ２Ｈ６，ＳｉＨ２Ｃｌ２など、多種多様
のガスが用いられるが、これらのガス中に極めて微量
（例えばｐｐｂレベル）の不純物が含まれていても、こ
の不純物がＬＳＩの製造プロセスなどに及ぼす悪影響は
パターンの微細化に伴って増加すると共に、ガス配管系
自体にも重大な影響を及ぼす。そこで、従来より、前記
不純物の濃度をｐｐｂレベルで精度よく測定し、これを
管理することが望まれている。
ング用ガスとして、高純度のハロゲンガスや、ハロゲン
化水素ガスやアンモニアなどの無機水素化物など、ま
た、ＳｉやＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４などの薄膜形成には、
ＳｉＨ４，Ｓｉ２Ｈ６，ＳｉＨ２Ｃｌ２など、多種多様
のガスが用いられるが、これらのガス中に極めて微量
（例えばｐｐｂレベル）の不純物が含まれていても、こ
の不純物がＬＳＩの製造プロセスなどに及ぼす悪影響は
パターンの微細化に伴って増加すると共に、ガス配管系
自体にも重大な影響を及ぼす。そこで、従来より、前記
不純物の濃度をｐｐｂレベルで精度よく測定し、これを
管理することが望まれている。
【０００３】ところで、ガス中に含まれる微量不純物、
例えば微量水分などの濃度を測定する従来の方法とし
て、ガスの露点温度を検出し、これに基づいて不純物濃
度を算出する方法がある。例えば不活性ガスの一つであ
る窒素ガスにおいては、これを露点温度−８０℃（不純
物濃度として５００ｐｐｂ程度）まで測定することが可
能である。
例えば微量水分などの濃度を測定する従来の方法とし
て、ガスの露点温度を検出し、これに基づいて不純物濃
度を算出する方法がある。例えば不活性ガスの一つであ
る窒素ガスにおいては、これを露点温度−８０℃（不純
物濃度として５００ｐｐｂ程度）まで測定することが可
能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ハ
ロゲンガスや無機水素化物は、ガス自体の露点が高いた
め、上記方法では低濃度の水を検出することができなか
った。そこで、大気圧イオン化質量分析計を用いること
が考えられるが、この分析計は極微量の不純物濃度の測
定を行うことが出来るものの、高価である他、大型であ
るため、設置場所などが制約されるといった欠点があ
る。
ロゲンガスや無機水素化物は、ガス自体の露点が高いた
め、上記方法では低濃度の水を検出することができなか
った。そこで、大気圧イオン化質量分析計を用いること
が考えられるが、この分析計は極微量の不純物濃度の測
定を行うことが出来るものの、高価である他、大型であ
るため、設置場所などが制約されるといった欠点があ
る。
【０００５】また、大気圧下でのコロナ放電によるイオ
ン化過程が含まれているため、ハロゲンガスでは腐食に
より、ＳｉＨ４などの反応性ガスではＳｉなどの堆積の
ためなど、直接的な測定ができず、正確な測定ができな
いといった欠点があった。
ン化過程が含まれているため、ハロゲンガスでは腐食に
より、ＳｉＨ４などの反応性ガスではＳｉなどの堆積の
ためなど、直接的な測定ができず、正確な測定ができな
いといった欠点があった。
【０００６】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的とするところは、常温常圧（室温で大
気圧状態）においてガス状である化学物質中に含まれる
微量不純物、例えば微量水分を精度よく、しかも、安価
に測定できるガス中の微量水分の測定方法を提供するこ
とにある。
もので、その目的とするところは、常温常圧（室温で大
気圧状態）においてガス状である化学物質中に含まれる
微量不純物、例えば微量水分を精度よく、しかも、安価
に測定できるガス中の微量水分の測定方法を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るガス中の微量不純物の測定方法は、常
温常圧でガス状のハロゲン（例えばＦ２，Ｃｌ２，Ｂｒ
２など）あるいは無機水素化物（例えばＨＣｌ，ＨＢ
ｒ，ＮＨ３またはＳｉＨ４，ＳｉＨ２Ｃｌ２など）の化
学物質が水の存在により液化ガスの状態で解離して導電
率が変化することに着目し、また、他の常温常圧でガス
状の化学物質においても、液化ガスの状態では不純物と
しての水が解離して導電率が変化することに着目し、か
つ、液化ガスの導電率および化学物質中に含まれる微量
不純物の濃度を測定を、誘電率による影響が取り除かれ
た交流検出信号に基づいて行うために、常温常圧でガス
状の化学物質を液化ガスの状態でセル内に導入し、交流
電圧を外極と内極間に印加する ことにより出力される矩
形波の交流検出信号に基づいて前記液化ガスの導電率を
測ることにより、前記化学物質中に含まれる微量不純物
の濃度を測定するようにしたガス中の微量不純物の測定
方法であって、前記交流検出信号に表れる誘電率による
影響を取り除くために、交流電圧の発振周波数と同期を
とり、前記交流検出信号を、前記矩形波の立ち上がり部
を除いた矩形波として取り出すようにしている。
め、本発明に係るガス中の微量不純物の測定方法は、常
温常圧でガス状のハロゲン（例えばＦ２，Ｃｌ２，Ｂｒ
２など）あるいは無機水素化物（例えばＨＣｌ，ＨＢ
ｒ，ＮＨ３またはＳｉＨ４，ＳｉＨ２Ｃｌ２など）の化
学物質が水の存在により液化ガスの状態で解離して導電
率が変化することに着目し、また、他の常温常圧でガス
状の化学物質においても、液化ガスの状態では不純物と
しての水が解離して導電率が変化することに着目し、か
つ、液化ガスの導電率および化学物質中に含まれる微量
不純物の濃度を測定を、誘電率による影響が取り除かれ
た交流検出信号に基づいて行うために、常温常圧でガス
状の化学物質を液化ガスの状態でセル内に導入し、交流
電圧を外極と内極間に印加する ことにより出力される矩
形波の交流検出信号に基づいて前記液化ガスの導電率を
測ることにより、前記化学物質中に含まれる微量不純物
の濃度を測定するようにしたガス中の微量不純物の測定
方法であって、前記交流検出信号に表れる誘電率による
影響を取り除くために、交流電圧の発振周波数と同期を
とり、前記交流検出信号を、前記矩形波の立ち上がり部
を除いた矩形波として取り出すようにしている。
【０００８】本発明においては、常温常圧でガス状のハ
ロゲンまたは無機水素化物などの化学物質を加圧または
冷却して液化ガスとし、この液化ガスをセル内に導入し
て、液化ガスの状態で導電率を測り、予め求められてい
る前記化学物質に含まれる例えば水分濃度（量）と導電
率との関係から、前記化学物質中に含まれる微量水分と
いった微量不純物の濃度を定量するのである。
ロゲンまたは無機水素化物などの化学物質を加圧または
冷却して液化ガスとし、この液化ガスをセル内に導入し
て、液化ガスの状態で導電率を測り、予め求められてい
る前記化学物質に含まれる例えば水分濃度（量）と導電
率との関係から、前記化学物質中に含まれる微量水分と
いった微量不純物の濃度を定量するのである。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
【００１０】図１は、本発明に係るガス中の微量不純物
の測定方法に用いる導電率測定用セル（以下、セルと言
う）Ａの一例を示し、１は外極を兼ねた耐圧構造の容器
であって、交流２極法における低インピーダンス側の極
として働き、その下方側には、測定対象である液化ガス
の導入口２が開設され、その上部側方には、液化ガスの
導出口３が開設されている。この耐圧容器１は、ステン
レス鋼などの耐腐食性の金属よりなると共に、その内表
面は、電解研磨、酸化膜不動態化処理またはフッ化不動
態化処理され、耐薬品性、耐腐食性を備えている。そし
て、耐圧容器１は、後に詳しく説明するように、高気密
構造に構成されている。
の測定方法に用いる導電率測定用セル（以下、セルと言
う）Ａの一例を示し、１は外極を兼ねた耐圧構造の容器
であって、交流２極法における低インピーダンス側の極
として働き、その下方側には、測定対象である液化ガス
の導入口２が開設され、その上部側方には、液化ガスの
導出口３が開設されている。この耐圧容器１は、ステン
レス鋼などの耐腐食性の金属よりなると共に、その内表
面は、電解研磨、酸化膜不動態化処理またはフッ化不動
態化処理され、耐薬品性、耐腐食性を備えている。そし
て、耐圧容器１は、後に詳しく説明するように、高気密
構造に構成されている。
【００１１】導入口２は、継手４を介して図外のガス液
化装置や液化ガスボンベに接続されている。また、導出
口３は、継手５を介して図外の半導体製造装置などへの
配管に接続されている。そして、６は耐圧容器１と電気
的および機械的に連なる円筒部で、図２にも示すよう
に、内部には、一端が開放された円筒状の孔７と、この
孔７よりも小径でこれに連なる孔８とが形成され、外周
には、ねじ部９が形成されている。この円筒部６の内表
面も電解研磨、酸化膜不動態化処理またはフッ化不動態
化処理されている。
化装置や液化ガスボンベに接続されている。また、導出
口３は、継手５を介して図外の半導体製造装置などへの
配管に接続されている。そして、６は耐圧容器１と電気
的および機械的に連なる円筒部で、図２にも示すよう
に、内部には、一端が開放された円筒状の孔７と、この
孔７よりも小径でこれに連なる孔８とが形成され、外周
には、ねじ部９が形成されている。この円筒部６の内表
面も電解研磨、酸化膜不動態化処理またはフッ化不動態
化処理されている。
【００１２】１１は耐圧容器１の内部の上方空間に耐圧
容器１と同心円状に配置される内極である。すなわち、
本発明方法に用いる導電率測定用セルにおいては、その
測定電極は、外極を兼ねた耐圧容器１とこれに対して高
絶縁を維持して配置された内極１１とで構成される。そ
して、測定電極は試料に応じたセル定数を決定する必要
があるが、このセル定数は、耐圧容器１および内極１１
の対向する部分における耐圧容器１の内表面の面積，内
極１１の接続した外表面の面積，耐圧容器１と内極１１
との距離によって決定される。
容器１と同心円状に配置される内極である。すなわち、
本発明方法に用いる導電率測定用セルにおいては、その
測定電極は、外極を兼ねた耐圧容器１とこれに対して高
絶縁を維持して配置された内極１１とで構成される。そ
して、測定電極は試料に応じたセル定数を決定する必要
があるが、このセル定数は、耐圧容器１および内極１１
の対向する部分における耐圧容器１の内表面の面積，内
極１１の接続した外表面の面積，耐圧容器１と内極１１
との距離によって決定される。
【００１３】内極１１は、図２および図３にも示すよう
に、一端側が開口し、他端側が閉塞された中空部１２を
備えると共に、その長手方向中間部には、円筒部６の内
径よりも小径の大径部１３が形成されている。この内極
大径部１３の外径は、図１に示すように、内極１１を耐
圧容器１内に配置した状態において、円筒部６の内表面
との間に所定の高絶縁耐力を有するクリアランスが形成
されるように設定されている。
に、一端側が開口し、他端側が閉塞された中空部１２を
備えると共に、その長手方向中間部には、円筒部６の内
径よりも小径の大径部１３が形成されている。この内極
大径部１３の外径は、図１に示すように、内極１１を耐
圧容器１内に配置した状態において、円筒部６の内表面
との間に所定の高絶縁耐力を有するクリアランスが形成
されるように設定されている。
【００１４】そして、内極１１は、ステンレス鋼などの
耐腐食性の金属よりなると共に、その外表面は、電解研
磨、酸化膜不動態化処理またはフッ化不動態化処理され
ている。また、内極１１の開口側の端部には、ねじ部１
４が形成されており、中空部１２内には、開口側から温
度センサ１５が閉塞部近傍まで挿入されている。この温
度センサ１５は、内極１１の中空部１２内に挿入され、
液化ガスに直接触れないため、耐薬品、耐腐食処理など
は不要である。なお、以下、内極大径部１３から閉塞側
の端部までの小径の部分を内極内方部１６と言い、内極
大径部１３から開口側の端部までの小径の部分を内極外
方部１７と言うものとする。
耐腐食性の金属よりなると共に、その外表面は、電解研
磨、酸化膜不動態化処理またはフッ化不動態化処理され
ている。また、内極１１の開口側の端部には、ねじ部１
４が形成されており、中空部１２内には、開口側から温
度センサ１５が閉塞部近傍まで挿入されている。この温
度センサ１５は、内極１１の中空部１２内に挿入され、
液化ガスに直接触れないため、耐薬品、耐腐食処理など
は不要である。なお、以下、内極大径部１３から閉塞側
の端部までの小径の部分を内極内方部１６と言い、内極
大径部１３から開口側の端部までの小径の部分を内極外
方部１７と言うものとする。
【００１５】１８は内極大径部１３の一側に隣接するよ
うに内極内方部１６を外套する第１シール用リングとし
てのＣリングである。１９は内極内方部１６を外套する
段付きの第１絶縁スペーサで、耐圧容器１と円筒部６と
の間に設けられた孔８よりごく僅かだけ径の小さい小径
部２０と、この小径部２０より大径で、円筒部６の孔７
よりごく僅かだけ径の小さい大径部２１とからなり、内
極内方部１６よりごく僅かだけ径の大きい孔２２が貫設
してある。そして、この第１絶縁スペーサ１９は、例え
ばセラミックなど高絶縁性を有する材料よりなり、その
両端面を含む外表面は、鏡面研磨仕上げされている。
うに内極内方部１６を外套する第１シール用リングとし
てのＣリングである。１９は内極内方部１６を外套する
段付きの第１絶縁スペーサで、耐圧容器１と円筒部６と
の間に設けられた孔８よりごく僅かだけ径の小さい小径
部２０と、この小径部２０より大径で、円筒部６の孔７
よりごく僅かだけ径の小さい大径部２１とからなり、内
極内方部１６よりごく僅かだけ径の大きい孔２２が貫設
してある。そして、この第１絶縁スペーサ１９は、例え
ばセラミックなど高絶縁性を有する材料よりなり、その
両端面を含む外表面は、鏡面研磨仕上げされている。
【００１６】そして、第１絶縁スペーサ１９の小径部２
０は、図１および図２に示すように、円筒部６の孔８内
に挿入され、その先端は、耐圧容器１の導出口３近傍に
達している。セル定数は前述のように、内外極の面積お
よび距離によって決定されるが、内極１１の長さを調節
する他、第１絶縁スペーサ１９の小径部２０の長さを調
節することによっても調節ことができる。また、この小
径部２０は、耐圧容器１内の導出口３より上部に位置す
る部分の内外極間の実質距離を長くすることにより、セ
ル内における液化ガスの溜まり部となる前記部分におけ
るセル定数への寄与度を少なくして、導電率計の測定精
度を向上させる働きをする。
０は、図１および図２に示すように、円筒部６の孔８内
に挿入され、その先端は、耐圧容器１の導出口３近傍に
達している。セル定数は前述のように、内外極の面積お
よび距離によって決定されるが、内極１１の長さを調節
する他、第１絶縁スペーサ１９の小径部２０の長さを調
節することによっても調節ことができる。また、この小
径部２０は、耐圧容器１内の導出口３より上部に位置す
る部分の内外極間の実質距離を長くすることにより、セ
ル内における液化ガスの溜まり部となる前記部分におけ
るセル定数への寄与度を少なくして、導電率計の測定精
度を向上させる働きをする。
【００１７】２３は小径部２０を外套する第２シール用
リングとしてのＣリングである。２４は内極大径部１３
の他側に隣接するように内極外方部１７を外套する第２
絶縁スペーサで、円筒部６の孔７よりもごく僅かだけ径
の小さい小径部２５と、この小径部２５より大径で、円
筒部６に螺着される袋ナット２６の内径よりもやや小さ
い径の大径部２７とからなり、内極外方部１７よりごく
僅かだけ径の大きい孔２８が貫設してある。そして、こ
の第２絶縁スペーサ２４も例えばセラミックなど高絶縁
性を有する材料よりなり、その両端面を含む外表面は、
鏡面研磨仕上げされている。２９はスラストベアリン
グ、３０は内極１１に電圧を印加するための電圧端子で
ある。
リングとしてのＣリングである。２４は内極大径部１３
の他側に隣接するように内極外方部１７を外套する第２
絶縁スペーサで、円筒部６の孔７よりもごく僅かだけ径
の小さい小径部２５と、この小径部２５より大径で、円
筒部６に螺着される袋ナット２６の内径よりもやや小さ
い径の大径部２７とからなり、内極外方部１７よりごく
僅かだけ径の大きい孔２８が貫設してある。そして、こ
の第２絶縁スペーサ２４も例えばセラミックなど高絶縁
性を有する材料よりなり、その両端面を含む外表面は、
鏡面研磨仕上げされている。２９はスラストベアリン
グ、３０は内極１１に電圧を印加するための電圧端子で
ある。
【００１８】内極１１を耐圧容器１内に配置する手順の
一例について説明すると、中空部１２内に温度センサ１
５を挿入した内極１１の内極内方部１６に、内極大径部
１３の一側に隣接するように第１シール用リング１８を
外套させ、次いで、第１絶縁スペーサ１９を外套させ
る。そして、第１絶縁スペーサ１９の小径部２０に第２
シール用リング２３を外套させる一方、内極１１の内極
外方部１７に、内極大径部１３の他側に隣接するように
第２絶縁スペーサ２４を外套させ、次いで、スラストベ
アリング２９を外套させる。
一例について説明すると、中空部１２内に温度センサ１
５を挿入した内極１１の内極内方部１６に、内極大径部
１３の一側に隣接するように第１シール用リング１８を
外套させ、次いで、第１絶縁スペーサ１９を外套させ
る。そして、第１絶縁スペーサ１９の小径部２０に第２
シール用リング２３を外套させる一方、内極１１の内極
外方部１７に、内極大径部１３の他側に隣接するように
第２絶縁スペーサ２４を外套させ、次いで、スラストベ
アリング２９を外套させる。
【００１９】上述のように各部材を外套させた内極１１
を、閉塞部側を先頭にして円筒部６を介して耐圧容器１
内に挿入する。そして、袋ナット２６を円筒部６に被着
して、袋ナット２６を締め込んでいく。この袋ナット２
６の締め込みの際、スラストベアリング２９の働きによ
り回転方向のトルクが逃がされ、図１における矢印Ｂ方
向にのみ力が作用し、これによって、第１シール用リン
グ１８は、第１絶縁スペーサ１９の大径部２１の一側と
内極大径部１３との間に、また、第２シール用リング２
３は、円筒部６の段部３１（図２参照）と第１絶縁スペ
ーサ１９の他側との間で、シール部分に傷を生じさせる
ことなく強く挟圧される。その結果、内極１１が耐圧容
器１内においてこれと同心円的に保持されると共に、前
記リング１８，２３がそれぞれ均等に潰されて前記リン
グ１８で内極１１と第１絶縁スペーサ１９間をシール
し、前記リング２３により耐圧容器１の円筒部６と第１
絶縁スペーサ１９間をシールすることにより、耐圧容器
１内の気密性が保持される。
を、閉塞部側を先頭にして円筒部６を介して耐圧容器１
内に挿入する。そして、袋ナット２６を円筒部６に被着
して、袋ナット２６を締め込んでいく。この袋ナット２
６の締め込みの際、スラストベアリング２９の働きによ
り回転方向のトルクが逃がされ、図１における矢印Ｂ方
向にのみ力が作用し、これによって、第１シール用リン
グ１８は、第１絶縁スペーサ１９の大径部２１の一側と
内極大径部１３との間に、また、第２シール用リング２
３は、円筒部６の段部３１（図２参照）と第１絶縁スペ
ーサ１９の他側との間で、シール部分に傷を生じさせる
ことなく強く挟圧される。その結果、内極１１が耐圧容
器１内においてこれと同心円的に保持されると共に、前
記リング１８，２３がそれぞれ均等に潰されて前記リン
グ１８で内極１１と第１絶縁スペーサ１９間をシール
し、前記リング２３により耐圧容器１の円筒部６と第１
絶縁スペーサ１９間をシールすることにより、耐圧容器
１内の気密性が保持される。
【００２０】図４は、本発明方法を実施するための回路
図で、この図において、３２は例えば９００Ｈｚ程度の
交流電圧を発する発振器で、この電圧が内極１１と外極
を兼ねた耐圧容器１間に印加される。また、３３は固定
抵抗である。この固定抵抗３３の両端の電圧が検出出力
（矩形波の交流検出信号）としてプロセッサ３４に入力
される。
図で、この図において、３２は例えば９００Ｈｚ程度の
交流電圧を発する発振器で、この電圧が内極１１と外極
を兼ねた耐圧容器１間に印加される。また、３３は固定
抵抗である。この固定抵抗３３の両端の電圧が検出出力
（矩形波の交流検出信号）としてプロセッサ３４に入力
される。
【００２１】図５は、前記検出出力の一例を示してい
る。ところで、前記耐圧容器１をステンレス鋼で形成し
た場合、前述のように、９００Ｈｚ程度の交流電圧を内
外極間に印加すると、前記検出出力に誘電率による影響
が表れて立ち上がりが悪くなり、誤差の要因となる。こ
れを防止するため、例えば耐圧容器１の内面に白金をコ
ーティングすることが考えられるが、高価になることが
避けられない。
る。ところで、前記耐圧容器１をステンレス鋼で形成し
た場合、前述のように、９００Ｈｚ程度の交流電圧を内
外極間に印加すると、前記検出出力に誘電率による影響
が表れて立ち上がりが悪くなり、誤差の要因となる。こ
れを防止するため、例えば耐圧容器１の内面に白金をコ
ーティングすることが考えられるが、高価になることが
避けられない。
【００２２】そこで、本発明においては、前記プロセッ
サ３４内において、発振周波数と同期をとり、波形の乱
れた部分（前記交流検出信号の前記矩形波の立ち上がり
部分）を信号として取り扱わず、図中の斜線部分のみを
信号として取り出すようにして、前記立ち上がりが悪く
なる問題点を解決している。なお、このような信号の取
り出しは、耐腐食性、耐薬品性を考慮して耐圧容器１の
内面に電解研磨などの処理を施した場合にも有効であ
る。
サ３４内において、発振周波数と同期をとり、波形の乱
れた部分（前記交流検出信号の前記矩形波の立ち上がり
部分）を信号として取り扱わず、図中の斜線部分のみを
信号として取り出すようにして、前記立ち上がりが悪く
なる問題点を解決している。なお、このような信号の取
り出しは、耐腐食性、耐薬品性を考慮して耐圧容器１の
内面に電解研磨などの処理を施した場合にも有効であ
る。
【００２３】図６は、本発明方法に用いるセルＡの気密
性を測定した結果を示すデータである。この図に示すよ
うに、セルＡは、−１０℃以下で僅かにリーク速度が上
昇するが、これは測定に実質的な影響を与えない程度で
あり、極めて優れた気密性を有することが判る。なお、
１．５×１０−１１Ｔｏｒｒ／ｓにプロットしているの
は、Ｈｅリーク検出器の検出限界を示す。
性を測定した結果を示すデータである。この図に示すよ
うに、セルＡは、−１０℃以下で僅かにリーク速度が上
昇するが、これは測定に実質的な影響を与えない程度で
あり、極めて優れた気密性を有することが判る。なお、
１．５×１０−１１Ｔｏｒｒ／ｓにプロットしているの
は、Ｈｅリーク検出器の検出限界を示す。
【００２４】なお、前記耐圧容器１内の気密性が不十分
な場合、耐圧容器１内に導入される液化ガスが漏出する
他、耐圧容器１外の水分が濃度の差によって耐圧容器１
内に拡散し、その結果、測定誤差が生ずると共に、耐圧
容器１を組み込んでいる配管系がダメージを受ける。
な場合、耐圧容器１内に導入される液化ガスが漏出する
他、耐圧容器１外の水分が濃度の差によって耐圧容器１
内に拡散し、その結果、測定誤差が生ずると共に、耐圧
容器１を組み込んでいる配管系がダメージを受ける。
【００２５】前記液化ガスが耐圧容器１内に導入され、
導出されていく過程において、耐圧容器１と内極１１と
によってその導電率が測定されるが、この測定された導
電率は、図７に示すような、横軸に水分濃度を、縦軸に
導電率をそれぞれ対数目盛りで目盛った、例えば液化ハ
ロゲンガスにおける不純物濃度と導電率の関係を示すデ
ータによって不純物濃度に容易に変換することができ、
従って、液化ガス中に含まれる微量不純物の濃度を測定
することができる。
導出されていく過程において、耐圧容器１と内極１１と
によってその導電率が測定されるが、この測定された導
電率は、図７に示すような、横軸に水分濃度を、縦軸に
導電率をそれぞれ対数目盛りで目盛った、例えば液化ハ
ロゲンガスにおける不純物濃度と導電率の関係を示すデ
ータによって不純物濃度に容易に変換することができ、
従って、液化ガス中に含まれる微量不純物の濃度を測定
することができる。
【００２６】これは、例えば液化塩化水素のような液化
ガス中に、水分が存在する場合、下記化１に示すよう
に、解離することにより導電率に大きな変化が生じるた
めである。なお、水のみの解離によって導電率に大きな
変化が生じることは言うまでもない。
ガス中に、水分が存在する場合、下記化１に示すよう
に、解離することにより導電率に大きな変化が生じるた
めである。なお、水のみの解離によって導電率に大きな
変化が生じることは言うまでもない。
【００２７】
【００２８】また、Ｈ２ＳＯ４やＳｉＯ２といった不純
物が液化塩化水素中に存在する場合は、下記化２，化３
に示すように、それぞれ水が生じ、前記と同様に、解離
することにより導電率に大きな変化が生じ、Ｈ２ＳＯ４
やＳｉＯ２といった不純物の濃度が水分の換算値といっ
た形で測定することができる。
物が液化塩化水素中に存在する場合は、下記化２，化３
に示すように、それぞれ水が生じ、前記と同様に、解離
することにより導電率に大きな変化が生じ、Ｈ２ＳＯ４
やＳｉＯ２といった不純物の濃度が水分の換算値といっ
た形で測定することができる。
【００２９】
【００３０】
【００３１】また、図８は、２種の液化塩化水素ガスに
ついて温度を変化させて導電率との関係をプロットした
ものである。常温常圧でガス状の化学物質を液化するた
めには、加圧または温度を下げることにより行うが、導
電率は、図に示す通り、温度により変化するため、温度
を一定に保つかまたは例えば図８に示すような、液化塩
化水素ガスにおける温度と導電率の関係を示すデータを
用いて補正することが望ましい。
ついて温度を変化させて導電率との関係をプロットした
ものである。常温常圧でガス状の化学物質を液化するた
めには、加圧または温度を下げることにより行うが、導
電率は、図に示す通り、温度により変化するため、温度
を一定に保つかまたは例えば図８に示すような、液化塩
化水素ガスにおける温度と導電率の関係を示すデータを
用いて補正することが望ましい。
【００３２】上述の実施例においては、常温常圧でガス
状の化学物質を加圧または冷却して液化ガスとし、この
液化ガスを外極を兼ねた耐圧容器１内に導入し、この耐
圧容器１と、耐圧容器１内に耐圧容器１と同心円状に設
けた内極とによって前記液化ガスの導電率を測り、予め
求められている化学物質中の不純物濃度（量）と導電率
との関係から、前記液化ガス中の不純物濃度を定量する
ものであるから、従来に比べて、ガス中に含まれる微量
水分、またはＨ２ＳＯ４やＳｉＯ２といった反応によっ
て水が生じる不純物を精度よく、しかも、安価に測定で
きる。
状の化学物質を加圧または冷却して液化ガスとし、この
液化ガスを外極を兼ねた耐圧容器１内に導入し、この耐
圧容器１と、耐圧容器１内に耐圧容器１と同心円状に設
けた内極とによって前記液化ガスの導電率を測り、予め
求められている化学物質中の不純物濃度（量）と導電率
との関係から、前記液化ガス中の不純物濃度を定量する
ものであるから、従来に比べて、ガス中に含まれる微量
水分、またはＨ２ＳＯ４やＳｉＯ２といった反応によっ
て水が生じる不純物を精度よく、しかも、安価に測定で
きる。
【００３３】また、前記耐圧容器１が耐腐食性の金属よ
りなると共に、その内表面および内極１１の外表面がそ
れぞれ電解研磨、酸化膜不動態化処理またはフッ化不動
態化処理されているので、たとえ液化ガス中に不純物が
含まれているとしても、測定電極である耐圧容器１およ
び内極１１において、前記不純物の吸・脱着が生ずるこ
とがなく、また、セルＡ自体が不純物の発生源となるこ
ともなく、さらに、腐食性ガスを測定対象とすることも
できる。
りなると共に、その内表面および内極１１の外表面がそ
れぞれ電解研磨、酸化膜不動態化処理またはフッ化不動
態化処理されているので、たとえ液化ガス中に不純物が
含まれているとしても、測定電極である耐圧容器１およ
び内極１１において、前記不純物の吸・脱着が生ずるこ
とがなく、また、セルＡ自体が不純物の発生源となるこ
ともなく、さらに、腐食性ガスを測定対象とすることも
できる。
【００３４】そして、上記実施例においては、耐圧容器
１に連なる円筒部６において、第１シール用リング１８
と段付きの第１絶縁スペーサ１９とを、第１シール用リ
ング１８が内極大径部１３に近くなるように内極１１の
一側に外套すると共に、第１絶縁スペーサ１９の小径部
２０に第２シール用リング２３を外套する一方、段付き
の第２絶縁スペーサ２４とスラストベアリング２９と
を、第２絶縁スペーサ２４が内極大径部１３に近くなる
ように内極１１の他側に外套し、円筒部６に螺合する袋
ナット２７を締めつけることにより、第１シール用リン
グ１８を第１絶縁スペーサ２４と内極大径部１３との間
に、また、第２シール用リング２３を円筒部６の段部３
１と第１絶縁スペーサ２４との間に、それぞれ挟圧する
ようにしているので、耐圧容器１における気密性が高度
に維持でき、例えばリーク量は、Ｈｅリーク検出器の最
小検出感度以下（約１．５×１０−１１Ｔｏｒｒ・１／
ｓ以下）となり、耐圧容器１内から液化ガスの漏出がな
いと共に、外部からガスが耐圧容器１内に侵入するとい
ったことがない。
１に連なる円筒部６において、第１シール用リング１８
と段付きの第１絶縁スペーサ１９とを、第１シール用リ
ング１８が内極大径部１３に近くなるように内極１１の
一側に外套すると共に、第１絶縁スペーサ１９の小径部
２０に第２シール用リング２３を外套する一方、段付き
の第２絶縁スペーサ２４とスラストベアリング２９と
を、第２絶縁スペーサ２４が内極大径部１３に近くなる
ように内極１１の他側に外套し、円筒部６に螺合する袋
ナット２７を締めつけることにより、第１シール用リン
グ１８を第１絶縁スペーサ２４と内極大径部１３との間
に、また、第２シール用リング２３を円筒部６の段部３
１と第１絶縁スペーサ２４との間に、それぞれ挟圧する
ようにしているので、耐圧容器１における気密性が高度
に維持でき、例えばリーク量は、Ｈｅリーク検出器の最
小検出感度以下（約１．５×１０−１１Ｔｏｒｒ・１／
ｓ以下）となり、耐圧容器１内から液化ガスの漏出がな
いと共に、外部からガスが耐圧容器１内に侵入するとい
ったことがない。
【００３５】また、袋ナット２７と第２絶縁スペーサ２
４との間にスラストベアリング２９を設けているので、
袋ナット２７の回転力が第２絶縁スペーサ２４に直接作
用しないといった利点もある。
４との間にスラストベアリング２９を設けているので、
袋ナット２７の回転力が第２絶縁スペーサ２４に直接作
用しないといった利点もある。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、常温常圧においてガス状である化学物質中に含まれ
る微量不純物を精度よく、しかも、安価に測定できる。
特に、本発明方法では、交流電圧を外極と内極間に印加
することにより出力される矩形波の交流検出信号を、交
流電圧の発振周波数と同期をとり、前記矩形波の立ち上
がり部を除いた矩形波として取り出すようにし、この取
り出された交流検出信号では、誘電率による影響が取り
除かれており、この取り出された交流検出信号を液化ガ
スの導電率に対応する測定値とするので、精度のよい測
定値を得ることができるとともに、液化ガスに含まれる
微量不純物の濃度も精度よく測定できる。
ば、常温常圧においてガス状である化学物質中に含まれ
る微量不純物を精度よく、しかも、安価に測定できる。
特に、本発明方法では、交流電圧を外極と内極間に印加
することにより出力される矩形波の交流検出信号を、交
流電圧の発振周波数と同期をとり、前記矩形波の立ち上
がり部を除いた矩形波として取り出すようにし、この取
り出された交流検出信号では、誘電率による影響が取り
除かれており、この取り出された交流検出信号を液化ガ
スの導電率に対応する測定値とするので、精度のよい測
定値を得ることができるとともに、液化ガスに含まれる
微量不純物の濃度も精度よく測定できる。
【図１】本発明に係るガス中の微量不純物の測定方法に
用いる導電率測定用セルの一例を示す縦断面図である。
用いる導電率測定用セルの一例を示す縦断面図である。
【図２】前記セルの要部の構成を示す縦断面図である。
【図３】内極の構成およびシール構造を示す分解斜視図
である。
である。
【図４】本発明に係る方法を実施するための電気的構成
の一例を示す回路図である。
の一例を示す回路図である。
【図５】検出出力の一例を示す図である。
【図６】前記セルの気密性を示すデータである。
【図７】液化塩化水素における不純物濃度と導電率の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図８】液化塩化水素における不純物量の温度と導電率
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
Ａ…セル、１…耐圧容器（外極）、１１…内極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 良夫 川崎市幸区塚越４−320 日本酸素株式 会社内 (72)発明者 福嶋 良助 京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式 会社 堀場製作所内 (56)参考文献 Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏ ｃ．，Ｖｏ１．137（1990），Ｎｏ．３, Ｐ．790〜794 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/24
Claims (1)
- 【請求項１】 常温常圧でガス状の化学物質を液化ガス
の状態でセル内に導入し、交流電圧を外極と内極間に印
加することにより出力される矩形波の交流検出信号に基
づいて前記液化ガスの導電率を測ることにより、前記化
学物質中に含まれる微量不純物の濃度を測定するように
したガス中の微量不純物の測定方法であって、前記交流
検出信号に表れる誘電率による影響を取り除くために、
交流電圧の発振周波数と同期をとり、前記交流検出信号
を、前記矩形波の立ち上がり部を除いた矩形波として取
り出すようにしたことを特徴とするガス中の微量不純物
の測定方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3163661A JP2838239B2 (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | ガス中の微量不純物の測定方法 |
| US07/893,722 US5414361A (en) | 1991-06-06 | 1992-06-05 | Method of measuring very small quantity of impurity in gas |
| EP92109581A EP0522293B1 (en) | 1991-06-06 | 1992-06-05 | Method of measuring very small quantity of impurity in gas |
| DE69216921T DE69216921T2 (de) | 1991-06-06 | 1992-06-05 | Verfahren zum Messen sehr kleiner Verunreinigungen eines Gases |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3163661A JP2838239B2 (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | ガス中の微量不純物の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04361147A JPH04361147A (ja) | 1992-12-14 |
| JP2838239B2 true JP2838239B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=15778185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3163661A Expired - Fee Related JP2838239B2 (ja) | 1991-06-06 | 1991-06-06 | ガス中の微量不純物の測定方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5414361A (ja) |
| EP (1) | EP0522293B1 (ja) |
| JP (1) | JP2838239B2 (ja) |
| DE (1) | DE69216921T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070051167A1 (en) * | 2005-09-08 | 2007-03-08 | Finley Mickey W | Universal testing tool for commercial and/or residential gas systems |
| US7181953B1 (en) * | 2005-10-19 | 2007-02-27 | Tescom Corporation | Moisture detector assembly |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2258045A (en) * | 1938-03-02 | 1941-10-07 | Soren L Christie | Electrode structure for conductivity testing |
| US2350378A (en) * | 1939-08-18 | 1944-06-06 | Wallace & Tiernan Inc | Method and system of apparatus for detecting and controlling changes in composition of liquids |
| DE895986C (de) * | 1943-03-14 | 1953-11-09 | Atlas Werke Ag | Vorrichtung zum fortlaufenden Messen des Salzgehaltes von Destillat |
| DE942418C (de) * | 1952-05-07 | 1956-05-03 | Franz Schuenmann | Verfahren und Vorrichtung zur selbsttaetigen Messung und Aufzeichnung des Konzentrationszustandes von Loesungen und Gemischen |
| US3318107A (en) * | 1965-08-11 | 1967-05-09 | Melpar Inc | Dew collecting method and apparatus |
| FR2231287A5 (ja) * | 1973-05-23 | 1974-12-20 | Solvay | |
| SU493712A1 (ru) * | 1974-04-10 | 1975-11-28 | Предприятие П/Я В-2502 | Устройство дл абсорбционного рентгенорадиометрического анализа |
| US3945905A (en) * | 1974-11-20 | 1976-03-23 | Raymond Lee Organization Inc. | Electrolytic cell |
| SU690418A1 (ru) * | 1977-08-25 | 1979-10-05 | Центральное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения | Цифровое устройство дл измерени относительной влажности |
| JPS5496158A (en) * | 1978-01-07 | 1979-07-30 | Dainippon Screen Mfg | Needle selector of automatic weft nitting machine |
| JPS54130978A (en) * | 1978-08-10 | 1979-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Moisture measurement in gases |
| US4216669A (en) * | 1978-10-06 | 1980-08-12 | General Eastern Instruments Corporation | Contaminant error reduction system for dew point hygrometers |
| DE2932137A1 (de) * | 1979-08-08 | 1981-02-26 | Dvf Fluidmesstechnik Gmbh | Eintauchmessonde |
| US4227411A (en) * | 1979-09-24 | 1980-10-14 | Rca Corporation | Relative humidity measurement |
| US4272247A (en) * | 1980-01-11 | 1981-06-09 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Continuous-flow free acid monitoring method and system |
| US4455213A (en) * | 1980-12-29 | 1984-06-19 | Beckman Instruments, Inc. | Pressure equalization system for membrane type amperometric sensors |
| JPS5844337A (ja) * | 1981-09-09 | 1983-03-15 | Semiconductor Res Found | ガス中の水分量測定装置 |
| US5045163A (en) * | 1986-02-20 | 1991-09-03 | Raychem Corporation | Electrochemical method for measuring chemical species employing ion exchange material |
| JPH0715490B2 (ja) * | 1986-03-10 | 1995-02-22 | 横河電機株式会社 | 導電率計回路 |
| US4808930A (en) * | 1986-09-03 | 1989-02-28 | Beckman Industrial Corporation | Technique of compensating for capacitive effects in conductivity measurements |
| JPS63306557A (ja) * | 1987-06-08 | 1988-12-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 結露検出回路 |
-
1991
- 1991-06-06 JP JP3163661A patent/JP2838239B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-06-05 US US07/893,722 patent/US5414361A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-06-05 EP EP92109581A patent/EP0522293B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-06-05 DE DE69216921T patent/DE69216921T2/de not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏ１．１３７（１９９０），Ｎｏ．３，Ｐ．７９０〜７９４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5414361A (en) | 1995-05-09 |
| DE69216921D1 (de) | 1997-03-06 |
| EP0522293B1 (en) | 1997-01-22 |
| EP0522293A3 (en) | 1993-05-12 |
| EP0522293A2 (en) | 1993-01-13 |
| JPH04361147A (ja) | 1992-12-14 |
| DE69216921T2 (de) | 1997-08-28 |
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