JP4973937B2

JP4973937B2 - 高圧流体中の微粒子測定システムおよび微粒子測定方法

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Publication number: JP4973937B2
Application number: JP2007218845A
Authority: JP
Inventors: 広菅原; 明鈴木; 雅彦辰巳; 幸喜小椋
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Organo Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Organo Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2027-08-24
Also published as: JP2009052981A

Description

本発明は高圧流体中の微粒子測定システムおよび微粒子測定方法に関する。

半導体デバイスの微細化、材料の多様化、プロセスの複雑化、ならびに環境への配慮の観点から、従来のウェット洗浄技術の代替として、超臨界二酸化炭素をベースとした洗浄技術の研究開発が行われている。ウエハ表面の微粒子汚染は半導体デバイスの歩留まりに大きく影響するため、前記洗浄技術の量産プロセスへの適用の際は、洗浄流体となる超臨界二酸化炭素あるいはその基となる液体二酸化炭素中の微粒子除去および清浄度管理が極めて重要となる。
通常、流体中の微粒子を測定する方法として微粒子計が広く用いられている（例えば、特許文献１）。一般に、微粒子計は光の散乱を利用した測定方法であり、微粒子そのものを測定しているとは限らない。加えて、液体二酸化炭素の蒸気圧は５℃で４ＭＰａであり、通常の製造設備条件下では５ＭＰａ以上となることが多い。さらに二酸化炭素の臨界温度は３１．４℃、臨界圧力は７．４ＭＰａである。このような高圧流体を微粒子計に供した場合には、フローセルの耐圧限界等に由来する市販の微粒子計の圧力限界を超えてしまう。
一方、流体中の微粒子測定方法として、流体をメンブレンフィルタに通じ、メンブレンフィルタに捕捉された微粒子を測定する直検法がある。直検法によれば、捕捉された微粒子を測定するため、流体の清浄度を適正に把握できる。直検法として、超純水中の微粒子測定方法が知られている（例えば、特許文献２）。
加えて、微粒子測定においては、流体供給部から測定部分（フローセルやメンブレンフィルタ）までの間の配管に付着、あるいはバルブ操作により発生する微粒子の除去が不可欠であり、測定対象の高圧流体で充分に流路を洗浄した後、測定を行う必要がある。
特許第３５３００７８号公報特開平１１−１６５０４９号公報

しかしながら、超臨界二酸化炭素や液体二酸化炭素のような高圧流体では、直検法に用いる一般的なメンブレンフィルタやメンブレンフィルタを組み込んだフィルタホルダの耐圧限界を超えてしまうので、特許文献２の技術をそのまま適用することはできない。また、常圧に戻して測定する方法もあるが、減圧装置からの発塵のリスクがあることに加え、液体二酸化炭素を単純に常圧に解放した場合には固化して正確な微粒子測定が行えない。加えて、高圧流体を測定部分に供給する経路を清浄化し、かつ清浄化した状態を維持したまま微粒子測定に移行する適切な手段がない。
本発明においては、超臨界二酸化炭素のような、１ＭＰａ以上の高圧流体中の微粒子測定に際し、測定部分への流路の清浄化と維持が適切に行え、かつ直検法により微粒子自体を測定できる微粒子測定システム、ならびに微粒子測定方法を提供する。

請求項１にかかる発明は、高圧流体をメンブレンフィルタに流通させ、前記メンブレンフィルタに捕捉された微粒子を測定する高圧流体中の微粒子測定システムであって、前記メンブレンフィルタの一次側に、前記高圧流体の圧力または流量を調整する手段を有し、前記の圧力または流量を調整する手段にはバイパスラインが設けられていることを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、高圧流体をメンブレンフィルタに流通させ、前記メンブレンフィルタに捕捉された微粒子を測定する高圧流体中の微粒子測定システムであって、前記メンブレンフィルタに設けられたバイパスラインと、前記メンブレンフィルタの一次側に設けられた前記高圧流体の圧力または流量を調整する手段と、前記の圧力または流量を調整する手段に設けられたバイパスラインとを有することを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、前記高圧流体を前記メンブレンフィルタの二次側で、前記高圧流体の圧力を調整する手段と、流量を測定する手段を有することを特徴とする。

請求項４にかかる発明は、前記高圧流体が、前記微粒子測定システムへの高圧流体供給開始からメンブレンフィルタによる微粒子捕捉の開始までの供給加圧工程、前記微粒子捕捉の開始から終了までの定常流通工程、前記微粒子捕捉の終了後の減圧工程の少なくともいずれか１の工程において、前記高圧流体を加熱する手段を有することを特徴とする。

請求項５にかかる発明は、前記メンブレンフィルタは耐圧１ＭＰａ未満のフィルタホルダに組み込まれ、該フィルタホルダは耐圧１ＭＰａ以上の圧力容器に組み込まれ、前記高圧流体を流通させた際の前記フィルタホルダの内部圧力と前記圧力容器の内部圧力の差を１ＭＰａ未満とすることを特徴とする。

請求項６にかかる発明は、請求項１に記載の高圧流体中の微粒子測定システムを用い、前記高圧流体が前記メンブレンフィルタの一次側に設けられた、前記高圧流体の圧力または流量を調整する手段を有するラインへの高圧流体の通液を、前記ラインに設けられたバイパスラインへ切り替えることを特徴とする。

請求項７にかかる発明は、請求項２に記載の高圧流体中の微粒子測定システムを用い、前記メンブレンフィルタに設けられたバイパスラインへの高圧流体の通液を、メンブレンフィルタを備えたラインへの通液に切り替えること、および前記メンブレンフィルタの一次側に設けられた、前記高圧流体の圧力または流量を調整する手段を有するラインへの高圧流体の通液を、前記ラインに設けられたバイパスラインへ切り替えることを特徴とする。

請求項８にかかる発明は、請求項３に記載の高圧流体中の微粒子測定システムを用い、前記高圧流体を前記メンブレンフィルタの二次側で、前記高圧流体の圧力を調整することを特徴とする。

請求項９にかかる発明は、請求項４に記載の高圧流体中の微粒子測定システムを用い、前記供給加圧工程、前記定常流通工程、前記減圧工程の少なくともいずれか１の工程において、前記高圧流体を加熱することを特徴とする。

請求項１０にかかる発明は、請求項５に記載の高圧流体中の微粒子測定システムを用い、前記フィルタホルダの内部圧力と前記圧力容器の内部圧力の差を１ＭＰａ未満とすることを特徴とする。

請求項１１にかかる発明は、粒子径が１μｍ以下の微粒子を測定対象とすることを特徴とする。

請求項１２にかかる発明は、前記メンブレンフィルタに有極性の液体を流通させた後に、前記メンブレンフィルタを前記フィルタホルダから取り出すことを特徴とする。

本発明によれば、超臨界二酸化炭素のような、１ＭＰａ以上の高圧流体中の微粒子測定に際し、測定部分への流路の清浄化と維持が適切に行え、かつ直検法により微粒子自体を測定することができる。

＜微粒子測定システム＞
本発明の実施形態の一例について、図１、２を用いて説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図示例の微粒子測定システム８は、高圧流体供給源１０が減圧弁１２の設けられた配管により、微粒子除去フィルタ１４に接続されており、高圧流体の圧力調整と、微粒子除去ができる。一方で、配管は分岐１１ａで分岐し、バルブ１８を備えた第１バイパスライン１６を形成しており、バルブ１８と減圧弁１２との開閉により、第１バイパスライン１６へ高圧流体を流通させることができる。微粒子除去フィルタ１４からの配管と第１バイパスライン１６は分岐１１ｂで合流した後に、分岐１１ｃで２つに分岐し、一方はバルブ２４を介して、メンブレンフィルタ５２が組み込まれたフィルタホルダ５０を備えた圧力容器４０に接続される。他の一方は、メンブレンフィルタ５２のバイパスラインとして、バルブ２２を有する第２バイパスライン２０を形成している。バルブ２２、２４、２６の開閉により、高圧流体を第２バイパスライン２０あるいはフィルタホルダ５０へ流通させることができる。バルブ２６からの配管と第２バイパスライン２０は分岐１１ｄで合流した後、高圧流体の流量測定可能な流量計２８、流量調整弁３０、保圧弁３２に順次接続されている。

前記圧力容器４０内の構成の一例について、図２を用いて説明する。
圧力容器４０は、金属製で円筒形の圧力容器本体４２に、金属製の圧力容器蓋４１が金属製ボルト４３で固定されている。当該圧力容器４０は１ＭＰａ以上の耐圧性能を有している。圧力容器本体４２は圧力容器排出口４８を備え、圧力容器排出口４８は図示されない配管によりバルブ２６（図１）に接続されている。圧力容器蓋４１は、圧力容器本体４２との高い密閉性を維持するための樹脂製のＯリング４４を備え、ボルト４３で圧力容器蓋４１は圧力容器本体４２に固定されている。また、高圧流体を吸入するための図示されない配管と接続されている圧力容器吸入口４６を備えている。
金属製の円筒形のフィルタホルダ５０は、フィルタホルダ本体５０ｂの外側面に設けられたボルト様の溝と、フィルタホルダ蓋５０ａの内側面に設けられたナット様の溝が嵌合することで形成されている。フィルタホルダ本体５０ｂの上面には円形状の窪みが設けられ、該円形状の窪みにメンブレンフィルタ５２が組み込まれている。圧力容器吸入口４６は、金属製のパイプ５６を内蔵する継ぎ手部材５４によって、フィルタホルダ５０と接続されている。フィルタホルダ５０は、フィルタホルダ本体５０ｂに設けられたフィルタホルダ排出口５１が、圧力容器排出口４８と接触しないように、圧力容器内４０内に配置されている。

減圧弁１２は測定対象である高圧流体の圧力または流量を調整する手段を有する装置であれば特に限定されず、例えばキャピラリー管またはオリフィスと全閉用のバルブとの組み合わせ等であっても良い。微粒子除去用の微粒子除去フィルタ１４は特に限定されるものではないが、高圧流体を微粒子測定システム８に流通させる操作で発生する微粒子を捕捉できるものであれば良い。例えば、ステンレス製焼結フィルタや、セラミックフィルタ、樹脂製メンブレンフィルタ等が挙げられる。
また、微粒子測定システム８で使用されているバルブ１８、２２、２４、２６はダイヤフラムバルブ等の微粒子発生の少ないものが好ましい。

流量計２８は、保圧弁３２の前後いずれかに設置することができるが、メンブレンフィルタ５２を流通する高圧流体の状態を把握する観点から、圧力容器４０と保圧弁３２の間に流量計２８を設けることが望ましい。この際、高圧流体の測定に適したコリオリ式マスフロメーターを用いることが特に好ましい。
一方、保圧弁３２の流通後に流量計２８を設置することもでき、この際は測定対象とした流体が低圧となっているため、汎用のマスフローや体積流量計等を用いることができる。

メンブレンフィルタ５２は特に限定されず、超純水中の微粒子測定（ＪＩＳＫ０５５４）に使用されるポリカーボネート膜や無機膜等を使用することができる。また、メンブレンフィルタ５２の孔径は特に限定されることはない。しかし、検査対象が半導体製造に利用される高圧流体であることから、１μｍ未満の孔径であることが好ましい。かかる孔径のメンブレンフィルタを使用することにより、粒子径が１μｍ以下の微粒子を捕捉することができる。
このようなメンブレンフィルタの市販品としては、ニュークリポア・ポリカーボネート・トラックエッチ・メンブレン（販売：野村マイクロサイエンス株式会社）、ポリカーボネートタイプメンブレンフィルタ（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社）が挙げられる。無機膜としては、アルミナ素材の多孔性膜のアノデイスクメンブレン（Ｗｈａｔｍａｎ社）が挙げられる。なお、本発明においては、物理的衝撃への耐性の観点からポリカーボネート膜を使用することが好ましい。

圧力容器４０は特に限定されることはなく、測定対象となる高圧流体の圧力以上の耐圧性を有し、フィルタホルダ５０を設置できるものであれば良い。超臨界二酸化炭素中または液体二酸化炭素中の微粒子測定に使用する場合には、圧力容器４０は耐圧１ＭＰａ以上、より好ましくは５ＭＰａ以上、さらに好ましくは二酸化炭素の臨界圧力である７．４ＭＰａ以上である。

フィルタホルダ５０は特に限定されることはなく、耐圧１ＭＰａ未満のものであっても耐圧１ＭＰａ以上のものであっても良い。しかし、圧力容器を用いずに耐圧１ＭＰａ以上のフィルタホルダを微粒子測定システム８に組み込んだ場合、メンブレンフィルタの脱着作業を清浄環境下で行うには大掛かりな設備が必要となる。また、該フィルタホルダが高圧ガス設備の一部として管理されるため、頻繁な脱着作業には適さない。したがって、耐圧１ＭＰａ未満のフィルタホルダ５０を圧力容器４０内に設置することが、経済面、操作面で好ましい。
耐圧１ＭＰａ以上の圧力容器４０に、耐圧１ＭＰａ未満のフィルタホルダ５０を組み込んだ場合であっても、測定対象となる高圧流体を１ＭＰａ未満の圧力で流通を開始することで、フィルタホルダ５０の破損を防止できる。そして、フィルタホルダ排出口５１が圧力容器４０の外部と直接接続されてないため、フィルタホルダ５０内の圧力とフィルタホルダ５０の外気圧、すなわち圧力容器４０内の圧力が平衡となる。そして、測定対象である高圧流体の圧力を上げるに当たって、フィルタホルダ５０内の圧力と圧力容器４０内の圧力の差を１ＭＰａ未満となるように調整することで、フィルタホルダ５０の破損を防止できる。このため、耐圧１ＭＰａ未満のフィルタホルダ５０を、１ＭＰａ以上の高圧流体中の微粒子測定システムに使用することができる。

＜微粒子測定方法＞
図１の微粒子測定システム８を用いた高圧流体中の微粒子測定方法の一例について説明する。
微粒子測定においては、測定部材であるメンブレンフィルタ５２に至るまでの配管、バルブ等の初期汚染を排除すること、ならびに測定中のバルブ操作等による汚染物発生を防止することが特に重要である。そこで、本発明では、高圧流体供給源１０から測定対象の高圧流体を第２バイパスライン２０中に流通させて、メンブレンフィルタ５２の一次側の配管内の清浄化をする。また、高圧流体の圧力調整手段である減圧弁１２と、微粒子除去フィルタ１４、ならびに減圧弁１２のバイパスラインである第１バイパスライン１６がある場合、減圧弁１２の操作による汚染物を第２バイパスライン２０で排したり、微粒子除去フィルタ１４で除去することができる。

具体的に図１、２を用いて微粒子測定方法の一例を説明する。
微粒子測定システム８のバルブ１８を閉じ、バルブ２２、２４、２６を開けた状態にて、高圧流体供給源１０から高圧流体を、微粒子測定システム８の配管に流通を開始する。流量調整弁３０と保圧弁３２は流量・圧力を調整するため、任意の開度に調整される。流通開始時は、高圧流体を減圧弁１２により１ＭＰａ未満に減圧した流体（以下、単に流体という）とする。
微粒子除去フィルタ１４を設置した場合には、高圧流体供給源１０の出口配管や減圧弁１２等から発生した微粒子、あるいは高圧流体に含まれている微粒子が除去される。微粒子が除去された流体は、第２バイパスライン２０を経由して、流量計２８、流量調整弁３０、保圧弁３２を経由して、圧力が維持されながら適宜排出される。同時に、分岐１１ｃからバルブ２４を経由して圧力容器４０内へ前記流体が流入し、圧力容器吸入口４６からパイプ５６を経由して、フィルタホルダ５０内に流入する。フィルタホルダ５０内に流入した前記流体は、メンブレンフィルタ５２を流通し、フィルタホルダ排出口５１から圧力容器本体４２内に放出される。一方、分岐１１ｄからバルブ２６を経由して圧力容器４０内へ前記流体が流入する。
バルブ２４を経由した流体の流入と、バルブ２６を経由した流体の流入は、ほぼ同時に行われるため、圧力容器４０内は加圧された状態で、圧力容器４０内とフィルタホルダ５０内の圧力は直ちに平衡となる。
圧力容器４０内とフィルタホルダ５０内の圧力は平衡となった後、バルブ２４と２６を開けておくことで、圧力容器４０内の圧力とフィルタホルダ５０に流入する流体の圧力との差が１ＭＰａ未満であることを維持したまま、減圧弁１２で圧力を調整する。減圧弁１２を調整する際、圧力容器４０に流入する流体の圧力を瞬時に上昇させると、微粒子測定システム８に設置されたバルブ等から発塵したり、フィルタホルダ５０やメンブレンフィルタ５２を破損する可能性がある。また、フィルタホルダ５０に流入する流体の圧力が、圧力容器４０内の圧力よりも１ＭＰａ以上高くなると、該フィルタホルダ５０の耐圧能力を超えるため、フィルタホルダ５０を破損することとなる。したがって、微粒子測定システム８に流通させる流体は徐々に目的の圧力になるように、減圧弁１２で調整する。

測定対象の高圧流体を目的の圧力で流通し、すなわち減圧弁１２での減圧を停止した後、バルブ１８を開けて第１バイパスライン１６に高圧流体を流通させて、減圧弁１２を閉じる。ついで、第２バイパスライン２０に設けられているバルブ２２を閉じることで、微粒子測定システム８中の減圧弁１２、バルブ２２は閉じられ、バルブ１８、２４、２６は開いた状態となる。
高圧流体は第１バイパスライン１６を流通し、分岐１１ｃからバルブ２４を経由して圧力容器５０内のメンブレンフィルタ５２を流通する。メンブレンフィルタ５２を流通した高圧流体は、フィルタホルダ排出口５１から圧力容器４０内に放出され、放出された高圧流体は圧力容器排出口４８からバルブ２６を経由して、流量計２８に流入する。流量計２８では高圧流体の質量流量を測定する。高圧流体は流量計２８を流通した後は、流量調整弁３０、保圧弁３２へと順次流通する。
所定量の高圧流体をメンブレンフィルタ５２に流通させた後、バルブ２２を開いて、バルブ２４を閉じ、高圧流体のメンブレンフィルタ５２への流通を停止する。そして、バルブ１８を閉じて、高圧流体供給源１０からの高圧流体の供給を停止した後、流量調整弁３０と保圧弁３２を徐々に開いて、圧力容器４０内、およびフィルタホルダ５０内、微粒子測定システム８内の圧力を常圧に戻す。
流量調整弁３０と保圧弁３２は高圧流体の流量・圧力を調整するが、圧力容器４０内を減圧するときにフィルタホルダ５０の破損を防ぐため、圧力容器４０の二次側が急激に減圧されることを防止する役割を持つ。

圧力容器４０内、およびフィルタホルダ５０内の圧力を常圧に戻した後、圧力容器４０からフィルタホルダ５０を取り外し、以下の作業をクリーンベンチ等の正常な環境で行う。
メンブレンフィルタ５２をフィルタホルダ５０から取り外すに際しては、取り出したフィルタホルダ５０に、別のメンブレンフィルタを通じながら有極性の液体を注入する。有極性の液体を注入後、別のメンブレンフィルタをセットした状態で、フィルタホルダ５２の二次側から注入した液体を抜き出す。その後、フィルタホルダ５０からメンブレンフィルタ５２を取り出す。
二酸化炭素等の非極性の高圧流体は誘電性がないため、高圧流体の流通によってメンブレンフィルタが帯電することがある。特に有機膜であるポリカーボネートは帯電しやすく、帯電量も多い。そのため、メンブレンフィルタ５２がフィルタホルダ５０から離脱しにくい、あるいは取り外し作業中に空気中の微粒子を吸引する等の不都合を生じるおそれがある。そこで、フィルタホルダ５０に、有極性の液体を通液してメンブレンフィルタ５２に接触させることで、帯電状態を解除することができる。そして帯電状態を解除されたメンブレンフィルタ５２はフィルタホルダ５０からの取出しが容易となり、かつ前記メンブレンフィルタ５２は空気中の微粒子等を吸引しにくくなる。前記有極性の液体は、低温・低圧で液体状態の清浄な液体であれば特に限定されず、例えば純水やイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）のようなアルコール類が挙げられる。

＜微粒子の測定＞
微粒子の測定は、フィルタホルダ５０から取り出したメンブレンフィルタ５２の表面を顕微鏡観察し、メンブレンフィルタ５２に捕捉された微粒子を計数することによって行う。具体的には「ＪＩＳＫ０５５４超純水中の微粒子測定方法」に準拠して、測定することが好ましい。また、メンブレンフィルタ５２の表面観察に用いる顕微鏡は、光学顕微鏡であっても走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）であっても良く、測定対象とする微粒子の大きさによって選択すれば良い。

微粒子測定の工程は、高圧流体の圧力状態の観点から、次の３工程に大別することができる。高圧流体供給源１０から高圧流体中の微粒子測定システム８への流通開始から微粒子捕捉開始までの間に、高圧流体の圧力を徐々に上げる調整を行う供給加圧工程、高圧流体の圧力調整を終了させ微粒子補足の開始から終了までの工程である定常流通工程、微粒子補足を終了して微粒子測定システム８内の圧力を常圧にまで減圧する減圧工程である。そして、以下の理由により、本発明の高圧流体中の微粒子測定システムには、供給加圧工程、定常流通工程、減圧工程のいずれかにおいて、加熱する手段を有することが好ましい。
上述の微粒子測定システム８を用いた高圧流体中の微粒子測定方法の実施に当たって、測定対象が高粘度の流体ほど、メンブレンフィルタ５２に接触する側と、透過する側との圧力差（以下、メンブレンフィルタ差圧という）が大きくなる。そこで、流体を加熱して粘度を下げることにより、メンブレンフィルタ５２やフィルタホルダ５０の破損を防止できる。
圧力容器４０までの経路、圧力容器４０、または圧力容器４０から排出までの経路の、少なくとも１箇所において、流通させる流体を加熱することが好ましい。特に、流体の流通開始初期である供給加圧工程や流通停止後の減圧工程には前記メンブレンフィルタ差圧が大きくなるため、圧力容器４０を加熱することが好ましい。
さらに、高圧流体が二酸化炭素の場合、供給加圧工程や減圧工程において、断熱膨張によりドライアイス（固体）が発生する。このため、微粒子測定システムにおける配管、メンブレンフィルタの保護と微粒子発生の防止の観点から、メンブレンフィルタ、メンブレンフィルタの一次側または二次側の少なくともいずれかにおいて、加熱することが好ましい。

測定対象とする高圧流体は、超臨界二酸化炭素、液体二酸化炭素、液体窒素、液体酸素等が挙げられる。本発明の実施においては、超臨界二酸化炭素、液体二酸化炭素の微粒子測定に特に適している。

以上説明したように、本発明によれば、メンブレンフィルタに対するバイパスラインを設けることで、高圧流体であっても、いわゆる直検法による正確な微粒子測定を行うことができる。あるいは、メンブレンフィルタの一次側に圧力または流量を調整する手段を有し、該圧力また流量を調整する手段にバイパスラインを設けることで、高圧流体であっても、直検法による正確な微粒子測定を行うことができる。さらにメンブレンフィルタの二次側に設置された流量調整弁と保圧弁により、圧力容器内を減圧するときに、フィルタホルダの破損を防ぐため、圧力容器の二次側が急激に減圧されることを防止することができる。

以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１の微粒子測定システム８によって、液体二酸化炭素の微粒子測定を行った。以下、図１と図２を用いて、実施例を説明する。
フィルタホルダ５０としてステンレスガスラインホルダＬＳ−２５（耐圧０．４９ＭＰａ、ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）を、メンブレンフィルタ５２としてポリカーボネートタイプメンブレンフィルタＫ０４０Ａ２５（孔径０．４μｍ、ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）をそれぞれ用い、クリーンベンチ内でセットした。セットしたフィルタホルダ５０を圧力容器４０（耐圧２９．８ＭＰａ、耐熱：１００℃）内に、図２のように設置した。
室温（２０〜３０℃）、１５ＭＰａの液体二酸化炭素を５ｇ／ｍｉｎで微粒子測定システム８に流通させた。流通初期は、圧力容器吸入口４６に接続した配管と圧力容器４０とを５０℃（外温測定）に加熱しながら、減圧弁１２をゆっくり開けて加圧させた。この間、圧力容器４０の第２バイパスライン２０のバルブ２２は開けていた。また、減圧弁１２の後段に微粒子除去フィルタ１４としてＳＵＳ焼結フィルタ（ＲＧＦ−ＥＢ−０２ＶＲ−０１、株式会社ピュアロンジャパン製）を設置した。定常状態に達した後、第２バイパスラインのバルブ２２を閉じ、全量をメンブレンフィルタ５２に流通させた。なお、圧力容器吸入口４６に接続した配管と圧力容器４０とへの加熱は中止した。平均粒子径１μｍシリカ（ＳｉＯ２粉末、ＳＳ−０１０、平均粒子径１μｍ、株式会社トクヤマ製）を微粒子除去フィルタ１４の後段から図示されないラインを通して一定時間添加し、メンブレンフィルタ５２に捕捉させた。前記微粒子の添加の停止後も一定時間、二酸化炭素を流通した。その後、圧力容器吸入口４６に接続した配管と圧力容器４０を５０℃（外温測定）に加熱しながら、バルブ２４を閉じ、ゆっくりと流量調整弁３０と保圧弁３２で大気圧までに減圧した。圧力容器４０からフィルタホルダ５０を取り外し、０．２μｍメンブレンフィルタでろ過したイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）をフィルタホルダ５０に注入し、０．２μｍのメンブレンフィルタをセットしたまま、余分なＩＰＡを該フィルタホルダ５０の排出口から抜き出してウェット状態とした。ウェット状態のメンブレンフィルタ５２をフィルタホルダ５０から取り出し、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ、機種名：ＪＳＭ−５６００ＬＶ、日本電子株式会社製）の試料台に乗せ、真空乾燥後、金蒸着をしてからＳＥＭでメンブレンフィルタ５２上の微粒子数を測定した。なお、微粒子測定はＪＩＳＫ０５５４に準じて行い、倍率２０００倍で５７視野観測（観測面積０．０３％）にて、微粒子数を計算した。

実施例１の結果では、添加した平均粒子径１μｍシリカの粒子数と、計測された粒子数はよく一致していた。

本発明の実施形態の一例である微粒子測定システムを示す模式図である。本発明の実施形態の一例である圧力容器の断面図である。

符号の説明

８微粒子測定システム
１２減圧弁
１４微粒子除去フィルタ
１６第１バイパスライン
２０第２バイパスライン
２８流量計
３０流量調整弁
３２保圧弁
４０圧力容器
５０フィルタホルダ
５２メンブレンフィルタ

Claims

高圧流体をメンブレンフィルタに流通させ、前記メンブレンフィルタに捕捉された微粒子を測定する高圧流体中の微粒子測定システムであって、前記メンブレンフィルタの一次側に、前記高圧流体の圧力または流量を調整する手段を有し、前記の圧力または流量を調整する手段にはバイパスラインが設けられていることを特徴とする、高圧流体中の微粒子測定システム。
高圧流体をメンブレンフィルタに流通させ、前記メンブレンフィルタに捕捉された微粒子を測定する高圧流体中の微粒子測定システムであって、前記メンブレンフィルタに設けられたバイパスラインと、前記メンブレンフィルタの一次側に設けられた前記高圧流体の圧力または流量を調整する手段と、前記の圧力または流量を調整する手段に設けられたバイパスラインとを有することを特徴とする、高圧流体中の微粒子測定システム。
前記高圧流体を前記メンブレンフィルタの二次側で、前記高圧流体の圧力を調整する手段と、流量を測定する手段を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の微粒子測定システム。
前記高圧流体が、前記微粒子測定システムへの高圧流体供給開始からメンブレンフィルタによる微粒子捕捉の開始までの供給加圧工程、前記微粒子捕捉の開始から終了までの定常流通工程、前記微粒子捕捉の終了後の減圧工程の少なくともいずれか１の工程において、前記高圧流体を加熱する手段を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の微粒子測定システム。
前記メンブレンフィルタは耐圧１ＭＰａ未満のフィルタホルダに組み込まれ、該フィルタホルダは耐圧１ＭＰａ以上の圧力容器に組み込まれ、前記高圧流体を流通させた際の前記フィルタホルダの内部圧力と前記圧力容器の内部圧力の差を１ＭＰａ未満とすることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の微粒子測定システム。
請求項１に記載の高圧流体中の微粒子測定システムを用い、前記高圧流体が前記メンブレンフィルタの一次側に設けられた、前記高圧流体の圧力または流量を調整する手段を有するラインへの高圧流体の通液を、前記ラインに設けられたバイパスラインへ切り替えることを特徴とする、高圧流体中の微粒子測定方法。
請求項２に記載の高圧流体中の微粒子測定システムを用い、前記メンブレンフィルタに設けられたバイパスラインへの高圧流体の通液を、メンブレンフィルタを備えたラインへの通液に切り替えること、および前記メンブレンフィルタの一次側に設けられた、前記高圧流体の圧力または流量を調整する手段を有するラインへの高圧流体の通液を、前記ラインに設けられたバイパスラインへ切り替えることを特徴とする、高圧流体中の微粒子測定方法。
請求項３に記載の高圧流体中の微粒子測定システムを用い、前記高圧流体を前記メンブレンフィルタの二次側で、前記高圧流体の圧力を調整することを特徴とする、高圧流体中の微粒子測定方法。
請求項４に記載の高圧流体中の微粒子測定システムを用い、前記供給加圧工程、前記定常流通工程、前記減圧工程の少なくともいずれか１の工程において、前記高圧流体を加熱することを特徴とする、高圧流体中の微粒子測定方法。
請求項５に記載の高圧流体中の微粒子測定システムを用い、前記フィルタホルダの内部圧力と前記圧力容器の内部圧力の差を１ＭＰａ未満とすることを特徴とする、高圧流体中の微粒子測定方法。
粒子径が１μｍ以下の微粒子を測定対象とすることを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の微粒子測定方法。
前記メンブレンフィルタに有極性の液体を流通させた後に、前記メンブレンフィルタを前記フィルタホルダから取り出すことを特徴とする、請求項６〜１１のいずれか１項に記載の微粒子測定方法。