JPH02108956A - 向流原理によるガス分析法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、分子ポンプの吸入側に配設した質量分析器管
を包含し前記分子ポンプの出口側には１次真空ポンプと
被分析ガス人口との両方を接続した、向流原理に従うガ
ス分析法に関する。

イオン化処理を行なうために、質量分析器を用いるガス
分析法には重大な欠点がある。このためこのガス分析法
はいくつかの課題に対して適用するには不適当ないしは
不可能とさえなるのである。

これらの欠点の中にはイオン化中に分子の崩壊があり、
これは当初に存在していた分子の検出を面倒なものとし
てしまう。何故ならばほとんど同じような断片分子が全
く異なった材料からし生じ得るからである。

イオン化の間、電子は一般に少なくとも７０ｅＶの動力
学的エネルギにまで高められる。このエネルギレベルに
おいては、実効横断面積およびイオン化効率が有効な値
となるものの、これでは分子が断片化してしまい、これ
が決定的な欠点となるのである。たとえば、二酸化炭素
と一酸化炭素との電子によるイオン化は実際上全く同じ
断片分子を生じてしまいこれらふたつのガスの分離検出
は困難となる。

成る限界内であれば、質１分析器の主ピークを評価する
ことばかりでなく、一般に質量分析器のフィンガープリ
ントと称せられている断片により生じた側部ピークを含
む全スペクトルを評価することによって良好な結果が達
成できる（たとえば定期雑誌Ｖａｋｕｕｍ１６巻６７号
（１９６６年）の論文“真空計測における質量スペクト
ルの解釈”参照）。しかしながら、断片の多くはその区
別が不可能となる位に似たものである。たとえばｎ−ブ
タンの主ピーク（質１１５８）は質量４３のところに位
置し、これに続くピークが質量２９のところにある。一
方、アセトンは主ピークが質量４３にありその２次ピー
クのひとつが質量２９にある。

スペクトルの解釈におけるこれらの困難をさけるために
、いわゆる軟イオン化を行なうことが従来提案されてい
た。これによってできるだけ断片の生成を減少せしめよ
うとするのである。軟イオン化とは２段階のイオン化、
すなわちまず電子によって不活性ガスの１次イオン雲を
生成し、次いで、この１次イオンを電荷移転反応によっ
て被分析ガスに混合して被分析ガスの異なった分子をイ
オンに変換する。二とである。被分析ガスのイオン化電
位よりもわずかに高いだけのイオン化電位をａする１次
イオンを適宜選択することにより、実質的に断片化を生
ずることなく中性分子をイオンに変換することが可能と
なるのである。

しかしながらこの方法は日常的な作業とするには余りに
も複雑である。

発明の概要 本発明の目的は軟イオン化を用いずに多くの場合同じよ
うな構造のフィンガープリントの間ではっきりとした区
別を可能とするような方法を提供するにある。

すなわち本発明は、分子ポンプの吸入側に配設した質量
分析器管を包含し、前記分子ポンプの出口側には１次真
空ポンプと被分析ガス用の入口との両方を接続した、向
流原理によるガス分析法において、前記分子ポンプの圧
縮比を、基本的には不明瞭な質量分析表示が低分子量の
ガスからのみ由来しそれ自体同様な質量分析表示を生じ
させるより高い分子量のガスからはもはや由来しないよ
うに制御することを特徴とする、向流原理によるガス分
析法にある。

本発明は、向流ガス分析のフレームにおいて軽い分子は
分子ポンプのポンピング方向に抗して高い確立をもって
分析セルに到達するという事実に基くものである。ター
ボ分子ポンプの場合には、比較的高い圧縮比と比較的低
い圧縮比との間に比較的鋭い限界が観察される一方、ホ
ルウヱック（Ｈｏｌｗｅｃｋ）型ポンプがより高い圧力
でより高い制御範囲を確保している。

分子ポンプの圧縮比の変更は１次真空全圧を変えること
により本発明の第１の実施例によって達成することがで
きる。

本発明方法の他の実施例では、圧縮比は分子ポンプの速
度変更によって変えられる。しかしながら、ホルウェッ
ク型ポンプを分子ポンプとして用いるぬらば、ステータ
に対するロータの相対的軸線方向移動またはステータ壁
の弾性変形によって実効ポンピング面積の長さまたは環
状ギャップの幅を変更することができる。

以下添付図面に例示した本発明の好適な実施例について
詳述する。

好ましい実施例の説明 第１図に示す質量分析装置は、１次真空ポンプｌとホル
ウェック型の分子ポンプ２と、この分子ポンプ２の吸入
側に配設した質量分析器セル３と包含するポンピングセ
ットから成るものである。

この分子ポンプの放出側またはこれに対する中間入口に
おいては、被分析ガスは入口弁４を介して供給される。

分子ポンプ２は回転速度設定用レギュレータ６をそなえ
たモータによって駆動される。

分子ポンプ２の圧縮比はこのポンプの回転速度に依存す
ることは知られているところである。この回転速度を増
加すると、軽い分子はポンピング方向とは向流をなして
質量分析器セルに移送される。

このように回転速度は、分圧と１次真空圧との間の比が
所定の比である時プロパンは依然として質量分析器セル
に到達し得るが、二酸化炭素または蟻酸またはブタンま
たはアセトンまたは酢酸またはポンプ油などの質量４３
でピークを有しまた質１４４でもうひとつのピークを有
する同じような断片を生ずるすべての物質はもはや質量
分析器セルに到達することができないようにするのであ
る。

分子ポンプの圧縮比を選択的に変更するもうひとつの可
能性は、１次真空圧力を変えることにある。第２図はタ
ーボ分子ポンプの１法具空圧Ｐｖ（ミリバール）と圧縮
比にとの関係を示す典型的なグラフである。１次真空圧
が高いと良好な１次真空の場合よりも大きな質量の分子
がターボ分子ポンプを通って質量分析器セルへと拡散さ
れることがこのグラフかられかる。

逆拡散の選択性を制御する他の可能性はポンプの平滑な
壁とホルウェック溝を含む壁との間の半径方向のギャッ
プを増減することである。らせん状のホルウェック溝は
ロータに切られており、−方円筒形のステータの壁は弾
性のある鋼で作ったダイヤフラムで構成して、このステ
ータの壁の直径を液圧的に変更するのである。この技術
はいわゆる液圧膨張スリーブから知られているところで
ある。

他方、分子ポンプの圧縮比はステータをロータに対して
軸線方向に移動せしめることによって達成することがで
きる。これによってポンピング領域が増減されて圧縮比
を変えることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の構成図、第２図は
ターボ分子ポンプと異なったガスの１次真空圧との圧縮
比の間の相互依存関係を示すグラフである。 １・・１次真空ポンプ、２・・ホルウェック型分子ポン
プ、３・・質量分析器セル、４・・入口弁、６・・レギ
ュレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　分子ポンプの吸入側に配設した質量分析器管を包含
   し、前記分子ポンプの出口側には１次真空ポンプと被分
   析ガス用の入口との両方を接続した、向流原理によるガ
   ス分析法において、前記分子ポンプの圧縮比を、基本的
   には不明瞭な質量分析表示が低分子量のガスからのみ由
   来しそれ自体同様な質量分析表示を生じさせるより高い
   分子量のガスからはもはや由来しないように制御するこ
   とを特徴とする、向流原理によるガス分析法。 ２　請求項１記載のガス分析法において、前記分子ポン
   プの圧縮比の変更を、１次真空全圧を変更するという事
   実によって得ることを特徴とするガス分析法。 ３　請求項１または２に記載のガス分析法において、前
   記分子ポンプの圧縮比を前記分子ポンプの回転速度の変
   更によって得ることを特徴とするガス分析法。 ４　請求項１記載のガス分析法において、ホルウェック
   型ポンプとして設計された前記分子ポンプの圧縮比の変
   更を、この分子ポンプのロータとステータとの間の環状
   ギャップの幅を変えることによって得ることを特徴とす
   るガス分析法。 ５　請求項１ないし３のいずれかに記載のガス分析法に
   おいて、ホルウェック型ポンプとして設計された前記分
   子ポンプの圧縮比の変更を、ステータに対して軸線方向
   に関係的に配設されたポンピング領域の長さを変えるこ
   とによって得ることを特徴とするガス分析法。