JPH02201160A - Method and instrument for measuring concentration of gaseous fluorine-containing component - Google Patents

Method and instrument for measuring concentration of gaseous fluorine-containing component

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JPH02201160A
JPH02201160A JP2028389A JP2028389A JPH02201160A JP H02201160 A JPH02201160 A JP H02201160A JP 2028389 A JP2028389 A JP 2028389A JP 2028389 A JP2028389 A JP 2028389A JP H02201160 A JPH02201160 A JP H02201160A
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JP
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gas
packed bed
fluorine
concentration
packed
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JP2028389A
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Japanese (ja)
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Minoru Aramaki
荒牧 稔
Shinsuke Nakagawa
伸介 中川
Mitsuo Kodama
光生 児玉
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Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To rapidly detect the components particularly in an excimer laser by noticing that gases are generated quantitatively by reaction with gaseous fluorine and various compds. or simple substances and converting the gaseous fluorine which has high toxicity and is active to other gases which are easy to handle and detecting the concn. thereof by using various detectors. CONSTITUTION:The gaseous sample contg. fluorine passes through respectively separate two packed beds A, B and are introduced to the respective detectors, by which the concns. of the gaseous components are detected at the time of measuring the components in the above-mentioned gas. The packed bed A is constituted of the packed bed contg. a material which converts the gaseous fluorine to carbon dioxide or gaseous metal fluoride and the packed bed B is constituted of the packed bed contg. a material which is used in the packed bed A but converts to the gas different from the gas converting of the packed bed A. More specifically, the gaseous sample passes dividedly through the packed bed 3 of No. 1 and the packed bed 7 of No. 2. Sodium bicarbonate or the like is packed in the bed 3 and the powder of Si metal or the like in the bed 7.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野1 本発明は、フッ素を含有するガス中のフッ素およびその
他の成分濃度の測定方法およびその装置、および特にエ
キシマガスレーザー中のフッ素およびその他の成分濃度
測定装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field 1] The present invention relates to a method and apparatus for measuring the concentration of fluorine and other components in a fluorine-containing gas, and particularly to a method and apparatus for measuring the concentration of fluorine and other components in an excimer gas laser. This invention relates to a concentration measuring device.

[従来の技術] 従来、ガス中のフッ素濃度を分析する方法としては、種
々の方法が知られているが、−a的には、湿式法および
乾式法の二つの方法が知られている。
[Prior Art] Conventionally, various methods have been known for analyzing the fluorine concentration in gas, but two methods are known: a wet method and a dry method.

湿式法としては、(IJLiC1溶液中にフッ素ガスを
通して塩素を酸化させ、これを電極により分析する方法
等が知られている。
As a wet method, a method is known in which chlorine is oxidized by passing fluorine gas into the IJLiC1 solution, and the chlorine is analyzed using an electrode.

[S、 Kaye 、 M、Gri ggs:Anal
、 Chew、 、 40.221?、 (1968>
 ]また、乾式方法としては、!21NaFベレットに
より資料ガス中のHFを取り除いた後、NaCl層を通
してフッ素と反応させ、発生した塩素ガスをNaOH溶
液に吸収させて、生成した次亜塩素酸をヨウ素滴定によ
り求める方法 [A、M、G、Macdonaldet
 al、’Fluoline’、Encycloped
ia of IndustrialChemical 
 Analsis、Vol、13.Newyork−L
or+don−5ydney−Tronto、 197
1 ] 、 131ガスクロマトクラフ法トシて、試料
が接触する部分にニッケルなどの特殊な材質を用い、熱
電導度セルはPTFEで被覆したものを用いて直接フッ
素ガスを分析する方法[M、M、5hahln、et 
 al、、Anal、Chem、35,465.(19
63)]等が知られている。
[S, Kaye, M, Griggs: Anal
, Chew, , 40.221? , (1968>
] Also, as a dry method,! 21 After removing HF in the sample gas using a NaF pellet, it is reacted with fluorine through a NaCl layer, the generated chlorine gas is absorbed into a NaOH solution, and the generated hypochlorous acid is determined by iodometric titration [A, M, G. Macdonald
al, 'Fluoline', Encyclopeded
ia of Industrial Chemical
Analisis, Vol. 13. New York-L
or+don-5ydney-Tronto, 197
1], 131 Gas chromatograph method, a method in which fluorine gas is directly analyzed using a special material such as nickel for the part that comes into contact with the sample, and a thermoconductivity cell coated with PTFE [M, M , 5hahln, etc.
al,, Anal, Chem, 35,465. (19
63)] etc. are known.

[発明が解決しようとする問題点] しかし、前記方法において、filではフッ素ガスを液
体に完全に吸収させる必要があるために吠き込み時の工
学的条件の設定や、分析時のPl+の調節等、装置や操
作が複雑になり、(2)では反応が2段に亘るため装置
が複雑になり、精度が上がり難(、+31においては、
熱伝導度セルを被覆する必要があるため、感度が落ち、
装置の材質が高価なものとなる、というような種々の問
題点を抱えている。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above method, it is necessary to completely absorb the fluorine gas into the liquid in the fil, so it is difficult to set engineering conditions at the time of barking and adjust Pl + at the time of analysis. etc., the equipment and operation become complicated, and in (2), the reaction spans two stages, making the equipment complicated, making it difficult to increase accuracy (, in +31,
The need to cover the thermal conductivity cell reduces sensitivity;
There are various problems such as the expensive material of the device.

そこで本出願人は、従来方法の問題点を解決するため簡
単な装置を用い、非常に迅速かつ正確にガス中のフッ素
濃度を分析する方法として、特願昭63−79088号
(出願臼63年3月31日)、発明の名称「フッ素濃度
測定方法およびその装置」において、ガス中のフッ素を
アルカリ金属丈たはアルカリ土類金属化合物を含む充填
層を通過させて酸素にコンバートした後、その濃度を測
定し、ガス中のフッ素濃度を知る方法およびその装置を
提案した。その後、本発明者らはさらにフッ素を他のガ
スにコンバートする方法について検討を進めた結果、ガ
ス中のフッ素を他のガスに変換し、その濃度を測定する
ことにより間接的にフッ素濃度を測定する方法につき、
稽々の化合物または単体についての検討を進め、本発明
に到達したものである。
Therefore, in order to solve the problems of the conventional method, the present applicant proposed a method for analyzing the fluorine concentration in gas very quickly and accurately using a simple device. March 31st), the title of the invention is ``Fluorine concentration measuring method and device'', in which fluorine in a gas is passed through a packed bed containing an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound to convert it into oxygen. We proposed a method and device for measuring the fluorine concentration in gas and knowing the fluorine concentration in gas. Subsequently, the present inventors further investigated methods of converting fluorine into other gases, and found that by converting fluorine in a gas into another gas and measuring its concentration, the fluorine concentration could be measured indirectly. Regarding the method of
The present invention was arrived at through extensive research into compounds or simple substances.

[問題点を解決するための手段] 本発明の方法は、フッ素ガスと種々の化合物または単体
との反応により、定量的にガスが発生することに着目し
てなされたもので、これにより毒性が大きくかつ活性で
あるフッ素ガスを取扱い易い他のガスに変換せしめた後
、種々の検出器によりその成分および濃度を検出し、測
定するものである。
[Means for Solving the Problems] The method of the present invention was developed by focusing on the fact that gas is quantitatively generated through the reaction of fluorine gas with various compounds or simple substances, and this makes it possible to reduce toxicity. After converting the large and active fluorine gas into another gas that is easy to handle, its components and concentrations are detected and measured using various detectors.

すなわち本発明は、少なくともフッ素を含む試料ガス中
の成分の濃度を測定する方法において、該ガスを下記の
二つの充填層、 充填層A;フッ素ガスを二酸化炭素または金属フッ化物
ガスに変換する物質を含む充填層。
That is, the present invention provides a method for measuring the concentration of a component in a sample gas containing at least fluorine, in which the gas is separated into the following two packed layers: Packed layer A; a substance that converts fluorine gas into carbon dioxide or metal fluoride gas; Filled layer containing.

充填層B二充填層Aで使われる物質で充填層Aと異なる
ガスに変換する物質、またはフッ素ガスを充填層に固定
する物質を含む充填層。
Packed Bed B2 A packed bed containing a substance used in Packed Bed A that converts into a gas different from that of Packed Bed A, or a substance that fixes fluorine gas to the packed bed.

のうち、充填層Aのみ、または充填711A、充填層B
の二つの工程をそれぞれ別個に通過させ、検知器に導き
、ガス成分の濃度をそれぞれ測定することを特徴とする
含フッ素ガス成分濃度測定方法、充填層Aおよび検知部
、または充填層A、充填層Bおよび検知部より構成され
ることを特徴とする含フッ素ガス成分濃度測定装置、お
よび上記装置の中でも特にエキシマガスレーザー中の含
フッ素ガス成分濃度測定装置に間するものである。
Among them, only the filling layer A, or the filling layer 711A, and the filling layer B
A method for measuring the concentration of a fluorine-containing gas component, characterized in that the gas component is passed through two steps separately, guided to a detector, and the concentration of each gas component is measured, a packed bed A and a detection section, or a packed bed A, a packed bed. The present invention is a device for measuring the concentration of a fluorine-containing gas component, which is characterized by comprising a layer B and a detection section, and among the above-mentioned devices, it is particularly applicable to a device for measuring the concentration of a fluorine-containing gas component in an excimer gas laser.

本発明の充填層A、すなわちフッ素ガスを他のガスに変
換する物質としては、第1に二酸化炭素に変換する化合
物が挙げられる。
The packed bed A of the present invention, that is, the substance that converts fluorine gas into another gas, first includes a compound that converts it into carbon dioxide.

これらの化合物として、アルカリ金属またはアルカリ土
類金属の炭酸塩または重炭酸塩で、炭酸ソーダ、重炭酸
ソーダ、炭酸カルシウム、重炭酸カルシウム、炭酸カリ
ウム、重炭酸カリラム、炭酸リチウム、重炭酸リチウム
、炭酸バリウム、重炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、
重炭酸マグネシウム等が挙げられる。
These compounds include carbonates or bicarbonates of alkali metals or alkaline earth metals, such as soda carbonate, sodium bicarbonate, calcium carbonate, calcium bicarbonate, potassium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, lithium bicarbonate, barium carbonate, barium bicarbonate, magnesium carbonate,
Examples include magnesium bicarbonate.

これらの化学反応式の1例を示すと、(a)のようにな
る。
An example of these chemical reaction formulas is shown in (a).

F2 +C&CD3− NaF2 +CO2+1/2 
02 ”’(4)この反応により、ガス中のフッ素、1
モルに対し、二酸化炭素1モルの割合で定量的に二酸化
炭素に変換される。その池の化合物においても、フッ素
に対し二酸化炭素に変換される割合は同じである。
F2 +C&CD3- NaF2 +CO2+1/2
02 ”' (4) Through this reaction, fluorine in the gas, 1
It is quantitatively converted into carbon dioxide at a ratio of 1 mole of carbon dioxide per mole. In the pond compounds, the proportion of fluorine converted to carbon dioxide is the same.

上記反応は、充填層を100℃以上の温度に保つことに
よって迅速に進行するが、その際充填層の反応活性を上
げるため、粒子径はなるべく小さいものを使用する必要
がある。
The above reaction proceeds rapidly by keeping the packed bed at a temperature of 100° C. or higher, but in this case, in order to increase the reaction activity of the packed bed, it is necessary to use particles with a particle size as small as possible.

次に、フッ素を他のガスに変換する物質としては単体が
挙げられ、この場合は反応によりフッ素と単体物質との
化合物となる。化学反応式の1例を示すと、山)のよう
になる。
Next, substances that convert fluorine into other gases include simple substances, and in this case, a compound of fluorine and the simple substance is formed through a reaction. An example of a chemical reaction formula is as shown below.

2 F2 +Si  → SiF 4・・・色)この場
合の単体物質としては、Si、Ge、P、Sb。
2F2 +Si → SiF 4...color) In this case, the simple substances are Si, Ge, P, and Sb.

Se、Te、W、Mo、V、B等が挙げられる。Examples include Se, Te, W, Mo, V, and B.

上記したような、フッ素ガス2モルに対して1モルの割
合でフッ化物ガスが発生する単体としてはSi、Ge等
が、フッ素ガス3モルに対して2モルの割合でフッ化物
ガスが発生するしのとしてはB等が、フッ素ガス5モル
に対して2モルの割合でフッ化物ガスが発生するものと
してはP、シ、Sb等が、フッ素ガス3モルに対して1
モルの割合でフッ化物ガスが発生するものとしてはSe
、Te、W、Mo等がそれぞれ挙げられる。
As mentioned above, fluoride gas is generated at a ratio of 1 mole per 2 moles of fluorine gas.Si, Ge, etc. generate fluoride gas at a ratio of 2 moles per 3 moles of fluorine gas. Examples of substances that generate fluoride gas include B, and examples that generate fluoride gas at a ratio of 2 moles to 5 moles of fluorine gas include P, Si, Sb, etc., and 1 mole to 3 moles of fluorine gas.
Among those that generate fluoride gas in molar proportions, Se
, Te, W, Mo, etc., respectively.

上記充填層においても、温度は100℃以上に保つのが
好ましく、反応に使用する単体も反応活性を上げるため
、細かい粒径の粉末を使用するのが好ましい、装置につ
いての詳しい説明は後述するが、添付した第1図におい
てこれらの材料を充填した充填層Aは、No、1充填層
■で示す。
In the above-mentioned packed bed, the temperature is preferably maintained at 100°C or higher, and in order to increase the reaction activity of the single substance used in the reaction, it is preferable to use powder with a fine particle size.A detailed explanation of the apparatus will be given later. , In the attached FIG. 1, the packed layer A filled with these materials is indicated by No. 1 Filled layer ■.

充填層Aを通過したガス中の酸素濃度およびその他の成
分の濃度を測定する方法としては。
As a method for measuring the concentration of oxygen and other components in the gas that has passed through the packed bed A.

ガスクロマトグラフィーまたは赤外線吸収スペクトル(
以後、LRと略す、ンを用いる。
Gas chromatography or infrared absorption spectrum (
Hereinafter, it will be abbreviated as LR.

検知器に供給されるガスは、フッ素量に対して化学量論
的に対応した他のガス成分とおよびガス中に初めからふ
くまれていた他の成分であるが、検知部に悪影響を与え
るフッ素ガスは安全なガスに変換されているので、その
他に腐食性のガスがなければ通常タイプのガスクロマト
グラフィーまたはIR測定用セルが使用できる。
The gas supplied to the detector consists of other gas components stoichiometrically corresponding to the amount of fluorine and other components originally contained in the gas. Since the gas has been converted to a safe gas, a conventional type of gas chromatography or IR measurement cell can be used if no other corrosive gases are present.

本発明はフッ素の他に検知部に対し腐食性のガスを含ま
ないものおよび充填層と反応しないガスを対象とし、通
常タイプのガスクロマトグラフィーまたは!R測定用セ
ルにより分析を行う。
The present invention targets gases that do not contain corrosive gases to the detection part other than fluorine and gases that do not react with the packed bed, and are applicable to ordinary types of gas chromatography or! Analysis is performed using an R measurement cell.

ガスクロマトグラフィーにより測定を行う場合は、変換
されるガスおよびその他の成分の保持時間が既知のガス
クロ用充填剤を用いれば、分析条件を必要な値に設定す
ることにより、各成分の濃度を測定することができる。
When measuring by gas chromatography, if a gas chromatography packing material with known retention times for the gas to be converted and other components is used, the concentration of each component can be measured by setting the analysis conditions to the required values. can do.

特に、エキシマレーザ−ガスにおいては、Kr、 Xe
、^r、酸素の濃度測定が必要となるが、ポリスチレン
−ジビニルベンゼン共重合系のポーラスポリマー成型体
を用いることにより、上記分析ができる。
In particular, in excimer laser gas, Kr, Xe
Although it is necessary to measure the concentration of oxygen, the above analysis can be performed by using a molded porous polymer of polystyrene-divinylbenzene copolymer.

一方、IRの場合は、発生するガスの濃度と赤外線の吸
収値を予めプロットすることにより、初めに含まれてい
るフッ素ガスの濃度を知ることができる。IHの場合、
総てのガス成分の濃度を知ることは難しく5発生するガ
スに対し他のガスの成分が大きく変動しないことが必要
である。また、濃度と吸収値が直線に近い関係になるの
は、数%以下の低濃度域なので、高濃度のガスを分析す
る場合は既知の希釈率になるように、ガスを希釈する操
作を行う必要がある。
On the other hand, in the case of IR, by plotting the concentration of generated gas and the absorption value of infrared rays in advance, it is possible to know the concentration of fluorine gas initially contained. In the case of IH,
It is difficult to know the concentration of all gas components, and it is necessary that the components of other gases do not vary greatly with respect to the generated gas. Also, the relationship between concentration and absorption value is close to a straight line in the low concentration range of a few percent or less, so when analyzing a high concentration gas, the gas must be diluted to a known dilution ratio. There is a need.

ガス中に充填層Aで発生するガスが全然含まれていない
場合、上述の方法で測定した値からの攪算値がそのまま
フッ素濃度となり、充填層も充填層Aのみでよいので、
上記充填層とガスクロマトグラフィーまたはIRからな
る検知部だけの装置でよい。
If the gas does not contain any gas generated in the packed bed A, the agitation value from the value measured by the above method will be the fluorine concentration as it is, and the packed bed only needs to be the packed bed A.
An apparatus consisting only of the above-mentioned packed bed and a detection section consisting of gas chromatography or IR may be sufficient.

一方充填層Aによって変換されるガスと同じガスが測定
するガス中に初めから含まれている場合、ガス中のフッ
素濃度を測定するためにはガス中に初めから存在するそ
のガスの濃度を予め知っておく必要があり、フッ素を含
むガスを直接ガスクロマトグラフィーに導入すると検知
部が破墳するおそれがあるので、フッ素ガスを充填層A
で変換するガスと異なるガスに変換するか、反応により
フッ化物の固体と7なる化合物を用いてフッ素を充填層
に固定した後、ガスクロマトグラフィーまたはIRセル
に導入することにより、ガス中に初めから含まれている
該ガス濃度を測定することができる。
On the other hand, if the same gas as the gas converted by packed bed A is contained in the gas to be measured from the beginning, in order to measure the fluorine concentration in the gas, the concentration of the gas originally present in the gas must be determined in advance. It is necessary to know that if a gas containing fluorine is directly introduced into a gas chromatography system, the detection part may be ruptured, so the fluorine gas should be
fluorine is converted into a gas different from the gas to be converted, or by fixing fluorine in a packed bed using solid fluoride and the compound 7 by reaction, and then introducing it into a gas chromatography or IR cell. The concentration of the gas contained therein can be measured.

充填層Aで変換するガスと異なるガスを発生させる充填
剤としては、充填層Aと全く同じ物質の内の一つを用い
ることができ、この場合充填層Aと充填層Bの物質を異
なるものにすればよい、この場合充填層Bは、第1図で
はNo、2充填層■にあたる一つだけでよい。
As a filler that generates a gas different from the gas converted in packed bed A, one of the same substances as packed bed A can be used; in this case, the materials in packed bed A and packed bed B are different. In this case, only one filling layer B is required, which corresponds to No. 2 filling layer ■ in FIG.

一方固定方法としては、フッ素と直接反応させて固体の
フッ化物として固定する場合と、フッ化物ガスにした後
、アルカリ金属またはアルカリ土類の化合物の充填層を
後に設けて、フッ化物として固定する場合の二通りが考
えられる。
On the other hand, fixing methods include directly reacting with fluorine to fix it as a solid fluoride, and fixing it as a fluoride by forming a fluoride gas and then providing a packed layer of an alkali metal or alkaline earth compound. There are two possible cases.

フッ素と反応させる元素としてはフッ素との反応により
、化合物を生成する元素であれば何でもよ< 、St、
Ge、P、Sb、Te、S、W、No、V、Fe、Cr
、MnCo、Zn、Sn、Pb、TI、Zr、Se等が
挙げられる。
The element to be reacted with fluorine may be any element that produces a compound by reaction with fluorine.
Ge, P, Sb, Te, S, W, No, V, Fe, Cr
, MnCo, Zn, Sn, Pb, TI, Zr, Se, etc.

この場合、Fe、Cr、Mn、Co、Zn、Ti、Zr
、Sn、Pb等はフッ素との反応により、FeF3 、
CrF3 、MoF3−笠の固体状フッ化物を生成する
ので、そのまま固定化される。
In this case, Fe, Cr, Mn, Co, Zn, Ti, Zr
, Sn, Pb, etc. react with fluorine to form FeF3,
Since solid fluoride of CrF3 and MoF3-kasa is produced, it is immobilized as it is.

この場合も充填層Bは、第1図においてはNo。In this case as well, the filled bed B is No. in FIG.

2充填層■だけとなる。There will be only 2 filled layers ■.

一方、Si、Ge、P、Sb、S、Se、Te、W、M
o、ν等はフッ素との反応により、ガス状フッ化物を生
成するのでこの場合、下記の反応を用いる。
On the other hand, Si, Ge, P, Sb, S, Se, Te, W, M
Since o, v, etc. produce gaseous fluoride by reaction with fluorine, the following reaction is used in this case.

2 F2 +Sl  −*  SiF 、・・・山)S
iF4 +  2Ca(OH)z →2CaF2 + 
5102 +21i20−icl上記式(blの反応に
おいて、それぞれの元素により原子価が異なるので、フ
ッ化物の価数は多少異なるが、反応の形は同じである。
2 F2 +Sl −* SiF ,... mountain)S
iF4 + 2Ca(OH)z →2CaF2 +
5102 +21i20-icl In the reaction of the above formula (bl), each element has a different valence, so the valence of the fluoride differs somewhat, but the form of the reaction is the same.

一方式(C,lの反応において、水酸化カルシウムに相
当するアルカリ金属およびアルカリ土類金属化合物とし
ては、アルカリ土類金属およびアルカリ金属の水酸化物
(例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、水酸化マグネシウム、水酸化ストロンチウム、
水酸化バリウム等)、酸化物(例えば酸化リチウム、酸
化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム。
In the reaction of one formula (C, l), the alkali metal and alkaline earth metal compounds corresponding to calcium hydroxide include alkaline earth metal and alkali metal hydroxides (for example, lithium hydroxide, sodium hydroxide, hydroxide potassium, magnesium hydroxide, strontium hydroxide,
barium hydroxide, etc.), oxides (e.g. lithium oxide, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide).

酸化マグネシウム、酸化バリウム等)、炭酸塩(例えば
炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マ
グネシウム、炭酸カルシウム炭酸ストロンチウム、炭酸
バリウム等)、重炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩またはソーダ
ライム(水酸化カルシウム、酸化カルシウム、水酸化ナ
トリウム、水等の混合物)等を使用することができるが
、特にソーダライムといわれる水酸化カルシウム、酸化
カルシウム、水酸化ナトリウムの混合物が定量的な酸素
ガスの発生等から考えて好ましく、使用する化合物は微
粒子のものを用いるのが好ましい。
magnesium oxide, barium oxide, etc.), carbonates (e.g. lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, strontium carbonate, barium carbonate, etc.), bicarbonates, sulfates, nitrates or soda lime (calcium hydroxide, (mixtures of calcium oxide, sodium hydroxide, water, etc.) can be used, but soda lime, a mixture of calcium hydroxide, calcium oxide, and sodium hydroxide, can be used in particular because it generates quantitative oxygen gas. Preferably, the compound used is in the form of fine particles.

ここで、山)、(C1の反応を行う層、すなわち充填層
Bは、第1図ではそれぞれ、NO,2充填層■、N01
3充填層■となる。
Here, in FIG. 1, the layers in which the reactions of (mountain) and (C1) occur, that is, the packed bed B, are NO, 2 packed layers
There will be 3 packed layers■.

この場合も、カラムは室温でも使用可能であるが、ヒー
ター等で1009C以上に保つのが好ましい。
In this case as well, the column can be used at room temperature, but it is preferably kept at 1009C or higher using a heater or the like.

このように、ガスのフッ素を他のガスに変換し、そのガ
スの濃度をガスクロマトグラフィーまたIHによって測
定するという方法により、ガス中のフッ素、またはフッ
素およびその他の成分の濃度を迅速に測定することが、
可能になった。
In this way, the concentration of fluorine or fluorine and other components in a gas can be rapidly determined by converting the fluorine in the gas into another gas and measuring the concentration of the gas by gas chromatography or IH. That is,
It's now possible.

この方法は、フッ素を含む様々なガスに適用でき、また
その検出範囲も、フッ素の場合F2として数PI)lか
ら数十%、その他の成分も同様に数pp−から数十%と
非常に広い範囲におよんでいる。この方法を応用した装
置は第1図のようになる。
This method can be applied to various gases containing fluorine, and its detection range is very wide, from several PI) to several tens of percent for fluorine, and from several pp- to several tens of percent for other components. It covers a wide range. A device to which this method is applied is shown in FIG.

そこで第1図に従い、本装置の測定方法を説明する。こ
の図は、ガスクロマトグラフィーを測定装置として使用
した場合を示す。
Accordingly, the measuring method of this apparatus will be explained with reference to FIG. This figure shows the case where gas chromatography is used as the measuring device.

まず■■■■の弁を開け、フローメーターにより一定流
量の測定用ガスを数十秒から数分、No、1充填層■に
流して試料導入器■にそのガスをサンプリングし、その
後ガスクロマトグラフィーで分析することにより、p+
(フッ素ガス濃度+No、!充填層■で変換されるガス
と同じ成分のガス濃度)の測定ができる。 一方、ガス
中にN011充填層■で変換されるガスと同じ成分のガ
スが含まれているかどうかを調べるためには、■■[相
]■の弁を開き、測定用のガスを同じ流量でNo、2充
填層■、NO63充填層■に流すことによりP2  (
NO,l充填層■で変換されるガスと同じ成分のガス濃
度)が測定できる。
First, open the valve ■■■■, and use a flow meter to flow a constant flow rate of measurement gas into the No. 1 packed bed ■ for several tens of seconds to several minutes, sample the gas into the sample introducer By analyzing p+
(Fluorine gas concentration + No,! Gas concentration of the same component as the gas converted in the packed bed ■) can be measured. On the other hand, in order to check whether the gas contains a gas with the same components as the gas converted in the N011 packed bed ■, open the valve for ■■ [phase] ■ and inject the measurement gas at the same flow rate. P2 (
It is possible to measure the gas concentration of the same component as the gas converted in the NO, l packed bed (2).

この場合、各成分の容量はガスクロマトグラフィーによ
り保持時間およびピーク面積によって表わされるので、
予め各成分の保持時間を測定してピーク面積と成分濃度
との関係を検量線から求めておけば、すぐにそれらのそ
の濃度を知ることができる。
In this case, the capacity of each component is expressed by retention time and peak area in gas chromatography, so
If the retention time of each component is measured in advance and the relationship between the peak area and the component concentration is determined from a calibration curve, its concentration can be immediately known.

この中で問題となるフッ素濃度につき、二酸化炭素に変
換する場合を考えてみると、(5)式かられかるように
1モルのF2ガスは、1モルのC02ガスにコンバート
されるので、元のフッ素ガス濃度はn (pt  I)
2 )で計算すればよい。
Regarding the fluorine concentration, which is a problem in this, if we consider the case of converting it to carbon dioxide, as shown in equation (5), 1 mole of F2 gas is converted to 1 mole of CO2 gas, so the original The fluorine gas concentration is n (pt I)
2) can be calculated.

ここで、Dは補正係数である。Here, D is a correction coefficient.

IHによる分析の場合も、装置は殆ど同じで試料導入器
の所に代わりにIRセルを設け、試料ガスによりセル内
が完全に置き代わった後に、本装置より切り離して赤外
線吸収を測定できる装置に取り付けられるようにするか
、IRセルをそのまま赤外線測定用の装置に組み込むこ
とにより、オンタイムでフッ素濃度の測定ができること
になる。
In the case of IH analysis, the equipment is almost the same; an IR cell is installed instead of the sample introducer, and after the inside of the cell has been completely replaced by the sample gas, it can be separated from the main equipment to measure infrared absorption. By making it possible to attach the IR cell or by incorporating the IR cell into an infrared measuring device, the fluorine concentration can be measured on-time.

本装置は特にエキシマレーザ−ガスのフッ素濃度分析針
として、非常に有効である。 エキシマレーザ−は、装
置の作動中に出力の低下が起きる場合があるが、その原
因はガス中のフッ素濃度および成分として含まれるKr
、XeまたはAr濃度の低下、酸素、その他の不純物ガ
スの生成のためと考えられている。
This device is particularly effective as a fluorine concentration analysis needle for excimer laser gas. Excimer lasers may experience a drop in output during operation, but this is due to the concentration of fluorine in the gas and the Kr content as a component.
This is thought to be due to a decrease in the , Xe or Ar concentration, and the generation of oxygen and other impurity gases.

不純物の除去は、吸着法やコールドトラップ法で行うこ
とができるが、レーザーガス中のフッ素濃度の監視は、
その分析の複雑さや、ハンドリングの難しさにより行わ
れていないのが現状である9そのため、レーザー出力の
低下が、不純物ガスの発生によるものか、フッ素ガスの
濃度の低下によるものか、把握することができなかった
Removal of impurities can be performed by adsorption or cold trap methods, but monitoring of fluorine concentration in the laser gas is
Currently, this analysis is not performed due to the complexity of the analysis and the difficulty of handling.9 Therefore, it is necessary to understand whether the decrease in laser output is due to the generation of impurity gas or the decrease in the concentration of fluorine gas. I couldn't do it.

ガスクロマトグラフィーを使用した本装置によれば、フ
ッ素濃度の他、その重要な成分であるにr、Xe、Ar
等の希ガスの濃度も一挙に分析することができるため、
かかる問題が解決できるもので、効率的なレーザー発振
が可能となる。
According to this device using gas chromatography, in addition to the fluorine concentration, its important components such as r, Xe, and Ar
It is possible to analyze the concentration of rare gases such as
By solving this problem, efficient laser oscillation becomes possible.

また、本発明のガスクロマトグラフィーによるガス成分
濃度の分析方法は、特願昭63−79088号で開示し
た酸素センサーによるフッ素濃度の測定装置や本発明の
!Rによるフッ素濃度の測定方法とも併用することがで
き、その目的によって両者を使い分けることができる。
Furthermore, the method of analyzing gas component concentration using gas chromatography of the present invention is applicable to the fluorine concentration measuring device using an oxygen sensor disclosed in Japanese Patent Application No. 1988-79088, and the method of the present invention! It can also be used in conjunction with the method for measuring fluorine concentration using R, and both can be used properly depending on the purpose.

[実施例] 以下、実施例により詳しく説明するが、本発明はかかる
実施例に限られるものではない。
[Examples] Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

実施例1 第1図に示す装置のNo、1充填層■だけを用い、ヘリ
ウムガス中に既知濃度のフッ素ガスおよびKrが含有さ
れたものを用いてNo、 1充填層■中を50cc/s
inの流速で30秒以上流し試料導入器によりサンプリ
ングして、ピーク面積と濃度(volχ)の関係の検量
線を作成しておく。
Example 1 Using only the No. 1 packed bed (2) of the apparatus shown in Fig. 1, a helium gas containing known concentrations of fluorine gas and Kr was used to generate a flow rate of 50 cc/s in the No. 1 packed bed (2).
A calibration curve of the relationship between peak area and concentration (volχ) is created by sampling with a sample introducer at a flow rate of in for 30 seconds or more.

この際、ガスクロマトグラフィーのカラムの充填剤とし
てはポリスチレンージビニールベンゼン共重合体のポー
ラスポリマーパウダーであるボラバックQ (Wate
rs製)を用い、カラムは2.3φX1mとし、カラム
の温度30℃、キャリヤーガスはヘリウムで流量を25
cc/鳳inとして行った。この時の保持時間は、02
:0.24■in、CO2: 0.651inであった
At this time, as a packing material for the gas chromatography column, Borabac Q (Wate
rs), the column was 2.3φ x 1m, the column temperature was 30℃, and the carrier gas was helium with a flow rate of 25℃.
I went as cc/Otori in. The holding time at this time is 02
: 0.24 inch, CO2: 0.651 inch.

次にフッ素ガス、およびKrの濃度を第1表のように調
節したヘリウムガスを用い、キャリヤーガス流量を同様
にし、その時のピーク面積より各成分の濃度を読み取っ
た。
Next, using fluorine gas and helium gas whose Kr concentration was adjusted as shown in Table 1, the carrier gas flow rate was kept the same, and the concentration of each component was read from the peak area at that time.

フッ素を二酸化炭素に変換するためのN011充填層■
としては、モネル製8φX100Lのカラムに炭酸ソー
ダ10gを充填して用いた。試料ガスの成分および濃度
、測定されたガスの成分および濃度を第1表に示す。
N011 packed bed for converting fluorine to carbon dioxide■
A Monel 8φ x 100L column was filled with 10g of soda carbonate. The components and concentrations of the sample gas and the components and concentrations of the measured gases are shown in Table 1.

この結果よりわかるように、導入したガスに対し、ガス
クロマトグラフィーによる各成分の濃度測定結果はよく
一致し、この場合実用上回も問題ないということがわか
った。
As can be seen from the results, the concentration measurement results of each component by gas chromatography were in good agreement with the introduced gas, and it was found that there was no problem in practical use in this case.

(換算係数 n;1) 実施例2 実施例1と同様の装置で、A「、Ne、フッ素からなる
ガスで既知濃度のものにつき、同様の測定を行った。こ
の際、ガスクロマトグラフィーのカラムの充填剤として
はポリスチレンージビニールベンゼン共重合体のポーラ
スポリマーであるGa5kuropack 54 (ガ
スクロ工業社製)を用い、カラムは3φX6mとし、カ
ラムの温度は一72℃(ドライアイス−アセトン浴)、
キャリヤーガスはヘリウムとし流量を30CC/膳in
に設定した。
(Conversion factor n; 1) Example 2 Using the same apparatus as in Example 1, similar measurements were carried out on gases consisting of A, Ne, and fluorine with known concentrations. Ga5kuropack 54 (manufactured by Gascro Kogyo Co., Ltd.), which is a porous polymer of polystyrene-divinylbenzene copolymer, was used as the packing material, the column was 3φ x 6m, and the column temperature was -72°C (dry ice-acetone bath).
The carrier gas is helium and the flow rate is 30CC/meal.
It was set to

゛試料ガスの成分および濃度、測定されたガスの成分お
よび濃度を第2表に示す。
゛The components and concentrations of the sample gas and the components and concentrations of the measured gases are shown in Table 2.

(換算係数 n=1) 第2表 実施例3 第1図に示す装置を用い、にr + 5.00volχ
、フッ素: 0.200volX、CO2: 0.05
0volX、He : 94.75χになるように試料
ガスの成分を調節したガスを用いて、その成分濃度の分
析を行った。
(Conversion coefficient n=1) Table 2 Example 3 Using the apparatus shown in Figure 1, r + 5.00volχ
, Fluorine: 0.200volX, CO2: 0.05
Using a sample gas whose components were adjusted to 0volX, He: 94.75χ, the component concentration was analyzed.

No、1充填層■およびNo、2充填層■、No、3充
填層■の温度は150℃に設定し、■には重炭酸ソーダ
、■にはソーダライム、■にはSl金属の粉末を、それ
ぞれフッ素によるパッシベーションを行ったSuS製1
0φxiootのカラムに充填しして用いた。
The temperature of No. 1 packed bed ■, No. 2 packed bed ■, and No. 3 packed bed ■ was set at 150°C, and sodium bicarbonate was added to ■, soda lime was added to ■, and Sl metal powder was added to ■, respectively. Made of SuS with fluorine passivation 1
It was used after being packed into a 0φxioot column.

ガスクロマトグラフィーによる分析の条件は実施例1と
同様にした。
The conditions for analysis by gas chromatography were the same as in Example 1.

No、 1充填層■のみを通した時の分析結果は、にr
: 5.08vol!、 CO2: 0.255vol
$となり、一方■■を通した後の分析結果は、にr :
 4.96volχ、CO2: 0.053volχと
なった。(換算係数n−1)この結果より、各成分の濃
度を求めると、 Kr: 5.08volX、CO2:
 0.053 volχ、フッ素: 0.202vol
χ、He : 94.67 volχとなり、C02を
含む系でも、問題なくフッ素濃度の測定ができることが
わかった。
No. The analysis result when passing only 1 packed bed ■ is as follows.
: 5.08vol! , CO2: 0.255vol
On the other hand, the analysis result after passing through ■■ is r:
4.96volχ, CO2: 0.053volχ. (Conversion coefficient n-1) From this result, the concentration of each component is calculated as follows: Kr: 5.08volX, CO2:
0.053 volχ, fluorine: 0.202 vol
χ, He: 94.67 volχ, indicating that the fluorine concentration can be measured without any problem even in a system containing CO2.

[発明の効果] 本発明により、簡単な方法、操作および装置を用いて、
ガス中のフッ素、にr、Ar 、 Ne等の濃度が迅速
、正確に測定でき、特にエキシマレーザ−ガス中の各成
分の濃度を迅速に測定することができるので、ガス中の
組成を最適値に制御でき、安定なレーザー発振を行うた
め、非常に有効な方法となる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, using a simple method, operation and device,
The concentration of fluorine, nitrogen, Ar, Ne, etc. in the gas can be measured quickly and accurately, and in particular, the concentration of each component in the excimer laser gas can be quickly measured, so the composition in the gas can be adjusted to the optimum value. This is a very effective method because it can be controlled to achieve stable laser oscillation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の装置の概略図を示すものであり、0は
水分を吸着、除去するためにシリカゲルが充填された層
であり、[株]は試料ガスを一定量サンプリングし、直
接ガスクロマトグラフィーで分析するための試料導入器
である。 ■・・・・・・No、 1充填層  ■・・・・・・N
o、2充填層■・・・・・・No、3充填層  [相]
・・・・・・試料導入器;二度制一部
Figure 1 shows a schematic diagram of the device of the present invention, where 0 is a layer filled with silica gel to adsorb and remove moisture. This is a sample introducer for chromatography analysis. ■・・・・・・No, 1 packed layer ■・・・・・・N
o, 2 packed beds ■・・・No, 3 packed beds [Phase]
・・・・・・Sample introducer; Part 2 system

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくともフッ素を含む試料ガス中の成分の濃度
を測定する方法において、該ガスを下記の二つの充填層
、 充填層A:フッ素ガスを二酸化炭素または金属フッ化物
ガスに変換する物質を含む充填層。 充填層B:充填層Aで使われる物質で充填層Aと異なる
ガスに変換する物質、またはフッ素ガスを充填層に固定
する物質を含む充填層。 のうち、充填層Aのみ、または充填層A、充填層Bの二
つの工程をそれぞれ別個に通過させ、検知器に導き、ガ
ス成分の濃度をそれぞれ測定することを特徴とする含フ
ッ素ガス成分濃度測定方法。
(1) In a method for measuring the concentration of a component in a sample gas containing at least fluorine, the gas is divided into the following two packed layers: Filled layer A: Contains a substance that converts fluorine gas into carbon dioxide or metal fluoride gas Filled layer. Packed bed B: A packed bed containing a substance used in the packed bed A that converts into a gas different from that of the packed bed A, or a substance that fixes fluorine gas to the packed bed. Among these, the concentration of fluorine-containing gas components is characterized in that only the packed bed A, or the two steps of the packed bed A and the packed bed B are passed through each separately and guided to a detector to measure the concentration of each gas component. Measuring method.
(2)少なくともフッ素を含む試料ガス中の成分の濃度
を測定する装置において、下記の充填層充填層A:フッ
素ガスを二酸化炭素または金属フッ化物ガスに変換する
物質を含む充填層。 充填層B:充填層Aで使われる物質で充填層Aと異なる
ガスに変換する物質、またはフッ素ガスを充填層に固定
する物質を含む充填層。 および検知部のうち、充填層Aおよび検知部、または充
填層A、充填層Bおよび検知部より構成されることを特
徴とする含フッ素ガス成分濃度測定装置。
(2) In an apparatus for measuring the concentration of a component in a sample gas containing at least fluorine, the following packed bed Packed bed A: A packed bed containing a substance that converts fluorine gas into carbon dioxide or metal fluoride gas. Packed bed B: A packed bed containing a substance used in the packed bed A that converts into a gas different from that of the packed bed A, or a substance that fixes fluorine gas to the packed bed. and a fluorine-containing gas component concentration measuring device comprising a packed bed A and a detection part, or a packed bed A, a packed bed B, and a detection part, of the detection part.
(3)少なくともフッ素を含む試料ガス中の成分の濃度
を測定する装置において、請求項(2)より構成される
ことを特徴とするエキシマガスレーザー中の含フッ素ガ
ス成分濃度測定装置。
(3) A device for measuring the concentration of a component in a sample gas containing at least fluorine, characterized in that it is configured as in claim (2).
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