JPH0718862B2 - Fluorine concentration measuring method and apparatus - Google Patents

Fluorine concentration measuring method and apparatus

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JPH0718862B2
JPH0718862B2 JP33011588A JP33011588A JPH0718862B2 JP H0718862 B2 JPH0718862 B2 JP H0718862B2 JP 33011588 A JP33011588 A JP 33011588A JP 33011588 A JP33011588 A JP 33011588A JP H0718862 B2 JPH0718862 B2 JP H0718862B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、フッ素を含有するガス中のフッ素濃度の測定
方法およびその装置、および特にエキシマガスレーザー
中のフッ素濃度測定装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for measuring a fluorine concentration in a gas containing fluorine and an apparatus therefor, and particularly to an apparatus for measuring a fluorine concentration in an excimer gas laser.

[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、一般的には、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 are known as a method for analyzing the fluorine concentration in a gas, but generally, two methods, a wet method and a dry method, are known.

湿式法としては、(1)LiCl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。
Known wet methods include (1) a method in which fluorine gas is passed through a LiCl solution to oxidize chlorine, and this is analyzed by an electrode.

[S.Kaye,M.Griggs:Anal.Chem.,40,2217,(1968)] また、乾式方法としては、(2)NaFペレットにより試
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",Encyclopedia of Ind
ustrial Chemical Analsis,Vol.13,Newyork−London−S
ydney−Tronto,1971]、(3)ガスクロマトグラフ法と
して、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[E.Rudzitis:Anal.Chem.3
5,465,(1963)]、等が知られている。
[S.Kaye, M.Griggs: Anal.Chem., 40,2217, (1968)] Further, as a dry method, (2) after removing HF in the sample gas with NaF pellets, fluorine was passed through the NaCl layer. React, absorb the generated chlorine gas in NaOH solution,
Method of determining the generated hypochlorous acid by iodometric titration [A.
MGMacdonaldet al, “Fluoline”, Encyclopedia of Ind
ustrial Chemical Analsis, Vol.13, Newyork-London-S
ydney-Tronto, 1971], (3) As a gas chromatographic method, a special material such as nickel is used in the part where the sample contacts, and the thermoconductivity cell is coated with PTFE and the fluorine gas is directly analyzed. [E.Rudzitis: Anal.Chem.3
5,465, (1963)], 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、(1)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吹き込み時の工
学的条件の設定や、分析時のPHの調節等、装置や操作が
複雑になり、(2)では反応が2段に渡るため装置が複
雑になり、精度が上がり難く、(3)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, in (1), since it is necessary to completely absorb the fluorine gas into the liquid, setting of engineering conditions during blowing and adjustment of PH during analysis Etc., the apparatus and operation are complicated, and the reaction is complicated in two steps in (2), the accuracy is difficult to increase, and in (3), it is necessary to coat the thermal conductivity cell. There are various problems such as a decrease in sensitivity and an expensive material for the device.

本発明は、上記のような従来方法の問題点を解決するた
めになされたもので、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を提供する
ものである。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the conventional method, and provides a method for analyzing the fluorine concentration in a gas very quickly and accurately using a simple device. .

[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Ca(OH)等のアルカリ
化合物との反応により、定量的に酸素ガスが発生するこ
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酸素にコンバー
トせしめた後、酸素センサーによって迅速にその酸素濃
度を測定するものである。
[Means for Solving Problems] The method of the present invention has been made paying attention to the quantitative generation of oxygen gas by the reaction of fluorine gas with an alkali compound such as Ca (OH) 2. In this way, the highly toxic and active fluorine gas is converted into oxygen that is easy to handle, and then the oxygen concentration is quickly measured by the oxygen sensor.

すなわち本発明は、フッ素等を含む試料ガス中のフッ素
濃度を測定する方法において、上記ガスをアルカリ金属
またはアルカリ土類金属の化合物を含む充填層を含む充
填層を通す工程、フッ素と反応して化合物を生成する元
素を含む充填層を通す工程または該充填層とアルカリ金
属またはアルカリ土類金属の化合物を含む二つの層から
なる充填層を通す工程を通過したガスを、それぞれ酸素
センサーからなる検知部に導き、両者の酸素濃度を比較
することにより、試料ガス中のフッ素濃度を求めること
を特徴とするガス中のフッ素濃度測定方法、アルカリ金
属またはアルカリ土類金属の化合物を含む充填層、フッ
素と反応して化合物を生成する元素を含む充填層または
該充填層とアルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合
物を含む二つの層からなる充填層、および酸素センサー
からなる検知部より構成されることを特徴とするフッ素
濃度測定装置、および上記装置より構成されるエキシマ
レーザーガス中のフッ素濃度測定装置である。
That is, the present invention, in the method for measuring the fluorine concentration in a sample gas containing fluorine or the like, the step of passing the gas through a packed layer containing a packed layer containing a compound of an alkali metal or an alkaline earth metal, reacting with fluorine The gas passed through the step of passing a packed bed containing an element that forms a compound or the step of passing a packed bed consisting of the packed bed and two layers containing a compound of an alkali metal or an alkaline earth metal is detected by an oxygen sensor, respectively. The method for measuring the fluorine concentration in a gas, which is characterized by determining the fluorine concentration in a sample gas by comparing the oxygen concentrations of the two, a packed bed containing a compound of an alkali metal or an alkaline earth metal, and fluorine. A packed layer containing an element that reacts with the compound to form a compound or two layers containing the packed layer and a compound of an alkali metal or an alkaline earth metal Ranaru packed layer, and the fluorine concentration measuring apparatus characterized by being composed of detection portions consisting of oxygen sensor, and a fluorine concentration measuring device of the excimer laser gas composed of the apparatus.

また、本発明の上記ガスをアルカリ金属またはアルカリ
土類金属の化合物を含む充填層を通した後、酸素センサ
ーからなる検知部に導き、試料ガス中のフッ素濃度を求
めることを特徴とするガス中のフッ素濃度測定方法、ア
ルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物を含む充填
層および酸素センサーからなる検知部により構成される
ことを特徴とするガス中のフッ素濃度測定装置、および
上記装置より構成されるエキシマレーザーガス中のフッ
素濃度測定装置は、酸素成分を含まないガスに対して使
用される方法および装置である。
In addition, after passing the above-mentioned gas of the present invention through a packed bed containing a compound of an alkali metal or an alkaline earth metal, it is led to a detection part consisting of an oxygen sensor, and the fluorine concentration in the sample gas is determined. Fluorine concentration measuring method, a packed bed containing a compound of an alkali metal or an alkaline earth metal and a detector comprising an oxygen sensor, and a device for measuring the fluorine concentration in a gas, and the above device. The device for measuring the concentration of fluorine in excimer laser gas is a method and device used for a gas containing no oxygen component.

本発明の原理を、化学反応式により簡単に説明すると、
まずガス中のフッ素と水酸化カルシウムとの反応は下記
の式(a)により表わされる。
Briefly explaining the principle of the present invention by a chemical reaction formula,
First, the reaction between fluorine in the gas and calcium hydroxide is represented by the following formula (a).

F2+Ca(OH)→CaF2+H2O+1/2O2 …(a) この反応により、ガス中のフッ素、2原子当量に対し、
酸素1原子当量の割合で定量的に酸素にコンバートされ
る。上記反応は、アルカリ土類金属の場合の反応であ
り、アルカリ金属は多少反応係数は異なるが、反応形式
は同様で、発生する酸素量も同様である。
F 2 + Ca (OH) 2 → CaF 2 + H 2 O + 1 / 2O 2 (a) By this reaction, with respect to fluorine and 2 atomic equivalents in the gas,
It is quantitatively converted into oxygen at a ratio of one atomic equivalent of oxygen. The above reaction is a reaction in the case of an alkaline earth metal. Alkali metal has a slightly different reaction coefficient, but the reaction mode is the same and the amount of oxygen generated is also the same.

上記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、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
えて好ましい。
In the above reaction, as the alkali metal and alkaline earth metal compounds corresponding to calcium hydroxide, hydroxides of alkaline earth metals and alkali metals (for example, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, water Strontium oxide, barium hydroxide, etc., oxides (eg lithium oxide, sodium oxide,
Potassium oxide, calcium oxide, magnesium oxide, barium oxide, etc.), carbonate (for example, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, magnesium carbonate, calcium strontium carbonate, barium carbonate, etc.), bicarbonate, sulfate, nitrate or Soda lime (a mixture of calcium hydroxide, calcium oxide, sodium hydroxide, water, etc.) can be used, but a mixture of calcium hydroxide, calcium oxide and sodium hydroxide, which is called soda lime, is a quantitative oxygen. It is preferable considering the generation of gas.

装置についての説明は後で記すがこれらの材料を充填し
た層は、第1図においては、充填層で示す。
Although a description of the device will be given later, a layer filled with these materials is shown as a filled layer in FIG.

充填層では、室温においても使用可能であるが、効率
等から考えて、100℃以上に保つのがより好ましい。
Although the packed bed can be used even at room temperature, it is more preferably kept at 100 ° C. or higher in consideration of efficiency and the like.

一方、充填層を通過したガス中の酸素濃度を測定する
方法として、酸素センサーを用いる。
On the other hand, an oxygen sensor is used as a method for measuring the oxygen concentration in the gas that has passed through the packed bed.

用いる酸素センサーは、検知部が酸素イオン導電体で、
両端の酸素濃度勾配により濃淡電池を形成するものであ
れば、どんなものでも使用できるが、特にジルコニアに
酸化カルシウム、酸化イットリウム等を固溶化させたい
わゆる安定化ジルコニウムは、高温において酸素イオン
導電体となり、この焼結体を使用することにより、未知
試料の酸素濃度を測定開始後、数十秒という早さで正確
に測定することができる。
The oxygen sensor used in the detector is an oxygen ion conductor,
Any material can be used as long as it forms a concentration cell by the oxygen concentration gradient at both ends, but especially so-called stabilized zirconium obtained by solid solution of calcium oxide, yttrium oxide, etc. in zirconia becomes an oxygen ion conductor at high temperature. By using this sintered body, it is possible to accurately measure the oxygen concentration of an unknown sample in a few tens of seconds after starting the measurement.

本発明で使用されるジルコニア酸素センサーは、500゜
以上の温度で使用され、基準ガスとして大気を用いてい
る。
The zirconia oxygen sensor used in the present invention is used at a temperature of 500 ° or higher and uses the atmosphere as a reference gas.

またジルコニア酸素センサーは、その出力が酸素分圧の
対数に比例しているのでダイナミックレンジが広く、pp
mオーダーの低濃度測定も可能である。
The zirconia oxygen sensor has a wide dynamic range because its output is proportional to the logarithm of the oxygen partial pressure.
It is also possible to measure low concentrations on the order of m.

また、本発明の原理に基づいて、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酸素の濃
度を予め知っておく必要があり、フッ素を含むガスを直
接酸素センサーに導入するとセンサーが破壊するおそれ
があるので、一旦下記の反応により、フッ素を充填層に
固定した後、ジルコイアセンサー中に導入することによ
り、ガス中に初めから含まれている酸素濃度を測定する
ことができる。
Further, based on the principle of the present invention, in order to measure the concentration of fluorine in the gas, it is necessary to know in advance the concentration of oxygen existing in the gas. Since the sensor may be destroyed if introduced, the concentration of oxygen contained in the gas from the beginning is measured by fixing fluorine to the packed bed by the following reaction and then introducing it into the zircoia sensor. be able to.

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、充
填層で使用したものと同じ材料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。
As a fixing method, a case where it is directly reacted with fluorine to be fixed as a solid fluoride and a case where it is made into a fluoride gas and then a packed layer of the same material as that used for the packed layer is provided later and fixed as a fluoride 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るば何でもよく、Si,Ge,
P,Sb,Te,S,W,Mo,V,Fe,Cr,Mn,Co,Zn,Pb,Ti,Zr,Se等が挙
げられる。
Any element that reacts with fluorine to form a compound by reacting with fluorine may be used, such as Si, Ge,
P, Sb, Te, S, W, Mo, V, Fe, Cr, Mn, Co, Zn, Pb, Ti, Zr, Se and the like can be mentioned.

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,MnF4…等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 produce solid fluorides such as FeF 3 , CrF 3 , MnF 4, ... Be converted.

この場合、第1図においては、充填層は充填層だけと
なる。
In this case, in FIG. 1, the filling layer is only the filling layer.

一方、Si,Ge,P,Sb,S,Se,Te,W,Mo,V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, Mo, V, etc. generate a gaseous fluoride by reaction with fluorine, and therefore the following reaction is used in this case.

2F2+Si→SiF4 …(b) SiF4+2Ca(OH)→2CaF2+SiO2+2H2O …(c) 上記式(b)の反応において、それぞれの元素による原
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。
2F 2 + Si → SiF 4 (b) SiF 4 + 2Ca (OH) 2 → 2CaF 2 + SiO 2 + 2H 2 O (c) In the reaction of the above formula (b), since the valences of the respective elements are different, fluoride The valences of are slightly different, but the reaction forms are the same.

一方式(c)の反応において、フッ化物ガスとの反応に
使用される化合物は、式(a)で使用される化合物と全
く同様である。
On the other hand, in the reaction of the formula (c), the compound used for the reaction with the fluoride gas is exactly the same as the compound used in the formula (a).

ここで、(b)、(c)の反応を行う層は、第1図では
それぞれ、充填層、となる。
Here, the layers in which the reactions (b) and (c) are carried out are filled layers in FIG. 1, respectively.

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100℃以上に保つのが好ましい(第1図では示
さない)。
In this case as well, the column can be used at room temperature, but it is preferable to keep it at 100 ° C. or higher with a heater or the like (not shown in FIG. 1).

本発明に使用されるカラムは直径10mm,長さ100mn程度の
もので、フッ素ガス対して耐久性のあるものであればど
んなものでもよいが、実用的な材料としては、SUS−31
6、モネル等の材料表面にその装置の使用前にフッ素ガ
スを流す、いわゆるパッシベーションを行ったものを使
用すればよい。
The column used in the present invention has a diameter of 10 mm and a length of about 100 mn, and may be any as long as it has durability against fluorine gas, but as a practical material, SUS-31
6. A material such as monel that has been so-called passivated by flowing fluorine gas before using the device may be used.

また、中に充填する化合物の量は測定するガスのフッ素
濃度によって異なるが、2000回以上程度測定できるのに
十分な量であればよく、例えばエキシマガスレーザー中
のフッ素濃度測定の場合は、ソーダライムを10g程度充
填すれば十分である。
Further, the amount of the compound to be filled varies depending on the fluorine concentration of the gas to be measured, but may be an amount sufficient to be able to measure about 2000 times or more, for example, in the case of fluorine concentration measurement in an excimer gas laser, soda It is enough to fill about 10g of lime.

このように、ガスのフッ素を酸素にコンバートし、酸素
濃度を酸素センサーによって測定するという方法によ
り、ガス中のフッ素濃度を非常に迅速に測定すること
が、初めて可能になった。
Thus, the method of converting the fluorine in the gas into oxygen and measuring the oxygen concentration by the oxygen sensor makes it possible for the first time to measure the fluorine concentration in the gas very quickly.

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、F2として、数十ppmから数%と非常に
広い範囲におよんでいる。
This method can be applied to various gases including fluorine, and the detection range of F 2 is very wide, from several tens of ppm to several%.

この方法を応用した装置は第1図のようになる。すなわ
ち、1で示されるレーザー装置に限らず、フッ素を含む
ガスであれば本装置によるフッ素ガス濃度の測定に適用
できる。
An apparatus to which this method is applied is as shown in FIG. That is, not only the laser device indicated by 1, but also a gas containing fluorine can be applied to the measurement of the fluorine gas concentration by this device.

そこで第1図に従い、本装置の測定方法を説明する。ま
ず13、15、16、18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、充填層に流す
ことにより、p1(フッ素ガス濃度+酸素ガス濃度)の測
定ができる。
Therefore, the measuring method of this apparatus will be described with reference to FIG. First, open valves 13, 15, 16 and 18 and measure a constant flow rate of the measurement gas with a flow meter for several tens of seconds to several minutes through the packed bed to measure p 1 (fluorine gas concentration + oxygen gas concentration) You can

一方、ガス中に酸素が含まれているかどうかを調べるた
めには、13、14、17、18の弁を開き、測定用のガスを同
じ流量で充填層、に流すことによりp2(酸素ガス濃
度)が測定できる。
On the other hand, in order to check whether or not oxygen is contained in the gas, the valves 13, 14, 17 and 18 are opened, and the gas for measurement is flowed through the packed bed at the same flow rate to obtain p 2 (oxygen gas Concentration) can be measured.

この場合、濃度は直接指示部に表示されるので、予め既
知濃度のフッ素ガスまたは酸素ガスにより補正および換
算を行っておけば、すぐにその濃度を知ることができ
る。すなわち、(a)式からわかるように、1モルのF2
ガスは、1/2モルのO2ガスにコンバートされるので、元
のフッ素ガス濃度は酸素ガス濃度の2倍と考え、2n(p1
−p2)で計算すればよい。この場合、nは補正係数であ
る。
In this case, since the concentration is directly displayed on the indicator, the concentration can be immediately known if correction and conversion are performed in advance with fluorine gas or oxygen gas having a known concentration. That is, as can be seen from the formula (a), 1 mol of F 2
Since the gas is converted to 1/2 molar O 2 gas, the original fluorine gas concentration is considered to be twice the oxygen gas concentration, and 2n (p 1
Calculate with −p 2 ). In this case, n is a correction coefficient.

また、ガス中に酸素が含まれていないことが分かってい
る場合、ガス中に初めから含まれている酸素ガス濃度を
測定る必要はないので充填層、または充填層と充填
層を使用する必要はなく、充填層だけを有する装置
を使用すればよい。本装置で測定する場合、フッ素を含
むガスは圧力には全く関係なく測定可能で、検出部を流
れるガスの流量が一定(数十cc/min〜数百cc/min)であ
ればよい。
Also, if it is known that the gas does not contain oxygen, it is not necessary to measure the oxygen gas concentration originally contained in the gas, so it is necessary to use a packed bed, or a packed bed and a packed bed. Instead, a device having only a packed bed may be used. When measuring with this device, the gas containing fluorine can be measured irrespective of the pressure, and the flow rate of the gas flowing through the detection unit may be constant (several tens cc / min to several hundreds cc / min).

また、本装置は特にエキシマレーザーガスのフッ素濃度
分析計として、非常に有効である。
In addition, this device is very effective especially as a fluorine concentration analyzer for excimer laser gas.

一般にエキシマレーザーは、Ar−F2−He,NeまたはKr−F
2−He,Neを組成とするガスが使用され、上記ガス中に含
まれているフッ素の割合は普通0.1〜1%程度である。
このエキシマガスレーザー装置は、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
の低下、酸素、その他の不純物ガスの生成のためと考え
ている。
Generally, an excimer laser has Ar-F 2 -He, Ne or Kr-F.
A gas having a composition of 2- He and Ne is used, and the proportion of fluorine contained in the gas is usually about 0.1 to 1%.
The output of this excimer gas laser device may decrease during operation, and the cause is considered to be the decrease in the fluorine concentration in the gas 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。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。
Impurities can be removed by adsorption method or cold trap method, but the concentration of fluorine in the laser gas can be monitored.
Currently, this is not done because of the complexity of the analysis and the difficulty of handling. Therefore, it was not possible to determine whether the decrease in laser output was due to the generation of impurity gas or the decrease in fluorine gas concentration.

本装置によればかかる問題が解決できるもので、レーザ
ーガス中のフッ素濃度を、ほとんどオンタイムで測定す
ることができるので、効率的なレーザー発振が可能とな
る。
According to the present apparatus, such a problem can be solved, and the fluorine concentration in the laser gas can be measured almost on-time, which enables efficient laser oscillation.

[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, examples will be described in more detail, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1 まず、第1図の充填層で示されるモネル製8φ×100L
のカラムにソーダライム8gを充填したものを用い、フッ
素が完全に酸素にコンバートされるかどうか調べた。フ
ッ素ガスが通過する配管は、SUS−316製のフッ素ガスに
よるパッシベーションを行い、用いた。
Example 1 First, Monel's 8φ × 100 L shown by the packed bed in FIG.
Using a column packed with 8 g of soda lime, it was investigated whether fluorine was completely converted to oxygen. The pipe through which the fluorine gas passes was used after being passivated with fluorine gas made of SUS-316.

ヘリウムにフッ素を0.5%含有ガスを第1表に示すよう
な条件で流し、カラム通過後にフッ素が検出されるかど
うかを調べた。検出はヨウ化カリの粉末を充填した層を
用い、粉末の色が変化するかどうかで調べた。予めこの
方法により、フッ素濃度が100ppb以上で検出できること
がわかっている。
A gas containing 0.5% of fluorine was passed through helium under the conditions shown in Table 1, and it was examined whether or not fluorine was detected after passing through the column. For detection, a layer filled with potassium iodide powder was used, and it was examined whether the color of the powder changed. It has been known in advance that this method can detect a fluorine concentration of 100 ppb or more.

この結果、第1表で示すように、150℃以上では、普通
測定時に流す流量(100cc/min)よりはるかに早い流量
でカラムを通過させても、フッ素は検出されず、全然問
題のないことがわかった。
As a result, as shown in Table 1, at 150 ° C or higher, fluorine was not detected and there was no problem even if it was passed through the column at a flow rate much faster than the flow rate (100 cc / min) normally flown. I understood.

実施例2 第1図の充填層には、フッ素によるパッシベーション
を行ったモネル製10φ×100LのカラムにSi粉末5gを充填
したもの、充填層は実施例1の充填層と同じものを
用い、フッ素がこのカラムに固定されるかどうかを調べ
た。方法は実施例1と同様である。
Example 2 The packing layer shown in FIG. 1 was a column of Monel 10φ × 100 L, which was passivated with fluorine, packed with 5 g of Si powder, and the packing layer used was the same as the packing layer of Example 1. Was fixed in this column. The method is the same as in Example 1.

この結果、第2表でわかるように、150℃以上で行えば
通常の流量では問題なく固定されることがわかった。
As a result, as can be seen from Table 2, it was found that at a flow rate of 150 ° C. or higher, the flow rate was fixed at a normal flow rate without any problem.

実施例3 第1図に示す装置で、1のレーザー装置の代わりに、フ
ッ素ガスの濃度をそれぞれ、0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,
0.5%(何れもvol%)に調節したヘリウムガスのボンベ
を用いた。ガスの流量は100cc/minに設定し、上記ガス
を充填層に通してその時の指示部の値を、それぞれ読
み取った。充填層は実施例1と同様のものを用いた。
Example 3 In the apparatus shown in FIG. 1, instead of the laser apparatus of 1, the concentration of fluorine gas was changed to 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, respectively.
A helium gas cylinder adjusted to 0.5% (both vol%) was used. The flow rate of the gas was set to 100 cc / min, the above gas was passed through the packed bed, and the values in the indicator at that time were read. The same packing layer as in Example 1 was used.

結果は第3表および第2図に示す。The results are shown in Table 3 and FIG.

この結果よりわかるように、導入したガスに対し、ジル
コニアセンサーの酸素濃度の指示値をフッ素に換算した
値はほぼ一致し、直線関係が得られ、センサーの指示値
をフッ素に換算した値をそのままフッ素濃度と考えれば
よいということが分った。
As can be seen from this result, for the introduced gas, the oxygen concentration indicated value of the zirconia sensor converted to fluorine was almost the same, and a linear relationship was obtained, and the value obtained by converting the sensor indicated value to fluorine was unchanged. It turns out that it can be considered as the fluorine concentration.

実施例4 実施例3と同様の装置で、実施例3で用いたガスボンベ
を更に稀釈し、50ppm,100ppm,150ppmのフッ素濃度とし
たヘリウムガスで、同様に酸素濃度を測定し、フッ素濃
度に換算したところ、46ppm,110ppm,150ppmとなり、こ
の程度のフッ素濃度でも充分に測定ができるということ
がわかった。
Example 4 Using the same apparatus as in Example 3, the gas cylinder used in Example 3 was further diluted, and the oxygen concentration was measured in the same manner with helium gas having a fluorine concentration of 50 ppm, 100 ppm, 150 ppm, and converted to a fluorine concentration. As a result, it was 46 ppm, 110 ppm, and 150 ppm, and it was found that the fluorine concentration of this level could be sufficiently measured.

実施例5 実施例3で用いたボンベに、更に0.05%程度の酸素を添
加し、実施例3と同様の測定方法および充填層、を
通す酸素濃度の測定を行った。この場合、充填層、充
填層は実施例2と同様の装置を用いた。結果を第4表
に示す。
Example 5 About 0.05% of oxygen was further added to the cylinder used in Example 3, and the same measurement method as in Example 3 and the packed bed were measured. In this case, the same equipment as in Example 2 was used for the packed bed and the packed bed. The results are shown in Table 4.

この結果からわかるように、酸素を含む系でも問題なく
フッ素濃度の測定ができる。
As can be seen from these results, the fluorine concentration can be measured without problems even in a system containing oxygen.

比較例1 NaClによりガス中のフッ素を塩素にコンバートし、耐蝕
性のガスクロ(検出器 HID)によりその量を検出する
方法で、フッ素濃度の分析を行なうことにした。NaClを
充填した管(ニッケル製 内径10mm 外径12mm 長さ20
0mm)に、0.5vol%のフッ素濃度のヘリウムガスをとっ
たガスサンプラーを接続して、キャリヤーガスを流し、
その積分強度を測定した。第3図に、ガスサンプラーに
とったヘリウムガスを1気圧に換算した容量とガスクロ
の積分強度の関係を示す。このグラフからもわかるよう
に、塩素ガスの量が少ない場合には、再現性、精度に問
題があることがわかった。
Comparative Example 1 Fluorine concentration was analyzed by a method in which fluorine in gas was converted to chlorine with NaCl and the amount was detected with a corrosion-resistant gas chromatograph (detector HID). A tube filled with NaCl (made of nickel, inner diameter 10 mm, outer diameter 12 mm, length 20
0mm), connect a gas sampler containing helium gas with a fluorine concentration of 0.5vol%, and let the carrier gas flow.
The integrated intensity was measured. FIG. 3 shows the relationship between the volume of helium gas taken in the gas sampler converted to 1 atm and the integrated intensity of gas chromatograph. As can be seen from this graph, it was found that there is a problem in reproducibility and accuracy when the amount of chlorine gas is small.

[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、
ガス中のフッ素濃度が迅速、正確に測定でき、特にエキ
シマレーザーガス中のフッ素濃度を迅速に測定すること
ができるので、フッ素濃度を一定に保つので、非常に有
効な方法となる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, by using a simple method, operation and device,
Since the fluorine concentration in the gas can be measured quickly and accurately, and especially the fluorine concentration in the excimer laser gas can be measured rapidly, the fluorine concentration can be kept constant, which is a very effective method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の装置の概略図、第2図は、フッ素濃度
を変化させた場合の理論酸素量とジルコニア酸素センサ
ーの指示値との関係を示したグラフ、第3図は、フッ素
ガスをNaClにより塩素ガスにコンバートし、耐蝕性のガ
スクロで測定した時の結果をグラフで示したものであ
る。 2……充填層、3……充填層 4……充填層、6……酸素ガスセンサー 10……指示部
FIG. 1 is a schematic view of the apparatus of the present invention, FIG. 2 is a graph showing the relationship between the theoretical oxygen amount and the indicated value of the zirconia oxygen sensor when the fluorine concentration is changed, and FIG. 3 is a fluorine gas. Is a graph showing the results of measurement with a corrosion-resistant gas chromatograph after converting to chlorine gas with NaCl. 2 ... Packing layer, 3 ... Packing layer 4 ... Packing layer, 6 ... Oxygen gas sensor 10 ... Indicator

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フッ素等を含む試料ガス中のフッ素濃度を
測定する方法において、上記ガスをアルカリ金属または
アルカリ土類金属の化合物を含む充填層を通す工程、フ
ッ素と反応して化合物を生成する元素を含む充填層を通
す工程または該元素とアルカリ金属またはアルカリ土類
金属の化合物の二成分をこの順序で充填した充填層を通
す工程を通過したガスを、それぞれ酸素センサーからな
る検知部に導き、両者の酸素濃度を比較することによ
り、試料ガス中のフッ素濃度を求めることを特徴とする
ガス中のフッ素濃度測定方法。
1. A method for measuring the concentration of fluorine in a sample gas containing fluorine or the like, the step of passing the gas through a packed bed containing a compound of an alkali metal or an alkaline earth metal, and reacting with fluorine to produce a compound. The gas passed through the step of passing through the packed bed containing the element or the step of passing through the packed bed filled with the two components of the element and the compound of the alkali metal or the alkaline earth metal in this order is guided to the detection part including the oxygen sensor. A method for measuring the fluorine concentration in a gas, wherein the fluorine concentration in the sample gas is obtained by comparing the oxygen concentrations of the two.
【請求項2】フッ素等を含む試料ガス中のフッ素濃度を
測定する方法において、上記ガスをアルカリ金属または
アルカリ土類金属の化合物を含む充填層を通した後、酸
素センサーからなる検知部に導き、試料ガス中のフッ素
濃度を求めることを特徴とするガス中のフッ素濃度測定
方法。
2. A method for measuring the fluorine concentration in a sample gas containing fluorine or the like, wherein the gas is passed through a packed bed containing a compound of an alkali metal or an alkaline earth metal, and then led to a detection section composed of an oxygen sensor. A method for measuring the fluorine concentration in a gas, which comprises determining the fluorine concentration in the sample gas.
【請求項3】アルカリ金属またはアルカリ土類金属の化
合物を含む充填層と並列に、フッ素と反応して化合物を
生成する元素を含む充填層または該元素とアルカリ金属
またはアルカリ土類金属の化合物の二成分をこの順序で
充填した充填層を配置した構成、およびそれらの下流側
に配置した酸素センサーからなる検知部により構成され
ることを特徴とするガス中のフッ素濃度測定装置。
3. A packing layer containing an element that reacts with fluorine to form a compound in parallel with a packing layer containing a compound of an alkali metal or an alkaline earth metal, or a compound of the element and an alkali metal or an alkaline earth metal. An apparatus for measuring fluorine concentration in a gas, comprising a structure in which a packed bed filled with two components in this order is arranged, and a detection unit composed of an oxygen sensor arranged on the downstream side thereof.
【請求項4】アルカリ金属またはアルカリ土類金属の化
合物を含む充填層およびその下流側に配置した酸素セン
サーからなる検知部により構成されることを特徴とする
ガス中のフッ素濃度測定装置。
4. An apparatus for measuring the concentration of fluorine in gas, comprising a packed bed containing a compound of an alkali metal or an alkaline earth metal and a detection part composed of an oxygen sensor arranged downstream of the packed bed.
【請求項5】アルカリ金属またはアルカリ土類金属の化
合物を含む充填層と並列に、フッ素と反応して化合物を
生成する元素を含む充填層または該元素とアルカリ金属
またはアルカリ土類金属の化合物の二成分をこの順序で
充填した充填層を配置した構成、およびそれらの下流側
に配置した酸素センサーからなる検知部により構成され
ることを特徴とするエキシマレーザーガス中のフッ素濃
度測定装置。
5. A packing layer containing an element that reacts with fluorine to form a compound in parallel with a packing layer containing a compound of an alkali metal or an alkaline earth metal, or a compound of the element and an alkali metal or an alkaline earth metal. 1. A device for measuring the concentration of fluorine in excimer laser gas, which comprises a packed layer in which two components are packed in this order, and a detection unit composed of an oxygen sensor arranged on the downstream side thereof.
【請求項6】アルカリ金属またはアルカリ土類金属の化
合物を含む充填層およびその下流側に配置した酸素セン
サーからなる検知部により構成されることを特徴とする
エキシマレーザーガス中のフッ素濃度測定装置。
6. A device for measuring the concentration of fluorine in excimer laser gas, comprising a packed bed containing a compound of an alkali metal or an alkaline earth metal and a detector composed of an oxygen sensor arranged downstream of the packed bed.
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