JPH08114550A - アルゴンガス中の窒素ガス又は水蒸気の測定方法及びその装置、窒素ガス及び水蒸気の同時測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルゴンガス中の窒素ガス及び／又は水蒸気
を高精度で検出することのできる測定方法及びその装置
を提供する。 【構成】 本発明方法は、試料アルゴンガスをキャピラ
リー放電管内に導入し、該放電管内でグロー放電せしめ
て発生した光から、窒素に特有の波長の光及び水に特有
の波長の光を分離し、これらの光を光センサーに導入し
て光センサーによって検知された光の強度に基いて、窒
素ガス含有量及び／又は水蒸気含有量を測定するもので
ある。また本発明装置は、試料アルゴンガスを導入して
グロー放電させるためのキャピラリー放電管１と、該放
電管１内に相対向して設けられた放電電極３及び４と、
該電極に電圧を印加するための高電圧電源５と、グロー
放電によって発生した光から、窒素に特有の波長の光及
び水に特有の波長の光を分離して検知する、ハーフミラ
ー１６、干渉フィルター１７ａ，１７ｂ、光電子増倍管
１８ａ，１８ｂ等とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルゴンガス中の
窒素ガス又は水蒸気の測定方法及びその装置、窒素ガス
及び水蒸気の同時測定方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、各種産業において種々の工業ガスが利用されている
が、近年、産業の高度化に伴い、使用される工業ガスは
益々高純度となり、高純度ガス製品の純度管理も厳しい
ものとなってきている。

【０００３】高純度工業用アルゴンガスは、半導体製
造、電気部品製造、金属材料処理等において利用されて
いるが、上記現状に鑑みてアルゴンガス中に不純物とし
て混入する微量窒素ガス、微量水蒸気の濃度測定が、高
純度工業用アルゴンガスの純度管理の上で大変重要なも
のとなってきている。

【０００４】従来、アルゴンガス中の微量窒素ガスの測
定には、気体専用のガスクロマトグラフィ−質量分析計
（ＧＣ−ＭＳ）等が用いられていた。しかしながら、Ｇ
Ｃ−ＭＳは高価であることから、その利用はかなり限定
され、しかも間欠測定用で感度の安定性にも問題があ
り、アルゴンガス中の微量窒素ガスを連続的に測定監視
するような用途には不向きであるという欠点があった。
また超高感度ガス分析装置として最近注目されている大
気圧イオン化質量分析計（ＡＰＩＭＳ）も、アルゴンガ
ス中の窒素ガスの検出感度は、他の主要な不純物の検出
感度に比べて数桁劣っていた。更に、現在市販され、工
場などで広く使用されている無声放電式窒素分析計は連
続測定用で比較的安定した応答を示すが、数１０ｐｐｂ
レベルという非常に低濃度で含有される窒素ガスの測定
には向いていなかった。また数ｋＶ〜１０ｋＶ程度の高
電圧を必要とするという欠点もあった。

【０００５】一方、アルゴンガス中に含有される微量水
蒸気は、従来、露点温度を測定する露点計、多孔質
膜の静電容量の変化を測定する水分計、水の電気分解
反応を利用する水分計等によって測定されていた。しか
しながら上記の露点計による測定方法は、極低濃度水
分に対する測定結果の信頼性が定かではないとともに、
極低濃度水分測定を行う場合、連続測定ができずに間欠
測定になり、しかもヘリウム冷凍機等を必要とするため
設備が高価になる欠点がある。またの水分計は、取扱
いが簡単で安価である反面、センサーの感度、安定性に
問題があり、微量水分の測定には適用し難いという問題
がある。更にの水分計は、数１０ｐｐｂまでの水分濃
度に対して比較的高感度で連続測定が可能ではあるが、
センサーの安定性に問題があった。

【０００６】更に上記した分析機器は、水分の測定又は
窒素ガスの測定のいずれかに限定され、水分と窒素ガス
の両方を測定することは困難であり、このため従来はア
ルゴンガス中の微量窒素ガスと水蒸気の両方を測定する
ためには、水分測定用機器と窒素ガス測定用機器の２つ
の分析機器を用い、窒素ガスと水蒸気とを別々に測定す
る必要があった。しかしながら分析機器の数が多くなる
と、それらの機器の維持、管理のための手間、費用も多
くかかり、分析時間も多く必要とするという欠点を生じ
る。尚、大気圧イオン化質量分析計（ＡＰＩ−ＭＳ）は
高感度で連続測定向きであり、微量水分の測定に適して
はいるが、非常に高価であり、また測定のために、１リ
ットル／分以上もの多量の試料を必要とするとともに、
アルゴンガス中の窒素ガスを測定する場合には感度が非
常に低下する等の欠点がある。

【０００７】アルゴンガス中の微量不純物を測定する方
法として、ｒｆ（ラジオ周波数）エネルギーや、アーク
放電等を用いた発光分析法も知られている（例えば、特
開昭６３−２８５４４７号公報、特開平１−３１１２５
４号公報、特開平２−４２３４０号公報、特開平５−１
１３４００号公報等）。

【０００８】しかしながら、従来から行われている常圧
での発光分光分析法では、比較的高価で大がかりなエネ
ルギー源を必要としたり、放電による発熱が大きくコン
パクトな検出器を製作する上で、あるいは安定な発光ス
ペクトルを得る上で、技術的難しさがあった。また放電
電極の消耗も激しく、放電の安定性を一定に維持するこ
とが難しい等の欠点があった。従来の常圧での発光分光
分析法は、上記のような原因による電気的、光学的ノイ
ズのため、アルゴンガス中に数１０ｐｐｂ程度の低濃度
で含有される窒素ガスや水蒸気の測定には適していなか
った。またアルゴンガス中の窒素ガスと水蒸気とを同時
に測定しようとした場合、窒素ガス、水蒸気ともに実際
の含有量よりも多い量が検出されたり、逆に少ない量が
検出されたりして、高い精度で窒素ガスと水蒸気とを同
時に測定することができないという問題があった。この
理由は明らかではないが、アルゴンガス中に２種の不純
物が含まれていると、１つの成分の発光状態において、
他の成分がその光強度に影響を与えるような阻害要因を
形成するのではないかと考えられた。

【０００９】本発明者等は、上記問題を解決すべく鋭意
研究した結果、試料アルゴンガスをキャピラリー放電管
内に導入してグロー放電によって発光させる方法を採用
することにより、アルゴンガス中の窒素ガスや水蒸気を
高感度で測定でき、また窒素ガスと水蒸気とを同時に高
感度で測定することができることを見出し、本発明を完
成するに至った。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち本発明のアルゴンガ
ス中の窒素ガス又は水蒸気の測定方法は、試料アルゴン
ガスをキャピラリー放電管内に導入して該放電管内でグ
ロー放電せしめて発生した光から、窒素ガス又は水蒸気
に特有の波長の光を分離して光センサーに導入し、光セ
ンサーによって検知された光の強度に基いて、窒素ガス
含有量又は水蒸気含有量を測定することを特徴とする。
上記方法において、３０〜１５０℃に加熱されたキャピ
ラリー放電管内でグロー放電させることが好ましい。

【００１１】また本発明のアルゴンガス中の窒素ガス又
は水蒸気の測定装置は、試料アルゴンガスを導入して電
圧を印加しグロー放電させるためのキャピラリー放電管
と、該放電管内に相対向して設けられた放電電極と、該
電極に電圧を印加するための高電圧電源と、グロー放電
によって発生した光から特定波長の光を取り出す手段
と、光の強度を検知する光センサーとからなることを特
徴とする。この測定装置には、キャピラリー放電管内を
加熱するための加熱手段を備えていることが好ましい。

【００１２】本発明のアルゴンガス中の窒素ガス及び水
蒸気の同時測定方法は、試料アルゴンガスをキャピラリ
ー放電管内に導入し、該放電管内でグロー放電せしめて
発生した光から、窒素に特有の波長の光及び水蒸気に特
有の波長の光をそれぞれ分離し、これらの光を各々光セ
ンサーに導入して光センサーによって検知された光の強
度に基いて、窒素ガス含有量及び水蒸気含有量を同時に
測定することを特徴とする。本発明方法においては、３
０〜１５０℃に加熱されたキャピラリー放電管内でグロ
ー放電させることが好ましい。

【００１３】また本発明のアルゴンガス中の窒素ガス及
び水蒸気の同時測定装置は、試料アルゴンガスを導入し
て電圧を印加しグロー放電させるためのキャピラリー放
電管と、該放電管内に相対向して設けられた放電電極
と、該電極に電圧を印加するための高電圧電源と、グロ
ー放電によって発生した光の光路を分割する光分割手段
と、光分割手段で分割された各分割光から特定波長の光
を取り出す手段と、光の強度を検知する複数の光センサ
ーとからなるものである。或いは、本発明のアルゴンガ
ス中の窒素ガス及び水蒸気の同時測定装置は、試料アル
ゴンガスを導入して電圧を印加しグロー放電させるため
のキャピラリー放電管と、該放電管内に相対向して設け
られた放電電極と、該電極に電圧を印加するための高電
圧電源と、グロー放電によって発生した光を波長の異な
る光に分離する分光手段と、光の強度を検知する複数の
光センサーとからなるものである。この測定装置には、
キャピラリー放電管内を加熱するための加熱手段を備え
ていることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基き説明す
る。

【００１５】図１は、本発明アルゴンガス中の窒素ガス
又は水蒸気を測定装置の概略図であり、図１に基づい
て、まずアルゴンガス中の窒素ガス又は水蒸気を測定す
る方法を説明する。

【００１６】図１において１はキャピラリー放電管で、
試料ガス（分析すべきアルゴンガス）は流量制御装置２
によって流量を制御されて放電管１内に導入される。キ
ャピラリー放電管１は、１組のリング状の放電電極３及
び４を有し、放電電極には高電圧電源５から電圧が印加
される。またキャピラリー放電管１内の、放電電極３
と、放電電極４との中間位置には細管部６が設けられて
いる。上記キャピラリー放電管１とは、少なくとも放電
部分の一部が細管構造を有する放電管である。

【００１７】キャピラリー放電管１内は真空ポンプ７に
よって減圧可能に構成されている。また放電管１内の圧
力は圧力計８によって検出され、検出した圧力に基いて
圧力制御装置９が圧力調整弁１０を調節し、放電管１内
の圧力を制御できるように構成されている。

【００１８】キャピラリー放電管１の試料導入管部２２
及び放電管１が取り付けられる金属ブロック１１には、
ヒーター１２、１３各々が設けられており、温度調節器
１４によってキャピラリー放電管１内の温度が制御でき
るように構成されている。

【００１９】図中１５は石英ガラス窓で、放電によって
発生した光の光路には干渉フィルター１７と、光センサ
ーとしての光電子増倍管１８とが配置されている。尚、
１９は光電子増倍管１８用の高圧電源である。

【００２０】干渉フィルター１７は、窒素又は水蒸気に
特有の特定波長光のみが通過できるように構成してあ
る。光電子増倍管１８で検知された光は、光電子増倍管
１８において電気信号に変換され、この電気信号はアン
プ２０で信号増幅された後、記録計２１に出力される。

【００２１】試料アルゴンガスは、流量制御装置２によ
って流量を制御されてキャピラリー放電管１内に導入さ
れる。試料ガスの流量は２〜３ミリリットル／分から５
００〜６００ミリリットル／分（０℃、１気圧）程度と
することが好ましいが、特に１００ミリリットル／分
（０℃、１気圧）前後が好ましい。試料ガスが導入され
る放電管１内の圧力は大気圧であっても良いが、放電用
電源の容量、共存成分の干渉の影響等を考慮すると、数
１００ミリトール〜数１０トール程度となるように減圧
することが好ましく、特に数トールに減圧することが好
ましい。キャピラリー放電管１内で試料をグロー放電さ
せた場合、他の放電方式に比べて窒素や水蒸気の測定に
おける他の共存ガスの影響を少なくすることができるた
め、窒素ガスや水蒸気を高い精度で測定できる。また放
電管１の内壁に、アルゴンガス中に含有される水蒸気が
付着して測定結果に誤差を生じることがないように、試
料ガスの導入管部と金属ブロック１１を、各々ヒーター
１２、１３によって加熱し、放電管１内を３０〜１５０
℃に加熱することが好ましい。特に放電管１内を３０〜
１００℃に加熱することにより、水分の付着を効果的に
防止できる。

【００２２】放電電極３及び放電電極４間に印加する電
圧は、−５００〜−１０００Ｖが好ましい。放電電極３
及び放電電極４によって電圧を印加すると、グロー放電
が形成され、細管部６において発光が生じるが、特に、
共存ガスの影響や応答の直線性の上からは直流グロー放
電させることが好ましい。グロー放電によって発せられ
た光は、石英ガラス窓１５を透過し干渉フィルター１７
を経て光電子増倍管１８に導入される。

【００２３】干渉フィルター１７は窒素ガス又は水蒸気
に特有の波長の光を選択的に透過するものを用いれる
が、試料中に大量に存在するアルゴンガスやその他の微
量物質の発光に影響されず、且つ窒素ガスや水蒸気の検
出感度が高い波長を選択することが好ましく、窒素ガス
測定のための干渉フィルター１７としては、３３３±５
ｎｍを選択的に透過するものを、水蒸気の測定のための
干渉フィルター１７としては、３０７±５ｎｍを選択的
に透過するものを用いることが好ましい。

【００２４】窒素ガスや水蒸気の含有量が非常に多い場
合、３３３±５ｎｍや３０７±５ｎｍで測定を行うと感
度が高すぎて正確な測定結果が得られないことがある。
このような場合には、発光強度が低くなるような放電条
件を採用したり、フィルターにより発光強度を低下させ
たり、低検出感度の波長（例えば窒素ガスの場合には３
５３±５ｎｍ、水蒸気の場合には２８０±５ｎｍ）によ
り測定する等の方法を採用する。

【００２５】試料アルゴンガス中の窒素ガス、水蒸気の
含有量は、予め窒素ガス、水蒸気各々についての検量線
を作成しておき、検量線作成時と同一条件で試料アルゴ
ンガスを測定して検出された、窒素ガスについての光強
度又は、水蒸気についての光強度から、予め作成した検
量線により求めることができる。窒素ガス濃度、水蒸気
濃度を検量線に基づいて求める方法としては、記録計２
１に光強度（または光強度に比例した電気信号の電圧
値、電流値等）を出力させ、この結果を予め作成した光
強度と濃度との検量線に手作業で当てはめて求める方法
でも、アンプ２０や記録計２１内に演算装置を組み込
み、該演算装置によって濃度値を演算し、その結果を記
録計２１に出力させる方法のいずれでも良い。

【００２６】特定の波長の光を透過する干渉フィルター
１７を用いる場合、窒素ガス濃度を測定する場合と、水
蒸気濃度を測定する場合とで、透過する光の波長が異な
る干渉フィルター１７に交換する必要があるが、回折格
子等の分光器を用いた場合には干渉フィルター１７は不
要となるため、測定対象物を変えるたびに干渉フィルタ
ー１７を交換する等の手間が省ける。しかしながら回折
格子のような分光器に比べて干渉フィルター１７等の光
分離手段は安価であり、装置コストを低減化する上では
干渉フィルター１７が好ましい。

【００２７】尚、光の検知には、光電子増倍管１８を複
数用いるかわりに、複数のフォトダイオードを円弧状に
配列したダイオードアレイを用いることもできる。

【００２８】上記した本発明装置では、アルゴンガス中
に窒素ガスと水蒸気とが同時に含まれる場合でも、窒素
ガスと水蒸気とを別々に測定しなければならないが、窒
素ガスと水蒸気とを同時に測定する場合には、図２に示
す装置を用いると効率的な測定が可能となる。

【００２９】図２に示す本発明装置は、流量制御装置２
によって流量制御された試料ガスを、キャピラリー放電
管１に導入し、キャピラリー放電管１内において、高電
圧電源５から放電電極３、４に電圧を印加してグロー放
電させる構成においては、前記図１に示した装置と全く
同様である。この装置の場合も、キャピラリー放電管１
内は真空ポンプ７によって減圧可能に構成され、放電管
１内の圧力は圧力計８によって検出され、検出した圧力
に基いて圧力制御装置９が圧力調整弁１０を調節し、放
電管１内の圧力を制御できるように構成されている。ま
たキャピラリー放電管１の試料導入管部２２及び放電管
１が取り付けられる金属ブロック１１には、ヒーター１
２、１３各々が設けられており、温度調節器１４によっ
てキャピラリー放電管１内の温度が制御できるように構
成されている。

【００３０】図２に示す装置と図１に示す装置の大きな
違いは、放電によって発生した光が石英ガラス窓１５を
透過した後、ハーフミラー１６によって光路を分割され
ることである。ハーフミラー１６によって分割された各
分割光の光路上には、各々干渉フィルター１７ａ，１７
ｂと、光電子増倍管１８ａ，１８ｂとが配置されてい
る。各光電子増倍管１８ａ，１８ｂには高電圧電源１９
から電圧が印加され、電子増倍管１８ａ，１８ｂで検知
された光は電気信号に変換されてアンプ２０で増幅され
た後、記録計２１に出力されるよう構成されている。

【００３１】図２に示す装置では、干渉フィルター１７
ａ，１７ｂの一方は、窒素に特有の波長の光のみが、他
方の干渉フィルターは水蒸気に特有の波長の光のみが、
それぞれ通過できるように構成してある。即ち、例えば
干渉フィルター１７ａとしては、窒素ガス測定のために
３３３±５ｎｍの光を透過するものが用いられ、干渉フ
ィルター１７ｂとしては、水蒸気測定のために３０７±
５ｎｍの光を透過するものが用いられる。尚、窒素ガス
や水蒸気の含有量が非常に多い場合には、前記したと同
様に発光強度が低くなるような放電条件を採用したり、
フィルターにより発光強度を低下させたり、低検出感度
の波長で測定する等の方法が採用されるが、窒素ガス、
水蒸気の一方の含有量が微量であり、他方の含有量が非
常に多い場合には、含有量の多い方を低感度の波長にお
いて検出するようにし、含有量が微量のものを高感度の
波長で検出するようにすることが好ましい。この装置で
は干渉フィルターを透過波長の異なるものに交換するだ
けで、簡単に測定波長の変更が可能である。

【００３２】上記図２に示す装置により、アルゴンガス
中の窒素ガスと水蒸気とを同時に測定する場合も、窒素
ガス又は水蒸気の一方を測定する前記した場合と同様
に、キャピラリー放電管１に導入される試料ガスの流量
は２〜３ミリリットル／分から５００〜６００ミリリッ
トル／分（０℃、１気圧）程度、特に１００ミリリット
ル／分（０℃、１気圧）前後が好ましく、また放電管１
内の圧力は、数１００ミリトール〜数１０トール程度と
なるように減圧することが好ましく、特に数トールに減
圧することが好ましい。また放電管１の内壁に、アルゴ
ンガス中に含有される水蒸気が付着して測定結果に誤差
を生じることがないように、試料ガスの導入管部と金属
ブロック１１を、各々ヒーター１２、１３によって加熱
し、放電管１内を３０〜１５０℃、特に３０〜１００℃
に加熱することが好ましい。

【００３３】この装置ではグロー放電によって発せられ
た光は、石英ガラス窓１５を透過した後、ハーフミラー
１６によって光路を２分割され、分割された一方の光は
干渉フィルター１７ａを経て光電子増倍管１８ａに導入
され、他方の光は干渉フィルター１７ｂを経て光電子増
倍管１８ｂに導入され、試料アルゴンガス中の窒素ガス
及び水蒸気の各濃度は、光電子増倍管１８ａ，１８ｂで
検出された光の強度から、予め作成した検量線に基づい
て測定される。

【００３４】図２に示す本発明装置は、放電によって生
じた発光をハーフミラーによって光路を分割し、干渉フ
ィルターによって所定の波長の光のみを取り出して光電
子増倍管で特定波長の光の強度を検知するように構成す
る以外に、回折格子を用いて波長の異なる複数の光路の
光に分光し、分光した光のうちから窒素ガスに相当する
波長の光と、水蒸気に相当する波長の光とを、それぞれ
光電子増倍管に導入して光強度を検出するように構成す
ることもできる。

【００３５】回折格子等の分光器によって試料からの発
光を分光する場合、窒素ガス、水蒸気以外の他の不純物
についても、これらに特有の波長の光を光電子増倍管に
導入して光強度を測定することにより、他の不純物の濃
度も同時に測定することが可能であるが、装置コストを
低減化する上では干渉フィルターが好ましい。

【００３６】

【実施例】次に具体的実施例を挙げて本発明を更に詳細
に説明する。 実施例１ 窒素ガス含有量の異なる種々のアルゴンガス（窒素ガス
含有量は既知）、水蒸気含有量の異なる種々のアルゴン
ガス（水蒸気含有量は既知）を測定し、それぞれの検量
線を作成した。検量線作成の際の放電条件は、試料ガス
流量１００ミリリットル／分、キャピラリー放電管内圧
力５トール、放電印加電圧−６００Ｖとし、窒素ガスに
関しては３３７ｎｍ、水蒸気に関しては３０７ｎｍの光
強度をそれぞれ測定した。水蒸気の検量線を図３に、窒
素の検量線を図４にそれぞれ示した。図３、図４に示す
ように水蒸気の検量線、窒素の検量線は、いずれも直線
として得られることが認められた。

【００３７】次に図１に示す装置により、窒素ガス含有
量が異なる（０ｐｐｍ、０．４２ｐｐｍ、０．６６ｐｐ
ｍ、０．８８ｐｐｍ）４種類のアルゴンガスの３３７ｎ
ｍにおける光強度を、試料ガス流量１００ミリリットル
／分、キャピラリー放電管内圧力５トール、放電印加電
圧−６５０Ｖの測定条件で、窒素ガス含有量の低い方か
ら高いほうへ順次測定し、次いで逆に窒素含有量の高い
方から低い方へ順次測定した。結果を図５に示した。図
５において、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ、窒素ガス含有
量が０ｐｐｍ、０．４２ｐｐｍ、０．６６ｐｐｍ、０．
８８ｐｐｍのアルゴンガスを測定した時の光強度を示
す。図５に示すように、窒素ガス含有量が順次多くなる
方向に測定した場合と、順次少なくなる方向に測定した
場合とで、窒素ガス含有量と光強度とは良く一致してお
り、窒素ガス含有量の測定値の再現性が高いことが認め
られた。

【００３８】更に、図１に示す装置により、水蒸気含有
量の異なる（０ｐｐｍ、１．６ｐｐｍ、２．６ｐｐｍ、
３．９ｐｐｍ、７．７ｐｐｍ）５種類のアルゴンガスの
３０７ｎｍにおける光強度を、試料ガス流量１００ミリ
リットル／分、キャピラリー放電管内圧力５トール、放
電印加電圧−６００Ｖの測定条件で、水蒸気含有量の低
い方から高いほうへ順次測定し、次いで逆に水蒸気含有
量の高い方から低い方へ順次測定した。結果を図６に示
した。図６において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはそれぞれ、
水蒸気有量が０ｐｐｍ、１．６ｐｐｍ、２．６ｐｐｍ、
３．９ｐｐｍ、７．７ｐｐｍのアルゴンガスを測定した
時の光強度を示す。図６に示すように、水蒸気含有量が
順次多くなる方向に測定した場合と、順次少なくなる方
向に測定した場合とで、水蒸気含有量と光強度とは良く
一致しており、水蒸気含有量の測定値の再現性が高いこ
とが認められた。

【００３９】実施例２ 窒素ガス及び水蒸気を種々の濃度で含有する（窒素ガス
含有量、水蒸気含有量ともに既知）種々のアルゴンガス
を、図２に示す装置のキャピラリー放電管内に導入して
検量線作成時と同一条件でグロー放電させ、発光した光
の３０７ｎｍ及び３３７ｎｍの波長の光強度を同時に測
定し、水蒸気、窒素ガスそれぞれについて含有量と光強
度との関係をプロットした結果を図７に示す。図７にお
いて直線Ａは水蒸気含有量と、３０７ｎｍにおける光強
度とをプロットした直線を、直線Ｂは窒素ガス含有量と
３３７ｎｍにおける光強度とをプロットした直線をそれ
ぞれ示す。

【００４０】水蒸気含有量と、３０７ｎｍにおける光強
度とをプロットした図７の直線Ａは、水蒸気のみを含む
アルゴンガスを用いて作成した図３に示す水蒸気の検量
線と良く一致していた。また窒素ガス含有量と、３３７
ｎｍにおける光強度とをプロットした図７の直線Ｂは、
窒素ガスのみを含むアルゴンガスを用いて作成した図４
に示す窒素の検量線と良く一致していた。従って本発明
方法によれば、アルゴンガス中に窒素ガスと水蒸気とが
共存していても、各成分の含有量は、他の成分の含有量
の大小に影響されることなく正確に測定できることがわ
かった。

【００４１】また図２に示す装置により、窒素ガス含有
量が異なり（０ｐｐｍ、２．２ｐｐｍ、４．４ｐｐｍ、
６．６ｐｐｍの４種）、水蒸気含有量が同一（１．６ｐ
ｐｍ）である４種類のアルゴンガスの３３７ｎｍにおけ
る光強度（窒素ガスによるもの）を、窒素ガス含有量の
低い方から高いほうへ順次測定し、次いで逆に窒素含有
量の高い方から低い方へ順次測定した。このときの光強
度を図８に示した。図８において、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそ
れぞれ、窒素ガス含有量が０ｐｐｍ、２．２ｐｐｍ、
４．４ｐｐｍ、６．６ｐｐｍのアルゴンガスを測定した
時の光強度を示す。図８に示すように、アルゴンガス中
に窒素ガスと水蒸気とが共存する場合でも、窒素ガス含
有量が順次多くなる方向に測定した場合と、順次少なく
なる方向に測定した場合とで、窒素ガス含有量と光強度
とは良く一致しており、窒素ガス含有量の測定値の再現
性が高いことが認められた。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明方法によれ
ば、アルゴンガス中の窒素ガスの検量線、アルゴンガス
中の水蒸気の検量線は共に直線として得られ、窒素ガス
含有量と光強度との間、水蒸気含有量と光強度との間に
再現性に優れた相関性が認められ、窒素ガス、水蒸気を
高い精度で測定することができる。しかもアルゴンガス
中に窒素ガスと水蒸気とを同時に含有する場合でも、各
成分の検出精度が他成分の含有量に影響されることがな
く、本発明装置によればアルゴンガス中に含有される微
量の窒素ガスと水蒸気とを、高い精度で同時測定するこ
とができる。

【００４３】本発明方法において、３０〜１５０℃に加
熱されたキャピラリー放電管内でグロー放電させるよう
にすると、放電管内への水分の付着等による誤差の発生
をより効果的に低減することができる。

【００４４】またアルゴンガス中の窒素ガス及び水蒸気
を同時測定する本発明装置は、一つの装置によってアル
ゴンガス中の窒素ガスと水蒸気とを同時に測定できるか
ら、窒素ガス測定装置と水蒸気測定装置とを、それぞれ
備えておく必要はなく、その結果、異なる測定装置を維
持、管理する手間やコストがかからず、しかも短時間で
高精度の測定が可能である等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】アルゴンガス中の窒素ガス又は水蒸気を測定す
るために用いる装置の構成略図である。

【図２】本発明装置の一例を示す構成略図である。

【図３】アルゴンガス中の水蒸気の、３０７ｎｍにおけ
る検量線である。

【図４】アルゴンガス中の窒素の、３３７ｎｍにおける
検量線である。

【図５】アルゴンガス中の窒素ガスを測定する場合の、
窒素ガス含有量と３３７ｎｍにおける光強度との関係の
再現性を示す図である。

【図６】アルゴンガス中の水蒸気を測定する場合の、水
蒸気含有量と３０７ｎｍにおける光強度との関係の再現
性を示す図である。

【図７】窒素ガスと水蒸気とを含むアルゴンガス中の、
窒素ガス含有量と３３７ｎｍにおける光強度、及び水蒸
気含有量と３０７ｎｍにおける光強度とをプロットした
グラフである。

【図８】アルゴンガス中に窒素ガスと水蒸気とを同時に
測定する場合の、窒素ガス含有量と光強度との関係の再
現性を示す図である。

【符号の説明】

１ キャピラリー放電管 ３、４ 放電電極 ５ 高圧電源 １２、１３ ヒーター １６ ハーフミラー １７、１７ａ、１７ｂ 干渉フィルター １８、１８ａ、１８ｂ 光電子増倍管

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料アルゴンガスをキャピラリー放電管
   内に導入して該放電管内でグロー放電せしめて発生した
   光から、窒素ガス又は水蒸気に特有の波長の光を分離し
   て光センサーに導入し、光センサーによって検知された
   光の強度に基いて、窒素ガス含有量又は水蒸気含有量を
   測定することを特徴とするアルゴンガス中の窒素ガス又
   は水蒸気の測定方法。
2. 【請求項２】 ３０〜１５０℃に加熱されたキャピラリ
   ー放電管内でグロー放電させることを特徴とする請求項
   １記載のアルゴンガス中の窒素ガス又は水蒸気の測定方
   法。
3. 【請求項３】 試料アルゴンガスを導入して電圧を印加
   しグロー放電させるためのキャピラリー放電管と、該放
   電管内に相対向して設けられた放電電極と、該電極に電
   圧を印加するための高電圧電源と、グロー放電によって
   発生した光から特定波長の光を取り出す手段と、光の強
   度を検知する光センサーとからなることを特徴とするア
   ルゴンガス中の窒素ガス又は水蒸気の測定装置。
4. 【請求項４】 キャピラリー放電管内を加熱するための
   加熱手段を有することを特徴とする請求項３記載のアル
   ゴンガス中の窒素ガス又は水蒸気の測定装置。
5. 【請求項５】 試料アルゴンガスをキャピラリー放電管
   内に導入し、該放電管内でグロー放電せしめて発生した
   光から、窒素に特有の波長の光及び水蒸気に特有の波長
   の光をそれぞれ分離し、これらの光を各々光センサーに
   導入して光センサーによって検知された光の強度に基い
   て、窒素ガス含有量及び水蒸気含有量を同時に測定する
   ことを特徴とするアルゴンガス中の窒素ガス及び水蒸気
   の同時測定方法。
6. 【請求項６】 ３０〜１５０℃に加熱されたキャピラリ
   ー放電管内でグロー放電させることを特徴とする請求項
   ５記載のアルゴンガス中の窒素ガス及び水蒸気の同時測
   定方法。
7. 【請求項７】 試料アルゴンガスを導入して電圧を印加
   しグロー放電させるためのキャピラリー放電管と、該放
   電管内に相対向して設けられた放電電極と、該電極に電
   圧を印加するための高電圧電源と、グロー放電によって
   発生した光の光路を分割する光分割手段と、光分割手段
   で分割された各分割光から特定波長の光を取り出す手段
   と、光の強度を検知する複数の光センサーとからなるこ
   とを特徴とするアルゴンガス中の窒素ガス及び水蒸気の
   同時測定装置。
8. 【請求項８】 試料アルゴンガスを導入して電圧を印加
   しグロー放電させるためのキャピラリー放電管と、該放
   電管内に相対向して設けられた放電電極と、該電極に電
   圧を印加するための高電圧電源と、グロー放電によって
   発生した光を波長の異なる光に分離する分光手段と、光
   の強度を検知する複数の光センサーとからなることを特
   徴とするアルゴンガス中の窒素ガス及び水蒸気の同時測
   定装置。
9. 【請求項９】 キャピラリー放電管内を加熱するための
   加熱手段を有することを特徴とする請求項７又は請求項
   ８記載のアルゴンガス中の窒素ガス及び水蒸気の同時測
   定装置。