JPH08128950A - ガス中の微量水分測定装置 - Google Patents
ガス中の微量水分測定装置Info
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- JPH08128950A JPH08128950A JP26753894A JP26753894A JPH08128950A JP H08128950 A JPH08128950 A JP H08128950A JP 26753894 A JP26753894 A JP 26753894A JP 26753894 A JP26753894 A JP 26753894A JP H08128950 A JPH08128950 A JP H08128950A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 −８０℃以下のガス中の露点又は霜点を測定
することによりガス中の微量水分測定のための小型の装
置を提供する。 【構成】 反射鏡、該反射鏡と接触している温度センサ
ー、反射鏡の周囲の囲い、その囲いには乾燥窒素が充填
され、反射鏡の側方部分の外側には、断熱真空層が設け
られ、該断熱真空層にはゲッター材が設けられ、小型の
スターリングサイクル冷凍機を設け、反射鏡の近傍に被
測定ガス用のノズルが設けられている装置。
することによりガス中の微量水分測定のための小型の装
置を提供する。 【構成】 反射鏡、該反射鏡と接触している温度センサ
ー、反射鏡の周囲の囲い、その囲いには乾燥窒素が充填
され、反射鏡の側方部分の外側には、断熱真空層が設け
られ、該断熱真空層にはゲッター材が設けられ、小型の
スターリングサイクル冷凍機を設け、反射鏡の近傍に被
測定ガス用のノズルが設けられている装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、−８０℃以下の低温度
の霜点をもつ非凝縮性微量水分含有ガスの水分量測定装
置に関する。
の霜点をもつ非凝縮性微量水分含有ガスの水分量測定装
置に関する。
【０００２】近年、技術のめざましい発展にともなっ
て、微量水分量０．５ppm 以下（露点−８０℃以下）の
ようなＮ2 ，Ａｒ，Ｈ2 ，Ｈｅなどの不活性ガスの利用
が増加している。特に半導体工業におけるエピタキシャ
ル成長やＣＶＤの材料ガス、キャリアガスは、超高純度
が要求されており、−８０℃以下の露点を正確に測定す
ることが要求されるようになった。
て、微量水分量０．５ppm 以下（露点−８０℃以下）の
ようなＮ2 ，Ａｒ，Ｈ2 ，Ｈｅなどの不活性ガスの利用
が増加している。特に半導体工業におけるエピタキシャ
ル成長やＣＶＤの材料ガス、キャリアガスは、超高純度
が要求されており、−８０℃以下の露点を正確に測定す
ることが要求されるようになった。
【０００３】
【従来の技術】特開昭６３−３０９８４６号には、常温
から液体窒素温度までの温度を変えることが可能な反射
鏡、その反射鏡に向けて配置された被測定ガス吹出しノ
ズル、鏡面上の被測定ガスが吹きつけられる部分に放射
される集光光線又はレーザー光発射装置、散乱光の急激
な増加を検知する検知装置からなる露点計又は露点計を
使用し、その方法は、（ａ）被測定ガスを反射鏡の温度
近くまで冷却する工程、（ｂ）前記反射鏡に向けて前記
ノズルからそのガスを吹きつける工程、（ｃ）その反射
鏡面上に、露及び／又は霜が形成される地点にできる限
り集光させた光線又はレーザー光を反射させる工程、及
び（ｄ）散乱光の急激な増加を検出することにより、−
８０℃以下液体窒素温度までの露点及び／又は霜点を測
定することからなるガス中の微量水分測定方法が開示さ
れている。
から液体窒素温度までの温度を変えることが可能な反射
鏡、その反射鏡に向けて配置された被測定ガス吹出しノ
ズル、鏡面上の被測定ガスが吹きつけられる部分に放射
される集光光線又はレーザー光発射装置、散乱光の急激
な増加を検知する検知装置からなる露点計又は露点計を
使用し、その方法は、（ａ）被測定ガスを反射鏡の温度
近くまで冷却する工程、（ｂ）前記反射鏡に向けて前記
ノズルからそのガスを吹きつける工程、（ｃ）その反射
鏡面上に、露及び／又は霜が形成される地点にできる限
り集光させた光線又はレーザー光を反射させる工程、及
び（ｄ）散乱光の急激な増加を検出することにより、−
８０℃以下液体窒素温度までの露点及び／又は霜点を測
定することからなるガス中の微量水分測定方法が開示さ
れている。
【０００４】しかし特開昭６３−３０９８４６号記載の
発明において、被測定ガスを反射鏡に吹きつける前にか
なり低温にまで冷却することを特徴としている。
発明において、被測定ガスを反射鏡に吹きつける前にか
なり低温にまで冷却することを特徴としている。
【０００５】本出願人はこのような欠点を改良するた
め、被測定ガスを反射鏡に吹きつける前に冷却せずに反
射鏡に吹きつけることを特徴としたガス中の微量水分測
定装置について出願を行なった（特開平５−２９６９２
７号公報参照）。
め、被測定ガスを反射鏡に吹きつける前に冷却せずに反
射鏡に吹きつけることを特徴としたガス中の微量水分測
定装置について出願を行なった（特開平５−２９６９２
７号公報参照）。
【０００６】しかしながら従来の装置は次のような欠点
を有する。
を有する。
【０００７】（１）冷凍源としてヘリウム冷凍機を使用
していたので圧縮機が重い。
していたので圧縮機が重い。
【０００８】（２）冷凍機の冷凍ヘッドが大きくて重
い。
い。
【０００９】（３）冷凍機や圧縮機の重量が重いためセ
パレート構造にならざるを得ない。 （４）冷却速度が遅い。そのため冷却に時間がかかり、
測定インターバルが長くなる。
パレート構造にならざるを得ない。 （４）冷却速度が遅い。そのため冷却に時間がかかり、
測定インターバルが長くなる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明はスターリングサ
イクル冷凍機を使用して軽量化を計ったガス中の微量水
分（５０００ppb 以下の水分）を測定する装置に関す
る。
イクル冷凍機を使用して軽量化を計ったガス中の微量水
分（５０００ppb 以下の水分）を測定する装置に関す
る。
【００１１】本発明は、−８０℃以下のガス中の露点又
は霜点を測定することによってガス中の微量水分を測定
する装置において、反射鏡、該反射鏡と接触しているか
又はそれの極近傍に設けた温度センサー、該反射鏡の周
囲には乾燥窒素用の囲いが設けられ、その囲いには乾燥
・窒素ガス用の入口及び出口が設けられ少なくとも反射
鏡の側方部分の外側は断熱真空層が設けられ、該断熱真
空層の内部にはゲッター材を設け、該反射鏡に近接して
又は、伝熱材を介してスターリングサイクル冷凍機を設
け、該反射鏡の近傍に被測定ガス用のノズル又は穴が設
けられ、反射鏡面上に反射される集光光線又はレーザー
光発射装置が具備されており、反射鏡面上に形成された
霜に向けて、集光光線又はレーザー光線を、投射するこ
とにより、散乱光及び／又は反射光の変化を検知する受
光装置を含むことを特徴とする装置に関する。
は霜点を測定することによってガス中の微量水分を測定
する装置において、反射鏡、該反射鏡と接触しているか
又はそれの極近傍に設けた温度センサー、該反射鏡の周
囲には乾燥窒素用の囲いが設けられ、その囲いには乾燥
・窒素ガス用の入口及び出口が設けられ少なくとも反射
鏡の側方部分の外側は断熱真空層が設けられ、該断熱真
空層の内部にはゲッター材を設け、該反射鏡に近接して
又は、伝熱材を介してスターリングサイクル冷凍機を設
け、該反射鏡の近傍に被測定ガス用のノズル又は穴が設
けられ、反射鏡面上に反射される集光光線又はレーザー
光発射装置が具備されており、反射鏡面上に形成された
霜に向けて、集光光線又はレーザー光線を、投射するこ
とにより、散乱光及び／又は反射光の変化を検知する受
光装置を含むことを特徴とする装置に関する。
【００１２】本発明の装置を図面によって説明する。図
１は本発明の好ましい装置に関し、１は反射鏡である。
反射鏡１に接触して又は極近傍に温度センサーが設けら
れている。反射鏡１の周囲には囲い３が設けられ、囲い
３の内部に乾燥窒素が導入される。４及び５は乾燥窒素
用の入口及び出口である。囲い３の中は乾燥窒素で満た
されているので、囲い３の中に水分が蓄積されて測定誤
差が生じることはない。６は断熱真空層である。７はジ
ルコニア系ゲッター材であり、内部の気体を吸収する。
８はスターリングサイクル冷凍機である。これはインバ
ーターをつけて回転数を変えて温度コントロールを行な
う。９は伝熱材である。１０は集光光線又はレーザー光
反射発射装置である。１１は反射光からの反射光又は散
乱光の受光装置である。１３は断熱真空層に設けた断熱
真空封じ切り口である。１４は被測定ガス入口、１５は
受光装置の端末である。１６は受光ファイバー、１７は
ヘッドＡＭＰである。１８は投光ファイバー、１９は光
検出回路、２０は光量調節計、２１は温度調節計、２２
は冷凍機コントローラ、２３は圧縮機である。２５はタ
ッチパネルである。
１は本発明の好ましい装置に関し、１は反射鏡である。
反射鏡１に接触して又は極近傍に温度センサーが設けら
れている。反射鏡１の周囲には囲い３が設けられ、囲い
３の内部に乾燥窒素が導入される。４及び５は乾燥窒素
用の入口及び出口である。囲い３の中は乾燥窒素で満た
されているので、囲い３の中に水分が蓄積されて測定誤
差が生じることはない。６は断熱真空層である。７はジ
ルコニア系ゲッター材であり、内部の気体を吸収する。
８はスターリングサイクル冷凍機である。これはインバ
ーターをつけて回転数を変えて温度コントロールを行な
う。９は伝熱材である。１０は集光光線又はレーザー光
反射発射装置である。１１は反射光からの反射光又は散
乱光の受光装置である。１３は断熱真空層に設けた断熱
真空封じ切り口である。１４は被測定ガス入口、１５は
受光装置の端末である。１６は受光ファイバー、１７は
ヘッドＡＭＰである。１８は投光ファイバー、１９は光
検出回路、２０は光量調節計、２１は温度調節計、２２
は冷凍機コントローラ、２３は圧縮機である。２５はタ
ッチパネルである。
【００１３】本発明の装置を用いてガス中の水分を測定
するには、まず被測定ガスを入口１４から反射鏡１の所
に導入し、そのガスは反射鏡１に接触し、ガス中に含ま
れている微量の水分は反射鏡１上に露又は霜を形成す
る。その露又は霜により光発射装置からの光は反射又は
散乱し、反射光又は散乱光の変化を受光装置で読み取
り、露点又は霜点を判定する。その時の温度を温度セン
サー２により測定する。
するには、まず被測定ガスを入口１４から反射鏡１の所
に導入し、そのガスは反射鏡１に接触し、ガス中に含ま
れている微量の水分は反射鏡１上に露又は霜を形成す
る。その露又は霜により光発射装置からの光は反射又は
散乱し、反射光又は散乱光の変化を受光装置で読み取
り、露点又は霜点を判定する。その時の温度を温度セン
サー２により測定する。
【００１４】この場合スターリングサイクル冷凍機を使
用したので、装置自体が小型化が可能であった。例えば
従来の装置は９０kgの重さであったが２０kgの重さにな
った。又冷却速度は従来３〜２５分であったが、３〜１
０分に短縮された。
用したので、装置自体が小型化が可能であった。例えば
従来の装置は９０kgの重さであったが２０kgの重さにな
った。又冷却速度は従来３〜２５分であったが、３〜１
０分に短縮された。
【００１５】
【本発明の実施の態様】温度を変えることができる反射
鏡、前記反射鏡に被測定ガスを接触させる手段、前記反
射鏡に集光光線及び／又はレーザー光を放射する手段、
その反射鏡上に形成された露及び／又は霜に基づく散乱
光及び／又は反射光の変化を検知する手段を含む光学式
露点計を使用し、その方法は、前記反射鏡に被測定ガス
を接触させ、そのガスが接触する反射鏡の部分に前記集
光光線又はレーザー光を放射し、その反射鏡とそのガス
とを接触前又はその反射鏡とそのガスとを接触させなが
らその反射鏡の温度を徐々に低下させ、その反射鏡上に
露及び／又は霜を形成させ、結露点及び／又は結霜点付
近で反射鏡の温度を徐々に加熱しそして冷却する操作を
少なくとも１回繰返し、それによって散乱光及び／又は
反射光の強さの最大となる温度及び散乱光及び／又は反
射光の強さが最小となる温度を検出し、その最大温度及
びその最小温度をそのガスの露点及び／又は霜点とする
ことを含む微量水分を含むガスの露点又は霜点を決定す
る方法に関する。
鏡、前記反射鏡に被測定ガスを接触させる手段、前記反
射鏡に集光光線及び／又はレーザー光を放射する手段、
その反射鏡上に形成された露及び／又は霜に基づく散乱
光及び／又は反射光の変化を検知する手段を含む光学式
露点計を使用し、その方法は、前記反射鏡に被測定ガス
を接触させ、そのガスが接触する反射鏡の部分に前記集
光光線又はレーザー光を放射し、その反射鏡とそのガス
とを接触前又はその反射鏡とそのガスとを接触させなが
らその反射鏡の温度を徐々に低下させ、その反射鏡上に
露及び／又は霜を形成させ、結露点及び／又は結霜点付
近で反射鏡の温度を徐々に加熱しそして冷却する操作を
少なくとも１回繰返し、それによって散乱光及び／又は
反射光の強さの最大となる温度及び散乱光及び／又は反
射光の強さが最小となる温度を検出し、その最大温度及
びその最小温度をそのガスの露点及び／又は霜点とする
ことを含む微量水分を含むガスの露点又は霜点を決定す
る方法に関する。
【００１６】前記反射鏡の温度を徐々に加熱又は冷却は
式 Ｒ（Ｔ）＝Ｒ（Ｔｏ）〔Ｐ′（Ｔ）／Ｐ′（Ｔｏ）〕n ……（１） 描かれた曲線に概略沿って間歇式又は連続式に加熱又は
冷却速度をさせながら行なわれる請求項１の方法： 式 Ｔは反射鏡の温度（Ｋ） Ｔｏは室温から液体窒素の温度までの任意に選べる特定
な温度（Ｋ） Ｒ（Ｔ）はその反射鏡の温度（Ｋ）での冷却及び／又は
加熱速度 Ｐ′（Ｔ）は温度（Ｔ）を変数として求められる氷の飽
和蒸気圧の値 Ｐ′（Ｔｏ）は特定の温度Ｔｏでの水の飽和蒸気圧の
値、及びｎは固定した温度インターバルΔＴにわたって
の反射光及び／又は散乱光の変化の測定のため２以上の
実質上一定の信号対ノイズを得るための選ばれた値であ
る。
式 Ｒ（Ｔ）＝Ｒ（Ｔｏ）〔Ｐ′（Ｔ）／Ｐ′（Ｔｏ）〕n ……（１） 描かれた曲線に概略沿って間歇式又は連続式に加熱又は
冷却速度をさせながら行なわれる請求項１の方法： 式 Ｔは反射鏡の温度（Ｋ） Ｔｏは室温から液体窒素の温度までの任意に選べる特定
な温度（Ｋ） Ｒ（Ｔ）はその反射鏡の温度（Ｋ）での冷却及び／又は
加熱速度 Ｐ′（Ｔ）は温度（Ｔ）を変数として求められる氷の飽
和蒸気圧の値 Ｐ′（Ｔｏ）は特定の温度Ｔｏでの水の飽和蒸気圧の
値、及びｎは固定した温度インターバルΔＴにわたって
の反射光及び／又は散乱光の変化の測定のため２以上の
実質上一定の信号対ノイズを得るための選ばれた値であ
る。
【００１７】今この原理を図２によって説明する。図２
において反射鏡の温度を低下させる。イ点で結露又は結
霜が生じる。しかし過冷却となっているので、この点は
正確な露点又は霜点ではない。さらに温度を低下させロ
点から温度を上昇させる。当然この状態では過冷却にな
っているので、氷は成長し続ける。散乱光及び／又は反
射光の強さが最大となった点を昇華点とする。この時の
反射鏡の温度をＴｓとする。次いで反射鏡を加熱する。
そこで氷は溶け始め、次いで反射鏡を冷却するとホの点
で散乱光及び／又は反射光の強さは最小となる。この時
の温度はＴｓとなる。この場合Ｔｓがそのガスの正しい
露点又は霜点ということができる。さらに反射鏡を加熱
又は冷却を続けると散乱光及び／又は反射光のカーブも
又放物線を描いて変化する。昇華点と積層凝固点は繰返
し生ずる。
において反射鏡の温度を低下させる。イ点で結露又は結
霜が生じる。しかし過冷却となっているので、この点は
正確な露点又は霜点ではない。さらに温度を低下させロ
点から温度を上昇させる。当然この状態では過冷却にな
っているので、氷は成長し続ける。散乱光及び／又は反
射光の強さが最大となった点を昇華点とする。この時の
反射鏡の温度をＴｓとする。次いで反射鏡を加熱する。
そこで氷は溶け始め、次いで反射鏡を冷却するとホの点
で散乱光及び／又は反射光の強さは最小となる。この時
の温度はＴｓとなる。この場合Ｔｓがそのガスの正しい
露点又は霜点ということができる。さらに反射鏡を加熱
又は冷却を続けると散乱光及び／又は反射光のカーブも
又放物線を描いて変化する。昇華点と積層凝固点は繰返
し生ずる。
【００１８】この時の冷却温度及び加熱温度のプロフィ
ール１例は次の通りである。
ール１例は次の通りである。
【００１９】
【表１】
【表２】 上記式（１）は曲線となる。加熱及び冷却速度は低温に
なる程速度は速くなる。例えば２０℃から−７０℃の冷
却速度は上記の例では１０．０℃／分であるのに対し、
−１３０℃から−１３５℃までの冷却速度は０．０１６
℃／分である。上記式（１）の曲線に従って冷却又は加
熱を行なうと仮定すると、低温になる程加熱又は冷却速
度を遅くしなければならず、これを実施するために完全
なコンピューター制御を行なわなければならない。しか
しこれは経済的ではない。
なる程速度は速くなる。例えば２０℃から−７０℃の冷
却速度は上記の例では１０．０℃／分であるのに対し、
−１３０℃から−１３５℃までの冷却速度は０．０１６
℃／分である。上記式（１）の曲線に従って冷却又は加
熱を行なうと仮定すると、低温になる程加熱又は冷却速
度を遅くしなければならず、これを実施するために完全
なコンピューター制御を行なわなければならない。しか
しこれは経済的ではない。
【００２０】上記の表に示すように間歇的に温度を下げ
ていくのが一般的である。例えば５℃ごとに冷却又は加
熱速度を変化させるのである。
ていくのが一般的である。例えば５℃ごとに冷却又は加
熱速度を変化させるのである。
【００２１】上述の式（１）で描かれた曲線に概略沿っ
て間歇的に加熱又は冷却速度を変化させるとは、上述に
表に示されるようなことを述べている。
て間歇的に加熱又は冷却速度を変化させるとは、上述に
表に示されるようなことを述べている。
【００２２】図３は同様な実験について反射鏡の温度と
散乱光及び／又は反射光との関係をグラフにしたもので
ある。
散乱光及び／又は反射光との関係をグラフにしたもので
ある。
【００２３】反射鏡の加熱及び冷却の操作を繰返すと、
図６に示されるように散乱光及び／又は反射光の強さ
は、放物線を描いて、環状に変化する。
図６に示されるように散乱光及び／又は反射光の強さ
は、放物線を描いて、環状に変化する。
【００２４】図４は具体的なガスについて霜の蒸気圧と
散乱光の変化の割合を示すグラフである。図３におい
て、反射鏡の温度を変化させると散乱光及び／又は反射
光の強さはチ，リ，ヌとカーブを描いて変化する。チ，
リ，ヌのカーブを微分して直線として表わしたのが、図
４である。図４においてチ′，リ′及びヌ′は図３にお
けるチ，リ及びヌに対応する。このガスの水分含有量は
１．３０ppb であるということができる。この場合の実
験条件は次の通りである。
散乱光の変化の割合を示すグラフである。図３におい
て、反射鏡の温度を変化させると散乱光及び／又は反射
光の強さはチ，リ，ヌとカーブを描いて変化する。チ，
リ，ヌのカーブを微分して直線として表わしたのが、図
４である。図４においてチ′，リ′及びヌ′は図３にお
けるチ，リ及びヌに対応する。このガスの水分含有量は
１．３０ppb であるということができる。この場合の実
験条件は次の通りである。
【００２５】Ｔｏ＝−９０℃ Ｒ（Ｔｓ）＝約４℃／分 ｎ ＝約０．６７ ΔＴ＝約０．４℃ ２秒間に１回のサンプル測定 さらに本発明の特徴は一般にこのような測定にノイズは
必ず生ずる。散乱光及び／又は反射光の強度の上昇点を
結露又は結霜点とするとノイズのため正確な点を読むこ
とができない場合がある。しかしながら、本発明のよう
に山型の頂点及び谷型の頂点から結露又は結霜点を見つ
ける場合、たとえノイズが発生していても、実際の点を
外挿することが容易であり、頂点である結露又は結霜点
を容易に見つけることができる。
必ず生ずる。散乱光及び／又は反射光の強度の上昇点を
結露又は結霜点とするとノイズのため正確な点を読むこ
とができない場合がある。しかしながら、本発明のよう
に山型の頂点及び谷型の頂点から結露又は結霜点を見つ
ける場合、たとえノイズが発生していても、実際の点を
外挿することが容易であり、頂点である結露又は結霜点
を容易に見つけることができる。
【００２６】図５は従来の方法における結露又は結霜の
形成点（Ｎ０）から散乱光及び／又は反射光の強さが最
大となる点（Ｓ）とＳから結露又は結霜が消える点であ
る。従来の方法では長時間かかる。
形成点（Ｎ０）から散乱光及び／又は反射光の強さが最
大となる点（Ｓ）とＳから結露又は結霜が消える点であ
る。従来の方法では長時間かかる。
【００２７】図６は本発明の昇華点（Ｓ1 ，Ｓ2 ）と積
層凝固点（Ａ）との関係を示す本発明ではその時間が非
常に短縮されることは明白である。
層凝固点（Ａ）との関係を示す本発明ではその時間が非
常に短縮されることは明白である。
【００２８】アプリケーション 低温光学露点計を用いて、いくつかの測定例を以下に示
した。
した。
【００２９】チューブのクリーンアップ現象 大気に放置された１／４インチのＥＰチューブにゲッタ
ー精製器で精製されたＮ2 ガスを流通した時のチューブ
のクリーンアップ現象を測定した。結露点（Ｎ１）と平
衡点を測定するための３点（Ｓ２，Ｎ３，Ｓ４）の温度
を時間の経過とともに測定したものを（図Vo１）に示し
た。これは、平衡点は水分温度に換算したもの、結露点
は便宜的に氷の蒸気圧曲線より換算した値をプロットし
たものである。これによると平衡点は、ほぼリニアに減
少しており、チューブの表面に吸着している水分の脱着
現象をうまくとらえている。それに対し、結露点は平衡
点に比べて、低い値を示す。
ー精製器で精製されたＮ2 ガスを流通した時のチューブ
のクリーンアップ現象を測定した。結露点（Ｎ１）と平
衡点を測定するための３点（Ｓ２，Ｎ３，Ｓ４）の温度
を時間の経過とともに測定したものを（図Vo１）に示し
た。これは、平衡点は水分温度に換算したもの、結露点
は便宜的に氷の蒸気圧曲線より換算した値をプロットし
たものである。これによると平衡点は、ほぼリニアに減
少しており、チューブの表面に吸着している水分の脱着
現象をうまくとらえている。それに対し、結露点は平衡
点に比べて、低い値を示す。
【００３０】Ｏ2 パッシベーション処理の効果 前述のＯ2 パッシベーション処理したチューブと処理を
施していないチューブとの比較を実施した。測定を実施
した系を示したが、測定にはＬＮ2 を蒸発させた超低露
点Ｎ2 ガスを用いた。このガスをＭＦＣで流量制御し、
測定対象チューブに流通して、クリーンアップの速度を
測定したものである。測定対象チューブは外径３／８イ
ンチのものと１インチのものを用いた。
施していないチューブとの比較を実施した。測定を実施
した系を示したが、測定にはＬＮ2 を蒸発させた超低露
点Ｎ2 ガスを用いた。このガスをＭＦＣで流量制御し、
測定対象チューブに流通して、クリーンアップの速度を
測定したものである。測定対象チューブは外径３／８イ
ンチのものと１インチのものを用いた。
【００３１】又、外径３／８インチのチューブについて
は、Ｏ2 パッシベーション処理を施した時の、温度の異
なったチューブについても測定を実施した。これによる
と、クリーンアップの速度は、処理を施していないＥＰ
チューブが最も遅く、４００〜５００℃で処理したもの
が最もよいことがわかる。又処理温度の違いにより、チ
ューブ内面よりの放出水分の挙動が異なり、逆に、最適
処理温度が放出水分の挙動から決定できることがわか
る。
は、Ｏ2 パッシベーション処理を施した時の、温度の異
なったチューブについても測定を実施した。これによる
と、クリーンアップの速度は、処理を施していないＥＰ
チューブが最も遅く、４００〜５００℃で処理したもの
が最もよいことがわかる。又処理温度の違いにより、チ
ューブ内面よりの放出水分の挙動が異なり、逆に、最適
処理温度が放出水分の挙動から決定できることがわか
る。
【００３２】露点と水分濃度について 露点と水分濃度が互いに換算可能であることは、よく知
られた事実であり、現に水分量の表示方法として〔℃〕
や〔ppm 〕などの単位が混在して用いられている。そこ
で、ここでは、その換算について述べる。水分計は、そ
の性質より水分量を測定し、露点に換算する。一方、露
点計は露点を測定して水分量に換算している。これらの
換算は、水の飽和蒸気圧を用いて、分圧と全圧の比でも
って実施する。又、飽和蒸気圧は、温度の関数であるの
で、ある程度における分圧と全圧の比を求めれば、簡単
に露点と水分濃度の関数を求めることができる。そこで
一般的には、露点は大気圧における相変化点、すなわち
結露（結霜）点であるので、全圧は大気圧をとる。しか
し、この方法を用いる場合、いくつかの注意する点があ
るので、以下に示す。
られた事実であり、現に水分量の表示方法として〔℃〕
や〔ppm 〕などの単位が混在して用いられている。そこ
で、ここでは、その換算について述べる。水分計は、そ
の性質より水分量を測定し、露点に換算する。一方、露
点計は露点を測定して水分量に換算している。これらの
換算は、水の飽和蒸気圧を用いて、分圧と全圧の比でも
って実施する。又、飽和蒸気圧は、温度の関数であるの
で、ある程度における分圧と全圧の比を求めれば、簡単
に露点と水分濃度の関数を求めることができる。そこで
一般的には、露点は大気圧における相変化点、すなわち
結露（結霜）点であるので、全圧は大気圧をとる。しか
し、この方法を用いる場合、いくつかの注意する点があ
るので、以下に示す。
【００３３】水の飽和蒸気圧曲線は多数報告されてお
り、各々、少しずつ異なっている点 飽和蒸気圧を用いるため、完全に平衡、すなわち飽和
となった状態を測定した場合のみ換算が可能という点 これらの留意点を考慮した上で、露点と水分濃度の換算
が可能となる。ＪＩＳＫ０５１２（水素）の中には、−
１００℃までの露点と水分濃度の換算表が示されている
が、−１００℃以下の換算表を規定したものはない。そ
こで、前述のように水の飽和蒸気圧曲線の外挿線を用い
て、換算することになる。現在、最も信頼できる式とし
ては、以下の式がある。
り、各々、少しずつ異なっている点 飽和蒸気圧を用いるため、完全に平衡、すなわち飽和
となった状態を測定した場合のみ換算が可能という点 これらの留意点を考慮した上で、露点と水分濃度の換算
が可能となる。ＪＩＳＫ０５１２（水素）の中には、−
１００℃までの露点と水分濃度の換算表が示されている
が、−１００℃以下の換算表を規定したものはない。そ
こで、前述のように水の飽和蒸気圧曲線の外挿線を用い
て、換算することになる。現在、最も信頼できる式とし
ては、以下の式がある。
【００３４】log10Ｐ H2 O ＝−２４４５．５６４６／
Ｔ＋８．２３１２ log10Ｔ−０．０１６７７００６Ｔ＋
１．２０５１４×１０-5Ｔ2 −６．７５７１６９ Ｃ ＝Ｐ H2 O ／７６０・１０9 Ｔ ：絶対温度 〔Ｋ〕（露点） Ｐ H2 O ：水の飽和蒸気圧〔mmHg〕 Ｃ ：水分濃度 〔ppb 〕 この式を用いることにより、〔ppb 〕から〔ppt 〕レベ
ルのような非常に低い露点域においても、換算が可能と
なる。
Ｔ＋８．２３１２ log10Ｔ−０．０１６７７００６Ｔ＋
１．２０５１４×１０-5Ｔ2 −６．７５７１６９ Ｃ ＝Ｐ H2 O ／７６０・１０9 Ｔ ：絶対温度 〔Ｋ〕（露点） Ｐ H2 O ：水の飽和蒸気圧〔mmHg〕 Ｃ ：水分濃度 〔ppb 〕 この式を用いることにより、〔ppb 〕から〔ppt 〕レベ
ルのような非常に低い露点域においても、換算が可能と
なる。
【００３５】図９は標準ガス（水分含有量が知られてい
る）の露点と本発明に従って測定された平衡点（℃）の
関係を示し、そして図１０は標準ガスの水分と現実にＥ
Ｐ（平衡点）測定水分との関係を示す。
る）の露点と本発明に従って測定された平衡点（℃）の
関係を示し、そして図１０は標準ガスの水分と現実にＥ
Ｐ（平衡点）測定水分との関係を示す。
【００３６】図９及び図１０から本発明の方法では非常
にガス中の水分を正確に測定できることが明白である。
にガス中の水分を正確に測定できることが明白である。
【００３７】実施例１ 低温光学露点計の評価として、 ppbレベルの水分を発生
できる発生器からのＮ2 ガスを低温光学露点計で測定し
た結果を図１１に示した。この水分発生器は、重量法と
拡散法を組み合わせたものを容量法によって希釈する方
式であり、日立東京エレクトロニクス（株）のものを用
いた。又、希釈ガスは、サエスゲッターズ社製のゲッタ
ー精製器を用いて水分を除去したガスを用いた。これに
よると、発生させた値と低温光学露点計で測定した値が
１ppb レベルまで一致することがわかる。すなわち、露
点法で測定した値と重量法で測定した値が一致している
ことがわかる。
できる発生器からのＮ2 ガスを低温光学露点計で測定し
た結果を図１１に示した。この水分発生器は、重量法と
拡散法を組み合わせたものを容量法によって希釈する方
式であり、日立東京エレクトロニクス（株）のものを用
いた。又、希釈ガスは、サエスゲッターズ社製のゲッタ
ー精製器を用いて水分を除去したガスを用いた。これに
よると、発生させた値と低温光学露点計で測定した値が
１ppb レベルまで一致することがわかる。すなわち、露
点法で測定した値と重量法で測定した値が一致している
ことがわかる。
【００３８】実施例２ ガス供給系評価 サエスゲッターズ社製のゲッター精製器の出口ガスを測
定した結果を図１２に示した。これは、水分濃度の時間
的変化をモニタした結果であり、５ppb 程度の入口ガス
をゲッター精製器を通した後の挙動を示している。ゲッ
ター精製器のヒーターをＯＮにした直後は、壁面からの
放出水分が検知され、ゲッター材の温度が上がり、精製
効果が高まるにつれて、水分除去されていく状況がよく
測定されている。一方、低温光学露点計は、１ppb 以下
まで安定して測定可能なことがよくわかる。又、配管の
ドライダウンテストに低温光学露点計を用いて評価した
結果を図１３（１ppb 以下）と図１４（１ppb 以上）に
示した。
定した結果を図１２に示した。これは、水分濃度の時間
的変化をモニタした結果であり、５ppb 程度の入口ガス
をゲッター精製器を通した後の挙動を示している。ゲッ
ター精製器のヒーターをＯＮにした直後は、壁面からの
放出水分が検知され、ゲッター材の温度が上がり、精製
効果が高まるにつれて、水分除去されていく状況がよく
測定されている。一方、低温光学露点計は、１ppb 以下
まで安定して測定可能なことがよくわかる。又、配管の
ドライダウンテストに低温光学露点計を用いて評価した
結果を図１３（１ppb 以下）と図１４（１ppb 以上）に
示した。
【図１】本発明の好ましい装置のフローシートである。
【図２】反射鏡の温度と散乱光及び／又は反射光の強さ
の関係を示すグラフ。
の関係を示すグラフ。
【図３】図１と関連して反射光の強さと散乱光及び／又
は反射光の強さの関係を示すグラフ。
は反射光の強さの関係を示すグラフ。
【図４】図２の関係を微分して直線化したグラフ。
【図５】核形成−昇華サイクル時間とタイムインターバ
ルの関係（従来技術）を示すグラフ。
ルの関係（従来技術）を示すグラフ。
【図６】昇華−積層凝固点サイクル時間を示すグラフ
（本発明）。
（本発明）。
【図７】チューブのクリーンアップ現象のグラフ。
【図８】チューブクリーンアップ速度の測定系。
【図９】標準ガスの霜点と測定された平衡点の関係を示
すグラフ。
すグラフ。
【図１０】標準ガス水分とＥＰ測定水分との関係を示す
グラフ。
グラフ。
【図１１】標準水分発生装置による評価を示すグラフ。
【図１２】ゲッター精製器の評価を示すグラフ。
【図１３】本発明による１ppb 以下の水分量の測定を示
すグラフ。
すグラフ。
【図１４】本発明による１ppb 以上の水分量の測定を示
すグラフ。
すグラフ。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年９月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 浩 大阪府大阪市淀川区宮原４−１−14 大阪 酸素工業株式会社内 (72)発明者 皆川 久 大阪府大阪市淀川区宮原４−１−14 大阪 酸素工業株式会社内 (72)発明者 菊池 茂 大阪府大阪市淀川区宮原４−１−14 大阪 酸素工業株式会社内 (72)発明者 林 茂樹 大阪府大阪市淀川区宮原４−１−14 大阪 酸素工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 −８０℃以下のガス中の露点又は霜点を
測定することによるガス中の微量水分を測定する装置に
おいて、反射鏡、該反射鏡と接触しているか又はそれの
極近傍に設けた温度センサー、該反射鏡の周囲には乾燥
窒素用の囲いが設けられ、その囲いには乾燥・窒素ガス
用の入口及び出口が設けられ少なくとも反射鏡の側方部
分の外側は断熱真空層が設けられ、該断熱真空層の内部
にはゲッター材を設け、該反射鏡に近接して又は、伝熱
材を介してスターリングサイクル冷凍機を設け、該反射
鏡の近傍に被測定ガス用のノズル又は穴が設けられ、 反射鏡面上に反射される集光光線又はレーザー光発射装
置が具備されており、反射鏡面上に形成された霜に向け
て、集光光線又はレーザー光線を、投射することによ
り、散乱光及び／又は反射光の変化を検知する受光装
置、を含むことを特徴とする装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26753894A JPH08128950A (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | ガス中の微量水分測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26753894A JPH08128950A (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | ガス中の微量水分測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08128950A true JPH08128950A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=17446220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26753894A Pending JPH08128950A (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | ガス中の微量水分測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08128950A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101656336B1 (ko) * | 2015-07-15 | 2016-09-09 | 한국표준과학연구원 | 천연가스 열량계 및 이를 이용한 열량 측정 방법 |
| US20170018789A1 (en) * | 2015-07-16 | 2017-01-19 | Ardica Technologies, Inc. | Reducing Heat Loss from a Lightweight Vacuum Insulated Vessel |
-
1994
- 1994-10-31 JP JP26753894A patent/JPH08128950A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101656336B1 (ko) * | 2015-07-15 | 2016-09-09 | 한국표준과학연구원 | 천연가스 열량계 및 이를 이용한 열량 측정 방법 |
| US20170018789A1 (en) * | 2015-07-16 | 2017-01-19 | Ardica Technologies, Inc. | Reducing Heat Loss from a Lightweight Vacuum Insulated Vessel |
| US10476089B2 (en) * | 2015-07-16 | 2019-11-12 | Ardica Technologies, Inc. | Reducing heat loss from a lightweight vacuum insulated vessel |
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