JPH1038795A - 光学式流体分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体やガスなど流体試料の漏れによってフロ
ー系以外の部品が汚損されたり、故障したりするのを確
実に防止することができる光学式流体分析装置を提供す
ること。 【解決手段】 試料の導入管２５と導出管２６とが接続
されたフローセル２０に対して、その一側から光Ｌを照
射し、フローセル２０を透過した光を他側に設けられた
検出器１３によって受光するように構成された光学式流
体分析装置において、前記フローセル２０を、少なくと
も光入射側に光透過窓３３を有するセルカバー２９で覆
うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液体やガスなど
の流体に含まれる特定の成分の濃度を求める光学式流体
分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体試料について光源からの光を用いて
連続的に分析を行う場合、例えば、流体試料が連続的に
供給されるフローセルに対して光を照射し、フローセル
を透過した光を検出器に入光させ、これによって吸光度
を求め、この吸光度に基づいて流体試料中の特定の成分
の濃度を得ている。

【０００３】ところで、前記フローセルにおいては、流
体試料の導入および導出のための配管との接続部分など
から流体試料が漏れ出し、これによって、フローセル以
外の部品が汚損されることがあった。そこで、このよう
な被害からフローセル以外の部品がを保護するため、例
えば液体を分析する装置においては、従来、図５に示す
ように、ケース５１内に設けられるフローセル５２の下
方にドレンパン５３を設け、フローセル５２と配管５４
との接続部分などフロー系の部位から漏出する液体をド
レンパン５３で受けるようにし、これに設けたドレン孔
５５から排出させたり、また、ガスを分析する装置にお
いては、同図に示すように、ケース５１を密閉構造にす
るとともに、その上部に排出用のファン５６を設け、フ
ロー系の部位から漏出するガスをファン５６によってケ
ース５１外に排出するようにしていた。なお、図５にお
いて、５７はフローセル５２を透過してきた光５８を受
光する検出器である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成では、フローセル５２が割れるなどして液体やガ
スが大量に吹き出した場合には、ケース５１内に液体が
飛散したり、ガスが充満するなどして、フロー系以外の
部品が汚損されたり、故障したりするなど被害が大きく
なるという欠点があった。

【０００５】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、液体やガスなど流体試料の漏れ
によってフロー系以外の部品が汚損されたり、故障した
りするのを確実に防止することができる光学式流体分析
装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、試料の導入管と導出管とが接続され
たフローセルに対して、その一側から光を照射し、フロ
ーセルを透過した光を他側に設けられた検出器によって
受光するように構成された光学式流体分析装置におい
て、前記フローセルを、少なくとも光入射側に光透過窓
を有するセルカバーで覆うようにしている。

【０００７】上記構成の光学式流体分析装置において
は、何らかの原因でフローセルが破損して、試料として
の液体やガスが大量に吹き出しても、これらの流体試料
のフローセル周囲への飛散がセルカバーによって防止さ
れるので、流体試料の漏れによる被害をフロー系のみに
食い止めることができる。また、光学調整時や、流体漏
れががあったときにおける各部の調整や、交換、清掃な
どメンテナンスを容易に行なえる。

【０００８】また、フローセルおよびこれに流体試料を
供給する配管の近傍に漏水センサまたはガスセンサを設
けるようにしてもよく、このようにした場合、液漏れや
ガス漏れをより早く発見することができ、トラブルに対
する対応をそれだけ早く行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施例
を、図を参照しながら説明する。

【００１０】図１および図２は、この発明の一実施例を
示すもので、例えば、近赤外吸収法を用いた空気参照方
式の半導体洗浄プロセス用薬液濃度分析装置で、図１に
おいて、１は装置全体を収容するケースである。このケ
ース１内には、光学系ユニット２、フロー系ユニット３
および信号処理ユニット（図示してない）が収容されて
おり、各ユニットは、分離結合自在である。

【００１１】前記光学系ユニット２は、近赤外光Ｌを発
する光源４、入射スリット５、第１凹面鏡６、両矢印方
向に回動操作される回折格子７、第２凹面鏡８、出射ス
リット９、両矢印方向に回動操作される可動平面鏡１
０、固定平面鏡１１、後述するフローセル２０の他側に
配置される集光レンズ１２、検出器１３などよりなる。
なお、この光学系ユニット２内には、回折格子７や平面
鏡１０をそれぞれ回動するためのモータなどの駆動装置
（図示してない）が設けられている。

【００１２】前記フロー系ユニット３の構成を、図２を
も参照しながら説明すると、１４はフロー系ユニットケ
ースで、例えば耐薬品性の合成樹脂よりなり、図２に示
すように、ケース部材で外側が囲まれ、一方が開放した
ボックス部１５と、このボックス部１５の開放面側に連
なる開放された開放部１６とからなる。ボックス部１５
は、その内部にポンプや電磁弁あるいは流量計など液体
試料を所定量フローセル（後述する）に対して供給し排
出するための部材が設けられて試料供給・排出部に形成
されている。１７，１８は適宜の継手部材１９を介して
突設される試料導入部および試料導出部である。

【００１３】２０は前記開放部１６に着脱自在に設けら
れるフローセルで、例えば石英、サファイアなど近赤外
光透過性材料よりなる。このフローセル２０は、開放部
１６底部上面に形成されたフローセル固定台２１に開設
された適宜深さの固定用穴２２に挿抜自在であり、これ
に挿入することによって垂直な姿勢となる。そして、２
３，２４はフローセル２０の試料導入口、試料導出口
で、前記試料供給・排出部に連なる試料導入管２５、試
料導出管２６がそれぞれ接続される。

【００１４】２７はフロー系ユニットケース１４内に敷
設される漏水センサで、特に、フローセル２０および試
料導入管２５や試料導出管２６の近傍に沿うようにして
設けられている。この漏水センサ２７としては抵抗変化
型など各種の市販のものがある。また、２８はフロー系
ユニットケース１４の底部に開設されるドレン孔であ
る。

【００１５】２９は前記フローセル２０に対して着脱自
在に被着される例えば直方体形状のセルカバーで、その
下面側のみが開放しており、その下端部がユニットケー
ス１４の開放側に立設された縁３０の内側に密着するよ
うにして装着される。このセルカバー２９は、例えば耐
薬品性に優れた合成樹脂あるいはステンレス鋼など耐薬
品性に優れた金属よりなり、その相対する一対の側面３
１，３２には、光透過窓３３，３４が形成されている。
すなわち、前記側面３１，３２には、光源４からの近赤
外光Ｌがフローセル２０を通過して集光レンズ１２側に
至るときの測定光と、前記近赤外光Ｌがフローセル２０
を通過しないで空気中を通過して集光レンズ１２側に至
るときの参照光のいずれもが通過できるように、その大
きさおよび形成位置が設定された開口３５，３６が開設
され、これらの開口３５，３６を石英、サファイアなど
近赤外光透過性材料よりなる窓材３７，３８によって閉
止している。

【００１６】前記信号処理ユニットは、Ａ／Ｄ変換器、
Ｄ／Ａ変換器、ＣＰＵおよびこのＣＰＵを制御するプロ
グラムを記憶したＲＯＭ、演算結果を記憶するＲＡＭな
どからなる。

【００１７】上記構成の半導体洗浄プロセス用薬液濃度
分析装置において、フローセル２０を、図１において実
線で示すように、また、図２において仮想線で示すよう
に、フローセル固定台２１の固定用穴２２に挿入し、試
料導入管２５、試料導出管２６を試料導入口２３，２４
に接続した状態で、フローセル２０の上方からセルカバ
ー２９をフローセル２０に被せて、その下端部がフロー
系ユニットケース１４の開放側に立設された縁３０の内
側に密着するようにして装着する。この状態で、可動平
面鏡１０を操作して、光源４からの近赤外光Ｌがフロー
セル２０を照射しこれを通過するように設定する。

【００１８】この状態において、液体試料として、例え
ばアンモニア水と過酸化水素との混合液からなる試験溶
液をフローセル２０に供給しながら、光源４から近赤外
光Ｌを発すると、この近赤外光Ｌは、入射スリット５、
第１凹面鏡６、回折格子７、第２凹面鏡８、出射スリッ
ト９、可動平面鏡１０、固定平面鏡１１、セルカバー２
９の一方の光透過窓３３、フローセル２０、セルカバー
２９の他方の光透過窓３４、集光レンズ１２を経て検出
器１３に入射する。そして、検出器１３からは、前記溶
液試料に関する測定スペクトルが得られ、これが信号処
理ユニットのＣＰＵに入力される。

【００１９】そして、前記セルカバー２９をフローセル
２０に被着した状態において、可動平面鏡１０を操作し
て、光源４からの近赤外光Ｌがセルカバー２９の両光透
過窓３３，３４を通過するがフローセル２０を通過しな
いようにすることにより、参照スペクトルを得ることが
できる。

【００２０】そこで、前記測定スペクトルと参照スペク
トルをＣＰＵにおいて主成分分析などの手法を用いるこ
とにより、液体試料中のアンモニア、過酸化水素の量
（濃度）を個別に得ることができる。

【００２１】上述の半導体洗浄プロセス用薬液濃度分析
装置においては、フローセル２０が近赤外光を透過させ
る窓３３，３４を備えたセルカバー２９によって覆われ
ているので、測定中にフローセル２０が何らかの原因で
破損したり、フローセル２０と試料導入管２５、試料導
出管２６との接続部などから液体試料が漏れ出すことが
あっても、これがセルカバー２９外に漏れ出すことがな
く、これら液体試料がフロー系以外の他の部材に付着し
たり、これを汚損するといったことが防止される。

【００２２】また、光学調整時や、液体試料の漏れ出し
があったときにおける各部の調整や、交換、清掃などメ
ンテナンスを容易に行なえる。

【００２３】そして、上述の実施例においては、漏水セ
ンサ２７を、フローセル２０および試料導入管２５や試
料導出管２６の近傍に沿うようにして設けているので、
液漏れをより早く発見することができ、トラブルに対す
る対応をそれだけ早く行うことができる。

【００２４】また、上述の実施例においては、フロー系
ユニットケース１４やセルカバー２９が耐薬品性の素材
よりなるので、腐蝕性の強い液体の分析に好適使用する
ことができる。

【００２５】さらに、上述の実施例においては、光学系
ユニット２、フロー系ユニット３および信号処理ユニッ
トが分離結合自在であり、特に、光学系ユニット２とフ
ロー系ユニット３とが分離結合自在であるので、その組
合せを適宜選ぶことにより、各種の液体の分析を自在に
行うことができる。

【００２６】この発明は、上述の実施例に限られるもの
ではなく、検出器１３をフローセル２０の光透過側の側
面に密着させて設けるなど、検出器１３とフローセル２
０とがきわめて近接している場合には、例えば図３に示
すように、検出器１３をフローセル２０とともにセルカ
バー２９によって覆うようにしてもよく、その場合、セ
ルカバー２９には光入射側にのみ光透過窓３３を設けれ
ばよいので、それだけ、セルカバー２９の構成が簡単に
なる。なお、３９は検出器１３の信号取り出し線であ
る。

【００２７】また、フローセルの形状によっては、図４
に示すように、フローセル４０とセルカバー４１とを一
体的に形成し、セルカバー４１の光透過窓４２，４３と
フローセル４０の光透過部４４，４５との間にそれぞれ
空間４６，４７を形成し、これらの空間４６，４７に漏
出した液体試料を溜めておくようにしてもよい。なお、
４８，４９は試料導入部、試料導出部である。

【００２８】この発明は、上述の半導体洗浄プロセス用
薬液濃度分析装置に限られるものではなく、広く液体の
性質やそれに含まれる物質（成分）を定量分析する各種
の装置に広く適用することができる。また、この発明
は、ガス分析計にも適用する適用することができ、その
場合、漏水センサに代えて、ガス漏れセンサを設けるの
が好ましい。このガス漏れセンサとしては、市販のもの
を適宜用いることができる。このガス分析装置において
も、上記液体分析装置の場合と同様の効果を奏するの
で、その詳細な説明は省略する。

【００２９】さらに、フローセル２０，４０に対して照
射される光は、上記近赤外光に限られるものではなく、
赤外光や紫外光、可視光であってもよく、流体分析の対
象や分析内容に対応して適宜選択できることはいうまで
もない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明おいて
は、液体やガスなどの流体試料が供給されるフローセル
を、光透過窓を有するセルカバーで覆うというきわめて
簡単な手段を採用することにより、液体やガスの漏れに
よるフロー系以外の部材に対する悪影響をなくすること
ができ、前記漏れによる被害を最小限に抑えることがで
きる。

【００３１】そして、この発明によれば、光学調整時
や、流体漏れががあったときにおける各部の調整や、交
換、清掃などメンテナンスを容易に行なえる。

【００３２】また、フローセルおよびこれに流体試料を
供給する配管の近傍に漏水センサまたはガスセンサを設
けるようにした場合には、液漏れやガス漏れをより早く
発見することができ、トラブルに対する対応をそれだけ
早く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光学式流体分析装置の一例を概略的
に示す断面図である。

【図２】前記光学式流体分析装置の要部を示す分解斜視
図である。

【図３】フローセルと検出器との配置関係およびセルカ
バーの他の態様を示す断面図である。

【図４】フローセルの他の態様を示す断面図である。

【図５】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１３…検出器、２０…フローセル、２５…試料導入管、
２６…試料導出管、２７…漏水センサ、２９…セルカバ
ー、３３，３４…光透過窓、Ｌ…光。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体試料の導入管と導出管とが接続され
   たフローセルに対して、その一側から光を照射し、フロ
   ーセルを透過した光を他側に設けられた検出器によって
   受光するように構成された光学式流体分析装置におい
   て、前記フローセルを、少なくとも光入射側に光透過窓
   を有するセルカバーで覆ったことを特徴とする光学式流
   体分析装置。
2. 【請求項２】 フローセルおよびこれに流体試料を供給
   する配管の近傍に漏水センサまたはガスセンサを設けて
   いる請求項１に記載の光学式流体分析装置。