JPH1183738A - 吸着を利用したガス分析計 - Google Patents
吸着を利用したガス分析計Info
- Publication number
- JPH1183738A JPH1183738A JP24986897A JP24986897A JPH1183738A JP H1183738 A JPH1183738 A JP H1183738A JP 24986897 A JP24986897 A JP 24986897A JP 24986897 A JP24986897 A JP 24986897A JP H1183738 A JPH1183738 A JP H1183738A
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- Japan
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- gas
- adsorbent
- cell
- sample gas
- mirrors
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 気相中で高濃度ガスと共存する超微量ガスを
高感度に測定できるガス分析計を提供する。 【解決手段】 サンプルガス１３中に含まれる超微量成
分を選択的に吸着する粒状の吸着剤１２を用いてサンプ
ルガス流路１４に拡散媒質層を形成し、その拡散媒質１
２１の表面濃度を拡散反射法によって検出し、その検出
値に基づいて前記サンプルガス１３中の超微量成分量を
求める。
高感度に測定できるガス分析計を提供する。 【解決手段】 サンプルガス１３中に含まれる超微量成
分を選択的に吸着する粒状の吸着剤１２を用いてサンプ
ルガス流路１４に拡散媒質層を形成し、その拡散媒質１
２１の表面濃度を拡散反射法によって検出し、その検出
値に基づいて前記サンプルガス１３中の超微量成分量を
求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はサンプルガス中に含
まれる超微量成分を検出するための拡散反射法（Diffus
e Reflectance Spectroscopy) によるガス分析計に関す
る。
まれる超微量成分を検出するための拡散反射法（Diffus
e Reflectance Spectroscopy) によるガス分析計に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車のエンジンからの排気ガス等で
は、高濃度のＣＯ2 やＨ2 Ｏガスと、低濃度のＳＯ2 や
Ｎ2 Ｏガスが共存するが、このような排気ガスをフーリ
エ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）で透過法により測定
する場合、例えば図６に示されるような多重反射型ガス
セルが用いられる。同図にて、符号ａはセル本体、ｂ，
ｃはセル本体ａの一側壁に設けたセル窓、ｄ，ｅ，ｆは
セル本体ａ内に設けたミラーであり、一方のセル窓ｂか
ら入射させた赤外光をミラーｄ，ｅ，ｆによって多重反
射させた後、他方のセル窓ｃから射出させるようにし、
セル本体ａの他側壁に設けた導入口ｇからセル本体ａ内
に導入したサンプルガスを光路中を流過させる過程で赤
外光を吸収させ導出口ｈから導出させるように構成され
る。
は、高濃度のＣＯ2 やＨ2 Ｏガスと、低濃度のＳＯ2 や
Ｎ2 Ｏガスが共存するが、このような排気ガスをフーリ
エ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）で透過法により測定
する場合、例えば図６に示されるような多重反射型ガス
セルが用いられる。同図にて、符号ａはセル本体、ｂ，
ｃはセル本体ａの一側壁に設けたセル窓、ｄ，ｅ，ｆは
セル本体ａ内に設けたミラーであり、一方のセル窓ｂか
ら入射させた赤外光をミラーｄ，ｅ，ｆによって多重反
射させた後、他方のセル窓ｃから射出させるようにし、
セル本体ａの他側壁に設けた導入口ｇからセル本体ａ内
に導入したサンプルガスを光路中を流過させる過程で赤
外光を吸収させ導出口ｈから導出させるように構成され
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような多重反射型
ガスセルでは、高感度を得る場合には、その光路長が長
く設定されるが、例えば光路長を数十メートル程度に設
定した場合、濃度の高いＣＯ2 やＨ2 Ｏ等のガス成分に
よって赤外光の吸収が顕著となるため、光の透過率がゼ
ロになってしまうことがあり、そのような場合には、そ
の高濃度のガス成分の濃度を特定できなくなる上に、低
濃度のＳＯ2 やＮ2 Ｏ等のガス成分のスペクトルも検出
できなくなることがあった。
ガスセルでは、高感度を得る場合には、その光路長が長
く設定されるが、例えば光路長を数十メートル程度に設
定した場合、濃度の高いＣＯ2 やＨ2 Ｏ等のガス成分に
よって赤外光の吸収が顕著となるため、光の透過率がゼ
ロになってしまうことがあり、そのような場合には、そ
の高濃度のガス成分の濃度を特定できなくなる上に、低
濃度のＳＯ2 やＮ2 Ｏ等のガス成分のスペクトルも検出
できなくなることがあった。
【０００４】一方、光路長を例えば数ｍ程度に短くすれ
ば、高濃度のガス成分を測定することができるが、感度
が低下してしまうため、低濃度のガス成分を検出できな
くなる。また、サンプルガスを希釈して測定することに
よっても高濃度のガス成分を測定できるが、低濃度のガ
ス成分はさらに濃度が低下してしまうため、超微量ガス
成分の検出は不可能であった。
ば、高濃度のガス成分を測定することができるが、感度
が低下してしまうため、低濃度のガス成分を検出できな
くなる。また、サンプルガスを希釈して測定することに
よっても高濃度のガス成分を測定できるが、低濃度のガ
ス成分はさらに濃度が低下してしまうため、超微量ガス
成分の検出は不可能であった。
【０００５】本発明はこのような実情に鑑みてなされ、
気相中で高濃度ガスと共存する超微量ガスを高感度に測
定できるガス分析計を提供することを目的としている。
気相中で高濃度ガスと共存する超微量ガスを高感度に測
定できるガス分析計を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するための手段を以下のように構成している。すなわ
ち、サンプルガス中に含まれる超微量成分を選択的に吸
着する粒状の吸着剤を用いてサンプルガス流路に拡散媒
質層を形成し、その拡散媒質表面に吸着したサンプルガ
ス分子の吸収スペクトルを拡散反射法によって検出し、
その検出値に基づいて前記サンプルガス中の超微量成分
量を求めることを特徴としている。
決するための手段を以下のように構成している。すなわ
ち、サンプルガス中に含まれる超微量成分を選択的に吸
着する粒状の吸着剤を用いてサンプルガス流路に拡散媒
質層を形成し、その拡散媒質表面に吸着したサンプルガ
ス分子の吸収スペクトルを拡散反射法によって検出し、
その検出値に基づいて前記サンプルガス中の超微量成分
量を求めることを特徴としている。
【０００７】吸着剤表面にサンプルガスを流過させる
と、特定のガス分子が吸着剤を覆うように吸着してその
まわりに吸着分子による層が形成される。その吸着分子
による層はガス状態の数万倍程度の密度となる。赤外光
の吸収強度は吸着したガス分子の密度に比例することか
ら、ガス成分が超微量であっても大きな強度のスペクト
ルが得られ、透過法によるガス分析計よりも高感度に測
定することができる。
と、特定のガス分子が吸着剤を覆うように吸着してその
まわりに吸着分子による層が形成される。その吸着分子
による層はガス状態の数万倍程度の密度となる。赤外光
の吸収強度は吸着したガス分子の密度に比例することか
ら、ガス成分が超微量であっても大きな強度のスペクト
ルが得られ、透過法によるガス分析計よりも高感度に測
定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の吸着を利用した拡
散反射法によるガス分析計の実施形態を詳細に説明す
る。図１はガス分析計の模式的な構成図、図２はその要
部拡大斜視図で、符号１は赤外光を発生させる光源、２
はセル本体、３，４はセル窓、５〜９はミラー、１０は
上面に赤外透過性材料よりなる天窓１１を有して矩形断
面状に形成されるダクトで、その底部に粒状の吸着剤１
２を集積収納し、その吸着剤１２と天窓１１との間にサ
ンプルガス１３の流路（サンプルガス流路）１４が形成
され、一方のセル窓３から入射した赤外光Ｉがミラー
５，６を介してドーム型ミラー７によって反射された
後、吸着剤１２の表面に照射され、その拡散・反射光Ｄ
Ｒがミラー８，９を介して他方のセル窓４から射出さ
れ、フーリエ変換赤外分光光度計１５によって検出され
るようになっている。
散反射法によるガス分析計の実施形態を詳細に説明す
る。図１はガス分析計の模式的な構成図、図２はその要
部拡大斜視図で、符号１は赤外光を発生させる光源、２
はセル本体、３，４はセル窓、５〜９はミラー、１０は
上面に赤外透過性材料よりなる天窓１１を有して矩形断
面状に形成されるダクトで、その底部に粒状の吸着剤１
２を集積収納し、その吸着剤１２と天窓１１との間にサ
ンプルガス１３の流路（サンプルガス流路）１４が形成
され、一方のセル窓３から入射した赤外光Ｉがミラー
５，６を介してドーム型ミラー７によって反射された
後、吸着剤１２の表面に照射され、その拡散・反射光Ｄ
Ｒがミラー８，９を介して他方のセル窓４から射出さ
れ、フーリエ変換赤外分光光度計１５によって検出され
るようになっている。
【０００９】上述の吸着剤１２は、ＳＯ2 やＮ2 Ｏ等の
超微量ガス成分を吸着する物質（例えばＫＢｒ，ＭｎＯ
等）を数十μｍ〜数ｍｍ程度の粒径の粒状体としたもの
であり、これをダクト１０内に集積収納することによ
り、その上に形成されるサンプルガス流路１４を流過す
るサンプルガス１３に対して拡散効果の優れた拡散媒質
１２１（図３参照）を形成することができる。すなわ
ち、一定流量で流過するサンプルガス１３中の超微量ガ
ス成分が吸着剤１２の表面を覆うように吸着されて密度
の高いガス分子層をもつ吸着剤による拡散媒質１２１
（図３参照）が形成される。
超微量ガス成分を吸着する物質（例えばＫＢｒ，ＭｎＯ
等）を数十μｍ〜数ｍｍ程度の粒径の粒状体としたもの
であり、これをダクト１０内に集積収納することによ
り、その上に形成されるサンプルガス流路１４を流過す
るサンプルガス１３に対して拡散効果の優れた拡散媒質
１２１（図３参照）を形成することができる。すなわ
ち、一定流量で流過するサンプルガス１３中の超微量ガ
ス成分が吸着剤１２の表面を覆うように吸着されて密度
の高いガス分子層をもつ吸着剤による拡散媒質１２１
（図３参照）が形成される。
【００１０】その拡散媒質１２１では、前述したよう
に、ガス状態の数万倍の密度となるため、これに赤外光
を照射させると、超微量ガス成分であっても、散乱、屈
折、透過、表面反射が起こると同時に、吸着剤１２の表
面では、その吸着した超微量ガス成分による赤外光Ｉの
吸収が起こる。これにより、その拡散・反射光ＤＲから
明確なスペクトルを得ることができ、超微量ガス成分の
定量をおこなうことが可能となる。なお、図３では、散
乱による拡散光をＤ、反射光をＲとしている。
に、ガス状態の数万倍の密度となるため、これに赤外光
を照射させると、超微量ガス成分であっても、散乱、屈
折、透過、表面反射が起こると同時に、吸着剤１２の表
面では、その吸着した超微量ガス成分による赤外光Ｉの
吸収が起こる。これにより、その拡散・反射光ＤＲから
明確なスペクトルを得ることができ、超微量ガス成分の
定量をおこなうことが可能となる。なお、図３では、散
乱による拡散光をＤ、反射光をＲとしている。
【００１１】上述のように、拡散媒質１２１に赤外光Ｉ
を照射させて求めたガス成分量は、吸着剤１２のまわり
に吸着されたガス成分の分子量であり、この分子量の時
間に対する変化量（ｄｃ／ｄｔ）からサンプルガス１３
中に含まれている超微量ガス成分の濃度を求めることが
できる（図４参照）。そのためには、例えばサンプルガ
スの流量条件や吸着剤１２の吸着特性、温度条件等々の
測定条件に対応する変化量ベースの換算式ないしは換算
表を予め経験的に求めておき、そのときの測定条件に応
じて濃度の換算がおこなえるようにすればよい。
を照射させて求めたガス成分量は、吸着剤１２のまわり
に吸着されたガス成分の分子量であり、この分子量の時
間に対する変化量（ｄｃ／ｄｔ）からサンプルガス１３
中に含まれている超微量ガス成分の濃度を求めることが
できる（図４参照）。そのためには、例えばサンプルガ
スの流量条件や吸着剤１２の吸着特性、温度条件等々の
測定条件に対応する変化量ベースの換算式ないしは換算
表を予め経験的に求めておき、そのときの測定条件に応
じて濃度の換算がおこなえるようにすればよい。
【００１２】ちなみに、吸着剤については、測定対象ガ
スがＳＯ2 ガスの場合、ＳＯ2 スルラバー（ＣｕＯ，Ｍ
ｎＯ混合物）を、また、Ｎ2 Ｏガスの場合、アルミナ担
持Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒなどを用いることもできる。このよ
うな吸着剤ではガス分子そのものではなく酸化物イオン
の形で吸着剤に吸蔵されると考えられる。（例：ＳＯ２
→ＳＯ４2 ）従って、実際の吸着種毎にスペクトルを採
取し解析を行う必要がある。また、ＫＢｒの結晶粉末を
そのまま吸着剤に用いてスペクトルを得る事も考えられ
る。この場合、主な吸着は物理吸着によるものと考えら
れるので、ガスの選択性は無いもののスペクトルの解析
は容易になると思われる。
スがＳＯ2 ガスの場合、ＳＯ2 スルラバー（ＣｕＯ，Ｍ
ｎＯ混合物）を、また、Ｎ2 Ｏガスの場合、アルミナ担
持Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒなどを用いることもできる。このよ
うな吸着剤ではガス分子そのものではなく酸化物イオン
の形で吸着剤に吸蔵されると考えられる。（例：ＳＯ２
→ＳＯ４2 ）従って、実際の吸着種毎にスペクトルを採
取し解析を行う必要がある。また、ＫＢｒの結晶粉末を
そのまま吸着剤に用いてスペクトルを得る事も考えられ
る。この場合、主な吸着は物理吸着によるものと考えら
れるので、ガスの選択性は無いもののスペクトルの解析
は容易になると思われる。
【００１３】ところで、複数回の測定をおこなう場合に
は、拡散媒質１２１によって覆われた状態の吸着剤１２
をリフレッシュさせる必要があり、そのためには、例え
ば測定対象ガスがＳＯ2 ，Ｎ2 ＯであればＣＯガスをダ
クト１０内に流すことにより還元すればよい（図５参
照）。つまり、吸着させたＳＯ2 ，Ｎ2 Ｏ成分量を一度
０にしたことを確認してから、次回の測定をおこなえば
よい。また、測定対象ガスがＨ2 Ｓならば一度酸化させ
てから再び還元すればよい。なお、劣化特性を考慮して
新しい吸着剤と取り替える必要もある。
は、拡散媒質１２１によって覆われた状態の吸着剤１２
をリフレッシュさせる必要があり、そのためには、例え
ば測定対象ガスがＳＯ2 ，Ｎ2 ＯであればＣＯガスをダ
クト１０内に流すことにより還元すればよい（図５参
照）。つまり、吸着させたＳＯ2 ，Ｎ2 Ｏ成分量を一度
０にしたことを確認してから、次回の測定をおこなえば
よい。また、測定対象ガスがＨ2 Ｓならば一度酸化させ
てから再び還元すればよい。なお、劣化特性を考慮して
新しい吸着剤と取り替える必要もある。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の吸着を利
用したガス分析計によれば、超微量ガス成分を選択的に
吸着する粒状の吸着剤を用いてサンプルガスの流路に拡
散媒質層を形成し、その拡散媒質の表面に吸着したサン
プルガス分子のスペクトルを拡散反射法によって検出す
ることにより、その検出値に基づいて前記サンプルガス
中の超微量成分を求めるようにしたので、他の高濃度な
ガス成分と超微量ガス成分とが共存する場合にも、その
超微量ガス成分を非常に感度よく測定することが可能と
なる。
用したガス分析計によれば、超微量ガス成分を選択的に
吸着する粒状の吸着剤を用いてサンプルガスの流路に拡
散媒質層を形成し、その拡散媒質の表面に吸着したサン
プルガス分子のスペクトルを拡散反射法によって検出す
ることにより、その検出値に基づいて前記サンプルガス
中の超微量成分を求めるようにしたので、他の高濃度な
ガス成分と超微量ガス成分とが共存する場合にも、その
超微量ガス成分を非常に感度よく測定することが可能と
なる。
【図１】本発明の吸着を利用したガス分析計の一実施形
態を示す構成図である。
態を示す構成図である。
【図２】同要部拡大斜視図である。
【図３】同赤外光の拡散・反射を説明するための模式的
拡大図である。
拡大図である。
【図４】同吸着剤表面の微量ガス分子の濃度の時間対応
の変化を示すグラフである。
の変化を示すグラフである。
【図５】同還元剤の添加による吸着剤表面の超微量ガス
濃度の時間対応の変化を示すグラフである。
濃度の時間対応の変化を示すグラフである。
【図６】従来の多重反射型ガスセルの一例を示す構成図
である。
である。
１２…吸着剤、１２１…拡散媒質、１３…サンプルガ
ス、１４…サンプルガス流路。
ス、１４…サンプルガス流路。
Claims (1)
- 【請求項１】 サンプルガス中に含まれる超微量成分を
選択的に吸着する粒状の吸着剤を用いてサンプルガス流
路に拡散媒質層を形成し、その拡散媒質の表面濃度を拡
散反射法によって検出し、その検出値に基づいて前記サ
ンプルガス中の超微量成分量を求めることを特徴とする
吸着を利用したガス分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24986897A JPH1183738A (ja) | 1997-08-30 | 1997-08-30 | 吸着を利用したガス分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24986897A JPH1183738A (ja) | 1997-08-30 | 1997-08-30 | 吸着を利用したガス分析計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1183738A true JPH1183738A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=17199393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24986897A Pending JPH1183738A (ja) | 1997-08-30 | 1997-08-30 | 吸着を利用したガス分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1183738A (ja) |
-
1997
- 1997-08-30 JP JP24986897A patent/JPH1183738A/ja active Pending
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