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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- JP
- Japan
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- gas
- adsorbent
- cell
- sample gas
- mirrors
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- 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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