JPS61102538A - Method and device for determining quantity of gas adsorbed by solid or desorbed from solid - Google Patents

Method and device for determining quantity of gas adsorbed by solid or desorbed from solid

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JPS61102538A
JPS61102538A JP22138984A JP22138984A JPS61102538A JP S61102538 A JPS61102538 A JP S61102538A JP 22138984 A JP22138984 A JP 22138984A JP 22138984 A JP22138984 A JP 22138984A JP S61102538 A JPS61102538 A JP S61102538A
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pressure
mass flow
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、対応の吸着および(または)脱着等混線を求
めて、該等温線から表面積、孔径分布および平均孔容積
のような固体のいろいろな形態学的特性を求めるような
仕方で、固体により吸着または脱着される気体もしくは
ガスの量を決定もしくは測定するための方法および装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to the determination of the corresponding adsorption and/or desorption isotherms to determine the various morphologies of solids, such as surface area, pore size distribution and average pore volume. The present invention relates to a method and apparatus for determining or measuring the amount of a gas adsorbed or desorbed by a solid in such a way as to determine its chemical properties.

従来技術 触媒、触媒支持体、顔料、粘土、鉱物および複合物質の
ような固体の形態学的もしくは構造的特性の測定は、長
い間分析科学の未解決のま〜になっている目標であった
BACKGROUND OF THE INVENTION The measurement of morphological or structural properties of solids such as catalysts, catalyst supports, pigments, clays, minerals and composite materials has long been an unresolved goal of analytical science. .

例えば、成る固体の非常に有用な形態学的特性の1つと
して表面積がある。表面積測定に最も広く用いられてい
る技術の1つは、気体収着技術である。この気体収着技
術においては、理論的モデルが用いられており、このモ
デルにおいては、被験固体(即ち吸着媒)の表面は、被
吸着気体(即ち被吸着剤)の緻密に詰め合された分子の
単一層によって被われるものと見做される。そこで上記
単一層内の被吸着剤の量(通常はミIJ リットルもし
くはdで表される)を求めることができれば、該単一層
に被われる面積を、例えば単一層内の分子の数に各分子
の断面積を乗じた積から容易に計算することができる。
For example, one very useful morphological property of solids is surface area. One of the most widely used techniques for surface area measurement is gas sorption techniques. This gas sorption technique uses a theoretical model in which the surface of the test solid (i.e., the adsorbent) is covered with tightly packed molecules of the adsorbed gas (i.e., the adsorbent). is considered to be covered by a single layer of Therefore, if the amount of adsorbent in the single layer (usually expressed in milliliter or d) can be determined, the area covered by the single layer can be calculated by dividing the number of molecules in the single layer by each molecule. It can be easily calculated from the product multiplied by the cross-sectional area of .

1958年に、Branauer 。In 1958, Branauer.

Enrne t t 、およびTe1lerは、被吸着
剤の吸着等温線から単一層内の被吸着剤の量を求めるた
めのBET式と称される数式を提案した( J、Am、
 Chem。
Enrnet, and Teler proposed a mathematical formula called the BET equation to determine the amount of adsorbent in a single layer from the adsorption isotherm of the adsorbent (J, Am,
Chem.

Soc、 Vol、6o 、 23 o 9参[)。コ
コテ吸着等温線とは、一定の温度で被吸着剤の相対圧力
かまたは平衡圧力に対し固体に吸着された被吸着剤の量
をプロットした曲線である。表面積を決定するためにB
ET式を正確に用いるためには、少なくとも「単層容量
」が生ずる吸着等温線上の点を決定することができるよ
うに吸着等温線上の十分な数のデータ点を得なければな
らない。ここで「単層容量」とは、BET式における1
つの変数であって、密接に詰め合された被吸着分子の単
一層が吸着媒の表面に存在する吸着等温線上の点を表す
Soc, Vol. 6o, 23o9 [). A cocote adsorption isotherm is a curve plotting the amount of adsorbent adsorbed onto a solid against the relative or equilibrium pressure of the adsorbent at a constant temperature. B to determine the surface area
In order to use the ET equation accurately, one must obtain a sufficient number of data points on the adsorption isotherm to be able to determine at least the point on the adsorption isotherm at which "monolayer capacity" occurs. Here, "single layer capacity" means 1 in the BET formula.
is a variable that represents the point on the adsorption isotherm at which a single layer of closely packed adsorbed molecules is present at the surface of the adsorbent.

この単層容量は、一般K、約18と2−5との間の被吸
着剤分圧で生ずるので、BET式から表面積を算出可能
にするためには少なくともこの分圧範囲に渡り吸着等温
線を知るのが望ましい。しかしながら有意味なのは、0
ないし1の範囲の被吸着剤分圧から、全吸着等温線範囲
(被吸着剤分圧は任意の一定容積訃よび温度条件の組合
せ下で被吸着剤の凝縮が生ずる圧力の分数値として被吸
着剤の平衡圧力を表す1つの手段である)は、表面積だ
けを求める目的で知る必要はないが、全吸着等温線に具
現されている情報は、それにも拘らず、後述のような他
の理由から非常に有用である点である。
Since this monolayer capacity generally occurs at a partial pressure of the adsorbent between K, about 18 and 2-5, the adsorption isotherm must be plotted over at least this partial pressure range in order to be able to calculate the surface area from the BET equation. It is desirable to know. However, what is meaningful is 0
From the adsorbent partial pressure in the range 1 to 1, the total adsorption isotherm range (adsorbent partial pressure is the fraction of the pressure at which condensation of the adsorbent occurs under any combination of constant volume and temperature conditions). Although it is not necessary to know for surface area purposes only, the information embodied in the total adsorption isotherm can nevertheless be used for other reasons, such as those discussed below. This is a very useful point.

したがって、全吸着等温線を求める能力を有する分析方
法を開発する動機がある。吸着等温線は、通常、2つの
一般的な方法、即ち重量分析的方法および容量分析的方
法で求められている。
Therefore, there is a motivation to develop analytical methods that have the ability to determine total adsorption isotherms. Adsorption isotherms are commonly determined in two general ways: gravimetrically and volumetrically.

重量分析方法においては、平衡圧力で吸着された気体の
量を微量てんびんを用いて計量をする。
In the gravimetric analysis method, the amount of gas adsorbed at equilibrium pressure is measured using a microbalance.

しかしながら、この重量分析方法には、被吸着剤の選択
に制限が課せられる(例えば液体窒素温度で試料を制御
するのは容易でない)とか、試料の効果的な温度制御を
達成するのが困難であるとか、測定に必要な高い感度を
達成するために複雑で高価な設備が要求される等の欠点
がある。これとは対照的に、容量分析装置は単純であり
本来的に信頼性が高い。
However, this gravimetric analysis method imposes limitations on the selection of the adsorbent (e.g. it is not easy to control the sample at liquid nitrogen temperature) and it is difficult to achieve effective temperature control of the sample. However, there are disadvantages such as the need for complex and expensive equipment to achieve the high sensitivity required for measurements. In contrast, volumetric analyzers are simple and inherently reliable.

容量分析法においては、吸着された気体の重量ではなく
容積が測定される。容量分析装置は、通例、被吸着剤と
して一195℃の温度で窒素を用いる。この型の装置は
、典型的に、気体貯蔵ユニットとパレットまたはピペッ
トのような既知の容積V1 を有し容量計ユニットと称
されている容量測定装置に並列に接続された排気源もし
くは真空源とから構成されている。容量計ユニットは交
互に、一連の止コックを介して真空源または気体貯蔵ユ
ニットに接続することができる。一方、容量計ユニット
は他の止コックを介して試料ユニット、即ち被験固体を
保持する既知の容積v2の室に直列に接続されている。
In volumetric methods, the volume rather than the weight of the adsorbed gas is measured. Capacitive analyzers typically use nitrogen at a temperature of -195°C as the adsorbent. This type of device typically consists of a gas storage unit and an exhaust or vacuum source connected in parallel to a volumetric device having a known volume V1, such as a pallet or pipette, and referred to as a volumetric unit. It consists of The capacitance meter units can alternately be connected to a vacuum source or a gas storage unit via a series of stopcocks. On the other hand, the capacitance meter unit is connected in series via another stopcock to the sample unit, ie a chamber of known volume v2 which holds the test solid.

各種の止コックを操作することKより、容量計および試
料ユニットは排気され、そして排気された容量計は排気
された試料室から密封して切り離される。然る後に、窒
素が気体貯蔵ユニットから徐々に容量計ユニットに流入
し該容量計ユニットを満す。容量計ユニットが満された
時点で、止コックを再び操作して容量計ユニットを完全
に封止し、内部窒素圧力を測定する。
By operating the various stopcocks, the volumetric meter and sample unit are evacuated, and the evacuated volumetric meter is hermetically separated from the evacuated sample chamber. Thereafter, nitrogen gradually flows from the gas storage unit into the volumetric unit and fills the volumetric unit. Once the capacitance meter unit is filled, operate the stop cock again to completely seal the capacitance meter unit and measure the internal nitrogen pressure.

容量計内に一定の圧力P、が達成されると、試料室と容
量計とを分離している止コックを開いて、容量計内の窒
素N2  を試料室内に入れて膨張させる。こぐで試料
室と容量計とは共に第3の容積V。
When a constant pressure P is achieved in the capacitance meter, the stopcock separating the sample chamber and the capacitance meter is opened, and the nitrogen N2 in the capacitance meter is introduced into the sample chamber and expanded. Both the sample chamber and the volume meter have the third volume V.

(即ちV、 + V2)を画定する。容積■、内の圧力
が一定であって吸着平衡状態が指示された時に、該圧力
を測定する。この平衡圧力を用いて、気相状態に留まっ
ているN2のモル数を計算する。固体に吸着されたN2
 のモル数は容量計の容積V。
(i.e., V, + V2). The pressure in volume 1 is measured when it is constant and adsorption equilibrium is indicated. This equilibrium pressure is used to calculate the number of moles of N2 remaining in the gas phase. N2 adsorbed on solids
The number of moles of is the volume V of the capacitance meter.

内に初期に存在していたN2のモル数に、容積v2の試
料室内のN20モル数を加えた和に等しく、平衡後の容
積V、内の気相N2のモル数よりも小さい(なお初期の
サイクルでは容積v2 内のモル数は零であるが、相次
いで行われるサイクルで増加する)。特定の平衡圧力で
吸着されたN2の量の組合せデータが吸着等温線上の単
一点を構成する。上述の手順を繰り返して、吸着等温線
上の他の点を求める。相次いで行われるサイクルで、試
料室内の圧力は増加し、最終的には、大気圧で試料固体
の凝縮したN2による飽和が生ずる。言い換えるならば
、試料ならびに試料ホルダ内の自由空間においてN2 
の凝縮が生ずる。一般の慣行によれば、表面積の測定の
場合、吸着等温線上の約8つのデータ点が発生される。
It is equal to the sum of the number of moles of N2 initially present in the sample chamber plus the number of moles of N20 in the sample chamber of volume v2, and is smaller than the number of moles of gaseous N2 in the volume V after equilibrium (initial The number of moles in the volume v2 is zero in the cycle , but increases in successive cycles). The combined data of the amount of N2 adsorbed at a particular equilibrium pressure constitutes a single point on the adsorption isotherm. Repeat the above procedure to find other points on the adsorption isotherm. In successive cycles, the pressure within the sample chamber increases, eventually resulting in saturation of the sample solids with condensed N2 at atmospheric pressure. In other words, in the sample and in the free space inside the sample holder, N2
Condensation occurs. According to common practice, approximately eight data points on the adsorption isotherm are generated for surface area measurements.

一般K、圧力平衡を達成するのにデータ点毎に1時間を
要する。したがって、言うまでもないことであるが、こ
の方法は非常に時間がかかり、平衡になるまで待期する
のにデータ点毎に2回の遅延が介入し、然も吸着等温線
データ点は不連続なペースで発生される。
General K, it takes 1 hour per data point to achieve pressure equilibrium. Therefore, it goes without saying that this method is very time consuming, with two delays per data point to wait for equilibrium, and the adsorption isotherm data points are discontinuous. Occurs at pace.

なおこの方法の詳細は、「5urface Tecbn
ologyJVol、4.頁121−160(1975
)に掲載のDollimore、 D、、 5ponn
er、 P、、およびTurner、 A+の論文「T
he BET Method of Analysis
 of Ga5Absorption Data an
d Its Re1evance to TheCal
culation of 5urface Areas
 Jに記述されている。
For details on this method, please refer to “5surface Tecbn
ologyJVol, 4. pp. 121-160 (1975
) Published in Dollimore, D,, 5ponn
er, P., and Turner, A+ paper “T.
he BET Method of Analysis
of Ga5Absorption Data an
d Its Relevance to The Cal
curation of 5surface Areas
It is described in J.

不連続的容量分析ガス収着ユニ°ットは、止コックの開
閉を自動化し且つ試料室および容量計ユニットの数を増
加することにより改善されている。
Discontinuous volumetric analytical gas sorption units have been improved by automating the opening and closing of stopcocks and increasing the number of sample chambers and volumetric units.

さらK、平衡時間を実験的に求め、そして自動システム
をプリセットされた平衡時間に応答するようにプログラ
ムすることによって平衡に要する時間を短縮している。
Furthermore, the time required for equilibration is reduced by determining the equilibration time experimentally and programming the automatic system to respond to the preset equilibration time.

しかしながら、これによっては、装置の動作の不連続性
という性質は変更されず、比較的少ないデータ点を得る
のに過度に大きい待ち時間が依然として要求される。
However, this does not change the discontinuous nature of the device's operation and still requires excessively high latencies to obtain relatively few data points.

BoschおよびPeppelenbosは、「Jou
rnal ofPhysics E : 5cient
ific Instruments J Vol。
Bosch and Peppelenbos
rnal of Physics E: 5cient
ific Instruments J Vol.

10、頁605−608(1977)に、吸着等温線上
のデータ点を求めるための動的な方法を提案している。
10, pp. 605-608 (1977), proposes a dynamic method for determining data points on adsorption isotherms.

この方法によれば、気相の被吸着剤は、圧力を測定しな
がら、所謂一定の容積流量(例えば、約0.25の分圧
で約1 crrt3STP m1n−’)で、既知の容
積および温度(例えば液体窒素温度)の排気された試料
室内に導入される。上記一定容積流量は、被吸港・剤を
毛細管を介して試料室に導入することにより達成される
。吸着媒によって吸着される被吸着剤の量は、時間に対
し、吸着媒試料の存在下で試料室内の圧力増加を比較す
ることKより計算で求められる。なおブランクテストも
しくはブランクサイクル(即ち試料室に吸着媒試料が存
在しない場合の測定)においては圧力は時間の関数とし
て増加する。吸着媒が存在する場合には、被吸着気体は
部分的に吸着され、そして成る圧力に達するには、ブラ
ンクテストの場合よりも大きな時間を要する。したがっ
て、特定の圧力で試料(va)によって吸着されるガス
もしくは気体の容積は次式から計算される。
According to this method, the adsorbed material in the gas phase is loaded at a known volume and temperature at a so-called constant volumetric flow rate (e.g., about 1 crrt3STP m1n-' at a partial pressure of about 0.25) while the pressure is measured. (e.g. liquid nitrogen temperature) into an evacuated sample chamber. The constant volumetric flow rate is achieved by introducing the absorbed agent into the sample chamber via a capillary tube. The amount of adsorbent adsorbed by the adsorbent is calculated from K by comparing the pressure increase in the sample chamber in the presence of the adsorbent sample versus time. It should be noted that in a blank test or blank cycle (i.e., a measurement when no adsorbent sample is present in the sample chamber), the pressure increases as a function of time. If an adsorbent is present, the adsorbed gas will be partially adsorbed and will take longer to reach the pressure than in the blank test. Therefore, the volume of gas or gas adsorbed by the sample (va) at a particular pressure is calculated from the following equation:

(Va=φV (S T P ) Δt ) p上式中
φV(STP)は、標率温度および圧力で毛細管を流れ
る容積流量(α’ m1n−’ )を表し、△tはブラ
ンクテストと比較して圧力Pに達するのに要する余分の
時間を分で表したものである。容積流量は、吸着等温線
上の単一のデータ点に対して一定であるとして取り扱わ
れるが、実際には、上記の論文の608頁にも認められ
ているように、例えば窒素を被吸着剤として用いる場合
には一定ではなく、そbKより部分的な吸着等温線を発
生するのにも、かなり複雑な計算が必要とされる。
(Va = φV (S T P ) Δt) p In the above formula, φV (STP) represents the volumetric flow rate (α'm1n-' ) flowing through the capillary at the standard temperature and pressure, and △t is the value compared with the blank test. is the extra time required to reach pressure P in minutes. Although the volumetric flow rate is treated as constant for a single data point on the adsorption isotherm, in reality, as is also acknowledged on page 608 of the above-mentioned paper, for example with nitrogen as the adsorbent, When used, rather complex calculations are required to generate adsorption isotherms that are not constant and are more partial than SobK.

この方法には、さらに、流量を調整しもしくは制御する
のに毛細管を使用することに起因する他の欠点がある。
This method also has other drawbacks due to the use of capillaries to regulate or control the flow rate.

例えば、固定の毛細管の特性は時間および環境条件で変
化する。例えば環境条件における変動で、毛細管の熱膨
張または収縮の結果として被吸着剤の流量に変動が生ず
る。なお固定の毛細管は、特定の流量範囲内で製作する
のが困難であるばかりではなく、脱着時に固体吸着媒で
詰まってしまったり、その性質が脆くそのため頻繁な交
換が必要である。また、固定の毛細管は気体の流量を制
御するように調節することができず、然も用いられる吸
着量試料の種類によって指定される最適条件を与えるこ
とはできない。さらに重要なことは、容積流量が一定で
あると仮定しても、例えばs o o trt27g 
(ダラム)より大きい非常に大きな表面積を有する材料
の吸着等混線および表面積測定には大きな誤差(例えば
10ないし15%またはそれ以上)が介入する点である
。このよ5な誤差は、試料の表面積が大きければ大きい
程平衡圧力に達するのに、より長い時間が要するとい5
事実に由来する。したがって、所与の重量の試料に対し
て、表面積が大きければ大きい程流量を相応に低くしな
ければならず、そして流量が低ければそれに相応して毛
細管のID(内径)を小さくしなければならなくなり、
それにより、環境条件の変動に対する流量の感度はさら
に鋭敏になってしまう。上に述べたような流量における
環境要因で誘起される変動を度外視しても、吸着等混線
上のより高い分圧に接近する際に、試料ホルダ内に発生
する被吸着剤背圧も流量を変化もしくは減少させる。止
揚のBosch他の論文606頁には、約12の分圧で
も、背圧によって流量は0.6X減少することが認めら
れている。このような背圧で発生される容積流量変動は
、吸着等温線上の高い点におけるデータを集める際には
さらに大きくなる。この結果、全実験過程に渡って誤差
が徐々に大きくなることを甘受しなければならないか、
或いはまたブランクテストおよび試料測定と関連して極
めて複雑な手法を用いて数学的に上記のような変動を補
償することが要求される。
For example, the properties of fixed capillaries change with time and environmental conditions. For example, variations in environmental conditions can cause variations in the flow rate of the adsorbed material as a result of thermal expansion or contraction of the capillary. Furthermore, fixed capillary tubes are not only difficult to manufacture within a specific flow rate range, but also clog with solid adsorbent during desorption, and are brittle in nature, requiring frequent replacement. Also, fixed capillary tubes cannot be adjusted to control the gas flow rate and cannot provide optimal conditions dictated by the type of adsorption sample used. More importantly, even assuming a constant volumetric flow rate, e.g. s o o trt27g
(Durham) is the point at which large errors (eg, 10 to 15% or more) intervene in adsorption isomixing and surface area measurements of materials with very large surface areas. This large error is due to the fact that the larger the surface area of the sample, the longer it takes to reach equilibrium pressure.
Derived from fact. Therefore, for a given weight of sample, the larger the surface area, the lower the flow rate must be, and the lower the flow rate, the smaller the capillary ID (inner diameter). gone,
This makes the flow rate more sensitive to changes in environmental conditions. Even ignoring the environmentally induced fluctuations in flow rates mentioned above, the adsorbent backpressure that develops in the sample holder when approaching higher partial pressures on crosstalks such as adsorption also increases the flow rate. change or decrease. Bosch et al., page 606, acknowledges that even at partial pressures of about 12, backpressure reduces flow by 0.6X. The volumetric flow rate fluctuations caused by such backpressure are even greater when collecting data at high points on the adsorption isotherm. As a result, do we have to accept that the error gradually increases over the entire experimental process?
Alternatively, it is required to compensate for such variations mathematically using highly complex techniques in conjunction with blank tests and sample measurements.

さらに、被吸着剤の流量を平衡吸着量より大きくならな
いように維持する必要(さもなければ実際的な見地から
完全な吸着等温線を得ることはできない)からして、毛
細管の使用には本来的な制限がある。例えば、毛細管系
においては、流量は毛細管Kかかる圧力降下に比例する
。したがって、初期流量は非常に低いので、背圧により
流量はさらに減少し、吸着等温線の約70ないし5oX
K達した後に流量はほとんど存在しなくなってしまう。
Furthermore, the need to maintain the flow rate of the adsorbed material no greater than the equilibrium adsorption amount (otherwise, from a practical standpoint, it is not possible to obtain a complete adsorption isotherm) makes the use of capillary tubes inherently ineffective. There are restrictions. For example, in a capillary system, the flow rate is proportional to the pressure drop across the capillary K. Therefore, the initial flow rate is so low that the backpressure reduces the flow rate even further, approximately 70 to 5oX of the adsorption isotherm.
After reaching K, the flow rate becomes almost non-existent.

rnnesの米国特許第2729969号明細書にはB
osch’他のものに非常に類似した毛細管方法が開示
されている。しかしながら、この特許明細書に記述され
ている装置にも、被吸着剤の流量を制御もしくは調整す
るのに毛細管が用いられているところから、それに起因
し上に述べたのと同じような欠点がある。被吸着剤の導
入は、約7ないし10CCZ分の流量で、約0.1ない
し0.3の分圧領域で行われる。同上明細書の第6欄第
45行以下の記載から明らかなように、小さい孔(した
プ;って高い表面積)を有する試料を用いた場合には、
10ccZ分の流量或いは7 cc/分の流量でも平衡
圧力状態は生じなかった。即ち、流量は、被吸着剤の平
衡吸着量もしくは速度より大きかった。しかしながら、
この流量を低くするためKは、直径のさらに小さい毛細
管を用いなければならないが、その場合には環境条件に
よって誘起される流量変動に対する流量感度が増大し、
或いはまた低い圧力を用いることもできるが、その場合
には、背圧によって誘起される流量変動に対する流量の
感度が高くなる。また同上明細書の第4欄第5行以下に
は、流量は第4図に示すように一定であると記述しであ
る。しかしながら、この特許明細書の第4図は、僅か1
1個のデータ点を用いて僅か150秒の流れ時間を示す
に留まっている。またBosch他は、60分の流れ時
間および6個のデータ点を用〜゛1て類似の曲線をプロ
ットし流量が一定であることの主張の正当性を支持しよ
うとしている。しかしながらこのデータの何れにも、単
層容量範囲、例えばα8ないし2.5の範囲における分
圧を達成するのに十分な時間に渡り、流量を、はとんど
が初期において未知の表面積の試料の平衡吸着量以下に
維持しようとする場合に必要とされる約4時間の流れ時
間に渡って流量が一定であることの証左はない。既に述
べたように、環境的KN起される流量変動は長い時間に
渡り累積する。したがって、毛細管方法における一定の
流量という主張を正当化するのに用いられているデータ
には、市販品として十分に満足な装置が動作する際に要
求される動作条件が反映されていない。
US Pat. No. 2,729,969 to B.
A capillary method very similar to osch' et al. is disclosed. However, the device described in this patent also suffers from the same disadvantages mentioned above due to the use of capillary tubes to control or adjust the flow rate of the adsorbed material. be. The introduction of the adsorbent takes place at a flow rate of about 7 to 10 CCZ in a partial pressure range of about 0.1 to 0.3. As is clear from the description in column 6, line 45 et seq. of the above specification, when a sample with small pores (meaning high surface area) is used,
Even at a flow rate of 10 ccZ min or a flow rate of 7 cc/min, equilibrium pressure conditions did not occur. That is, the flow rate was greater than the equilibrium adsorption amount or rate of the adsorbent. however,
To lower this flow rate, K must use a capillary tube with a smaller diameter, which increases the flow sensitivity to flow fluctuations induced by environmental conditions.
Alternatively, lower pressures can also be used, but then the flow becomes more sensitive to backpressure-induced flow fluctuations. Furthermore, in the fourth column, line 5 and below of the same specification, it is stated that the flow rate is constant as shown in FIG. However, FIG. 4 of this patent specification is only 1
One data point is used to represent only 150 seconds of flow time. Bosch et al. also use a flow time of 60 minutes and six data points to plot a similar curve to support the claim that the flow rate is constant. However, none of this data suggests that the flow rate should be controlled initially for a sample of unknown surface area for a sufficient time to achieve a partial pressure in the monolayer volume range, e.g. There is no evidence that the flow rate is constant over the approximately 4 hour flow time required if one were to maintain below the equilibrium adsorption of . As already mentioned, environmental KN-induced flow fluctuations accumulate over time. Therefore, the data used to justify the constant flow rate claim in the capillary method does not reflect the operating conditions required under which a commercially acceptable device will operate.

さ、らに、Bosch他の毛細管装置を脱着等温線を求
めるのに用いようとした場合(この事に関しては追って
論述する)には、固定漏洩毛細管方法には他の由々しい
欠点が生ずる。脱着実験においては、予め吸着されたガ
スが、真空源に接続されている毛細管を介して試料の表
面から除去される。
Additionally, if the Bosch et al. capillary device were to be used to determine desorption isotherms (discussed below), the fixed leakage capillary method suffers from other serious drawbacks. In desorption experiments, previously adsorbed gas is removed from the surface of the sample via a capillary tube connected to a vacuum source.

このプロセスにおいて、試料ホルダ内の圧力は時間と共
に減少する。したがって、毛細管の両端における圧力差
は、脱着実験過程中時間の関数で減少する。予め吸着さ
れていたガスを試料室から除去する駆動力はこの圧力差
によるものであるから部分的脱着実験においてもそれを
完了するのに約2・口ないし約40時間が必要とされる
。したがって、毛細管脱着方法は時間を食い、然も環境
的に誘起される容積流量変動は上記のような長い期間に
渡って累積し、この方法により任意の時点で実際の容積
流量(したがって所与の平衡圧力における脱着された気
体の実際の量)を求めるのに複雑な算術的補正が必要と
される。なおこのような誤差に関しては、Bosch他
の上記文献には記述はない。と言うのは、この文献では
、脱着は関心事ではないからである。
In this process, the pressure within the sample holder decreases over time. Therefore, the pressure difference across the capillary tube decreases as a function of time during the course of the desorption experiment. Since the driving force for removing previously adsorbed gas from the sample chamber is due to this pressure difference, even partial desorption experiments require about 2 hours to about 40 hours to complete. Therefore, capillary desorption methods are time consuming, and environmentally induced volumetric flow fluctuations accumulate over long periods such as those mentioned above, and this method allows the actual volumetric flow rate at any given time (and hence for a given Complex arithmetic corrections are required to determine the actual amount of gas desorbed at equilibrium pressure. Note that such errors are not described in the above-mentioned document by Bosch et al. This is because desorption is not a concern in this document.

InneSの米国特許明細書には、脱着用の毛細管シス
テムの使用が開示されている。しかしながら、上に述べ
たような毛細管を介しての室の排気と関連する問題から
、この発明者は、液体窒素温度で脱着するのではなく、
室温で、試料に吸着されている窒素を加熱するように強
いられている。試料ホルダを液体窒素に入れたり出した
りすることは、プロセスを錯綜するばかりではなく、例
えば液体窒素温度で平衡状態にある系の容積の決定に顕
著な誤差を導入する。このような不連続性で、試料の実
際の過度は液体窒素温度から偏差せしめられる。そして
、液体窒素温度に対する実際の試料温度の1℃の偏差で
試験結果は無効になってしまう。
The InneS US patent discloses the use of a capillary system for desorption. However, the problems associated with evacuating the chamber via capillary tubes, as mentioned above, led the inventor to desorb instead of desorbing at liquid nitrogen temperatures.
At room temperature, the nitrogen adsorbed on the sample is forced to heat up. Moving the sample holder in and out of liquid nitrogen not only complicates the process, but also introduces significant errors in determining the volume of the system at equilibrium at liquid nitrogen temperature, for example. With such a discontinuity, the actual temperature of the sample is caused to deviate from the liquid nitrogen temperature. A 1°C deviation of the actual sample temperature from the liquid nitrogen temperature invalidates the test results.

以上要約すると、Bosch他ならびに’Innesの
文献に開示されている毛細管方法では、S T P’ 
(標準温度および圧力)で1d/分以下であり、この流
量は所与の期間に渡り本明細書で定義した意味において
実質的に一定である。
In summary, in the capillary method disclosed in Bosch et al. and 'Innes, S T P'
less than 1 d/min (at standard temperature and pressure), and this flow rate is substantially constant in the sense defined herein over a given period of time.

脱着等温線は次の理由から重要である。即ち、脱着等温
線で表されるデータから、固体試量の孔径分布を算出す
ることができるいろいろな数式が知られているからであ
る。ここで脱着等温線とは、一定の温度で被脱着剤の平
衡圧力に対し、固体から脱着される予め吸着されていた
気体物質(本明細書では被脱着剤と称している)の量を
プロットした曲線である。脱漏等温線は、吸着等温線と
次の点で異なる。即ち、前者は、被脱着剤で飽和した固
体から出発して、固体にかかる圧力を徐々に絶対真空に
近ずく方向に減少するととくより求められる点である。
Desorption isotherms are important for the following reasons. That is, various mathematical formulas are known that can calculate the pore size distribution of a solid sample from data represented by a desorption isotherm. Here, the desorption isotherm is a plot of the amount of a previously adsorbed gaseous substance (referred to as the desorbent in this specification) that is desorbed from a solid against the equilibrium pressure of the desorbent at a constant temperature. This is the curve. The desorption isotherm differs from the adsorption isotherm in the following points. That is, the former point is particularly sought after starting from a solid saturated with the agent to be desorbed and gradually reducing the pressure applied to the solid in a direction approaching absolute vacuum.

これに対して、吸着等温線は、排気された固体試料から
出発して、該試料の飽和が生ずるまで試料と接触する気
相の被吸着剤の圧力が増加せしめられる。なお、吸着等
温線および脱着等温線の上位概念として収着等温線が用
いられてる。気体一固体相互作用で、収着等温線の脱着
軌跡の少なくとも一部分は、吸着軌跡よりも等温線上の
高い位置に位する。このように脱着軌跡が等温線の吸着
軌跡を履歴しない現象は一般にヒステリシスと称されて
いる。このヒステリシスの2つの最も一般の形は、閉ル
ープと開ループである。閉ルーズヒステリシス挙動にお
いては、等温線の脱着軌跡は成る低い相対圧力で吸着軌
跡に結合する。閉ルーズヒステリシスは通常、被験試料
の有孔度に関係する。例えば、脱着等温線の出発時点に
おいては、試料の孔は被脱着剤で飽和され充満している
。脱着プロセスが生起すると、毛細管作用により、孔内
に存在する被脱着剤の脱着は遅延され、そのために、吸
着中孔の充填を惹起した圧力と比較して、孔を排気する
のにそれより低い圧力が要求される。この遅延が、収着
等温線の閉ループヒステリシス特性として表されるので
ある。また、開ループヒステリシスは、等温線の脱着軌
跡が吸着軌跡と交わらないことに起因するものである。
In contrast, an adsorption isotherm starts with an evacuated solid sample and the pressure of the adsorbent in the gas phase in contact with the sample is increased until saturation of the sample occurs. Note that sorption isotherm is used as a superordinate concept of adsorption isotherm and desorption isotherm. In gas-solid interactions, at least a portion of the desorption trajectory of the sorption isotherm is located higher on the isotherm than the adsorption trajectory. This phenomenon in which the desorption trajectory does not follow the adsorption trajectory of the isotherm is generally referred to as hysteresis. The two most common forms of this hysteresis are closed loop and open loop. In closed-loose hysteresis behavior, the desorption trajectory of the isotherm joins the adsorption trajectory at a low relative pressure. Closed-loose hysteresis is usually related to the porosity of the test sample. For example, at the beginning of a desorption isotherm, the pores of the sample are saturated and filled with the desorbed agent. When the desorption process occurs, the desorption of the desorbed agent present in the pores is delayed due to capillary action, so that a lower pressure is required to evacuate the pores compared to the pressure that caused the filling of the pores during adsorption. Pressure is required. This delay is expressed as the closed-loop hysteresis characteristic of the sorption isotherm. Moreover, open-loop hysteresis is caused by the fact that the desorption trajectory of the isotherm line does not intersect with the adsorption trajectory.

開ループヒステリシスは、通常、測定可能な不可逆的吸
着の量と関係する。このような不可逆的な吸着は、典型
的忙は、一般に化学収着と称される収着における気体と
固体試料との反応によるものである。したがって、脱着
時には、最初に吸着された物質より少ない物質が脱着さ
れることになり、そのために収着等温線に開ループを生
ぜしめるのである。
Open loop hysteresis is usually related to the amount of measurable irreversible adsorption. Such irreversible adsorption is typically due to the reaction of the gas with the solid sample in sorption, commonly referred to as chemisorption. Therefore, during desorption, less material will be desorbed than was initially adsorbed, thereby creating an open loop in the sorption isotherm.

なお、故意に化学収着を誘発することにより、固体試料
の表面に関し多くを学びとることができる。例えば、触
媒粒子と化学収着作用をなし支持体とは化学吸着を行わ
ない気相の被吸着剤を用いて、上記支持体上に配置され
たミクロ台の大きさの触媒粒子の%分散および表面積を
求めるのに化学収着を用いることができる。
Note that much can be learned about the surface of a solid sample by intentionally inducing chemisorption. For example, using a gas-phase adsorbent that has a chemisorption effect with the catalyst particles and does not perform chemisorption with the support, the % dispersion and dispersion of catalyst particles with the size of a micro platform placed on the support and Chemisorption can be used to determine surface area.

実質的に完全な収着等温線における他の情報を用いて、
全孔容積、平均孔大きさもしくは孔径なら゛びに孔の形
状(例えばスリットとか円形等)を決定することができ
る。
With other information in the virtually complete sorption isotherm,
The total pore volume, average pore size or diameter, as well as the shape of the pores (eg slit, circular, etc.) can be determined.

以上の論述では、収着等温線の狭い線分ではなく全収着
等温線の実質的に完全な曲線像を得るための2.5の試
みについて詳細に論述した。この論述から明らかなよう
に、迅速且つ正確に実質的に完全な収着等温線を発生す
ることができる方法或いは装置は、Bosch他或いは
Innesの提案に係わる毛細管方法より相当大きな利
点を有すると考えられる。
The foregoing discussion has discussed in detail 2.5 attempts to obtain a substantially complete curve image of the entire sorption isotherm rather than a narrow segment of the sorption isotherm. As is clear from this discussion, it is believed that a method or apparatus capable of rapidly and accurately generating substantially complete sorption isotherms would have considerable advantages over the capillary methods proposed by Bosch et al. or Innes. It will be done.

吸着等温線を求めるための別の方法が、[Analyt
ical Chem、 J 、 Vol、30 、頁1
5−87(1958)に掲載のNe1SOnおよびEg
gerstenの論文[Adsorption Mea
surement By ContinuousFlo
w Method Jに報告されている。この方法にお
いては、呈素およびヘリウムのガスの流れから、液体窒
素温度で窒素を吸着媒によって吸着し、試料の加温時に
取出す。放出された窒素は、熱伝導率によって測定する
。したがって、吸着された気体の量は、大気圧以下の圧
力での容量測定によるのではな(、大気圧での連続流れ
系における濃度測定によって決定される。この方法は、
吸着等温線を決定するためのクロマトグラフィ法と称さ
れている。と言うのは、り四マドグラフィ法に類似して
いるからである。この方法の2つの要件は、キャリヤガ
ス(連行ガス)および被吸着剤ガスが定常流量であるこ
とおよびこれら2種類のガスがその場で混合可能である
ことである。しかしながら、このNe/sen 他の方
法においても、流量制御は毛細管によって行われている
。これに対して、[Analytical Chem、
 J、 Vol、 45* m 10 、頁1307(
1971)に掲載のFareyおよびTucke rの
論文[Determination of 5urfa
ceAreas By An Improved Co
ntinuous Flow MethodJにおいC
は毛細管の代りに、一連の圧力および質量流量コントロ
ーラを用いて、定常流を達成する試みがなされている(
さらにまた、Bhat、 R,およびKrishnam
oorthy 、 T著の[Indian Journ
alof Technology J Vol、 14
.頁170 (1976)も参照されたい)。この実験
に適した窒素流量は、2だいし20yl/分であった。
Another method for determining adsorption isotherms is [Analyt
ical Chem, J, Vol, 30, page 1
Ne1SOn and Eg published in 5-87 (1958)
Gersten's paper [Adsorption Mea]
Surement By ContinuousFlo
w Method J. In this method, nitrogen is adsorbed by an adsorbent from a gaseous flow of nitrogen and helium at liquid nitrogen temperature, and extracted when the sample is heated. The released nitrogen is measured by thermal conductivity. Therefore, the amount of gas adsorbed is determined not by volumetric measurements at subatmospheric pressures (but by concentration measurements in a continuous flow system at atmospheric pressure).
It is called a chromatographic method for determining adsorption isotherms. This is because it is similar to the Rishi Madography method. Two requirements of this method are that the carrier gas (entraining gas) and the adsorbent gas have a constant flow rate and that these two gases can be mixed in situ. However, in this Ne/sen and other methods as well, the flow rate is controlled by a capillary tube. In contrast, [Analytical Chem,
J, Vol, 45*m 10, page 1307 (
Farey and Tucker's paper [Determination of 5urfa, 1971]
ceAreas By An Improved Co
tiny Flow MethodJ smell C
Attempts have been made to achieve steady flow using a series of pressure and mass flow controllers instead of capillary tubes (
Furthermore, Bhat, R., and Krishnam.
ooorthy, T. [Indian Journal]
alof Technology J Vol, 14
.. 170 (1976)). The nitrogen flow rate suitable for this experiment was 2 to 20 yl/min.

しかしながら、同上論文の1609頁にも記述されてい
るように、検出器を通る流量は、吸着/脱着サイクルで
出合う急激な温度変化で瞬時的に変動する。Farey
他のクロマトグラフィ法にはこの問題は生じない。
However, as described on page 1609 of the same paper, the flow rate through the detector fluctuates instantaneously due to rapid temperature changes encountered during the adsorption/desorption cycle. Farey
Other chromatography methods do not have this problem.

その理由は、各データ点は比較的短期間(例えば20分
)に亘って不連続ペースで発生され、不連続なピーク、
即ちデータ点の発生中、このような変動は質量流量コン
トローラによって補償することができるからである。各
ピークに必要とされる短い持続期間で、長時間に亘る環
境変動により発生される誤差の累積も避けられる。これ
に対して本発明の方法では、追って述べる場合゛を除き
、(例えば吸着の場合には約4時間そして脱着の場合に
は約12時間の)分析過程中におゆる質量流量の小さい
制御不可能な変動さえも除去することができるのである
。本発明では、この目的を達成するために、0.2ない
じα4ml/分の範囲の質量流量が典型的に用いられる
という事実も考慮される。このような低い流量は、典型
的に、大きい表面積の物質にとって非常に低い平衡吸着
量または脱着素より大きい量で吸着媒に気体を供給した
り或いは脱着媒から気体を脱着するのを回避するのに有
利であるからである。その理由は、慣用の質量流量コン
トローラにおいては、典型的に、気体の流れを計量する
ための手段i“して該コントローラを通る気体の熱伝導
率が用いられているという事実によるものである。この
問題は、慣用の質量流量コントローラの流量計の感知要
素における不所望な制御できない累積変動を生ぜしめる
環境温度変動によりさらに由々しくなる。さらにまた、
低圧力および低流量における気体の低い熱伝導率で、流
量に環境的に誘起される変動が生じ、慣用の流量および
圧力の使用と比較し、流量の相対誤差に太き(寄与する
。したがって、慣用の質量流量コントローラは、本発明
方法を実施する上での使用には不適当である。なお、慣
用の質量流量コントローラの主要な構成要素を形成する
慣用の流量計およびサーマル弁(熱応答弁)は、米国特
許第3650505号、5851526号、5 ’95
8384号および4056975号各明細書に記述され
ている。
The reason is that each data point occurs at a discrete pace over a relatively short period of time (e.g. 20 minutes), resulting in discrete peaks,
That is, during the generation of data points, such variations can be compensated for by the mass flow controller. The short duration required for each peak also avoids the accumulation of errors caused by environmental fluctuations over long periods of time. In contrast, the method of the present invention allows for small uncontrolled mass flow during the analytical process (e.g., about 4 hours for adsorption and about 12 hours for desorption), except as noted below. Even possible fluctuations can be eliminated. The invention also takes into account the fact that mass flow rates in the range from 0.2 to α4 ml/min are typically used to achieve this objective. Such low flow rates avoid supplying gas to or desorbing gas from the adsorbent at an amount greater than the equilibrium adsorption or desorption amount, which is typically very low for large surface area materials. This is because it is advantageous. This is due to the fact that in conventional mass flow controllers, the thermal conductivity of the gas through the controller is typically used as the means for metering the gas flow. This problem is further exacerbated by environmental temperature fluctuations that create undesirable and uncontrollable cumulative fluctuations in the flowmeter sensing elements of conventional mass flow controllers.Furthermore,
With the low thermal conductivity of gases at low pressures and low flow rates, environmentally induced variations in flow rate occur and contribute to relative errors in flow rate compared to conventional flow and pressure usage. Conventional mass flow controllers are unsuitable for use in carrying out the method of the present invention; it should be noted that conventional flow meters and thermal valves form the main components of conventional mass flow controllers. ) is US Pat. No. 3,650,505, 5,851,526, 5'95
No. 8384 and No. 4056975.

上の説明から明らかなように、収着等製線を求めるため
に迅速で清素で然もより正確な方法および装置に対し間
断ない需要が存在する。本発明は、この需要に答えるべ
く開発されたものである。
As is clear from the above discussion, there is a continuing need for faster, cleaner, and more accurate methods and apparatus for determining sorption isolines. The present invention was developed to meet this demand.

発明の梗概 本発明の1つの様相によれば、固体吸着媒によって吸着
される気体被吸着剤の量を決定する方法において、 a)既知の容積の排気され室を設けて該室内にガス放出
した吸着媒試料を置いて既知の温度に維持し、 b)上記吸着媒により被吸着剤の少なくとも1部分の吸
着が得られるのに充分な時間、既知の実質的に一定の質
量流量で上記試料を収容している室内に気体被吸着剤を
導入し、この場合上記質量流量は上記吸着媒による上記
被吸着剤の平衡吸着量よりも大きくなく且つ標準温度お
よび圧力条件で約0.7 R17分よりも大きくな(、
C)時間の関数として上記室内に導入される際に上記被
吸着剤の平衡圧力を設定し、該平衡圧力は標本化室圧力
であり、そして d)被吸着剤の上記標本化室圧力、被吸着剤の質量流量
および上記標本化室圧力を達成するのに必要な時間を、
上記標本化室圧力で上記吸着媒により吸着される被吸着
剤の量と相関する段階を含む方法が提案される。
SUMMARY OF THE INVENTION According to one aspect of the invention, a method for determining the amount of gaseous adsorbent adsorbed by a solid adsorbent comprises: a) providing an evacuated chamber of known volume and venting gas into the chamber; placing and maintaining a sample of adsorbent at a known temperature; b) applying said sample at a known, substantially constant mass flow rate for a sufficient period of time to effect adsorption of at least a portion of the adsorbed material by said adsorbent; A gaseous adsorbent is introduced into the chamber containing the adsorbent, in which case the mass flow rate is not greater than the equilibrium adsorption amount of the adsorbent by the adsorbent, and is less than about 0.7 R17 min under standard temperature and pressure conditions. It's also big (,
c) establishing an equilibrium pressure of the adsorbent as it is introduced into the chamber as a function of time, the equilibrium pressure being the sampling chamber pressure; and d) setting the sampling chamber pressure of the adsorbent, the sampling chamber pressure The mass flow rate of the adsorbent and the time required to achieve the above sampling chamber pressure,
A method is proposed comprising correlating the amount of adsorbed material adsorbed by the adsorbent at the sampling chamber pressure.

本発明の他の様相によれば、凝縮された被脱着剤で飽和
した固体脱着媒から気体として脱着される被脱着剤の量
を決定する方法にお〜・て、a)予めガス放出されて凝
縮された被脱着剤を有する脱着媒の試料を気相の被脱着
剤からなる室雰囲気と平衡関係で収容した既知の容積お
よび温 。
According to another aspect of the invention, a method for determining the amount of desorbent to be desorbed as a gas from a solid desorbent saturated with condensed desorbent comprises: a) pre-outgassed; A sample of a desorbent having a condensed desorbent is housed in a known volume and at a temperature in equilibrium with a chamber atmosphere consisting of a gas phase desorbent.

度の室を設け、 b)上記試料の孔から凝縮された被脱着剤を脱着するの
に少なくとも充分な期間、脱着媒からの被脱着剤の平衡
脱着量より大きくない既知の実質的に一定の質量流量で
上記室から上記被脱着剤を取出し、 C)上記室から被脱着剤が取出される際に時間の関数と
して上記被脱着剤の平衡圧力を設定し、該平衡圧力は被
脱着剤の標本化室圧力であり、d)被脱着剤の標本化室
圧力、被脱着剤の質量流量、および上記標本化室圧力を
達成するのに必要とされる時間を上記標本化室圧力で脱
着される脱着剤の量と相関する段階を含む方法が提案さ
れる。
b) at a known substantially constant rate not greater than the equilibrium desorption amount of desorbent from the desorbing medium for a period at least sufficient to desorb the condensed desorbent from the pores of said sample; C) setting an equilibrium pressure of the desorbent as a function of time as the desorbent is removed from the chamber, the equilibrium pressure being equal to the pressure of the desorbent; d) the sampling chamber pressure of the desorbed agent, the mass flow rate of the desorbed agent, and the time required to achieve said sampling chamber pressure to be desorbed at said sampling chamber pressure; A method is proposed that includes steps that are correlated to the amount of desorbent used.

本発明のさらに他の様相によれば、固体吸着媒試料によ
り吸着される気体の量または固体脱着媒試料から脱着さ
れる気体の量を決定するための装置において、 (1)上記固体試料並びに室手段に導入される気体また
は該室手段から取出される気体を収容するための既知の
一定の容積の少なくとも1つの室を画定する室手段と、 (2)上記室手段に気体を連続的に導入または該室手段
から気体を連続的に取出すための手段と、(3)気体が
上記室手段に導入または該室手段から取出される際に該
室手段内に時間の関数として上記気体の圧力を設定する
ための手段と、(4)上記室に導入されつつある上記気
体または上記室から取出されつつある上記気体の質量流
量を制御して、(a)該質量流量が上記室内の気体の少
なくとも約0.02ないし約1.0の全分圧範囲に亘り
実質的に一定にする゛と得に、(b)上記気体の導入中
は吸着媒試料による気体の平衡吸着量よりも大きくせず
、そして上記気体の取出し中は脱着媒試料からの気体の
平衡脱着量よりも小さくする制御手段と、 (5)上記室手段から上記気体の取出し中上配室手段か
ら気体を上記制御手段を介して排気するための手段と、 (6)上記室内の気体の既知の温度を実質的に一定に維
持するための手段とを含む装置が提案される。
According to yet another aspect of the invention, an apparatus for determining the amount of gas adsorbed by a solid adsorbent sample or the amount of gas desorbed from a solid desorbent sample, comprising: (1) the solid sample and a chamber; chamber means defining at least one chamber of known and constant volume for containing gas introduced into or removed from the chamber means; (2) continuously introducing gas into said chamber means; or means for continuously removing gas from said chamber means; and (3) controlling the pressure of said gas within said chamber means as a function of time as said gas is introduced into said chamber means or removed from said chamber means. (4) controlling a mass flow rate of said gas being introduced into said chamber or said gas being removed from said chamber such that: (a) said mass flow rate is at least as high as that of said gas in said chamber; be substantially constant over the entire partial pressure range from about 0.02 to about 1.0; and (b) not exceed the equilibrium adsorption amount of the gas by the adsorbent sample during the introduction of said gas. and (5) control means for controlling the amount of gas desorbed from the desorption medium sample to be smaller than the equilibrium desorption amount of the gas from the desorption medium sample while the gas is being taken out from the chamber means; (6) means for maintaining a known temperature of the gas in said chamber substantially constant.

以下、図面を参照し本発明の好ましい具体例について説
明する。なお第2図および第3図においては、当業者が
実際の装置運転において望ましいと考えるような要素が
省略しである。これは、本発゛明の図解を簡略化し、既
に良く理解されている技術的細末に関し説明する労を省
くためである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in FIGS. 2 and 3, elements that a person skilled in the art would consider desirable in actual operation of the apparatus are omitted. This is to simplify the illustration of the invention and to avoid explaining technical details that are already well understood.

したがって、例えば、電力の供給、ソレノイド弁の電気
的接続、コンピュータ支援自動化等に明らかに必要とさ
れるような成る種の設備が、図示を省略されている点に
留意されたい。
It should therefore be noted that such types of equipment as would obviously be required, for example, for power supply, electrical connection of solenoid valves, computer-aided automation, etc., have been omitted from illustration.

好ましい具体例の説明 本発明の方法は、動的もしくはダイナミックであると共
に容量法であることを特徴とする。この方法は、吸着モ
ード、脱着モードまたは吸着モードに脱着モードが続く
上記2モードの組合せモードで実施することができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The method of the invention is characterized in that it is both dynamic and capacitive. The method can be carried out in an adsorption mode, a desorption mode or a combination of the two modes mentioned above, followed by an adsorption mode and a desorption mode.

吸着モードは、初期においてガスもしくは気体として存
在する物質ならびに固体を用いて行なわれる。なお本明
細書においては、上記気体を被吸着物質もしくは被吸着
剤と称し、そして固体を吸着媒もしくは吸着剤あるいは
試料(サンプル)と称する。吸着モードの実施中、被吸
着物質もしくは被吸着剤は、吸着の性質が物理的なもの
となるように企図され制御されるかあるいは物理化学的
となるように制御されるかに依存して変えられる。
Adsorption mode is carried out using gases or substances initially present as gases as well as solids. In this specification, the above gas is referred to as an adsorbed substance or an adsorbent, and the solid is referred to as an adsorbent, an adsorbent, or a sample. During the implementation of the adsorption mode, the adsorbed substance or adsorbent is changed depending on whether the nature of the adsorption is designed and controlled to be physical or to be controlled to be physicochemical. It will be done.

公知のように、吸着現象は、用いられる系および用いら
れる温度に依存する物理的または化学的プロセスの結果
であり得る。物理吸着(しばしばヴアン・デル・ワール
ス吸着とも称される)は、固体と気体との間の比較的弱
い相互作用の結果である。この徨の吸着の特徴の1つは
、固体によって吸着された総ての気体を、気体が吸着さ
れたのとほぼ同じ温度で排気することにより取出すこと
ができる点である。化学吸着(このプロセスにおいては
物理吸着も生ずる)では、物理吸着よりも相当強い相互
作用が固体と気体との間に働く。化学吸着された気体は
、該気体が吸着されたのとほば同じ温度での排気により
固体から除去することはできず、化学的被吸着物質の初
期の除去には吸着温度よりも相当に高い温度での排気が
要求れる。
As is known, adsorption phenomena can be the result of physical or chemical processes depending on the system used and the temperature used. Physical adsorption (often referred to as Van der Waals adsorption) is the result of relatively weak interactions between solids and gases. One of the features of this free adsorption is that any gas adsorbed by the solid can be removed by evacuation at approximately the same temperature at which the gas was adsorbed. In chemisorption (in this process physical adsorption also occurs), there is a much stronger interaction between solid and gas than in physical adsorption. Chemisorbed gases cannot be removed from solids by evacuation at approximately the same temperature at which the gas was adsorbed; initial removal of chemisorbed substances requires a temperature considerably higher than the adsorption temperature. Exhaust temperature is required.

典型的には、化学吸着中、吸着媒は化学的に被吸着物質
と反応する。したがって、物理吸着の場合には、被吸着
物質は吸着媒に対して化学的不活性°であるように吸着
媒と関連して選択される。さらk、所与の圧力で物理吸
着される気体の量は、温度の減少と共に増加するので、
被吸着物質は典型的な例として、典型的に約−195℃
から約100℃(例えば−195℃ないし0℃)の非常
に低い温度で液化するように選択される。本発明の方法
で用いられる被吸着物質もしくは被吸着剤は、気体収着
容量分析方法において慣用のものである。
Typically, during chemisorption, the adsorbent chemically reacts with the adsorbed substance. Therefore, in the case of physical adsorption, the substance to be adsorbed is selected in relation to the adsorbent such that it is chemically inert towards the adsorbent. Furthermore, since the amount of gas physisorbed at a given pressure increases with decreasing temperature,
The adsorbed material is typically at a temperature of about -195°C.
to about 100°C (e.g. -195°C to 0°C). The adsorbed substances or adsorbents used in the method of the invention are those commonly used in gas sorption capacity analysis methods.

物理吸着に慣用的に用いられる被吸着剤の代表的な例と
しては、窒素、アルゴン、炭化水素、例えばブタン、ヘ
キセン、ベンゼン、H2OおよびCO2がある。
Representative examples of adsorbents conventionally used for physical adsorption include nitrogen, argon, hydrocarbons such as butane, hexene, benzene, H2O and CO2.

化学吸着を行なうのに通常用いられる本明細書で化学被
吸着物質もしくは化学被吸着剤と称される被吸着剤の代
表的な例には、02 r COr CO2rH20、H
2等が含まれる。吸着媒もしくは試料は、表面積のよう
なその形態学的特徴について分析しようとする任意の固
体である。ここに述べる方法は、典型的には約0,01
ないし約1500、好ましくは約0.05ないし約12
00、そして更に好ましくは約α5ないし約8001r
L2/g の表面積および、典型的には約5ないし約5
50オングストローム、好ましくは約7ないし約450
オングストロームそして更に好ましくは約9ないし約4
00オングストロームの孔径を有する試料もしくは標本
に適用可能である。なお上記の孔隙寸法範囲には後述す
るケルビン方程式における固有の限界が反映されている
Typical examples of adsorbents, referred to herein as chemisorbable substances or chemisorbents, that are commonly used to perform chemisorption include 02 r COr CO2rH20, H
2nd prize is included. The adsorbent or sample is any solid whose morphological characteristics, such as surface area, are to be analyzed. The method described herein typically uses approximately 0.01
from about 1500, preferably from about 0.05 to about 12
00, and more preferably from about α5 to about 8001r
L2/g surface area and typically about 5 to about 5
50 angstroms, preferably about 7 to about 450 angstroms
angstroms and more preferably from about 9 to about 4
It is applicable to samples or specimens with a pore size of 0.00 angstroms. Note that the above pore size range reflects the inherent limit in the Kelvin equation, which will be described later.

成る試料もしくは標本により吸着された被吸着物質の量
を測定する前に、窒素、酸素、水蒸気等のような吸着さ
れた大気ガスを除去(即ち、ガス抜きもしくはガス放出
)することにより試料は不純物から清浄にされる。これ
は、 Orr 、 C,およびDallavalle、
 J、著の[Fine Particle Measu
−rement J 、 Macmillan Com
pany 社発行、頁164−204(1960)に記
述されているような慣用の方法によって達成される。な
お、この文献の開示内容は本明細書において参考のため
に援用する。この方法によれば、ガス抜きは、例えば、
試料を真空中で約110℃ないし約600℃(例えば3
00ないし400℃)の温度で、約4時間ない口約12
時間(例えば8時間ないし12時間)の期間に亘って加
熱することにより達成される。
Before determining the amount of adsorbed material adsorbed by a sample or specimen, the sample is freed from impurities by removing (i.e., degassing or outgassing) adsorbed atmospheric gases such as nitrogen, oxygen, water vapor, etc. cleansed from This is Orr, C., and Dallavalle,
[Fine Particle Measu] by J.
-rement J, Macmillan Com
This is accomplished by conventional methods, such as those described in Pany, Inc., pp. 164-204 (1960). Note that the disclosure content of this document is incorporated herein for reference. According to this method, degassing is performed by e.g.
The sample is heated in vacuum at a temperature of about 110°C to about 600°C (e.g. 3°C).
00 to 400℃) for about 4 hours.
This is accomplished by heating for a period of time (eg 8 to 12 hours).

試料の重量、場合により密度もしくは濃度も、試料を被
吸着物質と接触する前に慣用の方法に従がって測定する
The weight, and optionally the density or concentration, of the sample is determined according to conventional methods before contacting the sample with the adsorbed substance.

追って詳細に述べる吸着モードが行なわれる装置は、排
気することができる室を備えている。この室は、説明の
便宜上、2つの部分から構成されるものとする。即ち、
試料ホルダと実験中に制約されない仕方で試料ホルダと
連通する装置の管路であり、この管を介して被吸着剤は
試料ホルダ内へと通され導入される。室の容積は慣用の
容量分析方法および理想気体の法則に従がって予め正確
に決定しておく。この容積は、試料が存在する場合、試
料の容積を室の容積から減算し、試料の密度に基づいて
試料の容積に関し修正するのが好ましい。しかしながら
、室の容積と比較して非常に小さい容積を有する高表面
積試料を用いる場合には、試料の容積は便宜上無視する
ことができる。
The device in which the adsorption mode, which will be described in more detail below, is carried out is equipped with a chamber that can be evacuated. For convenience of explanation, this chamber is assumed to be composed of two parts. That is,
A conduit of the device that communicates with the sample holder in an unrestricted manner during the experiment, through which the adsorbed material is passed and introduced into the sample holder. The volume of the chamber is precisely determined in advance according to conventional volumetric analysis methods and the ideal gas law. This volume is preferably corrected for the sample volume based on the sample density by subtracting the sample volume from the chamber volume if a sample is present. However, when using high surface area samples that have a very small volume compared to the volume of the chamber, the volume of the sample can be conveniently ignored.

本発明の装置を用〜・る場合には、試料ホルダは止コッ
クを用いて気密密封し、室の管路部分から着脱可能に取
外すことができる。したがって、便宜上の問題ではある
が、試料もしくは標本の計量、ガス抜きおよび排気は、
通常、室から取外された試料ホルダ内で行ない、そして
密封し排気された試料ホルダを然る後に室の管路部分と
接続するのが有利である。慣用の容量型ガス吸着分析方
法に従えば、試料ホルダの容積は典型的に、試料の容積
の約10倍ないし約200倍に選択される。これは、吸
着および脱着双方に対し基準(ブランク)を正確に決定
し、液体窒素レベルにおける液体浴−空気界面で管路容
量値に介入し得る誤差を最小にすると共に、試料の密度
を決定する上の誤差を最小にするためである。
When using the apparatus of the present invention, the sample holder is hermetically sealed using a stopcock and can be detachably removed from the conduit section of the chamber. Therefore, although it is a matter of convenience, weighing, degassing and evacuation of samples or specimens is
It is usually advantageous to carry out this in a sample holder which has been removed from the chamber and to subsequently connect the sealed and evacuated sample holder to the conduit section of the chamber. According to conventional capacitive gas adsorption analysis methods, the volume of the sample holder is typically selected to be about 10 times to about 200 times the volume of the sample. This accurately determines the reference (blank) for both adsorption and desorption, minimizing errors that can intervene in line capacitance values at the liquid bath-air interface at the liquid nitrogen level and determining the density of the sample. This is to minimize the above error.

被吸着物質の温度も既知であり、実験中一定であるのが
好ましい。室の試料ホルダ部分内の被吸着剤の温度は、
室の試料ホルダ部分の温度であると仮定し、典型的には
、大気圧で被吸着剤の沸点の約±1℃内となるように制
御される。従って、室の試料ホルダの温度も求められる
。これは、予め知′られている好ましくは一定の温度の
液浴内に試料ホルダの大きな部分を浸漬することにより
達成される。便宜上の問題としてではあるが、大気圧を
越える圧力の使用を避けるために、液浴の温度は、典型
的には、はぼ大気圧で被吸着剤の凝縮を生ぜしめるのに
充分な温度とする。このことは、標本もしくは試料ホル
ダの温度を制御する液浴として大気圧で液相である被吸
着剤を用いるかあるいは大気圧で被吸着剤の沸点より高
くない温度で沸騰する特別に調合された液体を用いるこ
とにより容易に達成される。しかしながら、液浴が液化
された被吸着剤である成る種の事例においては、液浴内
の不純物で浴の温度は、純粋の液化された被吸着剤の沸
点よりも若干高くなる場合がある。
The temperature of the adsorbed substance is also known and preferably remains constant throughout the experiment. The temperature of the adsorbent in the sample holder part of the chamber is
The temperature of the sample holder portion of the chamber is typically controlled to be within about ±1° C. of the boiling point of the adsorbent at atmospheric pressure. Therefore, the temperature of the sample holder in the chamber is also determined. This is accomplished by immersing a large portion of the sample holder in a liquid bath of a known, preferably constant temperature. As a matter of convenience, to avoid the use of superatmospheric pressures, the temperature of the liquid bath is typically sufficient to cause condensation of the adsorbent at around atmospheric pressure. do. This means that either the adsorbent is in a liquid phase at atmospheric pressure as a liquid bath to control the temperature of the specimen or sample holder, or that a specially formulated adsorbent boils at a temperature not higher than the boiling point of the adsorbent at atmospheric pressure. This is easily accomplished using liquids. However, in certain instances where the liquid bath is liquefied sorbent, impurities within the liquid bath may cause the temperature of the bath to be slightly higher than the boiling point of the pure liquefied sorbent.

その結果、被吸着剤もしくは被吸着物質の飽和圧力(被
吸着気体が液化された被吸着剤と平衡になる圧力)は、
1気圧より高くなり得る。この場合、被吸着剤は、はぼ
大気圧で凝縮する。試料ホルダ自体は、典型的には、2
つの部分から構成される。即ち、試料を収容する比較的
大きい容積の部分と、比較的小さい容積の毛細管頚部で
ある。毛細管頚部の約半分が液浴内に浸漬されて液浴温
度になり、他方、毛細管頚部の残部(室温にある)は装
置に接した場合、室の管路部分の一部となる。室の管路
部分の温度は、室管路容積vc、’r、の約98Xを既
知の一定の温度制御された環境(例えば約39℃)に維
持することにより一定に維持され、したがって、この容
積内の被吸着剤を制御された環境温度に等しくすること
ができ、したがってまた一定にすることができる。した
がってVCoT、は制御された環境内で一定の温度にお
ける室管路容積を表わす。次忙、容積vc、’r、内の
塵吸着剤の圧力読取りを行なう。容積vc、’r、内の
被吸着剤の温度は、室温にある室管路容積の残りの2X
の部分(VH,T、)内に存在する被吸着剤と平衡状態
にあると想定する。したがって、室温の変動は、補償さ
れ、無視することができる。したがって、VCoT、と
VR,T 、との間の温度差は、充分に小さく、VCo
T、の容積は全室管路容積(vC8T、 +■R,T、
”に対して充分に大きく、そして残りの室管路容積は、
全室容積に比較して充分に小さく、したがってこの温度
差は無視することができ、VC、T 、の温度は、式1
ないし30室管路容積(ML)の温度(TI、)  に
等しくなる。
As a result, the saturation pressure of the adsorbent or adsorbed substance (the pressure at which the adsorbed gas is in equilibrium with the liquefied adsorbent) is:
It can be higher than 1 atm. In this case, the adsorbent condenses at nearly atmospheric pressure. The sample holder itself typically consists of two
It consists of two parts. a relatively large volume section containing the sample and a relatively small volume capillary neck. Approximately half of the capillary neck is immersed in the liquid bath and is at bath temperature, while the remainder of the capillary neck (which is at room temperature) becomes part of the conduit section of the chamber when in contact with the device. The temperature of the conduit section of the chamber is maintained constant by maintaining approximately 98X of the chamber conduit volume vc,'r, in a known constant temperature-controlled environment (e.g., approximately 39°C); The adsorbed material within the volume can be equalized to the controlled environmental temperature and therefore also constant. VCoT therefore represents the chamber line volume at constant temperature in a controlled environment. Next, take a pressure reading of the dust adsorbent in the volume vc, 'r. The temperature of the adsorbed material in the volume vc,'r, is the remaining 2X of the chamber pipe volume at room temperature.
It is assumed that the adsorbent is in equilibrium with the adsorbent present in the portion (VH,T,). Therefore, room temperature fluctuations are compensated for and can be ignored. Therefore, the temperature difference between VCoT, and VR,T is sufficiently small, and VCoT,
The volume of T is the total chamber pipe volume (vC8T, +■R,T,
”, and the remaining chamber conduit volume is
It is sufficiently small compared to the total chamber volume, so this temperature difference can be ignored, and the temperature of VC,T, is given by Equation 1
to the temperature (TI, ) of the pipe volume (ML) of 30 chambers.

このようにして、ガス放出された試料を収容し既知の実
質的に一定の温度に維持された既知の容積の排気された
室が用意される。この室には、好ましくは連続的に、好
ましくは後述する少なくとも0.20の被吸着剤分圧を
達成するのに充分な時間、そしてさらに好、ましくは被
吸着剤の少なくとも一部分が吸着量に凝縮する(即ち分
圧が1になる)のに充分な時間、既知の実質的に一定の
質量流量で被吸着剤を導入し、他方、室内には被吸着剤
の導入に際しその時間の関数として被吸着剤の圧力を設
定する。本明細書ではこの圧力を、標本化室圧力と称し
ている。
In this way, an evacuated chamber of known volume is provided containing an outgassed sample and maintained at a known, substantially constant temperature. The chamber is preferably continuously heated, preferably for a period sufficient to achieve a partial pressure of the adsorbed material of at least 0.20 as described below, and even more preferably at least a portion of the adsorbed material in an adsorbed amount. The adsorbent is introduced at a known, substantially constant mass flow rate for a time sufficient to condense (i.e., partial pressure is 1) to The pressure of the adsorbent is set as . This pressure is referred to herein as the sampling chamber pressure.

質量流量と関連して用いられる術語「実質的に一定」と
は、気体の全導入期間中に用いられ且つ実質的に気体の
全取出し期間において、質量流量が0. 2 rat 
7分より小さくない場合に、該質量流量に変動が生じて
もその変動が±[1L4Xより大きくない、好ましくは
±0.2%より大きくない、そし′ て最も好ましくは
±α15%よりも大きくない質量流量を定義するのに用
いられており、そして術語「実質的に全気体取出し期間
」もしくはそれに類する表現は、気体の取出しが行なわ
れる分圧範囲と関連して追って述べるように定義される
。質量流量が約0.O5と約t19WA!/分との間に
ある場合には、術語「実質的に一定」とは、質量流量に
おける約±1%を越えない変動が存在しても良い質量流
量であると定義される。約αo5よりも小さい質量流量
は実際上用いられない。と言うのは、このように小さい
質量流量は測定サイクルを完了するのに経済的に甘受し
得ない程の時間を要するからである。実質的に一定な質
量流量を用いることにより、後述するようにして、被吸
着剤が室内に導入される全期間中の質量流量を、Inn
esおよびBosch他の毛細管方法のような慣用の方
法では従来達成できなかったような極めて高い精度で測
定することができるのである。
The term "substantially constant" as used in connection with mass flow rate is used during the entire period of gas introduction and during substantially the entire period of gas withdrawal, when the mass flow rate is 0. 2 rats
If the variation in mass flow rate is not less than 7 minutes, the variation is not greater than ±[1L4X, preferably not greater than ±0.2%, and most preferably greater than ±α15%. and the term ``substantially total gas withdrawal period'' or similar expressions are defined below in relation to the partial pressure range over which gas withdrawal occurs. . The mass flow rate is approximately 0. O5 and about t19WA! The term "substantially constant" is defined as a mass flow rate where there may be no more than about ±1% variation in mass flow rate. Mass flow rates smaller than about αo5 are not used in practice. This is because such low mass flow rates require an economically unacceptable amount of time to complete a measurement cycle. By using a substantially constant mass flow rate, the mass flow rate during the entire period that the adsorbed material is introduced into the chamber can be adjusted to
They can be measured with extremely high precision, hitherto not achievable with conventional methods such as the capillary method of ES and Bosch et al.

被吸着剤が室内に導入される流量は、試料に二る被吸着
剤の平衡吸着量(率もしくは速度)よりも大きくないよ
うに選択される。さらに具体的には、任意の容積、温度
、圧力および試料と接触する被吸着剤の量の組合せ条件
において、被吸着剤の分子が試料に衝突して吸着される
割合もしくは量は、吸着された被吸着剤分子が試料の表
面から出る景と終局的には等しくなる。この情況が生ず
ると、その時の吸着量もしくは吸着速度が、平衡吸着量
もしくは速度と称される。
The flow rate at which the adsorbent is introduced into the chamber is selected to be no greater than the equilibrium adsorption amount (rate or rate) of the adsorbent on the sample. More specifically, under any combination of volume, temperature, pressure, and amount of adsorbent in contact with the sample, the proportion or amount of molecules of the adsorbent that collide with the sample and are adsorbed is determined by Ultimately, the view of the adsorbent molecules emerging from the surface of the sample is the same. When this situation occurs, the amount or rate of adsorption at that time is referred to as the equilibrium adsorption amount or rate.

一定の容積および温度と言う条件で、この平衡状態の達
成は、例えば約20ないし40分の期間に亘り被吸着剤
の圧力が一定である(即ち変動が±0.25%を越えな
い)ことにより確認される。
At constant volume and temperature conditions, achieving this equilibrium condition requires that the adsorbent pressure remains constant (i.e., does not vary by more than ±0.25%) over a period of, for example, about 20 to 40 minutes. Confirmed by.

本発明で用いられる質量流量が平衡吸着量もしくは速度
より大きくなると被吸着剤の導入は中断され、そして室
内の圧力が一定になるまでには有限の期間を要する。し
かしながら、質量流量が平衡吸着量もしくは速度より大
きくない場合に、吸着剤の供給を中断すると、圧力は中
断時点から一定になる。したがって、質量流量を平衡吸
着量よりも大きくならないように制御することにより、
被吸着剤の導入中の任意時点で設定される圧力は平衡圧
力であると言うことKなる。このことは非常に有意味で
ある。と言うのは、吸着等製線は、所与の平衡圧力にお
ける吸着された被吸着剤の量をプロットすることにより
得られるからである。このようにして、吸着等温線は簡
単に求められる。
When the mass flow rate used in the present invention exceeds the equilibrium adsorption amount or rate, the introduction of adsorbent is interrupted and it takes a finite period of time for the pressure in the chamber to become constant. However, if the adsorbent feed is interrupted when the mass flow rate is not greater than the equilibrium adsorption amount or rate, the pressure will remain constant from the point of interruption. Therefore, by controlling the mass flow rate so that it does not become larger than the equilibrium adsorption amount,
The pressure set at any point during the introduction of the adsorbent is said to be the equilibrium pressure. This is very meaningful. This is because the adsorption isoline is obtained by plotting the amount of adsorbed adsorbent at a given equilibrium pressure. In this way, the adsorption isotherm can be easily determined.

上述の平衡流量制限条件を満足することができる質量流
量は、試料の重量に比例する。さらK、大きい表面積の
試料と比較して小さい表面積の試料に対しては若干高い
質量流量を用いることができよう。と首うのは、平衡圧
力は前者の場合より迅速に設定されるからである。この
点を考慮して、約0,1ないしtOIの試料の重量に対
し標準温度および圧力条件(S、T、P、)における質
量流量は、約17−7分より大きくなく、好ましくはα
5d/分よりも大きくなく、そして最も好ましくは約0
.4d/分より大きくなく、典型的には約[LO5ない
し約0.7trtl1分(例えば0.05ないし0.1
9)、好ましくは約α2ないし約0−5rnl1分、そ
して最も好ましくは約cL2ないし約α4d/分の範囲
で変動し得る。試料の表面積および有孔率は未知である
ことが多いので、α5ゴ/分、典型的にはα2ないしC
L 4 Ml 7分より小さい質量流量が殆んどの試料
に対して適当であることが判明した。上に述べた流量を
質量流量と表現したのは、後述する質量流量コントロー
ラが気体の質量に比例する気体の熱伝導度に応答するか
らである。したがって、ミリリットkcnl’)7分は
、Arrheniusの式により質量に変換することが
できる。
The mass flow rate that can satisfy the equilibrium flow limitation conditions described above is proportional to the weight of the sample. Furthermore, slightly higher mass flow rates could be used for small surface area samples compared to large surface area samples. This is because the equilibrium pressure is established more quickly than in the former case. With this in mind, the mass flow rate at standard temperature and pressure conditions (S, T, P,) for a sample weight of about 0,1 to tOI is not greater than about 17-7 min, preferably α
no greater than 5 d/min and most preferably about 0
.. no more than 4 d/min, typically from about [LO5 to about 0.7 trtl1 min (e.g. 0.05 to 0.1
9), preferably from about α2 to about 0-5rnl1 min, and most preferably from about cL2 to about α4d/min. Since the surface area and porosity of the sample are often unknown, α5g/min, typically α2 or C
A mass flow rate of less than L 4 Ml 7 minutes was found to be adequate for most samples. The flow rate described above is expressed as a mass flow rate because the mass flow controller described below responds to the thermal conductivity of the gas, which is proportional to the mass of the gas. Therefore, millilit kcnl')7min can be converted to mass by the Arrhenius equation.

上に述べたように、被吸着剤は、表面積の測定を目的と
する場合には、少なくとも約0.20の被吸着剤分圧を
達成するのに充分な時間に亘つ【室に導入するのが好ま
しい。しかしながら、完全な吸着等温線が望ましい場合
には、少なくともCL98の被吸着剤分圧が要求される
。被吸着剤の分圧(P/Ps)とは、例えば吸着剤の導
入中の任意時点における室圧力CP’)を、該室の自由
空間において被吸着剤の液化が生ずる(室温度および容
積条件下での)被吸着剤の圧力、即ち飽和圧力(P8)
で除した商である。この分圧は本明細書においてはまた
相対圧力とも称される。0.4よりも高い被吸着剤分圧
においては、吸着等温線から導出される後述の式50B
ET曲線の直線性は徐々に喪失する。したがって表面積
を求めるのにBFJT式を用いる場合には、典型的には
約0ないし約α4、好ましくは約0ないし約0.33、
そして特に好ましくは約0ないし約0.30の被吸着剤
分圧範囲における吸着等温線のデータを利用するのが好
ましい。しかしながら、吸着等温線におけるさらに高い
吸着分圧で表面積を求めるための他の数学的モデルが利
用可能であれば、これらのデータも勿論利用可能であろ
う。ここに述べる方法は、被吸着剤吸着量を測定するこ
とが可能な方法であり、したがって被吸着剤の導入は、
少なくとも、試料が少なくとも被吸着剤の一部分を吸着
するのに充分な期間続ける必要がある。
As mentioned above, the adsorbent is introduced into the chamber for a sufficient period of time to achieve an adsorbent partial pressure of at least about 0.20 for surface area measurements. is preferable. However, if a complete adsorption isotherm is desired, an adsorbent partial pressure of at least CL98 is required. The partial pressure (P/Ps) of the adsorbent is defined as the chamber pressure CP' at any point during the introduction of the adsorbent, for example, when the adsorbent liquefies in the free space of the chamber (room temperature and volume conditions). ) of the adsorbed material, i.e. the saturation pressure (P8)
This is the quotient divided by . This partial pressure is also referred to herein as relative pressure. At adsorbent partial pressures higher than 0.4, Equation 50B, which will be described later, is derived from the adsorption isotherm.
The linearity of the ET curve is gradually lost. Therefore, when using the BFJT equation to determine surface area, typically from about 0 to about α4, preferably from about 0 to about 0.33,
It is particularly preferable to use adsorption isotherm data in the adsorbent partial pressure range of about 0 to about 0.30. However, if other mathematical models are available for determining surface area at higher adsorption partial pressures in the adsorption isotherm, these data could of course also be used. The method described here is a method that allows the amount of adsorbed material to be measured, and therefore the introduction of the adsorbed material is
It is necessary to continue for at least a sufficient period of time for the sample to adsorb at least a portion of the adsorbent.

上に述べたように、被吸着剤は、少なくとも被吸着剤の
一部分が試料に凝縮するのに充分な時間に亘って室に導
入するのが最も好ましい。試料ホルダの自由空間におけ
る被吸着剤の液化である凝縮は吸着とは区別すべきであ
る。吸着は、被吸着剤の試料との接触開始後直ちに生ず
る。これに対して、凝縮は試料の存在下で室内の雰囲気
が被吸着剤で飽和し始めるのに伴って生ずる。したがっ
て凝縮は被吸着剤分圧(P/P、)= 1で生ずる。
As stated above, the adsorbent is most preferably introduced into the chamber for a sufficient period of time to allow at least a portion of the adsorbent to condense on the sample. Condensation, which is the liquefaction of the adsorbed material in the free space of the sample holder, should be distinguished from adsorption. Adsorption occurs immediately after contact of the adsorbed material with the sample begins. Condensation, on the other hand, occurs as the chamber atmosphere becomes saturated with adsorbed material in the presence of the sample. Condensation therefore occurs at adsorbent partial pressure (P/P, )=1.

この理由から、凝縮が生ずるまで被吸着剤の導入を続け
ることにより、完全な吸着等温曲線を最終的に求めるこ
とができる。
For this reason, the complete adsorption isotherm can finally be determined by continuing to introduce the adsorbed material until condensation occurs.

したがって、表面積測定の目的で被吸着剤の単一層を実
現するに必要とされる充分な吸着を達成するために、被
吸着剤は、典凰的には約cL1よりも大きく、好ましく
は約0.2よりも大きく、そして最も好ましくは約CJ
−5より大きく(例えばf15よりも大きい)、そして
典型的には約0.2から約α33、好ましくは約α25
から約α33、そして最も好ましくはα30から約α3
5の変動範囲にある被吸着剤分圧を得るのに充分な期間
に亘って被吸着剤を室内に導入する。完全な吸着等温線
を得るためには、被吸着剤の導入は、典型的杷は約19
5より大きく、好ましくは約0.98よりも大きく、そ
して最も好ましくは1よりも犬′きい分圧を発生するの
に充分な時間続ける。一般に、本明細書に記述されてい
る質量流量(実際にはこの質量流量は後述するように実
際に用いられる温度および圧力を反映するように変換さ
れる)で、上記のような分圧は、典型的には約2時間な
いし15時間、好ましくは約3時間ないし約12時間そ
して最も好ましくは約4時間ないし10時間の連続した
被吸着剤導入時間で達成される。
Therefore, to achieve sufficient adsorption required to achieve a single layer of adsorbent for surface area measurement purposes, the adsorbent is typically larger than about cL1, preferably about 0. greater than .2 and most preferably about CJ
-5 (e.g., greater than f15), and typically from about 0.2 to about α33, preferably about α25
from about α33, and most preferably from α30 to about α3
The adsorbent is introduced into the chamber for a period sufficient to obtain an adsorbent partial pressure within a variation range of 5. In order to obtain a complete adsorption isotherm, the introduction of the adsorbed material is typically approximately 19
Continue for a sufficient period of time to generate a partial pressure greater than 5, preferably greater than about 0.98, and most preferably greater than 1. Generally, at the mass flow rates described herein (which in practice are converted to reflect the temperatures and pressures actually used as described below), the partial pressures as above are: This is typically accomplished with a continuous adsorbent introduction time of about 2 hours to 15 hours, preferably about 3 hours to about 12 hours, and most preferably about 4 hours to 10 hours.

被吸着剤が導入される際の室の圧力は、例えば被吸着剤
導入の開始から出発して時間の関数として被吸着剤の平
衡圧力を測定することにより検出される。平衡吸着量よ
り大きくない質量流量で動作している時には、標本化室
圧力は被吸着剤の吸着平衡圧力に等しい。被吸着剤の平
衡圧力は、吸着等製線の正確な一部または全部が実現さ
れるように被吸着剤の導入期間中充分な回数で測定する
のが好ましい。典型的には、この測定は、被吸着剤の導
入中、約100ないし約10.ODD、好ましくは約2
00ないし約2000、そして最も好ましくは約300
ないし約600個の圧力データ点が得られるように行な
う。また所望ならば、被吸着剤の吸着平衡圧力を連続的
に測定することも可能である。しかしながら、被吸着剤
の分圧が約0ないし約0.35の範囲である時には約4
00ないし600回の圧力標本化頻度が、吸着モードで
のBET表面積測定にとって最も有効であることが判明
した。
The pressure in the chamber when the adsorbent is introduced is determined, for example, by measuring the equilibrium pressure of the adsorbent as a function of time starting from the beginning of the adsorbent introduction. When operating at a mass flow rate not greater than the equilibrium adsorption capacity, the sampling chamber pressure is equal to the adsorption equilibrium pressure of the adsorbed material. Preferably, the equilibrium pressure of the adsorbent is measured at sufficient times during the introduction of the adsorbent so that an accurate portion or all of the adsorption contour is achieved. Typically, this measurement is made during the introduction of the adsorbent from about 100 to about 10. ODD, preferably about 2
00 to about 2000, and most preferably about 300
to about 600 pressure data points are obtained. If desired, it is also possible to continuously measure the adsorption equilibrium pressure of the adsorbent. However, when the partial pressure of the adsorbent ranges from about 0 to about 0.35, about 4
A pressure sampling frequency of 00 to 600 times was found to be most effective for BET surface area measurements in adsorption mode.

質量流量は、試料による被吸着剤の吸着中必ずしも知ら
れず、試料の吸着サイクル前または後、好ましくは前の
任意時点で求められる。この質量流量を求める最も簡便
な方法は、ブランクテストを行なうことである。このブ
ランクテストにおいては、試料が存在する場合に用いら
れるのと同じ条件下で、試料の不在の状態で被吸着剤を
室内に導入し、基準圧力と称する室の平衡圧力を時間の
関数として測定する。この場合、標準温度および圧力条
件における質量流量は次式から求めることができる。
The mass flow rate is not necessarily known during the adsorption of the adsorbent by the sample, but is determined at any time before or after, preferably before, the adsorption cycle of the sample. The easiest way to determine this mass flow rate is to perform a blank test. In this blank test, the adsorbed material is introduced into the chamber in the absence of the sample under the same conditions used when the sample is present, and the equilibrium pressure in the chamber, referred to as the reference pressure, is measured as a function of time. do. In this case, the mass flow rate under standard temperature and pressure conditions can be determined from the following equation.

上式中、MFFLは、ブランクテストにおけ°る質量流
量なr/Ll/分で表わし、ΔP(fil#)は、期間
(1)中の室圧力の変化を表わし、■は温度TLにおけ
る室管路容積(儂3)を表わし、■s、H0は温度TS
、H,における試料ホルダ容積(crn5)を表わし、
Tは容積■Lの室管路温度(0K)を表わし、そしてT
  は容積V  の試料ホルダの温度S、H,S、Ho (0K)である。
In the above formula, MFFL is the mass flow rate in the blank test in r/Ll/min, ΔP(fil#) is the change in chamber pressure during period (1), and ■ is the change in chamber pressure at temperature TL. Represents the pipe volume (I3), ■s, H0 is the temperature TS
, H, represents the sample holder volume (crn5),
T represents the chamber pipe temperature (0K) of volume ■L, and T
are the temperatures S, H, S, Ho (0K) of the sample holder with volume V .

期間(1)は、通常、室への被吸着剤の導入の開始から
被吸着剤が室内で凝縮するのに充分な時間まで測定され
る期間である。しかしながら、校正のためのブランクテ
ストサイクルにおける圧力/時間関係は実質的に一定の
流量で直線形となるので時間(1)は、被吸着剤の凝縮
が生ずる圧力まで圧力/時間曲線を正確に外挿できるの
に充分な長さであればよい。
Period (1) is typically the period measured from the beginning of the introduction of the adsorbent into the chamber to a time sufficient for the adsorbent to condense within the chamber. However, since the pressure/time relationship in a blank test cycle for calibration is essentially linear at a constant flow rate, time (1) is exactly outside the pressure/time curve up to the pressure at which condensation of the adsorbent occurs. It just needs to be long enough to be inserted.

質量流量が、ブランクテストにおいて、標本化室圧力7
時間関係を求めるための同じ質量流量を用いて設定され
たならば、吸着された被吸着剤の容fJ (Va、5)
は、次式に従い被吸着剤の導入中の任意時点(1)で算
出することができる。
The mass flow rate in the blank test was
If set using the same mass flow rate to determine the time relationship, the volume of adsorbed adsorbent fJ (Va, 5)
can be calculated at any time point (1) during the introduction of the adsorbent according to the following equation.

−−−−−−(式2) 上式中P 、 Vl、 、 TL 、 VB、H,、お
よびTS、H,は式1と関連して述べたパラメータであ
り、Pl  はPを求めるのに同じ期間(1)中の標本
化室圧力の変化を表わし、V’S、H,は、温度TI 
  におけるS、H。
--------(Equation 2) In the above equation, P, Vl, , TL, VB, H, and TS, H, are the parameters mentioned in relation to Equation 1, and Pl is represents the change in the sampling chamber pressure during the same period (1), where V'S,H, is the temperature TI
S, H.

試料ホルダ容積に対して補正された試料ホルダ容積を表
わし、モしてT’ S 、H,は試料を有する容積V’
S、H,の試料ホルダの温度を表わす。室容積と比較し
て非常に小さい試料ホルダ容積を用いて、それにより試
料ホルダ容積に対する補正を不必要にし被吸着剤の導入
の開始からの期間を無視すると、式2は次式のように書
換えられる。
represents the sample holder volume corrected to the sample holder volume, where T' S , H, is the volume containing the sample V'
Represents the temperature of the S, H, sample holder. Using a sample holder volume that is very small compared to the chamber volume, thereby making no correction for the sample holder volume necessary and ignoring the period from the beginning of the introduction of the adsorbent, Equation 2 can be rewritten as It will be done.

上式中Pは、基準圧力であり、pl  は被吸着剤の供
給時間(1)後の標本化室圧力であり、そして残りの変
量は式1で定義したものと同じである。
In the above equation, P is the reference pressure, pl is the sampling chamber pressure after the adsorbent feeding time (1), and the remaining variables are the same as defined in Equation 1.

Bosch他によって用いられているような他の数式を
も導出することができる。この場合には、試料が存在す
る場合と存在しない場合とのにおける特定の被吸着剤平
衡圧力に達するのに要する時間差を用いて、試料により
吸着された被吸着剤の量例えば容積を計算する。し′か
しながらいずれの場合にも、量、例えば■  は試料の
存在下におけるds 被吸着剤の平衡圧力、質量流量および該被吸着剤の平衡
圧力に達するのに要する時間を相関することにより求め
られる。
Other formulas can also be derived, such as those used by Bosch et al. In this case, the difference in time required to reach a particular adsorbent equilibrium pressure in the presence and absence of the sample is used to calculate the amount, eg, volume, of adsorbent adsorbed by the sample. In either case, however, the quantity, e.g. Desired.

脱着では、PlがPより大きくその差には正の記号が付
けられる点に注意されたい。
Note that for desorption, Pl is greater than P and the difference is marked with a positive sign.

脱着モードは吸着モードの逆のモードである。Desorption mode is the opposite of adsorption mode.

脱着モードにおいては本明細書において脱着媒または試
料と称される形態学的特性を測定しようとする固体なら
びに被脱着剤と称する気体もしくは液体が用いられろ。
In the desorption mode, a solid whose morphological property is to be measured, referred to herein as a desorption medium or sample, as well as a gas or liquid, referred to as a desorbent, may be used.

被脱着剤は、脱着モード中試料から蒸発される。したが
って、脱着モードにおいては、出発物質として、先ずガ
ス放出されてその表面および孔が、被脱着剤が凝縮する
ように該被脱着剤と接触しており、孔が充満されそして
試料の外部表面が少なくとも単層の凝縮した被脱着剤で
覆われている試料が用いられる。便宜上、試料は、該試
料の孔の完全な充填を確保するために脱着剤で飽和され
る。試料上に凝縮する気体を被脱着剤と称する。したが
って、術語「被脱着剤」はそれを構成する気体または液
体が用いられるモードを単に識別するために「被吸着剤
」の代りに用いられるものであって、被吸着剤および被
脱着剤を構成する物質は同じものである。
The desorbent is evaporated from the sample during the desorption mode. Therefore, in the desorption mode, the starting material is first outgassed and its surfaces and pores are in contact with the desorbent so that it condenses, the pores are filled and the external surface of the sample is A sample is used that is covered with at least a single layer of condensed desorbent. Conveniently, the sample is saturated with a desorbent to ensure complete filling of the pores of the sample. The gas that condenses on the sample is called the desorbent. Therefore, the term ``desorbent'' is used instead of ``adsorbent'' simply to identify the mode in which the gas or liquid that constitutes it is used, and constitutes the sorbent and the desorbent. The substances that do are the same.

脱着i−ドの実施に当っては、既知の好ましくは、吸着
モードと関連して説明した一定の容量および温度を有す
る室に、被脱着剤が凝縮している試料を置き、気相の被
脱着剤からなる室雰囲気と平衡状態にする。これは、典
型的には、先に述べたように、試料の飽和が生ずるまで
吸着モードを実施することKよって達成される。被吸着
剤をそこで好ましくは連続的に、少なくとも試料から凝
縮した被脱着剤を脱着するのに充分な期間、そしてさら
に好ましくは試料から被脱着剤が完全に除去されるまで
、既知の実質的に一定の質量流量で室から取出す。ここ
で術語「実質的に一定」とは、被脱着剤質量流量と関連
して用いた場合、約0.02より小さくなく、好ましく
は約0.03よりも小さくなく、特に好ましくは約0.
0.4よりも小さくない被脱着剤分圧(P/Ps’)に
おいてのみ妥当する。
In carrying out desorption i-de, a sample with the desorbent to be desorbed is placed in a known, preferably chamber having a constant volume and temperature as described in connection with the adsorption mode, and the sample with the desorbed agent condensed therein is exposed to the gas phase. Equilibrate with the room atmosphere consisting of the desorbent. This is typically achieved by running the adsorption mode until saturation of the sample occurs, as described above. The adsorbent is therein preferably continuously, at least for a period sufficient to desorb the condensed desorbent from the sample, and more preferably until the sample is completely free of desorbent. Remove from the chamber at a constant mass flow rate. As used herein, the term "substantially constant" when used in conjunction with desorbent mass flow rate is not less than about 0.02, preferably not less than about 0.03, particularly preferably about 0.0.
It is only valid for desorbent partial pressures (P/Ps') not less than 0.4.

約0.02より小さい被脱着剤す圧では、質量流量コン
トローラは、質量流量を実質的に一定に維持できない。
At desorbent pressures less than about 0.02, the mass flow controller cannot maintain the mass flow rate substantially constant.

しかしながら、このことは、結果の精度に影響を与える
ものではない。と15のは0.02ないし0の分圧範囲
においては使用可能なデータは得られないからである。
However, this does not affect the accuracy of the results. and 15 because no usable data can be obtained in the partial pressure range of 0.02 to 0.

被脱着剤取出し質量流量は、(吸着時の質量流量に類似
の仕方で)試料からの被脱着剤の平衡脱着量よりも大き
くならないように制御される。平衝脱着量もしくは速度
とは、気体が室内に導入されるのではなく気体を室から
取出す条件下で平衝状態が設定される点を除き、平衡吸
着量もしくは速度に関して先に定義したのと同じ意味で
ある。
The desorbent extraction mass flow rate is controlled (in a manner similar to the mass flow rate during adsorption) so that it is not greater than the equilibrium desorption amount of desorbent from the sample. Equilibrium desorption rate or rate is the same as defined above for equilibrium adsorption rate or rate, except that the equilibrium condition is established under conditions where gas is removed from the chamber rather than being introduced into the chamber. They have the same meaning.

このような流量を用いることにより手順が簡略化される
。と言うのは、被脱着剤の取出し中の任意時点における
室圧は被脱着剤の平衡圧力であり、脱着等製線をプロッ
トする上の軸線のデータ点となるのがこの被脱着剤平衡
圧力であるからである。
Using such a flow rate simplifies the procedure. This is because the chamber pressure at any point during the removal of the desorbed material is the equilibrium pressure of the desorbed material, and this equilibrium pressure of the desorbed material is the data point on the upper axis when plotting the desorption etc. line. This is because.

約0.05ないし約tagの試料重量で且つS、T。S, T with a sample weight of about 0.05 to about tag.

P0条件下での脱着質量流量は、典型的には約0.74
7分より大きくなく、好ましくは約a s rru37
分よりも大きくなく、そしてさらに好ましくは約04縦
/分よりも大きくなく、そして典型的には約α05 m
l 7分ないし約0.7 ml 7分(例えば0.05
な〜・し0.19および/または11.2ないしo、 
7 ml 7分)、好声しくけ約I]、2ないし[14
ml 7分、そしてさらに好ましくは約α2ないし約0
. 3 rnl 7分の範囲で変動する。
The desorption mass flow rate under P0 conditions is typically about 0.74
not more than 7 minutes, preferably about a s rru37
and more preferably not greater than about 04 lengths/min, and typically about α05 m
l 7 minutes to about 0.7 ml 7 minutes (e.g. 0.05
Na~・shi0.19 and/or 11.2 to o,
7 ml 7 minutes), Kosei Shikke approx. I], 2 to [14
ml 7 minutes, and more preferably about α2 to about 0
.. 3 rnl Varies in the range of 7 minutes.

高い有孔度の試料と比較して低い有孔率の試料に対して
は若干高い脱着質量流量を用いることができる。その理
由は平衡圧力が前者の場合より迅速に生ずるからである
。試料の有孔度が未知である場合には、CLs ml 
7分より小さい、典型的には0.2ないしo、 4rn
l 7分の脱着質量流量が多くの試料に適している。
Slightly higher desorption mass flow rates can be used for samples with low porosity compared to samples with high porosity. The reason is that the equilibrium pressure develops more quickly than in the former case. If the porosity of the sample is unknown, CLs ml
Less than 7 minutes, typically 0.2 to 4rn
A desorption mass flow rate of 7 minutes is suitable for many samples.

先に述べたように、被脱着剤の取出しは、少なくとも、
試料の孔から凝縮した被脱着剤を脱着するのに充分な期
間続けられる。これと関連して、先に述べた凝縮と吸着
との相違に関する記述は、脱着モードについても当嵌る
。即ち、(試料内の孔とは区別して)試料の表面からの
被脱着剤の完全な脱着は生起する必要はない。その理由
は、脱着等製線は主に試料の多孔特性に左右されるから
である。凝縮した被脱着剤が試料の孔から除去されるま
で被脱着剤の取出しを続けることにより孔の壁に吸着さ
れて残存している被脱着剤に関し算術的に補正を行なっ
て、孔寸法もしくは孔径の分布を求めるのに必要とされ
る重要な情報が得られる。便宜上の問題として、総ての
被脱着剤を試料から除去するのが望ましい。
As mentioned earlier, the removal of the desorbed agent requires at least the following steps:
This continues for a period sufficient to desorb the condensed desorbent from the pores of the sample. In this connection, the statements made above regarding the difference between condensation and adsorption also apply to the desorption mode. That is, complete desorption of the desorbed agent from the surface of the sample (as distinct from the pores within the sample) need not occur. The reason is that the desorption wire is mainly influenced by the porosity characteristics of the sample. By continuing to take out the desorbent until the condensed desorbent is removed from the sample pore, the pore size or pore diameter is calculated by making an arithmetic correction for the remaining desorbent adsorbed to the hole wall. This provides important information needed to determine the distribution of As a matter of convenience, it is desirable to remove all desorbed agent from the sample.

試料から凝縮した被脱着剤の脱着は、典型的には、約1
0よりも小さい被脱着剤分圧(P/Ps)で生ずる。こ
の被脱着剤分圧は、被吸着剤分圧について定義したのと
同じ意味で用いられている。
Desorption of the desorbed agent condensed from the sample typically takes about 1
This occurs when the partial pressure of the desorbed agent (P/Ps) is less than 0. This desorbent partial pressure is used in the same meaning as defined for the adsorbent partial pressure.

したがって被脱着剤は、室から、典型的には約0.20
より小さく、好ましくは約0.10より小さくそして最
も好ましくは約CLO4よりも低く、しかも典型的には
約toから約0.2、好ましくは約10ないし約0.1
、そして特に好ましくは約t。
Therefore, the desorbed agent is typically about 0.20
less than, preferably less than about 0.10 and most preferably less than about CLO4, and typically from about to to about 0.2, preferably from about 10 to about 0.1
, and particularly preferably about t.

ないし約0.02の範囲内で変動し得る被脱着剤分圧を
得るのに充分な時間に亘り室から取出される。
The chamber is removed for a sufficient period of time to obtain a partial pressure of the desorbed agent which can vary within a range of from about 0.02 to about 0.02.

一般に、後述のようにこ実際の使用温度および圧力を反
映するように変換される被脱着剤質量流量においては、
このような分圧は、輿望的には約8時間ないし20時間
、好ましくは約8時間ないし約16時間、そして特に好
ましくは約9時間ないし約14時間の連続した被脱着剤
取出し時間で達成される。
Generally, at the desorbent mass flow rate, which is converted to reflect the actual operating temperature and pressure as described below,
Such partial pressures are desirably achieved over a continuous desorbent removal time of about 8 hours to 20 hours, preferably about 8 hours to about 16 hours, and particularly preferably about 9 hours to about 14 hours. Ru.

吸着モードの場合と同様に、試料の存在時の室圧力(脱
着モードにおける標本化室圧力と称する)は被脱着剤の
取出し少時間の関数として求められる。このことは、例
えば、被脱着剤の取出し開始から出発して、被脱着剤が
取出される際の時間の関数として被脱着剤の平衡圧力を
測定することにより達成される。典型的には被脱着剤平
衡圧力は、正確な脱着等温線の一部分、好ましくは全体
の実現が可能なよ5に被脱着剤の取出し期間中充分な時
間に亘って測定される。このようにして、典型的には、
約500ないし約40000個、好ましくは約1000
ないし約10000個、そして最も好ましくは約100
0ないし約5000個の圧力データ点が、上に述べた分
圧範囲での被脱着剤取出し中に得られる。約2000回
の圧力標本化頻度が、典型的な孔径分布測定に対し殆ん
どの試料に対して適当であることが判った。
As in the adsorption mode, the chamber pressure in the presence of the sample (referred to as the sampling chamber pressure in the desorption mode) is determined as a function of the short time for removal of the desorbed agent. This is achieved, for example, by measuring the equilibrium pressure of the desorbed agent as a function of time as the desorbed agent is removed, starting from the start of the removal of the desorbed agent. Typically, the desorbent equilibrium pressure is measured over a sufficient period of time during desorption of the desorbent to allow a portion, preferably the entirety, of an accurate desorption isotherm to be achieved. In this way, typically
about 500 to about 40,000, preferably about 1,000
from about 10,000, and most preferably about 100
From 0 to about 5000 pressure data points are obtained during desorbent removal over the partial pressure range described above. A pressure sampling frequency of approximately 2000 times was found to be adequate for most samples for typical pore size distribution measurements.

吸着モードの場合と同様に、脱着質量流量は、ブランク
テス)Kより、試料の存在下での脱着モードを実行する
前または後で適宜決定される。
As in the case of adsorption mode, the desorption mass flow rate is determined from the blank test) K, as appropriate, before or after running the desorption mode in the presence of sample.

即ち、空の試料ホルダを凝縮した被脱着剤で飽和し、次
いで脱着基準圧力と称する室圧力を測定しつつ脱着モー
ド中に用いられるのと同じ脱着質量流量ならびに温度お
よび容積条件で被脱着剤を取出す。次いで、前述の式1
に従って脱着質量流量を求めることができる。脱着のた
めの校正用ブランクテストサイクルにおける圧力/時間
関係は試料ホルダ壁に凝縮した被脱着剤の除去後の分圧
点から約0.02の分圧まで直線形である。したがって
、被脱着剤取出し時間(式1の時間t)は、凝縮した被
脱着剤が試料の孔から蒸発する脱着基準圧力、そして好
ましくは完全な脱着が生ずる脱着標本化室圧力まで、ブ
ランクテストの圧力/時間曲線の正確な外挿が可能とな
るのに充分な長さであるだけで良い。
That is, an empty sample holder is saturated with condensed desorbent and then the desorbent is desorbed at the same desorption mass flow rate and temperature and volume conditions used during desorption mode while measuring the chamber pressure, referred to as the desorption reference pressure. Take it out. Then, the above equation 1
The desorption mass flow rate can be determined according to The pressure/time relationship in the calibration blank test cycle for desorption is linear from the partial pressure point after removal of the desorbed agent condensed on the sample holder wall to a partial pressure of about 0.02. Therefore, the desorbent removal time (time t in Equation 1) is determined for the blank test up to the desorption reference pressure at which the condensed desorbent evaporates from the pores of the sample, and preferably to the desorption sampling chamber pressure at which complete desorption occurs. It only needs to be long enough to allow accurate extrapolation of the pressure/time curve.

脱着5ij量流量を一旦求めたならば、この質量流量を
用いて脱着標本化室圧力7時間関係を決定し、それによ
り、先に述べた式2または式3に従い適当に置換し、試
料の存在時の被脱着剤平衡圧力、被脱着剤質量流量およ
び上記被脱着剤平衡圧力に達するのに必要な時間を相関
することにより、被脱着剤の取出し中の任意時点(1)
における脱着された被脱着剤の容積(■dsb)を計算
により求めることができる。
Once the desorption mass flow rate has been determined, this mass flow rate is used to determine the desorption sampling chamber pressure 7 time relationship, which is then appropriately substituted according to Equation 2 or Equation 3 above to determine the presence of the sample. By correlating the desorbent equilibrium pressure, the desorbent mass flow rate, and the time required to reach the desorbent equilibrium pressure at any time during desorbent removal (1)
The volume of the desorbed agent (■dsb) can be determined by calculation.

上記のようKして求められた■adsまたはvdsbか
ら、吸着等製線および(または)脱着等製線を求めるこ
とができる。例えば、吸着等温線の場合には、Y軸に■
  をとりX軸には対応の相対圧ds 力(P/Ps)、(但しPは吸着平衡圧力であり、P、
は室温における吸着剤の飽和圧力である)をとり、va
d、の曲線をプロットすることができる。
The adsorption line and/or desorption line can be determined from the ads or vdsb obtained by K as described above. For example, in the case of an adsorption isotherm,
and the X axis shows the corresponding relative pressure ds force (P/Ps), (where P is the adsorption equilibrium pressure, P,
is the saturation pressure of the adsorbent at room temperature), and va
d, can be plotted.

他方、脱着等温線の場合には相対圧力(P/P、)に含
まれる吸着平衡圧力(P)の代りに対応の脱着平衡圧力
を用いる。吸着等温線に具現された情報を用いて、BE
T式により試料の表面積を求めることができ喝。また、
脱着等温線に具現された情報を用い℃ケルビン(KeL
vin )  の式から孔径分布を求めることができ、
且つ試料のダラム当りの全孔容積(V  )を、飽和圧
力(vs)、被脱着剤の分子重量(M)、被脱着剤の分
子容積(Mv)および液相被脱着剤の密度に基づき、式
11に従って、試料のダラム当りの吸着された被脱着剤
のS、T、P、(標準温度及び圧力)における全容積か
ら計算することができる。
On the other hand, in the case of a desorption isotherm, the corresponding desorption equilibrium pressure is used instead of the adsorption equilibrium pressure (P) included in the relative pressure (P/P, ). Using the information embodied in the adsorption isotherm, BE
The surface area of the sample can be determined using the T formula. Also,
Using the information embodied in the desorption isotherm, °C Kelvin (KeL
The pore size distribution can be determined from the formula:
The total pore volume (V) per duram of the sample is determined based on the saturation pressure (vs), the molecular weight (M) of the desorbent, the molecular volume (Mv) of the desorbent, and the density of the liquid phase desorbent, According to Equation 11, it can be calculated from the total volume of adsorbed desorbent per duram of sample at S, T, P, (at standard temperature and pressure).

BET式を用いて、物質もしくは材料のBET表面租を
求めることができる。このBET式は、典型的には、多
孔性物質の内部BET表面積を決定するために、Oない
しα65の相対圧力範囲で用いられる。BET式の線形
化された形態は次の通りである。
The BET equation can be used to determine the BET surface value of a substance or material. This BET equation is typically used in the relative pressure range of O to α65 to determine the internal BET surface area of porous materials. The linearized form of the BET formula is as follows.

上式中Pr  は、吸着等温線から得る相対圧力(P/
P、)であり、■は、相対圧力Pr において試料1g
当りで吸着される被吸着剤のS、T、 P、における容
積であり、Vmは被吸着剤の単層容量、即ち試料上に単
層として吸着された吸着剤の容積を表わし、モしてCは
吸着エンタルピーに依存するBET定数である。
In the above formula, Pr is the relative pressure (P/
P, ), and ■ is 1 g of sample at relative pressure Pr
is the volume of the adsorbent adsorbed at S, T, P, and Vm represents the monolayer capacity of the adsorbent, that is, the volume of the adsorbent adsorbed as a single layer on the sample; C is the BET constant that depends on the adsorption enthalpy.

Pr に対し式4の左辺をプロットすれば直線が得られ
る。この線vmの勾配およびY切片は、次式から計算す
ることができる。
A straight line can be obtained by plotting the left side of Equation 4 against Pr. The slope and Y-intercept of this line vm can be calculated from the following equation.

V = −+      、−−−−−−−−−(式5
)%式% したがって、BET比表面積(SABET)は、次式か
ら計算することができる。
V = −+ , −−−−−−−−(Equation 5
)% Formula % Therefore, the BET specific surface area (SABET) can be calculated from the following formula.

上式中、Vmは式4で記述されるものであり、Navは
アボガトロ数であり、5m01  は吸着剤分子の横断
面積であり、VrrIolはS、T、P、における吸着
剤分子の横断面積であり、’molはS、T、P、にお
ける吸着剤モル気体容積でありWは試料の重量である。
In the above formula, Vm is the one described by Equation 4, Nav is Avogatro's number, 5m01 is the cross-sectional area of the adsorbent molecule, and VrrIol is the cross-sectional area of the adsorbent molecule at S, T, P. where 'mol is the adsorbent molar gas volume in S, T, P, and W is the weight of the sample.

単層内の被吸着剤分子が、六角形に極く近似して詰って
いると仮定すると、吸着された分子(Smol)の横断
面積は次式から計算することができる。
Assuming that the adsorbent molecules in the monolayer are packed in a hexagonal shape, the cross-sectional area of the adsorbed molecules (Smol) can be calculated from the following equation.

Smol = 1.091 CM/Nav) D〕21
5−−−− (式7)上式中Mは被吸着剤の分子重量で
あり、Navは既に定義した量であり、そしてDは被吸
着剤の密度である。
Smol = 1.091 CM/Nav) D]21
5--(Formula 7) where M is the molecular weight of the adsorbent, Nav is the previously defined quantity, and D is the density of the adsorbent.

多孔性物質の孔径分布を計算するためにケルビン方程式
が用いられる。この方程式によれば、次に示すように、
ダラム当りの表面積に対する孔容積の比の関数として、
1つの孔(または毛細管)内に収容されている液体に関
する蒸気圧が得られる。
The Kelvin equation is used to calculate the pore size distribution of porous materials. According to this equation, as shown below,
As a function of the ratio of pore volume to surface area per duram,
The vapor pressure for the liquid contained within one pore (or capillary) is obtained.

上式中、■Lは、S、T、P、における液相被脱着剤の
モル容積であり、σLは液相にある時の被脱着剤の表面
張力であり、Rは気体定数であり、Tは被脱着剤の絶対
温度であり、Pr は被脱着剤の相対圧力であり、そし
てφは、液相脱着剤と孔壁との間の接触角である。
In the above formula, ■L is the molar volume of the liquid phase desorbent in S, T, P, σL is the surface tension of the desorbent in the liquid phase, R is the gas constant, T is the absolute temperature of the desorbent, Pr is the relative pressure of the desorbent, and φ is the contact angle between the liquid phase desorbent and the pore wall.

総ての・孔が円形であって交差しないと仮定すると次の
ような置換が可能である。
Assuming that all holes are circular and do not intersect, the following replacement is possible.

一= 1/2 Rk−−−−−−−・(式9)上式中、
Rkは、試料のケルビン孔半径である。
1 = 1/2 Rk-- (Formula 9) In the above formula,
Rk is the Kelvin pore radius of the sample.

当業者には明らかなように、孔が異なれば、他の置換が
必要であろう。ここで、液相被脱着剤は孔内で全底面を
湿潤するものと仮定する。即ち、φ=0かつcosφ=
1であると仮定する。この仮定は、多孔質物質からの脱
着に対しては有利である。
As will be apparent to those skilled in the art, other substitutions may be necessary for different pores. Here, it is assumed that the liquid phase desorbent wets the entire bottom surface within the hole. That is, φ=0 and cosφ=
Assume that it is 1. This assumption is favorable for desorption from porous materials.

したがって式8は次式のよ5に書変えることができる。Therefore, equation 8 can be rewritten as equation 5 below.

孔径分布を計算するために、特定の圧力間隔で脱着され
た被脱着剤の容積(■dsb)を、脱着等製線から求め
る。この圧力区間中に被脱着剤が脱着する孔の半径は、
ケルビン方程式から厚さくt’)を有する孔の壁に吸着
した状態で留る被脱着剤の量に対し、式〜=〜+tlに
従いRkを補正した後に計算で求められる。ここでTI
  はハルゼイ(Halsey )  の式から求めら
れるものである。脱着した被脱着剤の容積を孔半径の差
で除することKより孔径分布曲線における頻度が得られ
る。
In order to calculate the pore size distribution, the volume of the desorbed agent (■dsb) desorbed at a specific pressure interval is determined from the desorption profile. The radius of the hole through which the desorbed material desorbs during this pressure section is:
From the Kelvin equation, the amount of the desorbent that remains adsorbed on the wall of the hole having a thickness t') is calculated by correcting Rk according to the formula ~=~+tl. Here T.I.
is determined from the Halsey equation. By dividing the volume of the desorbed agent by the difference in pore radius, the frequency in the pore size distribution curve can be obtained from K.

Y軸としてΔ■dsb /ΔR9の値を用い、そしてX
軸にオングストローム単位のRpの対応の値を用いて孔
径、即ち半径(S)の分布をプロットし、プロットされ
た曲線における各ピークの下側の領域を積分することに
より、試料の単位容積当りの特定の半径Rp  におけ
る孔の容積を求める。空の孔の壁に吸着している液相被
脱着剤の量に対するRk補正に関しては、N、Y、 A
cademie Press社発行のGreggおよび
Sing著の「Adsorption、 5urfac
eArea、 and Porosityコに記述され
ている。
Use the value of Δ■dsb/ΔR9 as the Y axis, and
By plotting the distribution of pore size, or radius (S), with the corresponding value of Rp in Angstroms on the axis and integrating the area under each peak in the plotted curve, the Determine the volume of the hole at a specific radius Rp. Regarding the Rk correction for the amount of liquid phase desorbent adsorbed on the wall of the empty hole, N, Y, A
Adsorption, 5urfac by Gregg and Sing, published by cademie Press.
eArea, and Porosity.

試料のダラム当りの孔容積は次式から求められる。The pore volume per duram of the sample is obtained from the following formula.

上式中、変数は、既に定義した量である。In the above formula, the variable is a previously defined quantity.

本発明は、吸着あるいは脱着等温線に具現される情報を
用いるための特定の数学モデルに制限されるものでない
と理解されたい。この情報は、所望により慣用の手順も
しくは手法に従って操作することができる。
It should be understood that the present invention is not limited to particular mathematical models for using the information embodied in adsorption or desorption isotherms. This information can be manipulated as desired according to conventional procedures or techniques.

本発明による方法および装置はまた、化学収着を行なう
のに用いることもできる。この化学収着は次のような理
由から有用である。即ち(触媒活性を有する粒子のよう
な)非常に小さい粒子の表面および(または)分散を求
めることができるからである。なお、本明細書において
はこのような粒子を化学被収着剤または活性相と称する
。この粒子は、触媒支持体のような大きな粒子上に付着
するものであって、本明細書では支持固体と称する。
The method and apparatus according to the invention can also be used to perform chemisorption. This chemisorption is useful for the following reasons. That is, the surface and/or dispersion of very small particles (such as particles with catalytic activity) can be determined. In this specification, such particles are referred to as a chemical sorbent or an active phase. This particle is deposited on a larger particle, such as a catalyst support, and is referred to herein as a support solid.

活性相の分散は、触媒の評価において非常に有用である
。その理由は、支持体の表面−おけ′る触媒領域の数に
関する情報が得られるからである。
Dispersion of the active phase is very useful in catalyst evaluation. The reason is that information is obtained regarding the number of catalytic regions located on the surface of the support.

この分析化学分野は相当な発展を遂げており、特定の活
性相と共に用いるのに適当な化学被収着剤および収着温
度の適切な選択に関しては、例えば、「J、 Rev、
Pure Appl、 Chem、J Vol、 19
 、頁151 (1969)のMuller  の論文
、「AICHESymp、5eries J 、 Va
l+143.頁143,709−22(1970)のF
arranto 、 rL、の論文に記述されている。
This field of analytical chemistry has undergone considerable development, and the appropriate selection of chemical sorbents and sorption temperatures for use with particular active phases is discussed, for example, in J. Rev.
Pure Appl, Chem, J Vol, 19
, p. 151 (1969), "AICHESymp, 5eries J, Va.
l+143. F on pages 143, 709-22 (1970)
arranto, rL, in the paper.

なお、これら論文の内容は参考のために本明;畑杏でも
援用している。化学収着法で実効的に求めることができ
る活性相には、Pt。
The contents of these papers are also incorporated in the present invention; An Hata for reference. The active phase that can be effectively obtained by chemical sorption method includes Pt.

Pd 、 Ni、 Co、 Cu、 AgおよびFeな
らびCr 205 *CuO、NiO、硫化物等が含ま
れる。例えば、触媒がプラチナである場合に適当な化学
被収着剤は、約0℃より高い温度でプラチナと反応する
水素である。したがって、化学収着試料ホルダの温度は
少なくとも上記の温度となるように制御される。
Includes Pd, Ni, Co, Cu, Ag and Fe as well as Cr205*CuO, NiO, sulfides, etc. For example, when the catalyst is platinum, a suitable chemical sorbent is hydrogen, which reacts with the platinum at temperatures above about 0°C. Therefore, the temperature of the chemisorption sample holder is controlled to be at least the above temperature.

化学収着モードは、固体支持体に存在する活性相と関連
して適当な化学被収着剤を、該化学被収着剤が固体支持
体ではなく活性相の表面に選択的に化学収着するように
選択することによって実施される。活性相の分散を求め
たい場合には、支持体に付着した活性層の重量%を昶ら
なゆればならない。吸着モードは、被吸着剤として化学
被収着剤を用い、そして試料として固体に支持された活
性相を用いて本明細書に述べるように実施される。
Chemisorption mode is a chemical sorption mode in which a suitable chemical sorbent is selectively chemically sorbed onto the surface of the active phase rather than on the solid support. This is done by choosing to do so. If it is desired to determine the dispersion of the active phase, the weight percentage of the active layer deposited on the support must be varied. The adsorption mode is carried out as described herein using a chemical sorbent as the adsorbent and a solid supported active phase as the sample.

室の温度は、適宜、化学収着を確実にするためK、化学
被収着剤−活性相反応閾値と関連して選択される。吸着
サイクルの完了時に、時間の関数として物理的および化
学的に吸着された化学的被°収着剤全景を求める。この
吸着サイクル中、化学的被収着剤は、室を実質的に排気
した時に、化学的被収着剤が活性相の表面から脱着しな
くなる程度まで物理的にもまた不可逆的に化学的にも収
着される。それと対照的に、化学被収着剤は、支持固体
によって物理的にのみ吸着され、そして固体支持体から
の化学的被収着剤の完全な脱着は、続いて行なわれる排
気の際生起する。
The temperature of the chamber is suitably selected in conjunction with the K, chemisorbent-active phase reaction threshold to ensure chemisorption. Upon completion of the adsorption cycle, determine the panorama of physically and chemically adsorbed chemical sorbents as a function of time. During this adsorption cycle, the chemical sorbent is physically and irreversibly chemically sorbed to the extent that it no longer desorbs from the surface of the active phase when the chamber is substantially evacuated. is also sorbed. In contrast, the chemical sorbent is only physically adsorbed by the supporting solid, and complete desorption of the chemical sorbent from the solid support occurs during subsequent evacuation.

さらに第1回目の吸着サイクルにおける活性相による化
学的収着は、活性相が上記排気に続く化学的被収着剤と
の接触に際して化学的に不活性となるように、活性相の
反応領域を実効的に不活性化する。
In addition, chemical sorption by the active phase in the first adsorption cycle limits the reactive region of the active phase such that it becomes chemically inert upon contact with the chemically sorbed agent following said evacuation. Effectively inactivate.

最初の吸着サイクルの完了時に、室は、典型的に、脱着
可能な化学的被収着剤を脱着するために迅速に排気され
る。この排気中は、圧力測定を行なう必要はなく、そし
て排気速度は、時間を節約するためにできるだけ早く行
なわれるように選択される。排気の完了時に、吸着モー
ドを好ましくは直ちに、典型的には最初の吸着サイクル
で用いたのと同じ室温および質量流量で同じ化学的被収
着剤を用いて2回目のサイクルとして繰返えす。
Upon completion of the first adsorption cycle, the chamber is typically rapidly evacuated to desorb the desorbable chemical sorbent. During this evacuation, there is no need to take pressure measurements and the evacuation speed is chosen to be done as quickly as possible to save time. Upon completion of evacuation, the adsorption mode is preferably repeated immediately for a second cycle, typically using the same chemical sorbent at the same room temperature and mass flow rate as used in the first adsorption cycle.

こめ2回目の吸着サイクル中には、試料による物理的吸
着だけが生起し、最初の吸着サイクルに生起した化学的
被収着剤の吸着は減少する。この量は時間の関数として
求められ、そして最初の吸着サイクルおよび2番目の吸
着サイクルで吸着された化学的被収着剤の量の差を同じ
期間について求める。この差が、活性相により化学収着
された化学収着剤の量である。
During the second adsorption cycle, only physical adsorption by the sample takes place, and adsorption of the chemical sorbent that took place during the first adsorption cycle is reduced. This amount is determined as a function of time, and the difference in the amount of chemical sorbent adsorbed in the first and second adsorption cycles is determined for the same period of time. This difference is the amount of chemisorbent chemisorbed by the active phase.

そこで固体支持体上の活性相の%分散を次式に追って求
めることができる。
Therefore, the % dispersion of the active phase on the solid support can be determined according to the following equation.

%活性相分散=BX100 上式中、Aは活性相により化学収着された化学被収着剤
の原子の数であり、Bは固体支持体上の活性相の原子の
数である。人の値は上述の差量から求められ、モしてB
は支持固体上の活性相の重量%から求められる。%活性
相分散に加えて、活性相の表面積を不可逆的に化学収着
された化学被収着剤の葉を化学被収着剤の対応の分子(
または原子)数に変換することにより求めることもでき
る。そこで活性相の全表面積を、活性相の金属原子当り
化学収着された化学被収着剤分子(M子)数と各活性相
金属原子の面積との間の既知となった関係から求める。
% Active Phase Dispersion=BX100 where A is the number of atoms of the chemisorbent chemisorbed by the active phase and B is the number of atoms of the active phase on the solid support. The person's value is found from the above difference amount, and B
is determined from the weight percent of the active phase on the supporting solid. % active phase dispersion, plus the surface area of the active phase leaves the chemical sorbent irreversibly chemisorbed with the corresponding molecules of the chemical sorbent (
Alternatively, it can also be determined by converting it into an atomic number. The total surface area of the active phase is then determined from the known relationship between the number of chemisorbed agent molecules (M molecules) chemisorbed per metal atom of the active phase and the area of each active phase metal atom.

本発明の方法を実施するのに用いられる装置の好ましい
実施例に関し添付図面を参照して説明する。
A preferred embodiment of the apparatus used to carry out the method of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は、装置を構成する好ましい要素のブロックダイ
アグラムである。これら要素には、被吸着剤或いは被脱
着剤の源としての働きをなす気体もしくはガス供給部と
、室を1Q−5vm q を超えない圧力、好ましくは
1cr7rtra )LSIを超えない圧力そして特に
好ましくは1o−9■Hg を超えない圧力に排気する
ことができる真空もしくは排気部と、吸着されつ〜ある
気体または脱着されっ〜ある気体の質量流量を、後述す
る被吸着剤および被脱着剤の分圧で後述する一定の値に
制御することができる質量流量制御装置(コントローラ
)を備えた流量制御部と、典型的には真の圧力値の約±
0.05mHp内の精度で被吸着剤または被脱着剤の圧
力を測定し記録することができる圧力検知/記録部と、
試料および被吸着剤または被脱着剤の試料ホルダへの導
入または該試料ホルダからの取出しを可能にすると共に
後述するよ5に容積および温度の制御を可能にする室を
備えた吸着または脱着部と、試料のガス放出を助成する
ために上記真空もしくは排気部を用いるガス放出部とを
含む。
FIG. 1 is a block diagram of the preferred elements that make up the device. These elements include a gas or a gas supply which serves as a source of the adsorbed or desorbed agent, and a pressure that does not exceed 1Q-5 vm q, preferably not more than 1 cr7rtra) LSI, and particularly preferably A vacuum or exhaust section that can be evacuated to a pressure not exceeding 10-9 ■Hg and a mass flow rate of the gas being adsorbed or the gas being desorbed are provided for the adsorbent and desorbent described below. A flow control unit equipped with a mass flow controller (controller) that can control the pressure to a constant value (described later), and typically approximately ± of the true pressure value.
a pressure sensing/recording section capable of measuring and recording the pressure of the adsorbent or desorbent with an accuracy of within 0.05 mHp;
an adsorption or desorption section that is equipped with a chamber that allows the introduction of the sample and the adsorbed agent or the desorbed agent into or removal from the sample holder, and also enables volume and temperature control as described in 5 below; , and an outgassing section using the vacuum or evacuation section described above to assist in outgassing the sample.

第2図には、装置の上述の各部の構成が簡略図で示しで
ある。具体的に述べると、ガス供給部は、典型的な例と
して、吸着または化学吸着用の各種の異なった気体もし
くはガスを有する1つもしくは2つ以上の気体シリンダ
101ないし104を備えている。各気体シリンダは、
それぞれ慣用の排気ソレノイド弁(ASCOTM)7な
いし101Cよって管路211に接続されている。これ
ら弁は、適当な時点でコンピュータ117からの信号に
応答して作動し、それKよりガスもしくは気体を管路2
11に流入せしめるように構成するのが好ましい。管路
211は、排気ソレノイド弁5を備えた管路201およ
び200を介して質量流量制御部に接続されている。、
ガスもしくは気体を試料ホルダ109内に導入する間、
排気ソレノイド弁6は閉ざされており、ガスは管路21
1から開いている弁3、管路200および201を経て
質量流量制御部に流入する。
FIG. 2 shows a simplified diagram of the configuration of each of the above-mentioned parts of the device. Specifically, the gas supply typically comprises one or more gas cylinders 101-104 containing various different gases or gases for adsorption or chemisorption. Each gas cylinder is
Each is connected to line 211 by a conventional exhaust solenoid valve (ASCOTM) 7 to 101C. These valves are actuated at appropriate times in response to signals from computer 117 to direct gas or gases from K to line 2.
It is preferable that the liquid be configured to flow into 11. Line 211 is connected to a mass flow control via lines 201 and 200 with exhaust solenoid valve 5. ,
While introducing the gas or gases into the sample holder 109,
The exhaust solenoid valve 6 is closed and the gas flows through the pipe 21.
1 through open valve 3 and lines 200 and 201 into the mass flow control.

装置の質量流量制御部は、質量流量制御装置もしくはコ
ントローラを備えている。この質量流量コントローラは
、調節可能な開度(アパーチャ)を用いる原理で動作す
る電子的デバイスである。
The mass flow control portion of the device includes a mass flow controller or controller. This mass flow controller is an electronic device that operates on the principle of using an adjustable aperture.

この質量流量制御装置は、例えば校正動作で用いられる
流量のような特定の実質的に一定な質量流量でガスを管
路202に送出するようにプリセット(予め設定)され
ている。しかしながら、この質量流量コントローラを通
るガスは、試料ホルダ109に導入されつつあるガスか
または該ホルダから取り出されつつあるガスであるとい
う事実からして、試料ホルダ内には正の背圧(吸着中)
または負の背圧(脱着中)が発生し、それにより質量流
量はプリセット値に対し減少せしめられる。
The mass flow controller is preset to deliver gas into line 202 at a particular substantially constant mass flow rate, such as the flow rate used in a calibration operation. However, due to the fact that the gas passing through this mass flow controller is the gas that is being introduced into or removed from the sample holder 109, there is a positive back pressure within the sample holder (during adsorption). )
Or a negative backpressure (during desorption) is generated, which causes the mass flow rate to decrease relative to the preset value.

質量流量コントローラは、連続的に、流量計で実際の流
量を検知して、それをプリセット値と比較しミズリセッ
ト値から偏差があれば、開口もしくはアパーチャを開閉
して、上記プリセット流量が再び設定されるまで流量を
増減することにより補償する。
The mass flow controller continuously detects the actual flow rate with a flow meter, compares it with the preset value, and if there is a deviation from the mass reset value, opens or closes the opening or aperture and sets the preset flow rate again. Compensate by increasing or decreasing the flow rate until the

試料ホルダ内の圧力における変動によって惹起される流
量の変動に加えて、後述するよ°うに実質的に一定な質
量流量を達成するために制御しなければならない他の因
子が存在する。
In addition to variations in flow rate caused by variations in pressure within the sample holder, there are other factors that must be controlled to achieve a substantially constant mass flow rate, as discussed below.

例えば、吸着および化学吸着モードで質量流量コントロ
ーラを成功裡に用いるためには、流量コントローラへの
ガスの供給は実質的に一定の圧力に維持すべきである。
For example, in order to successfully use a mass flow controller in adsorption and chemisorption modes, the gas supply to the flow controller should be maintained at a substantially constant pressure.

その理由は、この種の質量流量コントローラは、入口ガ
ス圧力における変化もしくは変動を比較的に緩慢に補正
する性質のものであるからである。ここで実質的に一定
の圧力とは、質量流量コントローラに流入するガスの圧
力に偏差もしくは偏移が有った場合に、該偏差が、約士
0. 55 psi好ましくは約±0.30psi、そ
して特に好ましくは±0.20 psiを超えない偏差
を意味するものと定義される。圧力変動は、更に、後述
するようにマニホールドに狭隘な管を用いることにより
減少される。吸着モードの場合には、質量流量コントロ
ーラに供給される被吸着剤の圧力は、典型的には、約1
5ないし約25 psig。
This is because mass flow controllers of this type tend to compensate for changes or fluctuations in inlet gas pressure relatively slowly. Here, the term "substantially constant pressure" means that when there is a deviation or deviation in the pressure of the gas flowing into the mass flow controller, the deviation is approximately 0. 55 psi is preferably defined to mean a deviation of about ±0.30 psi, and particularly preferably no more than ±0.20 psi. Pressure fluctuations are further reduced by using narrow tubing in the manifold, as discussed below. When in adsorption mode, the adsorbent pressure supplied to the mass flow controller is typically about 1
5 to about 25 psig.

好ましくは約16ないし18 psig  に制御され
る。
Preferably it is controlled at about 16 to 18 psig.

さらに重要なことは、慣用の質量流量コントローラで成
功裡に用いられる流量計は、熱が流動しているガスに伝
達されるかまたは該流動しているガスから取り出され、
そしてガス流量における変動により、ガスの流れの異な
った点に誘起される温度差が、センサの伝導率に、ガス
の流量における変化もしくは変動に比例する変動を生せ
しめるように用いられるという原理に基づいて動作する
点である。流量計に流入する際のガスの温度の変動は、
特に、被吸着剤温度における各単位℃変動に対し質量流
量的153に台で後述の条件下で動作している場合、こ
のような流量計の熱検知機構に誤差もしくはエラーを生
せしめることが判明している。このエラーもしくは誤差
は、長い期間に亘って累積し、求めようとする流量の精
度に大きく影響を与える程度にまでなる。また、後述の
吸着および脱着で用いられる周囲温度(例えば室温)に
おける長期間の変動も流量計の熱応答検知機構および流
量コントローラの電子回路における擾乱に起因して、流
量のプリセット値に対し質量流量に相当大きな累積誤差
を生せしめることも判明している。上述のような誤差が
組合さると、本発明の方法が実施されるあらゆる条件下
で、慣用の質量流量コントローラを用いて実質的に一定
な質量流量:を達成することは不可能になる。
More importantly, flowmeters successfully used in conventional mass flow controllers require heat to be transferred to or extracted from the flowing gas;
and is based on the principle that the temperature differences induced at different points in the gas flow due to variations in the gas flow rate are used to cause variations in the conductivity of the sensor that are proportional to the changes or fluctuations in the gas flow rate. The point is that it works. The fluctuation in the temperature of the gas as it enters the flow meter is
In particular, it has been found that when operating under the conditions described below at a mass flow rate of 153 degrees for each unit °C variation in the temperature of the adsorbent, errors or errors may occur in the heat detection mechanism of such a flowmeter. are doing. This error or difference accumulates over a long period of time to the extent that it significantly affects the accuracy of the flow rate to be determined. In addition, long-term fluctuations in the ambient temperature (e.g., room temperature) used in adsorption and desorption (described later) may also cause the mass flow rate to vary from the preset value of the flow rate due to disturbances in the thermal response sensing mechanism of the flow meter and the electronic circuit of the flow controller. It has also been found that this results in a fairly large cumulative error. The combination of errors described above makes it impossible to achieve a substantially constant mass flow rate using conventional mass flow controllers under all conditions under which the method of the present invention is practiced.

したがって、実質的に一定な質量流量を達成することが
できる質量流量コントローラが開示される。
Accordingly, a mass flow controller is disclosed that can achieve a substantially constant mass flow rate.

この質量流量コントローラの好ましい実施例が、第3図
および第4図に集約的に示されている。また第2図には
、質量流量コントローラ5010本発明の装置への組込
みもしくは一体化が図解されている。
A preferred embodiment of this mass flow controller is shown collectively in FIGS. 3 and 4. FIG. 2 also illustrates the incorporation or integration of a mass flow controller 5010 into the apparatus of the present invention.

第3図を参照するに、圧力制御装置もしくは圧力コント
ローラ311を除き、質量流量コントローラの構成要素
は温度制御される箱もしくはボックス119内に収容さ
れている。この箱もしくはボックスは、内部空間608
を有しており、この内部空間は箱外部で通気口601を
介して大気と流体結合しており、したがって典型的には
空気が充満して〜・る。この箱は、典型的には、シート
材料のような堅牢な材料から作られており、典型的には
約2500ccの容積を有する。
Referring to FIG. 3, the components of the mass flow controller, except for the pressure control device or controller 311, are housed in a temperature controlled box or box 119. This box or box has an internal space 608
This interior space is in fluid communication with the atmosphere via a vent 601 outside the box and is therefore typically filled with air. The box is typically made from a sturdy material such as sheet material and typically has a volume of about 2500 cc.

箱内の大気の温度は、箱温度の能動的な制御を可能くし
それにより該温度を一定に維持するために、周囲の室温
より高く維持するのが好ましい。
The temperature of the atmosphere within the box is preferably maintained above the ambient room temperature in order to allow active control of the box temperature and thereby maintain it constant.

典型的な例として、この温度は、箱内に収容されている
電子系の損傷を回避し且つ箱内部および箱外部の大気間
に十分な温度勾配を与えて、それKより箱外部から部屋
の空気がファン407により箱内に吸引される時に箱内
に動的温度平衡が達成されるように、約35℃と45℃
の間の温度(例えば39°G)の温度に維持される。し
たがって、選択される箱温度は、別の熱源が存在しない
場合に、質量流量コントローラの電子系によって放出さ
れる熱に起因して箱が達する温度よりも上の温度にする
のが有利である。したがって、箱の外部環境からの空気
は、箱内の空気と混合されて加熱され、箱内に達成され
た温度平衡は質量流量制御装置の電子系により擾乱され
ることはない。
Typically, this temperature is set to avoid damage to the electronic systems contained within the box and to provide a sufficient temperature gradient between the atmosphere inside the box and the atmosphere outside the box so that it is less than K from outside the box into the room. approximately 35°C and 45°C so that a dynamic temperature equilibrium is achieved within the box when air is drawn into the box by fan 407.
(e.g. 39° G). Therefore, it is advantageous for the box temperature selected to be above the temperature that the box would reach due to the heat emitted by the mass flow controller electronics in the absence of another heat source. Thus, air from the environment outside the box is mixed with the air inside the box and heated, and the temperature equilibrium achieved within the box is not disturbed by the mass flow controller electronics.

箱内の温度制御は、流量コントローラブロック4030
基底部に取付けられるサーミスタ404と比例積分微分
(以下PIDと称する)コントローラ405と、加熱ス
トリップ406と、ファン407との組合せによって達
成される。サーミスタ404は、口ないし100℃の温
度範囲に亘り宛内の空気温度を検知して、それに比例す
る電気信号を発生し、この信号はPIDコントローラ4
05に供給される。該PIDコントローラ(RFLモデ
ル70A)は、プリセット(予め設定)された箱温度と
実際の箱温度との間の差に比例する電気信号を発生する
ように予め設定されている。
The temperature inside the box is controlled by the flow controller block 4030.
This is accomplished by a combination of a base-mounted thermistor 404, a proportional-integral-derivative (hereinafter referred to as PID) controller 405, a heating strip 406, and a fan 407. The thermistor 404 detects the air temperature within the destination over a temperature range of 100° C. and generates an electrical signal proportional to the temperature, which is sent to the PID controller 4.
05. The PID controller (RFL model 70A) is preset to generate an electrical signal proportional to the difference between the preset box temperature and the actual box temperature.

PIDコントローラで発生された電気信号で、(例えば
抵抗型300W容量の)加熱ストリップ406が付活さ
れる。したがって、PIDコントローラから加熱ス) 
IJツブに与えられる電気信号の大きさは、実際の箱温
度がプリセット温度に接近するに伴い徐々に弱くなり、
そして実際の箱温度が、環境に対する熱損失を補償して
プリセット温度に等しくなった時には、上記信号は実質
的に一定となる。このようにして極めて正確な温度制御
が実現される。ファン407は、質量流量コントローラ
の動作中連続的に作動して、毎分、箱容積の約10ない
し100倍(例えば10ないし75倍)の高流量または
それより高い流量で箱内の空気を加熱ストリップの回り
に循環する。ファン407は、新鮮な空気を箱119内
に吸引するように通気口もしくはベント601の近傍に
配設するのが好ましい。
An electrical signal generated by a PID controller energizes a heating strip 406 (eg of resistive type 300W capacity). Therefore, the heating source from the PID controller
The magnitude of the electrical signal given to the IJ knob gradually weakens as the actual box temperature approaches the preset temperature.
The signal then becomes substantially constant when the actual box temperature equals the preset temperature, compensating for heat losses to the environment. In this way extremely accurate temperature control is achieved. Fan 407 operates continuously during operation of the mass flow controller to heat the air within the box at a high flow rate of about 10 to 100 times (eg, 10 to 75 times) the box volume per minute or higher. Circulate around the strip. Fan 407 is preferably placed near vent 601 to draw fresh air into box 119.

箱119の温度制御は少なくとも4つの重要な機能を果
す。即ち(ii管路201の流入ガスを加熱し、該ガス
が流量計の検知コイル411に達する時点までには、該
ガスは室温の変動に関係なくボックス119の温度と同
じ一定の温度になる。(2)回路板401に設けられて
いる電子回路、熱応答弁302および圧力変換器もしく
はトランスジューサ108(後述する)の温度感知を補
償する。
The temperature control in box 119 serves at least four important functions. (ii) By heating the incoming gas in line 201 and by the time it reaches the sensing coil 411 of the flow meter, the gas is at a constant temperature that is the same as the temperature of box 119, regardless of room temperature fluctuations. (2) Compensate for the temperature sensing of electronic circuitry provided on circuit board 401, thermally responsive valve 302, and pressure transducer or transducer 108 (described below);

(3)管路210のガスの温度が、圧カドランスジュー
サ108によって測定される箇所で一定になることが保
証される。(4)第2図に示すように、箱119内に収
容されている室管路空間内のガスに対する周囲温度の変
化の影響が除去される。もしこのような温度制御が行わ
れないとすれば、この変化でこれら管路内のガスの圧力
測定に誤差が生じ得る。上述の機能(1)および(3)
の実現を助成するために、管路201はコイル213を
形成するように適応されており、そして管路210はコ
イル212を形成するように適応されている。コイルの
容積(即ちコイルの内部通路容積)は、コイル213の
場合、α5閃で、そしてコイル212の場合にはαB 
ccとするのが適当であり、このようにすればコイル内
のガスと箱温度との温度平衡が達成できる。
(3) It is ensured that the temperature of the gas in the line 210 is constant at the point measured by the pressure quadrant juicer 108. (4) As shown in FIG. 2, the influence of ambient temperature changes on the gas in the chamber conduit space contained within the box 119 is eliminated. If such temperature control were not provided, this variation could cause errors in the pressure measurements of the gas in these lines. Functions (1) and (3) above
To assist in realizing this, conduit 201 is adapted to form coil 213 and conduit 210 is adapted to form coil 212. The volume of the coil (i.e. the internal passage volume of the coil) is α5 for coil 213 and αB for coil 212.
cc is appropriate, and in this way temperature equilibrium between the gas in the coil and the box temperature can be achieved.

質量流量コントローラ自体は、第2図にブロック301
で示されている。質量流量コントローラ601の入口は
、管路2011C接続されている。
The mass flow controller itself is shown in block 301 in FIG.
It is shown in The inlet of the mass flow controller 601 is connected to the conduit 2011C.

この管路201には、質量流量コントローラに流入する
ガスの圧力を実質的に一定に維持する目的で該コントロ
ーラと直列に圧力コントローラ311(SERTATM
 モデル204)が設けられている。
Conduit 201 includes a pressure controller 311 (SERTATM) in series with the mass flow controller for the purpose of maintaining a substantially constant pressure of gas entering the controller.
model 204) is provided.

質量流量コントローラの出口は、管路202に接続され
ている。質量流量コントローラ601は、第3図および
第4図により詳細に示されている。
The outlet of the mass flow controller is connected to line 202. Mass flow controller 601 is shown in more detail in FIGS. 3 and 4.

第3図を参照するに、質量流量コントローラの一次側の
要素には次のものが含まれる。即ち、(A)検知導管2
01aと、検知コイル411と、該検知コイル411の
下流側釦配設された熱応答弁302の制御可能なアパー
チャもしくは開口部を収容し、上記検知導管201aが
熱応答弁602と接続するために全長に亘って延在して
いるステンレス鋼ブロック403と、(B)検出ブリッ
ジ回路408と、線形化回路409と、増幅器410と
、比較コントローラ回路600とを含む流量コントロー
ラの電子回路を備えた回路板401と、(C)熱応答弁
もしくはサーマル弁302である。
Referring to FIG. 3, the primary side elements of the mass flow controller include the following: That is, (A) detection conduit 2
01a, a sensing coil 411, and a controllable aperture or opening of a thermally responsive valve 302 disposed downstream of the sensing coil 411, for connecting the sensing conduit 201a with the thermally responsive valve 602. a circuit with a stainless steel block 403 extending the entire length; (B) flow controller electronics including a detection bridge circuit 408, a linearization circuit 409, an amplifier 410, and a comparison controller circuit 600; and (C) a heat-responsive valve or thermal valve 302.

圧力コントローラ311は必要ではあるが、しかしなが
ら質量流量コントローラの補助要素である点に注意され
たい。
Note that the pressure controller 311, although necessary, is a supplementary element to the mass flow controller.

検知導管201aに対するガスの導入および取出しは、
それぞれ導管201および202を介して行われる。検
知導管201aはブロック4030入口から始まり、検
知コイル411(第2図には単一のコイルとして示され
ているが、具体的には第3図に示すよ51C2つの別の
コイルから構成される)を通り、熱応答弁302の入口
部分に接続されている。熱応答弁もしくはサーマル弁3
02の出口部分は、管路202に接続されており、被管
路を介しガスはブロック403を去ることができる。サ
ーマル弁の本体および電子的回路は、ブロック403の
頂部に螺着されておりプラスチックのハウジング412
内に包入されている。
The gas is introduced into and taken out from the detection conduit 201a by
via conduits 201 and 202, respectively. Sensing conduit 201a begins at the block 4030 inlet and is connected to sensing coil 411 (shown as a single coil in FIG. 2, but specifically comprised of two separate coils as shown in FIG. 3). and is connected to the inlet portion of the thermally responsive valve 302. Thermal response valve or thermal valve 3
The outlet part of 02 is connected to conduit 202 via which gas can leave block 403. The thermal valve body and electronic circuitry are screwed onto the top of block 403 and housed in plastic housing 412.
enclosed within.

好ましい熱応答弁もしくはサーマル弁は、Tey1an
 Corporation  社から市販品として入手
可能であり、そして米国特許第3650505号明細書
に詳細に記述されている。なお、この米国特許の開示内
容は、参考のために本明細書において援用する。
A preferred thermally responsive or thermal valve is Tey1an
Corporation, and is described in detail in US Pat. No. 3,650,505. The disclosure content of this US patent is incorporated herein by reference.

回路板401はプラスチック製のノ・ウジフグ402内
に包入されている。
The circuit board 401 is enclosed within a plastic shell 402.

次K、質量流量コントローラの回路訃よび動作を、第4
図を参照し説明する。第4図の破線516で示したブロ
ック内には、検知導管201aに結合されたブリッジ回
路517を含む流量コントローラの流量計部分が示され
ている。ブリッジ回路は慣用の設計のものであって、第
1のブリッジ抵抗器501と第2のブリッジ抵抗器50
2とから形成されている。さらに、ブリッジ回路は上流
側センサ要素411aと下流側センサ要素411bを備
えている。これらセンサ要素411aおよび411bは
互いに隣接して検知導管201aを取り巻いて巻装され
ており、上流側のセンサ要素411aは管201aの入
口端518に接近し、下流側のセンサ要素411bは導
管202の出口端519に近接して設けられている。
Next, the circuit characteristics and operation of the mass flow controller are explained in the fourth section.
This will be explained with reference to the drawings. Shown within the block indicated by dashed line 516 in FIG. 4 is the flow meter portion of the flow controller, which includes a bridge circuit 517 coupled to sensing conduit 201a. The bridge circuit is of conventional design and includes a first bridge resistor 501 and a second bridge resistor 50.
It is formed from 2. Further, the bridge circuit includes an upstream sensor element 411a and a downstream sensor element 411b. Sensor elements 411a and 411b are wrapped around sensing conduit 201a adjacent to each other, with upstream sensor element 411a approaching inlet end 518 of conduit 201a and downstream sensor element 411b of conduit 202. It is located close to the outlet end 519.

ブリッジ回路517はまた、DC電源および変換器50
6(この回路はACt源507で動作する)を備えてい
る。該ブリッジ回路の一側は線路604を介してセンサ
要素411aと411bの接続点に接続されており、該
電源の他側はスイッチ505を介してブリッジ抵抗器5
01と502との接続点に接続されている。ブリッジ回
路からの出力信号は、第1の出力端子503と第2の出
力端子504に供給される。第1の出力端子503は、
上流側のセンサ要素411aと第1のブリッジ抵抗器5
01との接続点に接続され、そして第2の出力端子50
4は下流側のセンサ要素411bと第2のブリッジ抵抗
器502との接続点に接続されている。上流側のセンサ
要素411aおよび下流側のセンサ要素411bは、導
管201aの外径部の回りに巻装された温度感知抵抗線
から形成されている。このような抵抗線としては、例え
ばB、alco (Wilbur−Driver Co
mpany社の製品)のような鉄−ニッケル合金とする
ことができる。
Bridge circuit 517 also connects DC power supply and converter 50
6 (this circuit operates with an ACt source 507). One side of the bridge circuit is connected via a line 604 to the connection point of sensor elements 411a and 411b, and the other side of the power supply is connected via a switch 505 to a bridge resistor 5.
It is connected to the connection point between 01 and 502. The output signal from the bridge circuit is provided to a first output terminal 503 and a second output terminal 504. The first output terminal 503 is
Upstream sensor element 411a and first bridge resistor 5
01, and the second output terminal 50
4 is connected to the connection point between the downstream sensor element 411b and the second bridge resistor 502. Upstream sensor element 411a and downstream sensor element 411b are formed from temperature sensitive resistance wire wrapped around the outer diameter of conduit 201a. As such a resistance wire, for example, B, alco (Wilbur-Driver Co
It can be an iron-nickel alloy, such as a product manufactured by Mpany.

上述の回路の設計は次の点を除いて慣用のものである。The circuit design described above is conventional with the following exceptions.

即ち、検知導’11201aの内径が、典型的には約0
.2mm、好ましくは0.05fiそして最も好ましく
は約10,2mmを超えず、そして約0.005ないし
約c1.211m、好ましくは約001ないし約01鱈
、そして最も好ましくは約α01ないし0、05 nの
範囲内の毛細管の大きさのものであり、それにより実質
的に一定の流量を達成している点を除いて、従来設計の
ものとすることができる。
That is, the inner diameter of the sensing lead 11201a is typically about 0.
.. 2mm, preferably 0.05fi and most preferably not more than about 10,2mm, and about 0.005 to about c1.211m, preferably about 001 to about 01 cod, and most preferably about α01 to 0,05n It may be of conventional design, except that it is of capillary size within the range of , thereby achieving a substantially constant flow rate.

さらに、流量計で処理される流量は低圧流量であるので
、この種の質量流量計で通常用いられているバイパス管
路は省略すべきである。また、検知導管20jaの内径
を過度に大きくした場合には、本明細書で述べている圧
カンよび流g、における管内のガスの密度が低くなり、
そのために、ガスの熱伝導度が降下して、流量計の(後
述する)熱検知機構が擾乱を受け、その結果、実質的に
一定の流量が達成されないことが判明した。
Furthermore, since the flow rate processed by the flow meter is a low pressure flow rate, the bypass line typically used in this type of mass flow meter should be omitted. Furthermore, if the inner diameter of the detection conduit 20ja is made excessively large, the density of the gas inside the tube in the pressure can and flow g described in this specification will decrease,
It has been found that this reduces the thermal conductivity of the gas and disturbs the thermal sensing mechanism (described below) of the flow meter, so that a substantially constant flow rate is not achieved.

結合されたブリッジ回路出力信号505および“504
は、線形化回路409に接続される。この線形化回路4
09は電子的に、質量流量の関数として線形出力電圧を
発生する。この電圧は増幅器4・10を介して比較コン
トローラ600に印加される。なお線形化回路、増幅器
、および比較コントローラ回路は全て慣用のものである
The combined bridge circuit output signals 505 and “504
is connected to the linearization circuit 409. This linearization circuit 4
09 electronically generates a linear output voltage as a function of mass flow rate. This voltage is applied to the comparison controller 600 via amplifiers 4 and 10. Note that the linearization circuit, amplifier, and comparison controller circuit are all conventional.

動作において、スイッチ505を閉じると、電流がセン
サ要素411aおよび411bを流れ、該センサ要素は
熱を発生し、その結果、該センサ要素に隣接する管20
1aの温度が上昇する。またこれらセンサ要素411a
>よび411bの加熱でそれらの抵抗値も大きくなる。
In operation, when the switch 505 is closed, current flows through the sensor elements 411a and 411b, which generate heat, so that the tube 20 adjacent to the sensor element
The temperature of 1a increases. In addition, these sensor elements 411a
> and 411b, their resistance values also increase.

管路201aにおける流体流量が零であるときKは、セ
ンサ要素411aおよび411bの温度は互いに等しく
、ブリッジは平衡状態にあり、端子503および504
間には零出力電圧が発生する。流体が、管201aの入
力端518に流入すると、要素411aおよび411b
)Cよって発生される熱は流体により管201aの出口
端519に向って下流側に搬送される。したがって、管
2o1aK沿5温度プロフィールの遷移に起因して要素
411aと411bとの間には温度差が生ずる。管20
1a内の流体流量が増大するにつれで、上流側の要素4
11aの温度ならびにその抵抗値は減少し、他方、同時
に、下流側の要素411bの温度ならびにその抵抗値は
増加する。したがって、端子503と504との間のブ
リッジ出力電圧は流量にほぼ線形的に比例して増加する
。端子503および504に現われるブリッジ出力電圧
の線形化および増幅後に、増幅器410は、ガスがサー
マル弁302に達する前に、ガスの質量流量の絶対値に
対応する線形電圧を発生する。増幅器410からの電圧
は、比較コントローラ回路600に印加され、そこで指
令信号源ならびに選択された質量流量に対応するように
プリセットされているセレクタ520からの外部電気指
令信号514と比較される。比較コントローラ回路は、
指令信号電圧と増幅器出力電圧との間に差があれば、差
出力信号を発生し、この差出力信号は、線路603を介
してサーマル弁602のアクチュエータ502aを付勢
するのに用いられる。このように制御されるサーマル弁
アクチユエータは、比較制御回路6o。
When the fluid flow rate in conduit 201a is zero, K, the temperatures of sensor elements 411a and 411b are equal to each other, the bridge is in equilibrium, and terminals 503 and 504
A zero output voltage occurs between them. When fluid enters input end 518 of tube 201a, elements 411a and 411b
) C is carried downstream by the fluid toward the outlet end 519 of tube 201a. Therefore, a temperature difference occurs between elements 411a and 411b due to the transition of the temperature profile along the tube 2o1aK. tube 20
As the fluid flow rate in 1a increases, the upstream element 4
The temperature of 11a and its resistance decrease, while at the same time the temperature of downstream element 411b and its resistance increase. Therefore, the bridge output voltage between terminals 503 and 504 increases approximately linearly with flow rate. After linearization and amplification of the bridge output voltage appearing at terminals 503 and 504, amplifier 410 generates a linear voltage that corresponds to the absolute value of the gas mass flow rate before the gas reaches thermal valve 302. The voltage from amplifier 410 is applied to comparison controller circuit 600 where it is compared to a command signal source as well as an external electrical command signal 514 from selector 520, which is preset to correspond to the selected mass flow rate. The comparison controller circuit is
Any difference between the command signal voltage and the amplifier output voltage generates a difference output signal that is used to energize actuator 502a of thermal valve 602 via line 603. The thermal valve actuator controlled in this way is the comparison control circuit 6o.

が、質量流量が指令信号と平衡するのには不十分である
ことを示した時には、サーマル弁を開き、そして逆の場
合にはサーマル弁を閉じる。
indicates that the mass flow rate is insufficient to balance the command signal, the thermal valve is opened, and vice versa, the thermal valve is closed.

セレクタ520を用いて指令信号が選択される時に、該
セレクタ520はまた、線路132を介してディジタル
信号を第2図のコンピュータ117に送る。このディジ
タル信号は、選択され且つ予め行なわれたブランクテス
トサイクルで校正された流量を表す信号である。
When a command signal is selected using selector 520, selector 520 also sends a digital signal via line 132 to computer 117 in FIG. This digital signal is representative of the flow rate selected and calibrated with a previously performed blank test cycle.

さらに好ましい別の実施例において、センサ要素411
aおよび411bは、米国特許第3938384号明細
書に開示されているようK。
In yet another preferred embodiment, sensor element 411
a and 411b are K as disclosed in U.S. Pat. No. 3,938,384.

中心タップを有する単一のコイルに結合することができ
る。なお、上記米国特許明細書の開示内容は参考のため
に本明細書で援用する。2つの別々のセンサ要素の代り
に、中心タップを有する単一のコイルを用いることによ
ってコイルを密接に配置することができ、それにより熱
損失は減少され、上流側および下流側のセンサ要素間に
おける等化が容易となり、そして回路の利得(単位流量
当りの温度変化)は大きくなる。さらに、回路の応答は
迅速になり、そして有用流量測定範囲ならびに回路の線
形性が増大する。
Can be combined into a single coil with a center tap. The disclosure content of the above-mentioned US patent specification is incorporated herein by reference. Instead of two separate sensor elements, by using a single coil with a center tap, the coils can be closely spaced, thereby reducing heat loss and increasing the distance between upstream and downstream sensor elements. Equalization becomes easier and the gain of the circuit (temperature change per unit flow rate) becomes larger. Additionally, the response of the circuit is faster and the useful flow measurement range as well as the linearity of the circuit is increased.

第4図に示した回路の選択的な特徴として、結合された
出力端子503および504間に電圧計510を設ける
ことができる。この電圧計からの電気信号は、変換器(
図示せず)によりアナログ形態からディジタルBCD信
号に変換され、そしてこのBCD信号は線路306を介
して第2図のコンピュータ117に送られる。校正のだ
めのブランクテストサイクル中、コンピュータは、約1
0分の期間に亘り電圧計510から出力を標本化する。
As an optional feature of the circuit shown in FIG. 4, a voltmeter 510 can be provided between the coupled output terminals 503 and 504. The electrical signal from this voltmeter is sent to a converter (
(not shown) from analog form to a digital BCD signal, which is then sent via line 306 to computer 117 in FIG. During the calibration reservoir blank test cycle, the computer
Sample the output from voltmeter 510 over a period of 0 minutes.

この期間中、コンピュータは毎秒1デ一タ点の割合でデ
ータを取込み、取込まれたデータを平均化して、その結
果書られるデータは、校正された値としてデータベース
に格納される。吸着および脱着動作中は、コンピュータ
は上記校正値と、電圧計から標本化された実際の値とを
比較して、動作が確実に行なわれているかどうかを判定
する。この動作は、動作の完了後に所望の流量からの偏
差を読取ることを可能にする品質管理機能である。
During this period, the computer acquires data at a rate of one data point per second, averages the acquired data, and stores the resulting data as calibrated values in the database. During adsorption and desorption operations, the computer compares the calibration values with the actual values sampled from the voltmeter to determine whether the operations are occurring reliably. This operation is a quality control function that allows deviations from the desired flow rate to be read after the operation is completed.

上には、特定の流量計と関連して質量流量コントローラ
について説明したが、例えば米国特許第3650151
号、第405i5975号、第4100801号他に記
述されているような電似′信号対流量関数を発生する他
の種類の流量計を使用することができるものと理解され
たい。また上に述べたサーマル弁もしくは熱応答弁で流
量を調整するのが好ましいことではあるが、本明細書に
記述した使用条件下で実質的に流量を一定に制御するこ
とができる能力および感度を有する他の電気的に作動す
る手段をも用いることができる。同じことが、質量流量
コントローラ自体に関しても言える。本発明の実施に当
っては、本明細書に述べであるような長時間に亘り、低
流量および低圧力状態の範囲全体に亘り、実質的に一定
の流量を達成する能力が必要とされる。このような能力
を有する装置を開発したのは本発明者等が最初であると
信するが、しかしながら本発明の方法および装置は、将
来開発され得る質量流量コントローラおよび関連の環境
制御箱の必要な機能を行ない得る別の手段の使用を除外
するものではない。
Although mass flow controllers have been described above in connection with particular flow meters, for example, U.S. Pat. No. 3,650,151
It is to be understood that other types of flowmeters that generate electromagnetic signal versus flow functions may be used, such as those described in US Pat. Although it is preferred to adjust the flow rate with a thermal or thermoresponsive valve as described above, the ability and sensitivity to provide substantially constant flow control under the conditions of use described herein is limited. Other electrically actuated means can also be used. The same is true for the mass flow controller itself. The practice of the present invention requires the ability to achieve substantially constant flow rates over extended periods of time and throughout a range of low flow and pressure conditions as described herein. . We believe that we are the first to develop a device with such capabilities; however, the method and apparatus of the present invention address the necessary requirements for mass flow controllers and associated environmental control boxes that may be developed in the future. This does not preclude the use of other means capable of performing the function.

再び第2図を参照するに、環境制御箱119内に配設さ
れている管路201を通って流れるガス。
Referring again to FIG. 2, gas flows through conduit 201 located within environmental control box 119.

は、コイル213を通り、そこで該ガスの温度は箱11
9の温度と平衡になり、次いで、流量コントローラ30
1を通り、そこで該ガスの流量は既述のように調整され
て、管路208.209、排気ソレノイド弁4および5
並びに止コック19を介して試料ホルダ部の試料ホルダ
109に流入する。
passes through coil 213, where the temperature of the gas is box 11.
9 and then the flow controller 30
1, where the flow rate of the gas is regulated as described above to connect lines 208, 209, exhaust solenoid valves 4 and 5.
It also flows into the sample holder 109 of the sample holder section via the stop cock 19.

試料ホルダ部は、試料ホルダ109と、液体温容器0.
と、液体レベルコントローラ(制御装置)115.20
と、液体浴112とを含む。試料ホルダ109は、典屋
的には内径が約2肱のガラス製の毛細管頚部122を有
し容積が20−のガラス製フラスコである。毛細管頚部
122は、管路125の研磨された雄型ガラス継手もし
くはジヨイント124を受けるように適応されたすりガ
ラスジヨイント123で終端する。試料ホルダ10゛9
に試料もしくはサンプル110を付加したり、あるいは
該ホルダから取外すために、すりガラスジヨイント12
3および124は分離される。
The sample holder section includes a sample holder 109 and a liquid temperature container 0.
and liquid level controller (control device) 115.20
and a liquid bath 112. The sample holder 109 is typically a glass flask with a volume of 20 mm and a capillary neck 122 made of glass with an inner diameter of about 2 elbows. Capillary neck 122 terminates in a ground glass joint 123 adapted to receive a polished male glass fitting or joint 124 of conduit 125 . Sample holder 10゛9
A ground glass joint 12 is used to add or remove a specimen or sample 110 from the holder.
3 and 124 are separated.

ガラスジヨイント124、止コック19に接続された管
路123、該コック19に接続された管路126ならび
IC3’J連のすりガラスジヨイント127を含む組立
体もしくはアッセンブリ(以下アッセンブリAと称する
)が、例えば、ガラスジヨイント21の個所で試料ホル
ダ109をガス放出部かまたは例えばガラスジヨイント
128を用いて管路209の端に質量流量コントローラ
部を密封および(または)接続するのに用いられる。例
えば、アツセンプIJ Aは、ガス放出および排気後に
、止コック19を閉ざすことにより、試料を有する試料
ホルダを密閉することを可能にする。このように、アッ
センブリAおよび試料ホルダ109は、該試料ホルダ1
09を密閉して装置内の所望の場所に移動することを可
能にするのである。
An assembly (hereinafter referred to as assembly A) including a glass joint 124, a conduit 123 connected to the stop cock 19, a conduit 126 connected to the stop cock 19, and a ground glass joint 127 of the IC3'J series is is used, for example, to seal and/or connect the sample holder 109 at the point of the glass joint 21 to the gas release section or the mass flow controller section to the end of the conduit 209 using, for example, the glass joint 128. For example, the Assemblage IJA makes it possible to seal the sample holder with the sample by closing the stop cock 19 after gas release and evacuation. In this way, assembly A and sample holder 109
09 can be sealed and moved to a desired location within the device.

液浴容器0.は、典型、的には、液体窒素のような液浴
を保持することができるデユワ−フラスコ(@法びん型
フラスコ)であって、質量流量制御に接続された場合に
、試料ホルダ119の浸漬を許容するような充分な大き
さのものである。既に述べたよ5に、液浴112は、典
型的には、被吸着または被脱着液であり、浴112のレ
ベル129が吸着または脱着中液浴容器0.内で一定に
維持される場合には、液浴112は浸漬された試料ホル
ダ109の温度を制御する働きをなす。
Liquid bath container 0. is typically a dewar flask capable of holding a liquid bath, such as liquid nitrogen, which, when connected to a mass flow control, controls the immersion of the sample holder 119. It is of sufficient size to allow for. As previously mentioned, the liquid bath 112 is typically the liquid to be adsorbed or desorbed, and the level 129 of the bath 112 is at the liquid bath vessel 0.5 during adsorption or desorption. The liquid bath 112 serves to control the temperature of the immersed sample holder 109 when maintained constant within the sample holder 109 .

また、試料ホルダ109の浸漬深さに対する浴112の
レベル129は、式1.2および3における試料ホルダ
の容積VS、)l、を規定し、他方、浴112の温度が
これらの式における温FgTs、H,および(または)
Tls、Hoを規定する。例えば、容器0.は、容器1
12内の浴レベル129が上述の毛細管頚部122にお
ける点もしくは個所130で試料ホルダ1090毛細管
類部122と交差するように充分な浴112で満される
。点130の位置は、典捜的には、すりガラスジヨイン
ト123と点132における試料ホルダ109の毛細管
頚部の終端との間の中間にある。容器11゛1内には、
試料ホルダを安定化し且つ、浴レベル129が一定であ
る時に、各動作に際し、試料ホルダ109が浴112内
の同じ深さに浸漬されることを確保するために試料ホル
ダラック131が設けられている。したがって、VS、
Hlは、浴112内に浸漬されている試料ホルダ109
の容積即ち試料ホルダ109の点150から132まで
の毛細管頚部の容&に残りの非毛細管部の容積を加えた
和に等し〜・。
Also, the level 129 of the bath 112 relative to the immersion depth of the sample holder 109 defines the volume of the sample holder VS, )l in equations 1.2 and 3, while the temperature of the bath 112 defines the temperature FgTs in these equations. , H, and (or)
Define Tls and Ho. For example, container 0. is container 1
12 is filled with sufficient bath 112 such that bath level 129 within sample holder 1090 capillary 122 intersects sample holder 1090 capillary 122 at point 130 in capillary neck 122 described above. The location of point 130 is typically midway between ground glass joint 123 and the end of the capillary neck of sample holder 109 at point 132. Inside the container 11゛1,
A sample holder rack 131 is provided to stabilize the sample holder and ensure that the sample holder 109 is immersed to the same depth in the bath 112 during each operation when the bath level 129 is constant. . Therefore, VS,
Hl is sample holder 109 immersed in bath 112
is equal to the sum of the volume of the capillary neck from points 150 to 132 of the sample holder 109 + the volume of the remaining non-capillary portion.

容器0.内の浴112のレベル129は、本実施例で使
用するように適応されたセンサ113により作動される
制御弁20および浴レベルセンサ113として集約的に
示されているHungt ingtonElectro
nics Inc0社の「モデル200」のような慣用
の液体レベル制御装置を用い一定に保持される。例えば
、液浴として液体窒素を用いる場合には、液体窒素は実
験過程中に蒸発する傾向を示す。したがって、浴レベル
を実質的に一定に維持するためには追加の液体窒素を補
充しなければならない。この目的で浴レベルセンサ11
3は浴レベルの変化を検知して制御弁20を付活し、新
しい液体窒素を管路308および311C流入せしめる
。しかしながらこの液体窒素が管路308および310
に流入する際には、管路の温度は液体窒素よりも高くな
り、それにより窒素は爆発的に蒸発する。したがって、
液体窒素および気化した窒素が、通常は、液浴112内
に激しく放出されることKより、それにより浴レベル1
29が擾乱する。この結果、時間の関数として記録され
る圧力に誤差もしくはエラーが生ずる。この問題は新鮮
な浴液が液体浴容器に流入する前に、新鮮な浴液から新
鮮な浴蒸気の分離を行なう通気もしくはベント管路50
9を設けることにより実効的に完全に解決できることが
判明した。この方法によれば、浴レベルの約±[15a
mの偏差内で液浴112が蒸発すると、制御弁20は、
該液浴源(図示せず)に接続されている管路107から
新鮮な液を受ける。浴液は制御弁20から管路308を
経て管路310に流れる。該管路310の開端が液浴1
12内に浸漬されている。管路309は、大気゛に開き
且つ管路308および310と流体連通関係にあるベン
トを構成する。管路310の端はガラスクールのプラグ
を挿入されており、それにより背圧が形成され、気化さ
れた液体は、液浴112内に激しく放出されるのではな
く通気管路309を介して流出する。このようKして、
浴レベル129の激しい変動は回避され、浴レベルは実
質的に一定に維持される。浴レベル129を実質的に一
定に維持することKより、温度”S、Hlにおける容積
■  も実質的に一定に保持される。
Container 0. The level 129 of the bath 112 within the Hungton Electron is shown collectively as the control valve 20 and bath level sensor 113 actuated by the sensor 113 adapted for use in this example.
It is maintained constant using a conventional liquid level control device such as the Model 200 manufactured by Nics Inc0. For example, when using liquid nitrogen as the liquid bath, liquid nitrogen tends to evaporate during the course of the experiment. Therefore, additional liquid nitrogen must be replenished to maintain the bath level substantially constant. For this purpose the bath level sensor 11
3 detects a change in bath level and activates control valve 20, causing new liquid nitrogen to flow into lines 308 and 311C. However, this liquid nitrogen
When entering the liquid nitrogen, the temperature in the line becomes higher than the liquid nitrogen, which causes the nitrogen to evaporate explosively. therefore,
Liquid nitrogen and vaporized nitrogen are typically violently released into the liquid bath 112, thereby causing bath level 1.
29 is disturbed. This results in errors or errors in the pressure recorded as a function of time. This problem is caused by a vent or vent line 50 that separates fresh bath vapor from fresh bath liquid before the fresh bath liquid enters the liquid bath container.
It has been found that the problem can be effectively and completely solved by providing 9. According to this method, the bath level is about ±[15a
When the liquid bath 112 evaporates within a deviation of m, the control valve 20
Fresh liquid is received from line 107 which is connected to the liquid bath source (not shown). Bath liquid flows from control valve 20 through line 308 to line 310. The open end of the pipe line 310 is connected to the liquid bath 1
It is immersed in 12. Line 309 defines a vent that opens to the atmosphere and is in fluid communication with lines 308 and 310. The end of line 310 is plugged with a glass coolant, which creates a back pressure and allows the vaporized liquid to flow out through vent line 309 instead of being violently discharged into liquid bath 112. do. K like this,
Drastic fluctuations in bath level 129 are avoided and the bath level remains substantially constant. By keeping the bath level 129 substantially constant, the volume at temperature "S, Hl" is also kept substantially constant.

S、H。S,H.

このように、室管路空間の温度を制御するために1箱1
19を使用し且つそれと組合せて試料ホルダ室の温度を
制御するために液浴を用いることKより、全室容積およ
びその中に収容されているガスもしくは気体は実質的に
一定の温度に維持される。ここで全室容積に関して用い
られる術語「実質的に一定の温度」とは、全室容積の平
均温度に存在し得る偏差が典型的には、該平均温度値の
±0.35Xを越えず、好ましくは[120Xを越えず
そしてさらに好ましくは117Xを越えないことを意味
する。
In this way, in order to control the temperature of the indoor pipe space, one
19 and in combination with a liquid bath to control the temperature of the sample holder chamber, the entire chamber volume and the gas or gases contained therein are maintained at a substantially constant temperature. Ru. The term "substantially constant temperature," as used herein with respect to the total room volume, means that the possible deviation in the average temperature of the total room volume typically does not exceed ±0.35X of the average temperature value; Preferably [means not exceeding 120X and more preferably not exceeding 117X].

装置の圧力感知および記録部の主たる構成要素には、圧
力変換器もしくはトランスジューサ1108(SETR
AT 204 3[]OA )およびコンピュータ11
7 (Apple I ITM  )のような圧力記録
装置および(または)ス) IJツブ紙記録装置118
が含まれる。圧力変換器108は、環境制御箱119内
に配設されており、その入口端は、管路210およびコ
イル212を介しく排気ソレノイド弁4および5間に位
置する)管路208に接続されており、そしてコイル2
12も環境制御箱119内釦配設されている。管路20
8は、吸着および脱着生試料ホルダと流体連通関係に置
かれる。コイル212内で、管路210のガスは箱11
9の平衡温度に加熱される。したがって、管路20日を
流れるガスの成る量は管路210およびコイル212を
流れて圧力変換器108の入口端に接触する。コイル2
12内のガスの温度、即ち箱の温度は従って一定であり
、管路210内の圧力変化は確実に試料ホルダ109内
9圧力変化となって反鋏する。圧力変換器108は、一
定温度における管路210内の圧力を感知して、感知さ
れた圧力を電気信号に変換し、該電気信号は圧力変換器
108の出力端から、線路304を介して相互作用型の
A/D変換器121(そデルAoos−4)の入力端に
印加°される。このA/D変換器121は、圧力変換器
10日からのアナログ電気信号をディジタル電気信号に
変換する。このディジタル信号は、A/D変換器121
の出力端から線路306を介してディジタルコンピュー
タ117に供給される。
The primary components of the pressure sensing and recording portion of the device include a pressure transducer or transducer 1108 (SETR
AT 204 3[]OA) and computer 11
7 (Apple IITM) and/or IJ tube paper recording device 118
is included. Pressure transducer 108 is disposed within environmental control box 119 and its inlet end is connected to line 208 (located between exhaust solenoid valves 4 and 5) via line 210 and coil 212. and coil 2
12 is also provided as a button within the environment control box 119. Conduit 20
8 is placed in fluid communication with the adsorption and desorption live sample holder. Within the coil 212, the gas in the line 210 is transferred to the box 11.
is heated to an equilibrium temperature of 9. Accordingly, the amount of gas flowing through line 20 flows through line 210 and coil 212 and contacts the inlet end of pressure transducer 108. coil 2
The temperature of the gas in the sample holder 109, ie, the temperature of the box, is therefore constant, and a change in pressure in the conduit 210 reliably results in a change in pressure in the sample holder 109. Pressure transducer 108 senses the pressure in conduit 210 at a constant temperature and converts the sensed pressure into an electrical signal that is interconnected from the output of pressure transducer 108 via line 304. It is applied to the input end of the active A/D converter 121 (Sodel Aoos-4). This A/D converter 121 converts the analog electrical signal from the pressure transducer 10 into a digital electrical signal. This digital signal is sent to the A/D converter 121
is supplied to the digital computer 117 via a line 306 from its output end.

圧力変換器108からのアナログ出力信号は適宜線路3
05を介してス) IJツブ紙レコーダ118に供給す
ることができる。
The analog output signal from pressure transducer 108 is routed to line 3 as appropriate.
05 to the IJ paper recorder 118.

コンピュータ117およびストリップ紙レコーダ118
は、時間の関数として、試料ホルダ109に導入または
該ホルダ109から取出されつつあるガスの圧力を記録
するための代替的手段であって、それぞれ単独に使用す
ることもできればまた組合せで使用することもできる。
Computer 117 and strip paper recorder 118
are alternative means for recording the pressure of gas being introduced into or removed from the sample holder 109 as a function of time, each of which can be used alone or in combination. You can also do it.

しかしながら、コンピュータの使用の方が好ましい。However, the use of a computer is preferred.

、吸着モードにおいてはコンピュータ117は次のよう
な動作が可能なようにプログラムされる。
In the suction mode, the computer 117 is programmed to perform the following operations.

即ち(a)時間の関数として圧力変換器もしくはトラン
スジューサ108から直接受けるディジタル圧力信号を
典型的には準連続ベースで記録して圧力対時間の第1の
データベースを設定し格納すること、(b)幾つかの異
なった質量流量のうちコンピュータのオペレータによっ
て選択された質量流量の第2のデータベースを確定し格
納すること、(C)第1のデータベースの圧力対時間情
報ならびに第2のデータベースの選択された質量流量を
総ての吸着等温線、即ちvad5対(P/P、)または
その一部分の第3のデータベースに変換し、該第3のデ
ータベースを格納すること、および(d)上記第3のデ
ータベースの情報から例えばBET式を用いて試料の表
面積を算出することである。
(a) recording digital pressure signals received directly from the pressure transducer or transducer 108 as a function of time, typically on a quasi-continuous basis, to establish and store a first database of pressure versus time; (b) (C) determining and storing a second database of mass flow rates selected by the computer operator among several different mass flow rates; (C) pressure versus time information of the first database and the selected mass flow rate of the second database; (d) converting the mass flow rate into a third database of all adsorption isotherms, i.e. vad5 pairs (P/P, ) or a portion thereof; and (d) storing said third database. This involves calculating the surface area of the sample from the information in the database using, for example, the BET formula.

脱着モードにお〜・ては、脱着そ一ド動作中、コンピュ
ータ117は、吸着モードと関連して上に述べた第1お
よび第2のデータベースを確定し格納するようにプログ
ラムされる。次いでコンピュータは、脱着等温線、即ち
Vd5b対(P/P、)の第3のデータベースを確定し
格納して、この第3のデータベースを用い、ケルビンの
式を用いるなどして試料の孔径分布を算出すると共に、
式11を用いて全孔容積を計算する。
In the desorption mode, during desorption operation, the computer 117 is programmed to determine and store the first and second databases described above in connection with the adsorption mode. The computer then determines and stores a third database of desorption isotherms, Vd5b pairs (P/P, ), and uses this third database to determine the pore size distribution of the sample, such as by using the Kelvin equation. Along with calculating,
Calculate the total pore volume using Equation 11.

上に述べた圧力対時間の第1のデータベースを一定−j
−るため、コンピュータは、吸着または脱着動作中準連
続ベースでディジタル圧力信号を標本化して格納する。
The first database of pressure versus time mentioned above is kept constant −j
In order to perform the adsorption or desorption operation, the computer samples and stores the digital pressure signal on a quasi-continuous basis during the adsorption or desorption operation.

この場合の標本化周波数はオペレータによって制御され
る。選択された特定の周波数に関しては追って述べる。
The sampling frequency in this case is controlled by the operator. The specific frequencies selected will be discussed later.

上に述べた質量流量に関する第2のデータベースを確定
するために、指令電圧源/セレクタ520は、ブランク
テスト結果を用いて、約12の異なった電圧設定値で校
正され、そして各ブランクテスト毎に実際の質量流量を
決定する。代表的なものとして用いた12の流量は、S
、T、P、 (標準温度および圧力)で約0,2から約
α7 ml 7分の範囲で変動する。コンピュータはそ
こでこれらの校正された流量ならびに各指令電圧と関連
のディジタル電圧でプログラムされる。
To establish the second database of mass flow rates described above, the commanded voltage source/selector 520 is calibrated at approximately 12 different voltage settings using the blank test results and for each blank test. Determine the actual mass flow rate. The 12 flow rates used as representative ones are S
, T, P, (at standard temperature and pressure) varies from about 0,2 to about α7 ml 7 min. The computer is then programmed with these calibrated flow rates as well as the digital voltages associated with each command voltage.

したがって、1つの動作に対してオペレータが校正され
た指令電圧設定値の1つを選択すると、指令電圧セレク
タ520は自動的に、選択された流量を表す対応のディ
ジタル信号を線路13′2を介しコンビエ〜り117に
送る。コンピュータ117はこの情報を用いて、後述す
るように、吸着または脱着されたガスの量を計算するた
めに用いるべき質量流量を決定する。このような動作を
自動的に実行するコンピュータの能力は、実質的に一定
の質量流量を用いることにより可能にされる1つの利点
である。
Thus, when an operator selects one of the calibrated command voltage settings for an operation, command voltage selector 520 automatically sends a corresponding digital signal representing the selected flow rate via line 13'2. Send to Combier 117. Computer 117 uses this information to determine the mass flow rate to be used to calculate the amount of gas adsorbed or desorbed, as described below. The ability of a computer to automatically perform such operations is one advantage enabled by using a substantially constant mass flow rate.

コンピュータはまた、システムを完全に自動化する働き
をなす幾つかの付加的な機能を実行する。
The computer also performs several additional functions that serve to fully automate the system.

即ち、コンピュータは装置の多くの機能要素を操作する
。これら操作には、ガス供給部からのガスの選択のため
のソレノイド弁の開閉、試料ホルダ109に対するガス
の導入または取出し、ガス放出中の試料ホルダの排気お
よび脱着プロセスに対する予備操作として凝縮されたガ
スでの試料の飽和が含まれる。コンピュータはまた、温
度や持続期間のようなガス放出条件を制御する。
That is, the computer operates many functional elements of the device. These operations include opening and closing solenoid valves for the selection of gas from the gas supply, introducing or removing gas from the sample holder 109, evacuation of the sample holder during outgassing, and condensed gas as a preliminary operation to the desorption process. Includes saturation of the sample at . The computer also controls outgassing conditions such as temperature and duration.

排気部は試料のガス放出を行うために減圧し、試料ホル
ダを排気し、そして脱着部から被脱着剤を脱着する。排
気部は、真空ポンプ105および圧力ゲージ120 (
Edward CF25 Gaugehead )とし
て集約的に示されている機械的路数真空ポンプを備えて
いる。機械的ポンプ(Varian 0401−に/1
820−301 )は、管路204内の圧力をj O−
’ W 即  に減少し、他方機械ポンプと直列に配置
されている拡散ポンプ(Varian 0160−B2
9D6−501)は圧力を10−7ないし1O−8−H
J  の所望レベルに減少する。
The exhaust section reduces the pressure to degas the sample, evacuates the sample holder, and desorbs the agent to be desorbed from the desorption section. The exhaust section includes a vacuum pump 105 and a pressure gauge 120 (
The machine is equipped with a mechanical path vacuum pump collectively designated as an Edward CF25 Gaugehead. Mechanical pump (Varian 0401-/1
820-301) reduces the pressure in the pipe line 204 to j O-
'W immediately decreases, while the diffusion pump (Varian 0160-B2
9D6-501) has a pressure of 10-7 to 1O-8-H.
J is reduced to the desired level.

圧力ゲージ120は、真空ポンプが適正に機能している
かどうかをチェックするために管路204から直接圧力
を読み取る。真空ポンプ1o5の低圧側の端は、管路2
05および203に接続された管路204を介して装置
に接続されている。排気ソレノイド弁1および2を適当
に開閉することにより、ガス放出および吸着/脱着部は
交番的に真空ポンプ105と結合される。
Pressure gauge 120 reads pressure directly from line 204 to check if the vacuum pump is functioning properly. The low pressure side end of the vacuum pump 1o5 is connected to the pipe line 2.
It is connected to the device via a conduit 204 connected to 05 and 203. By appropriately opening and closing exhaust solenoid valves 1 and 2, the gas discharge and adsorption/desorption sections are alternately coupled to the vacuum pump 105.

ガス放出部は、アルミニウム製の加熱ブロック14と、
1つまたは2つ以上の慣用のカートリッジ型ヒータ11
5と、排気ソレノイドニードル弁11と、カートリッジ
型ヒータに電流を供給するためのAC電源16を備えて
いる。アルミニウムブロックは、試料ホルダ109′ 
を収容するように適応された空間114を有するように
研削されている。1つの空間114と1つの試料ホルダ
109’l、か示されていないが、アルミニウムブロッ
ク14は、典型的には、4つの試料ホルダを受は且つ加
熱するように適応されているものである。すりガラスジ
ヨイント127’、毛細管路1261、止コック19′
 1毛細管路125′ およびすりガラスジョインM2
4’  から構成されているアッセンブリAで、試料ホ
ルダ1091 は、すりガラスジヨイント21.電気的
に作動される排気弁ソレノイド11および管路206を
介して、排気部もしくは真空部に接続することができる
。試料ホルダ109′ に試料を取り付けるためには、
アッセンブIJ Aを切り離し、試料1101 を試料
ホルダ1091 K設置し、そしてアッセンブリAを図
示のように再び接続する。
The gas discharge section includes an aluminum heating block 14,
one or more conventional cartridge heaters 11
5, an exhaust solenoid needle valve 11, and an AC power source 16 for supplying current to the cartridge type heater. The aluminum block is the sample holder 109'
It is ground to have a space 114 adapted to accommodate the. Although one space 114 and one sample holder 109'l are not shown, the aluminum block 14 is typically adapted to receive and heat four sample holders. Ground glass joint 127', capillary path 1261, stopcock 19'
1 capillary channel 125' and ground glass join M2
4', the sample holder 1091 has a ground glass joint 21. Via an electrically actuated exhaust valve solenoid 11 and line 206 it can be connected to an exhaust or vacuum. To attach the sample to the sample holder 109',
Assembly IJA is disconnected, sample 1101 is placed in sample holder 1091K, and assembly A is reconnected as shown.

試料のガス放出を行うために、真空ポンプ105を起動
し、止コック19′  を開き、ソレノイド弁1を閉じ
、排気ソレノイド弁2を開き、そして排気ソレノイド弁
11を先ず間欠的に開いて、試料110′ が試料ホル
ダから吸引により分離されないようにする。次にカート
リッジ型ヒータを投入し、そしてガス放出が行われるま
で低圧力下で試料を加熱する。次いで、止コック19’
  を閉じ、他方、試料ホルダは減圧下もしくは真空下
に維持し、試料110′を排気された状態に維持しなが
ら吸着/脱着部に転送する。そこでソレノイドニードル
弁11を閉じ、そして試料ホルダ109’に接続されて
いるアッセンブリAをすりガラスジヨイント21から分
離する。試料ホルダ/アッセンプIJ Aの組合せを冷
却し次いで既に述べたように吸着/脱着部に接続する。
To degas the sample, start the vacuum pump 105, open the stop cock 19', close the solenoid valve 1, open the exhaust solenoid valve 2, and first open the exhaust solenoid valve 11 intermittently to degas the sample. 110' is not separated from the sample holder by suction. A cartridge type heater is then turned on and the sample is heated under low pressure until outgassing takes place. Next, stop cock 19'
is closed, while the sample holder is maintained under reduced pressure or vacuum, and the sample 110' is transferred to the adsorption/desorption section while being maintained in an evacuated state. The solenoid needle valve 11 is then closed and the assembly A connected to the sample holder 109' is separated from the ground glass joint 21. The sample holder/assembly IJA combination is cooled and then connected to the adsorption/desorption section as previously described.

第2図に示されている全てのガス導管路は、金属ガラス
コネクタ135および136に到るまで、0.05ない
しα2インチ内径のステンレススチール管から構成され
ている。全てのガラス製ガス導管路は、内径的2ないし
6■および外径7ないし12fiの毛細管路である。ま
た、弁1および弁11を除き、全てのソレノイド弁は、
慣用の電気的に作動される排気弁(Hardman −
VA −250−AEl−2−10−21)であり、弁
1は空気作M 動弁(ASCO)であり、そして弁11は電気的に作動
されるニードル弁(Whitey TM)である。
All gas conduits shown in FIG. 2 are constructed from 0.05 to α2 inch internal diameter stainless steel tubing up to the metal glass connectors 135 and 136. All glass gas conduits are capillary channels with an internal diameter of 2 to 6 mm and an external diameter of 7 to 12 fi. In addition, all solenoid valves except valve 1 and valve 11 are
Conventional electrically actuated exhaust valve (Hardman -
VA-250-AEl-2-10-21), valve 1 is an air operated M valve (ASCO) and valve 11 is an electrically operated needle valve (Whitey TM).

弁4および2は、唯一つの方向でのみ働く逆方向弁であ
る。これら弁4および2の低圧側に圧力が加わると、こ
れら弁は逆止弁として働く。全ての金属ジヨイントは、
可能な限り溶接されている。
Valves 4 and 2 are reverse valves that operate in only one direction. When pressure is applied to the low pressure side of these valves 4 and 2, these valves act as check valves. All metal joints are
Welded wherever possible.

吸着モードの場合、既知でなければならない式1.2お
よび3のVLで表される管路容積は、管路202.20
8.209.126.125および122ならびに管路
210およびコイル212を含む管路122上の点13
0と弁302との間で画定される容積である。
In the case of adsorption mode, the line volume represented by VL in equations 1.2 and 3, which must be known, is the line volume 202.20
8.209.126.Point 13 on conduit 122 including 125 and 122 and conduit 210 and coil 212
0 and valve 302.

脱着モードにおいては、弁4は閉鎖され、そして、弁5
02から出発して式1.2および3の既知のVLで表さ
れる管路容積を有する回路は、コイル213、管路20
1.207.208.209.126.125および1
旦°2を含み管路122上の点130までの容積ならび
に管路210とコイ/l/212の容積で定められる。
In the desorption mode, valve 4 is closed and valve 5 is closed.
Starting from 02, the circuit with the line volume represented by the known VL of equations 1.2 and 3 consists of coil 213, line 20
1.207.208.209.126.125 and 1
is defined by the volume up to and including point 130 on conduit 122 and the volume of conduit 210 and coi/l/212.

代表的な容積を挙げれば次の通りである。弁18から試
料ホルダ109までの容積であって、該試料ホルダ10
9を含む容積は約20−1弁19から質量流量コントロ
ーラ501に到る容積は約19d、管路209における
箱119の出口から管路122上の点130までの容積
は約α6ないし1.8 ml 、コイル215を含め管
路201および207の容積は約41Ll、そして管路
210およびコイル212の容積は約7.5xtlであ
る。したがって、第2図から明らかなように、管路20
1.202.208.210および207を箱119内
に配設することにより、圧力測定にとって非常に重要な
管路容積の非常に小さい部分しか室温な・らびKそれに
関連の変動を受けない。したがって、このような変動の
影響は、無視できる程度まで減少される。したがって、
浴レベル129より下方の室管路容積を除き、箱119
内には、室管路容積の約94ないし約99X、好ましく
は約96ないし約98%を維持するのが好ましい。
Typical volumes are as follows. The volume from the valve 18 to the sample holder 109,
9 is about 20-1, the volume from valve 19 to mass flow controller 501 is about 19d, and the volume from the outlet of box 119 in line 209 to point 130 on line 122 is about α6 to 1.8. ml, the volume of conduits 201 and 207 including coil 215 is approximately 41 Ll, and the volume of conduit 210 and coil 212 is approximately 7.5xtl. Therefore, as is clear from FIG.
By arranging 1.202.208.210 and 207 in box 119, only a very small portion of the line volume, which is very important for pressure measurement, is subjected to the fluctuations associated with room temperature and temperature. Therefore, the effects of such fluctuations are reduced to a negligible extent. therefore,
box 119, except for the chamber pipe volume below bath level 129.
It is preferred to maintain about 94 to about 99X, preferably about 96 to about 98%, of the chamber channel volume.

吸着プロセスの開始において、ガス抜きが完了したなら
ば、弁2を閉じ、そして排気された試料ホルダ109お
よびアッセンブリAを、ガラスジヨイント128に接続
し、止コック19を閉じる。
At the start of the adsorption process, once the degassing is complete, valve 2 is closed and the evacuated sample holder 109 and assembly A are connected to glass joint 128 and stopcock 19 is closed.

したがって、試料ホルダ109は液浴内に適切に位置付
けられる。そこで弁1.4.5および6を開いて、排気
ポンプ105を機動しシステムを排気する。約5分後に
排気が完了し、止コック19を開き、弁5および6を閉
じる。次いで、弁3および弁7ないし10のうちの1つ
を開いて、質量流量コントローラを安定化する。この安
定化には約5分を要する。次に適当な指令電圧を選択し
、弁1を閉じ、弁6を同時に開く。被吸着剤は、この時
点における上に述べた開および閉状態の弁によって定め
られる入力経路を経て管路211から試料ホルダに流入
し、圧力は上昇し始める。そこで、圧力対時間測定を行
い、試料の表面積を求める。
The sample holder 109 is therefore properly positioned within the liquid bath. Valves 1.4.5 and 6 are then opened and the evacuation pump 105 is activated to evacuate the system. After about 5 minutes, exhaustion is completed, stop cock 19 is opened, and valves 5 and 6 are closed. Valve 3 and one of valves 7-10 are then opened to stabilize the mass flow controller. This stabilization takes approximately 5 minutes. Next, select an appropriate command voltage, close valve 1, and simultaneously open valve 6. The adsorbent enters the sample holder from line 211 via the input path defined by the open and closed valves described above at this point, and the pressure begins to rise. Therefore, pressure versus time measurements are performed to determine the surface area of the sample.

脱着モードの実行に当っては、試料ホルダー09實 を含めガス放出した試料を、上述したように吸着   
2モードの出発点と同じ位置に配置する。弁2は、全動
作過程中間じた状態に留まる。次に弁1.4.5および
6を開いてシステムを排気する。この時には、止コック
19を開(。それにより試料は、弁1および6を閉じ、
弁3および弁7ないし10の1つを開いて関連の被吸着
剤を選択することにより該被吸着剤で飽和する。この飽
和プロセス中、弁4および5は開いた状態に留まる。質
量流量は初期の状態においては高レベルとなり得る。と
言うのは、脱着モードが行われる時には、飽和中、圧力
読取りは行われないからである。一般に、:の飽和には
、試料の孔が全て液相脱着剤で充填しなければならない
ところから長い時間、例えば約1時間ないし約8時間が
必要とされる。しかしながら、便宜上の問題として、被
脱着剤が試料ホルダ109の壁に凝縮する程度まで試料
を過飽和しないように注意すべきである。もしこのよう
な事象が生起すると不必要に脱着期間が長くなる。試料
が飽和したならば、脱着モードを起動することができる
。この脱着モードは、弁5を開いた状態に留めて、弁3
および4を閉じ、弁1および6を開くことにより開始さ
れる。このような弁の開閉は、質量流量コントローラが
1つの方向においてのみ動作するという事実により必要
とされるものである。その結果として、排気部は、順方
向動作方向における質量流量コントローラを介し被脱着
剤を吸引しなければならない。試料が適切に飽和してい
る場合には、被脱着剤圧力は数分間一定に留まる。校正
量の算出に当っては、圧力が降下し始める時点1=0が
考慮される。この時点において、試料ホルダ壁ならびに
試料粒子間における全ての凝縮被脱着剤は除去される。
When executing the desorption mode, the degassed sample, including the sample holder 09, is adsorbed as described above.
Place it at the same position as the starting point of 2 modes. Valve 2 remains in the neutral state during the entire operating process. Valves 1.4.5 and 6 are then opened to evacuate the system. At this time, the stopcock 19 is opened (thereby, the sample closes valves 1 and 6,
It is saturated with the relevant adsorbent by opening valve 3 and one of the valves 7 to 10 to select the relevant adsorbent. During this saturation process, valves 4 and 5 remain open. The mass flow rate may initially be at a high level. This is because when the desorption mode is performed, no pressure readings are taken during saturation. Generally, saturation of: requires a long time, such as from about 1 hour to about 8 hours, from which all the pores of the sample must be filled with liquid phase desorbent. However, as a matter of convenience, care should be taken not to oversaturate the sample to the extent that the desorbed agent condenses on the walls of the sample holder 109. If such an event occurs, the desorption period will become unnecessarily long. Once the sample is saturated, desorption mode can be activated. In this desorption mode, valve 5 is kept open and valve 3 is
and 4 and opening valves 1 and 6. The opening and closing of such valves is necessitated by the fact that mass flow controllers operate in only one direction. As a result, the exhaust must draw the desorbed material through the mass flow controller in the forward operating direction. If the sample is properly saturated, the desorbent pressure will remain constant for several minutes. When calculating the calibration amount, the time point 1=0, when the pressure starts to drop, is taken into consideration. At this point, all condensed desorbent on the sample holder walls and between the sample particles is removed.

しかしながら、脱着と同時に圧力検知および記録が開始
される。
However, pressure sensing and recording begins upon attachment and detachment.

゛吸着および脱着モードの組合されたモードを実施する
ためには、先ず吸着モードを用いて試料を飽和し、圧力
対時間読取りを吸着および脱着中に採取される。
To perform the combined adsorption and desorption mode, the adsorption mode is first used to saturate the sample and pressure versus time readings are taken during adsorption and desorption.

以下に述べる実施例は、本発明の特殊な例示として与え
られるものである。したがって、本発明は以下に述べる
実施例の詳細に限定されるものではないと理解されたい
。なお本明細書で述べる以下の実施例および他の説明に
おける部ならびに百分率は、別旨の記述がない限り、重
量部もしくは重量バーセントで与えられるものと理解さ
れたい。
The examples described below are given as specific illustrations of the invention. Therefore, it is to be understood that the invention is not limited to the details of the embodiments described below. It should be noted that parts and percentages in the following examples and other descriptions herein are to be understood as parts by weight or percentages by weight, unless otherwise stated.

以下の全ての実施例においては、第2図、第3図および
第4図の記述と関連して述べた好ましい実施例による装
置を用いた。
In all of the following examples, apparatus according to the preferred embodiment described in connection with the description of FIGS. 2, 3, and 4 was used.

実施例1 この実施例においては、3回連続して吸着モードでの校
正用ブランクテストサイクルを繰り返して、第5図に示
すような圧力対時間関係を表すグラフを得た。次表1に
は、用いた関連のパラメータが掲示しである。
Example 1 In this example, a calibration blank test cycle in adsorption mode was repeated three times in a row to obtain a pressure versus time graph as shown in FIG. Table 1 below lists the related parameters used.

表  1 被吸着剤       :N2 飽和圧力       ニア600.mHg室管路容積
(VL)     : 2α01  QC試料ホルダ容
、tJCVs、H,) : 2 t ?S Occ液体
窒素浴温度(Ts、H,) : 77.2°に管路温度
(TL)      : 29406に分圧の範囲  
    二〇から1263標本化した圧力/時間データ
点の数:  1,2+50上述のようにこの動作サイク
ルは吸着モードで行った。流量は、式1から、S、 T
、 P、でα5ゴ/分と計算された。コンピュータに結
合された)fwlettPackard 7225 A
プロッタより圧力対時間関係をプロットした。第5図か
ら明らかなように、直線が得られ、この直線は実質的に
一定の質量流量を表す。データ点の分散度は、(1)全
てのデータ点に渡り最も良い直線に対応する圧力値から
の各データ点における圧力値の偏差の絶対値を求め、(
2)偏差絶対値を平均化し、(3)この平均値をシステ
ムの圧力に関連づけ、この値を百分率として表すことk
より算出した。
Table 1 Adsorbent: N2 Saturation pressure Near 600. mHg chamber pipe volume (VL): 2α01 QC sample holder volume, tJCVs, H,): 2 t? S Occ liquid nitrogen bath temperature (Ts, H,): 77.2° Pipe temperature (TL): 29406 Partial pressure range
Number of pressure/time data points sampled from 20 to 1263: 1,2+50 This operating cycle was performed in adsorption mode as described above. From equation 1, the flow rate is S, T
, P, was calculated as α5go/min. fwlettPackard 7225A (coupled to computer)
The pressure versus time relationship was plotted using a plotter. As is clear from FIG. 5, a straight line is obtained, which represents a substantially constant mass flow rate. The degree of dispersion of data points is determined by (1) finding the absolute value of the deviation of the pressure value at each data point from the pressure value corresponding to the best straight line across all data points, and (
2) average the absolute deviation values, and (3) relate this average value to the system pressure and express this value as a percentage.
Calculated from.

散布度は、流量の一定性を表す1つの方法である。この
実施例では、3回の全てのプロットにおける散布度は[
18Xであった。
Spreadiness is one way to express flow constancy. In this example, the dispersion in all three plots is [
It was 18X.

実施例2 この実施例においては、脱着モードで校正用ブランクテ
ストサイクルを行った。次表2には、用いた関連のパラ
メータが掲示しである。
Example 2 In this example, a calibration blank test cycle was performed in desorption mode. Table 2 below shows the related parameters used.

表  2 被脱着剤         二N2 飽和圧力        :  760  mHji室
管路容積(ML)      :  56.68  C
C試料ホルダ容積(■S、H0)  :  2t50 
 cc液体窒素浴温度(T3.H,)  :  77.
2 ’に分圧の範囲(P/P )    :  to 
 から O管路温度(TL)=2960に 標本化した圧力/時間データ点の数: 3へ000質量
流量は、0.24%散布度で、0.50ゼ/分と計算さ
れた。コンピュータおよびプロッタにより発生された圧
力対時間関係を表すプロットもしくはグラフは第6図に
示されている。第6図から明らかなように、このグラフ
は6つの線分ASBおよびCに分けられる。線分Aは、
試料ホルダ内の凝縮した被脱着剤によって生ぜしめられ
る一定の圧力を表す。線分Aの終端で、全ての凝縮した
被脱着剤は除去され、したがってグラフは急激に勾配部
に遷移し、この勾配部は線分Bを通して実質的に一定に
留まる。したがって線分Bは、実質的に一定の流量での
被脱着剤の抽出を表す。
Table 2 Agent to be desorbed 2N2 Saturation pressure: 760 mHji Chamber pipe volume (ML): 56.68 C
C sample holder volume (■S, H0): 2t50
cc liquid nitrogen bath temperature (T3.H,): 77.
Partial pressure range (P/P) to 2': to
Number of pressure/time data points sampled from O line temperature (TL) = 2960: to 3,000 mass flow rate was calculated to be 0.50 ze/min at 0.24% dispersion. A plot or graph representing the pressure versus time relationship generated by the computer and plotter is shown in FIG. As is clear from FIG. 6, this graph is divided into six line segments ASB and C. Line segment A is
Represents the constant pressure created by the condensed desorbent in the sample holder. At the end of line segment A, all of the condensed desorbent is removed and the graph therefore transitions sharply to a slope section that remains substantially constant throughout line segment B. Line segment B thus represents extraction of the desorbent at a substantially constant flow rate.

線分Bの終端で、絶対真空に近い圧力で、勾配は再び変
化する。質量流量コントローラが流量を実質的に一定に
維持し得なくなるのがこの点においてである。しかしな
がら、この点は、約(1,02の分圧(P/P、)に達
するまで生じない。この分圧は、試料の孔径分布を算出
し且つ実質的に完全な脱着等製線を得るのに必要とされ
る分圧よりも相当に低い値である。
At the end of line segment B, at a pressure close to absolute vacuum, the slope changes again. It is at this point that the mass flow controller is no longer able to maintain the flow rate substantially constant. However, this point does not occur until a partial pressure (P/P,) of approximately (1,02 This is considerably lower than the partial pressure required for

実施例3 この実施例においては、実際の吸着度差を行った。表面
積決定もしくは測定に選ばれた試料は、用いられる測定
方法に依存し281ないし297rn2/g  の間に
あると報告されている表面積を有するシリカ−7A/ミ
ナASTM  5tandard Nn N10074
である。予め行なった校正ブランクテスト(実施例1お
よび2)の結果を用いて質量流量を決定した。試料は、
400℃で700分にわたり真空下で試料ホルダ内でガ
ス放出させた。この実施例の吸着の関連のパラメータは
次表に梗概しである。
Example 3 In this example, an actual adsorption difference was performed. The sample chosen for surface area determination or measurement was silica-7A/Mina ASTM 5 standard Nn N10074 with a surface area reported to be between 281 and 297rn2/g depending on the measurement method used.
It is. The mass flow rate was determined using the results of a previously performed calibration blank test (Examples 1 and 2). The sample is
Outgassing was carried out in the sample holder under vacuum for 700 minutes at 400°C. The adsorption related parameters for this example are summarized in the following table.

表  5 被吸着剤         :N2 試料の種類        ニジリカーアルミナ試料の
重量       :  t074(、F)試料の密度
       :  s、2 (、F/ω)飽和圧力 
       ニア6α00(鱈H,!i’)室管路容
樟(VI、)      :  20.01  cc分
圧の範囲       : 0から0.265標本化し
た圧力/時間データ点の総数:25,440コンピユー
タによって標本化した圧力/時間データ点全体のうち、
グラフ上の近似的に等間隔にある10個の標本化した室
圧力点に関し、便宜上表4にデータを纏めた。実際のプ
ロットもしくは曲線は第7図に示しである。報告されて
いる標本化室圧力に対応する基準圧力も表4に示しであ
る。
Table 5 Adsorbent: N2 Type of sample Nijilikar alumina sample weight: t074 (, F) Sample density: s, 2 (, F/ω) Saturation pressure
Near 6α00 (cod H,!i') Chamber pipe capacity (VI,): 20.01 cc Partial pressure range: 0 to 0.265 Total number of pressure/time data points sampled: 25,440 by computer Of the total sampled pressure/time data points,
For convenience, data are summarized in Table 4 regarding 10 sampled chamber pressure points that are approximately equally spaced on the graph. The actual plot or curve is shown in FIG. Reference pressures corresponding to the reported sampling chamber pressures are also shown in Table 4.

試料のダラム当りの吸着された被吸着剤のS、T、 P
Adsorbed adsorbent S, T, P per duram of sample
.

での容積tCらびにこの量が吸着された相対被吸着剤圧
力(P/P、)は、式2および全圧力/時間データベー
スを用いてCRPとSCPとの間の差から計算により求
めた。
The volume at tC and the relative adsorbent pressure (P/P, ) at which this amount was adsorbed were calculated from the difference between CRP and SCP using Equation 2 and the total pressure/time database.

BET式の直線化されたものは、相対圧力(XPr 軸)およびy軸とじて各相対圧力におけるv(、−Pr
)に対して計算された値からプロットされる。プロット
(曲線)の傾斜およびy切片は、それぞれ0.000お
よびα015と計算された。そのとき、表面積は、28
4.2 m”/1/ と決定された。
The linearized version of the BET equation is the relative pressure (XPr axis) and v(, -Pr
) is plotted from the calculated values for The slope and y-intercept of the plot (curve) were calculated to be 0.000 and α015, respectively. Then the surface area is 28
It was determined to be 4.2 m”/1/.

実施例4 この実施例は脱着モードを例示するものであり、3つの
異なる実験を採用している。最初の実験においては、有
孔ガラスの試料、試料Aを脱着モードに置いた。実L2
においては、有孔ガラスの異なる試料、すなわち試料B
を使用した。実験3においては、ガラス試料AおよびB
の50重量%此の混合物を採用した。各試料は、375
°Cで700分間真空下でガス抜きした。ついで、試料
ホルダにおいて第5表に報告される試料飽和圧力が達成
されるまで、各試料をN、被脱着剤で飽和させた。
Example 4 This example illustrates the desorption mode and employs three different experiments. In the first experiment, a perforated glass sample, Sample A, was placed in desorption mode. Real L2
In , a different sample of perforated glass, namely sample B
It was used. In experiment 3, glass samples A and B
50% by weight of this mixture was employed. Each sample has 375
Degassed under vacuum for 700 minutes at °C. Each sample was then saturated with N, the desorbent, until the sample saturation pressure reported in Table 5 was achieved in the sample holder.

ついで第5表に報告される質量流量で脱着を開始した。Desorption was then started at the mass flow rates reported in Table 5.

コンピュータは、圧力の減少を単位分当り約60のデー
タ点の頻度で時間の関数としてサンプルし、第8図に示
されるように圧力対時間をプロットした。第8図におい
て、ブロン)(曲N)1は試料AGC対応し、プロット
2は試料Bに対応し、曲線3は試料人お上びBの混合物
に対応する。
The computer sampled the decrease in pressure as a function of time at a frequency of about 60 data points per minute and plotted pressure versus time as shown in FIG. In FIG. 8, Bron (Track N) 1 corresponds to sample AGC, plot 2 corresponds to sample B, and curve 3 corresponds to a mixture of samples A and B.

度が得られることを例示している。詳述すると、プロッ
ト3の部分人はプロット1の部分aに対応し、プロット
3の部分Bはプロット2の部分すに対応する。しかしな
がら、この解像度の程度は、プロット3のデータから第
9図に提供されるΔV d @b /△RDの有孔寸法
分布プロットから一層明瞭に理解できる。第9図から分
るように、第8図のプロット3における試料5の孔半径
は主として81オングストロームでアリ、第8図のプロ
ット3における試料Bの孔半径は主として55オングス
トロームである。これは、プロット1および2から得ら
れる孔寸法分布と対応する。適当な試p条件の概要は第
5表にまとめた。
This example shows that the degree can be obtained. Specifically, the part person of plot 3 corresponds to part a of plot 1, and the part B of plot 3 corresponds to part I of plot 2. However, this degree of resolution can be more clearly seen from the pore size distribution plot of ΔV d @b /ΔRD provided in FIG. 9 from the data in Plot 3. As can be seen from FIG. 9, the pore radius of sample 5 in plot 3 of FIG. 8 is mainly 81 angstroms, and the pore radius of sample B in plot 3 of FIG. 8 is mainly 55 angstroms. This corresponds to the pore size distribution obtained from plots 1 and 2. A summary of suitable test conditions is summarized in Table 5.

約1401EIJHf!の圧力で、第5図および第7図
に示したグラフには不連続点が現われていることが判る
。これらの不連続点は、第4図ないし第8図のグラフを
発生するのに用いたA/D変換器の自動領域設定の結果
によるものであって、計算の基礎に用いた素データによ
って生ぜしめられるものではない。
Approximately 1401EIJHf! It can be seen that a discontinuity point appears in the graphs shown in FIGS. 5 and 7 at a pressure of . These discontinuities are a result of the automatic region setting of the A/D converter used to generate the graphs in Figures 4-8, and are not caused by the raw data used as the basis for the calculations. It's not something that can be suppressed.

以上、本発明の原理、好ましい具体例および動作モード
に関して説明した。しかしながら、本発明は、ここに開
示した特定の形態に限定されるものと解釈されてはなら
ない。ここに開示したものは限定的な意図からではなく
、単なる例示として述べたものであり、したがって単な
る例示と解釈されるべきである。当業者には本発明の精
神から逸脱することなく変形や変更が可能であろう。
The principles, preferred embodiments, and modes of operation of the present invention have been described above. However, this invention is not to be construed as limited to the particular forms disclosed. What has been disclosed herein is set forth as illustrative only, rather than limiting, and should therefore be construed as illustrative only. Variations and modifications may occur to those skilled in the art without departing from the spirit of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

筆1図は、本発明の装置の好ましい構成要素部分を示す
ブロックダイアグラム、第2図は第1図に示した各部の
構成要素を示す簡略ダイアグラム、第3図は第2回の箱
119内に設けられている質量Uil′、 t+ 17
制御部のオ、14成要素をより詳細に示すダイアグラム
、第4図は第3図のブロック405内に示されている流
量ji+lI御手段ならびに質量流鈑コントローラ回路
板401のより詳細なダイアグラム、第5図は実施例1
により発生される吸着対照校正動作で得られた圧力対時
間グラフを示す図、第6図は実施例2で発生された脱着
対照校正動作で得られた圧力対時間のグラ乙を表す図、
第7図は実施例5で得られた吸着モードにおける圧力対
時間グラフを示す図、第8図は実施例4で得られた脱着
モードの5つの圧力対時間グラフの組合せを示す図、第
9図は実施例4に従って発生された孔径分布を表すグラ
フを示す区である。 1.2.6.4.5.6,7.8.9.10 :排気ソ
レノイド弁(ASCOTM ) 14: 加熱ブロック 16: 電源 19: 止コック 20.113: 液体レベルコントローラ101.10
2.106.104: 気体シリンダ108:)ランス
ジューサ 109二試料ホルダ 1101:試料 0.:液体浴容器 112:液体浴 115:ヒータ 117:コンピュータ 118ニストップ紙レコーダ 119二箱(ボックス) 121:A/D変換器 122:毛細管頚部 123.124:すりガラスジヨイント125’112
6’:毛M8管路 127’:すりガラスジヨイント 128ニガラスジヨイント 129:浴レベル 135.136:金稍ガラスコネクタ 125.126,200,201.202.203.2
04.205.206.208.209.21o121
1:管路212.215:コイル部 301:質量流量コントローラ 302:熱応答弁 311:圧力コントローラ 401:回路板 402.412:ハウジング 405:流量コントローラブロック 404:サーミスタ 405:比例精分微分(PID)コントローラ40” 
6 :加熱ストリップ 407:ファン 408:検出ブリッジ回路 409:i形化回路 410:増@器 411:検知コイル 501.502ニブリツジ抵抗器 505:スイッチ 506:変圧器 510:電圧計 517:ブリッジ回路 520:セレクタ 600:比較コントローラ回路 N面の浄a(14ヲ容に変更なし) 弔1図 り一一一 第3図 :?、2図 手 続 捕 止 書(方式) 昭和60年 3月250 特許庁長官 志 賀   学 殿 事(ii゛の表示 昭和59年特 願第221389 
号補正をする者。 事件との関1系           特許出願人名作
   オミクロン テクノロジー・コーポレイション代
週!人 同 住所    同  」二 、/−\ 氏 名  (8577)  弁理士 風  間  弘 
 志   、1゛補正の対架 願簀の発明者の上着 明細書の発明の詳細な説明の←1 図面          1通 補正の内容  別紙の通り 文面の浄1’f(内容に変更なし) 明細書中発明の詳細な説明を下記の通り補正します。 t 明細書第28頁11行においてrsurfaeeT
echnologyJとあるのを「サーアイス・テクノ
ロジ(Surface Technology)Jと訂
正します。 2、 同第29頁8〜9行において「Journal 
ofPhysics E : 5cientific 
InstrumentsJとあるのを[ジャーナル・オ
プ・フイジクス イー:サイエンティフィック・インス
ツルメンツ(Journalof Physics E
 : 5cientific Instruments
)Jと訂正します。 五 同第40’i%14行において1−Analyti
cal Chern、 jとあるのを「アナレティカル
・ケミストリ(AnalyticalChem、 )J
と訂正します。 4、 同第41頁13行において「Analyt、1c
al Cham、Jとあるのを「アナリティカル・ケミ
ストリ(Annlytieal Chem、月と訂正し
ます。 3、 同第41頁20行〜42頁1行において1’−I
ndian Journal of Te、chnol
ogyJとあるのを「インディアン・ジャーナル・オブ
・テクノロジー(Indian Journal of
 Technology)Jと訂正します。
Figure 1 is a block diagram showing the preferred components of the device of the present invention, Figure 2 is a simplified diagram showing the components of each part shown in Figure 1, and Figure 3 is a block diagram showing the components of each part shown in Figure 1. The provided mass Uil′, t+ 17
FIG. 4 is a more detailed diagram showing the fourteen components of the control section, and FIG. 4 is a more detailed diagram of the flow control means shown in block 405 of FIG. Figure 5 shows Example 1.
Figure 6 is a graph showing the pressure versus time graph obtained in the adsorption control calibration operation generated in Example 2;
FIG. 7 is a diagram showing a pressure vs. time graph in adsorption mode obtained in Example 5, FIG. 8 is a diagram showing a combination of five pressure vs. time graphs in desorption mode obtained in Example 4, and FIG. The figure shows a graph representing the pore size distribution generated according to Example 4. 1.2.6.4.5.6, 7.8.9.10: Exhaust solenoid valve (ASCOTM) 14: Heating block 16: Power supply 19: Stop cock 20.113: Liquid level controller 101.10
2.106.104: Gas cylinder 108:) Transducer 109 Two sample holders 1101: Sample 0. :Liquid bath container 112:Liquid bath 115:Heater 117:Computer 118Nistop paper recorder 119Two boxes 121:A/D converter 122:Capillary neck 123.124:Ground glass joint 125'112
6': Hair M8 conduit 127': Ground glass joint 128 Ni glass joint 129: Bath level 135.136: Golden glass connector 125.126, 200, 201.202.203.2
04.205.206.208.209.21o121
1: Pipeline 212.215: Coil section 301: Mass flow controller 302: Thermal response valve 311: Pressure controller 401: Circuit board 402.412: Housing 405: Flow controller block 404: Thermistor 405: Proportional integral differential (PID) Controller 40"
6: Heating strip 407: Fan 408: Detection bridge circuit 409: I-form circuit 410: Multiplier 411: Detection coil 501.502 Nibridge resistor 505: Switch 506: Transformer 510: Voltmeter 517: Bridge circuit 520: Selector 600: Comparison controller circuit N side cleaning a (no change in capacity 14) Funeral 1 diagram 111 Figure 3: ? , 2 Figure Proceedings Letter of Interpretation (Method) March 250, 1985 Manabu Shiga, Commissioner of the Patent Office (indication of ii゛ 1988 Patent Application No. 221389)
Person who corrects the number. Related to the incident 1 series Patent applicant masterpiece Omicron Technology Corporation representative week! Same address, same name (8577) Hiroshi Kazama, patent attorney
1. Detailed explanation of the invention in the inventor's jacket specification in the application for amendment ← 1 drawing Contents of amendment 1'f of text as attached (no change in content) Description The detailed description of the invention will be amended as follows. t On page 28, line 11 of the specification, rsurfaeeT
2. On page 29, lines 8-9 of the same page, ``Journal technology'' has been corrected to ``Surface Technology
of Physics E: 5 scientific
InstrumentsJ [Journal of Physics E: Scientific Instruments (Journal of Physics E)
: 5 scientific instruments
) Correct it as J. 5. 1-Analyti in line 40'i% 14 of the same
cal Chern, j.
I will correct it. 4. On page 41, line 13, “Analyt, 1c
al Cham, J has been corrected to ``Analytical Chem, Moon.'' 3. 1'-I on page 41, line 20 to page 42, line 1.
ndian Journal of Te, channel
ogyJ is ``Indian Journal of Technology''.
Technology) J.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、固体吸着媒によつて吸着される気体被吸着剤の量を
決定する方法において、 a)既知の容積の排気された室を設けて該室内にガス放
出した吸着媒の試料を置いて既知の温度に維持し、 b)前記吸着媒により被吸着剤の少なくとも1部分の吸
着が得られるのに充分な時間、既知の実質的に一定の質
量流量で前記試料を収容している室内に気体被吸着剤を
導入し、この場合、前記質量流量は前記吸着媒による前
記被吸着剤の平衡吸着量よりも大きくなく且つ標準温度
および圧力条件で約0.7ml/分よりも大きくなく、 c)時間の関数として前記室内に導入される際に前記被
吸着剤の平衡圧力を設定し、該平衡圧力は標本化室圧力
であり、 d)被吸着剤の標本化室圧力、被吸着剤の質量流量およ
び前記標本化室圧力を達成するのに必要な時間を、前記
試料室圧力で前記吸着媒により吸着される被吸着剤の量
と相関づける段階を含む方法。 2、室の容積および温度を被吸着剤の導入中実質的に一
定に維持する特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、室内に約0.2より大きい被吸着剤分圧(P/P_
s)を達成するのに必要な時間、前記被吸着剤を前記室
内に連続的に導入する特許請求の範囲第1項記載の方法
。 4、約0.35より大きい被吸着剤分圧を達成するのに
充分な時間、該被吸着剤を室内に導入する特許請求の範
囲第3項記載の方法。 5、室内に約1.0の被吸着剤分圧を達成するのに充分
な時間、前記被吸着剤を前記室内に導入する特許請求の
範囲第3項記載の方法。 6、標準温度および圧力条件で、被吸着剤の質量流量が
約0.05ないし約0.7ml/分である特許請求の範
囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の方法。 7、被吸着剤の質量流量が標準温度および圧力条件で約
0.2から約0.5ml/分であり、そして室内に前記
被吸着剤を導入する間、前記質量流量に起り得る変動が
前記質量流量の約±0.15%より小さい特許請求の範
囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の方法。 8、被吸着剤の質量流量が、標準温度および圧力条件で
約0.2ないし約0.4ml/分であり、そして室内に
前記被吸着剤を導入する間に前記質量流量に起り得る変
動が、前記質量流量の約±0.15%より小さい特許請
求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の方法。 9、被吸着剤が窒素である特許請求の範囲第1項記載の
方法。 10、被吸着剤が化学収着性物質である特許請求の範囲
第1項記載の方法。 11、(a)既知の容積および温度の排気された室を吸
着媒試料の不在下で設け、前記試料の存在下で特許請求
の範囲第1項記載の実質的に一定の質量流量で被吸着剤
を導入し、該被吸着剤の導入に際して時間の関数として
前記室内に被吸着剤平衡圧力を設定し、該被吸着剤平衡
圧力を基準圧力とし、そして(b)既知の容積および温
度条件で単位時間当りの基準圧力における変化から質量
流量を相関づけられるブランクテスト結果を参照し、被
吸着剤の質量流量を求める特許請求の範囲第1項記載の
方法。 12、時間の関数として標本化される室圧力は、被吸着
剤の導入過程中約100ないし約10,000個の標本
化された室圧データ点を記録するのに充分な仕方で設定
される特許請求の範囲第1項記載の方法。 13、吸着媒によつて吸着される被吸着剤の量を容積と
して表わし、該容積を標本化された室圧力と相関して吸
着媒の表面積を求める特許請求の範囲第1項記載の方法
。 14、固体吸着媒の表面積が約0.01ないし約150
0m^2/gであり得る特許請求の範囲第1項記載の方
法。 15、凝縮された被脱着剤で飽和した固体脱着媒から気
体として脱着される被脱着剤の量を決定する方法におい
て、 a)予めガス放出されて凝縮された被脱着剤を有する脱
着媒の試料を気相の被脱着剤からなる室雰囲気と平衡関
係で収容した既知の容積および温度の室を設け、 b)前記試料の孔から凝縮された被脱着剤を脱着するの
に少なくとも充分な期間、脱着媒からの被脱着剤の平衡
脱着量より大きくない既知の実質的に一定の質量流量で
前記室から前記被脱着剤を取出し、 c)前記室から被脱着剤が取出される際に時間の関数と
して前記被脱着剤の平衡圧力を設定し、該平衡圧力は被
脱着剤の標本化室圧力であり、そして d)被脱着剤の標本化室圧力、被脱着剤の質量流量およ
び前記標本化室圧力を達成するのに必要とされる時間を
、前記標本化室圧力で脱着される脱着剤の量と相関づけ
る段階を含む方法。 16、室の容積および温度を被脱着剤の取出し中実質的
に一定に維持する特許請求の範囲第15項記載の方法。 17、約0.2よりも小さい被脱着剤の分圧を室内に達
成するのに充分な期間に亘り前記室から前記被脱着剤を
連続的に取出す特許請求の範囲第15項記載の方法。 18、約0.1よりも小さい被脱着剤の分圧を室内に達
成するのに充分な期間に亘り前記室から前記被脱着剤を
取出す特許請求の範囲第17項記載の方法。 19、約0.04よりも小さい被脱着剤の分圧を室内に
達成するのに充分な期間に亘り前記室から前記被脱着剤
を取出す特許請求の範囲第17項記載の方法。 20、被脱着剤の質量流量が標準温度および圧力条件で
約0.2ないし0.7ml/分である特許請求の範囲第
15項ないし第19項のいずれかに記載の方法。 21、被脱着剤の質量流量が標準温度および圧力条件で
約0.2から約0.4ml/分であり、そして質量流量
に起り得る変動が、0.03よりも低くない被脱着剤分
圧で室から取出される間の前記脱着剤の質量流量の±0
.15%より大きくない特許請求の範囲第15項ないし
第19項のいずれかに記載の方法。 22、被脱着剤質量流量が標準温度および圧力条件で約
0.2ないし0.3ml/分であり、そして質量流量に
起り得る変動が、0.02より低くない被脱着剤分圧で
室から取出される間の前記脱着剤の質量流量の±0.1
5%より大きくない特許請求の範囲第15項ないし第1
9項のいずれかに記載の方法。 23、被脱着剤が窒素である特許請求の範囲第15項記
載の方法。 24、被脱着剤質量流量を、(a)脱着媒試料の不在下
で既知容積および温度の排気された室を設け、該室は凝
縮された被脱着剤を有し、該被脱着剤は前記試料の存在
下で特許請求の範囲第15項に記載の実質的に一定の質
量流量で前記室からガスとして取出され、時間の関数と
して前記室内の被脱着剤平衡圧力を設定し、該被脱着剤
の平衡圧力を基準圧力とし、そして(b)前記被脱着剤
質量流量を既知の容積および温度条件における単位時間
当りの基準圧力における変化から相関づけられるブラン
クテストの結果を参照して求める特許請求の範囲第15
項記載の方法。 25、時間の関数としての被脱着剤の標本化された室圧
力を被脱着剤の取出し過程中約500ないし約40,0
00個の被脱着剤標本化室圧力データ点を記録するのに
充分の仕方で設定する特許請求の範囲第15項記載の方
法。 26、脱着媒によつて脱着される被脱着剤の量を、容積
として表わし該容積を標本化された室圧力と相関して脱
着媒の表面積を求める特許請求の範囲第15項記載の方
法。 27、脱着媒の表面積が約0.01ないし1500m^
2/gであり得る特許請求の範囲第15項記載の方法。 28、固体吸着媒試料により吸着される気体の量または
固体脱着媒試料から脱着される気体の量を決定するため
の装置において、 (1)前記固体試料並びに室手段に導入される気体また
は該室手段から取出される気体を収容するための既知の
一定の容積の少なくとも1つの室を画定する室手段と、 (2)前記室手段に気体を連続的に導入または該室手段
から気体を連続的に取出すための手段と、(3)気体が
前記室手段に導入または該室手段から取出される際に該
室手段内に時間の関数として前記気体の圧力を設定する
ための手段と、 (4)前記室に導入されつつある前記ガスまたは前記室
から取出されつつある前記ガスの質量流量を制御して、
(a)該質量流量が前記室内の気体の少なくとも約0.
02ないし約1.0の全分圧範囲に亘り実質的に一定に
すると共に、(b)前記気体の導入中は吸着媒試料によ
る気体の平衝吸着量よりも大きくせずそして前記気体の
取出し中は脱着媒試料から気体の平衡脱着量よりも小さ
くする制御手段と、(5)前記室手段からの前記気体の
取出し中前記室手段から気体を前記制御手段を介して排
気するための手段と、 (6)前記室内の気体の既知の温度を実質的に一定に維
持するための手段とを含む装置。 29、制御手段が、室手段に導入されつつある気体また
は該室手段から取出されつつある気体の質量流量を制御
するための電子的に作動される可変の開度を有する質量
流量コントローラである特許請求の範囲第28項記載の
装置。 30、制御手段が、室手段に導入されつつある気体また
は該室手段から取出されつつある気体の質量流量を、標
準温度および圧力条件で、約0.05ないし約0.7m
l/分となるように制御することが可能である特許請求
の範囲第28項記載の装置。 31、制御手段が、標準温度および圧力条件で気体の質
量流量を約0.02ないし約0.05ml/分に制御す
ることができ、そして前記気体の導入または取出し中前
記質量流量における変動が該質量流量の±0.15%よ
り大きくない特許請求の範囲第28項記載の装置。 32、制御手段が、標準温度および圧力条件で気体の質
量流量を約0.2ないし約0.4ml/分となるように
制御することができ、そして質量流量における変動が該
質量流量の約±0.15%より大きくない特許請求の範
囲第28項記載の装置。 33、吸着媒試料固体によつて吸着されるガスまたは脱
着媒固体試料から脱着される気体の量を決定するための
装置において、 (1)少なくとも1つの既知の容積の室を画定する手段
を備え、該室画定手段は、(i)前記室に気体を導入し
たりあるいは前記室から気体を取出し、(ii)前記室
内に固体試料を導入したり該室から固体試料を取出し且
つ(iii)該室内に真空状態を閉込めることを可能に
するように適合されており、 (2)前記室画定手段と流体連通関係にあつて気体を前
記室に導入する入力路および気体を前記室から取出すた
めの出力路を画定する第1の導管手段を備え、該第1の
導管手段に到る前記入力路の容積の一部分が、気体の前
記室への導入中既知の容積の前記室の一部分を構成し、
そして前記第1の導管手段の前記出力路の容積の一部分
が前記室から気体を取出す間前記既知の容積の室の一部
分を構成し、 (3)前記導管手段の出力路と直列に流体流通関係に設
けられて前記室から気体を取出すための排気手段と、 (4)入力および出力を有する制御手段を備え、該制御
手段は、前記気体の質量流量を、(a)前記室に気体が
連続的に導入される際または連続的に取出される際に該
気体の質量流量が実質的に一定となり、そして(b)前
記室内の気体の分圧が気体の導入中約0から約1に変り
、そして気体の取出し中約1から約0.02に変る時に
、前記質量流量が、前記気体の導入中吸着媒試料による
気体の平衡吸着量よりも大きくなく且つ前記気体の取出
し中脱着媒試料からの気体の平衡脱着量よりも大きくな
いように制御し、前記制御手段の入力は前記第1の導管
手段の入力路および出力路と直列に流体連通関係にあり
、そして前記制御手段の出力は、(a)前記第1の導管
手段の入力路と直列に流体連通関係にあり且つ(b)前
記排気手段の上流側で前記第1の導管手段の出力路と直
列に流体連通関係にあり、ここで前記室、第1の導管、
制御手段および排気手段の組合せをアッセンブリAと称
し、 (5)前記室と流体連通関係に設けられて前記気体が前
記室に導入されつつある間または該室から取出されつつ
ある間に該気体の圧力を検知するための圧力感知手段と
、 (6)前記圧力感知手段と結合されて前記圧力感知手段
によつて検知される圧力を時間の関数として記録するた
めの圧力記録手段と、 (7)前記アッセンブリA内に設けられて(1)前記排
気手段を含め前記導管手段の出力路と前記室との流体連
通関係を前記気体の前記室への導入中遮断し、そして(
ii)前記室から前記気体の取出し中前記第1の導管手
段の入力路と前記室との流体連通関係を遮断する弁手段
と、 (8)前記室の温度を実質的に一定に制御するための制
御手段とを備えた装置。 34、制御手段が、室手段に導入されつつある気体また
は該室手段から取出されつつある気体の質量流量を制御
するための電子的に作動される可変の開度を有する質量
流量コントローラである特許請求の範囲第33項記載の
装置。 35、制御手段が室手段に導入されつつある気体または
該室手段から取出されつつある気体の質量流量を、標準
温度および圧力条件で、約0.05ないし約0.7ml
/分となるように制御することが可能である特許請求の
範囲第33項記載の装置。 36、制御手段が、標準温度および圧力条件で気体の質
量流量を約0.2ないし約0.5ml/分に制御するこ
とができ、そして前記気体の導入または取出し中前記質
量流量における変動が該質量流量の±0.15%より大
きくない特許請求の範囲第33項記載の装置。 37、制御手段が、標準温度および圧力条件で気体の質
量流量を約0.2ないし約0.4ml/分となるように
制御することができ、そして質量流量における変動が該
質量流量の約±0.15%より大きくない特許請求の範
囲第35項記載の装置。 38、室手段に気体を導入するために制御手段の上流側
で導管手段の入力路に気体を間欠的に供給するための気
体供給手段をさらに備えている特許請求の範囲第33項
記載の装置。 39、排気手段を用いて減圧下で且つ上昇温度で固体試
料をガス放出するための手段をさらに備えている特許請
求の範囲第38項記載の装置。 40、室手段が、試料ホルダ部と、導管部とを有し、該
試料ホルダ部は該導管部に着脱可能に取付けられて真空
もしくは減圧を試料ホルダ部内に閉込めるための弁を備
え、前記導管部は導管手段の出力および入力路の一部を
形成している特許請求の範囲第39項記載の装置。 41、着脱自在に取付けられる試料ホルダ部が気体放出
手段と係合可能である特許請求の範囲第40項記載の装
置。 42、室が既知の一定の容積を有し、温度制御手段が、
該室の試料ホルダ部の温度を実質的に一定に維持するこ
とが可能である特許請求の範囲第40項記載の装置。 43、圧力記録手段がコンピュータを含む特許請求の範
囲第33項記載の装置。 44、制御手段が、 外部表面を有し内部空間を画定する囲壁と、該内部空間
内の温度を実質的に一定に制御するための手段と、 第2の導管手段を備え、該第2の導管手段が、第1の導
管手段の入力および出力路と流体連通関係で係合して、
前記囲壁の外部表面に設けられている入力ポートから気
体の流れを前記内部空間に導くための入力路と、前記第
1の導管手段の入力および出力路と流体連通関係で係合
して、前記内部空間からの前記気体の流れを前記囲壁の
外部表面の出力ポートに差向けるために前記第2の導管
手段の前記入力路と流体連通関係にある出力路を画定し
、 前記囲壁の内部空間内に配置されて気体の流れを導く内
部通路と入口および出口を有する細長い感知導管手段を
備え、該感知導管手段の入口は、前記第2の導管手段の
入力路と流体連通関係で係合し、前記感知導管手段の出
口は前記導管手段の出力路と流体連通関係に係合し、前
記感知導管の内部通路の直径は0.2mmより大きくな
く、前記囲壁の内部空間内に前記感知導管と接触して配
置されて前記感知導管の入口から出口に流れる気体の質
量流量における変化により誘起される温度差を感知して
、前記温度差を表わし前記感知導管を通る気体の質量流
量に比例する第1の出力信号を発生するための流量計手
段と、 気体の選択された質量流量に比例する基準第2出力信号
を発生するための手段と、 前記囲壁の内部空間内に配置されて第1および第2の出
力信号を比較し該第1および第2の出力信号の差を表わ
す第3の出力信号を発生するための手段と、 前記囲壁の内部空間内に配置されて前記重量計手段の下
流側で前記感知導管と係合し且つ第2の導管手段の出力
路と係合して前記感知導管と前記第2の導管手段の出力
路との間の流体連通を制御可能に分離し、それにより前
記感知導管から前記第2の導管手段の出力路に流れる気
体の質量流量の調整を可能にするための弁手段であつて
前記第3の出力信号により作動される該弁手段と、前記
第2の導管手段の入力路を通る気体の温度を、該気体が
感知導管手段に流入する前に、前記囲壁の内部空間の実
質的に一定の温度と平衡するための手段と、 気体が前記感知導管手段の入口に流入する際の圧力を実
質的に一定となるように制御するための手段とを備えた
特許請求の範囲第33項記載の装置。 45、圧力感知手段が囲壁の内部空間内に配設されてい
る特許請求の範囲第44項記載の装置。 46、室が、試料ホルダ部と、導管部とを有し、前記試
料ホルダ部は、前記導管部に着脱可能に取り付けられて
おり該ホルダ部内に真空状態を閉じ込めるための弁を備
え、前記導管部は、第1の導管手段の出力路および入力
路の一部を形成して、該導管部の容積の約96ないし約
98%が、前記囲壁内部空間内の気体の温度を実質的に
一定に制御するように前記囲壁内部空間内に設けられて
いる特許請求の範囲第44項記載の装置。 47、制御手段における感知導管の内部通路の直径が0
.05mmより大きくない特許請求の範囲第44項記載
の装置。 48、制御手段に設けられて囲壁の内部空間の温度を制
御するための手段が、 前記囲壁内に配置されて、前記囲壁外部の大気と前記内
部空間を流体連通関係にし、それにより、前記内部空間
が前記囲壁の外部環境から空気を受けたり該外部環境に
空気を放出するための弁手段と、 前記囲壁内部空間内の大気の温度を感知して該温度に比
例する第1の温度出力信号を発生するための手段と、 前記第1の出力信号と選択された温度を表す基準信号と
の間の差に比例する第2の温度出力信号を発生するため
の手段と、 前記第2の出力信号により作動されて前記内部空間内の
大気を加熱するための手段と、 毎分前記内部空間の容積の約10倍ないし75倍の割合
で前記囲壁外部から空気を前記内部空間内に連続的に循
環するための手段とを備えている特許請求の範囲第44
項記載の装置。 49、第2の導管手段の入力路が、該入力路を通る気体
の温度が囲壁内部空間の温度と平衡になるようにするた
めにコイルを形成している特許請求の範囲第44項記載
の装置。 50、制御手段に設けられた流量計手段が、感知導管手
段の外部で感知導管手段を流れる気体の流路に沿い配置
された隣接の端を有する複数個の自己加熱センサ要素コ
イルを備え、該センサ要素の1つは他のセンサ要素より
も前記感知導管の一端に近接して位置し、前記センサ要
素コイルは、前記感知導管手段の外部表面の回りに巻装
された温度感知抵抗線から形成されており気体の質量流
量における変化で変動するそれ自身の温度を感知し、さ
らに、 前記センサ要素を加熱するための手段と、 前記質量流量の変動によつて誘起される前記センサ要素
の温度差を検出するための手段と、第1の出力信号を発
生するための手段とを備えている特許請求の範囲第44
項記載の装置。 51、制御手段の弁手段が、基準部材に対するアクチュ
エータの熱膨張に応答する熱応答弁である特許請求の範
囲第44項記載の装置。 52、圧力感知手段と係合する第1の導管手段が、該導
管手段内の気体の温度を囲壁の内部空間の温度と平衡に
することを可能にするためのコイルを形成するように適
応されている特許請求の範囲第45項記載の装置。 53、室の試料ホルダ部の温度を実質的に一定に制御す
るための温度制御手段が、 a)実質的に一定の温度に維持された液体浴と、b)前
記試料ホルダ部を前記液体浴内に浸漬するように前記室
の前記試料ホルダ部を受けるように適応された容器手段
と、 前記試料ホルダ部が浸漬された前記液体浴のレベルを実
質的に一定に維持するための液体レベル制御手段とを備
えている特許請求の範囲第46項記載の装置。 54、液体レベル制御手段が、 液体浴のレベルを感知して、該レベルが予め選択された
レベルから偏差した時に信号を発生するための手段と、 該液体レベル感知手段信号によつて作動されて新鮮な液
体を前記浴内に導入するための手段と、前記新鮮な液体
を前記浴に導入する前に、前記新鮮な液体から気化した
液分を分離するための手段とを備えている特許請求の範
囲第53項記載の装置。
[Claims] 1. A method for determining the amount of gaseous adsorbent adsorbed by a solid adsorbent, comprising: a) providing an evacuated chamber of known volume and releasing gas into the chamber of the adsorbent; b) containing the sample at a known substantially constant mass flow rate for a sufficient period of time to effect adsorption of at least a portion of the adsorbed material by the adsorbent; A gaseous adsorbent is introduced into a chamber in which the mass flow rate is no greater than the equilibrium adsorption amount of the adsorbent by the adsorbent and less than about 0.7 ml/min at standard temperature and pressure conditions. c) establish an equilibrium pressure of the adsorbent as it is introduced into the chamber as a function of time, the equilibrium pressure being the sampling chamber pressure; and d) the sampling chamber pressure of the adsorbent. , correlating the mass flow rate of adsorbent and the time required to achieve the sampling chamber pressure with the amount of adsorbent adsorbed by the adsorbent at the sample chamber pressure. 2. The method of claim 1, wherein the volume and temperature of the chamber are maintained substantially constant during the introduction of the adsorbent. 3. Adsorbent partial pressure (P/P_
2. The method of claim 1, wherein said adsorbent is continuously introduced into said chamber for the time necessary to achieve s). 4. The method of claim 3, wherein the adsorbent is introduced into the chamber for a sufficient time to achieve an adsorbent partial pressure of greater than about 0.35. 5. The method of claim 3, wherein the adsorbent is introduced into the chamber for a period of time sufficient to achieve an adsorbent partial pressure of about 1.0 in the chamber. 6. The method of any one of claims 1 to 5, wherein the mass flow rate of the adsorbent is about 0.05 to about 0.7 ml/min at standard temperature and pressure conditions. 7. The mass flow rate of the adsorbent is from about 0.2 to about 0.5 ml/min at standard temperature and pressure conditions, and during the introduction of the adsorbent into the chamber, possible fluctuations in the mass flow rate are 6. A method according to any one of claims 1 to 5, wherein the mass flow rate is less than about ±0.15%. 8. The mass flow rate of the adsorbent is about 0.2 to about 0.4 ml/min at standard temperature and pressure conditions, and possible fluctuations in the mass flow rate during introduction of the adsorbent into the chamber are , less than about ±0.15% of the mass flow rate. 9. The method according to claim 1, wherein the adsorbent is nitrogen. 10. The method according to claim 1, wherein the adsorbent is a chemisorbent substance. 11. (a) providing an evacuated chamber of known volume and temperature in the absence of an adsorbent sample and adsorbing at a substantially constant mass flow rate as claimed in claim 1 in the presence of said sample; (b) at known volume and temperature conditions; 2. The method according to claim 1, wherein the mass flow rate of the adsorbent is determined by referring to a blank test result in which the mass flow rate can be correlated from the change in the reference pressure per unit time. 12. The sampled chamber pressure as a function of time is set in a manner sufficient to record from about 100 to about 10,000 sampled chamber pressure data points during the course of adsorbent introduction. A method according to claim 1. 13. The method according to claim 1, wherein the amount of the adsorbent adsorbed by the adsorbent is expressed as a volume, and the surface area of the adsorbent is determined by correlating the volume with the sampled chamber pressure. 14. The surface area of the solid adsorbent is about 0.01 to about 150
2. A method according to claim 1, which may be 0 m^2/g. 15. A method for determining the amount of desorbent desorbed as a gas from a solid desorbent saturated with condensed desorbent, comprising: a) a sample of the desorbent having previously degassed and condensed desorbent; (b) providing a chamber of known volume and temperature containing the desorbent in equilibrium with a chamber atmosphere consisting of the desorbent in the gas phase; b) for a period at least sufficient to desorb the desorbent condensed from the pores of the sample; removing said desorbed agent from said chamber at a known substantially constant mass flow rate not greater than the equilibrium desorption amount of desorbed agent from said desorption medium; setting an equilibrium pressure of the desorbed agent as a function, the equilibrium pressure being a sampling chamber pressure of the desorbed agent, and d) a sampling chamber pressure of the desorbed agent, a mass flow rate of the desorbed agent, and the sampling chamber pressure of the desorbed agent; A method comprising correlating the time required to achieve chamber pressure with the amount of desorbent desorbed at said sampling chamber pressure. 16. The method of claim 15, wherein the volume and temperature of the chamber are maintained substantially constant during removal of the desorbent. 17. The method of claim 15, wherein the desorbent is continuously removed from the chamber for a period sufficient to achieve a partial pressure of the desorbent in the chamber of less than about 0.2. 18. The method of claim 17, wherein the desorbent is removed from the chamber for a period sufficient to achieve a partial pressure of desorbent in the chamber of less than about 0.1. 19. The method of claim 17, wherein the desorbent is removed from the chamber for a period sufficient to achieve a partial pressure of the desorbent in the chamber of less than about 0.04. 20. The method of any of claims 15 to 19, wherein the mass flow rate of the desorbent is about 0.2 to 0.7 ml/min at standard temperature and pressure conditions. 21. The mass flow rate of the desorbent is from about 0.2 to about 0.4 ml/min at standard temperature and pressure conditions, and the possible variation in the mass flow rate is not less than 0.03 at the partial pressure of the desorbent. ±0 of the mass flow rate of the desorbent while being removed from the chamber at
.. 20. A method according to any of claims 15 to 19, wherein the amount is not greater than 15%. 22, the desorbent mass flow rate is about 0.2 to 0.3 ml/min at standard temperature and pressure conditions, and the possible fluctuations in mass flow rate are such that the desorbent mass flow rate is approximately 0.2 to 0.3 ml/min at standard temperature and pressure conditions, and the possible fluctuations in mass flow rate are ±0.1 of the mass flow rate of the desorbent during removal.
Claims 15 to 1 not greater than 5%
The method described in any of Item 9. 23. The method according to claim 15, wherein the agent to be desorbed is nitrogen. 24, the desorbent mass flow rate is determined by (a) providing an evacuated chamber of known volume and temperature in the absence of a desorbent sample, the chamber having a condensed desorbent; removed as a gas from said chamber at a substantially constant mass flow rate according to claim 15 in the presence of a sample, establishing an equilibrium pressure of desorbed material in said chamber as a function of time; The equilibrium pressure of the agent is a reference pressure, and (b) the mass flow rate of the desorbed agent is determined by reference to the results of a blank test correlated from changes in the reference pressure per unit time under known volume and temperature conditions. range 15th
The method described in section. 25. The sampled chamber pressure of the desorbed agent as a function of time is measured from about 500 to about 40,000 during the removal process of the desorbed agent.
16. The method of claim 15, wherein the method is set in a manner sufficient to record 00 desorbent sampling chamber pressure data points. 26. The method according to claim 15, wherein the amount of the desorbent to be desorbed by the desorbent is expressed as a volume, and the volume is correlated with the sampled chamber pressure to determine the surface area of the desorbent. 27. The surface area of the desorption medium is about 0.01 to 1500 m^
2/g. 28. In an apparatus for determining the amount of gas adsorbed by a solid adsorbent sample or the amount of gas desorbed from a solid desorbent sample, (1) the solid sample and the gas introduced into the chamber means or the chamber; chamber means defining at least one chamber of a known constant volume for containing gas removed from the means; (2) continuously introducing gas into or continuously removing gas from said chamber means; (3) means for setting the pressure of said gas as a function of time in said chamber means as said gas is introduced into said chamber means or removed from said chamber means; ) controlling the mass flow rate of the gas being introduced into or being removed from the chamber;
(a) the mass flow rate is at least about 0.0% of the gas in the chamber;
02 to about 1.0, and (b) does not exceed the equilibrium adsorption of the gas by the adsorbent sample during the introduction of the gas and the removal of the gas. (5) means for evacuating the gas from the chamber means via the control means during the removal of the gas from the chamber means; (6) means for maintaining a known temperature of the gas within the room substantially constant. 29, a patent in which the control means is a mass flow controller having an electronically actuated variable opening for controlling the mass flow rate of gas being introduced into or being removed from the chamber means; 29. Apparatus according to claim 28. 30. The control means controls the mass flow rate of the gas being introduced into or being removed from the chamber means from about 0.05 to about 0.7 m at standard temperature and pressure conditions.
29. The device according to claim 28, wherein the device can be controlled to have a speed of 1/min. 31. The control means is capable of controlling the mass flow rate of the gas from about 0.02 to about 0.05 ml/min at standard temperature and pressure conditions, and the variation in the mass flow rate during the introduction or withdrawal of the gas is 29. The apparatus of claim 28, wherein the mass flow rate is not greater than ±0.15%. 32. The control means is capable of controlling the mass flow rate of the gas to be about 0.2 to about 0.4 ml/min at standard temperature and pressure conditions, and the variation in the mass flow rate is within about ± of the mass flow rate. 29. The device of claim 28, wherein the amount is not greater than 0.15%. 33. An apparatus for determining the amount of gas adsorbed by an adsorbent sample solid or desorbed from a desorbent solid sample, comprising: (1) means for defining at least one chamber of known volume; , the chamber defining means (i) introduces gas into or removes gas from the chamber, (ii) introduces a solid sample into or removes the solid sample from the chamber, and (iii) (2) an input passageway in fluid communication with said chamber-defining means for introducing gas into said chamber and for removing gas from said chamber; a first conduit means defining an output path of the chamber, wherein a portion of the volume of the input path leading to the first conduit means constitutes a portion of the chamber of known volume during the introduction of gas into the chamber; death,
and (3) a portion of the volume of said output path of said first conduit means constitutes a portion of said chamber of known volume during removal of gas from said chamber; (4) control means having an input and an output, the control means controlling the mass flow rate of the gas so that (a) the gas is continuously in the chamber; and (b) the partial pressure of the gas in the chamber varies from about 0 to about 1 during the introduction of the gas. , and when the mass flow rate changes from about 1 to about 0.02 during gas withdrawal, the mass flow rate is no greater than the equilibrium adsorption amount of gas by the adsorbent sample during the gas introduction and from the desorbent sample during the gas withdrawal. the input of said control means is in series fluid communication with the input and output passages of said first conduit means, and the output of said control means is (a) in serial fluid communication with an input path of said first conduit means; and (b) in serial fluid communication with an output path of said first conduit means upstream of said exhaust means; in said chamber, a first conduit;
The combination of control means and evacuation means is referred to as assembly A; (6) pressure recording means coupled to said pressure sensing means for recording the pressure sensed by said pressure sensing means as a function of time; (7) is provided in said assembly A to (1) interrupt fluid communication between an output path of said conduit means, including said exhaust means, and said chamber during the introduction of said gas into said chamber;
ii) valve means for isolating fluid communication between the input passage of the first conduit means and the chamber during removal of the gas from the chamber; (8) for controlling the temperature of the chamber to be substantially constant; and control means. 34, wherein the control means is an electronically actuated mass flow controller with variable opening for controlling the mass flow rate of gas being introduced into or being removed from the chamber means. 34. The apparatus of claim 33. 35. The control means controls the mass flow rate of the gas being introduced into or being removed from the chamber means from about 0.05 to about 0.7 ml at standard temperature and pressure conditions.
34. The device according to claim 33, wherein the device can be controlled so as to achieve a speed of 30 minutes. 36. The control means is capable of controlling the mass flow rate of the gas from about 0.2 to about 0.5 ml/min at standard temperature and pressure conditions, and the variation in the mass flow rate during the introduction or withdrawal of the gas is 34. The apparatus of claim 33, wherein the mass flow rate is not greater than ±0.15%. 37. The control means is capable of controlling the mass flow rate of the gas to be about 0.2 to about 0.4 ml/min at standard temperature and pressure conditions, and the variation in the mass flow rate is within about ± of the mass flow rate. 36. The device of claim 35, wherein the amount is not greater than 0.15%. 38. The apparatus according to claim 33, further comprising gas supply means for intermittently supplying gas to the input path of the conduit means upstream of the control means for introducing gas into the chamber means. . 39. The apparatus of claim 38, further comprising means for outgassing the solid sample under reduced pressure and at elevated temperature using evacuation means. 40. The chamber means has a sample holder portion and a conduit portion, the sample holder portion including a valve removably attached to the conduit portion for confining a vacuum or reduced pressure within the sample holder portion; 40. The apparatus of claim 39, wherein the conduit portion forms part of the output and input passages of the conduit means. 41. The apparatus of claim 40, wherein the removably mounted sample holder portion is engageable with the gas release means. 42, the chamber has a known constant volume, and the temperature control means:
41. The apparatus of claim 40, wherein the temperature of the sample holder part of the chamber can be maintained substantially constant. 43. The apparatus of claim 33, wherein the pressure recording means comprises a computer. 44, the control means comprising: an enclosure having an exterior surface and defining an interior space; means for substantially constant control of the temperature within the interior space; and second conduit means; a conduit means engages in fluid communication with the input and output passages of the first conduit means;
an input passageway for directing a flow of gas into the interior space from an input port provided on an external surface of the enclosure and engaged in fluid communication with the input and output passageways of the first conduit means; defining an output passage in fluid communication with the input passage of the second conduit means for directing the flow of gas from the interior space to an output port on the exterior surface of the enclosure; an elongate sensing conduit means having an internal passageway disposed in the interior passageway and having an inlet and an outlet for directing the flow of gas, the inlet of the sensing conduit means being engaged in fluid communication with the input passage of the second conduit means; The outlet of the sensing conduit means engages in fluid communication with the output passage of the conduit means, and the internal passageway of the sensing conduit has a diameter not greater than 0.2 mm and is in contact with the sensing conduit within the internal space of the enclosure. a first sensor arranged to sense a temperature difference induced by a change in the mass flow rate of gas flowing from the inlet to the outlet of the sensing conduit, the first flow meter means for generating an output signal of a gas; and means for generating a reference second output signal proportional to a selected mass flow rate of gas; means for comparing the two output signals and generating a third output signal representative of the difference between the first and second output signals; the sensing conduit and the output path of the second conduit means to controllably separate fluid communication between the sensing conduit and the output path of the second conduit means; valve means actuated by the third output signal for enabling adjustment of the mass flow rate of gas flowing from the sensing conduit to the output path of the second conduit means; means for equilibrating the temperature of the gas passing through the input path of the conduit means with the substantially constant temperature of the interior space of the enclosure before the gas enters the sensing conduit means; 34. The apparatus of claim 33, further comprising means for controlling the pressure at the inlet of the means to be substantially constant. 45. The device of claim 44, wherein the pressure sensing means are arranged within the interior space of the enclosure. 46, the chamber has a sample holder portion and a conduit portion, the sample holder portion being removably attached to the conduit portion and provided with a valve for confining a vacuum state within the holder portion; portions forming part of the output and input passages of the first conduit means such that about 96 to about 98% of the volume of the conduit portion maintains a substantially constant temperature of the gas within the wall interior space. 45. The apparatus of claim 44, wherein the apparatus is disposed within the wall interior space to control. 47, the diameter of the internal passage of the sensing conduit in the control means is 0;
.. 45. The device of claim 44, wherein the device is not larger than 0.05 mm. 48. Means provided in the control means for controlling the temperature of the interior space of the enclosure is disposed within the enclosure to bring the atmosphere outside the enclosure into fluid communication with the interior space, thereby controlling the temperature of the interior space. valving means for a space to receive air from and discharge air from an environment external to the enclosure; and a first temperature output signal for sensing and proportional to the temperature of the atmosphere within the enclosure interior space. means for generating a second temperature output signal proportional to the difference between the first output signal and a reference signal representative of a selected temperature; and means for generating a second temperature output signal proportional to the difference between the first output signal and a reference signal representative of a selected temperature. means for heating the atmosphere within the interior space actuated by a signal; and means for continuously drawing air into the interior space from outside the enclosure at a rate of about 10 to 75 times the volume of the interior space per minute. Claim 44 comprising means for circulating.
Apparatus described in section. 49. The input path of the second conduit means forms a coil in order to ensure that the temperature of the gas passing through the input path is in equilibrium with the temperature of the internal space of the enclosure. Device. 50, flow meter means in the control means comprising a plurality of self-heating sensor element coils having adjacent ends disposed along the flow path of the gas flowing through the sensing conduit means external to the sensing conduit means; one of the sensor elements is located closer to one end of the sensing conduit than the other sensor element, and the sensor element coil is formed from a temperature sensitive resistive wire wrapped around an external surface of the sensing conduit means. means for heating the sensor element and detecting a temperature difference in the sensor element induced by the variation in the mass flow rate; and means for generating a first output signal.
Apparatus described in section. 51. The apparatus of claim 44, wherein the valve means of the control means is a thermally responsive valve responsive to thermal expansion of the actuator relative to the reference member. 52, the first conduit means engaged with the pressure sensing means being adapted to form a coil for enabling the temperature of the gas within the conduit means to equilibrate with the temperature of the interior space of the enclosure; 46. The apparatus according to claim 45. 53. Temperature control means for controlling the temperature of the sample holder portion of the chamber to be substantially constant, comprising: a) a liquid bath maintained at a substantially constant temperature; and b) the temperature control means for controlling the temperature of the sample holder portion of the chamber to a substantially constant temperature; container means adapted to receive the sample holder portion of the chamber for immersion therein; and a liquid level control for maintaining a substantially constant level of the liquid bath in which the sample holder portion is immersed. 47. The apparatus of claim 46, comprising means. 54, a liquid level control means for sensing the level of the liquid bath and generating a signal when the level deviates from a preselected level; and actuated by the liquid level sensing means signal. Claims comprising means for introducing fresh liquid into said bath and means for separating vaporized liquid from said fresh liquid before introducing said fresh liquid into said bath. The device according to item 53.
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