KR20030072590A - 이온 이동도 분광법으로 헬륨내의 불순물의 농도를측정하는 방법 - Google Patents

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Abstract

이온 이동도 분광법에 의해 헬륨내의 불순물의 농도를 정량적으로 분석하는 방법이 기재되어 있으며, 상기 방법은 샘플을 형성하기 위해 분석되는 헬륨과 함께 정화된 아르곤을 이용하거나, 또는 기구의 분리 영역내의 역류 가스로서 순수 아르곤을 이용하거나, 또는 샘플 가스 및 역류 가스 모두에 대해 헬륨-정화된 아르곤 혼합물을 이용한다.

Description

이온 이동도 분광법으로 헬륨내의 불순물의 농도를 측정하는 방법{A METHOD FOR MEASURING THE CONCENTRATION OF IMPURITIES IN HELIUM BY ION MOBILITY SPECTROMETRY}
헬륨은 집적 회로 산업에서의 이송 가스 또는 반응 매체로서 널리 이용된다. 공지된 바와 같이, 이러한 집적 회로 소자들의 제조시에 사용되는 모든 반응물의 순도는 기본적으로 중요하며; 사실상, 반응물 또는 반응 환경내에 존재할 수 있는 오염물질은 고체 상태의 소자내로 혼입될 수 있으며, 그에 따라 그 소자의 전기적 특성을 변경하고 폐기물을 증대시킨다. 제조시에 사용되는 가스 순도의 규격은 제조업자마다 달라질 수 있고, 그리고 채용되는 특정 공정에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 가스내의 불순물 함량이 10 ppb(십억 분율) 이하일 때; 바람직하게는 불순물 함량이 1 ppb 이하일 때 그 가스는 제조에 적합한 것으로 간주된다. 결과적으로, 가스내의 불순물의 극히 낮은 농도를 정밀하고도 반복가능한 방법으로 측정할 수 있는 것이 중요하다.
이러한 목적에 사용될 수 있는 기술이 당업계에 IMS 라는 약자(略字)로 알려진 이온 이동도 분광법이다. 이와 동일한 약자가 상기 기술을 실시하는 기구를 나타내는데 사용될 수도 있는데, 이 경우 "이온 이동도 분광계"를 나타낸다. 이러한 기술에 대한 관심은 기구의 작은 크기 및 저렴한 비용과 관련된 매우 뛰어난 감도에서 비롯되며; 적절한 조건에서 작동시킴으로써 가스 매체내의 가스 또는 증기상의 종(species)을 피코그램(pg, 10-12그램), 또는 조(trillion) 분율(ppt, 1012개의 샘플 가스 분자 당 분석 물질 한 분자와 같다) 단위로 감지할 수 있다. 전술한 바와 같이 이용되는 IMS 분석 기구 및 방법은, 예를 들어, 미국 회사인 피씨피 인코포레이티드(PCP Inc.) 명의의 미국 특허 제 5,457,316 호 및 제 5,955,886 호에 기재되어 있다.
IMS 기구는 필수적으로 반응 영역, 분리 영역 및 대전된 입자의 수집기로 구성된다.
반응 영역에서, 일반적으로63Ni에 의해 방출되는 베타선에 의해 이송 가스내의 분석될 가스 또는 증기를 포함하는 샘플의 이온화가 일어난다. 이온화는 주로 이송 가스에서 일어나고 소위 "반응물 이온"을 형성하며, 그 반응물 이온의 전하는 전자나 양성자 친화력 또는 이완화 포텐셜(potential)의 함수로서 존재하는 종(species)에 분포된다.
반응 영역은 그리드(grid)에 의해 분리 영역과 분할되며, 그리드는 적절한 포텐셜에서 유지될 때 반응 영역에서 생성된 이온이 분리 영역내로 들어가는 것을 방지한다. 그리드 포텐셜이 소멸되고 그에 따라 이온이 분리 영역으로 들어갈 수있게 허용하는 순간은 분석의 "영의 시간(time zero)"이다.
분리 영역은 이온들이 반응 영역으로부터 수집기를 향해 이동하도록 전기장을 생성하는 일련의 전극들을 포함한다. 대기압에서 유지되는 이러한 영역에서, 이온 이동 방향과 반대의 방향을 가지는 가스 유동이 존재한다. 일반적으로 역류 가스(당업계에서 "드리프트 가스(drift gas)"로 규정한다)는 불순물 함량이 측정되어야 하는 가스에 대응하는 극히 순수한 가스이다. 이온의 이동 속도는 전기장 및 가스 매체내의 동일한 이온의 단면에 따라 달라져서, 상이한 이온들은 분리 영역을 가로지르고 입자 수집기에 도달하는 시간이 상이하게 된다. 영의 시간으로부터 입자 수집기에 도달하는 시간 까지의 경과 시간은 "비행 시간"이라 한다. 수집기는 비행 시간의 함수로서 여러 이온에 대응하는 피크(peak)가 도시된 최종 그래프내의 시간의 함수로서 감지된 전류값을 변환시키는 신호 처리 시스템에 연결되며; 이러한 시간의 측정으로부터, 실험 조건을 알면 분석 대상인 물질의 존재를 측정할 수 있으며, 적절한 계산 알고리즘을 이용하여 피크 영역으로부터 대응 종의 농도를 계산할 수 있다.
개념적인 단순성에도 불구하고, 상기 기술의 적용은 분석 결과의 해석에 상당한 어려움이 있다. 이것은 첫째로 여러 가지 존재하는 종들 사이의 순수 전하 분포가 여러 가지 요인에 따라 달라지는 평형의 결과라는 사실에 기인하며, 결과적으로 하나의 불순물에 대응하는 피크의 강도가 기타 불순물의 존재에 따라 변경되거나, 심지어는 없어질 수 도 있다. 상기 기술의 기본이되는 (보다 복잡한) 전하 이송 원리를 설명하기 위해 CRC Press 에 의해 1994년 발행된 G. A. Eiceman 및 Z.Karpas 의 "이온 이동도 분광법"이라는 책을 참조할 수 있다. 또한, 동일한 화학 조성의 가스에서도, 분리 영역에 인가된 전기장, 분석될 가스의 유동 속도 및 드리프트 가스의 유동 속도와 같은 분석 파라미터(parameter)에 따라 결과가 달라진다.
이러한 현상의 결과로서, IMS 분석에 따른 그래프의 형상은 분석 조건에 따라 크게 달라진다. 분석 결과를 해석하기 위해 사용되는 계산 알고리즘은 완전한 그래프의 풀이(deconvolution) 및 모든 존재하는 피크 영역의 상대적인 측정을 기초로 한다. 각각의 존재하는 이온상태의 종(species)이 그래프에서 독립적인 피크를 형성할 때 최적의 결과가 얻어진다. 일부 피크들이 중첩될 때, 비록 매우 곤란하기는 하지만 분석이 여전히 가능하며; 이 경우, 분석에 오류가 도입될 수 있는 위험이 있지만, 다른 종들 사이의 피크 영역의 재구분(repartition)의 가설에 의존할 필요가 있다. 마지막으로, 상이한 종들에 대응하는 피크들 사이에 큰 중첩이 있는 경우, IMS 분석(또한 정성적(qualitative) 이다)은 불가능하다.
현상의 복잡성으로 인해, IMS 기술을 적용하는 표준 방법이 없으며, 분석하의 가스내에 존재할 수 있는 여러 종들에 대응하는 모든 피크의 양호한 분리를 얻을 수 있게 하는 조건을 규정하기 위해 각 분석이 개별적으로 조사되어야 한다.
본 발명은 이온 이동도 분광법(ion mobility spectrometry)으로 헬륨내의 불순물의 농도를 측정하는 방법에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명에 따라 분석에 적합한 헬륨-아르곤 혼합물을 형성하기 위한 가능한 시스템을 도시한 개략도.
도 2 내지 도 6 은 본 발명에 따라 실시되는 IMS 분석의 결과 및 본 발명에 따르지 않은 조건에서 실시된 분석의 결과를 도시한 그래프.
본 발명의 목적은 이온 이동도 분광법에 의해 헬륨내의 불순물의 농도를 측정하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은, 본 발명에 따라, 이하의 조건들 중 하나에서 분석을 실시하는 것을 포함하는 방법에 의해 달성된다: 즉,
- 불순물 함량이 측정되어야 하는 헬륨과 순수 아르곤으로 이루어진 헬륨-아르곤 혼합물을 샘플 가스로서 채용하고, 상기 혼합물은 0.1 내지 50%의 아르곤, 및 이온 이동도 분광계의 분리 영역내의 역류 가스로서의 순수 헬륨을 포함하며; 또는
- 불순물 함량이 측정되어야 하는 헬륨 또는 순수 아르곤 및 헬륨과의 혼합물을 샘플 가스로서 채용하고, 상기 혼합물은 0.1 내지 50%의 아르곤, 및 이온 이동도 분광계의 분리 영역내의 역류 가스로서의 순수 아르곤을 포함하며; 또는
- 불순물 함량이 측정되어야 하는 헬륨과 순수 아르곤 사이의 혼합물을 샘플 가스로서 채용하고 그리고 불순물이 없는 헬륨-아르곤 혼합물을 역류 가스로서 채용하며, 상기 혼합물은 10 내지 80%의 아르곤 농도를 가진다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
IMS 분석을 실시하기 위한 표준 방식은 불순물 함량이 측정되어야 하는 샘플내의 주요 가스와 동일한 가스(명백하게 순수한)를 드리프트 가스로서 사용할 필요가 있다.
반대로, 본 발명자들은, 헬륨내의 불순물의 분석의 경우에, 전술한 조건들중 하나에 따라 작동하기만 하면 여러 가지 불순물에 대응하는 피크들이 충분히 분리되고 그에 따라 전술한 바와 같이 신뢰할 수 있는 정량 분석이 가능하게 하는 그래프를 얻을 수 있게 된다는 것을 발견하였다.
명백하게, 본 발명에 따른 분석의 모든 조건들에서, 사용된 유일한 비순수 가스는 불순물 함량이 측정될 헬륨이며, 분석 결과를 변경시킬 수 있는 불순물이 유입되지 않도록 기타 모든 가스들은(샘플의 아르곤 또는 드리프트 가스) 반드시 순수해야 한다.
본 발명에 따른 제 1 작동 가능성은 순수 헬륨을 드리프트 가스로서 이용하고, 샘플 가스로서는, 불순물의 함량이 측정되어야 하는 헬륨과 아르곤 사이의 혼합물을 이용하는 것을 포함하며, 상기 혼합물은 0.1 내지 50%의 아르곤을 포함한다.
이러한 조건에서, 샘플 혼합물내의 적은 성분으로서 존재하는 아르곤의 효과는 이온화 공정을 개선하고 그에 따라 불순물에 대응하는 피크의 형성 및 탐지를 허용하는데 필수적이다.
상기 제 1 조건에 따라 작동할 때, 샘플 가스의 유동과 드리프트 가스 사이의 비율은 한정적인 것이 아니며, 극한적으로 분석 방법의 감도를 감소시킬 수 있는 샘플 가스의 과도한 희석에 도달하지 않는 한 어느 값도 가질 수 있다.
본 발명에 따른 제 2 의 작동 조건에서, 불순물 함량이 측정되어야 하는 헬륨 또는 그 헬륨의 아르곤과의 혼합물이 샘플 가스로서 사용되고, 순수 아르곤은 드리프트 가스로서 사용된다. 이 경우에도, 가능한 샘플 혼합물 함량은 0.1 내지50%의 아르곤을 포함한다.
이러한 두번째 방식에 따라 작동시킴으로써, 드리프트 가스(이하에서 Fd로 표시됨)의 유동 속도가 샘플 가스(이하에서 Fc로 표시됨)의 유동 속도 보다 10 배 이상 큰 것이 바람직하며; 보다 바람직하게는 Fd/Fc비가 약 15 내지 20 이다. 10 이하의 Fd/Fc비의 값에서 작동시킴으로서, 불순물에 대응하는 피크의 불량한 분리가 얻어지고, 반면에 예를 들어 20 이상의 너무 높은 상기 비율에서 작동시킴으로서, 샘플의 과도한 희석이 발생하여 분석 감도에 해롭게 된다.
최종적으로, 본 발명의 마지막 작동 조건에 따라, 샘플 가스 및 드리프트 가스는 10 내지 80%의 아르곤 농도를 가지는 두개의 헬륨-아르곤 혼합물이며; 낮은 값에서 여러 가지 종들에 대응하는 피크의 분류는 정량적 분석의 목적에 충분하지 못하는 반면, 높은 값에서는 샘플 가스내의 헬륨의 양이 과다하게 감소되고 그리고 분석의 낮은 감도가 초래된다. 이러한 범위내에서, 최적의 결과는 혼합물의 약 30 내지 40%를 포함하는 아르곤 농도에서 얻어진다.
이 경우, 샘플 가스와 드리프트 가스의 유동 속도 사이의 비율은 결과와 관련되지 않으며, 일반적으로 약 1:2의 값에서 유지된다.
이러한 작동 조건에서 사용된 헬륨/아르곤 혼합물은 임의의 혼합 시스템에 의해 분석될 헬륨에 순수 아르곤을 혼합함으로써(샘플 가스의 경우) 또는 순수 헬륨에 순수 아르곤을 혼합함으로써 마련될 수 있으며; 예를 들어, 본 출원인 명의의 이탈리아 특허 출원 제 MI2000A-002708 호에 기재된 시스템과 같이 교정되고 알려진 가스 컨덕턴스(conductance)를 가지는 협소부를 포함하는 시스템, 또는 질량 유량계의 이용을 기초로한 교정 시스템을 도입할 수도 있다. 드리프트 가스로서 도입되는 혼합물은 순수 가스를 판매하는 회사들로부터 시장에서 구입할 수 있다. 샘플 혼합물 및 드리프트 가스로서 도입되는 하나의 가스는 동일한 아르곤 농도를 가질 필요가 없다; 그러나, 동일한 농도를 가지는 것이 바람직한데, 이는 가스 유동을 혼합하기 위해 시스템상의 적은 수의 제어부를 필요로 하기 때문이다.
샘플 가스 및 드리프트 가스는 동일한 혼합물로부터 형성된다. 이러한 실시예를 실시하기 위해, 도 1 에 도시된 시스템을 채용할 수 있다. 상기 시스템(10)에서, 라인(11)으로부터 유입되는 불순물을 포함하는 헬륨 유동은 라인(12)으로부터 유입되는 순수 아르곤 유동과 혼합되며; 희망하는 혼합 비율(예를 들어, He:Ar = 50:50)은 도면부호 C 로 표시된 유량 제어 부재에 의해 얻어진다. 혼합물은 라인(13)내에 형성되며, 이어서 그 라인은 두개의 2차 라인(13', 13")으로 분할된다. 라인(13')의 혼합물의 일부(초기부터 헬륨내에 존재하는 불순물을 포함)는 추가적인 처리 없이 IMS 기구(15)의 반응 영역(14)으로 보내진다. 라인(13")의 혼합물의 일부는 혼합물내에 존재하는 모든 불순물을 제거하는 정화 시스템(16)으로 보내지며, 이어서 기구(15)의 분리 영역(17)으로 보내져서, 분석 드리프트 가스를 형성한다.
정화 시스템은 하나 이상의 일련의 정화기로 구성된다. 정화기들은 예를 들어 일반적으로 지르코늄 또는 티탄계이고 약 250 내지 500℃ 의 온도에서 유지되는 게터(getter) 합금을 포함하는 종류가 될 수 있으며; 게터 합금을 채용하는 정화기들은 다음과 같은 여러 특허에 기재되어 있다. 즉, 미국 특허 US-A-4,942,019, US-A-5,080,875, US-A-5,182,089, US-A-5,238,469, US-A-5,492,682, US-A-5,556,603, US-A-5,558,844, US-A-5,968,468, US-A-6,086,685, 및 유럽 특허 EP-B-470,936, EP-B-484,301, 및 EP-B-493,347 에 기재되어 있다. 대신에, 다양한 가스 특히, 물, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 및 수소를 흡수할 수 있는 제오라이트 또는 알루미늄 등의 고다공성(highly porous) 지지부상에 분산된 니켈계 정화기와 같이 주변 온도에서 작동하는 정화기가 사용될 수 있다. 바람직하게, 니켈계 정화기는 일부 가스를 보다 용이하게 흡수될 수 있는 종들로 변환시키는 촉매 재료와 조합되어 사용되며; 예를 들어, 메탄을 지지된 니켈 금속에 의해 흡수되는 이산화탄소 및 물로 변환시킬 수 있는 약 200 내지 400℃의 온도에서 유지되는 팔라듐 산화물 베드(bed)를 이용할 수도 있다. 예를 들어 미국 특허 US-A-5,716,588 에 기재된 바와 같이 암모니아로부터 산화된 종들을 제거하는 정화기 또는 특허 출원 EP-A-960,647 에 기재된 바와 같이 물에 대해 선택적인 정화기와 같이 일부 종류의 가스에 대해 특정된 정화기를 사용할 수 있으며; 일반적으로 이러한 특정의 정화기들은 전술한 종류의 몇몇 가스들을 제거할 수 있는 정화기와 조합되어 채용된다. 마지막으로, 이제까지 설명된 정화기들은 예를 들어 물 또는 몇몇 탄화수소의 일부를 제거할 수 있는 분자체(molecular sieve)와 같이 상온에서 가스를 물리적으로 흡착하여 주요 정화기의 수명을 연장하는 기타 물질을 포함하는 정화기와 함께 사용될 수 있다.
본 발명은 이하의 예에 의해 보다 상세히 설명될 수 있을 것이다.
테스트 결과는 이온에 대응하는 밀리초(ms) 단위의 비행 시간의 함수로서 피크가 표시된 그래프에 기재되었으며; 피크들은 상이한 이온들의 농도에 대응하는 영역을 가진다. 이러한 이온들은 이송 가스의 보다 중성인 분자와 결합된 이온화된 가스의 하나 이상의 분자를 포함할 수 있는 일반적으로 복잡한 종들이며; 단순성을 위해, 도면내의 주요 피크들은 실제 대응하는 복잡한 이온의 화학식 대신에 분자 종들의 화학식으로 규정된다. 피크 강도는 볼드(V)로 표시되며; 탐지기에 의해 직접 측정된 전류(단위 시간 동안 수집기에 충돌하는 이온의 개수)를 볼트로 변환시키는 것은 기구의 전자장비에 의해 이루어진다. 샘플의 이온화는63Ni 의 방사능 공급원에 의해 실행된다. 채용된 기구의 분리 영역은 8cm 길이이며; 모든 테스트에서 인가되는 전기장은 128 V/cm 로 동일하다.
예 1
본 예는 본 발명의 제 1 의 분석 조건을 나타낸다.
5%의 아르곤을 포함하는 헬륨-아르곤 혼합물에 대해 IMS 분석이 실시되며, 상기 혼합물에는 질량 유량계를 기초로한 교정 시스템을 이용하여 4ppb 의 이산화탄소(CO2)가 첨가된다. 순수 헬륨을 드리프트 가스로서 이용함으로써 본 테스트는 80℃에서 실시되었으며; 샘플 가스의 유동 속도와 드리프트 가스의 유동 속도 사이의 비율은 1이다. 테스트 결과는 도 2 에 곡선 a (도면의 가장 얇은 선)로 표기되었다. 비교로서, 도면에는 CO2가 첨가되지 않은 아르곤-헬륨 혼합물을 샘플로서 이용하는 것을 제외하고 동일한 조건에서 실시되는 분석의 결과 역시 도면에 도시되어 있다(곡선 b, 가장 두꺼운 선).
예 2
본 예는 본 발명의 제 2 의 분석 조건을 나타낸다.
의도적으로 첨부된 불순물로서 CO2, 일산화탄소(CO), 산소(O2), 및 메탄(CH4)을 포함하고, 제거하기 곤란한 시스템의 "배경(background)" 불순물로서 약 2ppb의 수소(H2) 및 2ppb의 물(H2O)을 포함하는 헬륨에 대해 IMS 분석이 실시되었다. 순수 아르곤을 드리프트 가스로서 이용하면서 본 테스트를 80℃에서 실시하였으며; 샘플 가스의 유동 속도는 0.25 ℓ/분이고, 드리프트 가스의 유동 속도는 4 ℓ/분이며, Fd/Fc의 비율은 16이다. 테스트 결과는 도 3 에 곡선 c(도면의 가장 두꺼운 선)로 표기되었다.
예 3
드리프트 가스의 유동 속도 2 ℓ/분으로하고 Fd/Fc의 비율을 8로 한 상태에서 예 2 의 테스트를 반복하였다. 테스트 결과는 도 3 에 곡선 d(도면의 가장 얇은 선)로 표기되었다.
예 4
본 예는 본 발명의 제 2 의 분석 조건을 나타낸다.
의도적으로 첨부된 불순물로서 CO, CO2, O2, 및 CH4을 포함하고, "배경(background)" 불순물로서 H2및 H2O을 포함하며, 5%의 아르곤을 포함하는 헬륨-아르곤 혼합물을 샘플 가스로 이용하여 IMS 분석을 실시하였다. 순수 아르곤을 드리프트 가스로서 이용하면서 테스트를 80℃에서 실시하였으며; 샘플 가스의 유동 속도는 0.25 ℓ/분이고, 드리프트 가스의 유동 속도는 4 ℓ/분이며, Fd/Fc의 비율은 16이다. 테스트 결과는 도 4 에 표기하였다.
예 5
본 예는 본 발명의 제 3 의 분석 조건을 나타낸다.
니켈계 정화기를 포함하는 도 1 에 도시된 형태의 가스 라인의 시스템을 이용하여, 32% 아르곤을 포함하는 두개의 헬륨-아르곤 혼합물이 형성된다. 정화기를 포함하는 라인으로부터 유입되는 혼합물은 드리프트 가스로서 도입되는 반면, 의도적으로 첨부된 불순물로서 CH4을 포함하고 헬륨내에 최초부터 존재하던 "배경" 불순물로서 H2및 H2O을 포함하는 다른 가스가 샘플 가스가 된다. Fd/Fc의 비율은 1이다. 테스트 결과는 도 5 에 표기하였다.
도 6(비교)
시스템의 제거하기 곤란한 베이스를 나타내는 약 2 ppb 의 H2O 를 불순물로서 포함하고, 의도적으로 첨가된 5 ppb의 H2를 포함하며, 드리프트 가스로서 순수 헬륨을 포함하는 헬륨을 샘플 가스로서 이용하는 IMS 테스트가 실시되었다. 테스트는 80℃에서 실시되었고, Fd/Fc의 비율은 1 이었다. 테스트 결과는 도 6 에 곡선 e(얇은 곡선)로 표기하였다. 그 후에, 수소의 첨가 없이 테스트를 반복하였다(도 6 의 두꺼운 곡선 f).
테스트 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 여러 조건에서 작동시킴으로써, 결과적으로 IMS 분석 그래프를 얻을 수 있으며, 상기 그래프에서 상이한 불순물들의 피크들은 충분히 분리되어 있으며; 그에 따라 이러한 그래프는 영역을 개산(estimation)할 수 있게 하며 따라서 정량적 분석을 할 수 있게 한다.
특히, 불순물 CO2가 존재하는 경우인, 본 발명의 제 1 의 조건(예 1 및 도 2)에 따른 작동에서, 양호하게 규정되고 인식될 수 있는 피크가 나타났다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 제 2 의 조건(예 2-4, 도 3 및 4)에 따라 작동시킴으로써, 다수의 불순물의 피크의 분리를 얻을 수 있으며; 특히, 헬륨만이 샘플 가스로서 사용되었을 때, 드리프트 가스의 유동 속도와 샘플 가스의 유동 속도 사이의 비율이 큰 최적의 결과가 얻어졌다(도 3 내의 곡선 c 와 곡선 d 의 비교).
마지막으로, 본 발명의 제 3 의 조건(드리프트 가스 및 샘플 가스를 위한 헬륨-아르곤 혼합물)에 따른 작동의 경우에, 존재하는 상이한 불순물들로 인한 피크의 분리와 관련하여 양호한 결과가 얻어진다.
이와는 대조적으로, 본 발명에 따르지 않는 조건(불순물을 가지는 헬륨 가스 및 드리프트 가스로서의 순수 헬륨으로 이루어진 샘플 가스)을 이용하는 경우, 불순물을 수소이고, 인과관계를 파악하기 어려운 몇 개의 피크로 형성된 해석하기 곤란한 스펙트럼이 얻어지며, 그에 따라 여러 가지 종들에 할당되는 영역의 계산 및그에 따른 정량적인 분석은 실질적으로 불가능하게 된다.

Claims (9)

  1. - 불순물 함량이 측정되어야 하는 헬륨과 순수 아르곤으로 이루어진 헬륨-아르곤 혼합물을 샘플 가스로서 도입하고, 상기 혼합물은 0.1 내지 50%의 아르곤, 및 이온 이동도 분광계의 분리 영역내의 역류 가스로서의 순수 헬륨을 포함하며; 또는
    - 불순물 함량이 측정되어야 하는 헬륨 또는 순수 아르곤 및 헬륨의 혼합물을 샘플 가스로서 도입하고, 상기 혼합물은 0.1 내지 50%의 아르곤, 및 이온 이동도 분광계의 분리 영역내의 역류 가스로서의 순수 아르곤을 포함하며; 또는
    - 불순물 함량이 측정되어야 하는 헬륨과 순수 아르곤 사이의 혼합물을 샘플 가스로서 도입하고 그리고 불순물이 없는 헬륨-아르곤 혼합물을 역류 가스로서 도입하며, 상기 혼합물은 10 내지 80%의 아르곤 농도를 가지는;
    조건들 중 하나로 분석을 실시하는 이온 이동도 분광법에 의해 헬륨내의 불순물 농도를 측정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 헬륨 또는 헬륨의 혼합물이 샘플 가스로서 사용되고 순수 아르곤이 역류 가스로서 사용될 때, 역류 가스의 유동 속도와 샘플 가스의 유동 속도 사이의 비율은 동일하거나 또는 10 보다 큰 이온 이동도 분광법에 의해 헬륨내의 불순물 농도를 측정하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 비율은 15 내지 20인 이온 이동도 분광법에 의해 헬륨내의 불순물 농도를 측정하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 두개의 헬륨-아르곤 혼합물이 샘플 가스 및 역류 가스로서 사용될 때, 상기 혼합물은 30 내지 40%의 아르곤 농도를 가지는 이온 이동도 분광법에 의해 헬륨내의 불순물 농도를 측정하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 두개의 헬륨-아르곤 혼합물이 샘플 가스 및 역류 가스로서 사용될 때, 상기 혼합물은 동일한 아르곤 농도를 가지는 이온 이동도 분광법에 의해 헬륨내의 불순물 농도를 측정하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 유량 제어 부재(C)에 의해 혼합 비율이 첵킹됨으로써, 라인(11)으로부터 유입되는 불순물을 포함하는 헬륨의 유동과 라인(12)으로부터 유입되는 순수 아르곤의 유동이 라인(13)에서 혼합되는 시스템을 이용함으로써; 이어서 상기 얻어진 혼합물을 두개의 2차 라인(13', 13")으로 이송되는 두개의 부분으로 분할함으로써; IMS 기구(15)의 반응 영역(14)으로의 추가적인 처리 없이 상기 2차 라인들 중 제 1 의 라인(13')으로 가스의 일부를 이송함으로써; 그리고 혼합물의 부분내에 존재하는 모든 불순물들을 제거하는 정화 시스템(16)까지 상기 이차 라인들 중 제 2 의 라인(13")으로 가스의 일부를 이송하며, 이어서 IMS 기구(15)의 분리 영역(17)으로 역류 가스로서 이송함으로써, 상기 혼합물을 얻는 이온 이동도 분광법에 의해 헬륨내의 불순물 농도를 측정하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 정화 시스템(16)은 지르코늄계 또는 티탄계 게터 합금을 수용하는 정화기를 포함하는 이온 이동도 분광법에 의해 헬륨내의 불순물 농도를 측정하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 정화 시스템(16)은 니켈계 정화기를 포함하는 이온 이동도 분광법에 의해 헬륨내의 불순물 농도를 측정하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 정화 시스템(16)은 팔라듐 산화물의 촉매 베드를 더 포함하는 이온 이동도 분광법에 의해 헬륨내의 불순물 농도를 측정하는 방법.
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