TW486567B - Gas detection method and apparatus using gas reactive pigment - Google Patents

Description

486567 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（i ) 發明昔景 本申請主張源自1996年8月14日所申請之日本專利申 請編號第214736/96之優先權，其說明書之揭示併入本文 作為參考。 本發明係提示一種使用氣體偵檢劑，可自混合氣體中 偵檢至少一種含於該混合氣體中之鹵素氣體、鹵化氫氣體 、酸性氣體、氧化性氣體、鹼性氣體、或有機酸氣體等之 方法，並提示用來測定該氣體濃度之偵檢裝置。 迄今已有各方法偵檢混合氣體，如空氣中之有害氣體 。惟在混合氣體中偵檢成分氣體則相對較在液體中偵檢成 分為困難，特別在廣泛的氣體濃度範圍當中要求維持高準 確度時為甚。 快速且簡易偵檢混合氣體如空氣中之有害成分且在廣 泛濃度範圍當中要求高準確度之方法向有強烈之需要，特 別是能在廣泛氣體濃度範圍中有良好準確度之快速及簡易 偵檢半導體製造廠等排氣中之有毒成分如鹵素、或鹵化氫 Ο 近來，發明人發現四苯基撲咐及四苯基樸咐衍生物或 其金屬錯化物等為能與鹵素氣體、鹵化氫氣體、酸性氣體 、氧化性氣體、鹼性氣體或有機酸氣體等（Μ下簡稱為鹵 素氣體、鹵化氫氣體等）起反應之氣體反應性色素。因此 ，曾嘈試提供一種方法使用此種氣體反應性色素，Μ氣體 濃度與跟氣體接觸之氣體反應性色素之顔色光譜變化間之 關係所繪製之線性校準曲線，決定鹵素氣體、鹵化氫氣體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 3 39100 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 486567 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（2 ) 等之濃度。（J.Mater.Chem*1996， 6(6)，第 953至 956頁） 0 然而*吾人發現由與該氣體接觸如四苯基樸咐，之顏 色光譜之波峰高度變化來繪廣泛氣體濃度範圍而仍有高準 確度之校準曲線Μ決定氣體如：鹵素氣體、鹵化氫氣體等 濃度是有困難的。此乃因為隨著氣體濃度增加而增加之光 譜波峰高度，會在波峰仍低之時即達到平頂狀，且因為校 準曲線所提供氣體濃度與光譜高度間之線型關係僅在有限 範圍之故。因此•欲测定某氣體之濃度而言，由該氣體之 濃度與顔色光譜波峰高度之間所製作之校準曲線僅涵蓋一 定範圍有效，以致不能用。 為避免上述問題，必須將欲測氣體如：鹵素氣體、鹵 化氫氣體等稀釋或濃縮，以調整該濃度至可適用校準曲線 之程度。然而，精確地調節氣體濃度相當困難，尤在氣體 濃度之連鑛測定時，更難實施此種調節之操作。 為了在使用配備氣體反應性色素之氣體偵檢劑，Μ測 定氣體（如：鹵素氣體）濃度之方法中能使可測氣體濃度範 圍增大，發明人亦嚯試使用配備不同量之氣體反應性色素 之多數個氣體偵檢劑。（J.Mater.Che«i.,1996,6(6)第953 至956頁；及USSN 08/728,529，將其揭示併人本文參考） 。然而，在該嚐試中，多數個氣體偵檢劑之使用並不方便 〇 發明槪沭 本發明之目的係消除先前技藝之上述缺點，並提供一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 4 39100 486567 A7 B7 五、發明説明（3 ) 種i)廣泛的可测範圍（即，動態範圍）、ii)能快速回應及 iii)能使待測氣體之濃度與顔色光譜波峯高度間有寬廣之 線性關係之偵測方法及偵檢裝置。 本發明之另一目的係提供一種不僅在寬廣濃度範圍中 能偵檢待測氣體、且亦具有高靈敏度之偵檢方法及偵檢裝 置。 本發明人先前發展一種氣體偵檢劑，能提供較高之光 譜波峯（即較佳靈敏度），直至該偵檢劑之光吸收力飽和或 達到平頂狀以回應氣體濃度之增加為止。該偵檢劑係在尋 找更佳靈敏度之氣體反應性色素材料及數量Μ便配備於氣 體偵檢劑之研究當中發展成功。本發明人在使用上述氣體 偵檢劑開發偵檢氣體，如鹵素氣體，之方法當中，得知了 下列事實。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 亦即，本發明人發現使氣體偵檢劑之顔色光譜波峯成 為平頂狀之氣體濃度門檻值隨依偵檢光束所透射或偵檢光 束自其所反射之氣體偵檢劑之溫度而改變。亦即，氣體偵 檢劑之靈敏度大受偵檢光束之照射下氣體偵檢劑曝露於待 測氣體偵檢區域之溫度的影響。基於上述發現本發明即告 完成。 園忒簡铕說明 第1圖表示本發明所使用之測定槽實例之構造斷面圖； 第2圖表示本發明之溫度可控式氣體偵檢裝置實例之 構造圖； 第3圖表示本發明之溫度可控式氣體偵檢裝置另一實 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 5 3 9 1 0 0 486567 A7 B7 五、發明説明（4 ) 例之構造圖； 第4圖表示當配備四苯基樸咐（K下簡稱TPP)之氣體 偵撿劑與含有氯化氫之氮氣反應時，氯化氫濃度與偵檢光 束之反射率於三種溫度下之關係圖（於波長45 0 n m測量）。 第5圖與第4圖類似，但係以波長660nm進行測定。 第6圖表示於45°C下回應所訂HC1濃度而形成之TPP光 譜圖形。 第7圖表示當配備5,10,15,20 -肆（4 -溴苯基 23H-樸咐（Μ下簡稱TP(4-Br)P)之氣體偵檢劑與含有氯化 氫之氮氣反應時，氯化氫濃度與偵檢光束之反射率於二種 溫度下之關係圖（於波長45 2 nm之下測量）。 第8圖表示於45t!下回應所訂HC1濃度而形成之（TP( 4 - Br ) Ρ)光譜圖形。 第9圖表示當配備四溴四苯基樸咐（W下簡稱Br 4 TPP )之氣體偵檢劑與含有氯化氫之氮氣反應時，氯化氫濃度 與偵檢光束之反射率於二種溫度下之關係圖（波長45 2 nm下 測量）。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第10圖表示於45t：下回應所訂HC1濃度而形成之（Br4 TPP)光譜圖形。 第11圖表示當配備四溴四苯基樸咐絡鋅（Zn Br4 TPP) 之氣體偵檢劑與含有氯化氫之氮氣反應時，氯化氫澹度與 偵檢光束之反射率於二種溫度下之關係圖。 第12圖表示於45°C下回應所訂HC1濃度而形成之Zn Br4 TPP之光譜圖形。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 6 39100 486567 A7 B7 五、發明説明（5 ) 圖上數字各顯示下列機件： 1 測定槽 2 基材 3 偵檢劑 4氣體樣品 5 排氣 6 鹵素燈 7 投射器/接受器 8光纖 9 加熱器 10 外部溫度控制器 11 倍增光測器（multiphotometric detector) 12 電腦 13 氣體通道 14 投射器 15 接受器 齩佯亘艚管_例夕敘沭 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 因此，本發明提供一種使用氣體反應性色素之氣體偵 檢方法，包括 提供配備下列通式（1)所示之四苯基樸啉或其衍生物 ，或下列通式（2)所示之四苯基樸咐之金鼷錯化物或其衍 生物作為氣體反應性色素之氣體偵檢劑； 導引至少一種選自由鹵素氣體、鹵化氫氣體、酸性氣 體、氧化性氣體、鹼性氣體、及有機酸氣體所組成組群之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 7 3 9 1 0 0 486567 A7 B7 五、發明説明（6 ) 待測氣體，與上述氣體偵檢劑接觸； 當偵檢劑與待測氣體接觸時，維持偵檢劑或其附近之 溫度在40至90P之範圍，較佳在40至801 ，更佳在40至60 1C之範圍； 當偵檢劑與待測氣體接觸且維持在該溫度時，以光束 照射偵檢劑；最後 測量自氣體偵檢劑反射或透射之光線光譜，光譜之強 度表示該待測氣體之濃度： 通式（1): (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

通式（2): 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 8 39100 486567 A7 B7 五、發明説明（7 )

在通式（1)及通式（2)中， R表示選自由氫原子、鹵原子、硝基、氰基、及較佳 具有1至10個碳原子之烷氧基所組成組群之取代基， G表示在四個苯基上之選自由鹵原子、羥基、磺酸基 、羧基、烷基中較佳具有1至10個碳原子者，烷氧基中較 佳具有1至10個碳原子者，以及胺基所組成組群之取代基 % a，b，c及d可相同或不相同，各表示0至5之整數，且 G在各苯基上之取代位置亦可相同或不相同， 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ表示過渡金屬。 偵掄獮麼 依據本發明之氣體偵檢方法，當偵檢劑與待測氣體接 觸時，配備氣體反應性色素之偵檢劑之溫度係維持在40 1C 或更高。此點對於不僅在寬廣之氣體濃度範圍且具有高回 應速度時之氣體偵檢而言，相當重要。本發明人發現溫度 越高*待測氣體之可測濃度範圍越寬。因此當需要較廣之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 9 39100 486567 A7 B7 五、發明説明（8 ) 測量範圍時，則在儘可能高之溫度下進行偵檢較好，而可 依實際情況，如：氣體反應性色素之安定性，待測氣體之 腐蝕作用等Μ決定溫度之上限，例如80或901等。無論如 何，熟習此技藝之人士會了解可依據目的與情況選擇在40 至90t：之範圍中之溫度。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者，欲Μ配備色素之氣體偵檢劑偵檢之氣體之可測 濃度範圍，可藉由適當選擇40至8〇υ之範圍之偵檢區域溫 度而予Μ控制。因此，藉由選擇氣體偵檢劑之動態範圍可 Μ ”掌握待測氣體之可測濃度範圍”，使得（1)能由使用該 氣體偵檢劑Μ較高準確度但較窄濃度範圍之方式測定待測 氣體之濃度，或（2)能由使用該氣體偵測劑在更寬廣之濃 度範圍但Μ較低之準確度測定待測氣體之濃度。更詳言之 ，可將氣體偵檢劑與各種濃度之待測氣體於40至80 t：之範 圍內之數種不同溫度下接觸，Κ繪製表示氣體偵檢劑之顔 色密度（光譜）與待測氣體之濃度間關係之數條校正曲線。 據此，可Κ藉由光譜回應各種氣體濃度而快速改變之校準 曲線Μ改進偵檢靈敏度。另一方面，藉著使用在更廣之氣 體濃度範圍下為線性之校準曲線，而使更廣濃度範圍之氣 體偵檢成為可能。 Μ=ί ΑΑ cr D£f XiL /¾ -=4=^. 獮》腊反M性B君 通式（1)所示之四苯基樸咐或其衍生物、及通式（2)所 示之四笨基樸咐之金屬錯化物或其衍生物係一般已知者， 且見述於例如：Inorg.Chem.(1991),30，第 239 至 245 頁， 將此揭示併入本文參考。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'乂297公釐） 10 39100 486567 A7 B7 五、發明説明（9 ) 參閲表示本發明之氣體偵檢劑中所用之氣體反應性色 素之構造之通式（1)，在屬於通式（1)中之樸咐核之四個吡 咯環上之各取代基R表示氫原子、鹵原子、硝基、氰基或 烷氧基，且在接著於樸咐核之四個苯基上之（G)a、（G)b、 (G)c、及（G)d取代基之數目a、b、c、及d可相同或不相同 之0至5之整數。此等取代基於四個苯基上之位置亦可相同 或不相同。G表示選自由氫原子、鹵原子、羥基、磺酸基 、羧基、烷基、烷氧基及胺基所組成組群之取代基。 當R與G二者均表示氫原子時，氣體反應性色素則為四 苯基樸咐。 參関表示本發明之氣體偵檢劑中所使用之氣體反應性 色素之構造之通式（2)，在通式（2)中屬於撲咐核之四個吡 咯環上之各取代基R表示氫、鹵原子、硝基、氰基、或烷 氧基。Μ表示過渡金屬原子如鋅、銅、鐵、鎳、鈷、錳、 鈦、鋁等，其中，鋅、鈷、及鐵尤佳。此處，鹵原子意謂 F、Cl、Br、I及At。G及a、b、c與d具有如通式（1)所界定 之相同意義。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 通式（1)之四苯基樸啉或其衍生物之實例可述及： 四苯基樸啉； 肆（4 -溴苯基）樸琳； 肆（4-氯苯基）樸咐； 肆（4-甲氧苯基）樸咐； 肆（4 -辛氧苯基）樸咐； 5 -羥苯基-10,15,20-三苯基撲咐； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） Π 39 100 486567 A7 B7 五、發明説明（1G) 四溴四苯基樸咐 及 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 實 、氣之配體該化素色 體光中光化或 前化 之 體測態 備氣射 變色性 氣 之明由變種 觸變 物 氣待狀製與透譜性應 之素發，之一 接色 生 氫 <子 Μ 體由光應反 素色本時料或 體顏 衍 化體電可氣藉 之反體 色性於化顏光 氣之 其 鹵氣該，測Μ束之氣 性應。變性燈 該發 或 、酸。此待，光撐稱 應反量 有應素 與誘 物 體機化 因使束 檢支簡 反W測 譜反鹵 即應 化 氣有變。後光 偵所中 體可而 光出、 ί 反 錯 素或之變然檢 之上文 氣，形束測光 Jr 屬 鹵體態改，偵 射體下 備變情 光待白 色與 金 ：氣狀譜劑射反載在 配改之之，然 顏«) 之 如性子光檢照劑之將 之度變射束自 始高 咐 。體鹼電收偵劑檢劑式 觸密改反光為 原¾ 樸 鋅氣、子吸體檢 偵檢模 接色之 或檢可 r/. 。 基 絡與 體分或 氣偵體 偵量。體顔度 射偵源 之及 啉苯 咐素氣素色之對氣體測定氣或高透之光 素置 樸四 樸色 性色顔素時該氣種測與變或器器之 色位 基之 基性 化至之 色同自在此之，改 / 檢檢束。性之 苯} 苯應氧導素性，或量。化式色及偵偵光束應峯 四(2: 四反、，色應觸劑測化變方顔置體體檢光反波 溴式及溴體體應得反接檢，變譜此之位氣氣偵色體譜 八通述四氣氣反使體劑偵式色光 K 劑峯自向該單氣光 可 性} 化氣檢體方顔中 檢波當射而種 素 例 酸體變 有偵氣 之之素 偵譜，源。多 色 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 12 39100 486567 A7 B7 五、發明説明（11 ) 」（即，與該氣體接觸後之色素光譜波峯之位置及/或高度 之變化）係視個別之氣體反應性色素而定。 回應待測氣體而致之氣體反應性色素之光譜波峯位置 或高度之變化按照色素及被測氣體之種類而不同，但該變 化係可逆者，因此，在被測氣體不存在時，色素之光譜將 快速恢復，故色素可供連鑛測定之用。 當藉由測量氣體偵撿劑之顔色密度Μ判定樣品中所關 心之氣體濃度時，測量之再現性係非常重要之因素。良好 再現性之測量法一般可藉由下述而獲知：觀察偵檢光束之 光學密度隨著指向樣品之波長改變而變化；亦即，藉由掃 描透射氣體偵檢器或自氣體偵檢器反射之偵檢光束之光譜 Κ發現光譜之波峯，然後Μ展顯波峯值之波長光束作為偵 檢用光束*測量所關心之材料之顔色密度。 氣體偵檢劑 通常將氣體反應性色素塗敷於載體上Κ增加色素與氣 體接觸之面積。因此，「氣體偵檢劑」一詞在本文中彙稱 不單指氣體反應性色素本身亦包括彼等支撐於載體上者。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 氣體偵檢劑可藉由將上述氣體反應性色素之一種與基 質聚合物及該聚合物所用之增塑劑一起溶解於溶劑中，將 該溶液塗敷在適當載體上並乾燥而製得。較佳之溶劑係均 能夠溶解聚合物與色素雙方者，如：二甲基甲醯胺、二鸣 烷、甲苯及甲笨與乙醇（8:2)之混合物。吾人已知氣體偵 檢劑之靈敏度隨氣體反應性色素之濃度Κ及基質聚合物與 增塑劑間之比率而變。適當選擇此等因素，期望本發明所 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 13 39100 486567 A7 B7 五、發明説明（12 ) 用之氣體偵檢劑能具有高靈敏度。 氣體偵檢劑中所使用之基質聚合物及增塑劑並無特別 限制，只要是透明且可溶解於用Μ溶解氣體反應性色素之 溶劑中，Μ及在氣體反應性色素之吸收波長附近不具有任 何實質之吸收波峯即可。 此種聚合物材料之實例包含Nafion(杜邦商品名，全 氟化離聚物）、乙基纖維素、乙氧乙基纖維素、乙酸纖維 素酯、乙酸丁酸纖維素酯、改質澱粉、聚乙烯吡咯烷酮、 乙烯基吡咯烷酮共聚物、聚甲基乙烯基醚及甲基乙烯基醚 共聚物。 與該聚合物材料混合之增塑劑可包含鄰苯二酸酯，如 鄰苯二酸二丁酯或鄰苹二酸二乙基己酯（亦稱為鄰苯二酸 二辛酯）；二醇酸酯如：乙二醇酸乙酯酞醯酯或乙二醇酸丁 酯酞醯酯；或磷酸酯如：磷酸三丁酯或磷酸三甲苯酯。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 氣體偵檢劑之形態並無特別限制，只要能配備氣體反 應性色素基質聚合物及增塑劑即可。亦可由含有氣體反應 性色素之未受支撐之聚合物組物所組成，或可為支撐於載 體上之此種組成物。較佳之載體為鋁氧基材、玻璃片、光 纖、紙片、玻璃珠、及矽膠，但不限於此等實例。 使用偵檢劑測量待測氣體之方法並無特別限制，只要 能藉由使待測氣體與氣體偵檢劑接觸且測量該氣體偵檢劑 之顔色變化而偵檢出至少鹵素氣體、鹵化氫氣體、酸性氣 體、氧化性氣體、鹼性氣體及有機酸酸氣體之一種即可。 顔色變化可藉由比較偵檢劑之顔色密度而測得，測量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1 4 3 9 1 0 0 486567 A7 B7 五、發明説明（13 法可為視覺觀察，但較佳之測量法係以下列方式之一進行 者 劑 偵量 檢 射收 偵 照吸 向 束光 指 光之 量 用束 測 使光 Μ 在之 可 可射 化 化反 變 變劑 色 色檢 顔 顔偵 之 之自 素 ♦, 素或 色得色劑 性測性檢 應 而應偵 反化反射 體變體透 氣譜氣量 } 光 } 測 (1束(2Κ 光 劑 之 檢 偵 長 射波 照種 束多 光在 得用束 測使光 下在之 況可射 情化反 之變劑 ， 色檢 化顏偵 變之自 之素或 量色劑 光性檢 螢應偵 量反射 測體透 以氣量 或 } 測 ,(3Μ 化 劑 變 撿 偵 射 照 束 光 用 使 在 可 化 或變 ; 色 得顔 測之 而素 下色 況性 情 0 之反 化體 變氣 色 } 顔(4 之 處 Μ 情 波之 Way S 多差 在之 束化 光變 之色 射顔 反之 劑處 檢 長 偵波 自 種 或多 劑在 檢量 偵測 射及 透化 量變 測色 K 顔 劑之 檢處 得 測 下 置 況奘 制較 限 〇 不可 並即 造内 構道 其通 , 之 置體 裝氣 檢測 偵待 明有 發於 本置 之配 劑劑 檢檢 偵 偵 體體 氣氣 用該 使要 只 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 檢 偵 攪 氣 f 圖 2 第 閲 參 ο 造 構 之 示 所 圖 2 第 如 有 具 置 裝 之 佳 材劑 基檢 之偵 內體 I氣 制 控 Μ 用 係 ο 1i 器 制 3 控 劑度 槽 定 測 在 位 於 容 收 係 2 3 溫檢 部偵 外體 及氣 9在 器0 ^ 溫 ο 1 之 上 7 器 受 接 射 投 束 光 之 器 6 射燈 投素 置鹵 設自 方來 前而 之8 2 纖 材光 基由 之經 3 ? 9 將 劑 7 材 基 之 方 下 3 劑 檢 偵 器 測 光 增 倍 至 送 傳 ten 涵 穿 4 光品 之樣 射體 反氣 所 〇 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 器體 受氣 接 自 /受 器 接 射W 且 投 號測 訊使 之時 收同 接， 所ί 器 受 接 槽 定 測 過 5 1Χ 39100 486567 A7 B7 五、發明説明（14 ) 定槽1之内部維持於40至80 °C之溫度，Μ測定氣體偵檢劑 3與ΤΡΡ反應後之反射光譜之變化。將測量結果輸入電腦 1 2進行資料處理。 偵檢裝置之另一實例表示於第3圖，其中，氣體偵檢 劑係由塗覆著含有氣體反應性色素之上述溶液之光纖8所 組成者。氣體偵檢劑配於氣體樣品所通過之氣體通道13内 。來自鹵素燈6之偵檢光束係經由投射器14射入光纖8內， 離開光纖8之光束Μ接受器15接收，且訊號傳送至倍增光 測器11用以測量。投射器與接受器可組合於一體。 第1圖表示第2圖裝置之具體實施例中所使用之測定槽 細節。測定槽1包含可使氣體樣品通過之入口管及出口管 、在基材2上之偵檢劑3、付有加熱器9與溫度控制器10之 溫度控制裝置、以及允許偵檢光束進出之孔口等。測定槽 1之空間係偵檢區域。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第2圖中所示之偵撿裝置之偵檢區域中，氣體偵檢劑 3與鋁氧基材2係放置在測定槽1中。測定槽1如同第1圖， 備有加熱器9及控制其溫度之外部溫度控制器10。將經由 氣體入口所導入之氣體樣品與氣體偵檢劑3接觸。然後使 用經由光纖自投射器/接受器7所引導之光束照射偵檢劑， 同時藉由外部溫度控制器加熱所連結之加熱器9而使測定 槽1維持於預設溫度。自氣體偵檢劑3反射之光束被投射器 /接受器7所接收，然後經由光纖8被倍增光測器11所量測 。測定槽1之氣體樣品自氣體出口排出作為廢氣。 管例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 1 6 3 9 1 00 486567 A7 B7 五、發明説明（15 ) 使用上述氣體偵檢裝置之本發明氣體偵檢方法將藉由 實例更詳细說明，但下列實例不應被解釋成限制本發明。 雖然將參考第2圖之偵檢裝置於下列實例中說明本發明* 但藉由各種形式如第3圖中所示者之偵檢裝置亦可達到類 似結果。只要是不背離本發明之範圍及真意，本發明可Μ 按其他修正之模式施行。 奮例1 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 氣體偵檢劑之配製法如下，四苯基樸咐（ΤΡΡ)與乙基 纖維素（EC)做為基質聚合物而鄰苯二酸二乙基己酯做為增 塑劑。取0.33克鄰苯二酸二乙基己酯加入1克乙基纖維素 中，然後此增塑基質中加入1.ΟΧΙΟ — 5莫耳之四苯基樸咐 即成。然後將此氣體偵檢劑塗敷於鋁氧基材上，上述偵檢 劑則放置在裝有溫度控制設備之測定槽內。順序將氮氣中 含有 0、 1、 2、 5、 10、 15、 20、 30、 40及 50ppm 之氯化氫 之氣體混合物導入溫度訂為30°C、451C、或60C之測定槽 ，使得含有氯化氫之氣體混合物與氣體偵檢劑接觸。使用 波長450rini之偵檢光束，及自氣體偵檢劑反射之光束Μ倍 增光測器所測之結果，示於第4及5圖。 第4圖表示溫度對於Κ配備ΤΡΡ之偵檢劑可測得之HC1 濃度範圍之效應。在各溫度及波長450rini之下，吸收波峯 高度對HC1濃度關係予以繪圖。圖上表示藉由溫度訂於30 t：之測定槽之先前測量方式，僅能在Ορριη至lOppm之範圍 内測定氯化氰氣體之濃度；然而，藉由將測定槽溫度升高 至45C ，可測定Ορριη至30ppro之範圍之氯化氫氣體濃度； 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'乂297公釐） 17 39100 486567 A7 B7 五、發明説明（16 ) 甚至藉由將測定槽溫度升高至601C ，可測定Ορριη至50ppm 範圍之氯化氫氣體濃度。 第5圖表示如第4圖之類似圖形，但用波長660riiB進行 測量。 第6圖表示於45¾時回應所訂HC1濃度而形成之TPP之 各種光譜圖形。 實倒」- 使用5,10,15,20-肆（4-溴苯基）-2111,23[1-樸咐（了？（4-Br)P)作為色素進行如實例1之類似試驗。每克乙基纖維素 使用1.18X 10_5莫耳之色素及2.56X 10_3莫耳增塑劑。結 果總述於第7及8圖。 第7圖表示溫度對於以包括TP(4-Br)P之偵檢劑可測得 之HC1濃度範圍的效應。在各溫度及波長452rini之下吸收波 峯高度對HC1濃度闞係予以繪圖。第8圖表示於431〇時，回 應所示HC1濃度而形成之TP(4-Br)P之各種光譜圖形。 奮例3 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 使用四溴四苯基樸咐（Br 4 TPP)作為色素，進行如實 例1中之類似試驗。每克乙基纖維素使用l.l〇xl(T5莫耳 色素及2.56X10_3莫耳增塑劑。結果總述於第9及10圖。 第9圖表示溫度對於Μ配備Br 4 TPP之偵檢劑可測得 HC1濃度範圍之效應。在各溫度及波長452ηπι之下，吸收波 峯高度對HC1濃度關係予Μ繪圖。第10圖表示於431C時， 回應所示HC1濃度而形成之Br4 ΤΡΡ之各種光譜圖形。 啻例4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 1 8 3 9 1 0 0 486567 A7 B7五、發明説明（17) 使用四溴四苯基樸啉絡鋅（Zn Br4 TPP)作為色素，進 行如實例1中之類似試驗。每克乙基纖維素使用1.10X 1〇_5莫耳色素及2.56X 1(Τ3莫耳增塑劑。結果表示於第11 及1 2圖。 第11圖表示溫度對於Κ包括Zn Br4 ΤΡΡ之偵檢劑可測 得HC1濃度範圍之效應。在各溫度及波長476ηπι之下，吸收 波峯高度對HC1濃度關係予Μ繪圖。第12圖表示於43Ϊ：時 ，回應所示HC1濃度而形成之Zn Br4 ΤΡΡ之各種光譜圖形 〇 在藉由使待测氣體與配備氣體反應性色素（四苯基樸 咐或四苯基樸咐衍生物或其金屬錯化物）之氣體偵檢劑接 觸Μ偵檢待測氣體之氣體偵檢方法與裝置中，可藉由升高 氣體偵檢區域之溫度為40至80它之範圍即可增寬氣體之可 偵檢濃度範圍Μ及增進偵檢速度（或回應速度）。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 39100

Claims (1)

1. 486567 附 i^r -----1>;> 年β Β … •御!： 2 ——-—， ，、告本 曰·二 年 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 售f 第δ 6 1 1 1 4 3 9號^~東厂申ΊΤ^ " 申請專利範圍修正本 (90年10月18日） .提供配備下列通式（1)所示之四苯基樸啉或其衍 生物、或下列通式（2)所示之四苯基樸啉之金屬錯化 物或其衍生物作爲氣體反應性色素之氣體偵檢劑； 導引至少一種選自由鹵素氣體、鹵化氫氣體、酸 性氣體、氧化性氣體、鹼性氣體及有機酸氣體所組成 組群之待測氣體，與上述氣體偵檢劑接觸； 當偵檢劑與待測氣體接觸時，維持偵檢劑或其附 近之溫度在40至60°C之範圍； 當偵檢劑與待測氣體接觸且維持在該溫度時，以 光束照射偵檢劑；最後 測量自上述氣體偵檢劑反射或透射之光線的光譜 ’在此，光譜之強度表示該待測氣體之濃度： 通式（1):

   G)b 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )A4規格（210 X 297公董) 1 39100 486567 H3 通式（2).·

   在通式（1)及通式（2)中， R表示選自由氫原子、鹵原子、硝基、氰基、及 烷氧基所組成組群之取代基， G表示在四個苯基上之選自由鹵原子、羥基、擴 酸基、羧基、烷基、烷氧基及胺基所組成組群之取代 基， a、b、c及d可相同或不相同，且各表示0至5之整 數，且G在各苯基上之取代位置亦可相同或不相同， Μ表示過渡金屬。 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 2, 如申請專利範圍第1項之氣體偵檢方法，其中該氣體 偵檢劑配備與基質聚合物及增塑劑一起支撐於載體上 之氣體反應性色素。 3. 如申請專利範圍第1項之氣體偵檢方法，其中該氣體 反應性色素爲四苯基樸啉，而光譜測量係大約在波長 450nm之下進行。 4·如申請專利範圍第1項之氣體偵檢方法，其中該氣體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )A4規格（210 X 297公复) 2 391⑻ 486567 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 H3_ 反應性色素爲四苯基樸啉，而光譜測量係大約在波長 660nm之下進行。 5.如申請專利範圍第1項之氣體偵檢方法，其中，混合 氣體中所含之濃度爲0至50ppm之HC1時，不必將混合 氣體預先稀釋或濃縮即可測得。 6· —種偵檢含於混合氣體中之有害氣體之氣體偵檢裝置 ，包括以下之（1)、（2)及（3): (1)測定槽，其包括以下之（A)、（B)及（C); (A) 導引待測氣體之通道，待測氣體包含鹵素氣體、 鹵化氫氣體、酸性氣體、氧化性氣體、鹼性氣體以及有 機酸氣體中之至少一種； (B) 於上述通道內裝設配有支撐於載體上之氣體反 應性色素之氣體偵檢劑；其中該氣體反應性色素爲下列 通式（1)所示之四苯基樸啉或其衍生物，或下列通式（2)所 示之四苯基樸啉之金屬錯化物或其衍生物； 通式（1):

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )A4規格（210X 297公楚) 3 39100 486567

   在通式（1)及通式（2)中， R表示選自由氫原子、鹵原子、硝基、氰基、及 烷氧基所組成組群之取代基， G表示在四個苯基上之選自由鹵原子、羥基、磺 酸基、羧基、烷基、烷氧基及胺基所組成組群之取代 基， a、b、c及d可相同或不相同，且各表示0至5之整 數，且G在各苯基上之取代位置亦可相同或不相同， Μ表示過渡金屬； 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 及 (C)用以直接或間接加熱氣體偵檢劑於40至60°C之溫 度之加熱裝備； (2) 用以照射上述氣體偵檢劑之光源以及將光束自光源 導引至氣體偵檢劑之設施； 及 (3) 當上述氣體偵檢劑被照射時，用以偵檢自氣體偵檢 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )A4規格（210 X 297公D 4 39100 486567 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 90. 1Β 劑透射或反射之光束光譜變化或其強度之裝備。 7.如申請專利範圍第6項之氣體偵檢裝置，其中該氣體 偵檢劑包括與基質聚合物及增塑劑一起被支撐於載體 上之氣體反應性色素。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )Α4規格（210 X 297公楚) 5 39100