TWI721570B - 濃度測定裝置 - Google Patents
濃度測定裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI721570B TWI721570B TW108134542A TW108134542A TWI721570B TW I721570 B TWI721570 B TW I721570B TW 108134542 A TW108134542 A TW 108134542A TW 108134542 A TW108134542 A TW 108134542A TW I721570 B TWI721570 B TW I721570B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- light
- window
- chamber
- flow path
- gasket
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 84
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 6
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N21/03—Cuvette constructions
- G01N21/05—Flow-through cuvettes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N21/03—Cuvette constructions
- G01N21/031—Multipass arrangements
- G01N2021/0314—Double pass, autocollimated path
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/08—Optical fibres; light guides
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Optical Measuring Cells (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
濃度測定裝置(100)係具備：具有流路之測定室(4)、光源(1)、檢測從測定室出射的光之光檢測器(7)、及根據光檢測器的輸出來運算被測定流體的吸光度及濃度之運算部(8)，測定室係具備：室本體、以與流路接觸的方式固定於室本體之窗部(3)、及將透過窗部而入射測定室的光予以反射之反射構件(5)，窗部是透過墊片(15)並藉由窗按壓構件(30)來固定於室本體(40)，在支承窗部之墊片的第1面設置環狀的密封用突起部(15a)，在支承墊片之與第1面為相反側的第2面之室本體的支承面(42)也設置環狀的密封用突起部(42a)。
Description
本發明是關於濃度測定裝置，特別是關於藉由檢測通過測定室(cell)內之光的強度來測定被測定流體的濃度之濃度測定裝置。
以往，結合於氣體供給線路且用於測定流過氣體供給線路之氣體的濃度之濃度測定裝置(所謂聯機型(inline type)濃度測定裝置)是已知的，該氣體供給線路是用於將由有機金屬(MO)等的液體材料、固體材料所形成之原料氣體供給半導體製造裝置。
在這種濃度測定裝置，是透過入射窗而從光源讓既定波長的光入射供被測定流體流過的測定室，將通過了測定室內的透射光由受光元件接收，藉此測定吸光度。此外，根據所測定的吸光度，利用朗伯比爾定律可求出被測定流體的濃度(例如，專利文獻1~3)。
又在本說明書，將用於檢測被導入其內部之被測定流體的濃度之各種透射光檢測構造統稱為測定室。測定室，除了從氣體供給線路分支而分開配置之室構造以外，還包含像專利文獻1所示般之設置於氣體供給線路的途中之聯機型的透射光檢測構造。
在專利文獻2揭示一種反射型的濃度測定裝置，是在測定室的端部設置反射構件，根據在測定室內來回一次後之光的吸光度來檢測流過測定室內之流體的濃度。此外，在專利文獻3揭示一種濃度測定裝置，是在測定室的下游側設置壓力感測器，根據光檢測器的輸出來求出被測定流體的吸光度，並根據吸光度和壓力感測器的輸出來運算被測定流體的濃度。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-219294號公報
[專利文獻2]國際公開第2018/021311號
[專利文獻3]日本特開2018-25499號公報
[發明所欲解決之問題]
在聯機型濃度測定裝置，為了將在內部形成有流路之測定室適切地密封，必須將光入射用或光出射用的窗部氣密固定於室本體的端部。然而，像以往那樣使用窗按壓構件進行窗部之固定的情況，若在室本體的支承面設置密封用的環狀突起，在緊固時環狀突起會被窗部壓扁，而有當進行窗部的更換後密封性會降低的問題。
本發明是有鑑於上述問題而開發完成的，其主要目的是為了提供一種濃度測定裝置，其密封性良好，且再使用性提高而容易維護。
[解決問題之技術手段]
本發明的實施形態之濃度測定裝置，係具備：具有供被測定流體流過的流路之測定室、發出往前述測定室的入射光之光源、檢測從前述測定室出射的光之光檢測器、以及根據前述光檢測器的輸出來運算前述被測定流體的吸光度及濃度之運算部，前述測定室係具備：室本體、以與前述流路接觸的方式固定於前述室本體之窗部、及隔著前述流路而與前述窗部對置之反射構件，該反射構件，是讓從前述光源透過前述窗部而對前述測定室入射後的光反射，並讓反射後的光透過前述窗部從前述測定室出射；前述窗部，是透過墊片而藉由窗按壓構件固定於前述室本體，在支承前述窗部之前述墊片的第1面設置環狀的密封用突起部，在前述室本體之支承面也設置環狀的密封用突起部，該支承面是支承前述墊片之與前述第1面為相反側的第2面，在藉由前述窗按壓構件將前述窗部緊壓於前述室本體時，使設置於前述墊片的前述第1面之密封用突起部變形，且藉由設置於前述室本體的前述支承面之前述密封用突起部而使前述墊片的前述第2面變形。
在某實施形態中，相對於與前述流路之中心軸正交的面，前述窗部之面是以1°~5°的傾斜角傾斜地配置。
在某實施形態中，前述窗按壓構件之按壓前述窗部的下表面和與前述下表面對置的上表面是形成為非平行，以與前述光源連接之準直器的中心軸和前述流路的中心軸平行的方式，在前述窗按壓構件的上表面固定著準直器。
在某實施形態中，前述運算部構成為，根據測定在前述測定室的流路來回之光的強度之前述光檢測器的檢測信號，依據朗伯比爾定律來求出流體濃度。
在某實施形態中，在前述測定室的兩端部設置與前述流路連通之流入口和流出口，前述流入口和流出口是設置在前述流路的第1側和與前述第1側對置的第2側，藉此形成為縱型的測定室。
在某實施形態中，前述光源和前述測定室是藉由包含光纖之導光構件而分離地設置，前述光源是將複數個波長的紫外光合成而構成，前述反射構件係包含：由包含鋁的材料所形成之反射層、或由介電質多層膜所構成的反射層。
[發明之效果]
依據本發明的實施形態所提供之濃度測定裝置，縱使在進行窗部之更換等時仍可維持密封性，且提高了維護性。
以下，參照圖式說明本發明的實施形態，但本發明並不限定於以下的實施形態。
圖1係顯示本發明的實施形態之濃度測定裝置100的整體構成之示意圖。濃度測定裝置100係具備：具有結合於氣體供給線路的測定室4之高溫氣體單元50、與高溫氣體單元50分離地配置且包含光源1及運算部8等之電氣單元52。高溫氣體單元50和電氣單元52，是藉由光纖10a及感測器纜線(sensor cable)10b來連接。
高溫氣體單元50，按照被測定流體的種類雖有被加熱到例如100℃~150℃左右的可能性，但與其分離之電氣單元52典型上是維持於室溫(無塵室氛圍等)。作為被測定流體，可列舉例如含有三甲基鎵(TMGa)、三甲基鋁(TMAl)等的有機金屬材料之程序氣體(process gas)。又在此雖稱為「高溫氣體單元」，但不一定成為高溫，當使用常溫(室溫)或常溫以下的氣體的情況，也會有在不成為高溫(未加熱)的狀態下使用的情況。
此外，在圖示的態樣，在電氣單元52，是利用裝置網路通訊等來連接外部控制裝置54。外部控制裝置54，可對濃度測定裝置100發送動作控制信號，並從濃度測定裝置100接收測定濃度信號。
在高溫氣體單元50設置測定室4，測定室4係具有被測定流體的流入口4a、流出口4b及朝長邊方向延伸之流路4c，且設有與流路4c接觸之透光性的窗部(透光板)3。此外，在測定室4設置：用於讓入射的光反射之反射構件5。在本說明書中的光，不僅是可見光線，至少包含紅外線、紫外線，且可包含任意波長的電磁波。此外，透光性是指，對於入射測定室4的前述光，其內部透過率高達可進行濃度測定的程度。
測定室4的窗部3，是藉由窗按壓構件30固定於室本體40，在窗按壓構件30安裝與光纖10a連接後的準直器6。準直器6係具有準直透鏡6a，能讓來自光源1的光以平行光的形式入射測定室4，此外，準直器6可接收來自反射構件5的反射光。準直器6設計成，縱使流過測定室4之被測定對象的氣體為高溫時，仍不致破損而能高精度地進行濃度測定。
此外，在本實施形態，在高溫氣體單元50中設置：用於檢測流過測定室4內之被測定流體的壓力之壓力感測器20。壓力感測器20，在本實施形態雖配置於測定室4之流出口4b的下游側，但亦可設置於測定室4的上游側，亦可設置於測定室4之流路4c的途中。壓力感測器20，只要能測定存在於測定室4內的流路4c之流體的壓力即可，可具有任意的態樣，能利用公知之種種的壓力感測器。此外，在測定室4設置：用於測定被測定流體的溫度之溫度感測器11(在此為電阻測溫計)。壓力感測器20及溫度感測器11的輸出是透過感測器纜線10b而輸入電氣單元52。溫度感測器11，在本實施形態雖配置於流出口4b的附近，但只要能測定存在於流路4c內之流體的溫度即可，可設置在流入口4a附近、或是壓力感測器20的附近、窗部3。
在電氣單元52設置：產生入射測定室4內的光之光源1、接收從測定室4出射的光之測定光檢測器7、根據從測定光檢測器7輸出之對應於所接收之光的強度之檢測信號來運算被測定流體的濃度之運算部8、以及接收來自光源1的參考光之參考光檢測器9。
在本實施形態，測定光檢測器7和參考光檢測器9是隔著分束器12而對置。分束器12，是讓來自光源1之光的一部分入射參考光檢測器9，且讓來自測定室4的檢測光入射測定光檢測器7。作為構成測定光檢測器7及參考光檢測器9的受光元件，可適當地使用例如光二極體、光電晶體。
運算部8，例如是由設置於電路基板PCB上之處理器、記憶體等所構成，包含根據輸入信號執行既定的運算之電腦程式，可由硬體和軟體的結合來實現。
光源1，在本實施形態是使用2個發光元件13A、13B而構成，發光元件13A、13B是發生不同波長的紫外光之LED。使用振盪電路讓頻率不同的驅動電流流過發光元件13A、13B，藉由進行頻率解析(例如快速傅立葉變換、小波變換)，可根據測定光檢測器7所檢測的檢測信號來測定對應於各波長成分之光的強度。發光元件13A、13B所發出的光，藉由WDM(波長分割多工方式)的合波器14合成而入射測定室4。發光元件13A之光的波長是例如300nm，發光元件13B之光的波長是例如365nm。作為發光元件13A、13B，也能使用LED以外的發光元件，例如LD(雷射二極體)。此外，除了使用複數個波長不同的合波光作為光源以外，也能利用單一波長的光源，在此情況，可省略合波器、頻率解析電路。發光元件也能設置3個以上，可構成為僅利用其中被選擇之任意的發光元件來生成入射光。此外，在合波器14可如圖示般安裝電阻測溫計14a。再者，發光元件所發出的光，不限定於紫外光，亦可為可見光、紅外光。
在濃度測定裝置100中，光源1和測定室4是利用作為導光構件之光纖10a來連接。來自光源1的光是利用光纖10a往測定室4的窗部3導光。此外，光纖10a還兼具有：將藉由反射構件5反射的光往測定光檢測器7導光的功能。光纖10a，可為包含入射光用的光纖和檢測光用的光纖者，可為以光纖束的態樣提供者。
圖2係顯示測定室4之更詳細的構成之剖面圖。測定室4，是在不鏽鋼製的室本體(室塊)40中所形成的，在室本體40是透過墊片等來連接後段塊45。在後段塊45的流路安裝壓力感測器20，可測定被測定流體的壓力。
測定室4的流入口4a和流出口4b是配置在流路4c的兩側(圖式中之流路4c的右側和左側)，當結合於氣體供給線路時，濃度測定裝置100構成為整體而言是沿水平方向讓氣體流過，相對於此，流路4c是朝與氣體供給線路之整體的流動方向正交的方向延伸。在本說明書，將如此般的構成稱為縱型的測定室4。如果使用縱型的測定室4，當結合於氣體供給線路時可節省空間，且容易維護。又圖示的測定室4，流入口4a是配置在反射構件5的附近，流出口4b配置在窗部3的附近，但在其他態樣，流入口4a配置在窗部3的附近且流出口4b配置在反射構件5的附近亦可，又流路4c不一定要朝與整體的流動方向正交的方向延伸。
在上述縱型的測定室4中，窗部3是藉由窗按壓構件30並透過環狀的墊片15而固定在安裝凹部的支承面，安裝凹部是設置在室本體40的上表面。在此，相對於與流路4c之中心軸4x正交的面(在此為水平面)，窗部3以超過0°且10°以下、較佳為1°~5°、更佳為2°~4°的傾斜角使窗面傾斜地配置。為了實現該傾斜，上述室本體40之窗部3的支承面也是形成為相對於與中心軸4x正交的面呈傾斜，在本實施形態，收容窗部3及墊片15之室本體40的上表面之安裝凹部的整體形成為從中心軸4x傾斜。
同樣的，窗部3之窗按壓構件30的下表面(按壓窗部3之面)配置成相對於水平面呈傾斜，另一方面，窗按壓構件30的上表面配置成成為與中心軸4x正交的面呈平行的水平面。亦即，窗按壓構件30的上表面30U和下表面30D形成為非平行(參照圖4(c))。而且，準直器6是固定在窗按壓構件30的上表面、即水平面，準直器6的光軸與流路的中心軸4x一致。
在該構成中，藉由將窗部3傾斜地配置，可抑制在窗部3的兩側面反射的光作為檢測光而入射準直器6，因此能使測定精度提高。另一方面，因為準直器6的光軸與流路中心軸4x一致，可沿著流路4c筆直地讓入射光進入。
作為窗部3，宜使用對於紫外光等之濃度測定用的檢測光具有耐性及高透過率且機械化學穩定性佳的藍寶石，也能使用其他穩定的材料，例如石英玻璃。測定室4之室本體40(流路形成部)可為例如SUS316L製，按照流通之被測定流體，也能使用像SUS316L那樣的不鏽鋼以外的金屬、非金屬、非鐵金屬材料等。
此外，配置在測定室之與窗部3為相反側的端部之反射構件5，是藉由按壓構件32並透過墊片16而固定在安裝凹部的支承面，安裝凹部是設置在室本體40的下表面。反射構件5的反射面設置成，相對於入射光的行進方向或流路的中心軸4x成為垂直，反射光是通過與入射光實質相同的光程而被往窗部3反射。反射構件5可具有：例如在藍寶石板的背面利用濺鍍來形成作為反射層之鋁層的構造。但反射構件5亦可具有：在藍寶石板的背面配置反射鏡的構造。此外，在反射構件5，作為反射層可為含有介電質多層膜者，如果使用介電質多層膜，可讓特定波長區的光(例如近紫外線)選擇性地反射。介電質多層膜，是由折射率不同的複數片光學被膜的積層體(例如高折射率薄膜和低折射率薄膜之積層體)所構成，藉由將各層的厚度、折射率適宜地選擇，可讓特定波長的光反射或透射。此外，介電質多層膜，為了能夠以任意的比例讓光反射，例如在入射光藉由反射構件5進行反射時，不是讓入射的光100%反射，而是讓一部分(例如10%)的光透射，且利用設置在反射構件5的下部之光檢測器、或與光檢測器連接之光學機器來接收透射的光。透過反射構件5的光可作為參考光來利用，使用上述光檢測器作為圖1所示之參考光檢測器9的代替品也是可能的。
在以上所說明的測定室4中，在測定室4內來回之光的光程長度，可藉由窗部3的表面和反射構件5的表面之距離的2倍來規定。在濃度測定裝置100中，入射測定室4，然後由反射構件5所反射的光，按照存在於測定室4內的流路4c之氣體，以取決於氣體的濃度之大小被吸收。而且，運算部8(參照圖1)，藉由將來自測定光檢測器7的檢測信號進行頻率解析，可測定在該吸收波長的吸光度A，進一步根據以下式(1)所示的朗伯比爾定律，可從吸光度A算出氣體濃度C。
A=-log10
(I/I0
)=αLC ･･･(1)
上述式(1)中，I0
為入射測定室之入射光的強度、I為通過測定室內的氣體中之光的強度，α為莫耳吸光係數(m2
/mol)，L為光程長度(m)，C為濃度(mol/m3
)。莫耳吸光係數α是取決於物質的係數。
又關於上述式中的入射光強度I0
，當在測定室4內沒有吸光性的氣體存在時(例如，充滿不吸收紫外光之沖洗氣體時、真空抽吸時)，可將測定光檢測器7所檢測之光的強度視為入射光強度I0
。
測定室4的光程長度L，如上述般，因為能以窗部3和反射構件5之距離的2倍的方式來規定，比起將光入射窗和光出射窗配置在測定室的兩端部之先前的濃度測定裝置，可獲得2倍的光程長度。如此，儘管變得小型化，仍能使測定精度提高。此外，在濃度測定裝置100，是透過設置在測定室4的一側之1個窗部3而僅使用1個光學機器來進行光入射及光接收，因此可將零件數量減少。
再者，在濃度測定裝置100設有壓力感測器20，可測定測定室4內之氣體的壓力。因此，根據來自壓力感測器20的輸出，可將利用光檢測器的輸出所測定的吸光度校正成既定壓力(例如1大氣壓)時的吸光度。而且，根據校正後的吸光度，與專利文獻3所載的濃度測定裝置同樣的，依據朗伯比爾定律可利用運算來求出被測定流體的濃度。如此般，運算部8，因為是使用測定光檢測器7及壓力感測器20來運算被測定流體的濃度，可更高精度地進行濃度測定。又因為進一步設置用於測定流過測定室4之氣體的溫度之溫度感測器11，可進一步進行基於溫度的校正而進行濃度檢測。
以下詳細地說明，使用了墊片15之窗部3對於室本體40的安裝態樣。如圖3所示般，窗部3是透過金屬製的墊片15而由室本體40之支承面42所支承，且以傾斜的角度被固定。在本實施形態，窗部3的窗面法線方向3x和流路4c的中心軸4x(或準直器6的光軸)所成的角度設定為2°。
圖4係顯示窗按壓構件30的構成，圖4(a)為俯視圖，圖4(b)為b-b線剖面圖，圖4(c)為c-c線剖面圖。如圖4(a)~(c)所示般，窗按壓構件30具有：用於插入準直器6之插入孔6H、用於將窗按壓構件30固定於室本體40之安裝孔30H。此外，如圖4(c)所示般，窗按壓構件30的上表面30U和下表面30D形成為非平行，彼此以2°傾斜。因此，下表面30D的法線方向(對應於窗部3之窗面法線方向3x)和上表面30U的法線方向(對應於流路中心軸4x)相差2°。
再度參照圖3，窗部3是藉由窗按壓構件30緊壓於室本體40。窗按壓構件30是藉由貫穿圖4所示的安裝孔30H之未圖示的固定螺絲的緊固，而固定於室本體40，其等的接觸面是藉由O型環34密封。
如圖5(a)及(b)所示意顯示般，在藉由固定螺絲的緊固將窗按壓構件30固定於室本體40之前的狀態，在墊片15的上表面、亦即其與窗部3接觸的面(也稱為第1面)上，形成有環狀的突起部15a。另一方面，在墊片15的下表面、亦即其與室本體40之支承面42接觸的面(也稱為第2面)上，並未設置突起部而形成為平坦面。窗部3，是例如具有直徑16mm、厚度1.8mm的尺寸之藍寶石製的圓形板，墊片15是具有外徑16mm、內徑11.5mm、厚度1.8mm的尺寸之不鏽鋼製(例如SUS316L製)的環構件。設置在墊片15的上表面之環狀的突起部15a，可形成為例如具有12.6mm的直徑，頂部面(密封面)的寬度為0.35mm，高度0.1mm左右。
此外，在本實施形態，在室本體40之支承面42上也設有環狀的突起部42a。再者，在窗按壓構件30，在與窗部3對置且支承墊片15之支承面上也形成有環狀的突起部30a。環狀的突起部42a、30a的尺寸，可為與設置於墊片15之環狀的突起部15a同樣的尺寸。
如圖5(b)所示般，若在夾著窗部3及墊片15的狀態下藉由固定螺絲的緊固等將窗按壓構件30緊壓於室本體40，墊片15的上表面之突起部15a會被窗部3壓扁，且墊片15的下表面會因室本體40的突起部42a而產生凹陷。此外，窗按壓構件30的下表面之突起部30a也被壓扁。在此狀態下，可實現高密封性。墊片15較佳為由硬度比窗部3低的材料所形成，又較佳為可因室本體40的突起部42a而產生變形的程度之硬度。
再者，如圖5(b)所示般，當將窗部3卸下的情況，墊片15雖會變形，但室本體40之突起部42a則保持幾乎未變形的狀態。因此，藉由將墊片15更換成新的墊片，縱使再度將窗部3固定時仍可實現高密封性。因此，僅進行墊片15的更換即可，而成為低成本且維護性優異的構成。
又作為窗部3是使用石英玻璃的情況，在具有高腐蝕性或高析出性之有機原料氣體的濃度測定中，窗部3會因腐蝕、或原料的析出而使其透明度提早降低。如果窗部3採用藍寶石製，雖可抑制光透過率的降低，但在長期使用下，透過率的降低仍是不可避免的。這時也是，藉由使用上述墊片15將窗部3固定，在將窗部3更換或洗淨的同時，將墊片15更換並再度固定於室本體40，可維持高密封性並改善透過率。如此般之窗部3的更換，可在室本體40就那樣結合於氣體流路的狀態下實行，因此維護性良好。
此外，在上述態樣，窗按壓構件30的下表面之突起部30a也被壓扁，因此在進行窗部3的更換時，可將窗按壓構件30也更換為新的。或是，可在窗按壓構件30和窗部3之間，將具有與墊片15同樣的構造之墊片翻面後進行安裝，以防止窗按壓構件30之突起部的壓扁，在窗部3更換時將夾著窗部3的2片墊片更換。
此外，如圖2所示般，在濃度測定裝置100，反射構件5也是，藉由按壓構件32而隔著墊片16固定於室本體40的下表面。在此構成中，與窗部3的固定態樣同樣的，僅在墊片16之支承反射構件5的面上設置環狀的突起部，又在室本體40的支承面上也設置環狀的突起部，只要將墊片16更換成新的，縱使在反射構件5的更換後仍可確保高密封性。
接下來，參照圖6~圖8，針對上述般讓窗部3傾斜地配置時之效果做說明。
圖6顯示，將窗部3的傾斜角(流路之中心軸4x或準直器6之光軸和窗部3之窗面法線方向3x所成的角)設定為0°、1°、2°時之雜散光的比例之圖。雜散光是指，在測定室內的流路中，入射的光在各式各樣的部分反射所產生之不必要的光。這些光進入測定器等時，會讓測定結果產生誤差，因此必須予以排除。
圖6中，在上段顯示使用波長300nm的紫外光的情況之雜散光測定結果，在下段顯示使用波長365nm的紫外光的情況之雜散光測定結果。此外，在各圖中顯示，使用2種共4個準直器C1~C4、3種測定室Ce1~Ce3(傾斜角為2°、1°、0°共3種)分別各進行3次試驗的結果。用200/200μm表示的準直器C1、C2，如圖7所示般入射光和檢測光是由不同的光纖10c、10d進行導光的情況，係光纖直徑皆為200μm的準直器；又用200/400μm表示的準直器C3、C4，係入射光的光纖10c直徑為200μm、檢測光的光纖10d直徑為400μm之準直器。
此外，圖6的圖顯示，在窗部3(在此為藍寶石板)之準直器側的表面設置抗反射膜(AR塗膜)時的結果。如果設置AR塗膜，應可大幅抑制在準直器側的窗部表面之反射。但在窗部3之相反側的面(與氣體接觸的面)設置AR塗膜的情況，因為會產生對氣體造成汙染的問題等而有困難。因此，會從窗部3之相反側的面產生雜散光。
如圖6所示般可知，不管是讓哪個波長(300nm/365nm)的紫外光入射時都是，當傾斜角0°的情況，雜散光的比例(%)相當大，當傾斜角1°的情況，可充分抑制雜散光，當傾斜角2°的情況，可進一步抑制雜散光。在此，雜散光的比例是指，未入射測定室4且藉由從窗部3反射而入射直接準直器6之光的強度相對於入射光強度的比例。雜散光比例的測定，可將測定室4的反射構件5卸下，而藉由測定檢測光強度來進行。
根據以上的結果可知，讓窗部3具有較佳為1°以上、更佳為2°以上的傾斜角，可將雜散光適當地降低。此外，雖傾斜角越大應越能將雜散光的比例降低，但若傾斜角過大，因為藉由折射、反射也會使檢測光的強度降低，傾斜角要求避免過大。基於此觀點，窗部3的傾斜角較佳為10°以下，更佳為5°以下，特佳為4°以下。
此外，圖8顯示，在將窗部3的傾斜角設定為2°時，有無AR之雜散光的比例。圖8顯示，對於2個樣本(a)、(b)之有AR的情況和無AR的情況，利用波長300nm、365nm的入射光進行試驗的結果。根據圖8可知，在將傾斜角設定為2°時，縱使未設置AR塗膜，雜散光比例為1%以下，而可將充分地抑制雜散光。因此，如果以適切的傾斜角配置窗部3，還能獲得省去形成AR塗膜的成本和工夫的好處。
以上是說明本發明的實施形態之濃度測定裝置，但本發明不應解釋成限定於上述實施形態，在不脫離本發明的趣旨之範圍內可進行種種的變更。例如，作為測定所使用的光，也能利用紫外區以外的波長區之光。此外，在上述實施形態，成為對象的被測定流體(氣體)雖被加熱，但被測定流體並不限定於被加熱的流體，只要能以氣體的形式在流路流通，不管是什麼都可以。再者，在圖2及圖3，傾斜形成為往右上升，但傾斜的方向不管是哪個方向皆可，例如構成與圖2及圖3成為相反、亦即往右下降的傾斜亦可，亦可為朝其他方向傾斜。
[產業利用性]
本發明的實施形態之濃度測定裝置，是結合於半導體製造裝置等所使用之氣體供給線路，而適用於測定流過流路之氣體的濃度。
1:光源
3:窗部
4:測定室
4a:流入口
4b:流出口
4c:流路
4x:中心軸
5:反射構件
6:準直器
7:測定光檢測器
8:運算部
9:參考光檢測器
10a:光纖
10b:感測器纜線
15:墊片
15a:突起部
16:墊片
20:壓力感測器
30:窗按壓構件
32:按壓構件
40:室本體
42:支承面
42a:突起部
45:後段塊
50:高溫氣體單元
52:電氣單元
54:外部控制裝置
100:濃度測定裝置
[圖1]係顯示本發明的實施形態之濃度測定裝置的整體構成之示意圖。
[圖2]係顯示測定室的詳細構成之剖面圖。
[圖3]係將測定室的端部放大顯示之圖，顯示藉由窗按壓構件將窗部透過墊片安裝於室本體的狀態。
[圖4]係顯示窗按壓構件，圖4(a)為俯視圖，圖4(b)為b-b線剖面圖，圖4(c)為c-c線剖面圖。
[圖5(a)]係將測定室的窗部之附近放大顯示之示意圖，[圖5(b)]係顯示緊固前、緊固後、卸下時之墊片等的形狀之示意圖。
[圖6]係顯示將窗部的傾斜角設定為0°、1°、2°時之雜散光(stray light)的比例之圖。
[圖7]係顯示測定雜散光時所使用的濃度測定裝置的構成。
[圖8]係顯示將窗部的傾斜角設定為2°時，在設置抗反射膜(AR塗膜)的情況和未設置的情況之雜散光的比例之圖。
3:窗部
4:測定室
4a:流入口
4b:流出口
4c:流路
4x:中心軸
5:反射構件
6:準直器
15:墊片
16:墊片
20:壓力感測器
30:窗按壓構件
32:按壓構件
40:室本體
45:後段塊
Claims (6)
- 一種濃度測定裝置，係具備：具有供被測定流體流過的流路之測定室、發生往前述測定室的入射光之光源、檢測從前述測定室出射的光之光檢測器、以及根據前述光檢測器的輸出來運算前述被測定流體的吸光度及濃度之運算部， 前述測定室係具備：室本體、以與前述流路接觸的方式固定於前述室本體之窗部、及隔著前述流路而與前述窗部對置之反射構件，該反射構件，是讓從前述光源透過前述窗部而對前述測定室入射後的光反射，並讓反射後的光透過前述窗部從前述測定室出射； 前述窗部，是透過墊片而藉由窗按壓構件固定於前述室本體， 在支承前述窗部之前述墊片的第1面設置環狀的密封用突起部，在前述室本體之支承面也設置環狀的密封用突起部，該支承面是支承前述墊片之與前述第1面為相反側的第2面，在藉由前述窗按壓構件將前述窗部緊壓於前述室本體時，使設置於前述墊片的前述第1面之密封用突起部變形，且藉由設置於前述室本體的前述支承面之密封用突起部而使前述墊片的前述第2面變形。
- 如請求項1所述之濃度測定裝置，其中， 相對於與前述流路之中心軸正交的面，前述窗部之面是以1°~5°的傾斜角傾斜地配置。
- 如請求項2所述之濃度測定裝置，其中， 前述窗按壓構件之按壓前述窗部的下表面和與前述下表面對置的上表面是形成為非平行，以與前述光源連接之準直器的中心軸和前述流路的中心軸平行的方式，在前述窗按壓構件的上表面固定著準直器。
- 如請求項1至3中任一項所述之濃度測定裝置，其中， 前述運算部構成為，根據測定在前述測定室的流路來回之光的強度之前述光檢測器的檢測信號，依據朗伯比爾定律來求出流體濃度。
- 如請求項1至3中任一項所述之濃度測定裝置，其中， 在前述測定室的兩端部設置與前述流路連通之流入口和流出口，前述流入口和流出口是設置在前述流路的第1側和與前述第1側對置的第2側，藉此形成為縱型的測定室。
- 如請求項1至3中任一項所述之濃度測定裝置，其中， 前述光源和前述測定室是藉由包含光纖之導光構件而分離地設置，前述光源是將複數個波長的紫外光合成而構成，前述反射構件係包含：由包含鋁的材料所形成之反射層、或由介電質多層膜所構成的反射層。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018179089 | 2018-09-25 | ||
| JP2018-179089 | 2018-09-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202020434A TW202020434A (zh) | 2020-06-01 |
| TWI721570B true TWI721570B (zh) | 2021-03-11 |
Family
ID=69952703
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW108134542A TWI721570B (zh) | 2018-09-25 | 2019-09-25 | 濃度測定裝置 |
| TW110103468A TWI792164B (zh) | 2018-09-25 | 2019-09-25 | 濃度測定裝置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW110103468A TWI792164B (zh) | 2018-09-25 | 2019-09-25 | 濃度測定裝置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11391668B2 (zh) |
| JP (2) | JP7360100B2 (zh) |
| KR (2) | KR102454649B1 (zh) |
| CN (1) | CN112703388A (zh) |
| TW (2) | TWI721570B (zh) |
| WO (1) | WO2020066732A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI817195B (zh) * | 2021-09-07 | 2023-10-01 | 劉茂誠 | 混濁液體光學偵測的系統與方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7128733B2 (ja) * | 2018-12-05 | 2022-08-31 | 株式会社堀場エステック | 吸光分析装置 |
| KR102565510B1 (ko) * | 2021-09-24 | 2023-08-11 | (주)파이버피아 | 회로기판 세척수의 농도 측정 장치 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201144790A (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-16 | Horiba Ltd | Optical measurement cell |
| TW201512643A (zh) * | 2013-05-09 | 2015-04-01 | Fujikin Kk | 脆性破壞性板材之固定構造及使用其之由脆性破壞性板材所構成的光透過窗板之固定方法 |
| JP2016180728A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-13 | 株式会社島津製作所 | フローセル |
| WO2018021311A1 (ja) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 国立大学法人徳島大学 | 濃度測定装置 |
| JP2018025499A (ja) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 株式会社フジキン | 濃度測定装置 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08233799A (ja) * | 1995-02-24 | 1996-09-13 | Tefuko Kk | 化学分析用膜およびその製造方法 |
| JP4235759B2 (ja) * | 1997-08-05 | 2009-03-11 | 忠弘 大見 | 流体制御装置 |
| JP2002274812A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-09-25 | Fujikin Inc | 水分発生用反応炉 |
| US20160351443A1 (en) * | 2001-07-18 | 2016-12-01 | Regents Of The University Of Colorado A Body Corporate | Inorganic ald film on an organic polymer surface |
| JP4332877B2 (ja) * | 2004-03-23 | 2009-09-16 | 臼井国際産業株式会社 | コモンレールのシール方法 |
| JP2006004799A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Nok Corp | 燃料電池用ガスケット |
| WO2009086175A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Cytyc Corporation | Active grip filter plug for sample collection devices |
| CA2689966A1 (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-16 | Innovision Inc. | Apparatus and method for multi-parameter optical measurements |
| WO2011093775A1 (en) * | 2010-01-28 | 2011-08-04 | Ge Healthcare Bio-Sciences Ab | Optical flow cell detector |
| CN105247344B (zh) * | 2013-05-09 | 2018-11-13 | 国立大学法人德岛大学 | 原料流体浓度检测器 |
| CN106662524A (zh) | 2014-07-29 | 2017-05-10 | 国立大学法人德岛大学 | 在线型浓度计量装置 |
| US10697889B2 (en) * | 2017-07-21 | 2020-06-30 | Chevron Phillips Chemical Company Lp | Methods for determining transition metal compound concentrations in multicomponent liquid systems |
-
2019
- 2019-09-17 US US17/279,018 patent/US11391668B2/en active Active
- 2019-09-17 JP JP2020548491A patent/JP7360100B2/ja active Active
- 2019-09-17 CN CN201980057237.4A patent/CN112703388A/zh active Pending
- 2019-09-17 WO PCT/JP2019/036301 patent/WO2020066732A1/ja active Application Filing
- 2019-09-17 KR KR1020207034704A patent/KR102454649B1/ko active IP Right Grant
- 2019-09-17 KR KR1020227035064A patent/KR102561924B1/ko active IP Right Grant
- 2019-09-25 TW TW108134542A patent/TWI721570B/zh active
- 2019-09-25 TW TW110103468A patent/TWI792164B/zh active
-
2022
- 2022-06-10 US US17/806,349 patent/US11630058B2/en active Active
-
2023
- 2023-09-13 JP JP2023148657A patent/JP7563795B2/ja active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201144790A (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-16 | Horiba Ltd | Optical measurement cell |
| TW201512643A (zh) * | 2013-05-09 | 2015-04-01 | Fujikin Kk | 脆性破壞性板材之固定構造及使用其之由脆性破壞性板材所構成的光透過窗板之固定方法 |
| JP2016180728A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-13 | 株式会社島津製作所 | フローセル |
| WO2018021311A1 (ja) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 国立大学法人徳島大学 | 濃度測定装置 |
| JP2018025499A (ja) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | 株式会社フジキン | 濃度測定装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI817195B (zh) * | 2021-09-07 | 2023-10-01 | 劉茂誠 | 混濁液體光學偵測的系統與方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220034794A1 (en) | 2022-02-03 |
| JP7360100B2 (ja) | 2023-10-12 |
| TW202119017A (zh) | 2021-05-16 |
| KR20210002711A (ko) | 2021-01-08 |
| CN112703388A (zh) | 2021-04-23 |
| KR102454649B1 (ko) | 2022-10-17 |
| JP7563795B2 (ja) | 2024-10-08 |
| TW202020434A (zh) | 2020-06-01 |
| WO2020066732A1 (ja) | 2020-04-02 |
| US11630058B2 (en) | 2023-04-18 |
| US11391668B2 (en) | 2022-07-19 |
| JP2023160991A (ja) | 2023-11-02 |
| JPWO2020066732A1 (ja) | 2021-08-30 |
| TWI792164B (zh) | 2023-02-11 |
| KR102561924B1 (ko) | 2023-08-01 |
| US20220299432A1 (en) | 2022-09-22 |
| KR20220140049A (ko) | 2022-10-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI721570B (zh) | 濃度測定裝置 | |
| KR20180104090A (ko) | 농도 측정 장치 | |
| WO2020158506A1 (ja) | 濃度測定装置 | |
| TW202100983A (zh) | 濃度測定裝置 | |
| TWI719650B (zh) | 濃度測定方法 | |
| KR102525333B1 (ko) | 농도 측정 장치 | |
| JP2024076641A (ja) | 濃度測定装置 | |
| TWI751684B (zh) | 濃度測定裝置 | |
| JP7244900B2 (ja) | 反射部材の表裏識別方法 | |
| KR20220079977A (ko) | 농도 측정 방법 및 농도 측정 장치 | |
| JP2024061976A (ja) | 濃度測定装置および濃度測定装置の製造方法 |