TWI277731B - Method of and apparatus for determining the amount of impurity in gas - Google Patents

Description

1277731 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於針對已混入到氣體中之不純物的濃度進 行定量的方法及裝置。 【先前技術】 在以往使用紅外線分光光度計之氣體中之不純物定量 方法中，當測量微量不純物氣體的濃度時，主要成分氣體 的紅外線吸收峰值會防礙到微量氣體成分的紅外線吸收峰 值，而使測量極為困難。 於此，以在氨氣中的微量水分為例當作不純物氣體來加 以說明。 以往，已提出有利用氨與水分的紅外線吸收不會重疊的 波數，以測量上述微量水分的方法（日本專利特開 2001-228085) ° 但是，即使是上述利用氨與水分的紅外線吸收不會重疊 的波數來測量的方法，當不純物氣體濃度極為微量時，不

純物氣體的紅外線吸收光譜會包含到紅外線吸收光譜中， 而難以測量不純物氣體濃度。 在此，本發明之目的在於提供即使不純物氣體濃度非常 微量，亦可正確測量不純物氣體濃度之氣體中之不純物定 量方法及裝置。 【發明内容】 本發明之氣體中之不純物定量方法，係從上述氣體去除 不純物而導入到第1單元，測量穿透該第1單元之光的光 6 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356 1277731

強度，將包含有已知濃度之不純物的氣體導入到第1單元 或同一光路徑長度的第2單元，並保持在與上述測量同一 溫度、同一壓力，測量已穿透上述第1或第2單元之光的 光強度，利用在上述測量中所得到的光強度彼此相除，以 求取不純物的吸光度，將該不純物的吸光度當作不純物濃 度的函數加以記憶，將包含未知濃度之不純物的氣體導入 到上述第1、第2單元或同一光路徑長度的第3單元，並 保持在與上述測量同一溫度、同一壓力，測量已穿透該第 1、第2或第3單元之光的光強度，以在上述測量中所得到 的光強度來除，而求取不純物的吸光度，將該吸光度應用 在上述函數來求取不純物的濃度。 根據該方法，參照測量已被去除不純物氣體之試料氣體 的吸光度強度，將包含已知濃度之不純物氣體的試料氣體 置放在同一溫度、同一壓力、同一光路徑長度的條件下， 以測量其吸光度強度。然後，算出該等光強度比（當設為對 數時，為差值），而求取不純物的吸光度，並當作不純物濃 度的函數加以記憶。接著，將包含未知濃度之不純物氣體 的試料氣體置放在同一溫度、同一壓力、同一光路徑長度 的條件下，以測量其吸光度強度。求取不純物的吸光度， 當應用於上述所記憶之函數，則可求取不純物之濃度。 因此，可正確測量已去除試料氣體之影響之僅有不純物 的濃度。 又，本發明之氣體中之不純物定量裝置，係用以實施上 述氣體中之不純物定量方法之裝置，具備有：用來導入氣體 7 312XP/發明說明書(補件)/94-11 /941233 56 1277731 的單元 光的強 段；將 段；用 第1氣 導入到 統之用 由不純 _量已穿 知濃度 元之光 測量手 測量手 度，並 憶的記 述單元

段；以 光強度 光強度 應用在 度的濃 該氣 定量方 量已去 •，將光照射在上述單元的光源；測量已穿透單元之 度的檢測器；將上述單元保持在一定溫度的保溫手 上述單元内的氣體調整到指定壓力的壓力調整手 於將所欲測量不純物濃度的試料氣體導入到單元的 體導入系統；用於將包含已知濃度之不純物的氣體 單元的第2氣體導入系統；被設在第1氣體導入系 於從試料氣體去除不純物的不純物去除器；將已藉 物去除器去除不純物的上述氣體導入到單元，並測 透單元之光強度的第1光強度測量手段；將包含已 之不純物的氣體導入到上述單元，並測量已穿透單 強度的第2光強度測量手段；將在上述第2光強度 段的測量中所得到的光強度除以在上述第1光強度 段的測量中所得到的光強度，以求取不純物的吸光 將該不純物的吸光度當作不純物濃度的函數加以記 憶手段；將包含未知濃度之不純物的氣體導入到上 ，並測量已穿透單元之光強度的第3光強度測量手 及將在上述第3光強度測量手段的測量中所得到的 除以在上述第1光強度測量手段的測量中所得到的 ，以求取不純物的吸光度，並將該不純物的吸光度 由上述記憶手段所記憶的函數，而求取不純物之濃 度測量手段。 體中之不純物定量裝置係與上述氣體中之不純物 法為同一發明的裝置，能夠以簡單的順序，正確測 除試料氣體之影響之僅有不純物的濃度。 8 312XP/發明說明書(補件)/94-11/9412335 6 1277731 上述光源、上述檢測器係以個別收容在氣密性容器為 佳。如此一來，則容易使上述氣密性容器成為真空，而可 充滿未顯示吸收在上述不純物之吸收光譜的波長範圍之氣 體。藉此，由於可防止上述光源或檢測器的污染，故所測 量的不純物光譜不會受到污染的影響。因此，可防止測量 誤差的發生。

上述第1氣密性容器與上述單元的接合部係以在將上述 單元取下的狀態下，可保持上述第1氣密性容器的氣密性 為佳，而上述第2氣密性容器與上述單元的接合部係以在 將上述單元取下的狀態下，可保持上述第2氣密性容器的 氣密性為佳。根據該構造，可在保持氣密性容器的氣密性 的狀態下，輕易更換單元。 將電源供給到上述光源或檢測器的電源部係最好配置 在上述第1氣密性容器及上述第2氣密性容器的外部。藉 此可防止來自作為發熱源之電源部之散熱效率的降低。 又，本發明最好具備有用於實現上述第1光強度測量手 段、第2光強度測量手段、記憶手段、第3光強度測量手 段及濃度測量手段之各功能的電腦，上述電腦設置在上述 第1氣密性容器及上述第2氣密性容器的外部。此時亦同 於上述電源部，可防止來自電腦之散熱效率的降低。 本發明之上述或其他優點、特徵及效果係參照隨附圖 式，並藉由以下所述之實施形態的說明而可清楚明白。 【實施方式】 圖1係表示用來測量已去除不純物之試料氣體（參照用） 9 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356 1277731 之光強度的測量系統之圖。 同圖中’放入試料氣體的試料鋼瓶1 1係經由調節氣體 流量的質量流控制器1 2、用來去除不純物的的不純物精製 器1 3及開關閥1 4，而設定在氣體單元1 5的氣體入口 I N。 將該路徑稱為第1氣體導入系統。 另一方面，在氣體單元1 5的氣體出口 OUT則連接有調 整閥1 6、形成負壓的真空產生器1 7 (亦可稱為壓力喷射 器）。在真空產生器17則連接有空氣或氮氣的高壓氣體鋼 Φ 瓶2 5。藉由該構成，可針對大氣壓（1 0 0 k P a )進行0 . 1 P a的 壓力控制。 氣體單元1 5係在本實施例中兼作為在「發明摘要」中 所述及之彼此為同一光路徑長度的第1、第2、第3單元。 氣體單元1 5係如圖1所示，係由筒狀之一定容積的單 元室15a及設在該單元室15a之兩端面的光穿透窗15b、 15c所構成。在單元室15a上設有上述氣體入口 IN及氣體 出口 0 U T，更設有與用來測量單元室1 5 a内之壓力的壓力

轉換器1 8相連接的口（ ρ 〇 r t )。 上述質量流控制器1 2、調整閥1 6及壓力轉換器1 8連接 於壓力控制部1 9。壓力控制部1 9係根據壓力轉換器1 8的 壓力測量值來調整試料氣體的流量與調整閥1 6的開關 度，藉此將在氣體單元15内的壓力保持在指定壓力。 上述光穿透窗1 5 b、c係例如可讓紅外線穿透的藍寶石 穿透窗。 上述氣體單元1 5係利用發泡苯乙烯等絕熱材（未圖示） 10 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356 1277731 包圍成容易保持在指定的溫度。又，氣體單元1 5整體係與 後述的紅外線光源G、分光器或干涉計S、紅外線檢測器D 一起被收容在保溫容器（未圖示）。保溫容器内則藉由加熱 器或沛爾傑元件等而被保持在一定溫度。 元件符號G表示紅外線光源G。紅外線產生方式可為任 意方式，例如，可使用陶瓷加熱器（表面溫度4 5 0 °C )等。 又，設有用來選擇紅外線波長的分光器或干涉計S。此外， 也可附設利用一定的周期將由紅外線光源G所產生的光遮 鲁斷或通過之旋轉遮斷器（chopper)(未圖示）。 從紅外線光源G所照射之通過上述光穿透窗1 5 c進入到 氣體單元15的光，係通過上述光穿透窗15b而從氣體單元 1 5射出，並被紅外線檢測器D所檢測。上述紅外線檢測器 D係由D t G s檢測器（重氫硫酸三甘胺酸檢測器）、I n A s檢測 器或CCD元件等所構成。 紅外線檢測器D的檢測信號係藉由吸光度/濃度測量部 2 0來分析。至於該分析方法於後說明。

此外，壓力控制部1 9及吸光度/濃度測量部2 0係由個 人電腦來構成。壓力控制部1 9及吸光度/濃度測量部2 0 的處理功能係藉由個人電腦執行被記錄在CD-ROM或硬碟 等之既定媒體的程式而實現。又，連接到吸光度/濃度測量 部2 0的記憶體2 0 a係藉由被製作在硬碟等記錄媒體内之可 寫入的設定檔案來實現。 在以上的測量系統中，被儲存在試料鋼瓶1 1的試料氣 體（例如，氨氣）係藉由在不純物精製器1 3中的不純物吸收 11 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356

1277731 劑（例如，矽膠等之吸收水分的藥品）來去除不純物（例 水分），並導入氣體單元15中。 在氣體單元1 5中，藉由壓力轉換器1 8來測量壓力 後，以該壓力測量值成為目標值之方式，藉由上述壓 制部1 9來進行上述質量流控制器1 2及上述調整閥1 6 制。藉由該回饋控制，使在氣體單元1 5中，最後能保 所希望且一定的壓力下。將該壓力記為” Ps” 。 在該狀態下，從上述紅外線光源G照射光，使上述 Φ 器或干涉計S進行光譜掃描，藉由上述紅外線檢測器 讀取已穿透氣體單元1 5之光的強度。如此，則可測量 充在氣體單元1 5之已去除不純物之試料氣體之光強方 光譜強度。例如，當以氨氣作為試料氣體，而以水當 純物時，可得到已去除水分之氨氣的光強度光譜。 如此所得之已去除不純物之試料氣體之光強度的光 係對於光源G的光量變動、檢測器的感度變動等的校 所幫助。 圖2係表示用於製作檢量線之測量包含已知濃度之 物之標準試料氣體的測量系統之圖。 從試料鋼瓶1 1供給試料氣體的系統、從氣體單元 出氣體的系統係利用與圖1的構成相同者。又，用來 光譜的光學測量系統亦與圖1的構成相同。 而與圖1的不同點則是在於設有由已放入已知濃度 純物氣體的不純物鋼瓶2 1、質量流控制器2 2、閥2 3 成的系統，可將不純物氣體導入到氣體單元1 5内。稱 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356 如， 〇 缺 力控 之控 持在 分光 D， 被填 L的 作不 譜 正有 不純 15排 測量 之不 所構 此路 12 1277731 徑為第二氣體導入系統。 在以上的測量系統中，讓儲存在試料鋼瓶1 1的試料氣 體（例如，氨氣）通過不純物精製器1 3，一邊藉由質量流控 制器1 2來控制流量，一邊導入到氣體單元1 5中。氣體單 元1 5的溫度係與圖1之測量時的溫度相同。與此同時，儲 存在不純物鋼瓶2 1之已知濃度的不純物氣體（例如，水蒸 氣）則一邊藉由質量流控制器2 2來控制流量，一邊導入到 氣體單元1 5中。

藉由調整2個質量流控制器1 2、2 2的流量比，則可任 意設定不純物氣體與試料氣體的分壓比r。將相對於試料 氣體的壓力Ps所設定的不純物氣體的分壓設為Pi。 P i = r P s 〇 以使試料氣體與不純物氣體之合計壓力成為（P i + P s )之 方式，藉由壓力控制器1 9來進行上述質量流控制器1 2、 2 2及上述調整閥1 6之控制。 此外，由於P i —般為較P s少3位數或4位數的數值， 因此實際上可忽視P i，則試料氣體與不純物氣體之合計壓 力不是（Pi+Ps)，而實際上是控制成為Ps。 如此一來，在氣體單元1 5内，試料氣體以分壓P s存在， 而不純物氣體以分壓P i存在。 在此狀態下，從上述紅外線光源G照射光，使上述分光 器或干涉計S實施光譜掃描，藉由上述紅外線檢測器D， 讀取已穿透氣體單元1 5之光的強度。如此，則可測量被填 滿在氣體單元1 5之包含已知濃度之不純物之試料氣體的 13 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356 1277731 吸收光譜。 例如，當以氨氣作為試料氣體，以水當作不純物時，可 得到包含已知濃度之水分之氨氣的吸收光譜。

圖3係使作為不純物的水蒸氣濃度相對於氨氣成為 1 0 0 p p b般地調整水蒸氣的分壓比，將以圖1的測量系統所 測量之精製氨氣的吸收光譜及由圖2的測量系統所測量之 包含作為不純物的水之氨氣的吸收光譜加以比較並揭載之 圖表。橫軸表示波數（c πΓ 1 )，縱軸表示光強度之任意刻度。 橫軸之波數範圍係從3 8 7 0 ( c m _1 )到3 7 8 0 ( c πΓ 1 )為止，當將 此換算為波長時，則成為2 5 8 3 n m到2 6 4 5 n m。 根據圖3，雖然些微，但出現精製氨氣的吸收光譜與包 含水之氨氣的吸收光譜之差異。 圖4係取兩吸收光譜之比而轉換成吸光度之圖表。縱軸 表示吸光度。 在此所謂「吸光度」係指在氣體單元1 5内放入不包含 不純物之試料氣體並進行測量時的光檢測強度R 0，與在氣 體單元1 5内放入包含不純物之試料氣體並進行測量時的 光檢測強度R 1之比（R 0 / R 1 )的對數1 〇 g ( R 0 / R 1 )。 該圖4的圖形係表示在氣體單元15内之濃度1 0 Oppb之 水的吸光度光譜。 吸光度/濃度測量部2 0係將上述圖4的光譜當作針對波 長的資料而記憶在記憶體2 0 a。 然後，一邊將不純物的濃度作各種改變，一邊取得多數 此種資料。於是取得針對各波長之表示不純物的濃度與吸 14 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356

1277731 光度之關係的曲線。將該曲線稱為「檢置線」。 此外，由於推測即使波長不同，檢量線的斜率 變，因此可利用針對1個或更多之代表性波長的 所謂的「代表性波長」係指不純物光譜為顯示典 波長。例如，在圖4中，由於在3854(cm_1)處具 值，因此可利用在該波長的檢量線。 圖5係表示測量包含未知濃度之不純物之試料 統之圖。該測量系統基本上雖與圖1的測量系統 Φ 就未安裝用來從試料氣體去除不純物之不純物精 言，則與圖1不同。因此，通過氣體入口 I N，將 純物的試料氣體導入到氣體單元1 5 。而不純物 未知。測量時的氣體單元1 5溫度設成與圖1、圖 相同，而氣體單元15内的壓力則成為上述的Ps 圖5的測量系統所測量的強度光譜係成為試料氣 物氣體之混合氣體的強度光譜。 本發明之氣體中之不純物定量方法則是在吸光 測量部中進行以下資料處理。 首先，以在圖5的測量系統中所測得的強度光 圖1的測量系統中所測得的強度光譜。藉此，可 物氣體固有的吸光度光譜。 接著，將該不純物氣體的吸光度光譜應用在已 量線來求取不純物氣體的濃度。 如上述般進行，則可求取未知濃度之不純物氣 度。 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356 也不太改 檢量線。 型峰值的 有最大峰 的測量系 相同，但 製器而 包含有不 農度設為 2的情形 。利用該 體與不純 度/濃度 譜除以在 知道不純 作成的檢 體的濃 15 1277731 接著，說明上述測量系統的變更例。在圖1、圖2及圖 5所示的測量系統中，上述紅外線光源G、上述分光器或干 涉計S、上述紅外線檢測器D係全部被設置在室内的空氣 中。但例如當將水分、碳酸氣體、氮氧化物等之紅外線區 域具有吸收的成分當作為測量對象時，由於在空氣中含有 該等成分，因此為了要更有精度地來測量，則必須從上述 紅外線光源G、上述分光器或干涉計S、上述紅外線檢測器 D等去除在該等空氣中所含的成分。

在此，將上述紅外線光源G、上述分光器或干涉計S、 上述紅外線檢測器D等設置在高氣密性容器内部，設定容 器内為真空、或填滿對於紅外線不會吸收的高純度氣體而 進行測量。 圖6係表示將此上述紅外線光源G、上述干涉計S、上 述紅外線檢測器D等設置在高氣密性容器内部之測量系統 的圖。 同圖中，省略氣體導入系統等氣體流動路徑的圖示。紅 外線光源G及干涉計S係與光路徑中的狹縫3 2、集光透鏡 或集光鏡34 —起被配置在高氣密性容器31中。在高氣密 性容器3 1下部外壁設有真空連接器3 7，而將來自電源部 4 4的電源供給電纜等連接於此。又，將真空泵的吸入口連 接到接合部C4。 又，通過光穿透窗35將來自雷射裝置L的雷射光導入 到高氣密性容器3 1。該雷射光在干涉計S中是用來選擇特 定波長的光。此外，利用該雷射裝置L的干涉計S的構造 16 312XP/發明說明書(補件)/94-11 /941233 5 6 1277731 亦可應用圖1的構造。 更且，在高氣密性容器31的側壁，則安裝有用於連接 到氣體單元1 5的接合部C 1。在接合部C 1安裝有光穿透窗 4 1。在接合部C 1與光穿透窗4 1的接著位置係保有氣密性。 因此，氣體不會從接合部C1洩漏，而可保持高氣密性容器 3 1中的氣密性。此外，元件符號4 0係用於將氣體單元1 5連 接到接合部C1的0型環。 更且，設置已收容上述紅外線檢測器D的高氣密性容器 Φ 3 3。元件符號3 6為與上述紅外線檢測器D —起被收容在高 氣密性容器33内的集光透鏡或鏡。在該高氣密性容器33 下部外壁則設有真空連接器38，將來自電源部44的電源 供給電纜等連接在此。又，將真空泵的吸入口連接到接合 部C3。

連在高氣密性容器3 3的側壁也安裝有用於連接到氣體 單元15的接合部C2。在接合部C2上安裝有光穿透窗43。 接合部C 2具備有0型環4 0，而藉由該0型環4 0進行與氣 體單元1 5的連接。更且，接合部C 2係容易進行與氣體單 元1 5之裝卸，而設成可在光軸方向移動。元件符號4 2為 朝此光軸方向移動時，用以防止氣體洩漏的0型環4 0。 又，為了去除進入到接合部C1的窗41與氣體單元1 5 的窗1 5 c間的空間、及氣體單元1 5的窗1 5 b與接合部C 2 的窗4 3間的空間的大氣，可將真空泵連接到接合部C 2的 連接器4 7。該等2個空間係因藉由設在氣體單元1 5的貫 通孔4 8而連通，因此只利用將真空泵連接到接合部C1的 17 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356 1277731 連接器4 7，即可同時吸引2個空間的大氣。 在本發明的實施形態中，將上述紅外線光源G、上述干 涉計S、上述紅外線檢測器D以外的主要構件，例如，上 述雷射裝置L、電源部44、上述個人電腦等配置在高氣密 性容器3 1、3 3外側。若將該等雷射裝置、電源部、個人電 腦等配置在高氣密性容器3 1、3 3内側的話，因在真空狀態 下的熱對流變得非常少，故雷射裝置、電源部、個人電腦 等的熱不會傳導到外部，導致高氣密性容器3 1、3 3内部的 # 溫度異常上昇，而對測量系統帶來惡劣影響。 在以上的圖6所示測量系統中，若在將2個高氣密性容 器3 1、3 3實施排氣而讓氣壓下降的狀態（例如，1 (Γ4〜 1 (Γ6 T 〇 r r )下，根據使用圖1至圖5中所說明的方法來測量 不純物氣體的吸光度光譜的話，由於可避免空氣中之紅外 線吸收成分的影響，因此可進行更精密的吸光度測量。

圖7係表示在圖6的測量系統中解除接合部C 2與氣體 單元1 5之結合而取下氣體單元1 5之狀態之圖。該狀態下， 可將氣體單元1 5與其他氣體單元交換。接合部C1、C 2係 如上所述，由於可保持高氣密性容器3 1、3 3之氣密性，因 此連在更換氣體單元時，高氣密性容器3 1、3 3的真空度也 不會降低。因此，只要更換完畢，即可立即進入測量。 以上，雖說明本發明的實施形態，但本發明的實施並不 限定於此。例如，藉由將測量波長延長到長於目前所說明 的長波長（4 0 # m )，則可針對以往不能測量的成分或難以測 量的成分（例如，鎮化合物或碌化合物）實施測量。此時， 18 312XP/發明說明書(補件)/94-11 /94123356

1277731 必須以可穿透該波長領域的材料來製作氣體單元 窗15b、c或接合部C1、C2的光穿透窗41、43或 的光穿透部分。例如，干涉計S的光穿透部分利； 化勰）、光穿透窗利用K R S - 5 (溴化鉈4 5 · 7 % +碘化 5 4.3%)，即可在紅外線區域進行安定的測量（C s I 至40//m的波長範圍内顯示有80%以上之光穿透： 材料，K R S - 5為在3至4 0 // m的波長範圍内顯示有 之光穿透率的光學材料）。 又，亦可去除接合部C1的窗41與接合部C 2合 此時，藉由將氣體單元1 5連接到接合部C1、C 2 持高氣密性容器3 1、3 3的氣密性。由於2個高氣 31、33係經由氣體單元15的貫通孔48而連通， 將真空泵連接到任一個容器，即可使整體變為真 【圖式簡單說明】 圖1係表示用來測量已去除不純物之試料氣體 之光強度的測量系統之圖。 圖2係表示用於製作檢量線之測量包含已知濃 物之標準試料氣體的測量系統之圖。 圖3係使作為不純物的水蒸氣濃度相對於氨氣 1 0 0 p p b般地調整水蒸氣的分壓比，將以圖1的測 測量之精製氨氣的吸收光譜及由圖2的測量系統 包含作為不純物的水之氨氣的吸收光譜加以比較 圖表。 圖4係取圖3的兩吸收光譜之比而轉換成吸光 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356 的光穿透 干涉計S ΐ Csl (碘 鉈 為在0 . 5 季的光學 7 0%以上 ]窗 43。 ，則可保 密性容器 因此只是 空。 (參照用） 度之不純 成為 量系統所 所測量之 並揭截之 度之圖 19 1277731 表0 圖5係表示測量包含未知濃度之不純物之試 統之圖。 圖6係表示將紅外線光源G、干涉計S、紅夕I 等設置在高氣密性容器内部之測量系統之圖。 圖7係表示在圖6的測量系統中解除接合苟 單元1 5之結合而取下氣體單元1 5之狀態之圖 【主要元件符號說明】 料的測量系

線檢測器D C2與氣體

11 試 料 鋼 瓶 12 質 量 流 控 制 器 13 不 純 物 精 製 器 14 開 關 閥 15 氣 體 單 元 15a 單 元 室 15b、 15c 光 穿 透 窗 16 調 整 閥 17 真 空 產 生 器 18 壓 力 轉 換 器 19 壓 力 控 制 部 20 吸 光 度 /濃度測量部 20a 1己 憶 體 21 不 純 物 鋼 瓶 22 質 量 流 控 制 器 23 閥 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356 20 1277731 25 31 > 33 32 34、36 35 37 ^ 38 40、42 41、43

44 4 7 48

Cl、C2 C3、C4

D G

L S 高壓氣體鋼瓶 高氣密性容器 光路徑中的狹縫 集光透鏡或集光鏡 光穿透窗 真空連接器 0型環 光穿透窗 電源部 連接器 貫通孔 接合部 接合部 紅外線檢測器 紅外線光源 雷射裝置 分光器或干涉計 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356

Claims (1)

1277731 十、申請專利範圍： 1 . 一種氣體中之不純物定量方法，係針對混入於氣體中 之不純物的濃度進行定量者，其特徵在於： (a )從上述氣體去除不純物，導入到第1單元，並測量 穿透該單元之光的光強度； (b )將包含有已知濃度之不純物的氣體導入到第1單元 或同一光路徑長度的第2單元，保持與上述（a)的測量同一 溫度、同一壓力，並測量穿透單元之光的光強度；

(c )以上述（b )的測量中所得到的光強度除以上述（a )的 測量中所得到的光強度，求取不純物的吸光度，並將該不 純物的吸光度當作不純物濃度的函數加以記憶； (d )將包含未知濃度之不純物的氣體導入到上述第1、第 2單元或同一光路徑長度的第3單元，保持與上述（a)及上 述（b )的測量同一溫度、同一壓力，並測量穿透上述第1、 第2或第3單元之光的光強度；以及 (e )將上述（d )的測量中所得到的光強度除以上述（a )的 測量中所得到的光強度，求取不純物的吸光度，將該吸光 度應用在上述函數來求取不純物的濃度。 2. —種氣體中之不純物定量裝置，係針對混入於氣體中 之不純物的濃度進行定量者，其特徵在於具備有： 用來導入氣體的單元； 將光照射在上述單元的光源； 測量穿透上述單元之光的強度的檢測器； 將上述單元保持在一定溫度的保溫手段； 22 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356 1277731 將在上述單元内的氣體調整到所設定之壓力的壓力調 整手段； 用於將想要測量不純物濃度的試料氣體導入到上述單 元的第1氣體導入系統； 用於將包含已知濃度之不純物的氣體導入到上述單元 的第2氣體導入系統， 用於從被設在第1氣體導入糸統的試料氣體去除不純物 的不純物去除器；

將藉由不純物去除器而去除不純物的上述氣體導入到 上述單元，並測量穿透上述單元之光強度的第1光強度測 量手段； 將包含已知濃度之不純物的氣體導入到上述單元，並測 量穿透上述單元之光強度的第2光強度測量手段； 將在上述第2光強度測量手段的測量中所得到的光強度 除以在上述第1光強度測量手段的測量中所得到的光強 度，求取不純物的吸光度，將該不純物的吸光度當作不純 物濃度的函數加以記憶的記憶手段； 將包含未知濃度之不純物的氣體導入到上述單元，測量 穿透上述單元之光強度的第3光強度測量手段；及 將在上述第3光強度測量手段的測量中所得到的光強度 除以在上述第1光強度測量手段的測量中所得到的光強 度，求取不純物的吸光度，並將該不純物的吸光度應用在 由上述記憶手段所記憶的函數，以求取不純物濃度的濃度 測量手段。 23 312XP/發明說明書(補件)/94·11/94123356 1277731 3 .如申請專利範圍第2項之氣體中之不純物定量裝置， 其中，在將上述光源收容在第1氣密性容器，且將上述檢 測器收容在第2氣密性容器的狀態下進行測量。 4.如申請專利範圍第3項之氣體中之不純物定量裝置， 其中，

上述第1氣密性容器與上述單元的接合部在將上述單元 取下的狀態下，可保持上述第1氣密性容器的氣密性； 上述第2氣密性容器與上述單元的接合部在將上述單元 取下的狀態下，可保持上述第2氣密性容器的氣密性。 5 .如申請專利範圍第3項之氣體中之不純物定量裝置， 其中，將電源供給到上述光源或檢測器的電源部係配置在 上述第1氣密性容器及上述第2氣密性容器的外部。 6 .如申請專利範圍第3項之氣體中之不純物定量裝置， 其中，具備有用於實現上述第1光強度測量手段、第2光 強度測量手段、記憶手段、第3光強度測量手段及濃度測 量手段之各功能的電腦； 上述電腦係設置在上述第1氣密性容器及上述第2氣密 性容器的外部。 24 312XP/發明說明書(補件)/94-11/94123356