JPH03277943A

JPH03277943A - 吸着量測定装置

Info

Publication number: JPH03277943A
Application number: JP7914090A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Washio; 鷲尾　一裕; Jun Sakai; 潤酒井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1991-12-09

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。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、試料の吸着量を定容法により測定する装置に
関し、例えば粉粒体や多孔体の吸着特性、比表面積ある
いは細孔分布等を測定するための装置に利用することが
できる。

〈従来の技術〉定容法は、吸脱着等温線を求めるのに最も信顛性の高い
方法とされている。これは、各測定点における吸着ある
いは脱着平衡を待つという点が、理にかなっているから
である。

定容法に基づく吸着量測定装置において校正すべきパラ
メータとしては、圧力計のスパンや直線性、配管内容積
（マニホルド容積）、温度センサ、真空計の校正などが
ある。これらのうち、ユーザサイドにおいて簡単に行え
るのはマニホルド容積のみである。

〈発明が解決しようとする課題〉ところが、実際の測定結果を検討してみると、上記の各
校正要素が互いに関係すること、また圧力計等の各測定
機器の性能の経年変化等により、測定値に誤差が含まれ
ることがある０例えば、あるユーザがＡという装置を５
年間使用し、この装置におけるデータを蓄積したのちに
、新たにＢという同機種の装置を増設することになった
とすると、この両者の装置間において器差が発生する。

従来、この種の報告は何回かなされており、その傾向と
しては吸脱着等混線の縦軸方向つまり吸着量のパラメー
タ方向に等温曲線が平行にずれているケースが大半であ
る。

このため、従来では、器差を補正すべく、得られたデー
タに都度ファクタをかけるなどして比較する必要があり
、この作業を怠った場合には、特に品質管理の目的で装
置を使用している場合には非常に重大な問題となる。

〈課題を解決するための手段〉本発明は、上記の問題点を解決すべくなされたもので、
その構成を第１図に示す基本概念図を参照しつつ説明す
ると、本発明は、試料Ｗを封入するための試料セル１と
、その試料セル１に対してバルブ３で仕切られたガス溜
部３０と、そのガス溜部３０内に吸着ガスを導入する手
段ａと、ガス溜部３０内の圧力を測定するセンサｂと、
このセンサｂによる圧力データを記憶するメモリＣを備
えるとともに、ガス溜部３０内に吸着ガスを導入したと
きの圧力データと、バルブ３を開き、試料セル１内の試
料による吸着ガスの吸着平衡時点における圧力データと
、ガス溜部３０の容積ならびに試料セル１内の試料Ｗの
容積を除く部分の容積から、試料Ｗの吸着量を算出する
演算部ｄを有する装置において、あらかじめ測定された
標準サンプルの吸着量測定値を記憶する記憶手段ｅと、
その標準サンプルを試料セル１内にサンプリングして吸
着量測定を行ったときの演算部ｄの算出値と、記憶手段
ｅの記憶内容とを比較する手段ｆと、その比較結果に基
づいてガス溜部３０の容積Ｖｓを補正する手段ｇを設け
る。そして、演算部ｄによる吸着量の算出時に、その補
正後の容積Ｖｓを用いるよう構成する。

〈作用〉標準サンプルの吸着量測定値と、記憶された基準値とを
比較し、その両者間の差がなくなるようにガス溜部３０
の容積つまり定容法において基本となるマニホルド容積
Ｖｓを補正することで、その容積Ｖｓを最適値とするこ
とができる。従って補正後の容積Ｖｓを吸着量の演算に
用いることによって、得られる吸着量測定値が正確とな
る。

〈実施例〉本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第２図は本発明実施例の配管系と制御回路のブロック図
を併記して示す全体構成図である。

試料を収容した試料セル１はセル装着部２において配管
系に接続される。

この配管系にはその適宜箇所にバルブ３〜１０が配設さ
れている。これらのバルブ３〜１ｏにょって囲われる配
管部分、マニホルド３０には、吸着ガスたる窒素ガス源
と不活性ガスたるヘリウムガス源が接続され、さらにそ
の内部を真空排気するための真空ポンプ１１が接続され
ている。

このマニホルド３０内の圧力は真空計１２と圧力センサ
１３によって計測され、Ａ−Ｄ変換器１４でデジタル化
された後、コンピュータ１５に採＃）込まれる。

なお、１６．１７は絞り、１８は飽和蒸気圧測定用チュ
ーブ、１９は校正室である。

マニホルド３０の下方には、試料セル１および飽和蒸気
圧測定用チューブ１８を冷却するためのＬ　Ｎ　ｚ等の
冷媒を収容したデユワ−瓶２０が設けられており、この
デエヮー＠２０は、コンピュータ１５からの指令に基づ
いてエレベータ機構２１によって上下動される。

また、上述した各バルブ３〜１０は同じくコンピュータ
１５からの指令に基づくバルブドライバ２２からの制御
信号によって開閉駆動される。

以上のハードウェア上における構成は、従来の吸着量測
定装置と同様であり、本発明実施例においては、コンピ
ュータ１５内に、吸着量測定用のプログラムに加えて、
校正用のプログラムが書き込まれており、後述するデー
タ記憶ならびに演算等を行うよう構成されている。

次に、第３図および第４図を参照しつつ本発明実施例の
作用を述べる。

まず、定容法において基本となるマニホルド容積Ｖｓは
、通常、次の手順によって求められる。

すなわち、マニホルド３０および校正室１９内の真空引
きを行った後、バルブ１０を閉じた状態でマニホルド３
０内にＨｅガスを導入し、この時の圧力センサ１３によ
る圧力データＰＡを記憶し、次いでバルブ１０を開いて
Ｈｅガスを校正室１９（Ｖｘ　）内に膨張させ、圧力が
安定した後に圧力データＰＢを記憶する０次に、校正室
１９内に容積既知の物体（ＶＣ）を入れた状態で、先と
同様の手順を繰り返して行って圧力データＰＡ’、ＰＢ
’を採取し、これらの圧力データＰＡ、　ＰＲ，ＰＡ’
　、　ＰＲ’およびＶｃならびに各測定時の温度からマ
ニホルド容積Ｖｓは、ＰＢ　　　　　ＰＢ’ によって求めることができる。ただしＶｓおよびＶｃの
周辺温度は一定とし、またに４は標準状態に換算するた
めの定数とする。

次に、算出したＶｓからＶｉおよびＶＬＮｔを求める。

この手順は、まずマニホルド３０および試料セル１内の
真空引きを行った後、バルブ３を閉じマニホルド３０内
にＨｅガスを充填した状態でバルブ３開放前後の圧力デ
ータを記憶する。この操作を常温時とＬＮ、に浸してい
るときのそれぞれについて行えばよく、この結果、Ｖｉ
およびＶＬＮ。

はそれぞれ次の２式から求まる。

（Ｖ　ｉ　＋ＶＬＮ、）　＝に、Ｖ　ｓ、　　ＶＬＮ、
＝に、Ｖ　ｓただし、ｋ　ｔ　、　ｋ　ｚは、吸着量測
定前に行われる死容積測定の結果から求まる定数である
。

ここで、実際の吸着量測定においては、マニホルド３０
および試料セル１内の真空引きを行った後、バルブ３を
閉じた状態でマニホルド３０内にＮ２ガスを導入し、こ
のときの圧力データに３１からガス導入量はＷｇａｓ＝
　ｋ　３１Ｖ　ｓとなる。次いでバルブ３を開き、吸着
平衡に達した時点での吸着量Ｖ　ａｄｓ　＋は、その吸
着平衡時の圧力データＰとすると、Ｖａｄｓ＋＝Ｗｇａｓ　　Ｃ＋Ｐ［Ｖｓ＋（Ｖｉ＋ｖＬ
ｕｔ）＋Ｖｔ、１ｚＰＣｚｌとなる。ただしＣ１および
Ｃ２は測定に依らない定数とする。そして、このような
ガス導入・吸着平衡の手順をｎ回繰り返した時点での吸
着量Ｖａｄｓは、Ｖ　ａｄｓ　＝ＶｓΣｋｓ＝　　　Ｃ
＋Ｐ［Ｖｓ＋（Ｖｉ＋Ｖｔ、４ｇ）＋ｖＬｓｚＰＣｚｌ
となり、これを書き換えるとＶａｄｓ＝　Ｖ　ｓ　Ｘ　［Σ１（３４ＣＩＰ（１＋ｋ
ｌ＋に１ＰＣｚ）］となる、従ってｋ　ｔ、ｋ　ｚ、ｋ
　ｓ、　ＣｚおよびＣＩにはＶｓＯ項はなく、平衡圧Ｐ
と吸着量Ｖ　ａｄｓをプロットした吸着等混線において
はＶｓの１次ファクタがかかっていることになる。

そこで、本発明実施例においては、Ｖｓの補正を行うこ
とによって吸着等温線のずれを校正するわけであるが、
その校正手順を以下に説明する。

まず、基準となる標準サンプルのデータ、例えば第４図
において実線で示すＶａｄｓ＝　ｆ　（Ｐ）をコンピュ
ータ１５に入力し記憶させておく。

次に、よく前処理された標準サンプルを試料セル１に封
入しておく。

さて、この状態で校正用プログラムを開始すると、通常
の吸着量測定と同様にして吸着量を測定するわけである
が、このときのマニホルド容積Ｖｓはそれまで装置に記
憶されている値（α）を用いる。この吸着量測定前タＶａｄｓ＝　ｇ　（Ｐ）が第４図において破線で示す
ような曲線であるとすると、例えばＡ１の測定ポイント
において、本来あるべきマニホルド容積をＶｓ（Ａ、）
とするとＶ　ｓ　（Ａυは、Ｖｓ（Ａ＋）　　　　　α の関係から、となる。

従ってコンピュータ１５においてこの式に基づいてＶｓ（Ａｔ）が求められ、その算出値が記憶
される。以後、複数の測定ポイントのＶ　ｓ　（Ａ、）
を求めての平均値を算出する。そしてこの平均値Ｖｓを
マニホルド容積として以後の吸着量の演算に用いる。こ
れにより、吸着量測定に用いるＶｓを真値とはいえない
までも、その値でのデータの蓄積がある場合には、装置
のマニホルド容積を、常にその数値に校正することが可
能となる。

ここで、複数の測定ポイントにおけるＶ　ｓ　（Ａ、）
のバラツキがある一定値以上である場合には、例えば、
「エラー発生、ＳＤ＝・・・・」や「もう−度やり直し
て下さい」等の何らかの情報を表示して、その旨をオペ
レータらに知らせる。これは、Ｖ　ｓ　（Ａ、）のバラ
ツキが大きいときには、例えば圧力センサ１３の直線性
が極めて劣化している場合などがあり得るため、これを
無視して校正を行うことによる危険を防止するためであ
る。

以上の本発明実施例においては、吸着等温線上の複数の
データポイントで校正を行っているが、脱着等温線上に
おいて同様にして校正を行ってもよい。さらには、例え
ば、ＢＥＴ比表面積のみを求めて、この値と標準サンプ
ルの比表面積との比に応じたファクタをＶｓに乗するよ
うにしてもよい、この場合、精度としては悪くなるもの
の、測定途中の情報を逐次記憶する手段が不要となると
いった利点がある。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明によれば、基準となる標準
サンプルのデータをあらかじめ記憶しておき、その標準
サンプルの吸着量測定値と上記の記憶内容とを比較して
その両者が一致するように装置のマニホルド容積を校正
するよう構成したから、マニホルド容積を常に最適値に
設定することがでる。これにより、例えば複数の装置の
それぞれの使用年数の異なる場合であっても、その各装
置間における器差を無くすことができる。また測定原理
や構造等が異なる既設装置から本発明装置へと更新する
際においても、その両者間における器差を無くすことも
可能となる。

なお、校正を吸着等温線上の複数のデータポイントにつ
いて行う場合には、その各ポイントにおけるマニホルド
容積のバラフキの度合い等から、例えば圧力センサの直
線性の評価などの装置の全体的な性能チエツクを行うこ
とも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す基本概念図、第２図は本発
明実施例の構成を示すブロック図で、第３図および第４
図はその実施例の作用説明図である。１・・３・・１２・・１３・・１５・・３０・・Ｗ・・・試料セル・バルブ・真空計・圧力センサ・コンピュータ・マニホルド・試料

Claims

【特許請求の範囲】

試料を封入するための試料セルと、その試料セルに対し
てバルブで仕切られたガス溜部と、そのガス溜部内に吸
着ガスを導入する手段と、上記ガス溜部内の圧力を測定
するセンサと、このセンサによる圧力データを記憶する
メモリを備えるとともに、上記ガス溜部内に吸着ガスを
導入したときの圧力データと、上記バルブを開き、上記
試料セル内の試料による吸着ガスの吸着平衡時点におけ
る圧力データと、上記ガス溜部の容積ならびに上記試料
セル内の試料容積を除く部分の容積から、試料の吸着量
を算出する演算部を有する装置において、あらかじめ測
定された標準サンプルの吸着量測定値を記憶する記憶手
段と、その標準サンプルを上記試料セル内にサンプリン
グして上記の吸着量測定を行ったときの上記演算部の算
出値と、上記記憶手段の記憶内容とを比較する手段と、
その比較結果に基づいて上記ガス溜部の容積を補正する
手段を備え、上記演算部による吸着量の算出時に、上記
補正後の容積を用いるよう構成したことを特徴とする、
吸着量測定装置。