オンライン微量窒素分析計LD8000　デザインレポート

図1：プラズマ発光検出器（PED）の原理

図2：光線から電流への変換

光学フィルターは、LDetek社の独自仕様に基づき干渉、 温度ドリフト、感度の低下、および経時的な波長ドリフトが ない特性を備えたものを専用に特注しています。　波長、 サイズ、伝送線路、材料は、優れた性能を発揮するために特別な注意が必要とされる重要な特性です。

フォトダイオードは、フィルターからの光をサンプルの窒素量に 比例した電流に変換します。　LDetek社が設計した電子回路は、フォトダイオードから出力されたアナログ 信号を正確に処理します。

略述すると、LDetek社は全てのアイテムを一緒に導入して調整する独自の手法を持っています。　LDetek社は、 各ユニットが一律で高い性能で動作することを実現するために厳しい製造工程を確立しました。

図3：プラズマディテクターモジュール

LDetek社は、本機器の性能要件を満たすバルブ開発に取り組んできました。　この小型バルブは、非常に小さな オリフィスサイズを備え、極低流量の測定環境においても 動作します。　LD8000は、比較的低流量でも動作可能なため、このバルブ設計において応答速度の低下やドリフトを招く恐れはありません。

標準的なバルブ（図5）は、バルブ内部のデッドボリュームを起因とした「スパイク信号」が測定値に現れます。低濃度領域における測定では、校正後またはサンプルが混乱 状態にある状況での窒素侵入は大きな問題を引き起こします。

LDetek社のマイクロバルブを使用することで、図6に 示す通り、この問題は回避され、濃度変化を受けても安定した読取値を得ることができます。
入力圧力は、読取値の変動なしで4 PSIG～30 PSIGの範囲です。LDetek社のオプションのポンプを使用した場合、さらに低い圧力で動作します。

図4：サンプル制御のためのマイクロバルブ

図5：標準バルブ

図6：LDetek社製バルブ

流量変換器は、この種の分析装置においては最大の汚染源となり得ます。　このようなデバイス上の 問題を回避するためには、変換器は検出器の後の流路の終端に取り付け、マイクロバルブに情報を 提供することで安定した流量を制御を行います。

『なぜ検出器の後にMFC取り付けないのか？　汚染やリークの可能性を避けられるのか？』

実際には、PEDは大気圧で動作する必要があり、加圧してはいけません。PEDは、水晶製のセルであるため、排気側からの背圧により破損する可能性があります。　さらに、安定してプラズマを得るために、検出器内の圧力を一定に保つ必要があります。

図7：LD8000の流路

図８：ゼロガス発生装置内蔵

図9：ゼロガス発生装置内蔵＆ストリームセレクター

LD8000の応答速度は高速で、さまざまな 分析アプリケーションにおいて良好な純度制御が可能です。　しかし、『良好な結果』は機器の導入状況に 常に依存します。　サンプル選択システムは、 優れた応答時間を実現するための重要な要素です。この用途向けにLDetek社が特別に設計したLDGSSを併用することを推奨します。

図10：LD8000応答速度

検出器のデータ取得用の電子機器は、測定値に 影響を与えるノイズを回避するように設計されています。　しかし、最も重要なことは、検出器自体が『ノイズを可能な限り最小限に抑える設計』であることです。　フォトダイオードと光学フィルターの位置は、LD8000の性能を引き出す上で主要な点です。　これらの構成部品の応答が悪い場合、希望の測定を達成するために電子ゲインを増幅させる 必要があり、同時にノイズレベルの上昇を意味します。　検出器を取り付ける際は、LDetek社より特別な注意があります。
フォトダイオードからの信号を処理するために使用する増幅器も特別に設計されました。　この増幅器は、 範囲0〜10Vで信号を増幅するため非常に低い電圧を使用します。

図11：アナログ出力で取得されたノイズレベル
約0.104 ppmのサンプルガスの場合

図12：温度経過

図13：安定した環境での時間経過（24時間）

システムの直線性には、細心の注意が払われています。　市場にある一般的な機器は0〜100ppmの全範囲に渡り完全な直線性を確保できません。　対してLDetek社は、範囲0〜100 ppmに渡り機器動作と校正が最高の性能を発揮できるように検出システムを改善しました。

図14は、LDP1000ガス精製器を通過するゼロガスと異なる濃度の同じ希釈システムを使用した場合の校正結果です。
また、機器の精度を示すために、低濃度でのステップ変化を測定しました。　図15は、10 ppbでのステップ変化が【LD8000】で簡単に検出できる ことを示しています。　この結果は、範囲0-1 ppmで高純度ガスを測定することが求められるガス生産者から高く評価されています。

図14：0-100ppmにおける直線性

図11に示されたノイズを考慮した場合、測定のピークピーク値は最大3.6ppbです。　標準偏差法を用いて、最大ピークピークノイズの15回連続したポイントから標準偏差法を用いて計算した場合、標準偏差の5倍となるLDLは4.4ppbです。
本機器は、窒素レベルが100 ppb以上の濃度で使用します。　LDLは、全てエアセパレーションユニットまたはグローブボックスアプリケーションに十分な低さです。
さらに低いLDLを必要とする場合、LDetek社はppbレベルに対応した微量窒素分析器　LD8000-Plus　を推奨します。信号/ノイズ比が非常に低い1 ppb未満を検出することができます。
機器の詳細は、ミッシェルジャパン株式会社へお問い合わせください。

図15：10ppbステップ変化

オンライン微量窒素分析計 LD8000　




LD8000は、アルゴン/ヘリウム/粗アルゴン中の微量窒素/酸素をモニタリングするオンライン測定器です。
19インチ・ラックマウント筐体で最適なソリューションを提供するために、さまざまな技術を搭載しています。

オンライン微量窒素分析計（PPBレベル対応）
LD8000 PLUS　



LD8000PLUSは、高純度アルゴン/ヘリウムガス分析用に設計されました。
ガスクロマトグラフを必要とせずに、オンラインで低ppbの微量窒素の測定が可能になりました。コンパクトな筐体は、あらゆる産業用や研究開発用など、多種多様なアプリケーションに最適です。

微量窒素分析計（酸素,水分,炭化水素測定対応）
LD8000　MULTIGAS　



LD8000 MULTIGASは、ヘリウム中の微量窒素、酸素、水分、炭化水素のモニタリングに最適なオンラインガス分析器です。
コンパクト設計の4Uユニットは、オンライン測定用のヘリウムの極低温設備要件を満たします。

ミッシェルジャパン株式会社では、ミッシェル社の露点計をはじめPSTグループが取り扱う全ての製品の国内技術サポートを行っています。
製品に関するご質問を始め、修理、保守方法に関するご相談まで全般的なサポートを提供しております。
水分測定、酸素測定、ガス分析、圧力測定に関して、お困りのことがありましたら、ミッシェルジャパン株式会社までお気軽にご相談ください。

ミッシェルジャパン株式会社の受付時間は、下記の通りです。

電話番号　：　0422-50-2600
月曜日～金曜日　：　9:00～17:30（土日祝日、指定休日はお休み）

お問い合わせフォームは　こちら　
※オンラインフォームからは、365日24時間受け付けています。