JP3047552B2 - Adsorption amount measuring device - Google Patents
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- JP3047552B2 JP3047552B2 JP3243164A JP24316491A JP3047552B2 JP 3047552 B2 JP3047552 B2 JP 3047552B2 JP 3243164 A JP3243164 A JP 3243164A JP 24316491 A JP24316491 A JP 24316491A JP 3047552 B2 JP3047552 B2 JP 3047552B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】 本発明は、定容積法に基づく吸
着量測定装置に関し、例えば粉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
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for measuring the amount of adsorption based on a constant volume method.
The present invention relates to an apparatus for measuring a specific surface area, a pore distribution, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】 粉体等の試料の吸(脱)着等温線を求
める手法のうち、定容積法は最も信頼性の高い方法とさ
れている。これは、“各測定点において吸(脱)着平衡
を保つ”ことが理にかなっているからである。定容積法
を用いた吸着量測定装置の一般的な構成例を図6に模式
的に示し、この図を参照しつつ定容積法による吸(脱)
着等温線の求め方を説明する。2. Description of the Related Art Among the techniques for determining the adsorption (desorption) isotherm of a sample such as a powder, the constant volume method is regarded as the most reliable method. This is because it makes sense to "maintain the absorption (desorption) equilibrium at each measurement point". FIG. 6 schematically shows a general configuration example of an adsorption amount measuring apparatus using a constant volume method, and with reference to FIG.
A method for obtaining the isotherm will be described.
【0003】試料セル61とマニホールド62の間は開
閉弁63によって仕切られており、マニホールド62は
その内容積が既知であり、試料セル61内には脱ガス処
理を行った試料が封入され、また、この試料セル61は
吸着ガスの導入前からその一部が液体窒素等の冷媒を収
容したデュワー瓶64内に浸される。マニホールド62
には真空ポンプに連通する開閉弁65、吸着ガスである
窒素ガス源に連通する開閉弁66、非吸着ガスであるヘ
リウムガス源に連通する開閉弁67が設けられており、
その内部の圧力は圧力検出器68により、また真空度は
真空計69によって測定できるようになっている。The sample cell 61 and the manifold 62 are separated by an on-off valve 63. The manifold 62 has a known internal volume, and the sample cell 61 is filled with a degassed sample. A part of the sample cell 61 is immersed in a Dewar bottle 64 containing a refrigerant such as liquid nitrogen before the introduction of the adsorption gas. Manifold 62
Is provided with an on-off valve 65 that communicates with a vacuum pump, an on-off valve 66 that communicates with a nitrogen gas source that is an adsorption gas, and an on-off valve 67 that communicates with a helium gas source that is a non-adsorption gas.
The internal pressure can be measured by a pressure detector 68, and the degree of vacuum can be measured by a vacuum gauge 69.
【0004】測定に当たっては、まず、試料セル61内
に試料を封入した状態で、開閉弁63と65を開放し、
開閉弁66と67を閉じた状態で試料セル61とマニホ
ールド62の内部を真空引きした後、開閉弁63と65
を閉じる。次に、開閉弁67を開いてヘリウムガスをマ
ニホールド62内に導入し、この開閉弁67を閉じた
後、開閉弁63を開いてヘリウムガスを試料セル61内
に拡散させる。開閉弁63の開閉前後の圧力値およびマ
ニホールド62の内容積から、試料セル61の試料容積
を除く部分の容積が求められる。その後、開閉弁65を
開いて再度試料セル61およびマニホールド62内の真
空引きを行った後、試料セル61の一部をデュワー瓶6
4内に浸す。[0004] In the measurement, first, the on-off valves 63 and 65 are opened with the sample sealed in the sample cell 61,
After the insides of the sample cell 61 and the manifold 62 are evacuated with the on-off valves 66 and 67 closed, the on-off valves 63 and 65 are closed.
Close. Next, the helium gas is introduced into the manifold 62 by opening the on-off valve 67. After the on-off valve 67 is closed, the helium gas is diffused into the sample cell 61 by opening the on-off valve 63. From the pressure values before and after the opening and closing of the on-off valve 63 and the internal volume of the manifold 62, the volume of a portion excluding the sample volume of the sample cell 61 is obtained. Thereafter, the on-off valve 65 is opened and the inside of the sample cell 61 and the manifold 62 is evacuated again.
4 soak.
【0005】次に、(1)全ての開閉弁を閉じた後、開
閉弁66を開いて窒素ガスをマニホールド62内に導入
し、その圧力を圧力検出器68で検出し、所定圧力に達
した時点で開閉弁66を閉じる。開閉弁66を閉じた
後、マニホールド62内の圧力が安定した時点での圧力
検出器68による圧力検出値P1 をコンピュータ(図示
せず)のメモリに格納する。[0005] Next, (1) after all the on-off valves are closed, the on-off valves 66 are opened to introduce nitrogen gas into the manifold 62, and the pressure is detected by a pressure detector 68 to reach a predetermined pressure. At this point, the on-off valve 66 is closed. After closing the on-off valve 66, and stores the detected pressure value P 1 by the pressure detector 68 at the time when the pressure in the manifold 62 is stable in the memory of a computer (not shown).
【0006】次に、(2)開閉弁63を開いて窒素ガス
を試料セル61内に拡散させ、窒素ガスを試料に物理吸
着させる。そして、(3)吸着平衡に達した時点での圧
力値P2 をメモリ内に格納し、このP2 と先に格納した
P1 との差に基づいて、圧力P2 における試料の吸着量
を算出する。すなわち、P1 は系内に導入した窒素ガス
の分子数に相当し、P2 は導入した窒素ガスのうち試料
に吸着しなかった分子数に相当する。従って両者の差
は、試料に吸着した窒素ガスの分子数、つまりガス吸着
量に相関した値となり、その値から吸着量を求めること
ができる。ただしこのとき、冷媒温度下におけるガスの
挙動に関する補正を行う必要がある。Next, (2) the on-off valve 63 is opened to diffuse the nitrogen gas into the sample cell 61, and the nitrogen gas is physically adsorbed on the sample. Then, (3) stores the pressure value P 2 at the time of reaching adsorption equilibrium in memory, based on the difference between P 1 stored in the P 2 before, the amount of adsorption of the sample at a pressure P 2 calculate. That is, P 1 corresponds to the number of molecules of the nitrogen gas introduced into the system, and P 2 corresponds to the number of molecules of the introduced nitrogen gas that have not been adsorbed on the sample. Therefore, the difference between the two becomes a value correlated with the number of molecules of nitrogen gas adsorbed on the sample, that is, the gas adsorption amount, and the adsorption amount can be obtained from the value. However, at this time, it is necessary to correct the behavior of the gas at the refrigerant temperature.
【0007】以上の(1)〜(3)の動作を、P1 の値
を変化させつつ繰り返すことによって、試料の吸着等温
線を得ることができる。また、P2 が飽和蒸気圧に達し
た時点で、上述のガス導入プロセスを真空引きプロセス
に置き換えて(1)〜(3)と同様の処理を行うことに
より、脱着等温線を得ることができる。ここで、吸
(脱)着平衡を得るには数時間以上の時間を要すること
もあり、このような吸(脱)着平衡状態を複数回にわた
って作る必要のある吸(脱)着等温線を得るためには数
十時間を要することもしばしばである。最近市販の装置
においては、この長時間にわたる測定動作を自動的に行
うようにしたものがほとんどである。このような自動測
定機能を持つ装置において、各測定点については、あら
かじめオペレータがその平衡圧力(または相対圧=平衡
圧力/飽和蒸気圧)を複数個設定しておき、設定された
各圧力値近傍で吸脱着平衡が得られるようにガスの導入
・排出およびデータのサンプリングをコントロールする
方式が主となっている。[0007] The above operations (1) to (3), by repeating while changing the value of P 1, it is possible to obtain the adsorption isotherm of the sample. Further, when the P 2 reaches the saturated vapor pressure, by performing the same processing as replacing the above gas introduction process in vacuum processes (1) to (3), it is possible to obtain a desorption isotherm . Here, it may take several hours or more to obtain the adsorption / desorption equilibrium, and the adsorption / desorption isotherm for which such an adsorption / desorption equilibrium state needs to be formed a plurality of times is required. It often takes tens of hours to get. Recently, most commercially available devices automatically perform the measurement operation for a long time. In an apparatus having such an automatic measurement function, for each measurement point, the operator previously sets a plurality of equilibrium pressures (or relative pressure = equilibrium pressure / saturated vapor pressure), and sets the vicinity of each set pressure value. The main method is to control gas introduction and discharge and data sampling so as to obtain adsorption-desorption equilibrium.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】 ところで、吸(脱)
着等温線の横軸は圧力(または相対圧)で、縦軸は吸脱
着量である。研究開発を目的とした測定においてはこの
等温線を緻密に観察することが非常に重要であるが、例
えば品質管理の目的で細孔分布データを評価ないしは管
理する場合には、『短時間で測定でき、細孔径と細孔容
積(あるいは細孔比表面積)の関係さえ把握できればよ
い』というケースが多い。前記した従来の手法において
このようなケースで問題となるのは、測定点を定めるた
めに平衡圧力ないしは相対圧を等温線の横軸上にある程
度密に一様に設定していても、細孔分布曲線上では粗な
部分と密な部分ができてしまうということである。すな
わち、横軸上で一様に測定点を定めても、グラフが急峻
な部分、つまり吸(脱)着等温線における吸着ガス圧に
対する吸着量の変化量が大となる箇所では、縦軸上での
測定点が粗となってしまう。細孔分布曲線で密なデータ
が必要なのはこの部分であり、従って前記した従来の手
法では、最も必要とされる細孔径範囲でデータが粗とな
る可能性がある。[Problems to be solved by the invention] By the way, absorption (desorption)
The horizontal axis of the isotherm is the pressure (or relative pressure), and the vertical axis is the amount of adsorption and desorption. It is very important to closely observe this isotherm in measurement for research and development.For example, when evaluating or managing pore distribution data for quality control Only the relationship between the pore diameter and the pore volume (or pore specific surface area) should be understood. " The problem in such a case in the above-mentioned conventional method is that even if the equilibrium pressure or the relative pressure is set somewhat densely and uniformly on the horizontal axis of the isotherm to determine the measurement point, This means that a rough part and a dense part are formed on the distribution curve. In other words, even if the measurement points are uniformly set on the horizontal axis, the steep part of the graph, that is, the point where the amount of change in the amount of adsorption with respect to the adsorption gas pressure in the adsorption (desorption) isotherm is large, is plotted on the vertical axis. Measurement point becomes rough. It is at this point that dense data is required in the pore distribution curve, and therefore, with the above-described conventional method, the data may be coarse in the most required pore diameter range.
【0009】このような問題を解決するため、本発明者
はすでに、測定点を、あらかじめ設定された平衡圧力に
達した時点のほか、試料セルに吸着ガスを導入もしくは
排出するごとに吸着量を概算し、その値が所定値以上で
ある場合には吸(脱)着平衡に達した時点で吸着量デー
タをサンプリングすることにより、細孔分布曲線の急峻
部での測定点を自動的に密にする装置を提案している
(特開平3−115951号)。この提案により、上記
した不具合は解消されるものの、測定時間については測
定点の増加分だけ若干長くなるという問題がある。In order to solve such a problem, the present inventor has already set the measurement point at the time when a predetermined equilibrium pressure is reached, and also at each time when the adsorption gas is introduced or discharged into the sample cell. If the value is equal to or greater than the predetermined value, the adsorption amount data is sampled when the adsorption (desorption) equilibrium is reached, so that the measurement points at the steep part of the pore distribution curve can be automatically determined. (Japanese Patent Laid-Open No. 3-115951). Although this problem is solved by this proposal, there is a problem that the measurement time is slightly longer by an increase in the number of measurement points.
【0010】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
ので、例えば品質管理等の目的で細孔分布等の測定を行
う場合に、測定時間が長くなることなく、必要な細孔径
範囲におけるデータを確実にサンプリングすることので
きる吸着量測定装置の提供を目的としている。The present invention has been made in view of the above points. For example, when measuring the pore distribution or the like for the purpose of quality control or the like, the measurement time is not lengthened, and the measurement is performed in a required pore diameter range. It is an object of the present invention to provide an adsorption amount measuring device capable of reliably sampling data.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的達成するため
の構成を、図1に示す基本概念図を参照しつつ説明する
と、本発明は、被測定試料を封入する試料セル1と、こ
の試料セル1に対して開閉弁3で仕切られたマニホール
ド2と、そのマニホールド2に対し吸着ガスを導入もし
くは排出するガス導入・排出手段aと、マニホールド2
内の圧力を測定する圧力検出器17と、開閉弁3の開放
前後の圧力データの変化に基づいて試料の吸着量を算出
する演算部bと、開閉弁3、ガス導入・排出手段aおよ
び演算部bの動作を制御する制御手段cを備え、開閉弁
3を所定のタイミングで開閉操作することにより試料セ
ル1内への吸着ガスの導入および排出を繰り返しつつ、
圧力検出器17の出力に基づいて試料への吸着量データ
を複数の吸着平衡点で測定する装置において、あらかじ
め設定された複数の細孔分布解析手法のなかから任意の
ものを選択する解析手法選択手段dと、細孔径データ列
を設定する設定手段eと、設定された細孔径データ列
を、解析手法選択手段dにより選択された解析手法に基
づいて相対圧データ列に換算する相対圧データ列算出手
段fと、求められた相対圧データを編集記憶する記憶手
段gを有し、演算部bは解析手法選択手段dで選択され
た手法に基づいて吸着量から各種物性値を算出するとと
もに、制御手段cは、記憶手段gの内容に基づいて開閉
弁3およびガス導入・排出手段aを制御するよう構成さ
れていることによって特徴付けられる。A structure for achieving the above object will be described with reference to a basic conceptual diagram shown in FIG. 1. The present invention provides a sample cell 1 for enclosing a sample to be measured, A manifold 2 separated from the cell 1 by an on-off valve 3, gas introducing / discharging means a for introducing or discharging an adsorbed gas to or from the manifold 2;
A pressure detector 17 for measuring the internal pressure, a calculation unit b for calculating the amount of sample adsorption based on a change in pressure data before and after the opening and closing of the on-off valve 3, an on-off valve 3, gas introduction / discharge means a and A control unit c for controlling the operation of the part b, and by repeatedly opening and closing the on-off valve 3 at a predetermined timing to repeatedly introduce and discharge the adsorbed gas into the sample cell 1,
In an apparatus for measuring data of the amount of adsorption to a sample at a plurality of adsorption equilibrium points based on the output of the pressure detector 17, an analysis method selection for selecting an arbitrary one from a plurality of predetermined pore distribution analysis methods. Means d, setting means e for setting a pore diameter data string, and a relative pressure data string for converting the set pore diameter data string into a relative pressure data string based on the analysis method selected by the analysis method selection means d. Calculating means f, and storage means g for editing and storing the obtained relative pressure data, and the calculating section b calculates various physical property values from the adsorption amount based on the method selected by the analysis method selecting means d, The control means c is characterized by being configured to control the on-off valve 3 and the gas introduction / discharge means a based on the contents of the storage means g.
【0012】[0012]
【作用】 解析手法が決まれば、相対圧と得られる細孔
径は1:1に対応する。従って、指定された細孔径デー
タ列から相対圧データ列を算出し、この相対圧において
平衡状態が得られるように測定制御を行うことにより、
所望の細孔径に対応する測定点での吸着量データが得ら
れ、必要最小限の時間で等温線データを採取することが
できる。このようにして得られた等温線は、部分的にデ
ータの密度が粗となっていたとしても、これを基に解析
した細孔分布データには必要としている情報が全て含ま
れることになる。When the analysis method is determined, the relative pressure and the obtained pore diameter correspond to 1: 1. Therefore, by calculating a relative pressure data sequence from the specified pore diameter data sequence, and by performing measurement control to obtain an equilibrium state at this relative pressure,
Adsorption amount data at measurement points corresponding to a desired pore diameter can be obtained, and isotherm data can be collected in a minimum necessary time. In the thus obtained isotherm, even if the data density is partially coarse, the pore distribution data analyzed based on this contains all the necessary information.
【0013】[0013]
【実施例】 図2は本発明実施例の配管系と制御回路の
ブロック図とを併記して示す全体構成図である。試料を
収容するための試料セル1は、セル装着部2aにおいて
マニホールド2に接続される。マニホールド2には、試
料セル1との間を仕切る開閉弁3のほかに7個の開閉弁
4〜10が設けられており、開閉弁4および5を介して
真空ポンプ11と、開閉弁6および7を介して窒素ガス
源と、開閉弁8を介してヘリウムガス源と、開閉弁9を
介して較正用容積12と、更に開閉弁10を介して飽和
蒸気圧測定用チューブ13とそれぞれ連通している。な
お、14および15は絞りである。FIG. 2 is an overall configuration diagram showing a piping system and a control circuit block diagram according to an embodiment of the present invention. A sample cell 1 for containing a sample is connected to a manifold 2 at a cell mounting section 2a. The manifold 2 is provided with seven on-off valves 4 to 10 in addition to the on-off valve 3 for partitioning between the manifold 2 and the sample cell 1. The vacuum pump 11, the on-off valves 6 and 7, a helium gas source via an on-off valve 8, a calibration volume 12 via an on-off valve 9, and a saturated vapor pressure measurement tube 13 via an on-off valve 10. ing. 14 and 15 are apertures.
【0014】このマニホールド2内の圧力は真空計16
および圧力検出器17によって計測され、その計測結果
はA−D変換器18によってデジタル化された後、コン
ピュータ19に採り込まれる。マニホールド2の下方に
は、試料セル1を冷却するための液体窒素等の冷媒を収
容するデュワー瓶20が設けられており、このデュワー
瓶20はエレベータ機構21によって上下動される。The pressure in the manifold 2 is measured by a vacuum gauge 16
And the pressure is measured by a pressure detector 17. The measurement result is digitized by an A / D converter 18 and then taken into a computer 19. Below the manifold 2, there is provided a Dewar bottle 20 containing a coolant such as liquid nitrogen for cooling the sample cell 1, and this Dewar bottle 20 is moved up and down by an elevator mechanism 21.
【0015】コンピュータ19は、CPU、ROM、R
AM、キーボード、表示器、フロッピディスクドライブ
および入出力インターフェース等を備えており、入出力
インターフェースを介してエレベータ機構21、真空ポ
ンプ11、および各開閉弁3〜10駆動用バルブドライ
バ22に対して制御指令を与えるように構成されてい
る。The computer 19 has a CPU, ROM, R
It has an AM, a keyboard, a display, a floppy disk drive, an input / output interface, etc., and controls the elevator mechanism 21, the vacuum pump 11, and the valve driver 22 for driving each of the on-off valves 3 to 10 via the input / output interface. It is configured to give a command.
【0016】以上のハード構成は従来の吸着量測定装置
とほぼ同等であるが、測定しようとする細孔径範囲がメ
ソポア領域(直径2〜50nm程度)であるか、マイク
ロポア領域(直径2nm以下程度)であるかによって異
なる計算手法が選択される。メソポア領域ではBJH
法、CI法等が、また、マイクロポア領域ではMP法等
がよく使用される。The above hardware configuration is almost the same as that of the conventional adsorption amount measuring apparatus. However, the range of the pore diameter to be measured is a mesopore region (about 2 to 50 nm in diameter) or a micropore region (about 2 nm or less in diameter). ), A different calculation method is selected. BJH in the mesopore area
Method, CI method, and the like, and in the micropore region, the MP method and the like are often used.
【0017】さて、図3〜図5はコンピュータ19に書
き込まれたプログラムの内容を示すフローチャートであ
る。これらの図で示される各ルーチンは、それぞれ総合
メニューから選択的に分岐するようになっており、以
下、これらの図を参照しつつ本発明実施例の使用方法な
らびに作用を説明する。図3は細孔径テーブル編集用プ
ログラムであり、まずこのプログラムを用いて必要とす
る細孔径列を設定する。この例では、フロッピ内に既に
複数の細孔径テーブルが格納されており、キーボードか
らの指令により所望のテーブルナンバーを指定すること
によってそのテーブルがロードされ、表示される。ロー
ドされたテーブルを基にキーボード等からの指令によっ
て今回の測定で必要な細孔径データ列を設定すると、そ
のデータ列は編集された後にフロッピ内に格納される。FIGS. 3 to 5 are flow charts showing the contents of the program written in the computer 19. FIG. Each of the routines shown in these figures is selectively branched from a comprehensive menu, and the method of use and operation of the embodiment of the present invention will be described below with reference to these figures. FIG. 3 shows a program for editing a pore diameter table. First, a required pore diameter row is set using this program. In this example, a plurality of pore diameter tables are already stored in the floppy, and the table is loaded and displayed by designating a desired table number in accordance with a command from the keyboard. When a pore diameter data string required for the current measurement is set based on a command from a keyboard or the like based on the loaded table, the data string is edited and stored in the floppy disk.
【0018】図4は相対圧テーブル設定用プログラムで
ある。このプログラムは測定点を規定する相対圧列を決
定するためのもので、この例ではフロッピ内に既にいく
つかの相対圧テーブルが格納されており、キーボードか
ら相対圧テーブルナンバーを入力するとそれに対応する
相対圧テーブルの内容がロードされ、それを基に相対圧
を適宜に変更し、あるいはそのまま使用して、測定点を
決定することもできるし(ST41,ST50,ST5
1)、図3で編集された細孔径テーブルを使用して新た
に相対圧テーブルを作製・編集することもできる。この
場合、キーボードから使用する細孔径テーブルナンバー
を入力すると該当のテーブルがロードされ(ST42,
ST43)、次に、キーボードを操作して解析手法を選
択すると(ST44)、細孔径テーブル内の各細孔径が
それぞれ相対圧に変換される(ST45)。FIG. 4 shows a relative pressure table setting program. This program is for determining the relative pressure sequence that defines the measurement point. In this example, several relative pressure tables are already stored in the floppy, and when the relative pressure table number is input from the keyboard, it corresponds to it The content of the relative pressure table is loaded, and based on the loaded relative pressure, the relative pressure can be appropriately changed or used as it is to determine the measurement point (ST41, ST50, ST5).
1) A new relative pressure table can be prepared and edited using the pore diameter table edited in FIG. In this case, when the pore diameter table number to be used is input from the keyboard, the corresponding table is loaded (ST42, ST42).
(ST43) Next, when an analysis method is selected by operating the keyboard (ST44), each pore diameter in the pore diameter table is converted into a relative pressure (ST45).
【0019】ここで、相対圧は前記したように平衡圧力
P/飽和蒸気圧P0であって0〜1の間にあり、また、
この変換に用いられる式は、解析手法によって一義的に
決めることができるが、例えばメソポア領域においてB
JH法を採用する場合を例にとると、細孔半径をr
(Å)、相対圧をxとすれば[0019] Here, the relative pressure is between 0-1 a equilibrium pressure P / saturated vapor pressure P 0 as described above, also,
The equation used for this conversion can be uniquely determined by an analysis method. For example, in the mesopore region, B
Taking the case where the JH method is adopted as an example, the pore radius is r
(Å), if the relative pressure is x
【0020】[0020]
【数1】 で示される。この式に基づいて算出された細孔半径rと
相対圧xとの関係を表1に例示する。(Equation 1) Indicated by Table 1 shows an example of the relationship between the pore radius r and the relative pressure x calculated based on this equation.
【0021】[0021]
【表1】 なお、細孔径から相対圧へのデータ変換(ST45)
は、実際には上記式にrを代入した非線形方程式を解く
ことにほかならない。この変換が終了した後、コンピュ
ータ19は自動的にST46〜ST49を実行する。す
なわち、ST45で求められた相対圧データのなかに、
相対圧0.05〜0.30の間に3点以上のデータがあ
るか否かを判定し(ST46)、ない場合にはその相対
圧データに0.05,0.10,0.15,0.20,
0.25および0.30を追加し(ST47)、ある場
合にはそのままST48へと進む。[Table 1] Data conversion from pore diameter to relative pressure (ST45)
Is actually solving a nonlinear equation in which r is substituted in the above equation. After this conversion is completed, the computer 19 automatically executes ST46 to ST49. That is, in the relative pressure data obtained in ST45,
It is determined whether or not data of three or more points exists between the relative pressures of 0.05 to 0.30 (ST46). If there is no such data, the relative pressure data is 0.05, 0.10, 0.15 or not. 0.20,
0.25 and 0.30 are added (ST47), and if there is, the process directly proceeds to ST48.
【0022】ST48では、その相対圧データのなかに
0.90以上のデータがあるかどうかを判定し、なけれ
ば相対圧0.95を追加(ST49)した後、ある場合
にはそのままST50へと進み、ここで相対圧テーブル
を編集する。その編集結果はフロッピ内に格納される
(ST51)。ここで、相対圧0.3以下に測定点を追
加する理由は、メソポア分布計算法のうち、BJH法で
はBET比表面積データが必要であり、従ってマイクロ
ポア領域の細孔径指定がなくとも、BET適用領域(一
般には相対圧が0.05〜0.30)に複数個(最低3
〜5個)の測定点が必要となるからである。また、比表
面積データはBJH法に必要であるだけでなく、他の情
報(例えば平均細孔径)を得る上でも必要であるから、
相対圧0.05〜0.30の範囲のデータは取得する方
が得策であることもある。In ST48, it is determined whether or not the relative pressure data includes data of 0.90 or more. If not, a relative pressure of 0.95 is added (ST49). Go ahead and edit the relative pressure table here. The editing result is stored in the floppy (ST51). Here, the reason why the measurement point is added at a relative pressure of 0.3 or less is that the BJH method requires BET specific surface area data among the mesopore distribution calculation methods, and therefore, even if the pore diameter in the micropore region is not specified, the BET Multiple (at least 3) in the applicable area (generally the relative pressure is 0.05 to 0.30)
-5 measurement points). In addition, specific surface area data is necessary not only for the BJH method but also for obtaining other information (for example, average pore diameter).
It may be better to acquire data in the range of the relative pressure of 0.05 to 0.30.
【0023】また、相対圧0.9以上に測定点を追加す
る理由は、メソポア分布計算時には全細孔容積データが
必要であり、飽和蒸気圧近辺(例えば0.95)の測定
点は必ず必要となるからである。さて、図4のプログラ
ムにより決定された相対圧テーブルは、図5に示す測定
用プログラムにおいて使用される。すなわち、測定用プ
ログラムでは、相対圧テーブルナンバーを入力すること
によりそのテーブルがロードされ、測定途上で圧力検出
器17から採り込まれる圧力データに基づく相対圧が、
ロードされた相対圧テーブル内に記載されている相対圧
に達するごとに各開閉弁等を駆動して、従来の手法と同
様に吸(脱)着量データおよび平衡圧力をサンプリング
し、RAMを経てフロッピに格納される。The reason for adding the measurement point to the relative pressure of 0.9 or more is that the total pore volume data is required when calculating the mesopore distribution, and the measurement point near the saturated vapor pressure (for example, 0.95) is always required. This is because The relative pressure table determined by the program shown in FIG. 4 is used in the measurement program shown in FIG. That is, in the measurement program, by inputting the relative pressure table number, the table is loaded, and the relative pressure based on the pressure data taken from the pressure detector 17 during the measurement is expressed as
Each time the relative pressure described in the loaded relative pressure table is reached, each open / close valve is driven to sample the adsorption (desorption) amount data and the equilibrium pressure in the same manner as in the conventional method. Stored on floppy.
【0024】ここで留意すべき点は、例えば細孔半径5
0〜100Åの間の細孔の容積(分布)データにより品
質管理を行うような場合、表1から明らかなように、相
対圧0.8〜0.9の間で密にデータを採取しなければ
意味がなく、本発明実施例では、細孔径テーブル編集用
プログラムにおいて細孔半径50〜100Åの間を密と
した細孔径テーブルを作製し、相対圧設定用プログラム
においてそのテーブルを相対圧テーブルに変換し、これ
を測定用プログラムでロードすることにより、上記した
細孔半径範囲において確実に密なデータ採取が実行され
る。It should be noted that, for example, a pore radius of 5
In the case where quality control is performed based on pore volume (distribution) data between 0 ° and 100 °, as is clear from Table 1, data must be collected densely between 0.8 and 0.9 relative pressure. In the embodiment of the present invention, in the embodiment of the present invention, the pore diameter table editing program creates a pore diameter table in which the pore radius is dense between 50 and 100 °, and the relative pressure setting program converts the table into a relative pressure table. By converting and loading this with the measurement program, dense data collection is reliably performed in the above-described pore radius range.
【0025】[0025]
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、観察したい細孔径を設定するとともに、解析手法を
選択するだけで、細孔径列が自動的に相対圧列に変換さ
れて編集・記憶され、測定時にはこの相対圧列を測定点
として自動的にデータがサンプリングされていくので、
例えば等温線を緻密に観る必要がなく、ある定まった区
間の細孔分布のみを観たい場合に、解析手法とその細孔
径のきざみさえ入力してやれば、後は自動的に相対圧テ
ーブルが作製されて測定に供されるので、観察したいデ
ータを確実に得ることができ、しかも、従来の手法に比
して測定時間を大幅に削減することができる。As described above, according to the present invention, a pore diameter sequence to be observed is automatically converted into a relative pressure sequence by simply setting a pore size to be observed and selecting an analysis method. It is memorized, and at the time of measurement, data is automatically sampled using this relative pressure train as a measurement point,
For example, if you do not need to closely observe the isotherm and want to see only the pore distribution in a certain section, just enter the analysis method and the increment of the pore diameter, and the relative pressure table will be automatically created afterwards. Since the data is used for measurement, the data to be observed can be reliably obtained, and the measurement time can be significantly reduced as compared with the conventional method.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】 本発明の構成を示す基本概念図FIG. 1 is a basic conceptual diagram showing a configuration of the present invention.
【図2】 本発明実施例の構成を示すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
【図3】 本発明実施例のコンピュータ19に書き込ま
れたプログラムのうち細孔径テーブル編集用プログラム
の内容を示すフローチャートFIG. 3 is a flowchart showing the contents of a pore diameter table editing program among the programs written in the computer 19 of the embodiment of the present invention.
【図4】 同じく本発明実施例のコンピュータ19に書
き込まれた相対圧設定用プログラムの内容を示すフロー
チャートFIG. 4 is a flowchart showing the contents of a relative pressure setting program similarly written in the computer 19 of the embodiment of the present invention.
【図5】 同じく本発明実施例のコンピュータ19に書
き込まれた測定用プログラムの内容を示すフローチャー
トFIG. 5 is a flowchart showing the contents of a measurement program similarly written in the computer 19 of the embodiment of the present invention.
【図6】 定容積法に基づく吸着量測定装置の原理説明
図FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of an adsorption amount measuring device based on a constant volume method.
1・・・・試料セル 2・・・・マニホールド 3〜10・・・・開閉弁 11・・・・真空ポンプ 16・・・・真空計 17・・・・圧力検出器 18・・・・A−D変換器 19・・・・コンピュータ 20・・・・デュワー瓶 21・・・・エレベータ機構 22・・・・バルブドライバ 1 ··· Sample cell 2 ··· Manifold 3-10 ··· Open / close valve 11 ··· Vacuum pump 16 ··· Vacuum gauge 17 ··· Pressure detector 18 ··· A -D converter 19 ... Computer 20 ... Dewar bottle 21 ... Elevator mechanism 22 ... Valve driver
Claims (1)
試料セルに対して開閉弁で仕切られたマニホールドと、
そのマニホールドに対し吸着ガスを導入もしくは排出す
るガス導入・排出手段と、上記マニホールド内の圧力を
測定する圧力検出器と、上記開閉弁の開放前後の圧力デ
ータの変化に基づいて試料の吸着量を算出する演算部
と、上記開閉弁、ガス導入・排出手段および演算部の動
作を制御する制御手段を備え、上記開閉弁を所定のタイ
ミングで開閉操作することにより上記試料セル内への吸
着ガスの導入および排出を繰り返しつつ、上記圧力検出
器の出力に基づいて試料への吸着量データを複数の吸着
平衡点で測定する装置において、あらかじめ設定された
複数の細孔分布解析手法のなかから任意のものを選択す
る解析手法選択手段と、細孔径データ列を設定する設定
手段と、設定された細孔径データ列を、上記解析手法選
択手段により選択された解析手法に基づいて相対圧デー
タ列に換算する相対圧データ列算出手段と、求められた
相対圧データを編集記憶する記憶手段を有し、上記演算
部は上記解析手法選択手段で選択された手法に基づいて
吸着量から各種物性値を算出するとともに、上記制御手
段は、上記記憶手段の内容に基づいて上記開閉弁および
ガス導入・排出手段を制御するよう構成されていること
を特徴とする吸着量測定装置。1. A sample cell for enclosing a sample to be measured, a manifold separated from the sample cell by an on-off valve,
A gas introducing / discharging means for introducing or discharging an adsorbed gas to or from the manifold, a pressure detector for measuring the pressure in the manifold, and a sample adsorption amount based on a change in pressure data before and after opening the on-off valve. A calculating unit for calculating, a control means for controlling the operation of the on-off valve, the gas introducing / discharging means and the calculating unit, and the on-off operation of the on-off valve at a predetermined timing to allow the adsorbed gas to enter into the sample cell. While repeating the introduction and discharge, in an apparatus for measuring the adsorption amount data to the sample at a plurality of adsorption equilibrium points based on the output of the pressure detector, any of a plurality of pore distribution analysis methods set in advance, an analysis method selecting means for selecting an object, and setting means for setting the pore size data string, the pore size data string set, is selected by the analyzing method selecting means A relative pressure data sequence calculating means for converting the relative pressure data sequence into a relative pressure data sequence based on the analysis method, and a storage means for editing and storing the obtained relative pressure data. In addition to calculating various physical property values from the adsorption amount based on the method, the control means is configured to control the open / close valve and the gas introduction / discharge means based on the contents of the storage means. Adsorption amount measuring device.
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|---|---|---|---|
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