JP3094670B2 - Surface area measuring device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はガス吸着法に基づき、粉
粒体や多孔体の比表面積を測定する装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring a specific surface area of a granular material or a porous material based on a gas adsorption method.
【0002】[0002]
【従来の技術】ガス吸着法に基づく表面積測定装置にお
いては、一般に、複数の吸着平衡圧力下でそれぞれ吸着
ガス量を測定して吸着等温線を得るが、この吸着等温線
を求めるために必要なデータは、吸着平衡時の圧力を
P、飽和蒸気圧をP0 、実際に吸着したガス量をVとす
ると、(P/P0 ,V)のデータ列である。そして、こ
のデータ列に対し、BET法やLangmuir法を適
用した演算を施すことにより、固体試料の比表面積を求
めることができる。2. Description of the Related Art In a surface area measuring apparatus based on a gas adsorption method, an adsorption isotherm is generally obtained by measuring the amount of an adsorbed gas under a plurality of adsorption equilibrium pressures. The data is a data string of (P / P 0 , V), where P is the pressure at the time of adsorption equilibrium, P 0 is the saturated vapor pressure, and V is the amount of gas actually adsorbed. Then, the specific surface area of the solid sample can be obtained by performing an operation using the BET method or the Langmuir method on this data string.
【0003】BET法およびLangmuir法を用い
た演算においては、簡易的算法であるBET1点法を除
き、比較的低圧(0.05<P/P0 <0.35)のデ
ータを複数点用いる。そして、この複数点のデータに変
数変換を施すことにより、単分子の吸着量Vm と吸着パ
ラメータCという2つの未知数を含むリニアな関係を得
る。このリニアな関係をプロットしたときの切片と勾配
から、Vm とCを求めることができ、ひいては表面積を
計算することができる。In calculations using the BET method and the Langmuir method, a plurality of points of data at relatively low pressure (0.05 <P / P 0 <0.35) are used except for a simple BET one-point method. Then, by performing variable conversion on the data of the plurality of points, a linear relationship including two unknowns, ie, the adsorption amount Vm of the single molecule and the adsorption parameter C is obtained. Vm and C can be obtained from the intercept and gradient when this linear relationship is plotted, and the surface area can be calculated.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したB
ET法およびLangmuir法のいずれにおいても、
測定データ列(P/P0 ,V)から、相対圧P/P0 の
どの範囲のデータを抽出して演算に供するかによって、
得られる表面積値が大きく変動する場合がある。つま
り、同じ測定データ列でも、例えば0.05<P/P0
<0.20の範囲のデータを用いる場合と、0.10<
P/P0 <0.30の範囲のデータを用いる場合では、
得られる表面積値が異なってしまう。ここで、被測定試
料の材質等によってはどの範囲のデータを用いるのがよ
り真値に近いのかは必ずしも定かではなく、特に新しい
材料についての測定を行う場合等においては、採用すべ
きデータ範囲を決定する基準がなく、装置の操作者の判
断に委ねられることになり、それに応じて表面積値が相
違してしまうことになる。By the way, the above B
In both the ET method and the Langmuir method,
Depending on which range of relative pressure P / P 0 data is extracted from the measurement data sequence (P / P 0 , V) and used for calculation,
The obtained surface area value may fluctuate greatly. In other words, even for the same measurement data sequence, for example, 0.05 <P / P 0
<When data in the range of 0.20 is used, 0.10 <
When using data in the range of P / P 0 <0.30,
The resulting surface area values will be different. Here, it is not always clear which range of data to use is closer to the true value depending on the material of the sample to be measured, etc., especially when performing measurement on a new material, etc. There is no criterion to decide, and it is left to the discretion of the operator of the device, and the surface area value will be different accordingly.
【0005】どのような範囲のデータを用いるのが適切
であるのかは、吸着等温線の形状からある程度決定する
ことができるが、前記したような新しい材料等の測定に
おいては、一旦吸着等温線を得た後でないとデータ範囲
を定めることはできない。そして、吸着等温線を得るた
めには、通常、数時間ないしは数十時間を要することか
ら、このようなデータ範囲を決定するための作業は極め
て煩雑なものとなるという問題がある。[0005] The appropriate range of data to be used can be determined to some extent from the shape of the adsorption isotherm. However, in the measurement of a new material as described above, the adsorption isotherm is once determined. The data range cannot be defined until after it is obtained. In order to obtain an adsorption isotherm, it usually takes several hours or several tens of hours, so that there is a problem that the operation for determining such a data range becomes extremely complicated.
【0006】また、この種の装置では自動化されている
ものも多く、得られた表面積値を、どのデータ範囲を用
いたかの解析条件を吟味せずに見てしまうことが多く、
データ範囲の設定に誤りがある場合においては、誤った
表面積値を得てそれを気づかずに用いてしまう問題も生
じる。In addition, many of these types of apparatuses are automated, and the obtained surface area values are often viewed without examining the analysis conditions for determining which data range was used.
If there is an error in the setting of the data range, there is also a problem that an erroneous surface area value is obtained and used unnoticed.
【0007】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、新しい材料等の測定にあっても事前にデータ範
囲を決定するための測定を行うことなく、また、誤った
表面積値を知らずに用いる等の不具合の生じることのな
い表面積測定装置の提供を目的としている。[0007] The present invention has been made in view of such circumstances, and even when measuring a new material or the like, without performing measurement for determining the data range in advance, and without knowing an erroneous surface area value. It is an object of the present invention to provide a surface area measuring device that does not cause any troubles such as the use of the same.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
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、本発明の表面積測定装置は、被測定試料による吸
着ガスの吸着量と吸着平衡圧との関係を複数点において
測定する吸着量・平衡圧測定手段aと、測定されたデー
タ列を記憶する記憶手段bと、その記憶されたデータ列
を用いた所定の演算により被測定試料の表面積を算出す
る演算手段cを備えた装置において、記憶手段b内のデ
ータ列から、吸着等温線における直線部分とそれに低圧
側に繋がる屈曲部分との境界点を演算により決定する境
界点決定手段dと、得られた境界点に応じて演算手段c
で用いるデータの相対圧区間を自動的に設定するデータ
区間設定手段eを備えたことによって特徴づけられる。A structure for achieving the above object will be described with reference to a basic conceptual diagram shown in FIG. 1. The surface area measuring apparatus according to the present invention employs an apparatus for adsorbing an adsorbed gas on a sample to be measured. The adsorption amount / equilibrium pressure measuring means a for measuring the relationship between the amount and the adsorption equilibrium pressure at a plurality of points, the storage means b for storing the measured data sequence, and a predetermined operation using the stored data sequence In an apparatus provided with a calculating means c for calculating a surface area of a sample to be measured, a boundary for determining a boundary point between a linear part of an adsorption isotherm and a bent part connected to the low-pressure side by calculation from a data string in a storage means b. Point determining means d and calculating means c according to the obtained boundary points
Is characterized by having a data section setting means e for automatically setting a relative pressure section of data used in.
【0009】[0009]
【作用】複数の吸着平衡圧とそれぞれにおけるガス吸着
量から得られる吸着等温線のパターンは、図4に示すよ
うに分類できる(K.S.W.Sing et al.,Pure Appl. Chem.,
57, 603 (1985)) 。比表面積を求める場合は、一般に、
液体窒素温度下で吸着ガスとして窒素ガスが用いられ
る。その場合は殆どの場合がI,II,IV 型のいずれかを示
す。このような型においては、吸着等温線上でまず相対
圧が0から急勾配の部分があり、そこから漸次なだらか
な勾配へと移行していき、ある一定の長さの直線部分が
見られる。The adsorption isotherm pattern obtained from a plurality of adsorption equilibrium pressures and the amount of gas adsorbed at each can be classified as shown in FIG. 4 (KSWSing et al., Pure Appl. Chem.,
57, 603 (1985)). When calculating the specific surface area, generally,
At liquid nitrogen temperature, nitrogen gas is used as the adsorption gas. In that case, most cases show any of the I, II and IV types. In such a mold, first, there is a portion where the relative pressure is steep from 0 on the adsorption isotherm, and from there, gradually transitions to a gentle gradient, and a linear portion having a certain length is seen.
【0010】BET法を適用する場合、この直線部分か
らわかれる点(B点と称される。図5参照)を含む複数
の測定ポイントを抽出し、表面積の計算に供するのが妥
当である。つまり、このB点は、被測定試料の表面に吸
着ガス分子が1層だけ吸着した状態に相当する。When the BET method is applied, it is appropriate to extract a plurality of measurement points including a point (referred to as a point B, see FIG. 5) separated from the straight line portion and to use the extracted measurement points for the calculation of the surface area. That is, the point B corresponds to a state where only one layer of the adsorbed gas molecules is adsorbed on the surface of the sample to be measured.
【0011】そこで、本発明における境界点決定手段d
により、実際の測定データ列から吸着等温線上における
上述のB点を演算により求め、データ区間設定手段eで
は、求められたB点に応じて、演算手段cでの演算に供
すべきデータ区間を、例えばB点を中心として前後に数
点ずつのデータを用いる等、理想的な相対圧区間を自動
的に設定することで、新しい材料等においても事前の測
定を不要とし、また、操作者の判断を待つことなく、最
適データ範囲を装置が決定することにより、所期の目的
を達成できる。Accordingly, the boundary point determining means d in the present invention
Thus, the above-mentioned point B on the adsorption isotherm is calculated from the actual measurement data sequence, and the data section setting means e determines the data section to be subjected to the calculation by the calculating means c according to the calculated point B. By automatically setting an ideal relative pressure section, for example, by using data of several points before and after the point B as a center, it is not necessary to perform pre-measurement even for a new material, etc. The intended purpose can be achieved by the apparatus determining the optimal data range without waiting for
【0012】[0012]
【実施例】図2は本発明実施例の全体構成図で、ガス吸
着法に基づく定容積法を用いた表面積測定装置に本発明
を適用した場合の例を示している。FIG. 2 is an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention, showing an example in which the present invention is applied to a surface area measuring device using a constant volume method based on a gas adsorption method.
【0013】試料を収容するため試料セル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
と5を介して真空ポンプ11と、開閉弁6と7を介して
吸着ガスである窒素ガス源と、開閉弁8を介して非吸着
ガスであるヘリウムガス源と、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。A sample cell 1 for storing a sample is connected to a manifold 2 at a cell mounting portion 2a. The manifold 2 is provided with seven on-off valves 4 to 10 in addition to the on-off valve 3 for partitioning from the sample cell 1.
And 5 via a vacuum pump 11, a nitrogen gas source as an adsorbed gas via on / off valves 6 and 7, a helium gas source as a non-adsorbed gas via an on / off valve 8, and calibration via an on / off valve 9 And a tube 13 for measuring the saturated vapor pressure via the on-off valve 10. 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。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.
【0015】マニホールド2の下方には、試料セル1を
冷却するための冷媒である液体窒素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。Below the manifold 2, there is provided a Dewar bottle 20 containing liquid nitrogen as a coolant for cooling the sample cell 1, and this Dewar bottle 20 is moved up and down by an elevator mechanism 21.
【0016】コンピュータ19はCPU、ROM、RA
M、キーボード、表示器、フロッピィディスクドライブ
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駆動用のバルブドラ
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, RA
M, a keyboard, a display, a floppy disk drive, an input / output interface, and the like. The elevator mechanism 21, the vacuum pump 11, and the valve driver 22 for driving each of the on-off valves 3 to 10 are provided via the input / output interface. It is configured to give a control command.
【0017】以上のハード構成は従来装置と同等であ
り、試料を試料セル1内に封入した状態で複数の吸着平
衡圧下におけるガス吸着量を測定する手順も従来と同等
であるが、その概略を以下の通りである。The above hardware configuration is the same as that of the conventional apparatus, and the procedure for measuring the gas adsorption amount under a plurality of adsorption equilibrium pressures with the sample sealed in the sample cell 1 is the same as the conventional apparatus. It is as follows.
【0018】まず、試料セル1内に試料を封入した状態
で開閉弁3と4あるいは3と5を開放し、他の弁を閉じ
た状態で試料セル1とマニホールド2の内部を真空引き
した後、開閉弁3と4あるいは3と5を閉じる。次に、
開閉弁8を開いてヘリウムガスをマニホールド2内に導
入し、この開閉弁8を閉じた後、開閉弁3を開いてヘリ
ウムガスを試料セル1内に拡散させる。開閉弁3の開閉
前後の圧力値およびマニホールド2の内容積から、試料
セル1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4ないし5を開いて再度試料セル1およびマ
ニホールド2内の真空引きを行った後、試料セル1の一
部をデュワー瓶20に浸す。First, the on-off valves 3 and 4 or 3 and 5 are opened with the sample sealed in the sample cell 1, and the inside of the sample cell 1 and the manifold 2 is evacuated with the other valves closed. Then, the on-off valves 3 and 4 or 3 and 5 are closed. next,
Helical gas is introduced into the manifold 2 by opening the on-off valve 8, and after the on-off valve 8 is closed, the on-off valve 3 is opened to diffuse the helium gas into the sample cell 1. From the pressure values before and after opening and closing the on-off valve 3 and the internal volume of the manifold 2, the volume of a portion excluding the sample volume of the sample cell 1 is obtained. After that, the on-off valves 4 and 5 are opened and the inside of the sample cell 1 and the manifold 2 is evacuated again, and a part of the sample cell 1 is immersed in the Dewar bottle 20.
【0019】次に、全ての開閉弁を閉じた後、開閉弁6
まはた7を開いて窒素ガスをマニホールド2内に導入
し、その圧力を圧力検出器17で検出し、所定圧力に達
した時点で開閉弁6または7を閉じる。開閉弁6または
7を閉じた後、マニホールド2内の圧力が安定した時点
での圧力検出器17による圧力検出値Pa を、コンピュ
ータ19のメモリ内に格納する。Next, after all the on-off valves are closed, the on-off valves 6
The nitrogen gas is introduced into the manifold 2 by opening the head 7, and the pressure is detected by the pressure detector 17, and when the predetermined pressure is reached, the on-off valve 6 or 7 is closed. After closing the on-off valve 6 or 7, the pressure detection value P a by the pressure detector 17 at the time when the pressure in the manifold 2 is stable, stored in the memory of the computer 19.
【0020】次に、開閉弁3を開いて窒素ガスを試料セ
ル1内に拡散させ、窒素ガスを試料に物理吸着させる。
そして、吸着平衡に達した時点での圧力値Pをメモリ内
に格納し、このPと先に格納した圧力Pa との差に基づ
いて、圧力Pにおける試料のガス吸着量Vを算出する。
すなわち、Pa は系内に導入した窒素ガスの分子数に相
当し、P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Vに相関した値
となり、その値から吸着量Vを求めることができる。た
だしこのとき、冷媒体温度下におけるガスの挙動に関す
る補正が行われる。Next, the on-off valve 3 is opened to diffuse nitrogen gas into the sample cell 1, and the nitrogen gas is physically adsorbed on the sample.
Then, store the pressure value P at the time of reaching adsorption equilibrium in memory, based on the difference between the pressure P a stored in the P and above, to calculate the gas adsorption amount V of the sample at the pressure P.
That, P a corresponds to the number of molecules of nitrogen gas introduced into the system, P is equivalent to the number of molecules not adsorbed to the sample of the nitrogen gas introduced. Therefore, the difference between the two becomes a value correlated to the number of molecules of the nitrogen gas adsorbed on the sample, that is, the gas adsorption amount V, and the adsorption amount V can be obtained from the value. However, at this time, a correction relating to the behavior of the gas at the temperature of the refrigerant is made.
【0021】以上の動作を、Pa の値を変化させつつ繰
り返すことによって、複数の吸着平衡圧下におけるそれ
ぞれのガス吸着量が得られ、複数の相対圧P/P0 (P
0 は飽和蒸気圧)におけるガス吸着量Vが得られ、この
データ列から図5に例示するような試料の吸着等温線を
求めることができる。また、Pが飽和蒸気圧P0 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、同様の処理を行うことにより、脱着等温
線を求めることができる。[0021] The above operation by repeating while changing the value of P a, each of the gas adsorption amount in a plurality of adsorption equilibrium pressure is obtained, a plurality of relative pressure P / P 0 (P
The gas adsorption amount V at 0 (saturated vapor pressure) is obtained, and the adsorption isotherm of the sample as illustrated in FIG. 5 can be obtained from this data sequence. When P reaches the saturated vapor pressure P 0 , the desorption isotherm can be obtained by replacing the above-described gas introduction process with a vacuuming process and performing similar processing.
【0022】さて、以上の測定動作が完了した後、コン
ピュータ19は、メモリ内に格納されたデータ列を用い
て、以下に示す処理を行うことによって、試料の表面積
を算出する。After the above measurement operation is completed, the computer 19 calculates the surface area of the sample by performing the following processing using the data string stored in the memory.
【0023】図3はコンピュータ19のRAMに書き込
まれたデータ処理用のプログラムの内容を示すフローチ
ャートで、以下、この図を参照しつつ本発明実施例の作
用を述べる。FIG. 3 is a flowchart showing the contents of a data processing program written in the RAM of the computer 19. The operation of the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【0024】この例においては、測定に先立って推定モ
ードを実行するか否かの選択をすることが可能となって
おり、推定モードを選択した場合に限って本発明実施例
の特徴であるST4以下のルーチンが実行され、選択し
なかった場合には、従来と同様に例えば0.05〜0.
30の固定された相対圧範囲内のデータ列を用いたBE
T法ないしはLangmuir法に基づく演算により、
試料の比表面積が算出される(ST1,2,3)。すな
わち、BET法は相対比較の方法として既に普及してお
り、吸着等温線におけるB点の位置に関係なく、決まっ
た相対圧範囲で解析せざるを得ない場合がある。この場
合は、測定前に“推定モードを使用しない”および“相
対圧範囲0.05〜0.30”などとあらかじめ設定し
ておき、従来通りの計算を行うわけである。In this example, it is possible to select whether or not to execute the estimation mode prior to the measurement. Only when the estimation mode is selected, ST4 is a feature of the embodiment of the present invention. The following routine is executed, and if no selection is made, for example, 0.05 to 0.
BE using a data sequence within a fixed relative pressure range of 30
By the operation based on the T method or the Langmuir method,
The specific surface area of the sample is calculated (ST1, 2, 3). That is, the BET method has already spread as a method of relative comparison, and there is a case where analysis must be performed within a fixed relative pressure range regardless of the position of point B in the adsorption isotherm. In this case, "the estimation mode is not used" and "relative pressure range 0.05 to 0.30" are set in advance before the measurement, and the calculation is performed in the conventional manner.
【0025】さて、推定モードでは、まず、測定範囲の
確認が行われた後、そのデータに相対圧0.35以上の
データがあるか否かの判別が行われ(ST4,ST
5)、これを満足している場合には相対圧0〜0.35
を35等分して、相対圧データ列{p(i) }(i=1,
2,・・,35、p(1) =0.1,p(2) =0.2,・・,
p(35)=0.35)が作成される(ST6)。次に、メ
モリ内に格納されている実測データ列{P/P0(j),V
(j) }を用いた補間計算、例えばLagrangeの補
間計算により、上記した相対圧データ列{p(i) }の各
相対圧に相当する吸着量W(i) が求められ、データ列
{p(i) ,W(i) }が作成される(ST7)。In the estimation mode, first, after confirming the measurement range, it is determined whether or not the data includes data having a relative pressure of 0.35 or more (ST4, ST4).
5) If this is satisfied, the relative pressure is 0 to 0.35
Is divided into 35 equal parts, and a relative pressure data string {p (i)} (i = 1,
35, p (1) = 0.1, p (2) = 0.2,
p (35) = 0.35) is created (ST6). Next, the measured data string {P / P 0 (j), V stored in the memory
(j) An adsorption amount W (i) corresponding to each relative pressure of the relative pressure data string {p (i)} is obtained by interpolation calculation using 補 間, for example, Lagrange interpolation calculation, and the data string {p (i), W (i)} are created (ST7).
【0026】次いで、図5に例示した吸着等温線上にお
ける各相対圧p(i) に相当する点での微分係数α(i) が
順次計算される(ST8)。この微分係数α(i) は、吸
着等温線上での各相対圧p(i) における傾きに等しい。
また、この各微分係数α(i)を以下に示す基準値Aとの
比較のために用いる係数βの初期値として、例えばβ=
1.05と設定される(ST9)。Next, a differential coefficient α (i) at a point corresponding to each relative pressure p (i) on the adsorption isotherm illustrated in FIG. 5 is sequentially calculated (ST8). This differential coefficient α (i) is equal to the slope at each relative pressure p (i) on the adsorption isotherm.
Further, as an initial value of a coefficient β used for comparison with a reference value A shown below, for example, β =
1.05 is set (ST9).
【0027】算出された各微分係数のうち、相対圧p(3
5)における微分係数α(35)を基準値Aとし(ST1
0)、以下、p(34)から相対圧が低い方へと向けて、各
相対圧における微分係数α(i) が基準値Aのβ倍以上の
大きさを持つか否かが順次判別される(ST11,ST
12,ST13,ST14)。一般に、相対圧0.35
の点は、吸着等温線上における直線部分に含まれると考
えられるので、この点における傾きよりも明らかに傾き
が大きくなる点を係数βを用いて相対圧が高い側から検
出することにより、吸着等温線上におけるB点に近い点
が検出されることになる。Of the calculated differential coefficients, the relative pressure p (3
The differential coefficient α (35) in 5) is set as a reference value A (ST1).
0) Then, from p (34), it is sequentially determined whether or not the differential coefficient α (i) at each relative pressure is greater than or equal to β times the reference value A, in the direction of lower relative pressure. (ST11, ST11
12, ST13, ST14). Generally, a relative pressure of 0.35
Is considered to be included in a straight line portion on the adsorption isotherm, the point at which the slope is clearly larger than the slope at this point is detected from the side where the relative pressure is higher using the coefficient β, so that the adsorption isotherm is obtained. A point on the line close to point B is detected.
【0028】基準値Aのβ倍の大きさの微分係数α(i)
を持つp(i) が見つかれば、その値p(i) が0.05か
ら0.25の範囲内にあるか否かが判別され(ST1
5)、この範囲内にある場合には、実測データ列{P/
P0(j),V(j) }のなかから、その値p(i) より大き
く、かつ、その値p(i) に最も近いP/P0(j)が3点
と、その値p(i) より小さく、かつ、その値p(i) に最
も近いP/P0(j)が3点抽出され(ST16)、合計6
点のデータ列{P/P0(j),V(j) }を用いて、BET
法またはLangmuir法に基づく比表面積計算が行
われる(ST3)。Differential coefficient α (i) having a magnitude β times the reference value A
Is found, it is determined whether or not the value p (i) is in the range of 0.05 to 0.25 (ST1).
5) If it is within this range, the actually measured data string {P /
Among P 0 (j), V (j)}, three points P / P 0 (j) which are larger than the value p (i) and which are closest to the value p (i), and the value p Three points P / P 0 (j) smaller than (i) and closest to the value p (i) are extracted (ST16), and a total of 6 points are extracted.
BET using point data sequence {P / P 0 (j), V (j)}
The specific surface area is calculated based on the method or Langmuir method (ST3).
【0029】以上のB点の推定動作において上記した範
囲内を設定する理由は、吸着ガスとして窒素ガスを用
い、液体窒素温度下で測定した吸着等温線上におけるB
点は、その殆どのものが上記範囲内に収まるはずであ
り、この範囲外で基準値Aのβ倍以上のの微分係数α
(i) が見つかったとしても、その点はB点ではない可能
性が高いためである。そして、この範囲外で上記したよ
うな微分係数α(i) を持つ点が見つかった場合には、β
の値を0.05ずつ増加させて同様な推定動作を継続す
る(ST17)。この動作はβが1.30を越えるまで
繰り返し行われる(ST18)。The reason for setting the above-mentioned range in the above operation of estimating the point B is that nitrogen gas is used as the adsorbing gas and the B value on the adsorption isotherm measured at the temperature of liquid nitrogen.
Most of the points should fall within the above-mentioned range, and outside this range, the differential coefficient α of β times or more of the reference value A.
This is because even if (i) is found, it is highly likely that the point is not point B. Then, when a point having the above differential coefficient α (i) is found outside this range, β
Is increased by 0.05, and the same estimation operation is continued (ST17). This operation is repeatedly performed until β exceeds 1.30 (ST18).
【0030】以上の動作によって、吸着等温線上のB点
が自動的に推定され、そのB点を中心とした実測データ
を用いた理想的なデータによる表面積計算が行われるこ
とになる。By the above operation, the point B on the adsorption isotherm is automatically estimated, and the surface area is calculated by ideal data using actual measurement data centered on the point B.
【0031】なお、βの初期値において基準値Aのβ倍
の大きさを持つ微分係数α(i) がなかった場合、およ
び、βが1.30を越えても相対圧0.05〜0.25
の範囲内にそのような微分係数α(i) がなかった場合に
は、この推定動作ではB点を推定できない特殊な等温線
であると見なされ、ST2に進んで従来と同様の固定さ
れた相対圧範囲のデータ群を用いた表面積計算が実行さ
れる(ST12,ST17)。When there is no differential coefficient α (i) having a value β times the reference value A in the initial value of β, and even when β exceeds 1.30, the relative pressure is 0.05 to 0. .25
If there is no such differential coefficient α (i) within the range, it is considered that the point B is not a special isotherm that can be estimated in this estimating operation, and the process proceeds to ST2 to fix the same as the conventional one. The surface area is calculated using the data group of the relative pressure range (ST12, ST17).
【0032】以上の説明において、相対圧を35等分す
ること、βの初期値およびその暫増の仕方等について
は、本発明ではこれに限定されることなく、測定装置の
性能に合わせて適宜に加減することができる。In the above description, the relative pressure is divided into 35 equal parts, the initial value of β and the method of increasing the β are not limited to these values, and the present invention is not limited thereto. Can be adjusted.
【0033】また、吸着データの解析法としてtプロッ
ト法と称されるものがあり、この方法でも吸着等温線の
勾配の変化の具合から物性情報を導くものであるので、
従ってこの解析方法にも本発明を応用することができ
る。Further, there is a so-called t-plot method as a method of analyzing the adsorption data, and this method also derives physical property information from the degree of change in the gradient of the adsorption isotherm.
Therefore, the present invention can be applied to this analysis method.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の吸着平衡圧下における各吸着量の実測データ列か
ら、吸着等温線上のB点が演算により推定され、その推
定結果に基づいて表面積計算に供するためのデータの相
対圧区間がが自動的に設定されるので、被測定試料が新
規の材料等であったとしても、演算に供すべき相対圧区
間を決定するための測定を事前に行う必要がない。この
ことは、例えば性質の異なる試料を連続して測定する必
要のある場合に特に効果的であって、測定前の解析条件
の検討作業を著しく軽減することができる。また、測定
〜解析が自動化された装置において、誤った解析条件の
設定による誤った表面積値を知らずに用いる等の不具合
も生じない。As described above, according to the present invention,
The point B on the adsorption isotherm is estimated by calculation from the measured data sequence of each adsorption amount under a plurality of adsorption equilibrium pressures, and the relative pressure section of the data to be used for surface area calculation is automatically set based on the estimation result. Therefore, even if the sample to be measured is a new material or the like, there is no need to perform measurement in advance to determine the relative pressure section to be used for calculation. This is particularly effective, for example, when it is necessary to continuously measure samples having different properties, and can significantly reduce the work of examining analysis conditions before measurement. Further, in an apparatus in which measurement to analysis is automated, there is no problem such as using an erroneous surface area value without knowing it due to setting of an erroneous analysis condition.
【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】本発明実施例の全体構成図FIG. 2 is an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図3】そのコンピュータ19のROMに書き込まれた
データ処理用の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 data processing program written in a ROM of the computer 19;
【図4】吸着等温線のパターン例の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of a pattern of an adsorption isotherm.
【図5】吸着等温線におけるB点の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of a point B in an adsorption isotherm.
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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sample cell 2 Manifold 3-10 On-off valve 11 Vacuum pump 16 Vacuum gauge 17 Pressure detector 18 A / D converter 19 Computer 20 Dewar bottle 21 Elevator mechanism
Claims (1)
着平衡圧との関係を複数点において測定する吸着量・平
衡圧測定手段と、測定されたデータ列を記憶する記憶手
段と、その記憶されたデータ列を用いた所定の演算によ
り被測定試料の表面積を算出する演算手段を備えた装置
において、上記記憶手段内のデータ列から、吸着等温線
における直線部分とそれに低圧側に繋がる屈曲部分との
境界点を演算により決定する境界点決定手段と、得られ
た境界点に応じて上記演算手段で用いるデータの相対圧
区間を自動的に設定するデータ区間設定手段を備えたこ
とを特徴とする表面積測定装置。An adsorption amount / equilibrium pressure measuring means for measuring a relationship between an adsorption amount of an adsorbed gas by a sample to be measured and an adsorption equilibrium pressure at a plurality of points; a storage means for storing a measured data string; An apparatus provided with calculating means for calculating the surface area of the sample to be measured by a predetermined calculation using the obtained data sequence, wherein a straight line portion in the adsorption isotherm and a bent portion connected to the low pressure side thereof are obtained from the data sequence in the storage means. And a data section setting means for automatically setting a relative pressure section of data used by the calculation means according to the obtained boundary point. Surface area measuring device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04190586A JP3094670B2 (en) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | Surface area measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04190586A JP3094670B2 (en) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | Surface area measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634517A JPH0634517A (en) | 1994-02-08 |
| JP3094670B2 true JP3094670B2 (en) | 2000-10-03 |
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ID=16260533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3094670B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020102148A1 (en) | 2018-11-14 | 2020-05-22 | The Johns Hopkins University | Surface area determination for porous and particulate materials |
-
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- 1992-07-17 JP JP04190586A patent/JP3094670B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0634517A (en) | 1994-02-08 |
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