JPH087199B2 - Gas chromatograph - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、キャリアガスによって移送されるサンプル
ガスをカラムに導いて各ガス成分に分離し、これを熱伝
導度検出器で検出して分析を行うガスクロマトグラフに
関し、特にその熱伝導度検出器としてマイクロダイヤフ
ラムセンサを用いる際にこのセンサのオーバーヒートに
よる断線を防止する機能を備えたガスクロマトグラフに
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention introduces a sample gas transferred by a carrier gas to a column to separate it into respective gas components, which are detected by a thermal conductivity detector for analysis. The present invention particularly relates to a gas chromatograph having a function of preventing disconnection due to overheating of the microdiaphragm sensor when the microdiaphragm sensor is used as a thermal conductivity detector thereof.
石油化学プロセスや鉄鋼プロセスなどにおいてプロセ
スガスに成分分析を行い、その分析結果に基づいて各プ
ロセス工程を監視したり各種制御を行ったりするための
検出装置としてガスクロマトグラフが従来から一般に用
いられている。A gas chromatograph has been generally used as a detector for performing component analysis on process gas in a petrochemical process or a steel process and monitoring each process step or performing various controls based on the analysis result. .
第6図はこの種のガスクロマトグラフの基本的構成を
示す図で、恒温槽を形成し所定温度に保持されるアナラ
イザ本体1,このアナライザ本体1内に配置されるサンプ
ルバルブ2,カラム3および検出器4,計量管5,ヘリウム等
の不活性ガスからなるキャリアガスCGを所定圧に減圧す
る減圧弁6等を備え、測定時にサンプルバルブ2に流路
を実線の状態から破線の状態に切替えることにより、計
量管5によって分取した測定すべきサンプルガスSGをキ
ャリアガスCGによってカラム3内に送り込むようにして
いる。カラム3にはサンプルガスSGに応じて異なるが、
活性炭,活性アルミナ,モレキュラーシーブ等の粒度を
揃えた粉末が固定相として充填されており、この固定相
とサンプルガスSG中の各ガス成分との吸着性や分配係数
の差異に基づく移動速度の差を利用して、各ガス成分を
相互に分離し、これを熱伝導度検出器等の検出器4によ
って検出し電気信号に変換する。この電気信号はガス成
分濃度に比例し、これをコントローラ7により波形処理
したり記録紙に記録する。FIG. 6 is a view showing the basic configuration of this type of gas chromatograph, which is an analyzer main body 1, which forms a thermostatic chamber and is maintained at a predetermined temperature, a sample valve 2, a column 3, and a detector arranged in the analyzer main body 1. Equipped with a pressure reducing valve 6 for reducing the pressure of the carrier gas CG consisting of an inert gas such as helium and the measuring vessel 4, to a predetermined pressure, and switching the flow path from the solid line to the broken line in the sample valve 2 during measurement. Thus, the sample gas SG to be measured, which is separated by the measuring pipe 5, is sent into the column 3 by the carrier gas CG. Column 3 varies depending on the sample gas SG,
Powders with a uniform particle size such as activated carbon, activated alumina, and molecular sieves are packed as the stationary phase. The difference in the moving speed based on the difference in the adsorption and partition coefficient between this stationary phase and each gas component in the sample gas SG. Is used to separate each gas component from each other, which is detected by a detector 4 such as a thermal conductivity detector and converted into an electric signal. This electric signal is proportional to the gas component concentration, and is subjected to waveform processing by the controller 7 or recorded on a recording sheet.
一方、非測定時にはサンプルバルブ2の流路を実線図
示の状態に切替えることにより、キャリアガスCGをカラ
ム3および検出器4へ導いている。On the other hand, at the time of non-measurement, the flow path of the sample valve 2 is switched to the state shown by the solid line to guide the carrier gas CG to the column 3 and the detector 4.
第7図は前記検出器4の測定回路の一例を示すもの
で、ここではフィラメントやサーミスタを利用した熱伝
導度検出器(以下TCDセンサという)を用いた場合を示
す。FIG. 7 shows an example of the measuring circuit of the detector 4, and here shows the case where a thermal conductivity detector (hereinafter referred to as TCD sensor) using a filament or thermistor is used.
この回路は、第7図に示すように、キャリアガス流路
上においてキャリアガスCGのみに接触する位置に1つの
TCDセンサ42をリファレンス側として設けるとともに、
カラム3の出口にTCDセンサ42を測定側として設け、こ
れらセンサ41,42を、固定抵抗R1,R2を含むブリッジ回
路8の各辺に接続する。そして、電流源9よりの一定電
流によって各TCDセンサ41,42を加熱しておくことによ
り、カラム出口におけるキャリアガスCG中のサンプルガ
スSGの成分の濃度をアンプ部10を通して検出している。
すなわち、リファレンス用TCDセンサ42は常時キャリア
ガスCGを検出しており、また測定用TCDセンサ41も、通
常はキャリアガスCGを検出している。この時、ブリッジ
回路8は平衡状態となっており、アンプ部10の2つの入
力電圧間に電位差が生じないことから、そのアンプ部10
の出力電圧Vは0vとなっている。しかして、キャリアガ
スCGに続きサンプルガスSGが移送されてくると、測定用
TCDセンサ41においてサンプルガスSGの成分の熱伝導度
に応じて抵抗値が変化するため、ブリッジ回路8が不平
衡となってアンプ部10の2つの入力電圧間に電位差が生
じる。その結果、第8図に示すように、アンプ部10の出
力電圧Vは0vから上昇し、そのサンプルガス成分A,B,C
に応じた値を示すことになる。As shown in FIG. 7, this circuit has one circuit at the position where it contacts only the carrier gas CG on the carrier gas channel.
Provided with a TCD sensor 4 2 as a reference side,
The outlet of the column 3 provided TCD sensor 4 2 as the measurement side, it connects these sensors 4 1, 4 2, to each side of the bridge circuit 8 which includes a fixed resistor R 1, R 2. Then, by previously heating each TCD sensors 4 1, 4 2 by a constant current from the current source 9, and detects the concentration of a component of the sample gas SG in the carrier gas CG at the column outlet through amplifier section 10 .
That, TCD sensor 4 2 Reference is detected at all times the carrier gas CG, also measuring TCD sensor 4 1, usually detects the carrier gas CG. At this time, the bridge circuit 8 is in a balanced state, and no potential difference is generated between the two input voltages of the amplifier section 10.
Has an output voltage V of 0v. Then, when the sample gas SG is transferred after the carrier gas CG, it is used for measurement.
The resistance value changes according to the thermal conductivity of the components of the sample gas SG in TCD sensor 4 1, a potential difference occurs between the two input voltages of the amplifier unit 10 the bridge circuit 8 becomes unbalanced. As a result, as shown in FIG. 8, the output voltage V of the amplifier section 10 rises from 0v, and the sample gas components A, B, C
Will show the value according to.
ところで、このようなガスクロマトグラフにおいてTC
Dセンサとして、通常のフィラメントやサーミスタに代
えてマイクロダイヤフラムセンサを用いる方法がある。
このマイクロダイヤフラムセンサは、半導体製造プロセ
スを用いてシリコン等の基板上にミクロンオーダーで微
細な機械的構造を形成したもので、パターン形状が非常
に小さいため、スペースファクターが良い、TCD検出器
のデットスペースを小さくできる、熱時定数が小さい等
の利点がある。By the way, in such a gas chromatograph, TC
As a D sensor, there is a method of using a micro diaphragm sensor instead of a normal filament or thermistor.
This micro-diaphragm sensor is one in which a fine mechanical structure is formed on the substrate such as silicon using the semiconductor manufacturing process in the order of micron, and the pattern shape is very small, so the space factor is good and the debt of the TCD detector is good. There are advantages such as a small space and a small thermal time constant.
かかるマイクロダイヤフラムセンサを用いたガスクロ
マトグラフにおいて、キャリアガスとしては通常サンプ
ルガスとの熱伝導度の差が大きいヘリウム(He),水素
(H2)の他に窒素(N2)が良く用いられているが、例え
ばHeは熱伝導度が大きいため、マイクロダイヤフラムセ
ンサの温度を高く保つためには電流つまり加熱電流を多
くしなければならない。しかし、Heの電流を流した状態
で熱伝導度の小さいN2が入って来ると、マイクロダイヤ
フラムセンサは高温になりすぎて焼き切れるという問題
があった。In a gas chromatograph using such a microdiaphragm sensor, nitrogen (N 2 ) is often used as a carrier gas in addition to helium (He) and hydrogen (H 2 ) which have a large difference in thermal conductivity from the sample gas. However, since He has high thermal conductivity, for example, the current, that is, the heating current, must be increased in order to keep the temperature of the microdiaphragm sensor high. However, there was a problem that when N 2 with a low thermal conductivity came in with the current of He flowing, the microdiaphragm sensor became too hot and burned out.
本発明は以上の点に鑑み、かかる従来の問題点を解消
するためになされたもので、TCDセンサとしてマイクロ
ダイヤフラムセンサを用いる際にセンサのオーバーヒー
トによる劣化,断線を防ぐことができるガスクロマトグ
ラフを提供することを目的とする。In view of the above points, the present invention has been made to solve the above conventional problems, and provides a gas chromatograph capable of preventing deterioration and disconnection due to overheating of a sensor when a micro diaphragm sensor is used as a TCD sensor. The purpose is to do.
上記の目的を達成するため、本発明のガスクロマトグ
ラフは、基板上に薄膜ヒータから構成されるマイクロダ
イヤフラムセンサを用い、このマイクロダイヤフラムセ
ンサの薄膜ヒータに一定の電流を流して加熱するととも
に、ガス成分の熱伝導度によって生じる前記薄膜ヒータ
の抵抗値の変化を出力電圧として検出する検出手段と、
この検出手段によって検出されるセンサ信号に含まれる
ベースライン電圧を予め決められたキャリアガスごとの
ベースラインキャンセル電圧と比較してキャリアガスの
種類を判別する判別手段と、この判別手段によって判別
されたキャリアガスの種類に応じて前記薄膜ヒータへ供
給する電流を最適値に切換える電流切換手段とを備えた
ものである。In order to achieve the above object, the gas chromatograph of the present invention uses a microdiaphragm sensor composed of a thin film heater on a substrate, and a constant current is passed through the thin film heater of the microdiaphragm sensor to heat the gas component. Detecting means for detecting a change in the resistance value of the thin film heater caused by the thermal conductivity of the output voltage.
A determination means for comparing the baseline voltage included in the sensor signal detected by the detection means with a predetermined baseline cancellation voltage for each carrier gas to determine the type of carrier gas, and the determination means Current switching means for switching the current supplied to the thin film heater to an optimum value according to the type of carrier gas.
本発明においては、マイクロダイヤフラムセンサの薄
膜ヒータに流す電流をキャリアガスの種類に応じて自動
的に切換えることにより、このセンサのオーバーヒート
による劣化や断線を防ぐことができ、しかも出力を常に
最大にして取り出すことができる。In the present invention, by automatically switching the current flowing through the thin film heater of the microdiaphragm sensor according to the type of carrier gas, deterioration and disconnection due to overheating of this sensor can be prevented, and the output is always maximized. You can take it out.
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説
明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
第1図は本発明によるガスクロマトグラフの一実施例
を示す測定系の回路構成図である。同図において、11は
電源電圧+VBに対して抵抗12を介して直列に接続された
定電圧ダイオードであり、このダイオード11の両端間に
は分圧用抵抗13,14が接続され、そのa点の電圧(+5
v)がアナログスイッチ15の第1の接点151を通して、b
点の電圧(+2.5v)が同じくアナログスイッチ15の第2
の接点152を通してオペアンプからなるバッファ16に入
力されており、その出力電流がセンサ検出回路17に入力
されている。このセンサ検出回路17は、入力抵抗18と、
非反転入力が接地されたオペアンプ19と、オペアンプ19
の反転入力と出力側との間に挿入された後述するマイク
ロダイヤフラムセンサ20から構成され、その入力抵抗18
に流れる電流iをオペアンプ19の反転入力側に入力し
て、その出力側よりマイクロダイヤフラムセンサ20を構
成する薄膜ヒータ32の抵抗値の変化に応じた電圧をバッ
ファ21を通して出力として検出するものとなっている。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a measurement system showing an embodiment of a gas chromatograph according to the present invention. In the figure, 11 is a constant voltage diode connected in series to the power supply voltage + V B via a resistor 12, and voltage dividing resistors 13 and 14 are connected between both ends of this diode 11, and a point a Voltage (+5
v) is through the first contact 15 1 of the analog switch 15, b
The voltage at the point (+ 2.5v) is the same as the analog switch 15
The signal is input to the buffer 16 composed of an operational amplifier through the contact point 15 2 of the , and the output current thereof is input to the sensor detection circuit 17. This sensor detection circuit 17 has an input resistor 18 and
Op amp 19 with non-inverting input grounded and op amp 19
It is composed of a microdiaphragm sensor 20 described later that is inserted between the inverting input and the output side of the
Is inputted to the inverting input side of the operational amplifier 19, and a voltage corresponding to a change in the resistance value of the thin film heater 32 constituting the microdiaphragm sensor 20 is detected as an output from the output side through the buffer 21. ing.
また、22はオペアンプ23と抵抗24〜27からなる加算回
路、28はベースラインキャンセル電圧発生部であり、こ
れらは前記センサ検出回路17によって検出されるバッフ
ァ21の出力V1つまりセンサ信号に含まれるベースライン
電圧をキャンセルするための回路を構成している。29は
加算回路22の出力電圧をディジタルの信号に変換するA/
D変換器、30は第6図のコントロール7に相当するCPUで
ある。Further, 22 is an adder circuit composed of an operational amplifier 23 and resistors 24 to 27, 28 is a baseline cancellation voltage generator, and these are included in the output V 1 of the buffer 21 detected by the sensor detection circuit 17, that is, the sensor signal. It constitutes a circuit for canceling the baseline voltage. 29 is an A / that converts the output voltage of the adder circuit 22 into a digital signal.
The D converter, 30 is a CPU corresponding to the control 7 in FIG.
ここで、CPU30はサンプルガスの測定に際し、まずサ
ンプルガスSGの検出に適合するようにマイクロダイヤフ
ラムセンサ20への電流iを、コントロール制御信号CON1
またはCON2によりアナログスイッチ15の各接点151,152
を選択駆動して供給しておく。そしてマイクロダイヤフ
ラムセンサ20へキャリアガスCGが到来している間はセン
サ検出回路17の出力電圧は一定値となって加算回路22に
加えられており、この電圧信号が加算回路22により加算
されてA/D変換器29を経てCPU30へ入力される。これによ
りCPU30は、A/D変化器29によって変換されたディジタル
の値を入力とし、キャリアガスCGの到来による電圧値つ
まりベースライン電圧を予め決められたキャリアガスご
とのベースラインキャンセル電圧と比較してキャリアガ
スの種類を判別し、その結果に基づきベースラインキャ
ンセル電圧発生部28を駆動してそれより発生されるベー
スラインキャンセル電圧を加算回路22に加えることによ
り、その判別した電圧値だけ加算回路22から減じる制御
を行うものとなっている。Here, when measuring the sample gas, the CPU 30 first applies the current i to the microdiaphragm sensor 20 so as to match the detection of the sample gas SG with the control control signal CON 1
Or by CON 2 , each contact of analog switch 15 15 1 , 15 2
Are selectively driven and supplied. While the carrier gas CG arrives at the microdiaphragm sensor 20, the output voltage of the sensor detection circuit 17 becomes a constant value and is applied to the adder circuit 22, and this voltage signal is added by the adder circuit 22 to obtain A It is input to the CPU 30 via the / D converter 29. As a result, the CPU 30 receives the digital value converted by the A / D converter 29 as an input and compares the voltage value due to the arrival of the carrier gas CG, that is, the baseline voltage, with a predetermined baseline cancellation voltage for each carrier gas. The type of carrier gas is discriminated based on the result, and the baseline cancel voltage generator 28 is driven based on the result to apply the baseline cancel voltage generated thereby to the adder circuit 22 to add only the discriminated voltage value. It is controlled to subtract from 22.
第2図は前記マイクロダイヤフラムセンサ20の一例を
示すパターン構造の概略平面図である。このマイクロダ
イヤフラムセンサ20は、通常の半導体製造プロセスを用
いて、第2図に示すように単結晶シリコン基板31上の中
央部にパーマロイなどからなる薄膜ヒータ32を熱伝導度
素子として形成するとともに、この薄膜ヒータ32の両側
に各々独立した上流側温度センサ33,下流側温度センサ3
4を流量検出素子として形成する。そして、このシリコ
ン基板31上の表面にはエッチングのための多数の細いス
リット35を設け、薄膜ヒータ32及び上流側温度センサ3
3,下流側温度センサ34の下側および周辺を、そのシリコ
ン基板表面に設けた多数の細いスリット35を介して例え
ば水酸化カリウムのようなエッチング液等の異方性エッ
チング方法によりエッチングすることにより空隙化し
て、断面形状が略逆台形状のパターンを持つ空隙部36を
形成する。これにより、その空隙部36の上部には、シリ
コン基板31からダイヤフラム状に空間的に隔離され、そ
の基板より薄膜ヒータ32及び上流側温度センサ33,下流
側温度センサ34が熱的に絶縁されて支持されたダイヤフ
ラム37が形成されている。なお、前記薄膜ヒータ33,各
温度センサ33,34は窒化シリコンなどの保護膜によって
被覆されているものである。第2図中符号38で示す矢印
はガスの流れを示す。FIG. 2 is a schematic plan view of a pattern structure showing an example of the micro diaphragm sensor 20. In this microdiaphragm sensor 20, a thin film heater 32 made of permalloy or the like is formed as a thermal conductivity element in a central portion on a single crystal silicon substrate 31 as shown in FIG. Independent upstream and downstream temperature sensors 33 and 3 are provided on both sides of the thin film heater 32.
4 is formed as a flow rate detecting element. A large number of thin slits 35 for etching are provided on the surface of the silicon substrate 31, and the thin film heater 32 and the upstream temperature sensor 3 are provided.
3, by etching the lower side and the periphery of the downstream temperature sensor 34 by an anisotropic etching method such as an etching solution such as potassium hydroxide through a large number of narrow slits 35 provided on the surface of the silicon substrate. A void is formed to form a void 36 having a pattern in which the cross-sectional shape is a substantially inverted trapezoid. As a result, the upper portion of the void 36 is spatially separated from the silicon substrate 31 in a diaphragm shape, and the thin film heater 32, the upstream temperature sensor 33, and the downstream temperature sensor 34 are thermally insulated from the substrate. A supported diaphragm 37 is formed. The thin film heater 33 and the temperature sensors 33 and 34 are covered with a protective film such as silicon nitride. The arrow indicated by reference numeral 38 in FIG. 2 indicates the flow of gas.
このような構造のマイクロダイヤフラムランサ20は、
薄膜ヒータ32を所定の温度に加熱したうえ、この薄膜ヒ
ータ32の抵抗値がガス成分の熱伝導度によって変化する
のを利用してそのガスの濃度を検出できる。また、薄膜
ヒータ32を加熱した状態で、ガス38の流れがあると上流
側温度センサ33は冷却されて抵抗値が減るのに対し、下
流側温度センサ34は加熱されて抵抗値が増加するのを利
用してその差から流量を検出することもできる。The micro diaphragm lancer 20 having such a structure is
The thin-film heater 32 is heated to a predetermined temperature, and the concentration of the gas can be detected by utilizing the fact that the resistance value of the thin-film heater 32 changes depending on the thermal conductivity of the gas component. Further, while the thin film heater 32 is heated, when the gas 38 flows, the upstream temperature sensor 33 is cooled and its resistance value decreases, whereas the downstream temperature sensor 34 is heated and its resistance value increases. It is also possible to detect the flow rate from the difference by utilizing.
次に、第3図に示すキャリアガスを判断するシーケン
スフローを用いて第1図に示した実施例構成の動作を説
明する。ここでは、キャリアガスとして熱伝導度の大き
いヘリウム(He)とそれより熱伝導度の小さい窒素
(N2)をそれぞれ用い、これらHe,N2に対応したコント
ロール制御信号CON1,CON2によってアナログスイッチ15
の各接点151,152をオンした時、マイクロダイヤフラム
センサ20への最適電流iとして例えばHeのときia=4.5m
A、N2のときib=2.25mAの電流を流す場合を例にとって
述べる。Next, the operation of the configuration of the embodiment shown in FIG. 1 will be described using the sequence flow for judging the carrier gas shown in FIG. Here, helium (He) having a high thermal conductivity and nitrogen (N 2 ) having a lower thermal conductivity are used as the carrier gas, respectively, and analog signals are generated by the control control signals CON 1 and CON 2 corresponding to these He and N 2. Switch 15
When each contact 15 1 and 15 2 of is turned on, the optimum current i to the microdiaphragm sensor 20 is, for example, when He is i a = 4.5 m
An example will be described in which a current of i b = 2.25 mA flows when A and N 2 .
第3図においてサンプルガスの測定に際し、CPU30
は、まずコントロール制御信号CON2をアナログスイッチ
15の第2の接点152に送出してその接点152をオンする。
すると、そのb点の電圧に応じた電流ibがセンサ検出回
路17のマイクロダイヤフラムセンサ20に供給され、この
電流ibは、キャリアガスのN2に応じた最適な値として例
えば2.25mAが流れる(ステップ50)。この時、N2の熱伝
導度は空気とほぼ同じなので、キャリアが接続されてい
なくてもマイクロダイヤフラムセンサ20のオーバーヒー
トの虞れはない。この状態でセンサ検出回路17はN2の熱
伝導度に対応したマイクロダイヤフラムセンサ20の薄膜
ヒータ32の抵抗値の変化を検出し、その出力電圧が加算
回路22,A/D変換器29を通してCPU30に入力される。する
とCPU30は、センサ検出回路17から得られる一定レベル
の出力電圧つまり第4図(a)の実線で示すベースライ
ン電圧ecを予め決められたN2に対応したベースラインキ
ャンセル電圧eC(N2)±ε(ただし、εは誤差分)と比
較し(ステップ51)、それがeC>eC(N2)であればエラ
ーは判断し(ステップ53)、eC=eC(N2)であればキャ
リアガスのN2と判断する。これと同時にベースラインキ
ャンセル電圧発生部28を駆動して、このN2をキャリアガ
スとしたガスクロマトグラフの運転を行う(ステップ5
2)。これにより加算回路22は、センサ検出回路17のベ
ースライン電圧eCとベースラインキャンセル電圧発生部
28から発生される第5図(a)の一点鎖線で示す逆極性
のベースラインキャンセル電圧eC(N2)を加算し、その
出力電圧VOUTとして、第5図(a)の実線で示すベース
ライン電圧eCか零点(0v)に固定された同図(a)の二
点鎖線で示すようなサンプルガス成分A,Bに応じたピー
ク値を示すクロマト信号を取り出すことができる。In the measurement of sample gas in Fig. 3, CPU30
First, set the control control signal CON 2 to analog switch
Sending to the second contact 15 and second 15 turning on its contact 15 2.
Then, the current i b corresponding to the voltage at the point b is supplied to the microdiaphragm sensor 20 of the sensor detection circuit 17, and this current i b is, for example, 2.25 mA as an optimum value corresponding to N 2 of the carrier gas. (Step 50). At this time, since the thermal conductivity of N 2 is almost the same as that of air, there is no risk of overheating of the microdiaphragm sensor 20 even if the carrier is not connected. In this state, the sensor detection circuit 17 detects a change in the resistance value of the thin film heater 32 of the microdiaphragm sensor 20 corresponding to the thermal conductivity of N 2 , and the output voltage thereof is added to the CPU 30 through the addition circuit 22 and the A / D converter 29. Entered in. Then CPU30 is baseline cancel voltage corresponding to N 2 to a predetermined baseline voltage e c indicated by the solid line in the output voltage, that a fourth view of a constant level obtained from the sensor detection circuit 17 (a) e C (N 2 ) ± ε (where ε is the error) is compared (step 51), and if it is e C > e C (N 2 ), the error is judged (step 53) and e C = e C (N If 2 ), it is judged as N 2 of carrier gas. At the same time, the baseline cancellation voltage generator 28 is driven to operate the gas chromatograph using this N 2 as a carrier gas (step 5
2). As a result, the adder circuit 22 detects the baseline voltage e C of the sensor detection circuit 17 and the baseline cancellation voltage generator.
The reverse line baseline cancellation voltage e C (N 2 ) shown in FIG. 5 (a), which is generated from 28, is added, and its output voltage V OUT is shown by the solid line in FIG. 5 (a). A chromatographic signal having a peak value corresponding to the sample gas components A and B as shown by the chain double-dashed line in FIG. 10A fixed at the baseline voltage e C or the zero point (0 v) can be taken out.
一方、ステップ51においてeC<eC(N2)であれば(第
4図(a)の破線で示すようなHeの場合)、次のステッ
プ54に進む。CPU30は、第4図(a)の破線で示すベー
スライン電圧eCが第5図(a)の一点鎖線で示すように
予め決められたHeに対応したベースラインキャンセル電
圧eC(He)±εと等しくなければ(eC≠eC(He)±
ε)、エラーは判断し(ステップ55)、等しければ(eC
=eC(He)±ε)、キャリアガスとしてHeを判断する。
しかる後コントロール制御信号CON1をアナログスイッチ
15の第1の接点151に送出してその接点151をオンする。
このためa点の電圧(+5v)に応じた電流iaがマイクロ
ダイヤフラムセンサ20に供給され、この電流iaはキャリ
アガスのHeに応じた最適の値として例えば4.5mAが流れ
る(ステップ56)。そしてこのHeをキャリアガスとした
ガスクロマトグラフの運転を行う(ステツプ57)。On the other hand, if e C <e C (N 2 ) in step 51 (in case of He as shown by the broken line in FIG. 4A), the process proceeds to the next step 54. The CPU 30 controls the baseline cancel voltage e C (He) ± corresponding to the predetermined He as the baseline voltage e C indicated by the broken line in FIG. 4 (a) is indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 5 (a). If not equal to ε, (e C ≠ e C (He) ±
ε), the error is judged (step 55), and if they are equal (e C
= E C (He) ± ε), and judge He as the carrier gas.
After that, the control signal CON 1 is switched to analog switch.
Sent to the first contact 15 1 of 15 on the contacts 15 1.
Therefore, the current i a corresponding to the voltage (+ 5v) at the point a is supplied to the microdiaphragm sensor 20, and the current i a is, for example, 4.5 mA as an optimum value corresponding to He of the carrier gas (step 56). Then, the gas chromatograph is operated using this He as a carrier gas (step 57).
このときCPU30は、センサ検出回路17から得られる第
4図(b)の破線で示す一定レベルのベースライン電圧
eCを予め決められたHeに対応した第5図(b)の一点鎖
線で示す逆極性のベースラインキャンセル電圧eC′(H
e)±εと比較し(ステップ58)、それがeC=eC′(H
e)±εであればHeと判断したうえベースラインキャン
セル電圧発生部28を駆動して、このHeをキャリアガスと
したガスクロマトグラフの運転を連続的に行いeC≠e
C(He)であればエラーと判断を行う(ステップ59)。
これにより加算回路22は、センサ検出回路17から得られ
る第4図(b)の破線で示すベースライン電圧eCとベー
スラインキャンセル電圧発生部28から発生される第5図
(b)の一点鎖線で示すベースラインキャンセル電圧
eC′(He)を加算し、その出力電圧VOUTとして、第5図
(b)の実線で示すベースライン電圧eCが0vに固定され
た同図(b)の二点鎖線で示すようなサンプルガス成分
A,Bに応じたピーク値を示すクロマト信号を取り出すこ
とができる。At this time, the CPU 30 controls the baseline voltage of a constant level obtained from the sensor detection circuit 17 as shown by the broken line in FIG.
e C ′ (H, which is the reverse polarity baseline cancel voltage e C shown by the alternate long and short dash line in FIG. 5 (b) corresponding to a predetermined He.
e) ± ε (step 58), which is e C = e C ′ (H
e) If it is ± ε, it is judged as He, the baseline cancellation voltage generator 28 is driven, and the gas chromatograph is continuously operated using this He as the carrier gas. e C ≠ e
If it is C (He), it is judged as an error (step 59).
As a result, the adder circuit 22 causes the sensor detection circuit 17 to show the baseline voltage e C indicated by the broken line in FIG. 4 (b) and the dashed-dotted line in FIG. 5 (b) generated from the baseline cancellation voltage generator 28. Baseline cancellation voltage indicated by
e C ′ (He) is added, and as its output voltage V OUT , the baseline voltage e C shown by the solid line in FIG. 5 (b) is fixed to 0v, as shown by the chain double-dashed line in FIG. 5 (b). Sample gas composition
A chromatographic signal showing a peak value corresponding to A and B can be taken out.
以上説明したように本発明によれば、ガスクロマトグ
ラフのTCD検出器としてマイクロダイヤフラムセンサを
用い、このマイクロダイヤフラムセンサの薄膜ヒータに
流す電流をキャリアガスの種類に応じて自動的に切換え
るようにしたので、この自己判断によりマイクロダイヤ
フラムセンサのオーバーヒートによる劣化や断線を防
ぎ、かつ出力を最大にして取り出すことができる。さら
にキャリアガスの接続ミスやキャリアガスの有無(ボン
ベが空か否か)を判別できる等の優れた効果がある。As described above, according to the present invention, the micro diaphragm sensor is used as the TCD detector of the gas chromatograph, and the current flowing through the thin film heater of the micro diaphragm sensor is automatically switched according to the type of carrier gas. By this self-determination, deterioration and disconnection due to overheating of the microdiaphragm sensor can be prevented, and the output can be maximized and taken out. Further, there are excellent effects such as a connection error of the carrier gas and the presence / absence of the carrier gas (whether or not the cylinder is empty).
第1図は本発明によるガスクロマトグラフの一実施例を
示す測定系の回路構成図、第2図は第1図にマイクロダ
イヤフラムセンサのパターン構造の一例を示す概略平面
図、第3図は上記実施例の動作説明に供するキャリアガ
スを判断するシーケンスフローの一例を示す図、第4図
は第1図のマイクロダイヤフラムセンサを含むセンサ検
出回路に最適電流を流したときにそのセンサ検出回路か
ら得られるキャリアガスに応じたベースライン電圧を示
すものであって、第4図(a)は最適電流として2.25mA
を流したときの各N2,Heに対応したベースライン電圧を
示す図、第4図(b)は最適電流として4.5mAを流した
ときのHeに応じたベースライン電圧を示す図、第5図
(a)及び(b)はそれぞれ第4図(a)および(b)
の各ベースライン電圧をベースラインキャンセル電圧に
より補正したときの様子を示す説明図、第6図はガスク
ロマトグラフの基本的構成図、第7図は第6図の検出器
の測定回路の一例を示す図、第8図はその出力信号の波
形図である。 11……定電圧ダイオード、13,14……分圧用抵抗、15…
…アナログスイッチ、17……センサ検出回路、20……マ
イクロダイヤフラムセンサ、22……加算回路、28……ベ
ースラインキャンセル電圧発生部、29……A/D変換器、3
0……CPU、31……シリコン基板、32……薄膜ヒータ。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a measurement system showing an embodiment of a gas chromatograph according to the present invention, FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of a pattern structure of a micro diaphragm sensor in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of a sequence flow for determining the carrier gas used for explaining the operation of the example, and FIG. 4 is obtained from the sensor detection circuit when an optimum current is passed through the sensor detection circuit including the microdiaphragm sensor of FIG. It shows the baseline voltage according to the carrier gas, and Fig. 4 (a) shows 2.25mA as the optimum current.
Figure 4 shows the baseline voltage corresponding to each N 2 and He when flowing current, and Figure 4 (b) shows the baseline voltage according to He when 4.5 mA is flowing as the optimum current. Figures (a) and (b) are respectively Figures 4 (a) and (b).
FIG. 6 is an explanatory view showing a situation in which each of the baseline voltages is corrected by the baseline cancellation voltage, FIG. 6 is a basic configuration diagram of a gas chromatograph, and FIG. 7 is an example of a measuring circuit of the detector of FIG. FIG. 8 is a waveform diagram of the output signal. 11 …… Constant voltage diode, 13,14 …… Voltage dividing resistor, 15…
… Analog switch, 17 …… Sensor detection circuit, 20 …… Micro diaphragm sensor, 22 …… Adding circuit, 28 …… Baseline cancellation voltage generator, 29 …… A / D converter, 3
0 …… CPU, 31 …… Silicon substrate, 32 …… Thin film heater.
Claims (1)
ガスをカラムに導いて各ガス成分に分離し、これを熱伝
導度検出器で検出して分析を行うガスクロマトグラフに
おいて、前記熱伝導度検出器は基板上に薄膜ヒータから
構成されるマイクロダイヤフラムセンサから成り、この
マイクロダイヤフラムセンサの薄膜ヒータに一定の電流
を流して加熱するとともに、前記ガス成分の熱伝導度に
よって生じる前記薄膜ヒータの抵抗値の変化を出力電圧
として検出する検出手段と、この検出手段によって検出
されるセンサ信号に含まれるベースライン電圧を予め決
められたキャリアガスごとのベースラインキャンセル電
圧と比較してキャリアガスの種類を判別する判別手段
と、この判別手段によって判別されたキャリアガスの種
類に応じて前記薄膜ヒータへ供給する電流を最適値に切
換える電流切換手段とを備えたことを特徴とするガスク
ロマトグラフ。1. A gas chromatograph in which a sample gas transferred by a carrier gas is introduced into a column to be separated into respective gas components, which are detected by a thermal conductivity detector for analysis, wherein the thermal conductivity detector is It consists of a micro diaphragm sensor composed of a thin film heater on a substrate, a constant current is applied to the thin film heater of the micro diaphragm sensor to heat it, and a change in the resistance value of the thin film heater caused by the thermal conductivity of the gas component. And a determination means for comparing the baseline voltage contained in the sensor signal detected by the detection means with a predetermined baseline cancellation voltage for each carrier gas to determine the type of carrier gas. Means and the thin film according to the type of carrier gas discriminated by the discriminating means. Gas chromatograph, characterized in that a current switching means for switching to an optimum value the current supplied to the over data.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22248890A JPH087199B2 (en) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Gas chromatograph |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22248890A JPH087199B2 (en) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Gas chromatograph |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04105063A JPH04105063A (en) | 1992-04-07 |
| JPH087199B2 true JPH087199B2 (en) | 1996-01-29 |
Family
ID=16783217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22248890A Expired - Lifetime JPH087199B2 (en) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Gas chromatograph |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH087199B2 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5546574B2 (en) | 2011-11-30 | 2014-07-09 | キヤノン株式会社 | Electrophotographic photosensitive member, method for manufacturing electrophotographic photosensitive member, process cartridge, and electrophotographic apparatus |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP22248890A patent/JPH087199B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5546574B2 (en) | 2011-11-30 | 2014-07-09 | キヤノン株式会社 | Electrophotographic photosensitive member, method for manufacturing electrophotographic photosensitive member, process cartridge, and electrophotographic apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04105063A (en) | 1992-04-07 |
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