微量ガスの高感度分析方法

1章　微量ガス分析のポイントと選択方法
　1.　一般的な留意点
　　1.1　評価用試料の作成
　　1.2　秤量と値付け
　　1.3　器具・容器など
　　1.4　試料容器・接続部分等での漏れこみ
　　1.5　高純度物質の取扱
　　1.6　検出器の検出原理と相対感度
　　1.7　検出した試料成分の由来、ブランクの確認
　　1.8　大量試料導入(ガスクロマトグラフ)
　2.　分析方法の選択
　　2.1　観測目的と分析結果の利用に関する情報
　　2.2　分析方法の選択に関する情報
　　2.3　分析スキームの検討
　　2.4　検出に用いる機器の選定と必要な試料量の算定
　3.検出器の選択
　　3.1　ガスクロマトグラフの検出器
　　3.2　その他の検出器
　　　3.2.1　還元性ガス検出器（Reduction Gas Detector：RGD）
　　　3.2.2　酸化物半導体ガスセンサー（Chemical Combustion Detector：CCD）
　　　3.2.3　水晶振動子センサー（Quartz Microbalance Detector：QMD）
　　　3.2.4　表面弾性波検出器（Surface Acoustic Wave sensor：SAW）
　　　3.2.5　誘導プラズマ質量分析計（Induced Coupling Plasma MS：ICP-MS）
　　　3.2.6　その他
　　3.3　直接測定を行う高感度検出器，分析計：MS，イオンモビリティ検出器（IMD）等
　　　3.3.1　大気圧イオン化質量分析計（Atmospheric Pressure Ionization MS：APIMS）
　　　3.3.2　プロトン移動反応質量分析計（Proton Transfer Reaction MS：PTRMS）
　　　3.3.3　共鳴多光子イオン化質量分析計（Resonance Enhanced Multi-Photon Ionization MS：REMPI-MS）
　　　3.3.4　イオンアタッチメント質量分析計（Ion Attachment MS：IA-MS）
　　　3.3.5　イオンモビリティ検出器（Ion Mobility Detector：IMD）
　　　3.3.6　その他
　　3.4　直接測定を行う高感度検出器：光分析計
　　3.5　直接測定を行う検出器：ガスセンサー
　4.　微量ガス成分の取り扱い
　　4.1　試料採取時に生じる問題
　　　4.1.1　反応性の高い成分又は反応性の高い成分を含む試料の採取
　　　4.1.2　高層大気の採取
　　　4.1.3　燃焼排ガスの採取
　　　4.1.4　溶存ガスの測定のための試料採取
　　　4.1.5　固体中の残存ガスの採取
　　　4.1.6　液化ガスの採取
　　4.2　ブランクの評価
　5.　微量ガス成分の定量
2章　各種分析方法による微量ガス分析～原理・特徴、使い方、測定解析のコツ～
　1節　ガスクロマトグラフ法
　　1.　ガスクロマトグラフの概要
　　2.　ガスクロマトグラフ法の対象試料
　　3.　ガスクロマトグラフの構成
　　　3.1　注入口
　　　　3.1.1　スプリット/スプリットレス注入口
　　　　3.1.2　ダイレクト注入口(充填カラム注入口)
　　　　3.1.3　クールオンカラム注入口
　　　　3.1.4　昇温気化型注入口
　　3.2　カラム
　　　3.2.1　充填カラム
　　　3.2.2　キャピラリーカラム
　　3.3　検出器
　　4.　試料の捕集
　　　4.1　気体の捕集
　　　4.2　気体の濃縮
　　5.　気体試料導入法(装置)
　　　5.1　ガスタイトシリンジ
　　　　5.1.1　ガスタイトシリンジによる注入
　　　　5.1.2　ガスタイトシリンジ注入の注意点
　　　5.2　ガスサンプリングバルブ
　　　5.3　スターバー抽出
　　　5.4　固相マイクロ抽出(Solid Phase Micro Extraction : SPME)
　　　5.5　キャニスター法
　　　5.6　ヘッドスペース法
　　　5.7　加熱脱着法
　　6.　データ処理
　2節　ヘッドスペース法・加熱脱着法ガスクロマトグラフ質量分析の原理と適用例
　　1.　ヘッドスペース法
　　　1.1　ヘッドスペース法原理
　　　　1.1.1　HSガスのサンプリング方法
　　　　1.1.2　定量方法
　　　1.2ヘッドスペース法の分析例
　　　　1.2.1　固形部品・部材からの発生ガスのスクリーニング分析
　　　　1.2.2　食品中イソチアン酸アリルの標準添加法による定量
　　　　1.2.3　液状・ペースト状部材中発生ガスのMHE法による定量
　　　1.3　ヘッドスペース法による最新技術
　　2.　加熱脱着法　
　　　2.1　原理
　　　　2.1.1　空気試料のサンプリング
　　　　2.1.2 定量法
　　　　2.1.3 部品・部材の直接加熱分析
　　　2.2　加熱脱着法の分析例
　　　　2.2.1　電気部品の環状シロキサン
　　　　2.2.2　ポリエチレン中の酸化防止剤
　3節　同時熱重量測定－質量分析法(TG-MS)
　　1. 加熱時発生ガス質量分析(EGA-MS)
　　2.　気体輸送のためのインターフェース
　　　2.1　キャピラリー型インターフェース
　　　2.2　スキマー型インターフェース
　　3.　質量分析
　　　3.1　分析管
　　　3.2　電子衝撃イオン化(EI)法
　　　3.3　光イオン化(PI)法
　　4.　測定条件の設定
　　　4.1　試料量
　　　4.2　　昇温速度
　　　4.3　測定雰囲気
　　5．TG-MSの応用例
　　　5.1　シュウ酸カルシウム一水和物のTG-MS測定
　　　5.2 TG-MSによる定量分析
　　　5.3　調湿f雰囲気下のTG-MS分析
　　　5.4　ポリスチレンのTG-MS分析
　　6.　スキマー型示差熱天秤－光イオン化質量分析(TG-DTA-PIMS)法による有機化合物への応用例
　　　6.1　揮発性有機化合物(VOC)のリアルタイム分析
　　　6.2　ポリマー樹脂の熱分解キャラクタリゼーション
　　　　6.2.1　ポリメチルメタクリレートの熱分解
　　　　6.2.2　ポリエチレンの熱分解
　　　　6.2.3　ナイロンの熱分解
　4節　昇温脱離ガス分析法(TDS法、TPD法)
　　1.　基本概念
　　　1.1　測定方法と測定結果
　　　1.2　装置の特徴(基本性能)
　　　　1.2.1　定量分析について
　　　　1.2.2　検出限界と再現性について
　　2.　測定解析のコツ
　　　2.1　結合(脱離)状態分析
　　　2.2　速度論的解析(脱離の活性化エネルギーの算出)
　　　　2.2.1　表面脱離の場合(反応次数が判っている場合)
　　　　2.2.2　反応次数が判らない場合
　　3.　測定事例
　　　3.1　シリカ薄膜からの水と水素の脱離
　　　3.2　Pを含むシリカ塗布薄膜
　5節　イオンクロマトグラフィー(IC法)
　　1.　原理・特徴
　　　1.1　溶離液
　　　1.2　送液部
　　　1.3　試料導入部
　　　1.4　分離カラム、充填剤
　　　1.5　検出部
　　　1.6　溶出液の前処理
　　　1.7　データ処理部
　　2.　IC装置の操作
　　　2.1　分析条件の設定
　　　2.2　ベースラインの安定度とノイズレベルの確認
　　　2.3　標準液の導入
　　　2.4　測定用試料溶液の導入
　　　2.5　クロマトグラムの記録
　　　2.6　定性分析
　　　2.7　定量分析
　　3.　IC法による大気、排ガスの公定分析方法
　　　3.1　大気、酸性雨
　　　3.2　排ガス分析
　　　　・硫黄酸化物　　・窒素酸化物　　・ふっ素化合物　　・塩素
　　　　・塩化水素　　・アンモニア　　・ホルムアルデヒド
　　　3.3　固体、廃棄物燃料及び燃料ガス
　　4.　測定事例
　　　4.1　大気試料、酸性雨の捕集と測定
　　　　4.1.1　大気中のガス及び粒子状物質の採取
　　　4.2　排ガス試料の捕集と測定
　　　　4.2.1　試料ガスの採取
　　　　4.2.2　吸収液
　　　　4.2.3　採取操作
　　　　4.2.4　分析用試料溶液の調製
　　　　4.2.5　IC法による測定
　　　　4.2.6　濃度の算出
　　　　4.2.7　実試料の測定
　　　4.3　クリーンルーム内の空気の捕集と測定
　　　4.4　固体・燃料試料の燃焼ガスの捕集と測定
　6節　ラマン分光法
　　1.　ラマン分光法の概要
　　　1.1　顕微ラマン分光装置
　　　1.2　顕微ラマン分光測定の実際－試料の前処理および測定法
　　2.　分析例
　　　2.1　石英ガラス中の水素分子の定量分析
　　　2.2　オルト水素パラ水素比の評価
　7節　可変波長半導体レーザガス分析計
　　1.　可変波長半導体レーザガス分析計の概要
　　　1.1　設置構成
　　　1.2　設置形態
　　2.　測定原理
　　　2.1　分子振動・回転による赤外・近赤外吸収スペクトル
　　　2.2　可変波長半導体レーザ分光の波長選択性
　　　2.3　スペクトル面積法による成分濃度測定
　　3.　事例紹介
　　　3.1　加熱炉燃焼管理用O2、CO濃度測定
　　　3.2　煙道排ガスの残留NH3濃度測定
　　　3.3　化学プロセスにおけるオンライン微量水分測定
3章　各種ガス分析適用事例
　1節　樹脂のアウトガス分析
　　1.　代表的なアウトガス分析方法
　　　1.1　動的ヘッドスペース法(ダイナミックヘッドスペース法)
　　　1.2　静的ヘッドスペース法(スタティックヘッドスペース法)
　　　1.3　その他の測定法
　　　　　・マイクロチャンバー法
　　2.　アウトガス分析の注意点
　　　　・樹脂から発生するトルエンの評価
　　　　・ホルムアルデヒドのような低沸点成分の評価
　　　　・高沸点の化合物の場合
　　3.　今後のアウトガス分析
　2節　樹脂成形時発生ガスの分析
　　1.　樹脂成形時発生ガスが及ぼすトラブルの例
　　2.　発生ガスの分析方法
　　　2.1　モデル的にガスを発生させる方法と選択
　　　　2.1.1　モデル的にガスを発生させる上での注意点
　　　　2.1.2　ガスを発生させる方法の選択
　　　　2.1.3　ガスを捕集する方法と選択
　　　　2.1.4　分析例
　　　　　・P&T 法～バッグ捕集
　　　　　・P&T 法～吸着剤捕集
　　　　　・加熱温度の違いによる分析結果の違い
　　　2.2　発生源からガスを捕集して分析する方法
　3節　レジストからの発生ガス分析
　　1.　アウトガス捕集装置および方法
　　　1.1　アウトガス捕集のための露光装置
　　　1.2　PAG由来のイオン性アウトガスの捕集・分析方法
　　　1.3　保護基由来のVOCの捕集・分析方法
　　　1.4　有機Sの捕集・分析方法
　　2.　実験および結果
　　　2.1　PAG由来のイオン性アウトガスの捕集・分析結果
　　　2.2　保護基由来のVOCの捕集・分析結果
　　　2.3　PAG由来の有機硫黄アウトガスの捕集・分析結果
　　　2.4　考察
　　　2.5　まとめ
　　3.　アウトガス捕集における捕集チャンバー空焼きの効果
　　　3.1　実験方法
　　　3.2　実験結果
　　　3.3　分析結果の考察
　　　3.4　まとめ
　4節　気泡/ふくれ/パッケージング内部のガス分析
　　1.　測定の概要
　　2.　各種材料中のブローホールやふくれ内部のガスの分析
　　3.　主な試料の測定例
　　　3.1　鋼材中のブローホールの測定
　　　3.2　アルミニウム材のふくれ部の測定
　　　3.3　鋼材中の欠陥部(微細なブローホール)の測定
　　　3.4　ステンレス鋼材中の微細なブローホールの測定
　　4.　定量化のための概算放出量の算出
　5節　半導体パッケージの内部ガス分析
　　1.　パッケージの内部ガスとデバイス不良の関係について
　　　1.1　水蒸気(水分)
　　　1.2　酸素
　　　1.3　水素
　　　1.4　アンモニア
　　　1.5　有機化合物
　　　1.6　二酸化炭素
　　2.　パッケージの内部ガスに影響を与える要素
　　3.　分析手順について
　　　手順1:プリベーク処理
　　　手順2:分析サンプルの分析装置への固定と真空引き処理
　　　手順3:パッケージへの孔あけ
　　4.　内部ガス分析装置について
　　　4.1　分析装置の種類
　　　4.2　孔あけ装置と分析サンプルの固定方法
　　　4.3　分析サンプル加熱用ヒーター
　　　4.4　イオン源
　　　4.5　質量分析計の種類
　　　　4.5.1　四重極型質量分析計
　　　　4.5.2　飛行時間型質量分析計
　　　4.6　MIL規格の水蒸気量分析の指針について
　　　　4.6.1　測定質量範囲
　　　　4.6.2　検出下限
　　　　4.6.3　分析装置の較正
　　　5.　分析事例
　　　　5.1　パッケージの気密性の影響
　　　　5.2　水素の影響
　6節　クリーンルームエア分析
　　1.　クリーンルームエア分析の概要
　　2.　無機分析方法
　　　2.1　無機物質分析方法の概要
　　　2.2　サンプリング器材
　　　2.3　サンプリング器材の構成
　　　2.4　サンプリング事前準備
　　　2.5　サンプリング方法
　　　2.6　測定方法
　　　2.7　濃度算出方法
　　3.　有機分析方法
　　　3.1　有機物質分析方法の概要
　　　3.2　固体吸着捕集法
　　　　3.2.1　固体吸着捕集法サンプリング器材
　　　　3.2.2　サンプリング器材の構成
　　　　3.2.3　サンプリング事前準備
　　　　3.2.4　サンプリング方法
　　　　3.2.5　測定方法
　　　　3.2.6　濃度算出方法
　　　3.3　基板表面吸着法
　　　　3.3.1　基板表面吸着法サンプリング器材
　　　　3.3.2　サンプリング器材の構成
　　　　3.3.3　サンプリング事前準備
　　　　3.3.4　サンプリング方法
　　　　3.3.5　測定方法
　　　　3.3.6　濃度算出方法
　7節　自動車内装材のガス分析
　　1.　車室内環境の特徴
　　2.　放散試験
　　　2.1　試験片
　　　2.2　サンプリングバッグ
　　　2.3　試験条件
　　　2.4　測定項目
　　　2.5　放散試験の実際
　　　2.6　評価方法：サンプリングバッグ値の算出
　8節　自動車排ガス計測
　　1.　自動車排ガス計測の概要
　　　1.1 自動車排ガスの特徴
　　　1.2　主な測定成分
　　2.　ガス分析計の原理
　　　2.1　従来の規制ガス成分の測定法
　　　　2.1.1　非分散形赤外線分析計(NDIR)
　　　　2.1.2　化学発光分析計(CLD)
　　　　2.1.3　水素炎イオン化分析計(FID)
　　　　2.1.4　磁気圧式分析計(PMD)
　　　2.2　新たな規制ガス成分の計測手法
　　　　2.2.1　フーリエ変換赤外線分析計(FTIR)
　　　　2.2.2　中赤外レーザ分光ガス分析計(QCL-IR)
　　3.　自動車排ガスのサンプリング技術
　　　3.1　直接測定(非希釈測定)
　　　3.2　ガス成分の希釈測定
　　　　3.2.1　定容量希釈サンプリング装置(CVS)
　　　　3.2.2　バックミニダイリュータ(BMD)
　　　3.3　粒子状物質の希釈測定
　　　　3.3.1　フルトンネル
　　　　3.3.2　マイクロトンネル
　　　4.　自動車排ガス計測システム
　9節　建材のアウトガス分析
　　1.　建設業における建材アウトガス評価の必要性
　　　1.1　室内空気質対策の３原則
　　　1.2　対象物質・対象濃度
　　　　1.2.1　一般建物
　　　　1.2.2　美術館
　　　　1.2.3　電子デバイスクリーンルーム
　　2.　建材アウトガスに関する規準
　　　2.1　一般建物に用いる建材試験
　　　　2.1.1　チャンバー法
　　　　2.1.2　デシケーター法
　　　　2.1.3　建築材料等級区分
　　　2.2　美術館に用いる建材試験
　　　2.3　クリーンルームに用いる建材試験
　　3.　建材アウトガス試験方法
　　　3.1　アウトガス採取方法
　　　3.2　分析方法
　　　　3.2.1　有機物
　　　　3.2.2　アルデヒド
　　　　3.2.3　アンモニア，有機酸
　　　3.3　アウトガスの算出方法
　　4.　アウトガス試験での留意点
　　　4.1　試験体作成の留意点
　　　4.2　分析
　　　4.3　アウトガス特性
　　　4.4　簡易法
　10節　油中のガス分析
　　1.　変圧器異常診断の原理
　　2.　分解生成ガス
　　3.　変圧器内部異常診断手法
　　4.　油中ガス分析試料の採取
　　5.　油中溶解ガスの抽出
　　6.　油中ガス分析方法
　　　6.1　ガスクロマトグラフ
　　　6.2　分離カラムとキャリアーガス
　　　6.3　検出器
　　　6.4　標準試料油による校正
　　　6.5　油中ガス分析感度の向上
　　7.　高粘度絶縁油への油中ガス分析診断の適用
　　8.　今後の課題
4章　臭気成分の分析
　1.　嗅覚のしくみと特性
　　1.1　匂いの感知
　　1.2　閾値
　　1.3　匂いの強さ
　　1.4　匂いの疲労(慣れ)
　　1.5　個人差
　　1.6　体調
　　1.7　匂いの質と分類
　2.　匂い物質の化学
　　2.1　匂い物質の条件
　　　2.1.1　分子量
　　　2.1.2　両親媒性
　　　2.1.3　官能基や不飽和結合
　　2.2　匂いと化学構造の一般的傾向
　　　2.2.1　発香団と匂い
　　　2.2.2　異性体と匂い
　3.　臭気成分の分析の手順及び手法
　　3.1　臭気成分の分析手順
　　3.2　臭気成分の各種分析法
　　　3.2.1　官能試験の方法
　　　3.2.2　検知管法
　　　3.2.3　臭気成分分析におけるガスクロマトグラフィー
　　　　・ヘッドスペース－ガスクロマトグラフ/質量分析法
　　　　・サーマルデソープションコールドトラップ－ガスクロマトグラフ/質量分析法
　　　　・匂い嗅ぎガスクロマトグラフ/質量分析法
　4.　実際の臭気成分の分析及び匂い原因解析事例
　　4.1　ゴム・プラスチック類の分析事例
　　　4.1.1　清涼飲料水製造装置用EPDMパッキンの異臭分析事例
　　　4.1.2　ポリエチレン(PE)製買い物袋の異臭分析事例
　　　4.1.3　レトルト食品の異味・異臭分析事例
　　　4.1.4　ウレタン系接着剤の臭気成分の分析事例
　　4.2　食品の分析事例
　　　4.2.1　そうめんのヘッドスペース法による異臭分析事例
　　　4.2.2　魚類珍味のヘッドスペース法による異臭分析事例
　　4.3　芳香剤の分析事例