ガスクロマトグラフィーにおける容積流量測定と質量流量測定：どのように選択するか

ガスクロマトグラフィーにおけるフローの種類を理解する

ガスクロマトグラフィでは、正確な分析のためにガスの流量制御が必要です。流量測定には一般的に、体積流量と質量流量の2種類があります。

体積流量は、単位時間当たりにシステムを通過するガスの体積を測定します。流量は通常、ミリリットル/分などの標準化された単位で測定される。

質量流量は、単位時間当たりにシステムを通過するガスの量を測定する。温度や圧力が変動しても信頼性が保たれるという点で、体積流量とは異なります。

容積流量とは？

--容積流量測定

容積流量は、ほとんどのガスクロマトグラフィラボで、簡単で実用的な測定器を使用して測定されます。

一般的な方法の1つはバブルメータの使用で、目盛付きチューブを通過する可視バブルの動きに依存します。もう1つの一般的な装置はフロー校正器で、ガスの体積と流速を直接読み取るように設計されている。これらの方法の限界は、装置がガスの特性の影響を受ける可能性があることに起因する。

体積流量は温度と圧力の変動に非常に影響されやすい。例えば、わずかな温度上昇でガス体積が増大する可能性がある一方、圧力の変化は予測できない結果をもたらすかもしれない。精度を維持するためには、常に校正と調整が必要である。

--体積流量計測の典型的な用途

容積流量測定は、ガス条件が厳密に管理されているルーチン分析でよく使用される。古いラボでは、この方法が簡単で低コストであるため、これらの装置の多くを使い続けている。究極の精度がそれほど重要でない場合、容積測定は優れた選択肢となります。

マスフローとは何か？

--マスフロー測定の実際

マスフローコントローラー（MFC）は、気体の密度と流速を測定して質量を決定するセンサーを備えています。MFCは、条件が変わっても高い精度でガスの流れを制御します。このプロセスには、リアルタイムで測定値を調整する複雑なアルゴリズムが含まれる。

MFCはまた、一般的な容積計よりも高精度です。幅広い操作条件にわたって安定しているため、メンテナンスが少なく、より安定した結果が得られる。さらに、コントローラはガスクロマトグラフィシステムの自動化を可能にし、ヒューマンエラーを低減します。

--マスフロー計測の代表的なアプリケーション

新しいガスクロマトグラフィシステムの大半は、MFCを標準装備しています。環境試験ラボや研究所など、高い分析精度が要求されるラボでは、安定した動作が得られるマスフローコントローラを使用することが大半です。

容積法と質量法：主な違い

容積流量方式と質量流量方式のどちらかを選択する場合、考慮すべき要素がいくつかあります。

- 環境条件への対応

容積流量は温度や圧力によって変化しますが、質量流量は変化しません。このことは、環境条件が安定しないアプリケーションで重要になります。

- 装置とメンテナンス

容積流量機器は複雑でなく、メンテナンスが容易な傾向があります。マスフローコントローラーはより高度で、最新の校正方法を必要としますが、困難なアプリケーションにおいてより優れた性能を発揮します。

- コストと複雑さ

コストはほとんどのラボで重要な考慮事項です。容積式装置は安価で設計が容易です。マスフローシステムは比較的高価ですが、高度な研究が要求する精度を提供します。どちらを使用するかは、通常、各ガスクロマトグラフィシステムの要件によって決まります。

結論

まとめると、ガスクロマトグラフィでは容積測定とマスフロー測定の両方にそれぞれの強みがあります。容積測定法は、ルーチン分析の大部分にとってシンプルで効果的なソリューションです。これらは複雑ではありませんが、環境変動の影響を受けやすい可能性があります。マスフローコントローラは、より正確で安定しており、自動化が可能です。マスフローコントローラーは、複雑でコストが高いにもかかわらず、難易度の高い高度なアプリケーションを得意としています。より詳しい技術情報とサポートについては、スタンフォード・アドバンスド・マテリアルズ（SAM）をご覧ください。

よくある質問

F：体積流量測定とはどのようなものですか？

Q: 単位時間当たりの気体体積測定で、温度と圧力の変化の影響を受けます。

F: マスフローコントローラの主な利点は何ですか？

Q: マスフローコントローラは、ガスクロマトグラフィシステムに高精度、安定性の向上、自動化の容易さを提供します。

F: どの流量測定がルーチンラボ作業に適していますか？

Q: 容積流量測定は、一般的に簡単で安価であるため、ルーチン作業に適しています。

参考文献

[1] Ali, Shaukat & Burnett, Daniel & Garcia, Armando & Langley, Nigel & Lan, Yidan.(2010).Inverse Gas Chromatography による Soluplus ® の表面エネルギー特性.10.13140/2.1.2723.1048.