アプリケーションAPPLICATION


infiTOFを用いたH2中微量Heの定量

水素は燃焼しても水しか生成しないため、これまでの化石燃料と比べて環境負荷が低いエネルギー源として期待されています。また、水素は水や有機化合物という形で地球上のあらゆる場所に存在する豊富なエネルギー源と考えられています。近年、水素は次世代エネルギーとして注目されており、既に宇宙ロケットの打ち上げ燃料や燃料電池車(以下、FCV)の燃料としての利用が進められています。

これらの燃料に用いられる水素には基準が設けられています。FCV用水素燃料の場合、ISO(International Organization for Standardization/国際標準化機構)規格において水素純度規定や不純物濃度規定が定められています(ISO-14687-2)。

同規格において、Heには最大許容濃度300 ppm という基準値が定められています。H2中のHeの測定方法には、一般的にGC(TCD)またはGC-MSが用いられます。しかし、不純物としてのHeを測定するためには、キャリアガスにH2やN2を使用しなければなりません。特に、H2を用いた場合にはH2とHeの熱伝導度が近いためにGC(TCD)では高感度な分析が困難とされています。

本アプリケーションノートでは、infiTOFとMFCを接続した測定系で、GCカラムおよびキャリアガスを使用せずにH2中の微量Heを定量した結果について報告します。
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In situ monitoring of Ga(CH3)3 reaction with HCl on nitride semiconductor Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE) by using “infiTOF-Pro”

Nitride semiconductors are candidate materials for high-power transistors. To achieve high breakdown voltage performance, the GaN drift layer must be grown with the lowest amount of impurities possible. To improve device performance, several researchers have focused on reducing the carbon, silicon, and oxygen impurities in GaN. Reducing the carbon concentration is especially difficult under conventional growth conditions, because using trimethyl gallium (TMG), which provides a methyl group needed in the production process, also results in carbon impurities. Metal-organic halide-vapor phase epitaxy (MOHVPE) can effectively reduce carbon incorporation by replacing the carbon-based methyl groups with chlorine using HCl. Previous reports on GaN growth by MOHVPE have focused on high growth rate of the GaN bulk crystal without considering the effects of impurity incorporation. However, Amano et al. reported on the impurity concentration in GaN grown by MOHVPE and concluded that chlorine replacement cannot sufficiently reduce the carbon concentration and that the direct reactions must be monitored in the vapor phase.

In this application note, we present the in-situ monitoring of the reaction of TMG with HCl in a conventional horizontal MOVPE reactor using “infiTOF-Pro”.
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infiTOFを用いた微量ガス長時間モニタリング

ガスモニタリングの分野では、複数のガス成分の濃度を数秒単位でリアルタイムかつ安定的に連続モニタリングしたいという要求があります。さらに、モニタリング中に予期せぬ不純物が検出された場合には、これらを確実に同定したいという要求があります。複数のガス成分の濃度を数秒単位でリアルタイムにモニタリングすることは、一般的なGCやGC-MSによる測定では困難です。四重極質量分析計(以下、QMS)に発生ガスを直接導入して数秒間隔で測定されるケースもありますが、予期せぬ不純物が含まれる場合にはQMSの質量分解能・質量精度でこれを確実に同定するのは困難です。

本アプリケーションノートでは、弊社製“infiTOF”を用いて、複数のガス成分を数秒単位でリアルタイムかつ安定的に連続モニタリングしながら、予期せぬ不純物を同定できる質量分解能と質量精度を備えた測定を実現する様子を報告します。



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smartGC-infiTOFを用いた複数測定点の自動切り替え測定

ガス中の微量不純物分析では、一般的にGCやGC-MSを用いて、不純物の同定や定量解析を実施します。そのような分析では、複数のサンプリングポイントに繋がるガスラインを自動的に切り替えながら、1台の装置で連続モニタリングしたいケースがあります。
本アプリケーションノートでは、弊社GC-MS製品である “smartGC-infiTOF”(Fig. 1)を用いて、7か所のガスサンプリングラインから空気を吸引し、空気中のCH4(約1.8 ppm)を測定した結果を報告します。
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