Highly sensitive method for trace gas analysis

Bunseki Kagaku

Volumn 57, Issue 9, 2008, Pages 715-740

  Shimosaka, Takuya ^a  

^a NATIONAL INSTITUTE OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE AND TECHNOLOGY AIST   (Japan)

Author keywords

Impurities in pure gas; Inorganic gas; Limit of detection; Sensitivity; Standard gas; Trace gas analysis

Indexed keywords

EID: 55949131512     PISSN: 05251931     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.2116/bunsekikagaku.57.715     Document Type: Review

References (176)

1. G. A. Slack, L. J. Schowalter, D. Morelli, J. A. Freitas Jr. : J. Cryst. Growth, 246, 287 (2002).
2. J. A. Freitas Jr., W. J. Moore, B. V. Shanabrook, G. C. B. Braga, S. K. Lee, S. S. Park, J. Y. Han, D. D. Koleske : J. Cryst. Growth, 246, 307 (2002).
3. J. D. Hogan, Ed. : "Specialty Gas Analysis : A Practical Guidebook", (1996), (John Wiley & Sons).
4. H. H. Funke, B. L. Grissom, C. E. McGrew, M. W. Raynor : Rev. Sci. Instrum., 74, 3909 (2003).
5. Bunseki, 2003, 395.
6. Japanese source
7. Japanese source
8. W. E. Deming, "Statistical Adjustment of Data", (1943), ( Jhon Wiley & Sons, New York).
9. Japanese source
10. International Standard 6142 : 2001 "Gas analysis Preparation of calibration gas mixtures - Gravimetric method".
11. International Standard 6144 : 1981 "Gas analysis Preparation of calibration gas mixtures - Static volumetric methods".
12. International Standard 6145-1-9 : "Gas analysis Preparation of calibration gas mixtures - Dynamic volumetric method".
13. Bunseki, 2001, 114.
14. S. S. Brown, H. Stark, A. R. Ravishankara : Appl. Phys. B, 75, 173 (2002).
15. J. E. Lovelock : Nature, 188, 401 (1960).
16. M. Yamane : J. Chromatogr., 14, 355 (1964).
17. A. E. Lawson, R. J. Mathieu : United States Patent, 4975648 (1990).
18. D. S. Forsyth : J. Chromatogr. A, 1050, 63 (2004).
19. C. H. Hartmann, K. P. Dimick : J. Gas Chromatogr., 4, 163 (1966).
20. F. Andrawes, R. Ramsey : J. Chromatogr. Sci, 24, 513 (1986).
21. F. Andrawes, S. Greenhouse : J. Chromatogr. Sci., 26, 153 (1988).
22. W. E. Wentworth, H. Cai, S. Stears : J. Chromatogr. A, 688, 135 (1994).
23. S. Mendonca, W. E. Wentworth, E. C. M. Chen, S. D. Stearns : J. Chromatogr. A, 749, 131 (1996).
24. Bunseki Kagaku, 34, 309 (1985).
25. J.-C. Woo, D.-M. Moon, H. Kawaguchi : Anal. Sci., 12, 195 (1996).
26. W. E. Wentworth, S. V. Vasnin, S. D. Stearns, C. J. Meyer : Chromatographia, 34, 219 (1992).
27. R. T. Talasek, M. P. Schoenke : J. Chromatogr. A, 667, 205 (1994).
28. Q. Jin, W. Yang, A. Yu, X. Tian, F. Wang : J. Chromatogr. A, 761, 169 (1997).
29. Japanese source
30. H. Ogino, Y. Aomura : J. Chromatogr. A, 659, 381 (1994).
31. J. Lasa, P. Mochalski, E. Lokas, L. Kedzior : J. Chromatogr. A, 968, 263 (2002).
32. Japanese source
33. D. Herriott, H. Kegelnik, R. Kompfner : Appl. Opt., 3, 523 (1964).
34. J. Altman, R. Baumgart, C. Weitkamp : Appl. Opt., 20, 995 (1981).
35. P. Jaakkola, J. D. Tate, M. Paakunaine, J. Kauppinen, P. Saarinen : Appl. Spectrosc., 51, 1159 (1997).
36. B. R. Stallard, L. H. Espinoza, R. K. Rowe, M. J. Garcia, T. M. Niemczyk : J. Electrochem. Soc., 142, 2777 (1995).
37. Bunseki Kagaku, 54, 1 (2005).
38. D. M. Haaland, R. G. Easterling : Appl. Spectrosc., 34, 539 (1980).
39. M. B. Esler, D. W. T. Griffith, S. R. Willson, L. P. Steele : Anal. Chem., 72, 206 (2000).
40. G. C. Bjorklund : Opt. Lett., 5, 15 (1980).
41. G. C. Bjorklund, M. D. Levenson, W. Lenth, C. Ortiz : Appl. Phys. B, 32, 145 (1983).
42. W. Lenth : IEEE J. Quantum Electron., QE-20, 1045 (1984).
43. P. Werle : Spectrochim. Acta A, 54, 197 (1998).
44. M. Fehér, P. A. Martin : Spectrochim. Acta A, 51, 1579 (1995).
45. K. Song, E. C. Jung : Appl. Spectrosc. Rev., 38, 395 (2003).
46. P. Bergamaschi, M. Schupp, G. W. Harris : Appl. Opt., 33, 7704 (1994).
47. G. Horner, S. Lau, Z. Kantor, H.-G. Lohmannsroben : Analyst, 129, 772 (2004).
48. P. Werle, F. Slemr, M. Gehrtz, Chr. Bräuchle : Appl. Opt., 28, 1638 (1989).
49. D. E. Cooper, J. P. Watjen : Opt. Lett., 11 (10), 606 (1986).
50. D. E. Cooper, R. E. Warren : J. Opt. Soc. Am. B, 4, 470 (1987).
51. J. Reid, M. El-Sherbiny, B. K. Garside, E. A. Ballik : Appl. Opt., 19, 3349 (1980).
52. D. T. Cassidy, J. Reid : Appl. Phys. B, 29, 279 (1982).
53. J. A. Silver, A. C. Stanto : Appl. Opt., 27, 1914 (1988).
54. C. R. Webster : J. Opt. Soc. Am. B, 2, 1464 (1985).
55. H. Riris, C. B. Carlisle, R. E. Warren, D. E. Cooper : Opt. Lett., 19, 144 (1994).
56. Bunseki Kagaku, 49, 99 (2000).
57. J. Gustafsson, O. Axner : Spectrochim. Acta B, 58, 143 (2003).
58. H. Uehara, K. Horiai, Y. Ozaki, T. Konno : Chem. Phys. Lett., 215, 505 (1993).
59. P. Werle, R. Mücke, F. Slemr : Appl. Phys. B, 57, 131 (1993).
60. P. Weibring, D. Richter, A. Fried, J. G. Walega, C. Dyroff : Appl. Phys. B, 85, 207 (2006).
61. R. Arndt : J. Appl. Phys., 36, 2522 (1965).
62. J. Reid, D. Labrie : Appl. Phys. B, 26, 203 (1981).
63. J. M. Supplee, E. A. Whittaker, W. Lenth : Appl. Opt., 33, 6294 (1994).
64. O. E. Myers, E. J. Putzer : J. Appl. Phys., 30, 1987 (1959).
65. L. C. Phillippe, R. K. Hanson : Appl. Opt., 32, 6090 (1993).
66. J. A. Silver : Appl. Opt., 31, 707 (1992).
67. D. S. Bomse, A. C. Stanton, J. A. Silver : Appl. Opt., 31, 718 (1992).
68. P. Klunczynski, J. Gustafsson, Åsa M. Lindberg, O. Axner : Spectrochim. Acta B, 56, 1277 (2001).
69. P. Klunczynski, O. Axner : Appl. Opt., 38, 5803 (1999).
70. P. Klunczynski, Åsa M. Lindberg, O. Axner : Appl. Opt., 40, 783 (2001).
71. P. Klunczynski, Åsa M. Lindberg, O. Axner : Appl. Opt., 40, 794 (2001).
72. P. Klunczynski, Åsa M. Lindberg, O. Axner : Appl. Opt., 40, 770 (2001).
73. N. C. Wong, J. L. Hall : J. Opt. Soc. Am. B, 2, 1527 (1985).
74. J. Ye, L.-S. Ma, J. L. Hall : J. Opt. Soc. Am. B, 15, 6 (1998).
75. "Cavity-Rinddown Spectroscopy", K. W. Busch, M. A. Busch, Ed., ACS Symposium Series 720 (1999).
76. D. Romanini, A. A. Kachanov, N. Sadeghi, F. Stoeckel : Chem. Phys. Lett., 264, 316 (1997).
77. S. M. Ball, R. L. Jones : Chem. Phys., 103, 5239 (2003).
78. K. K. Lehmann, D. Romanini : J. Chem. Phys., 105, 10263 (1996).
79. G. Berden, R. Peeters, G. Meijer : Int. Rev. Phys Chem., 19, 565 (2000).
80. R. Engeln, G. Meijer : Rev. Sci. Instrum., 67, 2708 (1996).
81. D. Romanini, K. K. Lehmann : J. Chem. Phys., 99, 6287 (1993).
82. R. D. van Zee, J. T. Hodges, J. P. Looney : Appl. Opt., 38, 3951 (1999).
83. P. L. Kebabian, S. C. Herndon, A. Freedman : Anal. Chem., 77, 724 (2005).
84. E. R. Crosson, P. Haar, G. A. Marcus, H. A. Schwettman, B. A. Paldus, T. G. Spence, R. N. Zare : Rev. Sci. Instrum., 70, 4 (1999).
85. D. Romanini, A. A. Kachanov, F. Stoeckel : Chem. Phys. Lett., 270, 538 (1997).
86. B. A. Paldus, J. S. Harris, Jr., J. Martin, J. Xie, R. N. Zare : J. Appl. Phys., 82, 3199 (1997).
87. M. Mürtz, B. Frech, W. Urban : Appl. Phys. B, 68, 243 (1999).
88. A. Popp, F. M. Uller, F. Kühnemann, S. Schiller, G. Von Basum, H. Dahnke, P. Hering, M. M. Urtz : Appl. Phys. B, 75, 751 (2002).
89. R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, H. Ward : Appl. Phys. B, 31, 97 (1983).
90. E. D. Black : Am. J. Phys., 69, 79 (2001).
91. B. A. Paldus, C. C. Harb, T. G. Spence, B. Wilke, J. Xie, J. S. Harris, R. N. Zare : J. Appl. Phys., 83, 3991 (1998).
92. T. G. Spence, C. C. Harb, B. A. Paldus, R. N. Zare, B. Willke, R. L. Byer : Rev. Sci. Instrum., 71, 347 (2000).
93. R. K. Mitchum, W. A. Korfmacher : Anal. Chem., 55, 1485A (1983).
94. C. J. Proctor, J. F. J. Todd : Org. Mass Spectrometry, 18, 509 (1983).
95. A. P. Bruins : Mass Spectrometry Rev., 10, 53 (1991).
96. Bunseki, 1996, 342.
97. J. J. F. McAndrew : "Specialty Gas Analysis", Section2.6, J. D. Hogan, Ed., (1996), (Wiley, New York).
98. D. I. Carroll, I. Dzidic, R. N. Stillwell, K. D. Haegele, E. C. Horning : Anal. Chem., 47, 2369 (1975).
99. I. Dzidic, D. I. Carroll, R. N. Stillwell, E. C. Horning : Anal. Chem., 48, 1763 (1976).
100. D. I. Carroll, I. Dzidic, E. C. Horning, R. N. Stillwell : Appl. Spectrosc. Rev., 17, 337 (1981).
101. E. C. Horning, M. G. Horning, D. I. Carroll, I. Dzidic, R. N. Stillwell : Anal. Chem., 45, 936 (1973).
102. Japanese source
103. D. Smith, N. G. Adams, T. M. Miller : J. Chem. Phys., 69, 308 (1978).
104. K. Siefering, H. Berger, W. Whitlock : J. Vac. Sci. Technon. A, 11, 1593 (1993).
105. S. N. Ketkar, A. D. Scott, Jr., E. J. Hunter : Int. J. Mass Spectrometry, 206, 7 (2001).
106. Y. Mitsui, T. Irie, H. Okuhira, A. Saiki : Jpn. J. Appl. Phys. Part1, 32 (6A), 2886 (1993).
107. H. Kambara, I. Kanomata : Anal. Chem., 49, 270 (1977).
108. A. D. Scott, Jr., E. J. Hunter, S. N. Ketkar : Anal. Chem., 70, 1802 (1998).
109. Y. Ishihara, H. Umehara, A. Nishina, T. Kimijima : Jpn. J. Appl. Phys., Part1, 36, 6999 (1997).
110. Y. Mitsui, H. Kambara, M. Kojima, H. Tomita, K. Katoh, K. Satoh : Anal. Chem., 55, 477 (1983).
111. Bunseki Kagaku, 37, 430 (1988).
112. J. L. Briesacher, M. Nakamura, T. Ohmi : J. Electrochem. Soc., 138, 3717 (1991).
113. P. Hersch : Nature, 169 (4306), 792 (1952).
114. P. Hersh : Anal. Chem., 32, 1030 (1960).
115. F. A. Keidel : Ind. Eng. Chem., 52, 490 (1960).
116. H. Ogino, K. Asakura : Talanta, 42, 305 (1995).
117. Japanese source
118. 〈http://www.japanairgases.co.jp/osk/analyzers/ana_oxy01.html〉.
119. R. Buonauito : Control and Instrumentation, 22 (3), 49 (1990).
120. Delta F.: Oxygen sensor, 〈http://www.delta-f.com/senstechframe. htm〉.
121. N. Akmal, J. Laueur : "Polymers in Sensors. Theory and Practice", ACS Symosium Ser. 690, Chapter 13, N. Akmal, A. M. Usmani, Ed., (1996), (American Chemical Society).
122. G. M. Mitchell, V. Vorsa, G. L. Ryals, J. M. Milanowicz, D. J. Ragsdale, K. L. Marhefka, S. N. Ketkar : SEMICON West 2002.
123. D. J. Ragsdale, G. H. Smudder, Jr., D. A. Zatko : United States Patent 5612489 (1997).
124. G. P. Tagintseva, E. F. Soboleva : Industrial Lab., 49, 1216 (1983).
125. A. L. Lobachev, V. I. Kalmanovskii, M. S. Vigdergauz : Industrial Lab., 56, 515.
126. B. Kucharczyk, J. Zabrzeski : Chemia Analityczna, 37, 167 (1992).
127. J. Lasa, P. Mochaski, E. Lokas : Chemia Analityczna, 47, 839 (2002).
128. H. Ogino, K. Hirako : American Lab., 25 (2), 40UU-40YY (1993).
129. H. Ogino, Y. Aomura, M. Komuro, T. Kobayashi : Anal. Chem., 61, 2237 (1989).
130. VICI.: Oxygen Removal Systems, 〈http://www.vici.com/instr/deox. htm〉.
131. P. J. Maroulis, C. G. Coe : Anal. Chem., 61, 1112 (1989).
132. P. J. Maroulis, C. G. Coe, S. M. Kuznicki, P. J. Clark, D. A. Roberts : United States Patent 4713362.
133. H. Ogino, Y. Aomura, T. Seki : Anal. Chem., 63, 1376 (1991).
134. T. Ohmi, M. Nakamura, A. Ohki, K. Kawada, K. Hirao : J. Electrochem. Soc., 139, 2654 (1992).
135. H. H. Funke, M. W. Raynor, B. Yucelen, V. H Houlding : J. Electron. Mater., 30, 1438 (2001).
136. R. S. Inman, J. J. F. McAndrew : Anal. Chem., 66, 2471 (1994).
137. J. McAndrew, M. Bartolomey, J.-M. Girard, G. Goltz, J.-M. Flan : Micro, 2000 Feb. 〈http://www.micromagazine.com/archive/00/02/mcandrew.html〉.
138. S.-Q. Wu, J.-I. Morishita, H. Masusaki, T. Kimishima : Anal. Chem., 70, 3315 (1998).
139. Semigas Systems.: Nanochem Purifier, 〈http://www.tti-co.com/ nipponsanso-semicon/ccabinet/purifier.htm〉.
140. H. H. Funke, J. Yao, M. W. Raynor, A. O. Wright : Solid State Technology, 47 (10), 49 (2004).
141. Delta F.: Moisture Analyzer, 〈http://www.delta-f.com/moistureframe. htm〉.
142. 〈http://www.delta-f.com/Data/200pptstep.htm〉.
143. J. Xie, B. A. Paldus, E. H. Wahl, J. Martin, T. G. Owano, C. H. Kruger, J. S. Harris, R. N. Zare : Chem. Phys. Lett., 284, 387 (1998).
144. J . B. Dudek, P. B. Tar sa, A. Velasqeuz , M. Wladyslawski, P. Rabinowitz, K. K. Lehmann : Anal. Chem., 75, 4599 (2003).
145. Tiger Optics.: Trace Moisture Analyzer, 〈http://www.tigeroptics.com/ pdf/MTO-1000-H2O.pdf〉.
146. 〈http://www.delta-f.com/Data/30ppbsteps.htm〉.
147. T. Irie, Y. Mitsui, S. Iijima, K. Mizokami, K. Kuriyama : Jpn. J. Appl. Phys. Part 1, 34, 359 (1995).
148. Y. Mitsui, T. Irie, K. Mizokami, K. Kuriyama, K. Nakano, Y. Nakamura : Jpn. J. Appl. Phys. Part 1, 34 (9A), 4991 (1995).
149. A. Nishina, H. Umehara, T. Kimijima : United States Patent 6000275 (1999).
150. Japanese source
151. Japanese source
152. AMTEK Process Instruments.: 〈http://www.ametekpi.com/〉.
153. B. R. Rho, B. E. Park, D. S. Park, M. R. Son : Bull. Korean Chem. Soc., 15, 811 (1994).
154. M. Kaminski, R. Kartanowicz, D. Jastrzebski, M. M. Kaminski : J. Chromatogr. A, 989, 277 (2003).
155. U. Gustafsson, J. Sndstern, S. Svanberg : Appl. Phys. B, 71, 853 (2000).
156. B. L. Fawcett, A. M. Parkes, D. E. Shallcross, A. J. Orr-Ewing : Phys. Chem. Chem. Phys., 4, 5960 (2002).
157. Tiger Optics.: 〈http://www.tigeroptics.com/MTO1000-CH4/downloadpdf. shtml〉.
158. S. E. Bialkowski : "Phtotothermal Spectroscopy Methods for Chemical Analysis", (1996), (Wiley, New York).
159. L. B. Kreuzer, N. D. Kenyon, C. K. N. Patel : Science, 177, 347 (1972).
160. C. K. N. Patel, R. J. Kerl, E. G. Burkhardt : Phys. Rev. Lett., 38, 1204 (1977).
161. A. Boschetti, D. Bassi, E. Iacob, S. Iannotta, L. Ricci, M. Scotoni : Appl. Phys. B, 74, 273 (2002).
162. V. A. Kapitanov, V. Zeninari, B. Parvitte, D. Courtois, Y. N. Ponomarev : Spectrochim. Acta A, 58, 2397 (2002).
163. C. Fischer, M. W. Sigrist : Opt. Lett., 26, 1609 (2001).
164. K. P. Petrov, R. F. Curl, F. K. Tittel : Appl. Phys. B, 66, 531 (1998).
165. Japanese source
166. S. E. Bialkowski : "Photothermal spectroscopy methods for chemical analysis", (1996), (J. Wiley & Sons, New York).
167. Bunseki Kagaku, 40, 283 (1991).
168. V. Zéninari, B. Parvitte, D. Courtois, V. A. Kapitanov, Y. N. Ponomarev : Infrared Phys. Technol., 44, 253 (2003).
169. S. T. Persijn, E. Santosa, F. J. M. Harren : Appl. Phys. B, 75, 335 (2002).
170. F. Kühnemann, K. Schneider, A. Hecker, A. A. E. Martis, W. Urban, S. Schiller, J. Mlynek : Appl. Phys. B, 66, 741 (1998).
171. 〈http://www.omnisens.co.jp/Omnisens/TGA/TGA-300.htm〉.
172. Innova.: 〈http://www.innova.dk/Gas_monitoring.gas_detection.0. html〉.
173. R. I. Talasek, K. E. Daugherty : J. Chromatogr., 635, 265 (1993).
174. H. H. Funke, J. Wlechhans, T. Watanabe, R. Torres, V. H. Houlding, M. W. Raynor : J. Electro. Materials, 33, 873 (2004).
175. T. Ikeda, H. Noda, K. Matsumoto : J. Crystal Growth, 124, 272 (1992).
176. Bunseki Kagaku, 55, 199 (2006).