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Z 8850 : 2018 (ISO 27891 : 2015)
記号 定義 単位 参照先
CQ,i 粒子を計測するとき,FCAEがi番目に計測する電荷量濃度指示値 C cm-3 6.3.5の
b)及びd)
CQ,0,i DEMCの印加電圧を0 Vに設定したときにFCAEがi番目に計測する C cm-3 6.3.5の
電荷量濃度指示値 a)及びc)
d 相当径 nm 3.16
d50 検出効率がプラトー効率の50 %になる粒径 nm C.5
d90 検出効率がプラトー効率の90 %になる粒径 nm C.5
dmin,ref 参照CPCを被験CPCの校正に適用できる粒径の下限 nm 3.21
5.4.6 b)
5.5 a)
e 電気素量 C 3.6の注記2
IFCAE FCAEが検知した電流値 fA 3.6の注記2
k 包含係数 (無次元) 6.4.3
7.4.3
Nambient HEPAフィルタを装着しない状態で1分間に計数された粒子の数 (無次元) 6.2.5 b) 2)
NFCAE 1分間にFCAEフィルタをすり抜けた粒子の数 (無次元) 6.2.5 b) 5)
NHEPA HEPAフィルタを装着した状態で1分間に計数された粒子の数 (無次元) 6.2.5 b) 1)
Nleak =NFCAE−NHEPA (無次元) 6.2.5 b) 6)
p 粒子のもつ正味の電荷数 (無次元) 5.1
qCPC,amb 被験CPCが示す入口流量,又は被験CPCの公称入口流量 Lmin-1 6.2.6 c)
7.2.6 c)
qCPC,cal,amb校正された流量計で計測した被験CPC入口流量 L min-1 6.2.6 c)
7.2.6 c)
qCPC,ref 参照CPCが示す入口流量,又は参照CPCの公称入口流量 L min-1 7.2.7 b)
qCPC,ref,cal校正された流量計で計測した参照CPC入口流量 L min-1 7.2.7 b)
qCPC,ref,cal,amb
校正された流量計で計測した,大気下での参照CPCの入口流量 L min-1 7.2.5 c)
qCPC,ref,amb大気下で参照CPCが示す入口流量,又は参照CPCの公称入口流量 L min-1 7.2.5 c)
qCPC,ref,cert
校正証明書に記載されている参照CPC入口流量 L min-1 7.2.5 c)
qFCAE FCAEが示す入口流量,又はFCAEの設定入口流量 L min-1 3.6の注記2
6.2.7 b)
qFCAE,amb 大気下でFCAEが示す入口流量,又はFCAEの設定入口流量 L min-1 6.2.5 c)
qFCAE,cal 校正された流量計で計測したFCAE入口流量 Lmin-1 6.2.7 b)
qFCAE,cal,amb
校正された流量計で計測した,大気下でのFCAE入口流量 L min-1 6.2.5 c)
qFCAE,cert 校正証明書に記載されているFCAE入口流量 L min-1 6.2.5 c)
RFCAE =Nleak/Nambient (無次元) 6.2.5 b) 7)
rq,CPC,ref 製造業者によって示されている参照CPC入口流量の精度 L min-1 7.2.5 c)
rq,FCAE 製造業者によって示されているFCAE入口流量の精度 L min-1 6.2.5 c)
Ur(η) 検出効率ηに対する相対拡張不確かさ (無次元) 6.4.3
7.4.3
流量計の相対標準不確かさ
ur(qcal,cert) (無次元) 6.2.5 c)
7.2.5 c)
ur(qCPC,ref)参照CPC入口流量の相対標準不確かさ (無次元) 7.2.7 b)
7.4.3
校正証明書に記載されている参照CPC入口流量の相対標準不確かさ
ur(qCPC,ref,cert) (無次元) 7.2.5 c)
ur(qFCAE) FCAE入口流量の相対標準不確かさ (無次元) 6.2.7 b)
6.4.3
校正証明書に記載されているFCAE入口流量の相対標準不確かさ
ur(qFCAE,cert) (無次元) 6.2.5 c)
u(1) 1に対する標準不確かさ (無次元) 6.4.3
u(2) 2に対する標準不確かさ (無次元) 6.4.3
――――― [JIS Z 8850 pdf 11] ―――――
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記号 定義 単位 参照先
u(3) 3に対する標準不確かさ (無次元) 6.4.3
uc,r(η) 検出効率ηの相対合成標準不確かさ (無次元) 6.4.3
7.4.3
ur(FCAE) FCAEの検出効率の相対標準不確かさ (無次元) 6.4.3
ur(MCC) 多価帯電補正の相対標準不確かさ (無次元) 6.4.3
ur(RCPC) 参照CPCの検出効率の相対標準不確かさ (無次元) 7.4.3
ur(β) 分流器の濃度偏り補正βの相対標準不確かさ (無次元) 6.4.3
7.4.3
ur(ηrep) 繰り返し再現性に起因する相対標準不確かさ (無次元) 6.4.3
7.4.3
β 分流器の濃度偏り補正 (無次元) 5.1
6.3.4
7.3.4
η 検出効率 (無次元) 3.11
ηCPC 被験CPCの検出効率 (無次元) 5.1
ηCPC 被験CPCのプラトー効率の推定値 (無次元) 6.3.5 e)
7.3.5 c)
ηCPC,i 被験CPCのi番目の検出効率 (無次元) 6.3.5 f)
7.3.5 c)
ηCPC,ref 参照CPCの検出効率 (無次元) 7.3.5 c)
η
CPC 被験CPCの算術平均検出効率 (無次元) 6.3.5 f)
7.3.5 c)
ηFCAE FCAEの検出効率 (無次元) 6.3.5 e)
ηref 参照装置の検出効率 (無次元) 5.1
σ(ηrep) 被験CPC検出効率の繰返し測定における標準偏差 (無次元) 6.3.5 f)
7.3.5 c)
Φ 多価帯電粒子の割合 (無次元) 5.5の表1
6.3.3 c)
7.3.3 c)
p 電荷数pの粒子の割合 (無次元) 5.1
6.3.3 c)
7.3.3 c)
5 参照装置を用いた校正-一般的な原理
5.1 一般的な原理
この箇条では,トレーサブルな参照装置を用いたCPCの校正の一般的な側面について示し,箇条6及び
箇条7では,参照装置にFCAEを用いた場合及びCPCを用いた場合について記載する。
参照装置には,その校正に使用した粒子性状,粒径及び粒子数濃度範囲が明記された,最新の信頼でき
る校正証明書が付与されていなければならない。校正されたときの入口体積流量が,入口圧力及び入口温
度とともに明記されていなければならない。信頼できる校正証明書とは,次のいずれかを満たすものであ
る。
− JIS Q 17025又はこれと同等の規格について認定された校正事業者が,認定された校正の種類及び範囲
内の校正を行った場合。
− 関連する校正サービスを提供する国家計量標準機関又は指名計量標準機関がJIS Q 17025の要求事項
に適合した校正を行った場合。
――――― [JIS Z 8850 pdf 12] ―――――
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校正証明書の例を,附属書Cに記載する。
CPCに対する校正の結果は,操作パラメータ及び次の項目を特定した場合における粒子の検出効率とし
て得られる。
− 粒径
− 粒子性状
− 粒子数濃度
多くの場合,単一粒子計数モードにおいては,CPCの検出効率は広い粒子数濃度範囲にわたって単一の
数値及び不確かさだけによって表すことができる。他の計測モード及び更に広い濃度範囲においては,検
出効率と粒子数濃度との関係は複雑になることがある(附属書A参照)。検出効率及びその不確かさの計
算方法は箇条6及び箇条7に示し,一般的な式を式(1)に示す。
CN,CPC
ηCPC ηref
β p p (1)
CN,ref p
ここに, CN,CPC : 被験CPC(校正されるCPC)が指示する濃度
CN,ref : 参照装置が指示する濃度
ηref : 参照装置の検出効率
β : 分流器における濃度の偏り
式(1)中のΣ以降の総和は,参照装置がFCAEである場合にだけ必要である。pはp価の粒子の割合であ
る[式(6)参照]。
5.2 校正エアロゾルの要件
5.3及び5.4に記載された構成要素の多くは,一次エアロゾルを調整し,校正に適した状態にするもので
ある。校正エアロゾルは,次の要件を満たすことが望ましい。
− 粒径を明確に定義でき,粒径及び検出効率の不確かさを最小にできるよう,粒径分布が狭い。一般的
には,粒径分布の主ピークはGSDが1.1未満とする。
− 校正を安定した状態で行えるよう,校正作業の間は,モード径及び粒子数濃度が安定している。
− 多価帯電粒子の割合が小さい(一般的には5 %未満)。多価帯電粒子はFCAEを用いた校正において主
要な不確かさ要因であり,また,参照装置がFCAE又は参照CPCのいずれの場合でも,望ましくない
大粒子が校正エアロゾルに含まれてしまうためである(附属書D参照)。
− 校正設備内での粒子成長が起こらないよう,水若しくは他の分散媒又は溶媒からの蒸気成分が少ない。
− 粒子性状及び気体が安定していて,かつ,再現可能である。
CPCの校正証明書は,特に,小さい粒径においては,校正証明書に示された校正エアロゾルにだけ適用
可能である。
5.3 校正設備の概要
既知の粒径,電荷及び組成の単分散校正エアロゾルを発生させるために,一次エアロゾル発生源及び
DEMCを用いる。計量計測トレーサビリティをもつ参照装置及び被験CPCは,DEMCの下流で校正エア
ロゾルを並行して採取する。計量計測トレーサビリティをもつ参照装置として,FCAE又は参照CPCを使
用する。図2に必要な要素の概要を示す。重要な気流の温度を安定にするため,恒温槽及び熱交換器を用
いてもよい。
――――― [JIS Z 8850 pdf 13] ―――――
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図2−校正設備の概略図
この規格に従って行われたCPC校正の結果が国家標準又は国際単位系(SI)に対して計量計測トレーサ
ビリティをもつとみなされるためには,FCAE及び参照CPCをはじめとする測定装置は校正され,国際標
準又は国家標準への計量計測トレーサビリティを確保しなければならない。CPCの校正結果に影響を与え
る量に対する計量計測トレーサビリティの体系図を,附属書Eに示す。
5.4 校正設備の要素及びその要求事項
5.4.1 一次エアロゾル発生源
5.4.1.1 一般
一次エアロゾル発生源は,安定した粒子性状及び適切な個数濃度の校正エアロゾルを生み出すため,エ
アロゾル発生器及びエアロゾル調整器によって構成する。
流量,個数濃度及び粒径分布の安定性は,5.2の校正エアロゾルの要求事項を満たすものでなければなら
ない。
20 nmより大きい粒径の場合,校正エアロゾルに含まれる多価帯電した大粒径粒子を最小限にするため
に,粒径分布の狭い一次エアロゾル発生源を用いることが望ましい。20 nmより小さな粒径の場合は多価
帯電の確率が低いので,狭い粒径分布はそれほど重要ではない。この推奨事項はFCAE及び参照CPCのい
ずれの参照装置にも当てはまる。
5.4.1.2 エアロゾル発生器
要求される校正粒子材質によって適切な発生器は異なる。エアロゾル発生器と校正粒子材質との組合せ
の例を,次に示す。
a) 金属,金属酸化物及び炭素の粒子を発生させるための,アークプラズマ放電式エアロゾル発生器。
b) ポリアルファオレフィン(PAO)などの油滴又はスクロース粒子を発生させるための,静電噴霧式エ
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アロゾル発生器。
c) 銀,金などの金属粒子,及び塩化ナトリウム,塩化カリウム,硝酸アンモニウムなどの塩粒子を発生
させるための,蒸発凝縮式エアロゾル発生器。
d) すす粒子を発生させるための,消炎式燃焼エアロゾル発生器。
e) 溶液及び分散液から粒子を発生させるための,スプレー噴霧式エアロゾル発生器。
f) 均一粒径の金属又は金属酸化物粒子を発生させるための,白熱ワイヤー式エアロゾル発生器。
以上に加えて,広い粒径範囲にわたって1価帯電粒子を発生できるSCARと呼ばれる装置がある[60]。
5.4.1.3 エアロゾル調整器
校正粒子の状態を制御するため,エアロゾル調整器を用いる。選択したエアロゾル発生法及び校正エア
ロゾル性状によって,次に示す各種エアロゾル調整器の中から必要なものを用いる。
a) エアロゾル電荷調整装置が正確に電荷調整するよう,一次エアロゾルの粒子数濃度及び流量を適切な
程度に調整する(附属書K参照)。粒子数濃度調節に用いるエアロゾル希釈装置については附属書F
に記載する。
b) 一次エアロゾル発生源の粒径分布が非常に広く,多価帯電粒子の割合が大きい場合,電荷調整装置及
びDEMCをもう1組追加し,一次エアロゾル粒子を事前に分級する[57]。
c) 一次エアロゾル中に含まれる水,分散媒又は溶媒からの蒸気の濃度は,飽和濃度の40 %未満でなけれ
ばならない。一次エアロゾル中に高濃度の蒸気成分が含まれると,校正粒子の凝縮成長,両極電荷調
整装置の平衡帯電分布の変化,又はDEMCのシース循環流中への蒸気の蓄積が生じる可能性がある。
蒸気濃度は,乾燥空気の追加による希釈,又はシリカゲル,ゼオライト若しくは塩化カルシウムによ
る蒸気吸着によって低減できる。
5.4.2 電荷調整装置
DEMCを用いた静電分級において安定で,かつ,繰返し性及び再現性の高い校正エアロゾルを得るため,
DEMCに流入する一次エアロゾルの帯電分布は,安定で,かつ,繰返し性及び再現性が高くなければなら
ない。単極及び両極電荷調整装置は,一次エアロゾルの帯電分布を安定させるのに必要な濃度のイオンを
発生することができる(ISO 15900参照)。
両極電荷調整装置には,アルファ線又はベータ線の放射線源を用いる。両極電荷調整装置を適切な動作
条件下で使用し,平衡帯電状態を実現できる場合,ISO 15900に規定された帯電分布を適用しなければな
らない。放射線源を用いた両極電荷調整装置と等価であることが証明されている場合,又は帯電分布が十
分に評価されている場合は,他の両極電荷調整装置を用いてもよい。
一次エアロゾルの最頻径が20 nmより大きい場合,又は一次エアロゾルの粒径分布が単峰性でない場合
は,両極電荷調整装置を用いなければならない。これらの場合に両極電荷調整装置を用いると,単極電荷
調整装置を用いた場合と比較して,平衡帯電状態での多価帯電粒子の割合を大幅に低くすることができる。
一次エアロゾルが既に単分散の場合,又は一次エアロゾルが20 nmより大きい粒子を含まない場合,
DEMCから取り出される校正エアロゾル粒子は,DEMCの上流で使用する電荷調整装置によらず,全て1
価帯電である。そのため,この場合はコロナ放電装置などの単極電荷調整装置又は両極電荷調整装置のい
ずれを用いてもよい。
注記 SCAR [60]は広い粒径範囲にわたり1価帯電粒子を発生するので,例外である。
5.4.3 DEMC
DEMCは,調整された一次エアロゾル粒子を電気移動度に基づいて分級する。DEMCは,正又は負のい
ずれかに帯電した,移動度幅の狭い校正エアロゾルを供給する。分級された粒子が1価より多い電荷をも
――――― [JIS Z 8850 pdf 15] ―――――
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