特開 2023-92288 濃度測定装置、濃度測定システム及び濃度測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023092288

(43)【公開日】2023-07-03

(54)【発明の名称】濃度測定装置、濃度測定システム及び濃度測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/27 20060101AFI20230626BHJP

【ＦＩ】

G01N21/27 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021207437

(22)【出願日】2021-12-21

(71)【出願人】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 佑弥

(72)【発明者】

【氏名】高橋 秀和

(72)【発明者】

【氏名】五所尾 康博

【テーマコード（参考）】

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G059AA01

2G059BB04

2G059DD12

2G059EE01

2G059EE11

2G059GG02

2G059HH01

2G059JJ01

2G059MM01

2G059MM12

2G059NN01

(57)【要約】

【課題】薬液に気泡が発生した場合でも、薬液の濃度を測定する。
【解決手段】本願に係る濃度測定システム（１０）は、濃度の測定対象の薬液に向けて光を出射する光源（１１）と、薬液を介して光源（１１）から出射された光を分光する分光装置（１７）と、分光装置（１７）により分光された異なる複数の特定波長の光強度に基づいて、特定波長毎の薬液の吸光度を一次吸光度として算出し、複数の特定波長の一次吸光度の関係性に対応した薬液の濃度を求める濃度算出式に基づいて、薬液の濃度を算出する濃度測定装置（１００）とを有する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

濃度の測定対象の薬液に向けて光を出射する光源部と、
前記薬液を介して前記光源部から出射された光を分光する分光部と、
前記分光部により分光された異なる複数の特定波長の光強度に基づいて、特定波長毎の前記薬液の吸光度を一次吸光度として算出し、複数の特定波長の一次吸光度の関係性に対応した前記薬液の濃度を求める濃度算出式に基づいて、前記薬液の濃度を算出する演算部と
を備えたことを特徴とする濃度測定装置。

【請求項2】

前記演算部は、前記薬液が１種類の薬液である場合には、少なくとも２種類の特定波長の一次吸光度の差分を前記関係性として特定し、前記差分と、前記薬液の濃度に対する傾きの値とを基にして、前記薬液の濃度を算出することを特徴とする請求項１に記載の濃度測定装置。

【請求項3】

前記演算部は、前記薬液が第１薬液および第２薬液から成る薬液である場合には、少なくとも３種類の特定波長の一次吸光度の各差分を前記関係性として特定し、前記差分と、前記第１薬液の濃度に対する傾きの値と、前記第２薬液の濃度に対する傾きの値とを基にして、前記薬液の濃度を算出することを特徴とする請求項１に記載の濃度測定装置。

【請求項4】

前記演算部は、前記薬液を通過した特定波長の光強度と、前記薬液を通過していない特定波長の光強度とを基にして、前記一次吸光度を算出することを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の濃度測定装置。

【請求項5】

濃度の測定対象の薬液に向けて光を出射する光源と、
前記薬液を介して前記光源から出射された光を分光する分光装置と、
前記分光装置により分光された異なる複数の特定波長の光強度に基づいて、特定波長毎の前記薬液の吸光度を一次吸光度として算出し、複数の特定波長の一次吸光度の関係性に対応した前記薬液の濃度を求める濃度算出式に基づいて、前記薬液の濃度を算出する演算部と
を備えたことを特徴とする濃度測定システム。

【請求項6】

光源から濃度の測定対象の薬液に向けて光を出射し、
前記薬液を介して前記光源から出射された光を分光し、
分光された異なる複数の特定波長の光強度に基づいて、特定波長毎の前記薬液の吸光度を一次吸光度として算出し、
複数の特定波長の一次吸光度の関係性に対応した前記薬液の濃度を求める濃度算出式に基づいて、前記薬液の濃度を算出する
ことを特徴とする濃度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶液などの測定対象の濃度を測定する濃度測定装置、濃度測定システム及び濃度測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光を用いて半導体のエッチング液や洗浄液といった薬液（水溶液）の濃度を測定する技術が知られている。このような技術の一例として、発光ダイオードが出射した光を薬液に照射し、薬液を介して受光した光強度から薬液の濃度を測定する技術が知られている。また、濃度測定対象の光吸収が大きな波長を一つずつ選び、濃度に対する吸光度の傾きから回帰式を作成して濃度測定を行う従来技術もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１２８９４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、アンモニア過酸化水素水の様な薬液は、化学反応で気泡を発生し、光路に気泡が入り込む場合がある。このように、光路に気泡が入り込むと、光強度が気泡の影響で変化し、濃度とは関係なく光強度が変化する。同濃度にも関わらず、光強度が変化するため、濃度に関する回帰式を正しく作れず、従来技術では、薬液の濃度を測定することができない。

【0005】

本願はこのような課題を解決するためのものであり、薬液に気泡が発生した場合でも、薬液の濃度を測定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願に係る濃度測定装置は、濃度の測定対象の薬液に向けて光を出射する光源部と、薬液を介して光源部から出射された光を分光する分光部と、分光部により分光された異なる複数の特定波長の光強度に基づいて、特定波長毎の薬液の吸光度を一次吸光度として算出し、複数の特定波長の一次吸光度の関係性に対応した薬液の濃度を求める濃度算出式に基づいて、薬液の濃度を算出する演算部とを有する。

【0007】

上記濃度測定装置において、演算部は、薬液が１種類の薬液である場合には、少なくとも２種類の特定波長の一次吸光度の差分を関係性として特定し、差分と、薬液の濃度に対する傾きの値とを基にして、薬液の濃度を算出してもよい。

【0008】

上記濃度測定装置において、演算部は、薬液が第１薬液および第２薬液から成る薬液である場合には、少なくとも３種類の特定波長の一次吸光度の各差分を関係性として特定し、差分と、第１薬液の濃度に対する傾きの値と、第２薬液の濃度に対する傾きの値とを基にして、薬液の濃度を算出してもよい。

【0009】

上記濃度測定装置において、薬液を通過した特定波長の光強度と、薬液を通過していない特定波長の光強度とを基にして、一次吸光度を算出してもよい。

【発明の効果】

【0010】

上述した濃度測定装置によれば、濃度の測定対象の薬液に向けて光を出射し、薬液を介して光源部から出射された光を分光し、分光された異なる複数の特定波長の光強度に基づいて、特定波長毎の薬液の吸光度を一次吸光度として算出し、複数の特定波長の一次吸光度の関係性に対応した薬液の濃度を求める濃度算出式に基づいて、薬液の濃度を算出する。この結果、濃度測定装置は、薬液に気泡が発生した場合でも、薬液の濃度を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、気泡の影響を説明するための図である。

【図2】図２は、波長Ａの気泡の影響を示す図である。

【図3】図３は、波長Ｂの気泡の影響を示す図である。

【図4】図４は、２つの波長の吸光度差を示す図である。

【図5】図５は、本実施形態における測定手法を説明する図である。

【図6】図６は、実施形態における濃度測定システムの概要を示す図である。

【図7】図７は、実施形態に係る濃度測定装置が有する機能構成の一例を示す図である。

【図8】図８は、本実施形態に係る濃度測定装置による濃度測定処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。

【0013】

［原理］
従来、半導体の洗浄液やエッチング液として、塩酸、硝酸、リン酸、水酸化アンモニウム、過酸化水素等の薬液（水溶液）が用いられており、薬液の吸光度に基づいて、薬液の濃度を測定する技術が知られている。

【0014】

従来技術では、濃度測定対象の光吸収が大きな波長を一つずつ選び、濃度に対する吸光度の傾きから回帰式を作成して濃度測定を行っているが、光路に気泡が入り込むと、光路に気泡がある場合とない場合とで、同濃度にも関わらず、光強度が変化するため、濃度に関する回帰式を正しく作れず、薬液の濃度を測定することができない。

【0015】

本発明では、複数の波長の吸光度を使用することで、光路に多少の気泡が存在しても、正しく濃度の回帰式を作成することができる。薬液の測定を行うなかで、ある気泡状態において、薬液を透過する光強度は、図１に示すような関係となった。

【0016】

図１は、気泡の影響を説明するための図である。図１の横軸は光の波長に対応する軸であり、縦軸は光強度に対応する軸である。図１の線１ａは、光路に気泡がない場合の波長と光強度との関係を示す。線１ｂは、光路に気泡がある場合の波長と光強度との関係を示す。線１ａと、線１ｂとを比較すると、ある気泡状態において、薬液を透過する光強度は、波長によらず同じ割合だけ減少していることが分かる。

【0017】

すなわち、１つの波長で吸光度を見ると気泡状態により吸光度が変化しているが、複数の波長の吸光度の差分（関係性）に関しては、一定になっているといえる。

【0018】

図２は、波長Ａの気泡の影響を示す図である。図２の横軸は薬液の濃度（ｗｔ％）に対応する軸であり、縦軸は吸光度に対応する軸である。図２の線２ａは、光路に気泡がない場合の波長Ａに関する、吸光度と、濃度との関係を示す。線２ｂは、光路に気泡がある場合の波長Ａに関する、吸光度と、濃度との関係を示す。

【0019】

図３は、波長Ｂの気泡の影響を示す図である。図３の横軸、縦軸に関する説明は、図２の横軸、縦軸に関する説明と同様である。図３の線３ａは、光路に気泡がない場合の波長Ｂに関する、吸光度と、濃度との関係を示す。線３ｂは、光路に気泡がある場合の波長Ｂに関する、吸光度と、濃度との関係を示す。

【0020】

図４は、２つの波長の吸光度差を示す図である。図４の横軸は薬液の濃度に対応する軸であり、縦軸は、２つの波長（波長Ａと波長Ｂ）の吸光度差に対応する軸である。線４ａは、図２で説明した線２ａと、図３で説明した線３ａとの差分（吸光度差）を示す。線４ｂは、図２で説明した線２ｂと、図３で説明した線３ｂとの差分（吸光度差）を示す。線４ａと、線４ｂとは一致しており、複数の波長の吸光度の差分（関係性）に関しては、一定となっていることが分かる。

【0021】

なお、図４では、２つの波長（波長Ａと波長Ｂ）の吸光度差について説明したが、２つの波長に限られない。たとえば、Ｎ個の波長についても、各波長の吸光度差は一定となる。

【0022】

上記のように、本発明に係る濃度測定装置は、薬液の気泡状態によらず、複数の波長の吸光度の差分（関係性）が一定であることに着目し、吸光度の差分を使用することで、濃度に対する回帰式を正しく作成して濃度予測を行う。

【0023】

［測定手法について］
続いて、図５を用いて、本実施形態における測定手法について説明する。図５は、本実施形態における測定手法を説明する図である。図５に示す例では、水溶液、薬液等といった液体のサンプルに溶解する溶質の濃度を測定する濃度測定システム１の構成を概念的に示した。

【0024】

たとえば、濃度測定システム１は、光源装置２、フローセル３、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４、受光素子５、および濃度測定装置６を有する。

【0025】

光源装置２は、光を投光可能な光源装置であり、たとえば、ハロゲンランプやＬＥＤ等の光源により実現される。たとえば、光源装置２は、濃度測定装置６による制御に従って、所定の強度の光を出射する。このようにして光源装置２により出射された光は、光路ＯＰに沿って、フローセル３、およびファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４を介し、受光素子５へと伝達される。

【0026】

ここで、光源装置２は、１つ若しくは同時に濃度を測定する溶質のそれぞれと対応する特定波長を含む波長帯の光を出射可能な光源であればよい。たとえば、光源装置２は、半値幅が±１００ナノメートル程度のＬＥＤにより実現可能であり、溶質がアンモニアおよび過酸化水素である場合、少なくとも、１５２５ナノメートルから１６００ナノメートルの波長帯の光を十分な強度で出力可能な光源であればよい。

【0027】

フローセル３は、光源装置２が出射する光に対して透明な素材（たとえば、石英等）からなり、内部に薬液（水溶液）等のサンプルを流すことができる。なお、フローセル３は、試験管やセル等により実現されてもよい。また、フローセル３は、全体が透明な素材である必要はなく、光源装置２から出射された光が入射される入射部分と、入射された光をサンプルを介して出射する出射部分とが透明であればよい。

【0028】

ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４は、透過可能な光の波長を変更することができるファブリペロー干渉計（Fabry Perot Interferometer）であり、平行に配置された２つの半透鏡を有する。たとえば、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４は、光源装置２側に設置された半透鏡である上部ミラーＵＭと、受光素子５側に配置された半透鏡である下部ミラーＤＭとを有する。そして、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４は、上部ミラーＵＭと下部ミラーＤＭとの間隔を制御することで、フローセル３を介して受光した光から、上部ミラーＵＭと下部ミラーＤＭとの間隔に応じた波長の光を透過する。たとえば、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４は、濃度測定装置６からの制御に従い、サンプルを介して受光した光から溶質と対応する特定波長の光を透過する。なお、特定波長の光を透過させることが可能であれば、他のフィルタを用いてもよい。

【0029】

受光素子５は、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４により透過された光を受光すると、受光した光強度を測定する素子であり、たとえば、フォトダイオード等の光電素子等により実現される。たとえば、受光素子５は、透過された光を受光すると、受光した光の強さを示す電気信号を生成し、生成した電気信号を濃度測定装置６へと伝達する。

【0030】

濃度測定装置６は、受光素子５が受光した光強度に基づいて、サンプルに含まれる溶質の濃度を測定する。たとえば、濃度測定装置６は、光源装置２を制御し、特定波長を含む波長帯の光を出射させ、ファブリペロー分光用チューナブルフィルタ４を制御して、特定波長の光を透過させる。濃度測定装置６は、受光素子５が受光した特定波長の光強度を測定する。

【0031】

ここで、濃度測定装置６は、フローセル３内にサンプルがない状態で受光素子５が受光した光強度をＩ_０として測定し、フローセル３内にサンプルがある状態で受光素子５が受光した光強度をＩ_１として測定する。そして、濃度測定装置６は、以下の式（１）を用いて、複数の特定波長におけるサンプルの吸光度Ｘを算出する。

【0032】

【数1】

【0033】

たとえば、図２で説明した波長Ａの吸光度（気泡無し）Ｘ_Ａは、式（２）によって示される。波長Ａの吸光度（気泡あり）Ｘ’_Ａは、式（３）によって示される。式（３）において、ｘは、失われた後に受光された光の割合を示す。式（３）の「－ｌｏｇ１０（ｘ／１００）」は、気泡の影響による項である。

【0034】

【数2】

【数3】

【0035】

たとえば、図３で説明した波長Ｂの吸光度（気泡無し）は、式（４）によって示される。波長Ｂの吸光度（気泡あり）Ｘ’_Ｂは、式（５）によって示される。式（５）において、ｘは、失われた後に受光された光の割合を示す。式（５）の「－ｌｏｇ１０（ｘ／１００）」は、気泡の影響による項である。

【0036】

【数4】

【数5】

【0037】

式（６）に示すように、気泡有り無しに関わらず、波長Ａと波長Ｂとの吸光度差は一定となる。これは、差分によって、気泡の影響「－ｌｏｇ１０（ｘ／１００）」が消えるためである。

【0038】

【数6】

【0039】

濃度測定装置６は、複数の特定波長の吸光度差と、濃度に対する回帰式とを基にして、濃度予測を行う。

【0040】

［濃度に対する回帰式について］
ここで、濃度に対する回帰式の一例について説明する。まず、測定対象の薬液に、１種類の薬液のみ含まれる場合には、少なくとも２つの特定波長（たとえば、波長Ａ、波長Ｂ）を用いて、薬液の濃度を算出する。一例として、薬液にＮＨ３が含まれている場合について説明する。この場合には、濃度測定装置６は、式（７）に基づいて、ＮＨ３の濃度Ｃ_ＮＨ３を算出する。

【0041】

【数7】

【0042】

式（７）において、Ｘ_Ａは、式（１）に基づいて算出される波長Ａの吸光度である。Ｘ_Ｂは、式（１）に基づいて算出される波長Ｂの吸光度である。ｋは、ＮＨ３の濃度に対する吸光度差の傾きであり、実測から求められる。

【0043】

続いて、測定対象の薬液に、２種類の薬液が含まれる場合には、少なくとも３つの特定波長（たとえば、波長Ａ、波長Ｂ、波長Ｃ）を用いて、各薬液の濃度を算出する。一例として、薬液にＮＨ３およびＨ２０２が含まれている場合について説明する。この場合には、濃度測定装置６は、式（８）に基づいて、ＮＨ３の濃度Ｃ_ＮＨ３と、Ｈ２０２の濃度Ｃ_Ｈ２０２を算出する。

【0044】

【数8】

【0045】

式（８）において、Ｘ_Ａは、式（１）に基づいて算出される波長Ａの吸光度である。Ｘ_Ｂは、式（１）に基づいて算出される波長Ｂの吸光度である。Ｘ_Ｃは、式（１）に基づいて算出される波長Ｃの吸光度である。

【0046】

式（８）において、ｋは、ＮＨ３の濃度に対する吸光度差（波長Ａと波長Ｂとの吸光度差）の傾きである。ｌは、ＮＨ３の濃度に対する吸光度差（波長Ｃと波長Ｂとの吸光度差）の傾きである。ｍは、Ｈ２Ｏ２の濃度に対する吸光度差（波長Ａと波長Ｂとの吸光度差）の傾きである。ｎは、Ｈ２Ｏ２の濃度に対する吸光度差（波長Ｃと波長Ｂとの吸光度差）の傾きである。ｋと同様にして、ｌ、ｍ、ｎも実測から求められる。

【0047】

なお、式（７）、式（８）に示す例では、２波長の差分をそれぞれ算出しているが、気泡の影響による項目「－ｌｏｇ１０（ｘ／１００）」を削除できれば、複数の波長の和および差を組み合わせて、各波長の関係性を特定してもよい。たとえば、「Ｘ_Ａ＋Ｘ_Ｂ－Ｘ_Ｃ－Ｘ_Ｄ」、「Ｘ_Ａ－Ｘ_Ｂ＋Ｘ_Ｃ－Ｘ_Ｄ」等によって、各波長の関係性を特定できる。

【0048】

［実施形態］
以下、上述した測定手法を用いて薬液の濃度を測定する実施形態の一例について、図６を用いて説明する。図６は、実施形態における濃度測定システムの概要を示す図である。図６に示す例では、濃度測定システム１０は、ＬＥＤ１１、ファイバ１２及び１６、投光部１３、フローセル１４、受光部１５、分光装置１７、並びに、濃度測定装置１００を有する。

【0049】

ＬＥＤ１１は、光源であり、溶質と対応する特定波長を含む光を出射する。ＬＥＤ１１は、薬液が光吸収する波長を有する光源であれば特に制限はない。たとえば、ＬＥＤ１１は、半値幅が１００ナノメートル程度の光を出力可能な発光素子である。たとえば、ＬＥＤ１１は、ハロゲンランプでもよい。

【0050】

ファイバ１２は、ＬＥＤ１１から出射された光を投光部１３へと伝達するファイバであり、たとえば、単相の光ファイバ等により実現される。投光部１３は、ファイバ１２を介して、ＬＥＤ１１が出射した光を受光すると、受光した光をフローセル１４へと出射する。

【0051】

フローセル１４は、サンプルが流れるフローセルである。フローセル１４は、薬液を流せて光を透過できる流路であれば特に制限はない。たとえば、フローセル１４は、半透明なテフロンチューブ（登録商標）でもよい。図６に示す例では、フローセル１４の内容には、洗浄液供給装置ＣＰから洗浄装置ＣＭへと供給される半導体の洗浄液がサンプルとして流れている。

【0052】

受光部１５は、投光部１３から投光された光を、フローセル１４内のサンプルを介して受光する。そして、受光部１５は、受光した光をファイバ１６へと出力する。ファイバ１６は、ファイバ１２と同様に、受光部１５から出力された光を分光装置１７へと伝達するファイバであり、たとえば、単相の光ファイバ等により実現される。なお、図６に示す構成は、あくまで一例である。たとえば、濃度測定システム１０は、ファイバ１２、１６、投光部１３、および受光部１５を有さずともよい。

【0053】

分光装置１７は、サンプルを介してＬＥＤ１１から出射された光を受光すると、受光した光を分光する分光装置である。たとえば、分光装置１７は、ファイバ１６から受光した光を、所定の特定波長に分光する。

【0054】

濃度測定装置１００は、分光装置１７により測定された光強度に基づいて算出される複数の特定波長の吸光度差と、濃度に対する回帰式とを基にして、濃度予測を行う。たとえば、濃度測定装置１００は、フローセル１４内を流れる薬液に溶解している溶質の濃度を測定する。

【0055】

［濃度測定装置の機能構成の一例］
以下、図７を用いて、濃度測定装置１００が有する機能構成の一例について説明する。図７は、実施形態に係る濃度測定装置が有する機能構成の一例を示す図である。図７に示すように、濃度測定装置１００は、光源制御部１１０、分光制御部１２０、受光制御部１３０、入力部１４０、出力部１５０、記憶部１６０及び制御部１７０を有する。

【0056】

光源制御部１１０は、制御部１７０からの制御に従ってＬＥＤ１１の点灯を制御する制御装置であり、たとえば、ＬＥＤ１１の点灯回路等により実現される。たとえば、光源制御部１１０は、ＬＥＤ１１を制御し、全測定波長の光を所定の強度で出射させる。なお、光源制御部１１０は、ＬＥＤ１１から出射される光の波長帯や強度が一定になるように、各種の制御手段を有していてもよい。

【0057】

分光制御部１２０は、制御部１７０からの制御に従って分光装置１７を制御する制御装置であり、たとえば、分光装置１７の制御回路により実現される。分光制御部１２０は、分光装置１７が有する上部ミラーと下部ミラーとの間に印加する電圧を制御することで、受光素子が受光する光の波長を適宜制御する。

【0058】

受光制御部１３０は、制御部１７０からの制御にしたがって分光された光強度を測定するための制御装置であり、たとえば、分光装置１７が有する受光素子１７７の制御回路により実現される。たとえば、受光制御部１３０は、分光装置１７が測定した光強度を示す電気信号を受付けると、受付けた電気信号を光強度を示す数値に変換し、変換後の数値を制御部１７０に通知する。

【0059】

入力部１４０は、利用者からの操作を受付ける入力装置であり、たとえば、キーボードやマウス等により実現される。また、出力部１５０は、濃度測定装置１００による測定結果を出力するための出力装置であり、たとえば、液晶モニタやプリンタ等により実現される。

【0060】

記憶部１６０は、各種の情報を記憶する記憶装置であり、たとえば、ＲＡＭ（Random Access Memory)、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。たとえば、記憶部１６０には、各種の測定ログや、各種数式、回帰式で用いるｋ、ｌ、ｍ、ｎの値等が登録される。

【0061】

制御部１７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサによって、濃度測定装置１００内部の記憶装置に記憶されている各種プログラムがＲＡＭ等を作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部１７０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現されてもよい。

【0062】

図７に示す例では、制御部１７０は、取得部１７１、演算部１７２及び提供部１７３を有する。取得部１７１は、ＬＥＤ１１および分光装置１７を制御し、分光装置１７によりサンプルを介して分光した特定波長の光強度を取得する。

【0063】

たとえば、取得部１７１は、溶質等の濃度を測定する対象（測定対象）の選択を入力部１４０から受付けると、サンプルを介した光から選択された測定対象とする特定波長の光強度を取得する。

【0064】

取得部１７１は、分光制御部１２０を制御し、サンプルを介して分光装置１７が受光した光から特定波長の光を分光させる。そして、取得部１７１は、受光制御部１３０を介して、分光装置１７が測定した特定波長の光強度を取得する。

【0065】

たとえば、取得部１７１は、サンプルとして１種類の薬液が選択された場合には、最低２種類の特定波長（波長Ａ、波長Ｂ）について、光強度Ｉ_１を取得する。なお、取得部１７１は、最低２種類の特定波長（波長Ａ、波長Ｂ）について、サンプルがない状態での光強度Ｉ_０を事前に取得しておくものとする。取得部１７１は、各光強度の情報を、演算部１７２に出力する。

【0066】

たとえば、取得部１７１は、２種類の薬液が選択された場合には、最低３種類の特定波長（波長Ａ、波長Ｂ、波長Ｃ）について、光強度Ｉ_１を取得する。なお、取得部１７１は、最低３種類の特定波長（波長Ａ、波長Ｂ、波長Ｃ）について、サンプルがない状態での光強度Ｉ_０を事前に取得しておくものとする。取得部１７１は、各光強度の情報を、演算部１７２に出力する。

【0067】

演算部１７２は、測定された複数の特定波長の光強度を基にして、複数の特定波長の吸光度差を算出し、吸光度差と、濃度に対応する回帰式とを基にして、濃度予測を行う。

【0068】

まず、サンプルとして１種類の薬液（ＮＨ３：アンモニア）が選択されている場合の、演算部１７２の処理について説明する。演算部１７２は、式（１）を基にして波長Ａに対する吸光度Ｘ_Ａを算出する。演算部１７２は、式（１）を基にして波長Ｂに対する吸光度Ｘ_Ｂを算出する。

【0069】

演算部１７２は、吸光度Ｘ_Ａと、吸光度Ｘ_Ａとの吸光度差（Ｘ_Ａ－Ｘ_Ｂ）を算出し、式（７）に基づいて、薬液の濃度を算出する。演算部１７２は、回帰式の係数ｋを、記憶部１６０から取得しておくものとする。

【0070】

続いて、サンプルとして２種類の薬液（ＮＨ３：アンモニア、Ｈ２Ｏ２：過酸化水素）が選択されている場合の、演算部１７２の処理について説明する。演算部１７２は、式（１）を基にして波長Ａに対する吸光度Ｘ_Ａを算出する。演算部１７２は、式（１）を基にして波長Ｂに対する吸光度Ｘ_Ｂを算出する。演算部１７２は、式（１）を基にして波長Ｃに対する吸光度Ｘ_Ｃを算出する。

【0071】

演算部１７２は、吸光度Ｘ_Ａと、吸光度Ｘ_Ａとの吸光度差（Ｘ_Ａ－Ｘ_Ｂ）を算出し、吸光度Ｘ_Ｃと、吸光度Ｘ_Ａとの吸光度差（Ｘ_Ｃ－Ｘ_Ａ）を算出し、式（８）に基づいて、２種類の薬液の濃度をそれぞれ算出する。演算部１７２は、回帰式の係数ｋ、ｌ、ｍ、ｎを、記憶部１６０から取得しておくものとする。

【0072】

提供部１７３は、演算部１７２により測定された各測定対象の濃度を利用者に提供する。たとえば、提供部１７３は、出力部１５０を介して、利用者が選択した測定対象の濃度を示す値を出力する。

【0073】

［実施形態における濃度測定処理の一例］
図８は、本実施形態に係る濃度測定装置による濃度測定処理のフローチャートである。次に、図８を参照して、本実施形態に係る濃度測定装置１００による濃度測定処理の流れについて説明する。

【0074】

濃度測定装置１００の光源制御部１１０は、光源であるＬＥＤ１１から光を出射させる（ステップＳ１０１）。分光装置１７は、測定対象を介して、光源であるＬＥＤ１１が出射した光を受光する（ステップＳ１０２）。次に、分光装置１７は、分光した特定波長の光強度を測定する（ステップＳ１０３）。

【0075】

濃度測定装置１００の演算部１７２は、測定した光強度に基づいて、特定波長における吸光度を算出する（ステップＳ１０４）。演算部１７２は、全ての特定波長を測定していない場合には（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、ステップＳ１０３に移行する。

【0076】

演算部１７２は、全ての特定波長を測定した場合には（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、複数の特定波長の吸光度差に対応した回帰式を用いて、測定対象の濃度を算出する（ステップＳ１０６）。

【0077】

濃度測定装置１００の提供部１７３は、測定された濃度を測定結果として出力する（ステップＳ１０７）。

【0078】

［実施形態における効果］
以上に説明したように、本実施形態に係る濃度測定装置１００は、濃度の測定対象の薬液に向けて光を出射し、薬液を介して出射された光を分光し、分光された異なる複数の特定波長の光の強度に基づいて、特定波長毎の薬液の吸光度を一次吸光度として算出し、複数の特定波長の一次吸光度の関係性に対応した薬液の濃度を求める濃度算出式に基づいて、薬液の濃度を測定する。薬液の気泡状態によらず、複数の波長の吸光度の関係性が一定であるため、吸光度の関係性を使用することで、濃度に対する回帰式を正しく作成して濃度予測を行うことができる。すなわち、薬液に気泡が発生した場合でも、薬液の濃度を測定することができる。

【0079】

［実施形態の拡張］
上記の説明では、サンプルに含まれる測定対象の濃度を測定する濃度測定システム１０について説明したが、実施形態は、これに限定されるものではない。以下の説明では、濃度測定システム１０が実行する測定手法のバリエーションについて説明する。

【0080】

［サンプルについて］
上述した例では、アンモニアと過酸化水素が溶解した水溶液をサンプルとしたが、実施形態は、これに限定されるものではない。たとえば、濃度測定装置１００は、塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素とが溶解したサンプルについて、上述した処理と同様の処理を実行することにより、サンプルの吸光度から塩酸および過酸化水素の濃度を算出してもよい。

【0081】

［装置構成について］
なお、濃度測定システム１０の装置構成は、上述した説明に限定されるものではない。たとえば、濃度測定装置１００は、濃度測定システム１０全体を有し、フローセル１４内のサンプルにおける測定対象の濃度を測定する装置であってもよい。

【0082】

以上、実施形態の一例を説明したが、これらは例示であり、本実施形態は上記した説明に限定されるものではない。発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、実施形態の構成や詳細は、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で実施することができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0083】

１０ 濃度測定システム
１００ 濃度測定装置
１１ ＬＥＤ
１２、１６ ファイバ
１３ 投光部
１４ フローセル
１５ 受光部
１７ 分光装置
１１０ 光源制御部
１２０ 分光制御部
１３０ 受光制御部
１４０ 入力部
１５０ 出力部
１６０ 記憶部
１７０ 制御部
１７１ 取得部
１７２ 演算部
１７３ 提供部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】