標準ガスの調製（拡散セル・ディフュージョンチューブ）｜作業環境測定士

分析の検量線づくりには、濃度の分かった標準ガスが要ります。その調製法の一つが拡散セル（ディフュージョンチューブ）法です。

分析に関する概論の問8でほぼ毎年、その性質が問われます。濃度が上がる・下がる方向の取り違えが引っかけの中心です。

流出速度は内径の2乗に比例・長さに反比例。温度が高いほど・内径が大きいほど濃度は高く、チューブが長いほど濃度は低くなります。

拡散セル（ディフュージョンチューブ）法

液体の標準物質を液溜めに入れ、細い拡散チューブを通して蒸気を一定の速さで拡散させ、希釈空気で薄めて一定濃度の標準ガスを連続的に得る方法です。

標準物質の流出速度（単位時間に出る量）は、拡散の法則から次のように決まります。

流出速度 ∝ 拡散チューブの断面積（内径の2乗）÷ 長さ

そのため、標準ガスの濃度は次のように変わります。

「流出速度は内径に比例する」とするのは不正確です（内径の2乗＝断面積に比例）。「チューブが長いほど濃度が高い」とするのは逆で、誤りです（長いほど低い）。

運用上のポイント

• 濃度の微調整…希釈空気の流量を変える方が、拡散セルの温度を変えるより短時間で行えます（温度は安定までに時間がかかる）。
• 流出速度の確認…一定時間ごとに標準物質の残量を秤量し、その減少量から流出速度を求められます。
• 温度管理…液溜めと拡散チューブの間に温度差ができないようにし、温度を一定に保ちます。
• 標準ガスの濃度は、拡散チューブの寸法・温度・希釈空気の流量に依存します。

過去問でどう問われたか

標準ガスの調製は、分析に関する概論の問8で繰り返し（令和5年8月〜令和8年2月）出題されています。濃度が変わる方向や流出速度が中心です。

引っかけは次の型に整理できます。

• 流出速度を「内径に比例」とする（内径の2乗＝断面積に比例）。
• チューブが長いほど濃度が高いとする（長いほど低い）。
• 微調整を温度で行う方が速いとする（希釈空気の流量が速い）。
• 温度と濃度の関係を逆にする（温度が高いほど濃度は高い）。

流出速度は内径の2乗に比例・長さに反比例。温度が高い・内径が大きいほど濃度は高く、チューブが長いほど低い。微調整は希釈空気の流量で行います。

理解度チェック

まとめ

拡散セル（ディフュージョンチューブ）法では、標準物質の流出速度が拡散チューブの断面積（内径の2乗）に比例し長さに反比例します。

温度が高いほど、内径が大きいほど濃度は高く、チューブが長いほど低くなります。濃度の微調整は希釈空気の流量を変える方が温度より短時間です。

問8で毎年問われる引っかけは、流出速度と内径、チューブの長さと濃度、微調整の方法、温度と濃度の関係です。「出やすさ」で濃度の方向を考えると整理できます。