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B 9921

:2010

(1)

目  次

ページ

序文  

1

1

  適用範囲  

1

2

  引用規格  

1

3

  用語及び定義  

2

4

  測定原理  

2

5

  基本構成  

2

6

  性能 

3

6.1

  粒径区分のしきい値設定方法  

3

6.2

  粒径区分のしきい値の誤差  

3

6.3

  計数効率  

3

6.4

  粒径分解能  

3

6.5

  偽計数  

3

6.6

  最大粒子個数濃度  

3

6.7

  試料空気流量  

3

6.8

  測定時間  

3

6.9

  応答性  

3

6.10

  校正周期  

3

6.11

  試験報告書  

3

7

  試験方法  

4

7.1

  粒径区分のしきい値設定方法  

4

7.2

  粒径区分のしきい値の誤差  

5

7.3

  計数効率  

6

7.4

  粒径分解能  

6

7.5

  偽計数  

7

7.6

  同時通過損失  

7

7.7

  試料空気流量  

7

7.8

  測定時間  

7

7.9

  応答性  

8

7.10

  校正  

8

附属書 A(参考)計数効率  

9

附属書 B(参考)粒径分解能  

10

附属書 C(参考)偽計数  

11

附属書 D(参考)応答性  

12

附属書 JA(参考)性能試験結果の不確かさ評価方法  

13

附属書 JB(参考)JIS と対応国際規格との対比表  

18


B 9921

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(2)

まえがき

この規格は,工業標準化法第 14 条によって準用する第 12 条第 1 項の規定に基づき,社団法人日本空気

清浄協会(JACA)及び財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格を改正す

べきとの申出があり,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が改正した日本工業規格である。

これによって,JIS B 9921:1997 は改正され,この規格に置き換えられた。

この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。

この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権又は出願公開後の実用新案登録出願に

抵触する可能性があることに注意を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許

権,出願公開後の特許出願,実用新案権及び出願公開後の実用新案登録出願にかかわる確認について,責

任はもたない。


日本工業規格

JIS

 B

9921

:2010

光散乱式気中粒子計数器−校正方法及び検証方法

Light scattering airborne particle counter for clean spaces

序文 

この規格は,2007 年に第 1 版として発行された ISO 21501-4 を基とし,技術的内容を理解しやすく,か

つ,使いやすくするために技術的内容を変更して作成した日本工業規格である。

なお,この規格で側線又は点線の下線を施してある箇所は,対応国際規格を変更している事項である。

変更の一覧表にその説明を付けて,

附属書 JB に示す。

適用範囲 

この規格は,空気を吸引し,その中に含まれる浮遊粒子の粒径,及び個数又は粒子個数濃度を測定する,

光散乱式気中粒子計数器(以下,粒子計数器という。

)の校正方法及び検証方法について規定する。この規

格における粒子計数器は,粒子を個々に測定する装置であり,一般的な測定粒径範囲は,0.1∼10

μm であ

る。

注記 1  粒子計数器は,JIS B 9920 におけるクリーンルーム及び環境が制御された場所の清浄度クラ

スの測定,及び様々な環境の空気中に浮遊する粒径及び個数の測定に用いられる。

注記 2  粒子計数器で測定する粒径は,空気中に浮遊している校正用粒子の光散乱相当径であり,実

際の粒径を測定しているわけではない。

なお,粒径は,粒子の直径であり,粒子径ともいう。

注記 3  この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。

ISO 21501-4:2007

,Determination of particle size distribution−Single particle light interaction

methods−Part 4: Light scattering airborne particle counter for clean spaces(MOD)

なお,対応の程度を表す記号“MOD”は,ISO/IEC Guide 21-1 に基づき,

“修正している”

ことを示す。

引用規格 

次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの

引用規格は,その最新版(追補を含む。

)を適用する。

JIS B 9925

  光散乱式液中粒子計数器−校正方法及び検証方法

JIS Z 8103

  計測用語

JIS Z 8122

  コンタミネーションコントロール用語


2

B 9921

:2010

用語及び定義 

この規格で用いる主な用語及び定義は,JIS B 9925JIS Z 8103 及び JIS Z 8122 によるほか,次による。

3.1 

計数効率(counting efficiency 

試験用空気を測定したとき,参照器が示す粒子個数濃度に対する粒子計数器が示す粒子個数濃度の比。

3.2 

清浄空気(clean air 

空気清浄装置などによって,試験に支障が生じない程度に清浄化した空気。

3.3 

偽計数(false count rate 

清浄空気を測定したとき,空気中に測定可能範囲の大きさの粒子が存在しないにもかかわらず,粒子計

数器が計数する計数値。

3.4 

試験用空気 

粒子計数器の性能を試験するために用いる空気で,清浄空気中に校正用粒子を浮遊させたもの。

測定原理 

粒子の大きさ及び個数の測定は,粒子に光を照射すると光の一部は散乱されるため,この散乱された光

量から粒子の大きさを,また,粒子が光束を通過するときに発生する散乱光のパルスの数から粒子の個数

を計数する。具体的には,試料空気を粒子計数器の試料吸引口から一定流量で吸引し,光による照射領域

を通過させる。個々の浮遊粒子によって散乱される光を光電変換素子に集光し,パルス状の電気信号に変

換する。パルス信号の波高値は,散乱光量に比例し,また,散乱光量と浮遊粒子の粒径とが一定の関係に

あることを利用して,パルス波高値の分析によって粒径を選別し,かつ,選別したパルスの個数を計数す

ることによって設定された粒径より大きな粒子の通過個数を求める。又は,一定の測定時間中の吸引空気

体積と選別された粒子数とによって粒子個数濃度を求める。

基本構成 

粒子計数器は,

図 に示すように,光源,空気吸引系,粒子検出領域,光電変換部,波高分析部,表示

部などからなる。ただし,空気吸引系及び/又は表示部が外部の装置を用いるために,粒子計数器には含

まれない場合もある。

なお,校正用粒子に対する波高値分布を作成できる情報を取り出せなければならない。

図 1−粒子計数器の構成例


3

B 9921

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性能 

6.1 

粒径区分のしきい値設定方法 

粒径区分のしきい値設定方法は,7.1 に従うことが望ましい。

6.2 

粒径区分のしきい値の誤差 

表示される粒径と選別される粒径との相対誤差は,7.2 の方法で試験し,±10 %の範囲内でなければな

らない。対象とする粒径は,最小可測粒径,仕様書などに記載された粒径とする。

6.3 

計数効率 

計数効率は,7.3 の方法で試験し,最小可測粒径付近の校正用粒子においては(50±20)%,及び最小可

測粒径の 1.5 倍から 2 倍までの粒径の校正用粒子においては(100±10)%でなければならない。

注記  最小可測粒径と厳密に等しい粒径をもつ校正用粒子が市販されていないなどの理由で入手でき

ないときは,その粒径以上で入手可能な範囲で最も近い粒径の校正用粒子で代用することがで

きる。

6.4 

粒径分解能 

粒径分解能は,7.4 の方法で試験し,15 %以下でなければならない。

6.5 

偽計数 

偽計数は,7.5 の方法で試験し,最小可測粒径において単位体積当たりに計数される数であり,仕様書な

どに記載しなければならない。

6.6 

最大粒子個数濃度 

最大粒子個数濃度における同時通過損失は,7.6 の式

(4)

によって計算し,10 %以下でなければならない。

注記  試料の粒子個数濃度が最大粒子個数濃度よりも高い場合は,粒子検出領域に同時に複数個の粒

子が存在する確率が高くなること,及び電子回路の処理時間によって確率的に粒子を少なく計

数する。

6.7 

試料空気流量 

試料空気流量は,体積流量とし,7.7 の方法で試験し,その規定流量からのずれは,±5 %の範囲内でな

ければならない。

なお,粒子計数器に試料空気吸引機構がない場合は適用しないが,試料空気流量の許容範囲は,仕様書

などに記載していなければならない。

注記  体積流量については,JIS B 7556 を参照。

6.8 

測定時間 

測定時間の設定誤差は,

7.8

の方法で試験し,

設定された値に対して±1 %の範囲内でなければならない。

粒子計数器に測定時間を制御するシステムがない場合は適用しない。

6.9 

応答性 

粒子計数器の応答性は,7.9 の方法で試験し,0.5 %以下でなければならない。

6.10 

校正周期 

粒子計数器の校正周期は,1 年以内がよい。

6.11 

試験報告書 

試験報告書には,少なくとも次の項目を記載しなければならない。

a)

試験を実施した日

b)

校正に用いた粒子(粒径,製造業者,形式など)

c)

流量


4

B 9921

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d)

粒径分解能(試験に用いた粒子)

e)

計数効率

f)

偽計数

g)

粒径区分のしきい値電圧又は内蔵している波高分析器(以下,PHA という。

)のチャンネル

試験方法 

7.1 

粒径区分のしきい値設定方法 

校正用粒子の個数平均粒径は,国際単位系(SI)にトレーサビリティがあり

1)

,粒径の値付けの標準不

確かさは,2.5 %以下である。また,粒子の屈折率は,波長 589 nm(ナトリウム D 線)において 1.59 付近

である。粒子計数器を校正用粒子で校正する場合は,試験用空気を測定したときの粒子計数器からのパル

ス信号分布を分析する。このとき,メジアン電圧がその粒径に対する応答値である(

図 参照)。メジア

ン電圧は,粒子計数器に内蔵している PHA 又は外部の PHA を用いて決める。又は,しきい値電圧が可変

できる粒子計数器の設定電圧を用いて決める。メジアン電圧は,V

l

と V

u

との間の累積度数を二分する電圧

である。内蔵している PHA 又は粒子計数器のしきい値電圧を可変してメジアン電圧を求める方法は,外部

の PHA を用いる方法よりも粒径の設定誤差要因が少ない。

注記 1  内蔵している PHA を用いる場合は,応答値などは電圧ではなく PHA のチャンネルのまま扱

うことが望ましい。

注記 2  外部の PHA を用いてメジアン電圧を求める場合は,PHA の電圧誤差及び粒子計数器の電圧

の誤差が粒子計数器の粒径区分のしきい値電圧の誤差に含まれる(

附属書 JA 参照)。

1)

  粒径は長さの単位であり,その定義は国際単位系(SI)の基本単位において定義されている。 

X  パルス波高値(電圧) 
Y  パルス数の頻度 
1  校正用粒子のパルス波高値分布

V

l

  累積範囲の下限電圧

V

m

  メジアン電圧

V

u

  累積範囲の上限電圧

図 2PSL 粒子信号の波高値分布 

波高値分布に,微小な粒子に相当するノイズが現れる場合は,これを“偽粒子”として除いてからメジ

アンを求める[

図 3 a)参照]。偽粒子を除外してもよいのは,校正用粒子によるピークが,ノイズと校正用

粒子信号による境界部分の谷の高さの 2 倍以上の場合である[

図 3 b)参照]。この場合には,V

l

及び V

u

は,

校正用粒子による信号のピーク波高値の 1/2 の値に対する電圧としてメジアン電圧を求める。


5

B 9921

:2010

a)

b)

X  パルス波高値(電圧) 
Y  パルス数の頻度 
1  校正用粒子のパルス波高値分布 
2  ノイズ(偽計数,微小粒子,光学的,電気的ノイズ)

V

l

  累積範囲の下限電圧

V

m

  メジアン電圧

V

u

  累積範囲の上限電圧

図 3−ノイズが含まれる場合の PSL 粒子の波高値分布 

粒径区分に対応したしきい値電圧は,製造業者から提供される応答曲線によって求める(

図 参照)。

注記 3  応答曲線が製造業者から提供されない場合は,センサの光学条件から Mie の理論式(参考文

献[1])を用いて求めることもできる。

X  粒径 
Y  校正用粒子に対するメジアン電圧 
1  応答曲線

V

m

1

粒径 X

m

1

に対するメジアン電圧

V

m

2

粒径 X

m

2

に対するメジアン電圧

V

m

3

粒径 X

m

3

に対するメジアン電圧

図 4−応答曲線

7.2 

粒径区分のしきい値の誤差 

7.1

の方法に従い,粒子計数器の測定粒径範囲において,少なくとも 3 種類の校正用粒子を用いて応答電

圧を求める。これらの応答電圧と校正用粒子との粒径から応答曲線を決める。粒子計数器のしきい値電圧

と応答曲線とから仕様書などに記載されている粒径に対応する粒径 x

s

を求める。粒径区分のしきい値の誤

差 ε を式

(1)

によって求め,6.2 の要求事項を満たしていることを確認する。

r

r

s

x

x

x

=

ε

  (1)

ここに,

ε: 粒径区分のしきい値の誤差


6

B 9921

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x

r

粒径区分(

μm)

x

s

試験で求めた粒径区分(

μm)

7.3 

計数効率 

粒子計数器の計数効率試験には,2 種類の校正用粒子を用いる。一つは最小可測粒径に近いものであり,

もう一つは最小可測粒径の 1.5 倍から 2 倍の大きさの粒径である。凝縮粒子計数器(CPC)又は校正され

た粒子計数器を参照器とし,試験対象とする粒子計数器及び参照器の両方で粒子個数濃度を測定する(

属書 参照)。参照器は,その計数効率が気中粒子個数濃度の国家標準又は国際単位系(SI)に対するト

レーサビリティが確認されたものを用いる。参照器の計数効率は,被試験器の最小可測粒径に近い校正用

粒子において,すべての粒子を計数するものでなければならない。計数効率は,式 (2) によって求める。

0

1

C

C

=

η

  (2)

ここに,

η: 計数効率

C

0

参照器によって得られた粒子個数濃度(個/m

3

C

1

被試験器によって得られた粒子個数濃度(個/m

3

注記  凝縮粒子計数器(CPC)は,凝縮核計数器(CNC)ともいう。

7.4 

粒径分解能 

この試験には,粒子計数器の仕様書などに記載されている粒径の校正用粒子を用いる。校正用粒子の標

準偏差 σ

P

は,既知でなければならない。

図 に示すように,校正用粒子のメジアン電圧 V

m

を決める。下

側電圧 V

l

及び上側電圧 V

u

は,頻度が最大値に対して 61 %になるところの電圧である(

附属書 参照)。

応答曲線を用いて V

l

及び V

u

に対応する粒径を決定する。校正用粒子の粒径と V

l

,及び V

u

に相当する粒径

との差の絶対値を算出する。これらのうち大きい方の値を標準偏差 σ とする。粒径分解能 は,式

(3)

よって求める。

P

2

P

2

x

σ

σ

R

=

  (3)

ここに,

R

粒径分解能

σ

粒子計数器で測定した校正用粒子の標準偏差(

μ

m)

σ

P

校正用粒子の標準偏差(

μ

m)

x

P

校正用粒子の粒径(

μ

m)

注記

σ

P

は,校正用粒子の製造業者が提供する標準偏差であるが,実際の粒子の標準偏差は,この値

よりも小さい場合があり,粒子計数器の分解能が高いときは,

σ

2

σ

P

2

となることがある。この

場合は,

σ

2

σ

P

2

として,

R

=0 とする。


7

B 9921

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X

パルス波高値(電圧)

Y

パルス数の頻度

1

校正用粒子の波高値分布

2

下側分解能

3

上側分解能

V

l

頻度が 61 %に相当する下側電圧

V

m

  メジアン電圧

V

u

頻度が 61 %に相当する上側電圧

図 5−粒径分解能 

7.5 

偽計数 

偽計数は,粒子計数器が最小可測粒径において,清浄空気を測定したときの計数値である。偽計数の出

現確率をポアソン分布とし,上限信頼限界が 95 %となる値をその粒子計数器の偽計数とする。清浄空気を

一定時間測定し,その測定結果とポアソン分布表から求められる値を 1 m

3

当たりに換算した値を偽計数と

する(

附属書 参照)。

7.6 

同時通過損失 

同時通過損失は,試料空気流量と粒子が粒子検出領域を通過する時間及び電気的な信号処理時間によっ

て決まる。この値は,粒子計数器の設計によって決まるものである。同時通過損失は,式

(4)

によって求

める。

L

=1−exp (−

q

×

t

×

)×100  (4)

ここに,

L

同時通過損失(%)

q

流量(m

3

/s)

t

粒子検出領域の通過時間(s)+電気的処理時間(s)

C

試料の粒子個数濃度(個/m

3

7.7 

試料空気流量 

流量は,校正された膜式流量計,湿式ガスメータ又は圧力損失の少ない流量計で測定する。流量は,体

積流量とする。流量の規定流量からのずれは,6.7 の要求を満たしていることを確認する。質量流量計を用

いた場合は,質量流量を体積流量に換算する。粒子計数器にバルブなどによる流量調整機能又はオリフィ

スなどによって流量を決める手段がない場合は,流量が粒子計数器の仕様に記載されている範囲内である

ことを確認する。流量調整機能はあるが,吸引ポンプを内蔵していない場合は,粒子計数器の仕様を満足

する外部ポンプを接続して流量を測定する。

7.8 

測定時間 

測定時間は,粒子計数器が計数を開始してから終了するまでの時間である。測定時間の設定誤差は,式

(5)によって求め,6.8 の要求を満足していることを確認する。測定時間の測定には,校正された測定器を

用いる。粒子計数器が測定時間を制御する機能をもっていない場合は,適用しない。


8

B 9921

:2010

0

0

t

t

t

=

τ

×100  (5)

ここに,

τ

測定時間の設定誤差(%)

t

実際の測定時間(s)

t

0

設定した測定時間(s)

7.9 

応答性 

粒子計数器の測定粒径を最小可測粒径にする。最大粒子個数濃度に近い試験用空気を 10 分間測定する。

なお,校正用粒子は,最小可測粒径に近い粒径とする。

上記に続き,粒子を

T

秒間測定した後,清浄空気に切り替える。切替え 10 秒後から粒子個数を

T

秒間

測定する。切替え前の粒子個数に対する切替え後の粒子個数の比を計算して,6.9 の要求事項を満たしてい

ることを確認する。測定時間

T

は,60 s 以下とし,最初の校正用粒子の計数値は,少なくとも 1 000 でな

ければならない。

7.10 

校正 

校正周期(6.10)ごとの校正には,少なくとも粒径区分のしきい値,粒径分解能,計数効率及び試料空

気流量の誤差を含む。


9

B 9921

:2010

附属書 A

(参考) 
計数効率

計数効率の試験用装置の配置例を,

図 A.1 に示す。粒子発生器は,清浄空気中に校正用粒子が浮遊して

いる空気を発生する。参照器として凝縮粒子計数器を用いる場合は,粒子発生器の後に粒径分級器を取り

付けることによって校正用粒子だけを含む試料空気を取り出す必要がある。

同時通過損失による影響を避けるために,校正用粒子の粒子個数濃度は,参照器及び被試験器の最大粒

子個数濃度の 25 %以下としなければならない。

図 A.1−計数効率の試験用装置の配置例


10

B 9921

:2010

附属書 B

(参考)

粒径分解能

粒径分解能は,単分散の校正用粒子を測定したときの標準偏差で定義し,校正用粒子の平均粒径との比

で表す。校正用粒子の粒径分布がガウス分布の場合は,

 −

=

2

2

1

exp

π

2

1

)

(

σ

μ

σ

x

x

f

  (B.1)

ここに,

f(x): ガウス関数

x: 粒径

μ: 平均粒径

σ: 標準偏差

(x−μ)=±σ のとき,最大値(x=μ)との比は,exp(1/2)∼0.61。これがパルス数頻度 61 %のところで粒

径分解能を決める根拠である。


11

B 9921

:2010

附属書 C

(参考)

偽計数

偽計数が出現する確率は,ポアソン分布と仮定する。ポアソン分布は,式(C.1)で表す。

!

)

:

(

X

e

X

P

X

λ

λ

λ

=

  (C.1)

ここに,

X: 観測される偽計数の数

λ: 偽計数の平均値

P (X: λ): 偽計数の平均値 λ から という値が観測される確率

下限信頼限界 λ

l

は,式

(C.2)

によって定義する。

=

=

X

X

X

P

2

)

:

(

l

κ

λ

   (C.2)

ここに,

κ: 危険率(1−信頼限界)

上限信頼限界 λ

u

は,式

(C.3)

によって定義する。

=

=

X

X

X

P

0

u

2

)

:

(

κ

λ

  (C.3)

信頼限界が 95 %のとき κ は,0.05 である。

表 C.1 は,観測値と 95 %の上限及び下限信頼限界とを示す。観測した計数値が 0 の場合は,計数値が 3

になる確率が 5 %である。例えば,流量 28.3 L/min で 15  分間測定して偽計数が 0 であったとき,この結

果から偽計数を推定すると,15 分間の測定に偽計数が 3 個含まれる可能性が 5 %あることになる。この場

合の偽計数は,1 m

3

当たり 7 個となる。

表 C.1−観測値と 95 %の上限及び下限信頼限界 

観測値

下限信頼限界 λ

l

上限信頼限界 λ

u

0 0

3

1 0.05

4.7

2 0.36

6.3

3 0.82

7.8

4 1.37

9.2

5 1.97

10.5

6 2.61

11.8

7 3.28

13.1

8 3.98

14.4

9 4.70

15.7

10 5.43

17.0


12

B 9921

:2010

附属書 D

(参考)

応答性

応答性の試験は,試料空気を高い粒子個数濃度から清浄な空気に切り替えたときに,粒子計数器の計数

値が速やかに応答するかの評価である。応答性が悪い場合は,センサ内で空気の流れが乱れているなどの

問題が考えられる。このような粒子計数器を長期間使用すると,粒子がセンサ内にたい積して再飛散する

ことによって偽計数の原因となる可能性がある。

この試験は,高い粒子個数濃度の試料を粒子計数器に 10 分間導入した後,更に 秒間測定し測定値を

得る。その直後に清浄空気に切り替える。切替え 10 秒後から再び 秒間測定する。これら二つの 秒間

の測定値の比が応答性である。

X  時間 
Y  粒子個数濃度 
T  測定時間:T≦60 秒

図 D.1−応答性


13

B 9921

:2010

附属書 JA

(参考)

性能試験結果の不確かさ評価方法

この附属書では,計数効率及び粒径区分の正確さの各試験方法を適用して得られる試験結果に対して,

その不確かさを評価する方法を示す。

JA.1 

基本的事項 

この附属書では,本体に規定された性能試験の結果に対する不確かさを評価するために必要な手順を記

載している。この手順中で考慮する不確かさ成分には,現実の粒子を対象とする粒径分布測定で生じ得る

不確かさの主要な成分が含まれるが,そのすべての成分を網羅するものではない。この附属書で考慮しな

い主要な成分としては,現実の粒子と粒径校正用標準粒子との光学的特性が異なることに起因する不確か

さ,及び理論的応答曲線を決定するときの不確かさがある。

不確かさの評価は,ISO/IEC Guide 98-3 に規定された手順に従って行う。この手順の概要は,次のとお

りである。

手順 1)  測定結果 と入力量

1)

に対する推定値 x

(i=1,2,…,N)との間の関数関係

yf (x

1

x

2

,…,x

)  (JA.1)

を表す測定の数学的モデルを設定する

2)

手順 2)  x

i

の標準不確かさ (x

i

)を A タイプ評価

3)

,又は B タイプ評価

4)

によって求める。

手順 3)  測定結果の合成標準不確かさ u

c 

(y)を,次の不確かさの伝ぱ(播)則[式

(JA.2)

]に従って求

める

5)

6)

2

1

2

c

)

(

)

(

=

=

N

i

i

i

x

u

x

f

y

u

  (JA.2)

手順 4)  必要に応じて,拡張不確かさ を式

(JA.3)

によって求める。

Uk×u

c

 (y)  (JA.3)

は,包含係数である。この規格では,単純化のため一貫して k=2 とする

7)

1)

  入力量とは,測定結果を導く際に用いる量,及び測定結果に影響を及ぼし得るそのほかの量を

意味する。

2)

 GUM では,測定量 とその推定値としての測定結果 y,及び入力量 X

i

とその推定値 x

i

を別の記

号を用いて表しているが,ここでは混乱のない範囲で同一の記号 yx

i

を用いる。

3)

  一連の測定データ q

(k=1,2,…,n)の平均値

¯

q

  を用いて x

i

¯

qとする場合には,x

i

の標準不確

かさは,式

(JA.4)

によって求める。

n

s

x

u

i

=

)

(

   (JA.4)

ここに,は,q

k

の実験標準偏差

=

n

k

k

n

q

q

1

2

)

1

(

/

)

(

,又は別途実験を行って評価した q

k

標準偏差の推定値である。このような,一連の測定データの統計解析による標準不確かさの評

価は,A タイプ評価と呼ばれる。


14

B 9921

:2010

4)

  統計的解析によらない標準不確かさの評価は,B タイプ評価と呼ばれる。B タイプ評価では,

測定器の校正証明書及び仕様書,物理定数を記載したデータ集,過去のデータ,発表された文

献などが利用される。

5)

  式

(JA.2)

は,入力量間に相関がない場合に適用される。相関がある場合には,右辺に入力量間

の相関係数を含む項が付け加わる。この規格では,入力量間の相関がない場合だけを扱う。

6)

  式

(JA.1)

が特に

N

p

N

p

p

x

x

x

C

y

⋅⋅

=

2

1

2

1

  (JA.5)

ここに,Cp

1

p

2

,…,p

N

は,定数の形で表されるとき,式

(JA.2)

は,次の相対不確かさの

伝ぱ(播)則と等価である。

=





=





N

i

i

i

i

x

x

u

p

y

y

u

1

2

2

c

)

(

)

(

  (JA.6)

7)

k

2

とするとき,及び u

c

(

y

)

で特徴付けられる分布が正規分布の場合は,

y

±U

は,分布のお

よそ

95 %

を含む区間を与える。

JA.2 

計数効率 

ここでは,計数効率の試験結果の不確かさを評価する方法を示す。参照器の計数効率が η

0

,その標準不

確かさが 

(

η

0

)

であるとする

8)

。被試験器(

DUT

)及び参照器(

REF

)による並列同時測定を 回繰り返す。

は,

5

以上とする

9)

。ただし,

1

回の測定における粒子計数値が

DUT

及び

REF

のいずれについても

1 000

を下回ることがないように試料粒子個数濃度及び測定時間を選択する。また,

附属書 に記載されている

ように,試料の粒子個数濃度は,

REF

及び

DUT

の最大粒子個数濃度の

25 %

以下とする。第 回目測定に

おける

REF

及び

DUT

それぞれによる粒子個数濃度測定値を c

0i

,

c

i

とする。ただし,c

0i

は,η

0

による補正を

行う前の濃度値である

10)

DUT

及び

REF

の濃度比 r

i

c

i

/

c

0i

の平均値を

¯

rとする。このとき,

DUT

の計数効

率に対する数学的モデル[式

(JA.1)

に相当]は,次のように表される。

α

r

η

η

0

=

  (JA.7)

ここに,α は,サンプリング位置による粒子個数濃度の不均一性を不確かさ評価において考慮するため

の数因子で,

図 JA.1 に示すように

DUT

側濃度の基準計数器側濃度に対する比である

11)

被試験器

(DUT)

参照計数器

(REF)

c

0i

サンプリング口の場所の
違いによる濃度比

c

i

α

1

試験用エアロゾル

サンプリング
チャンバ

図 JA.1−計数効率試験の不確かさ評価における実験装置の配置例 

η の標準不確かさ u

c

(

η

)

を,式

(JA.6)

及び式

(JA.7)

に基づき,次によって評価する

12)

試験用エアロゾル

被試験器

(DUT)

参照計数器

(REF)

サンプリング 
チャンバ

サンプリング口の場所の 
違いによる濃度比

α

 
 
 
 
 
 
 

1


15

B 9921

:2010

2

2

0

0

2

2

2

2

2

c

)

(

)

(

)

(

)

(

r

r

u

η

η

u

α

α

u

η

η

u

+

+

=

  (JA.8)

ここに,右辺に現れる標準不確かさは,次のように求める。

(

α

)

:従来からの知見によって,α が[

1

Δ

1

Δ]の範囲を超えないことが確認されている場合は,

これに基づき,

3

/

)

(

Δ

α

u

=

とする。

なお,式

(JA.8)

における分母の α の値は,

1

とする。α についての情報がない場合は,次のようにする。

2

台の計数器

A

B

を準備する。

A

B

の計数効率は,不明でよい。

A

B

図 JA.1 のそれぞれ

REF

DUT

のサンプリング位置で用いたときの濃度測定値を c

0A

c

B

とする。次に

A

及び

B

のサンプリング位

置を交換して得た濃度測定値を c

0B

c

A

とする。この配置における α を式

(JA.9)

によって求める。

B

0

A

0

B

A

c

c

c

c

α

=

  (JA.9)

次に,計数効率試験で対象となり得る最大の吸引空気流量をもつ計数器と同等の吸引能力を有するポン

P

(又は計数器)を準備し,

P

の吸引口を

DUT

サンプリング口の近く,

REF

サンプリング口近く,又は

サンプリングチャンバ内のほかの代表的な幾つかの位置の中の一つに設置し,上記と同様の方法によって

α を評価する。さらに

P

の吸引口の位置を取り替えて α の評価を繰り返す。このようにして得られた複数

の α について|α

1

|の中の最大の値を Δ とする。

(

α

)

は,これを用いて

3

/

)

(

Δ

α

u

=

とする。

(

η

0

)

:参照器の計数効率の不確かさ。参照器の校正証明書による。

r

)

:まず r

i

の実験標準偏差 s

r

を式

(JA.10)

によって求める。

=

i

i

n

r

r

s

)

1

/(

)

(

2

r

  (JA.10)

従って,

n

s

r

u

/

)

(

r

=

   (JA.11)

8)

η

0

は,試験に用いる校正用粒子の粒径値 における値とする。

9)

測定日の違いによる計数効率のばらつきが,短時間の繰返しにおけるばらつきよりも大きいと

考えられるときには,測定日を変えた実験を行うことが望ましい。例えば,

3

日間にわたり各

日ごとに

3

回の繰返し測定を行う。この場合には,分散分析を用いて日間のばらつきと繰返し

のばらつきを分離して評価することが望ましい。

10)

この規格の式

(2)

における C

0

は,計数効率 η

0

による補正後の値であって,C

0

c

0

/

η

0

に相当す

ることに注意する。

11)

  α

の最良推定値は,

1

とする。

12)

 DUT

が最小可測粒径付近で極めて狭い粒径分布幅をもつ粒子の測定に利用される可能性がある

場合には,最小可測粒径での計数効率に関して,校正用粒子の粒径が最小可測粒径の値と厳密

に一致しないことに起因する不確かさ成分 u

(

η

)

の寄与を別途考慮しておくことが望ましい。

u

(

η

)

の大きさは,式

(JA.12)

によって求める。

)

(

d

d

)

(

x

u

x

η

η

u

x

=

  (JA.12)

ここに,

d

η

/d

は近似的に

)

π

2

(

1

d

d

σ

x

η

=

で与えられ,σ は校正用粒子に対して

DUT

で得ら

れる粒径分布スペクトルの拡がりを表す標準偏差(粒径の単位で表されたもの)である。また,

)

(

)

(

)

(

p

2

2

0

p

x

u

x

x

x

u

+

=

で x

p

は校正用粒子の認証粒径,

(

x

p

)

はその不確かさ(校正証明書等

によって求める)

x

0

は最小可測粒径の仕様値である。


16

B 9921

:2010

この規格では,

DUT

の測定対象は,u

(

η

)

が式

(JA.8)

の u

c

(

η

)

と比べて顕著な大きさをもたな

い程度に広い粒径分布の測定に用いられると想定し,u

(

η

)

の寄与を式

(JA.8)

に合成することは

しない。

JA.3 

粒径区分のしきい値の誤差 

ここでは,粒径区分のしきい値の誤差に対する試験結果 ε[式

 (1)

参照]の不確かさを評価する手順を

示す。この規格の

図 に示された応答曲線を Y

(

)

で表す(

図 JA.2 参照)。

図 JA.2−応答曲線 

ε の合成標準不確かさ u

c

 

(

ε

)

は,式

(1)

及び式

(JA.2)

に基づき,近似的に式

(JA.13)

によって評価する。

+

+

=

2

p

2

r

2

P

2

2

r

2

c

)

(

)

(

)

(

1

)

(

b

y

u

y

u

x

u

x

ε

u

   (JA.13)

ここに,

b: 応答曲線 

(

x

)

の傾き

dX

df

の Xx

r

における値

u

(

x

P

)

校正用粒子の粒径 x

P

の不確かさ。校正用粒子の校正証明

書による。

u

(

y

r

)

粒径区分のしきい値 x

r

に対する電圧設定値 y

r

の不確か

さ。y

r

を求めるための電圧計の電圧目盛の不確かさ(電

圧計の校正証明書による)を u

t

(

y

r

)

とし,y

r

を繰返し n

t

回の測定(実験標準偏差 s

t

)から求めるものとして

13)

(JA.14)

による。

t

2

t

r

2

t

r

2

)

(

)

(

n

s

y

u

y

u

+

=

   (JA.14)

u(y

p

)

応答曲線の決定において,

x

r

近傍での校正用粒子の粒径

x

P

に対するメジアン電圧

y

p

PHA

で求めるときの不確

かさ。

PHA

の電圧目盛の不確かさ(

PHA

の仕様書など

による)を

u

PHA

(y

p

)

y

p

を繰返し

n

PHA

回の測定(実験標

準偏差

s

PHA

)から求めるものとして

13)

,式

(JA.15)

によ

る。

PHA

2

PHA

p

2

PHA

p

2

)

(

)

(

n

s

y

u

y

u

+

=

  (JA.15)

13)

測定日の違いによるばらつきが,短時間の繰返し測定によるばらつきよりも大きいと考えられ

るときには,測定日を変えた実験によって実験標準偏差を評価することが望ましい。


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B 9921

:2010

参考文献  JIS B 7556  気体用流量計の校正方法及び試験方法 

JIS B 9920

:2002

  クリーンルームの空気清浄度の評価方法

ISO 9276-1

Representation of results of particle size analysis

Part 1: Graphical representation

ISO/IEC Guide 98-3

Uncertainty of measurement

Part 3: Guide to the expression of uncertainty in

measurement (GUM:1995)

ASTM F50-92

 (2001)e1

Standard Practice for Continuous Sizing and Counting of Airborne Particles in

Dust-Controlled Areas and Clean Rooms Using Instruments Capable of Detecting Single

Sub-Micrometre and Larger Particles

ASTM F328-98

 (2003)

Standard Practice for Calibration of an Airborne Paricle Counter Using

Monodisperse Spherical Particles

ASTM F649-01

Standard Practice for Secondary Calibration of Airborne Particle Counter Using

Comparison Procedures

飯塚幸三監修:ISO 国際文書“計測における不確かさの表現のガイド”日本規格協会(

1996

櫻井  博,佐藤佳宏,榎原研正,

“凝縮式粒子計数器(

CPC

)の検出効率の校正と微分型移動度

分級器(

DMA

)の分級特性の評価”

,エアロゾル研究,

22

310-316

2007

[1]

高橋幹二著,

“エアロゾル学の基礎”

,日本エアロゾル学会編,森北出版,

pp.147-164


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B 9921

:2010

附属書 JB

(参考)

JIS

と対応国際規格との対比表

JIS B 9921:2010

  光散乱式気中粒子計数器−校正方法及び検証方法

ISO 21501-4:2007

,Determination of particle size distribution−Single particle light

interaction methods−Part 4: Light scattering airborne particle counter for clean spaces

(I)JIS の規定

(II)

国 際 規
格番号

(III)国際規格の規定

(IV)JIS と国際規格との技術的差異の箇条

ごとの評価及びその内容

(V)JIS と国際規格との技術的差異

の理由及び今後の対策

箇条番号及
び題名

内容

箇条番号

内容

箇条ごと
の評価

技術的差異の内容

1  適用範囲

1

注記 1

変更

ISO

では,本文であったが注記

に変更した。

技術的差異はない。

注記 2

追加

物理的粒径の測定ではないこと
の説明

測定の内容を明確に説明するため。 
技術的差異はない。

The following are within 
the scope of this part of ISO 
21501

削除

削除

目次にある項目であり,技術的差異
はない。

2 引用規格

3 用語及び
定義

2

Terms and

definitions

3.2

清浄空気

追加

重要な用語であるため。

技術的差異はない。

3.3

偽計数

3.4

試験用空気

2.3

Particle

counter 削除

適用範囲で説明しているため。

4  測定原理

追加

理解しやすく,かつ,現行 JIS

5 基本構成

にあるため。技術的差異はない。

6 性能

3

Requirements

一致

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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B 9921


2010


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B 9921

:2010

(I)JIS の規定

(II) 
国 際 規
格番号

(III)国際規格の規定

(IV)JIS と国際規格との技術的差異の箇条
ごとの評価及びその内容

(V)JIS と国際規格との技術的差異
の理由及び今後の対策

箇条番号及
び題名

内容

箇条番号

内容

箇条ごと
の評価

技術的差異の内容

7 試験方法

4

Test

method

7.1

粒径区分のしきい
値設定方法

追加 SI 単位系にトレーサビリティが

あることと粒径の値付けの不確
かさを追記した。

注記を追加,7.1 では,電圧で説
明しているが,PHA のチャンネ
ルのままでもよい。

不確かさの評価を明確にするため。
今後 ISO へ提案していく。

7.3

計数効率

4.3

Counting

efficiency

変更

定義を本体で明確にするため,

ISO

規格の附属書 B にある定義

式を本体に移動した。

技術的差異はない。

7.6

同時通過損失

4.6

Maximum particle number 
concentration

変更

表題を変更

規定内容に合うように表題を変更
した。

附属書 A∼
附属書 D

Annex

B∼

Annex E

変更 Annex

A を附属書 JA としたこと

によって記号がずれた。

附属書 JA

性能試験結果の不
確かさ評価方法

Annex A

Uncertainty of particle size 
calibration

変更

内容を最新の知識によって変更
して“性能試験結果の不確かさ
評価方法”と表題を変更し,附

属書 JA とした。 
各要素を説明してから最後に不
確かさの説明をした方が流れが

よ いと の理 由で 場所 を変 更し
た。

JIS

と国際規格との対応の程度の全体評価:ISO 21501-4:2007,MOD

注記 1  箇条ごとの評価欄の用語の意味は,次による。

    −  一致……………… 技術的差異がない。 
    −  削除……………… 国際規格の規定項目又は規定内容を削除している。

    −  追加……………… 国際規格にない規定項目又は規定内容を追加している。 
    −  変更……………… 国際規格の規定内容を変更している。

注記 2  JIS と国際規格との対応の程度の全体評価欄の記号の意味は,次による。

    −  MOD……………  国際規格を修正している。

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