JP2000310596A - Element analyzer - Google Patents

Element analyzer

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JP2000310596A
JP2000310596A JP11119326A JP11932699A JP2000310596A JP 2000310596 A JP2000310596 A JP 2000310596A JP 11119326 A JP11119326 A JP 11119326A JP 11932699 A JP11932699 A JP 11932699A JP 2000310596 A JP2000310596 A JP 2000310596A
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JP
Japan
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laser
sample
light
fluorescence
analyzer according
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JP11119326A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayo Nakane
昌代 中根
Kunihiko Nakayama
邦彦 中山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an element analyzer capable of detecting many kinds of elements on-line for a real time regardless of a solid, liquid or gaseous sample form without requiring a complicated pretreatment process to determine them. SOLUTION: An element analyzer is equipped with a control device l outputting a control signal optimally holding the wavelength and output of laser beam and laser beam irradiating timing, a plurality of pulse laser devices 3a, 3b, 3c,...3n oscillating laser pulses corresponding to a given command, a synthesizer 4 for synthesizing laser beams for irradiating a sample, an analytical cell 6 having a laser condensing lens 5 for condensing laser beam to irradiate the sample and a fluorescence condensing lens 7 condensing the emitted light from plasma and a fluorometric device 8 for detecting the light having an inherent wavelength of an element to be measured.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は元素分析装置に係
り、特に試料へのレーザ照射により生じたプラズマから
の蛍光を測定することにより試料中に含まれる特定の元
素を定量する元素分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an elemental analyzer and, more particularly, to an elemental analyzer for quantifying a specific element contained in a sample by measuring fluorescence from plasma generated by laser irradiation on the sample.

【0002】[0002]

【従来の技術】試料中に含まれる各種元素を検出し、定
量する技術は、今日、様々な分野において利用が進み、
所期の目的を達成している。例としては、工業プラント
からの排煙、排水中に含まれる有害物質の分析、火力発
電、原子力発電の分野における冷却水中の不純物元素や
排気ガス中の成分分析などがあげられる。各種元素の分
析は主にオフラインで多くの専門の技術者および作業員
の手を煩わして分析し、定量することにより行われてい
る。
2. Description of the Related Art Techniques for detecting and quantifying various elements contained in a sample are being used in various fields today.
The intended purpose has been achieved. Examples include exhaust gas from industrial plants, analysis of harmful substances contained in wastewater, analysis of impurity elements in cooling water and components in exhaust gas in the fields of thermal power generation and nuclear power generation. The analysis of various elements is mainly performed off-line by analyzing and quantifying the troubles of many specialized technicians and workers.

【0003】たとえば、原子力発電プラントを例にとっ
て説明すると、従来の元素分析作業はフィルターに分析
対象元素をトラッピングすることによる濃縮作業と、各
種分析装置に応じたフィルターの前処理作業と、実際の
分析作業という、3つの段階から構成されている。この
ような元素分析においては原子力発電プラント特有の厳
しい水質管理基準に適合する精度の高い測定が求められ
ている。
For example, taking a nuclear power plant as an example, a conventional elemental analysis operation includes a concentration operation by trapping an element to be analyzed on a filter, a filter pretreatment operation according to various analyzers, and an actual analysis operation. It consists of three stages, work. In such elemental analysis, highly accurate measurement conforming to strict water quality management standards specific to nuclear power plants is required.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した元素分析では
目的とする元素の検出および定量に3段階を経る必要が
ある。扱う試料が放射性物質のためにすべての作業は慎
重に進める必要があり、技術者および作業員は、作業
中、常時緊張を強いられる。
In the above-described elemental analysis, it is necessary to go through three steps for detecting and quantifying the target element. All work must be done carefully because the sample being handled is radioactive, and technicians and workers are constantly strained during the work.

【0005】また、多くの段階を綿密に決められた手順
を踏んで処理しなければならず、分析結果が判明するま
でに長時間を要し、タイムリーに分析データを提供する
ことができない。
In addition, many steps must be processed according to a carefully determined procedure, and it takes a long time until the analysis result is found, and it is not possible to provide analysis data in a timely manner.

【0006】さらに、複雑な判定機器を扱う必要があ
り、作業が長引けば、それだけ被爆の危険性が増し、ま
た、作業員には法的規制によって1日の放射線被曝量が
制限されているため、同じ作業員が同一作業に長く従事
できなくなり、能率よく作業を進めることができない。
また、濃縮で使用したフィルタ等の廃棄物が発生し、多
量の廃棄物の処理に苦しむことが多くなる。
In addition, it is necessary to handle complicated judgment equipment, and the prolonged work increases the risk of exposure, and the daily radiation exposure of workers is restricted by legal regulations. In addition, the same worker cannot engage in the same work for a long time, and cannot work efficiently.
Further, waste such as a filter used for concentration is generated, and it often becomes difficult to treat a large amount of waste.

【0007】本発明の目的は固体、液体、気体などの試
料形態を問わず、また、複雑な前処理工程を必要とせ
ず、多種類の元素をオンラインで、かつリアルタイムに
て検出し、定量することのできる元素分析装置を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to detect and quantify various types of elements on-line and in real time, irrespective of the form of a sample such as a solid, a liquid, and a gas, and without requiring a complicated pretreatment step. It is an object of the present invention to provide an elemental analyzer capable of performing the above.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に係る発明は試料に照射するレーザ光の波
長、出力およびレーザ光の照射タイミングを最適に保つ
制御信号を出力する装置と、与えられる指令に応じてレ
ーザパルスを発振する複数個のパルスレーザ装置と、与
えられる試料照射用レーザ光を合成する合成装置と、レ
ーザ光を集光して器内に導入した試料に照射するレーザ
集光レンズおよびレーザ光の照射された試料で発生した
プラズマからの放射光を集光する蛍光集光レンズを有す
る分析セルと、蛍光集光レンズで集光される光のうち、
測定対象元素の固有の波長を有する光を検出する蛍光測
定装置とを備えるものである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a device for outputting a control signal for keeping the wavelength and output of laser light to be irradiated on a sample and the irradiation timing of laser light optimal. A plurality of pulse laser devices that oscillate laser pulses in accordance with a given command, a synthesizing device that synthesizes a given sample irradiation laser beam, and irradiate a sample focused on the laser beam and introduced into the vessel. An analysis cell having a laser condensing lens and a fluorescent condensing lens for condensing emitted light from plasma generated in a sample irradiated with laser light, of the light condensed by the fluorescent condensing lens,
A fluorescence measuring device for detecting light having a specific wavelength of the element to be measured.

【0009】上記構成からなる元素分析装置においては
複数個のレーザパルス装置を用いて測定対象の元素の光
学特性に適合するレーザ光を発振させ、分析セル内の試
料に照射する。このとき、試料は分解して電離し、発生
したプラズマが当該元素固有の蛍光を放出する。このプ
ラズマからの放射光を蛍光測定装置において分光分析す
る。この蛍光測定装置による分光分析によって元素を同
定することが可能になり、さらに定量することができ
る。
In the element analyzer having the above-described structure, a plurality of laser pulse devices are used to oscillate laser light suitable for the optical characteristics of the element to be measured, and irradiate the sample in the analysis cell. At this time, the sample is decomposed and ionized, and the generated plasma emits fluorescence unique to the element. The emitted light from the plasma is spectrally analyzed by a fluorescence measuring device. The element can be identified by spectroscopic analysis using this fluorescence measuring device, and can be further quantified.

【0010】測定対象元素によってはレーザパルスを適
当な間隔をおいて連続的に照射する。この方法によれ
ば、蛍光量は大きく増加し、分析感度を良好に保つこと
が可能になる。たとえば、ボロン(B)、酸素(O)等
では最初のパルスに続いて20μs程度遅延させて2つ
目のパルスを照射すると、放射光が増し、感度が向上す
ることが実験で確認されている。また、1パルスの照射
で得られる蛍光が少ない場合、複数回分の蛍光を積算し
てもよい。これによりS/N比(対象とする信号Sに対
するノイズ信号Nの比)を向上させることができる。
Depending on the element to be measured, laser pulses are continuously emitted at appropriate intervals. According to this method, the amount of fluorescence is greatly increased, and it is possible to maintain good analysis sensitivity. For example, in the case of boron (B), oxygen (O), etc., it has been experimentally confirmed that when the second pulse is irradiated with a delay of about 20 μs following the first pulse, the emitted light increases and the sensitivity improves. . If the amount of fluorescence obtained by one pulse irradiation is small, a plurality of times of fluorescence may be integrated. Thus, the S / N ratio (the ratio of the noise signal N to the target signal S) can be improved.

【0011】さらに、請求項2に係る発明は分析セルが
検出可能な感度域に試料濃度を保つように試料濃度調整
装置を備えることを特徴とするものである。
Further, the invention according to claim 2 is characterized in that a sample concentration adjusting device is provided so as to maintain the sample concentration in a sensitivity range where the analysis cell can be detected.

【0012】上記構成からなる元素分析装置において
は、元素分析中、流体試料濃度が濃くなり、測定レンジ
を超えたとき、試料濃度調整装置によって試料濃度をレ
ーザ光の照射で分光分析可能なある値まで下げる。この
試料濃度を下げることで、常に検出可能な感度域に保持
することが可能になる。
In the element analyzer having the above structure, when the fluid sample concentration increases during the elemental analysis and exceeds the measurement range, the sample concentration is adjusted by the sample concentration adjusting device to a certain value which can be spectrally analyzed by laser light irradiation. Down to By lowering the sample concentration, it is possible to always maintain the sensitivity in a detectable range.

【0013】また、請求項3に係る発明は分析セルが大
気または希ガス雰囲気において試料の薄膜状態を保持す
る薄膜生成装置を備えることを特徴とするものである。
[0013] The invention according to claim 3 is characterized in that the analysis cell is provided with a thin film generating apparatus for maintaining a thin film state of the sample in an atmosphere or a rare gas atmosphere.

【0014】上記構成からなる元素分析装置においては
分析に掛けられる流体試料の性質からレーザ光または蛍
光の吸収が大きくて分光分析が難しいとき、液体薄膜生
成装置によって試料を薄膜状態に保持する。試料を薄膜
状態に保つことによりプラズマ生成効率が高くなり、ま
た蛍光の損失が減少し、検出感度を良好に保つことが可
能になる。
In the elemental analyzer having the above structure, when the absorption of laser light or fluorescence is large due to the properties of the fluid sample to be analyzed and the spectral analysis is difficult, the sample is held in a thin film state by the liquid thin film generator. By keeping the sample in a thin film state, the plasma generation efficiency is increased, the loss of fluorescence is reduced, and good detection sensitivity can be maintained.

【0015】さらに、請求項4に係る発明は薄膜生成手
段に代えて、大気または希ガス雰囲気で試料のミスト状
態を保つミスト生成装置を設けたことを特徴とするもの
である。
Further, the invention according to claim 4 is characterized in that a mist generating device for maintaining the mist state of the sample in the atmosphere or a rare gas atmosphere is provided instead of the thin film generating means.

【0016】上記構成からなる元素分析装置においては
分析に掛けられる流体試料の性質からレーザ光または蛍
光の吸収が大きくて分光分析が難しいとき、ミスト生成
装置によって試料をミスト状態に保持する。試料をミス
ト状態に保つことによりプラズマ生成効率が高くなり、
また蛍光の損失が減少し、検出感度を良好に保つことが
可能になる。
In the elemental analyzer having the above configuration, when the absorption of laser light or fluorescence is large due to the properties of the fluid sample to be analyzed and the spectral analysis is difficult, the sample is held in a mist state by the mist generator. By maintaining the sample in the mist state, the plasma generation efficiency increases,
Further, the loss of fluorescence is reduced, and the detection sensitivity can be kept good.

【0017】また、請求項5に係る発明は蛍光測定装置
がレーザ光の照射によって発生したプラズマからの照射
光のうち、測定対象元素の固有の波長の光を分光する分
光器と、この分光器からの光を検出する光電子増倍管と
を備えることを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a spectroscope for spectrally separating light having a specific wavelength of an element to be measured, out of irradiation light from plasma generated by irradiation of laser light by a fluorescence measuring apparatus, and the spectroscope. And a photomultiplier tube for detecting light from the light source.

【0018】上記構成からなる元素分析装置においては
分光器と光電子増倍管との簡素な組み合わせにより分光
分析の検出感度を良好に保つことができる。
In the elemental analyzer having the above-described configuration, the detection sensitivity of the spectroscopic analysis can be kept good by a simple combination of the spectroscope and the photomultiplier.

【0019】また、請求項6に係る発明は分光器が測定
対象元素の波長に対応するプリズムまたは回析格子ある
いは干渉フィルタを備えることを特徴とするものであ
る。
The invention according to claim 6 is characterized in that the spectroscope is provided with a prism, a diffraction grating or an interference filter corresponding to the wavelength of the element to be measured.

【0020】上記構成からなる元素分析装置においては
プリズムまたは回析格子あるいは干渉フィルタと光電子
増倍管との簡素な組み合わせにより分光分析の検出感度
を良好に保つことができる。
In the element analyzer having the above structure, the detection sensitivity of the spectroscopic analysis can be kept good by a simple combination of a prism, a diffraction grating or an interference filter and a photomultiplier.

【0021】また、請求項7に係る発明は分光器に代え
て、ハンドパスフィルタを設けたことを特徴とするもの
である。
Further, the invention according to claim 7 is characterized in that a hand-pass filter is provided instead of the spectroscope.

【0022】上記構成からなる元素分析装置においては
バンドパスフィルタと光電子増倍管との簡素な組み合わ
せにより分光分析の検出感度を良好に保つことができ
る。
In the element analyzer having the above structure, the detection sensitivity of the spectroscopic analysis can be kept good by a simple combination of the band-pass filter and the photomultiplier tube.

【0023】さらに、請求項8に係る発明は光電子増倍
管に代えて、フォトダイオートアレイまたはフォトトラ
ンジスタアレイもしくは電荷結合素子を設けたことを特
徴とするものである。
Further, the invention according to claim 8 is characterized in that a photomultiplier tube, a phototransistor array or a charge-coupled device is provided in place of the photomultiplier tube.

【0024】上記構成からなる元素分析装置においては
分光器とフォトダイホードアレイまたはフォトトランジ
スタアレイもしくは電荷結合素子との簡素な組み合わせ
により分光分析の検出感度を良好に保つことができる。
In the element analyzer having the above structure, the detection sensitivity of the spectroscopic analysis can be kept good by a simple combination of the spectroscope and the photodiode array or the phototransistor array or the charge-coupled device.

【0025】また、請求項9に係る発明は、さらに、合
成装置から分析セルのレーザ集光レンズにかけての光伝
送路にレーザ光伝送用光ファイバを具備すると共に、分
析セルの蛍光集光レンズから蛍光測定装置にかけての光
伝送路に蛍光伝送用光ファイバを備え、元素分析に伴う
作業を遠隔操作で行うようにしたことを特徴とするもの
である。
Further, the invention according to claim 9 further comprises an optical fiber for transmitting laser light in an optical transmission path from the synthesizing device to the laser condensing lens of the analysis cell, and further comprises a light condensing lens of the analysis cell. An optical fiber for fluorescence transmission is provided in an optical transmission path leading to the fluorescence measurement device, so that work associated with elemental analysis is performed by remote control.

【0026】上記構成からなる元素分析装置においては
試料照射用レーザ光およびプラズマからの放射光を光フ
ァイバによって伝送することで、元素分析に伴う多くの
作業を遠隔操作によって行うことができる。これによ
り、測定対象の試料を扱う場所と分析室との完全な隔離
を図ることが可能になり、人体に有害な試料を扱うよう
なときも、人体が危険にさらされるのを回避することが
できる。
In the element analyzer having the above configuration, by transmitting the laser light for irradiating the sample and the light emitted from the plasma through the optical fiber, many operations associated with the element analysis can be performed by remote control. This makes it possible to completely isolate the place where the sample to be measured is handled from the analysis room, and to avoid putting the human body at risk even when handling samples that are harmful to the human body. it can.

【0027】さらに、請求項10に係る発明はレーザ光
伝送用光ファイバおよび蛍光伝送用光ファイバに代え
て、多バンドル光ファイバを設けたことを特徴とするも
のである。
Further, the invention according to claim 10 is characterized in that a multi-bundle optical fiber is provided instead of the optical fiber for transmitting laser light and the optical fiber for transmitting fluorescence.

【0028】上記構成からなる元素分析装置においては
試料照射用レーザ光およびプラズマからの放射光を伝送
する光伝送路を多バンドル光ファイバによって構成する
ので、それぞれの光伝送路を専用の光ファイバを用いて
構成するものと比べて、光伝送路を簡素化することが可
能になる。また、元素分析装置全体を小型化することが
できる。
In the element analyzer having the above configuration, the optical transmission line for transmitting the laser light for irradiating the sample and the radiation light from the plasma is constituted by a multi-bundle optical fiber. The optical transmission path can be simplified as compared with the configuration using the optical transmission line. Further, the size of the entire elemental analyzer can be reduced.

【0029】また、請求項11に係る発明は分析セルの
レーザ集光レンズおよび蛍光集光レンズに代えて、試料
照射用レーザ光を集光すると共に、試料で発生したプラ
ズマからの放射光を集光する集光レンズを設け、合成装
置から集光レンズにかけてのレーザ光用光伝送路および
集光レンズから合成装置にかけての蛍光用光伝送路を単
一の光ファイバによって構成し、レーザ光および蛍光の
双方を単一の光ファイバを通して伝送するようにしたこ
とを特徴とするものである。
According to the eleventh aspect of the present invention, instead of the laser focusing lens and the fluorescence focusing lens of the analysis cell, the laser light for irradiating the sample is focused and the radiated light from the plasma generated in the sample is collected. A condensing lens that emits light is provided, and an optical transmission line for laser light from the synthesizing device to the condensing lens and an optical transmission line for fluorescence from the condensing lens to the synthesizing device are configured by a single optical fiber. Are transmitted through a single optical fiber.

【0030】上記構成からなる元素分析装置においては
合成装置から集光レンズにかけてのレーザ光用光伝送路
および集光レンズから合成装置にかけての蛍光用光伝送
路を単一の光ファイバによって構成するので、試料照射
用レーザ光およびプラズマからの放射光を伝送する光伝
送路をそれぞれ専用の光ファイバを用いて構成するもの
と比べて、光伝送路を簡素化することができる。また、
元素分析装置全体を小型化することが可能になる。
In the element analyzer having the above structure, the optical transmission line for laser light from the synthesizer to the condenser and the optical transmission line for fluorescence from the condenser to the synthesizer are constituted by a single optical fiber. The optical transmission path can be simplified as compared with the case where the optical transmission paths for transmitting the sample irradiation laser light and the radiation light from the plasma are formed using dedicated optical fibers. Also,
It is possible to reduce the size of the entire element analyzer.

【0031】さらに、請求項12に係る発明はパルスレ
ーザ装置が次の群から運ばれる1つないし複数のレーザ
光源を有することを特徴とするものである。
Furthermore, the invention according to claim 12 is characterized in that the pulse laser device has one or more laser light sources carried from the following group.

【0032】パルスNd:YAGレーザ(基本波および
高調波)、エキシマレーザ、OPOレーザ、色素レー
ザ、半導体レーザ、銅蒸気レーザ、炭素ガスレーザ、窒
素ガスレーザ 上記構成からなる元素分析装置においては多種類にわた
る元素の分析において広範な波長および出力を有するパ
ルスレーザを発振することができる。
Pulsed Nd: YAG laser (fundamental wave and harmonic wave), excimer laser, OPO laser, dye laser, semiconductor laser, copper vapor laser, carbon gas laser, nitrogen gas laser In this analysis, a pulse laser having a wide range of wavelengths and outputs can be oscillated.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)本発明の第
1の実施の形態を図1を参照して説明する。この元素分
析装置は制御装置1、タイミング制御装置2、パルスレ
ーザ装置3a、3b、3c…3n、合成装置4、レーザ
集光レンズ5、分析セル6、蛍光集光レンズ7、蛍光測
定装置8、表示装置9、光ファイバ10およびケーブル
11a、11b、11cから構成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This elemental analysis device includes a control device 1, a timing control device 2, pulse laser devices 3a, 3b, 3c... 3n, a synthesis device 4, a laser condensing lens 5, an analysis cell 6, a fluorescent condensing lens 7, a fluorescent measuring device 8, It comprises a display device 9, an optical fiber 10, and cables 11a, 11b, 11c.

【0034】制御装置1は測定対象元素に従い照射方式
およびパルスレーザ装置3a、3b、3c…3nを選定
する。また、パルスタイミング、試料濃度および蛍光測
定タイミングを制御する。さらに、制御装置1は蛍光測
定装置8からの出力信号を入力し、内蔵の計算機で濃度
を算出し、得られた結果を表示装置9に表示する。
The control device 1 selects the irradiation method and the pulse laser devices 3a, 3b, 3c... 3n according to the element to be measured. Also, it controls the pulse timing, sample concentration, and fluorescence measurement timing. Further, the control device 1 receives an output signal from the fluorescence measurement device 8, calculates the concentration with a built-in computer, and displays the obtained result on the display device 9.

【0035】タイミング制御装置2は照射方式およびパ
ルスタイミング信号に合わせてパルスレーザ装置3a、
3b、3c…3nにレーザ発射信号を出力する。また、
パルスタイミング信号と同期した蛍光測定タイミング信
号を出力する。
The timing control device 2 controls the pulse laser device 3a according to the irradiation method and the pulse timing signal.
The laser emission signals are output to 3b, 3c... 3n. Also,
A fluorescence measurement timing signal synchronized with the pulse timing signal is output.

【0036】パルスレーザ装置3a、3b、3c…3n
はそれぞれ短波長から長波長までの異なるレーザパルス
を発振する。また、レーザ出力がそれぞれのパルスレー
ザ装置3a、3b、3c…3nにおいて相違する。さら
に、パルスレーザ装置3a、3b、3c…3nはレーザ
光源として、望ましくは、パルスNd:YAGレーザ
(基本波および高調波)を有する。上記YAGレーザに
代わる望ましいレーザ光源はエキシマレーザ(XeC
l、KrF、ArF等の希ガスハライド)、OPOレー
ザ、色素レーザ、半導体レーザ、銅蒸気レーザ、炭酸ガ
スレーザ、窒素ガスレーザ等のパルスレーザである。
The pulse laser devices 3a, 3b, 3c... 3n
Oscillates different laser pulses from short wavelength to long wavelength, respectively. Also, the laser output differs between the pulse laser devices 3a, 3b, 3c... 3n. Further, the pulse laser devices 3a, 3b, 3c... 3n preferably have a pulsed Nd: YAG laser (a fundamental wave and a harmonic) as a laser light source. An excimer laser (XeC) is a desirable laser light source instead of the YAG laser.
l, KrF, rare gas halides such as ArF), OPO lasers, dye lasers, semiconductor lasers, copper vapor lasers, carbon dioxide lasers, and pulsed lasers such as nitrogen gas lasers.

【0037】また、合成装置4はパルスレーザ装置3
a、3b、3c…3nからのレーザ光を合成する。レー
ザ集合レンズ5はレーザ光を集光し、分析セル6内に導
入する流体試料に照射する。蛍光集光レンズ7はレーザ
光の照射で発生したプラズマからの放射光を集光し、蛍
光測定装置8に導く。さらに、蛍光測定装置8は分光器
と光電子増倍管とを備え、プラズマからの放射光のう
ち、測定対象元素の固有の波長のみを分光器で分光し、
光電子増倍管で検出する。表示装置9は制御装置1の計
算機で表示処理された測定データを表示する。
The synthesizing device 4 is a pulse laser device 3
a, 3b, 3c... 3n are combined. The laser collective lens 5 condenses laser light and irradiates the fluid sample to be introduced into the analysis cell 6. The fluorescent light condensing lens 7 condenses the radiated light from the plasma generated by the irradiation of the laser light and guides the radiated light to the fluorescence measuring device 8. Further, the fluorescence measurement device 8 includes a spectroscope and a photomultiplier tube, and among the emission light from the plasma, only the wavelength specific to the element to be measured is separated by the spectroscope,
Detect with a photomultiplier tube. The display device 9 displays the measurement data that has been display-processed by the computer of the control device 1.

【0038】分析セル6は流体試料濃度が常に安定に推
移し、分光分析に影響を与えないものであれば、後記の
試料濃度調整装置を設ける必要はない。しかし、採取す
る流体試料が常時濃度に関し変動することが予想される
場合、何らかの試料濃度調整のための手段を備えること
が望ましい。
In the analysis cell 6, if the fluid sample concentration is always stable and does not affect the spectroscopic analysis, it is not necessary to provide a sample concentration adjusting device described later. However, if the fluid sample to be collected is expected to constantly vary in concentration, it is desirable to provide some means for adjusting the sample concentration.

【0039】本実施の形態は上記構成からなり、制御装
置1において測定対象の元素に応じて照射方法が選択さ
れ、いずれかのパルスレーザ装置3a、3b、3c…3
nに発振指令が与えられる。たとえば、ダブルパルス照
射による検出が望ましいとき、発振指令がパルスレーザ
装置3a、3bに与えられたとすると、パルスレーザ装
置3a、3bからレーザパルスが間隔をおいて発射され
る。このレーザ光は合成装置4において合成され、さら
に光ファイバ10を通して伝送され、レーザ集光レンズ
5において集光されて分析セル6内に流れた流体試料に
照射される。
In this embodiment, the irradiation method is selected in the control device 1 according to the element to be measured, and any one of the pulse laser devices 3a, 3b, 3c.
An oscillation command is given to n. For example, when detection by double pulse irradiation is desired, if an oscillation command is given to the pulse laser devices 3a and 3b, laser pulses are emitted from the pulse laser devices 3a and 3b at intervals. This laser light is synthesized in the synthesizing device 4, further transmitted through the optical fiber 10, and irradiated on the fluid sample which has been condensed by the laser condensing lens 5 and has flowed into the analysis cell 6.

【0040】このとき、セル15内ではレーザ光の照射
によってプラズマが発生する。プラズマからの放射光は
蛍光集光レンズ7で集光され、蛍光測定装置8に伝えら
れる。この光は様々な波長の光を含むため測定対象の元
素固有の波長の光のみを分光器で分光する。続いて、分
光で取り出された元素固有の波長を有する光が光電子増
倍管の光電面を照射し、このとき放出された光電子量に
応じて電流が発生し、光電子量に応じた出力信号が得ら
れる。この出力信号は制御装置1の計算機に与えられ
る。
At this time, plasma is generated in the cell 15 by the irradiation of the laser beam. Light emitted from the plasma is collected by the fluorescent light collecting lens 7 and transmitted to the fluorescence measuring device 8. Since this light contains light of various wavelengths, only light having a wavelength specific to the element to be measured is separated by a spectroscope. Subsequently, light having a wavelength unique to the element extracted by the spectroscopy irradiates the photocathode of the photomultiplier tube, a current is generated according to the amount of photoelectrons emitted at this time, and an output signal according to the amount of photoelectrons is generated. can get. This output signal is given to the computer of the control device 1.

【0041】計算機には内蔵のデータベースにレファレ
ンスデータが保存されており、得られた出力信号をA−
D変換した値に基づいて濃度が算出される。さらに、計
算機において表示のための処理を行って結果が表示装置
9に表示される。濃度確認により流体試料中にレーザ光
を照射して分光分析が可能と決定したならば、次のステ
ップで元素分析に入る。
Reference data is stored in a built-in database in the computer.
The density is calculated based on the D-converted value. Further, processing for display is performed in the computer, and the result is displayed on the display device 9. If it is determined that the fluid sample can be irradiated with laser light by the concentration check and spectroscopic analysis is possible, element analysis is started in the next step.

【0042】本実施の形態においては測定する試料の採
取箇所と連絡する分析セル6に試料を導入しつつ、多種
類の元素をオンラインで、かつリアルタイムにて検出す
ることが可能になる。
In the present embodiment, it is possible to detect various types of elements online and in real time while introducing the sample into the analysis cell 6 communicating with the sampling location of the sample to be measured.

【0043】さらに、オンラインでの元素分析が可能に
なることによりオフライン方式のものと比べて、作業を
格段に簡素化することができ、また、廃棄物の発生量を
著しく低減することが可能になる。
Further, since the elemental analysis can be performed on-line, the operation can be greatly simplified as compared with the off-line type, and the amount of generated waste can be significantly reduced. Become.

【0044】また、リアルタイムでの元素分析が可能に
なることで、分析結果を得るまでの時間が短縮され、タ
イムリーに分析データを提供することができる。
Further, since the elemental analysis can be performed in real time, the time required for obtaining the analysis result is shortened, and the analysis data can be provided in a timely manner.

【0045】さらに、元素分析に伴う多くの作業を遠隔
操作によって行うことが可能になる。これにより、測定
対象の試料を扱う場所と分析室との完全な隔離を図るこ
とができ、たとえば、人体に致命的な危害を及ぼす試料
を扱うようなときも、人体が危険にさらされるのを回避
することが可能になる。
Further, many operations associated with elemental analysis can be performed by remote control. This makes it possible to completely isolate the place where the sample to be measured is handled from the analysis room.For example, when handling a sample that causes fatal harm to the human body, the human body is not put at risk. It becomes possible to avoid.

【0046】なお、本実施の形態の蛍光測定装置8は分
光器に代えて、バンドパスフィルタを用いてもよい。ま
た、光電子増倍管に代わる、光電子検出手段としてフォ
トダイオードアレイまたはフオトトランジスタアレイも
しくは電荷結合素子(CCD)を使用することができ
る。
The fluorescence measuring device 8 of the present embodiment may use a band pass filter instead of the spectroscope. Further, a photodiode array, a phototransistor array, or a charge-coupled device (CCD) can be used as a photoelectron detector instead of the photomultiplier tube.

【0047】また、蛍光測定装置8の分光器には入射す
る光を元素の波長に対応する分散素子を用いて元素総合
の干渉効果を少なくする。望ましい分散素子はプリズ
ム、回析格子、干渉フィルタなどである。
In the spectroscope of the fluorescence measuring device 8, the dispersive element corresponding to the wavelength of the element is used for the incident light to reduce the total interference effect of the element. Desirable dispersion elements are prisms, diffraction gratings, interference filters and the like.

【0048】また、プラズマからの放射光を積分球ある
いは多重反射鏡を用いて集光し、光電子増倍管等の光電
子検出手段に効率よく集めるようにしてもよい。
The light emitted from the plasma may be condensed by using an integrating sphere or a multiple reflecting mirror, and may be efficiently collected by a photoelectron detector such as a photomultiplier.

【0049】さらに、必要に応じて照射したレーザ光を
多重反射鏡を用いて集光し、再度試料に照射して効率よ
く加熱するようにしてもよい。
Further, if necessary, the irradiated laser beam may be condensed by using a multiple reflection mirror, and may be again irradiated on the sample to heat it efficiently.

【0050】本実施の形態によれば、複雑な前処理工程
を必要とせず、多種類の元素をオンラインで、かつリア
ルタイムに検出し、さらに定量することが可能になる。
According to the present embodiment, it is possible to detect and quantify various types of elements online and in real time without requiring a complicated pretreatment step.

【0051】また、オンラインでの元素分析が可能にな
ることによりオンライン方式のものと比べて、作業を格
段に簡素化することができ、また廃棄物の発生量を著し
く低減することが可能になる。さらに、分析データをタ
イムリーに提供することができる。
Further, since the elemental analysis can be performed on-line, the operation can be greatly simplified as compared with the on-line type, and the amount of generated waste can be significantly reduced. . Further, analysis data can be provided in a timely manner.

【0052】(第2の実施の形態)さらに、本発明の第
2の実施の形態を図2および図3を参照して説明する。
図2において、本実施の形態は分析セル6に設けられる
試料濃度調整装置を除いて主要な構成は第1の実施の形
態と同一である。この試料濃度調整装置は流体試料を試
料サンプリングライン12を通して導く試料タンク13
と、希釈用純水を貯留する純水タンク14と、流体試料
と純水との混合流体を受け入れるセル15と、セル15
内の混合流体を汲み上げる一方、ドレンを排出するポン
プ16と、ドレンを図示しないピットないし回収容器に
導くためのドレンライン17とを備えている。このセル
15にはレーザ光を集光するレーザ集光レンズ5および
蛍光を集光する蛍光集光レンズ7が設けられる。
(Second Embodiment) Further, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 2, the main configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment except for the sample concentration adjusting device provided in the analysis cell 6. The sample concentration adjusting device includes a sample tank 13 for guiding a fluid sample through a sample sampling line 12.
A pure water tank 14 for storing pure water for dilution; a cell 15 for receiving a mixed fluid of a fluid sample and pure water;
The pump is provided with a pump 16 for pumping the mixed fluid therein and discharging the drain, and a drain line 17 for guiding the drain to a pit or a collection container (not shown). The cell 15 is provided with a laser focusing lens 5 for focusing laser light and a fluorescence focusing lens 7 for focusing fluorescence.

【0053】本実施の形態は上記構成からなり、流体試
料の濃度が、たとえば元素分析中に上昇し、測定レンジ
から外れてしまうようなとき、流体試料の濃度を調整す
る。この試料濃度の調整は分析セル6に導く純水タンク
14からの純水によって希釈する方法で実施する。
The present embodiment has the above configuration, and adjusts the concentration of the fluid sample when the concentration of the fluid sample rises, for example, during elemental analysis and goes out of the measurement range. This adjustment of the sample concentration is performed by a method of diluting with pure water from a pure water tank 14 leading to the analysis cell 6.

【0054】濃度決定手順は次のステップからなる。図
3において、初めに、蛍光量を測定する(ステップ10
1)。次に、レファレンスの検量線と比較する(ステッ
プ102)。次に、検量可能か、否かを判定する(ステ
ップ103)。次に、判定の結果、検量可能なとき、試
料を10倍に希釈する(ステップ104)。希釈回数を
保存し(ステップ105)、ステップ101に戻る。判
定の結果、検量不可のとき、測定濃度を読み取り(ステ
ップ106)、次に、濃度を希釈量で校正し(ステップ
107)、濃度を決定する(ステップ108)。
The procedure for determining the density includes the following steps. In FIG. 3, first, the amount of fluorescence is measured (step 10).
1). Next, a comparison is made with a reference calibration curve (step 102). Next, it is determined whether calibration is possible (step 103). Next, when the result of the determination indicates that calibration is possible, the sample is diluted 10-fold (step 104). The number of dilutions is stored (step 105), and the process returns to step 101. If the result of determination is that calibration is impossible, the measured concentration is read (step 106), and then the concentration is calibrated with the dilution amount (step 107), and the concentration is determined (step 108).

【0055】本実施の形態においては、元素分析中、何
らかの理由により流体試料濃度が濃くなり、測定レンジ
を超えたとき、試料濃度調整装置によって試料濃度をレ
ーザ光の照射によって分光分析をなし得るある値まで下
げる。これにより、試料濃度を常に検出可能な感度域に
保持することが可能になる。
In the present embodiment, during the elemental analysis, when the fluid sample concentration becomes high for some reason and exceeds the measurement range, the sample concentration can be analyzed by irradiating the sample concentration with laser light by the sample concentration adjusting device. Down to the value. This makes it possible to always maintain the sample concentration in a detectable sensitivity range.

【0056】本実施の形態によれば、特に分析セル6に
導入する流体試料の濃度が高くなるときも、検出可能な
感度域に調整することができる。さらに、測定ダイナミ
ックレンジをより広くすることが可能になる。
According to the present embodiment, especially when the concentration of the fluid sample to be introduced into the analysis cell 6 is high, the sensitivity can be adjusted to a detectable range. Further, the measurement dynamic range can be made wider.

【0057】(第3の実施の形態)さらに、本発明の第
3の実施の形態を図4および図5を参照して説明する。
図4において、元素分析装置の主要な構成は第1の実施
の形態のものと同一であるが、本実施の形態では上述し
た分析セルに代えて、検出におけるS/N比を良好に保
つ流体薄膜生成装置を備えた分析セル18を用いる点が
異なる。また、蛍光集光レンズ7と蛍光測定装置8との
間の光伝送路が光ファイバ19によって構成されてい
る。
(Third Embodiment) Further, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 4, the main configuration of the elemental analyzer is the same as that of the first embodiment. However, in this embodiment, instead of the above-described analysis cell, a fluid that maintains a good S / N ratio in detection is used. The difference is that an analysis cell 18 equipped with a thin film generator is used. An optical transmission path between the fluorescence condenser lens 7 and the fluorescence measurement device 8 is constituted by an optical fiber 19.

【0058】上記の流体試料の液体薄膜生成装置を備え
た分析セル18の詳細を図5に示している。この分析セ
ル18は試料の薄膜Fを生成するように流体を吹き出す
ノズル20と、ノズル20から吹き出した流体試料を回
収する試料タンク21と、試料を汲み上げるポンプ22
と、試料を測定ポイントにかけて循環させる循環ライン
23と、薄膜生成を制御するコントローラ24とから構
成されている。また、分析セル18には薄膜Fにレーザ
光を照射し、プラズマPを発生させるレーザ集光レンズ
5およびプラズマPからの放射光を集光する蛍光集光レ
ンズ7が設けられている。
FIG. 5 shows the details of the analysis cell 18 provided with the above-mentioned liquid thin film generating apparatus for a fluid sample. The analysis cell 18 includes a nozzle 20 for blowing a fluid so as to generate a thin film F of a sample, a sample tank 21 for collecting the fluid sample blown from the nozzle 20, and a pump 22 for pumping the sample.
And a circulation line 23 for circulating the sample over the measurement point, and a controller 24 for controlling the thin film formation. The analysis cell 18 is provided with a laser condenser lens 5 for irradiating the thin film F with laser light to generate plasma P and a fluorescent condenser lens 7 for condensing light emitted from the plasma P.

【0059】本実施の形態は上記構成からなり、パルス
レーザ装置3a、3b…3nのいずれかにより発射され
るレーザパルサがレーザ集光レンズ5から試料に照射さ
れる。ここで、試料は、たとえば塩化第二鉄の水溶液で
あり、試料中に含まれるFeを分析するものとする。F
eを分析する場合、試料溶液中に直接レーザ光を集光す
るやり方ではFeの蛍光を検出できないことが実験的に
確認されている。また、溶液上面にレーザ光を照射した
場合、蛍光は検出可能であるが、溶液の波立ちによりプ
ラズマが安定しないで、検出下限は100000p.
p.m程度に留まっている。そこで、試料を高速で循環
させて薄膜化し、薄膜表面にレーザ光を集光するように
する。
In this embodiment, the sample is irradiated from the laser condenser lens 5 with a laser pulser emitted from any of the pulse laser devices 3a, 3b,... 3n. Here, the sample is, for example, an aqueous solution of ferric chloride, and Fe contained in the sample is analyzed. F
It has been experimentally confirmed that when e is analyzed, the fluorescence of Fe cannot be detected by directly condensing the laser light into the sample solution. When the upper surface of the solution is irradiated with laser light, fluorescence can be detected, but the plasma is not stable due to the wave of the solution, and the lower limit of detection is 100,000 p.
p. m. Therefore, the sample is circulated at a high speed to form a thin film, and the laser light is focused on the thin film surface.

【0060】ノズル20から吹き出した試料は薄膜Fと
なって下方に流れる。この薄膜Fにレーザ集光レンズ5
で集光されたレーザ光が照射され、プラズマPが発生す
る。このプラズマPは試料の薄膜化により安定に発生す
る。放射光は蛍光集光レンズ7で集光されて光ファイバ
19を通して蛍光測定装置8に伝送される。蛍光測定装
置8での元素の検出方法は先の第1の実施の形態で説明
したものと基本的に同一である。
The sample blown out from the nozzle 20 flows downward as a thin film F. A laser condensing lens 5 is provided on the thin film F.
The laser beam condensed at is irradiated, and plasma P is generated. This plasma P is generated stably by thinning the sample. The emitted light is collected by the fluorescent light condensing lens 7 and transmitted to the fluorescence measuring device 8 through the optical fiber 19. The method of detecting the elements in the fluorescence measuring device 8 is basically the same as that described in the first embodiment.

【0061】かくして、流体試料のための液体薄膜生成
装置を用いて安定してプラズマを発生させることが可能
になり、検出下限値を格段に小さい3p.p.m程度に
下げることができる。
Thus, it is possible to stably generate plasma using the liquid thin film generating apparatus for a fluid sample, and the lower limit of detection is significantly smaller than 3 p. p. m.

【0062】本実施の形態においては、特に試料を高速
で吹き出して薄膜化し、自由表面上にレーザを照射する
ことにより溶液中に集光する方法と比べて溶液によるレ
ーザ光および蛍光の吸収が激減し、プラズマ生成効率が
格段に高くなる。また、蛍光の損失が少なくなり、検出
感度を良好に保持することが可能になる。
In this embodiment, in particular, the absorption of laser light and fluorescence by the solution is drastically reduced as compared with the method in which the sample is blown out at a high speed to form a thin film and the free surface is irradiated with a laser to condense it in the solution. As a result, the plasma generation efficiency is significantly increased. In addition, the loss of fluorescence is reduced, and the detection sensitivity can be kept good.

【0063】また、試料照射用レーザ光およびプラズマ
からの放射光を光ファイバ10、19によって伝送する
ので、元素分析に伴う多くの作業を遠隔操作で行うこと
ができる。これにより、測定対象の試料を扱う場所と分
析室との完全な隔離を図ることができ、たとえば人体に
致命的な危害を及ぼす試料を扱うようなときも、人体が
危険にさらされるのを回避することが可能になる。
Further, since the laser light for irradiating the sample and the light emitted from the plasma are transmitted by the optical fibers 10 and 19, many operations involved in elemental analysis can be performed by remote control. This makes it possible to completely isolate the place where the sample to be measured is handled from the analysis room, and to avoid putting the human body at risk, for example, when handling a sample that causes fatal harm to the human body. It becomes possible to do.

【0064】また、遠隔操作により多くの測定場所で多
数の試料を同時に分析することができる。
Further, a large number of samples can be analyzed simultaneously at many measurement places by remote control.

【0065】なお、本実施の形態はプラズマ発生がより
効果的に果たされるように雰囲気ガスとして希ガスを分
析セル25内に供給してもよい。
In this embodiment, a rare gas may be supplied as an atmospheric gas into the analysis cell 25 so that the plasma generation is more effectively performed.

【0066】本実施の形態によれば、特にレーザ光また
は蛍光の吸収が大きい流体試料を分析するときも、液体
薄膜生成装置によって試料を薄膜状態に保持することが
できる。これにより、プラズマ生成効率が高くなり、ま
た、蛍光の損失が減少し、検出感度を良好に保つことが
可能になる。
According to the present embodiment, even when analyzing a fluid sample having a large absorption of laser light or fluorescence, the sample can be kept in a thin film state by the liquid thin film generating apparatus. As a result, the plasma generation efficiency is increased, the loss of fluorescence is reduced, and the detection sensitivity can be kept good.

【0067】(第4の実施の形態)さらに、本発明の第
4の実施の形態を図6を参照して説明する。本実施の形
態の元素分析装置はS/N比を良好に保つために第3の
実施の形態の分析セルと異なるミスト生成装置を有する
分析セル25を備えている。この分析セル25を除いて
他の構成は第1の実施の形態と同一である。このミスト
生成装置は試料のミストMを吹き出すノズル26と、ノ
ズル26から吹き出した流体を回収する試料タンク27
と、ミストを生成する超音波振動子28と、試料を測定
ポイントにかけて循環させる循環ライン29とからな
る。また、分析セル25にはミストMにレーザ光を照射
し、プラズマPを発生させるレーザ集光レンズ5および
プラズマPの放射光を集光する蛍光集光レンズ7が設け
られている。
(Fourth Embodiment) Further, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The element analyzer of the present embodiment includes an analysis cell 25 having a mist generator different from the analysis cell of the third embodiment in order to maintain a good S / N ratio. Except for the analysis cell 25, the other configuration is the same as that of the first embodiment. The mist generating device includes a nozzle 26 for blowing out a mist M of a sample, and a sample tank 27 for collecting a fluid blown out from the nozzle 26.
And a circulating line 29 that circulates the sample over the measurement point. Further, the analysis cell 25 is provided with a laser condenser lens 5 that irradiates the mist M with laser light to generate plasma P and a fluorescent condenser lens 7 that collects radiated light of the plasma P.

【0068】本実施の形態は上記構成からなり、先に述
べた第3の実施の形態と同様な働きを得ることができ
る。すなわち、ここでは流体試料の薄膜を生成するのに
代えて、塩化第二鉄水溶液に含まれるFeを分析するの
に流体試料をミスト状に保持する。超音波振動子28が
動作すると、試料タンク27内の流体試料は細かなミス
トとなり、循環ライン29を通ってノズル26に達す
る。次いで、ミストはノズル26から下方に吹き出す。
この細かなミストMにレーザ光が当たってプラズマPが
発生する。このプラズマPは試料のミスト化によって安
定に発生する。プラズマPからの放射光は蛍光集光レン
ズ7で集光されて光ファイバ19を通して蛍光測定装置
8に伝送される。
This embodiment has the above structure, and can obtain the same function as that of the third embodiment. That is, instead of forming a thin film of the fluid sample, the fluid sample is held in a mist state for analyzing Fe contained in the aqueous ferric chloride solution. When the ultrasonic transducer 28 operates, the fluid sample in the sample tank 27 becomes fine mist and reaches the nozzle 26 through the circulation line 29. Next, the mist blows downward from the nozzle 26.
When the laser light is applied to the fine mist M, plasma P is generated. This plasma P is generated stably by the mist of the sample. Light emitted from the plasma P is condensed by the fluorescence condenser lens 7 and transmitted to the fluorescence measurement device 8 through the optical fiber 19.

【0069】本実施の形態においては、特に試料がミス
ト状態となって測定ポイントに達し、そこに照射される
レーザ光によってプラズマが生じることから、ミスト化
した試料によって自由表面積が拡大する。これにより、
溶液中にレーザ光を集光する方法と比べて溶液によるレ
ーザ光および蛍光の吸収が激減し、プラズマ生成効率が
格段に高くなる。また、蛍光の損失が減少し、検出感度
を良好に保つことが可能になる。
In the present embodiment, particularly, the sample is in a mist state, reaches the measurement point, and plasma is generated by the laser beam irradiated thereon, so that the free surface area is increased by the mist-formed sample. This allows
As compared with the method of condensing laser light in a solution, the absorption of laser light and fluorescence by the solution is drastically reduced, and the plasma generation efficiency is significantly increased. In addition, the loss of fluorescence is reduced, and the detection sensitivity can be kept good.

【0070】本実施の形態によれば、特にレーザ光また
は蛍光の吸収の大きい流体試料を分析するときも、ミス
ト生成装置によって試料をミスト状態に保持することが
できる。これにより、プラズマ生成効率が高くなり、ま
た、蛍光の損失が減少し、検出感度を良好に保つことが
可能になる。
According to the present embodiment, the sample can be kept in the mist state by the mist generating device even when analyzing a fluid sample having a large absorption of laser light or fluorescence. As a result, the plasma generation efficiency is increased, the loss of fluorescence is reduced, and the detection sensitivity can be kept good.

【0071】(第5の実施の形態)さらに、本発明の第
5の実施の形態を図7を参照して説明する。この元素分
析装置の光伝送路は多バンドル光ファイバ30によって
構成されている。これは上述したレーザ光伝送用光ファ
イバ10および蛍光伝送用光ファイバ19に代えて用い
られる。
(Fifth Embodiment) Further, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The optical transmission path of this element analyzer is constituted by a multi-bundle optical fiber 30. This is used in place of the optical fiber 10 for transmitting laser light and the optical fiber 19 for transmitting fluorescence described above.

【0072】このような構成からなる元素分析装置にお
いては試料照射用レーザ光およびプラズマからの放射光
を導く光伝送路が多バンドル光ファイバ30で構成され
るので、それぞれの光伝送路を専用の光ファイバを用い
て構成するものと比べて、光伝送路を簡素化することが
できる。また、元素分析装置全体を小型化することが可
能になる。
In the elemental analyzer having such a configuration, since the optical transmission lines for guiding the sample irradiation laser light and the radiation light from the plasma are constituted by the multi-bundle optical fiber 30, each optical transmission line is dedicated. The optical transmission path can be simplified as compared with a configuration using optical fibers. In addition, it is possible to reduce the size of the entire element analyzer.

【0073】本実施の形態によれば、試料照射用レーザ
光およびプラズマからの放射光を伝送する光伝送路を多
バンドル光ファイバ30によって構成したので、光伝送
路を簡素化することができる。また、元素分析装置全体
を小型化することが可能になる。
According to the present embodiment, since the optical transmission line for transmitting the laser light for irradiating the sample and the radiation light from the plasma is constituted by the multi-bundle optical fiber 30, the optical transmission line can be simplified. In addition, it is possible to reduce the size of the entire element analyzer.

【0074】(第6の実施の形態)さらに、本発明の第
6の実施の形態を図8を参照して説明する。この元素分
析装置はレーザ光伝送用光ファイバ10と蛍光用伝送用
光ファイバ19と結ばれる、レーザ光を合成する合成装
置31と、分析セル8に設けられるレーザ光および蛍光
を集光する集光レンズ32と、これらの合成装置31と
集光レンズ32との間に光伝走路を構成する光ファイバ
33とを備えている。
(Sixth Embodiment) Further, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This elemental analyzer is connected to an optical fiber 10 for transmitting laser light and an optical fiber 19 for transmitting fluorescence, and is provided with a synthesizing device 31 for synthesizing laser light, and a condensing device provided in the analysis cell 8 for condensing laser light and fluorescence. A lens 32 and an optical fiber 33 constituting an optical transmission path between the synthesizing device 31 and the condenser lens 32 are provided.

【0075】このような構成からなる元素分析装置にお
いてはレーザ光合成を合成装置31によって、また、レ
ーザ光および蛍光の集光を単一の集光レンズ32によっ
てそれぞれ果たすことができる。このため、光伝送路は
1本の光ファイバ33のみによって構成することが可能
になる。したがって、試料照射用レーザ光およびプラズ
マからの放射光を伝送する光伝送路をそれぞれ専用の光
ファイバを用いて構成するものと比べて、光伝走路を簡
素化することができる。また、元素分析装置全体を小型
化することが可能になる。
In the element analyzer having such a structure, laser beam synthesis can be achieved by the synthesizer 31 and laser light and fluorescence can be focused by the single focusing lens 32, respectively. For this reason, the optical transmission path can be constituted by only one optical fiber 33. Therefore, the optical transmission path can be simplified as compared with the case where the optical transmission paths for transmitting the laser light for irradiating the sample and the radiation light from the plasma are formed using dedicated optical fibers. In addition, it is possible to reduce the size of the entire element analyzer.

【0076】本実施の形態によれば、レーザ光用光伝送
路および蛍光用光伝送路を単一の光ファイバ33によっ
て構成したので、光伝送路を簡素化することができる。
また、元素分析装置全体を小型化することが可能にな
る。
According to the present embodiment, since the optical transmission line for laser light and the optical transmission line for fluorescence are constituted by a single optical fiber 33, the optical transmission line can be simplified.
In addition, it is possible to reduce the size of the entire element analyzer.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明によれば、複雑な前処理工程を必
要としないで、多種類の元素をオンラインで、かつリア
ルタイムにて検出することができる。さらに、定量する
ことが可能になる。
According to the present invention, many kinds of elements can be detected online and in real time without a complicated pretreatment step. In addition, quantification is possible.

【0078】さらに、オンラインでの元素分析が可能で
あって、作業を格段に簡素化することができ、また、廃
棄物の発生量を著しく低減することが可能になる。
Further, elemental analysis can be performed on-line, the operation can be greatly simplified, and the amount of waste generated can be significantly reduced.

【0079】また、分析データをタイムリーに提供する
ことができる。
Further, analysis data can be provided in a timely manner.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による元素分析装置の第1の実施の形態
を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an element analyzer according to the present invention.

【図2】本発明による元素分析装置の第2の実施の形態
を示す構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the elemental analyzer according to the present invention.

【図3】本発明の試料濃度決定方法の一例を示すフロー
チャート。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a sample concentration determination method according to the present invention.

【図4】本発明による元素分析装置の第3の実施の形態
を示す構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the elemental analyzer according to the present invention.

【図5】本発明の液体薄膜生成装置の詳細を示す構成
図。
FIG. 5 is a configuration diagram showing details of a liquid thin film generation device of the present invention.

【図6】本発明による元素分析装置の第4の実施の形態
を示す構成図。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the elemental analyzer according to the present invention.

【図7】本発明による元素分析装置の第5の実施の形態
を示す構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the elemental analyzer according to the present invention.

【図8】本発明による元素分析装置の第6の実施の形態
を示す構成図。
FIG. 8 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the elemental analyzer according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御装置 3a、3b、3c…3n パルスレーザ装置 4 合成装置 5 レーザ集光レンズ 6、18、25 分析セル 7 蛍光集光レンズ 8 蛍光測定装置 10、33 光ファイバ 19 蛍光伝送用光ファイバ 30 多バンドル光ファイバ 34 集光レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control device 3a, 3b, 3c ... 3n Pulse laser device 4 Synthesizing device 5 Laser condensing lens 6, 18, 25 Analysis cell 7 Fluorescent condensing lens 8 Fluorescence measuring device 10, 33 Optical fiber 19 Fluorescent transmission optical fiber 30 Many Bundle optical fiber 34 condenser lens

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Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料に照射するレーザ光の波長、出力お
よびレーザ光の照射タイミングを最適に保つ制御信号を
出力する装置と、与えられる指令に応じてレーザパルス
を発振する複数個のパルスレーザ装置と、与えられる試
料照射用レーザ光を合成する合成装置と、レーザ光を集
光して器内に導入した試料に照射するレーザ集光レンズ
およびレーザ光の照射された試料で発生したプラズマか
らの放射光を集光する蛍光集光レンズを有する分析セル
と、該蛍光集光レンズで集光される光のうち、測定対象
元素の固有の波長を有する光を検出する蛍光測定装置と
を備えてなる元素分析装置。
1. A device for outputting a control signal for keeping a wavelength and an output of a laser beam to be irradiated on a sample and an irradiation timing of the laser beam optimally, and a plurality of pulse laser devices for oscillating a laser pulse in accordance with a given command And a synthesis device for synthesizing a given sample irradiation laser beam, a laser focusing lens for focusing the laser beam and irradiating the sample introduced into the vessel, and a plasma generated from the sample irradiated with the laser beam. An analysis cell having a fluorescence condensing lens for condensing emitted light, and a fluorescence measurement device for detecting light having a unique wavelength of the element to be measured among the light condensed by the fluorescence condensing lens. Element analyzer.
【請求項2】 前記分析セルが検出可能な感度域に試料
濃度を保つように試料濃度調整装置を備えることを特徴
とする請求項1記載の元素分析装置。
2. The element analyzer according to claim 1, further comprising a sample concentration adjusting device for maintaining the sample concentration in a sensitivity range where the analysis cell can detect.
【請求項3】 前記分析セルが大気または希ガス雰囲気
において試料の薄膜状態を保持する薄膜生成装置を備え
ることを特徴とする請求項1記載の元素分析装置。
3. The element analyzer according to claim 1, wherein the analysis cell includes a thin film generator for maintaining a thin film state of the sample in an atmosphere or a rare gas atmosphere.
【請求項4】 前記薄膜生成手段に代えて、大気または
希ガス雰囲気で試料のミスト状態を保つミスト生成装置
を設けたことを特徴とする請求項3記載の元素分析装
置。
4. The elemental analyzer according to claim 3, wherein a mist generator for maintaining a mist state of the sample in an atmosphere or a rare gas atmosphere is provided instead of the thin film generator.
【請求項5】 前記蛍光測定装置がレーザ光の照射によ
って発生したプラズマからの照射光のうち、測定対象元
素の固有の波長の光を分光する分光器と、この分光器か
らの光を検出する光電子増倍管とを備えることを特徴と
する請求項1記載の元素分析装置。
5. A spectroscope for spectrally separating light having a specific wavelength of an element to be measured, from among irradiation light from plasma generated by irradiation of laser light, and detecting the light from the spectrometer. The element analyzer according to claim 1, further comprising a photomultiplier tube.
【請求項6】 前記分光器が測定対象元素の波長に対応
するプリズムまたは回析格子あるいは干渉フィルタを備
えることを特徴とする請求項5記載の元素分析装置。
6. The element analyzer according to claim 5, wherein the spectroscope includes a prism, a diffraction grating, or an interference filter corresponding to the wavelength of the element to be measured.
【請求項7】 前記分光器に代えて、ハンドパスフィル
タを設けたことを特徴とする請求項5記載の元素分析装
置。
7. The element analyzer according to claim 5, wherein a hand-pass filter is provided instead of the spectroscope.
【請求項8】 前記光電子増倍管に代えて、フォトダイ
オートアレイまたはフォトトランジスタアレイもしくは
電荷結合素子を設けたことを特徴とする請求項5記載の
元素分析装置。
8. The elemental analyzer according to claim 5, wherein a photo diode array, a photo transistor array, or a charge-coupled device is provided instead of the photomultiplier tube.
【請求項9】 さらに、前記合成装置から前記分析セル
の該レーザ集光レンズにかけての光伝送路にレーザ光伝
送用光ファイバを具備すると共に、前記分析セルの該蛍
光集光レンズから前記蛍光測定装置にかけての光伝送路
に蛍光伝送用光ファイバを備え、元素分析に伴う作業を
遠隔操作で行うようにしたことを特徴とする請求項1記
載の元素分析装置。
9. An optical transmission path from the synthesizing apparatus to the laser condensing lens of the analysis cell, comprising an optical fiber for transmitting laser light, and measuring the fluorescence from the fluorescence condensing lens of the analysis cell. 2. The elemental analyzer according to claim 1, wherein an optical fiber for fluorescence transmission is provided in an optical transmission path leading to the device, and an operation associated with the elemental analysis is performed by remote control.
【請求項10】 前記レーザ光伝送用光ファイバおよび
前記蛍光伝送用光ファイバに代えて、多バンドル光ファ
イバを設けたことを特徴とする請求項9記載の元素分析
装置。
10. The elemental analyzer according to claim 9, wherein a multi-bundle optical fiber is provided in place of the optical fiber for transmitting laser light and the optical fiber for transmitting fluorescence.
【請求項11】 前記分析セルの該レーザ集光レンズお
よび該蛍光集光レンズに代えて、試料照射用レーザ光を
集光すると共に、試料で発生したプラズマからの放射光
を集光する集光レンズを設け、前記合成装置から前記集
光レンズにかけてのレーザ光用光伝送路および前記集光
レンズから前記合成装置にかけての蛍光用光伝送路を単
一の光ファイバによって構成し、レーザ光および蛍光の
双方を前記単一の光ファイバを通して伝送するようにし
たことを特徴とする請求項1記載の元素分析装置。
11. A condenser for condensing laser light for irradiating a sample and condensing radiated light from plasma generated in the sample instead of the laser condenser lens and the fluorescence condenser lens of the analysis cell. A lens, and an optical transmission path for laser light from the synthesizing device to the condensing lens and an optical transmission line for fluorescence from the condensing lens to the synthesizing device are constituted by a single optical fiber; 2. The elemental analyzer according to claim 1, wherein both are transmitted through said single optical fiber.
【請求項12】 前記パルスレーザ装置が次の群から運
ばれる1つないし複数のレーザ光源を有することを特徴
とする請求項1ないし11のいずれか1項記載の元素分
析装置。 パルスNd:YAGレーザ(基本波および高調波)、エ
キシマレーザ、OPOレーザ、色素レーザ、半導体レー
ザ、銅蒸気レーザ、炭酸ガスレーザ、窒素ガスレーザ
12. The elemental analyzer according to claim 1, wherein said pulsed laser apparatus has one or more laser light sources carried from the following groups. Pulsed Nd: YAG laser (fundamental and harmonic), excimer laser, OPO laser, dye laser, semiconductor laser, copper vapor laser, carbon dioxide laser, nitrogen gas laser
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