JP2000329697A - 高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次元面検出器では、強弱の光源を同時に測
定する場合、異なる時間で２回露光する必要がある。ま
た、データの転送に時間がかかる。 【解決手段】 結像する前の分光された光を別方向に分
割するために光軸上に光分割装置を配置し、分割された
光路上に光遮断装置と二次元面検出器を複数個備える手
段である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】高周波誘導結合プラズマ発光
分光分析装置に関し、特に二次元面検出器を用いた装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来は、二次元面検出器ではなく光電子
増倍管を用いた装置が使われていた。光電子増倍管を用
いた装置では、ある特定波長の光強度しか測定できない
ため、近傍の波長の光強度を測定する際には、分光器の
波長を微小に動かす必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】光電子増倍管を用いる
場合には、分析する光のみが検出器に入射するように分
光器が構成される。したがって、目的波長の近傍のデー
タを取得するためには、分光器の波長を微少に駆動する
必要がある。単純に光電子増倍管を二次元面検出器に置
き換えた場合には分析する光の近傍の光がすべて入射で
きるが、光電子増倍管で短時間に測定が可能であるのに
対し、二次元面検出器では、露光後電荷を転送する時間
が必要となるので、データの取得に時間がかかる。ま
た、強い光のピークの近傍に弱い光のピークがある場合
には、露光時間を強い光用と弱い光用に分けて２回露光
する必要がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】結像する前の分光された
光を別方向に分割するために光軸上に光分割装置を配置
し、分割された光路上に光遮断装置と二次元面検出器を
複数個備える手段である。

【０００５】

【作用】複数個の光遮断装置と二次元面検出器を用い、
強い光用と弱い光用の露光時間で各々測定することによ
り、一度に目的波長の近傍の測定を行うことができる。
また片方の二次元面検出器が電荷を転送している間に、
もう一方の露光が行えるため測定時間の短縮が計れる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下実施例に基づき、詳細に説明
する。図１は、本発明の実施例である。図示しないプラ
ズマ発生装置によってプラズマ１が生成し、図示しない
試料導入装置によってプラズマ１に試料が導入され、プ
ラズマ１から分析に供される光が発光する。プラズマ１
から出た光は、レンズ２により入口スリット３に集光さ
れ、コリメーティングミラー４により平行光線となり、
平行光線はグレーティング５により分光され、分光され
た光はカメラミラー６により結像される。結像される直
前の光路上に光分割装置７を配置し、透過した光は光遮
断装置Ａ８を通り二次元面検出器Ａ９に結像し、反射し
た光は光遮断装置Ｂ１０を通り二次元面検出器Ｂ１１に
結像する。

【０００７】光分割装置７として石英板にアルミニウム
を蒸着したハーフミラーを用いた。アルミニウムの蒸着
膜の厚さを変えることにより、透過と反射の比を変更す
ることができる。また、別の方法として鏡面を有する円
盤の一部を短冊状に複数切り取り、中心にモーターを取
り付け回転させた。切り取る部分を多くすることで、透
過と反射の比を変更することができる。

【０００８】光遮断装置８および１０は機械的シャッタ
ーを用い、二次元面検出器９および１１はＣＣＤ（電荷
結合素子）を用いた。検出器としては、ＣＩＤ、ダイオ
ードアレイでもよく、ＣＣＤに限定されるものではな
い。はじめに、透過光と反射光の比が１（透過光：反射
光＝１：１）である場合について説明する。

【０００９】複数の分析線を測定する場合、二次元検出
器を用いると電荷の転送に時間がかかるため測定時間が
より多くかかってしまう。そこで図３に示したように、
光遮断装置Ａ８を開閉し二次元面検出器Ａ９の露光終了
後電荷を読み出している間に、グレーティング５を駆動
し波長を動かした後、光遮断装置Ｂ１０を開閉し二次元
面検出器Ｂ１１で露光する事ができる。二次元面検出器
Ｂ１１で露光終了後電荷を読み出している間に、再度グ
レーティング５を駆動し波長を動かした後、光遮断装置
Ａ８を開閉し二次元面検出器Ａ９で露光することができ
る。この様に複数個の光遮断装置と二次元検出器を交互
に露光し電荷を読み出すことにより測定時間の短縮が計
れる。

【００１０】二次元面検出器の測定される範囲に強い光
と弱い光が混在した場合、強い光を基準に露光した場合
は弱い光が十分な強度で検出できず、逆に弱い光を基準
に露光した場合は強い光は飽和してしまい測定できな
い。このため２回露光して読み出さねばならず測定に時
間がかかる。このとき図４に示したように、光遮断装置
Ａ８の開時間を長くして二次元面検出器Ａ９の露光時間
を弱い光用として長く設定し、光遮断装置Ｂ１０の開時
間を短くして二次元面検出器Ｂ１１の露光時間を強い光
用として短く設定することにより、一度の露光で強い光
と弱い光のデータを得ることができ、測定時間の短縮が
計れる。

【００１１】実際の測定データを図６に示した。これは
Ａが２秒露光、Ｂが１秒露光した時の結果である。２秒
露光（Ａ）した場合一番右のピークは飽和してしまって
いるが、２番目のピークはほぼ最大の強度を示してい
る。また、２秒露光（Ａ）のピークは、１秒露光（Ｂ）
のピークの２倍となっており、測定がきちんと行われた
事が確認できた。

【００１２】つぎに、透過光と反射光の比が４（透過
光：反射光＝４：１）である場合について説明する。透
過光と反射光の比は１以上であればいくつでもよく、限
定されるものではない。前述したように、二次元面検出
器の測定される範囲に強い光と弱い光が混在した場合、
強い光を基準に露光した場合は弱い光が十分な強度で検
出できず、逆に弱い光を基準に露光した場合は強い光は
飽和してしまい測定できない。異なる露光時間で測定し
ても良い結果が得られるが、片方の露光終了後にもう一
方がまだ露光している間に時間的揺らぎが発生する場合
がある。そのため、図５に示したように同じ露光時間で
同じ時刻に測定する。光分割装置７を透過した光は光遮
断装置Ａ８を通り二次元面検出器Ａ９に結像する。反射
した光は光遮断装置Ｂ１０を通り二次元面検出器Ｂ１１
に結像する。この時の光強度は透過／反射比と同じにな
りＡ：Ｂ＝４：１となる。すなわち、露光時間が同じ二
次元面検出器Ａ９と二次元面検出器Ｂ１１の光強度比は
４：１となる。この場合でも、一度の露光で強い光と弱
い光のデータを得ることができ、時間的揺らぎに左右さ
れる事のないデータが得られる。

【００１３】

【発明の効果】複数の二次元面検出器を用いることによ
り、短時間で多くの波長の強度を測定することができ
る。また、強い光強度のピークと弱い光強度のピークを
同時に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である。

【図２】従来の実施例である。

【図３】逐次測定時のタイミングチャートである。

【図４】異なる露光時間の場合のタイミングチャートで
ある。

【図５】光分割装置７の分割比が異なる場合のタイミン
グチャートである。

【図６】実際のスペクトルデータである。

【符号の説明】

１ プラズマ ２ レンズ ３ 入口スリット ４ コリメーティングミラー ５ グレーティング ６ カメラミラー ７ 光分割装置 ８ 光遮断装置Ａ ９ ２次元面検出器Ａ １０ 光遮断装置Ｂ １１ ２次元面検出器Ｂ １２ 出口スリット １３ 光電子増倍管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波誘導結合プラズマ発生装置と、プ
   ラズマへ試料を導入する試料導入装置と、プラズマから
   の発光を入口スリットへ導く入射光学系と、入口スリッ
   トからの光を平行光線に変換するコリメーティングミラ
   ーと、平行光線を分光するグレーティングと、分光され
   た光を結像するカメラミラーと、結像面に配置され分光
   された光を検出する二次元面検出器と、二次元面検出器
   の直前に配置され二次元面検出器への光の入射を制御す
   る光遮断装置とから構成される高周波誘導結合プラズマ
   発光分光分析装置において、結像する前の分光された光
   を別方向に分割する光軸上に配置された光分割装置と、
   分割された光路上に光遮断装置と二次元面検出器を複数
   個備えることを特徴とする高周波誘導結合プラズマ発光
   分光分析装置。
2. 【請求項２】 前記光分割装置が光軸上に４５度の角度
   で配置される鏡で、透過光と反射光に分割できるハーフ
   ミラーであることを特徴とする請求項１記載の高周波誘
   導結合プラズマ発光分光分析装置。
3. 【請求項３】 前記光分割装置が光軸上に４５度の角度
   で配置され、反射面と開口が交互に配置されている円盤
   を回転することにより透過光と反射光に分割できる光チ
   ョッパーであることを特徴とする請求項１記載の高周波
   誘導結合プラズマ発光分光分析装置。
4. 【請求項４】 前記光分割装置の透過光／反射光の比が
   １以上であることを特徴とする請求項２または請求項３
   記載の高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置。