JP2001289821A - 元素分析装置 - Google Patents

元素分析装置

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JP2001289821A
JP2001289821A JP2000106689A JP2000106689A JP2001289821A JP 2001289821 A JP2001289821 A JP 2001289821A JP 2000106689 A JP2000106689 A JP 2000106689A JP 2000106689 A JP2000106689 A JP 2000106689A JP 2001289821 A JP2001289821 A JP 2001289821A
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JP2000106689A
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Hideyuki Sakamoto
秀之 坂元
Toshihiro Shirasaki
俊浩 白崎
Akira Yonetani
明 米谷
Kazuko Yamamoto
和子 山本
Yasushi Terui
康 照井
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Hitachi Ltd
Hitachi Science Systems Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Science Systems Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】効率よく内標準元素を決定することができる元
素分析装置を提供する。 【解決手段】プラズマにより試料をイオン化して元素分
析を行う元素分析装置において、測定目的元素の濃度が
既知の標準溶液と、測定対象試料と、前記標準溶液と前
記測定対象試料を合わせた混合溶液のそれぞれに判別す
べき内標準元素を添加して測定し、各溶液の前記目的元
素と前記内標準元素の測定結果から、前記添加した内標
準元素が適しているか否かを判断する手段を有する。 【効果】内標準元素の決定を簡略に行うことができ、時
間,労力を最小限に抑えることが可能となり、分析値の
信頼性を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマをイオン源
とした元素分析を行う質量分析装置および発光分析装置
に係わり、特に最適な内標準元素について選択可能な装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマをイオン源に使用した質量分析
装置や発光分析装置において、目的元素の定量を行う場
合、通常は標準溶液を用いて検量線を作成した後、実試
料を測定し定量値を求める。しかしながら、標準溶液と
実試料との間の粘性の違いや共存元素の濃度の違いによ
るマトリクス効果等により、適正な検量線が作成できな
いことが有り、これにより正しい分析値が得られないこ
とがある。
【0003】このような場合には、測定上目的元素に影
響を与えない元素を内標準元素として実試料に添加して
測定を行い、測定結果から内標準元素と目的元素との比
を求め、粘性の違いやマトリクス効果などの影響を補正
した検量線を作成し、これにより目的元素の濃度を決定
することが有効となる。
【0004】従来、試料に適した内標準元素の選択方法
については、試料に含まれる共存元素との関係について
検討を行い選択されていた。具体的には、ある共存元素
の一つに着目し、共存元素の濃度を変化させた複数の試
料について、目的元素と内標準元素の強度を測定し、強
度比(目的元素/内標準元素)を算出する。共存元素の
濃度を変化させても強度比が変化しない場合は、内標準
元素として使用可能として判断していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な内標準元素の選定作業は、複数の共存元素について同
様に検討するため、多くの試料を用意する必要が有り、
非常に煩雑で多くの時間を費やして行う必要がある。
【0006】本発明の目的は、効率よく内標準元素を決
定することができる元素分析装置を提供することであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、プラズマにより試料をイオン化して
元素分析を行う元素分析装置において、測定目的元素の
濃度が既知の標準溶液と、測定対象試料と、前記標準溶
液と前記測定対象試料を合わせた混合溶液のそれぞれに
判別すべき内標準元素を添加して測定し、各溶液の前記
目的元素と前記内標準元素の測定結果から、前記添加し
た内標準元素が適しているか否かを判断する手段を有す
ることである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態の一例として、
プラズマ誘導結合質量分析装置(ICP−MS)を基に
説明する。
【0009】尚、本発明に用いるプラズマイオン源質量
分析装置としては、イオン源には、ICP(Inductivel
y Coupled Plasma)以外にもMIP(Microwave Induce
dPlasma)またはその他のプラズマを用いることが出
来、質量分析計には四重極,セクタ,イオントラップタ
イプ,TOF(Time of flight)など質量分散させる機能
を有するものを用いることができる。発光分析装置とし
ては、発光部にICP,MIPなどのプラズマを用いる
ことができ、測光部に光電子増倍管など発光強度の観測
が可能なものを用いることが出来る。
【0010】図1に、プラズマイオン源質量分析装置の
概要構成図を示す。
【0011】実試料、有機溶媒またはそれらの混合物な
どの測定試料は、試料導入部10から試料導入用キャピ
ラリーによってイオン化装置2へ導入され、霧化された
後にプラズマ3へ運ばれて効率よくイオン化される。イ
オン化された目的元素,内標準元素はインターフェース
4を通過し、イオンレンズ6により軌道5の如く軌跡を
描きながら、質量分析計7へ入射する。ここで、イオン
を質量数毎に分別してカウントすることにより目的とす
るイオンの情報を得る。得られた結果は、データ処理部
8のモニタに示され、目的元素と内標準元素の比を演算
し、これによって得られた検量線から定量分析演算等が
成され、その結果を知ることができる。
【0012】以下、本発明の装置における内標準物質の
決定する際の処理について説明する。例として水道水を
測定対象試料とし、その内標準元素を決定する場合を示
す。
【0013】水道水は、上水水質基準値が設けられてい
るが、原水の種類(産地)や同じ原水でも季節によりそ
の水質が大きく異なる場合がある。したがって、これら
の水質が異なる水道水を効率よく分析するためには、何
れにも適用できる内標準元素を選択する必要が有る。
【0014】本発明の装置においては、様々な種類(産
地)の水道水に対して、内標準元素の候補となる元素を
実試料,標準試料、及び実試料と標準試料の混合溶液の
それぞれに対して既知量を添加し、それぞれの測定結果
の対比を行うことで内標準元素を決定する処理を実行す
る。言い換えると、本発明の装置は、ある試料対象群
(たとえば水道水群,河川水群,海水群)に対し、どの
ような内標準元素が適当か自動的に判定させるようにし
た装置である。
【0015】以下に水道水中のCd(カドミウム)を分
析する場合の内標準元素の決定処理を示す。
【0016】図2に、全体の測定手順を表したフローチ
ャートを示す。
【0017】まず、装置を起動後、データ処理部8にお
いて測定モードを選択する。本発明の装置は、測定モー
ドとして通常の“定量分析”“定性分析”の各モード以
外に、“内標準元素評価”モードを有する。測定者が、
“内標準元素評価”モードを選択すると、図3に示す情
報入力画面がモニタ上に表示され、測定者は、各項目の
情報を入力する。入力すべき情報としては、内標準元素
を適用する試料の名称である“試料群名”、試料群とし
て収集された試料個数を示す“試料数”、測定すべき元
素である“目的元素”、これから評価を行う内標準元素
の候補である“評価対象内標準元素”、標準溶液として
添加する元素の濃度を示す“添加標準液濃度”、内標準
元素として適しているか否かの範囲を設定する“回収率
許容範囲”、試料中に共存している元素(塩)の種類とそ
の濃度を示す“共存塩/濃度”である。
【0018】この情報入力画面は、試料群毎に表示さ
れ、他の測定すべき試料群がある場合には、更に新たな
情報入力画面に対して各項目を入力する。
【0019】その後、データ処理部8から測定開始を指
示すると、その試料群に対する測定手順指示ウインドウ
がデータ処理部8のモニタに表示され、測定者は表示さ
れた指示にしたがって測定を行う。表示される指示ウイ
ンドウ例を図4に示す。測定者が実行すべき手順は、色
の変更や網掛け等の表示で示される。図4の例では、試
料1を装置に導入する必要が有ることを示している。
【0020】測定手順としては、基本的に、目的元素の
「標準溶液」、測定対象である「試料」、試料と標準溶
液の「混合溶液」の順で行われる。これらには何れも評
価対象となる内標準元素が同量添加されている。内標準
元素の候補が複数あるときは、全ての候補が同時に各液
に添加される。(図3の入力例では、内標準元素の候補
としてY(イットリウム),In(インジウム),Li
(リチウム)が入力されているため、この3つの元素が
添加される。)また、試料数が複数ある場合は、「試
料」と「混合溶液」の手順が、試料数だけ追加される。
図4の例では、5つの試料を測定するため、試料1〜試
料5の測定手順が示されている。尚、「標準溶液」の手
順は、何れも最初の1回だけである。
【0021】指示ウインドウに表示された全ての手順の
処理が終了すると、内標準元素の評価処理が行われる。
【0022】評価処理では、各内標準元素候補に対して
行われ、共存元素の影響の度合いを回収率として評価す
る。回収率は、測定した試料毎に算出される。
【0023】ここで、図5に内標準元素(Y)について
の回収率の計算方法を示す。
【0024】Cdの標準溶液10ng/ml()、試
料(水道水:Cd濃度未知)()、この試料にCd標
準溶液10ng/mlを添加した「試料+標準溶液」混
合溶液()の各溶液に、同量の内標準元素(Y,I
n,Li)を添加したものを上記手順で測定し、それぞ
れCdと内標準元素の信号強度を得、その信号強度値か
ら回収率を算出する。
【0025】例えば、の測定結果が、Cdの強度:1
0000(A)、内標準元素(Y)の強度:20000
(a)、の測定結果が、Cdの強度:4000
(B)、内標準元素(Y)の強度:16000(b)、
の測定結果が、Cdの強度:13000(C)、内標
準元素(Y)の強度:18000(c)であったする
と、下記の数式 回収率(%)=(C/c−B/b)/A/a×100 から、97%となる。他の内標準元素についても同様に
測定を行い、回収率をそれぞれ算出する。
【0026】測定した試料の回収率がすべて算出される
と、図6に示すようなグラフがデータ処理部8のモニタ
上に表示される。このグラフには、95±5%の位置
(図3の情報入力画面で入力された「回収率許容範囲設
定値」の値)にマーキングが施される。このグラフは、
候補となっている内標準元素毎に表示される。全ての試
料の回収率が、このマーキング内であれば、この候補は
内標準元素として適していると判断される。
【0027】候補となっている内標準元素の全ての回収
率の算出が終了すると、図7に示される判別コメント表
示画面をモニタ上に表示する。この画面では、目的元素
に対するそれぞれの内標準元素(候補)の回収率(入力
値)と、内標準元素として適しているか否かのコメント
が表示される。また、あらかじめ共存成分の濃度範囲が
入力されている場合には、これについても同時に表示さ
れ、これによって内標準元素が適用可能な共存元素の濃
度範囲も明らかにする。
【0028】以上により、内標準元素評価モードを終了
する。この判別コメント表示画面において、「適」と表
示された内標準元素(候補)を使用することにより、正
確な検量線を引くことが出来、信頼性の高い定量分析を
行うことが可能となる。
【0029】尚、上記の実施例においては、図3の指示
ウインドウの表示に従って、測定者が手動で試料の導入
を行っていたが、これらの測定はオートサンプラーと組
み合わせることにより、測定を自動化することもでき
る。
【0030】ここで、オートオートサンプラーを用いた
場合の測定例について説明する。
【0031】オートサンプラーは、図1の試料導入部1
0に設置され、イオン化部20への試料導入、及び標準
溶液や試料への内標準元素の添加を自動的に行う機能を
備えている。
【0032】図3に示す情報入力画面に入力した情報に
基づき、オートサンプラーには、純水、試料1〜5
(試料数に従う)、標準溶液(10ng/mlのCd
標準溶液)、内標準元素(例えば10ppmの評価対
象内標準元素Y,In,Li)をセットする。この先の
手順はオートサンプラーにより自動で行う。測定の順番
は図4に示した指示ウインドウで表示される順番であ
り、標準溶液,試料1,試料1+標準溶液,試料2,試
料2+標準溶液:の順にイオン化部20に導入してい
く。
【0033】標準溶液の調整はオートサンプラーにより
自動で行う。例えば、を10ml取り、を10μ
l、を10μlを添加することで10ng/mlのC
d標準溶液を調整し、の試料1を10ml取り、を
10μlを添加することで試料1を調整し、の試料1
を10ml取り、を10μl、を10μlを添加す
ることで試料1+10ng/ml(Cd標準溶液)の混
合溶液を調整する。以後、試料の数だけ調整し、装置に
自動で導入する。
【0034】このオートサンプラーを導入する場合であ
れば、測定者は、情報入力画面に必要な情報を入力し、
且つオートサンプラーに必要な試料や標準溶液等をセッ
トするのみで、自動的に最適な内標準元素を判別するこ
とが可能となる。
【0035】
【発明の効果】上記に示すように、本発明によれば、発
明者が必要な情報を入力するのみで、あとは装置の指示
に従うことにより、極めて容易に内標準元素の判別を行
うことが出来、操作者の労力を大幅に軽減することが出
来る。
【0036】更に、オートサンプラーと組合わせること
により、全ての操作手順が自動化でき、更に容易に内標
準元素の判別を実施することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】プラズマイオン源質量分析装置の概略構成図で
ある。
【図2】内標準元素評価モードを示すフローチャートで
ある。
【図3】情報入力画面を示す図である。
【図4】測定手順指示ウインドウの例を示す図である。
【図5】回収率の計算方法を示す図である。
【図6】複数の試料測定後の回収率算出結果を示すグラ
フ表示例を示す図である。
【図7】全ての内標準元素(候補)において測定終了後
に表示される判別コメント画面例を示す図である。
【符号の説明】
3…プラズマ、7…質量分析計、8…データ処理部、1
0…試料導入部、20…イオン化部。
フロントページの続き (72)発明者 白崎 俊浩 茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地 株 式会社日立サイエンスシステムズ内 (72)発明者 米谷 明 茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地 株 式会社日立サイエンスシステムズ内 (72)発明者 山本 和子 茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地 株 式会社日立サイエンスシステムズ内 (72)発明者 照井 康 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器事業部内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラズマにより試料をイオン化して元素分
    析を行う元素分析装置において、 測定目的元素の濃度が既知の標準溶液と、測定対象試料
    と、前記標準溶液と前記測定対象試料を合わせた混合溶
    液のそれぞれに判別すべき内標準元素を添加して測定
    し、各溶液の前記目的元素と前記内標準元素の測定結果
    から、前記添加した内標準元素が適しているか否かを判
    断する手段を有することを特徴とする元素分析装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、 前記内標準元素の適否の判別は、回収率に基づくことを
    特徴とする元素分析装置。
  3. 【請求項3】請求項2において、 測定する目的元素の種類と、評価すべき内標準元素の種
    類と、回収率の許容範囲を入力する入力手段を有し、前
    記内標準元素の適否の判断は、当該入力手段によって入
    力された値に基づくことを特徴とする元素分析装置。
  4. 【請求項4】請求項3において、 前記入力手段から入力された情報に基づき作成される測
    定手順に応じて、導入すべき試料を選択導入するオート
    サンプラーを備えたことを特徴とする元素分析装置。
JP2000106689A 2000-04-04 2000-04-04 元素分析装置 Pending JP2001289821A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103018222A (zh) * 2012-12-14 2013-04-03 天津师范大学 气态进样无色散原子荧光测定过渡和贵金属元素时的内标法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103018222A (zh) * 2012-12-14 2013-04-03 天津师范大学 气态进样无色散原子荧光测定过渡和贵金属元素时的内标法
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