JP2003215042A - Ｉｃｐ分析装置 - Google Patents
Ｉｃｐ分析装置Info
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- JP2003215042A JP2003215042A JP2002009358A JP2002009358A JP2003215042A JP 2003215042 A JP2003215042 A JP 2003215042A JP 2002009358 A JP2002009358 A JP 2002009358A JP 2002009358 A JP2002009358 A JP 2002009358A JP 2003215042 A JP2003215042 A JP 2003215042A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶液試料を霧化する噴霧室の温度変動を抑
え、経済的でデータ変動の少ないＩＣＰ分析装置を提供
する。 【解決手段】 アルゴンガス流量制御部１ａからクーラ
ントガスが噴霧室空冷部４ｂに流され、噴霧室４ａが冷
却され温度変動が抑制される。高周波電源５からコイル
６に高周波電流が流され電磁誘導によってプラズマが発
生する。そして試料２がキャリアガスと共にネブライザ
４ｃから噴霧室４ａで霧化され、一定の流量で石英管７
ａの先端からプラズマ中心（Ｅ）に送り込まれる。噴霧
室空冷部４ｂからのクーラントガスが、プラズマトーチ
７の石英管７ｃに送られ、補助ガスが石英管７ｂに送ら
れ、プラズマトーチ７の先端でプラズマが発生し、その
発光が分光器８で分光され、データ処理部９のデータが
表示部１０で表示される。
え、経済的でデータ変動の少ないＩＣＰ分析装置を提供
する。 【解決手段】 アルゴンガス流量制御部１ａからクーラ
ントガスが噴霧室空冷部４ｂに流され、噴霧室４ａが冷
却され温度変動が抑制される。高周波電源５からコイル
６に高周波電流が流され電磁誘導によってプラズマが発
生する。そして試料２がキャリアガスと共にネブライザ
４ｃから噴霧室４ａで霧化され、一定の流量で石英管７
ａの先端からプラズマ中心（Ｅ）に送り込まれる。噴霧
室空冷部４ｂからのクーラントガスが、プラズマトーチ
７の石英管７ｃに送られ、補助ガスが石英管７ｂに送ら
れ、プラズマトーチ７の先端でプラズマが発生し、その
発光が分光器８で分光され、データ処理部９のデータが
表示部１０で表示される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波プラズマを
用いたＩＣＰ発光分析装置やＩＣＰ質量分析装置などの
ＩＣＰ分析装置に係わり、特に、分析用の溶液試料を霧
化する試料霧化部の噴霧室の温度制御に関する。
用いたＩＣＰ発光分析装置やＩＣＰ質量分析装置などの
ＩＣＰ分析装置に係わり、特に、分析用の溶液試料を霧
化する試料霧化部の噴霧室の温度制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】３００ＭＨｚ以下の周波数において、コ
イルに高周波電流を流し、高周波磁界の電磁誘導によっ
て発生する電界に、試料ガスを導入するとプラズマ放電
が発生し、放電と電気回路の結合は誘導型となり、この
プラズマ放電は一般にＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ
‐Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｒａｄｉｏ ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＰ
ｌａｓｍａ：高周波誘導結合プラズマ）と呼ばれてい
る。ＩＣＰ発光分析装置（高周波プラズマ発光分析装
置）は、そのプラズマ放電の発光を分光器で分光し試料
に含まれる元素の分析を行うものである。また、ＩＣＰ
質量分析装置は、そのプラズマ放電によって発生したイ
オンを分析室の電場や磁場に導き質量数によって選別
し、試料に含まれる元素の分析を行うものである。
イルに高周波電流を流し、高周波磁界の電磁誘導によっ
て発生する電界に、試料ガスを導入するとプラズマ放電
が発生し、放電と電気回路の結合は誘導型となり、この
プラズマ放電は一般にＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ
‐Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｒａｄｉｏ ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＰ
ｌａｓｍａ：高周波誘導結合プラズマ）と呼ばれてい
る。ＩＣＰ発光分析装置（高周波プラズマ発光分析装
置）は、そのプラズマ放電の発光を分光器で分光し試料
に含まれる元素の分析を行うものである。また、ＩＣＰ
質量分析装置は、そのプラズマ放電によって発生したイ
オンを分析室の電場や磁場に導き質量数によって選別
し、試料に含まれる元素の分析を行うものである。
【０００３】図２に、従来のＩＣＰ発光分析装置（以
下、ＩＣＰ分析装置という）のブロックダイアグラムを
示す。ＩＣＰ分析装置は、溶液の試料２が、アルゴンガ
ス供給装置１のアルゴンガス流量制御部１ａで流量制御
（０．６〜１ｌ／ｍｉｎ程度）されたキャリアガス（ア
ルゴンガス）と共にネブライザ４ｃに導入され、試料霧
化部１２の噴霧室１２ａ内に噴霧される。試料霧化部１
２は、噴霧室１２ａとその外周に噴霧室水冷部１２ｂを
備えた２重構造を有し、一般に、水冷チャンバなどと呼
ばれて、冷却水が冷却水送水装置１１から入口１２ｆを
介して外側の噴霧室水冷部１２ｂに給水され、噴霧室１
２ａが冷却水温度に冷却され、噴霧室１２ａの温度変化
を抑えている。その冷却水は出口１２ｇから出て冷却水
送水装置１１に戻り、所定の温度に制御されて循環す
る。そして、噴霧室１２ａでのドレインはドレインパイ
プ４ｄに貯められる。そして、試料霧化部１２は上方の
プラズマトーチ７と接続部１２ｅで接続されている。
下、ＩＣＰ分析装置という）のブロックダイアグラムを
示す。ＩＣＰ分析装置は、溶液の試料２が、アルゴンガ
ス供給装置１のアルゴンガス流量制御部１ａで流量制御
（０．６〜１ｌ／ｍｉｎ程度）されたキャリアガス（ア
ルゴンガス）と共にネブライザ４ｃに導入され、試料霧
化部１２の噴霧室１２ａ内に噴霧される。試料霧化部１
２は、噴霧室１２ａとその外周に噴霧室水冷部１２ｂを
備えた２重構造を有し、一般に、水冷チャンバなどと呼
ばれて、冷却水が冷却水送水装置１１から入口１２ｆを
介して外側の噴霧室水冷部１２ｂに給水され、噴霧室１
２ａが冷却水温度に冷却され、噴霧室１２ａの温度変化
を抑えている。その冷却水は出口１２ｇから出て冷却水
送水装置１１に戻り、所定の温度に制御されて循環す
る。そして、噴霧室１２ａでのドレインはドレインパイ
プ４ｄに貯められる。そして、試料霧化部１２は上方の
プラズマトーチ７と接続部１２ｅで接続されている。
【０００４】プラズマトーチ７は、石英管７ａ、７ｂ、
７ｃの同心三重構造をしており、外側よりクーラントガ
ス、補助ガス、試料を含むキャリアガスが流される。ク
ーラントガスは、アルゴンガスが用いられ、外径２０ｍ
ｍ程度の石英管７ｃの下部に設けられた入口７ｅから、
アルゴンガス供給装置１のアルゴンガス流量制御部１ａ
で流量制御（外径２０ｍｍ程度の場合は１４ｌ／ｍｉｎ
程度）されて供給される（Ａ）。クーラントガスは、プ
ラズマトーチ７の放電部分の周囲の冷却を行うと共に、
プラズマを形成するガスである。補助ガスは、アルゴン
ガスが用いられ、石英管７ｂを保護すると同時に、上部
で発生するプラズマをわずかに浮かせる目的で、下部に
設けられた入口７ｄから、アルゴンガス供給装置１のア
ルゴンガス流量制御部１ａで流量制御（トーチ外径が２
０ｍｍ程度では１．２ｌ／ｍｉｎ程度）されて供給され
る（Ｂ）。しかし、油、有機溶媒などの分析の場合は２
ｌ／ｍｉｎ以上流すこともあるが、一般に水溶液試料の
場合、補助ガスを流さないこともある。キャリアガス
は、噴霧室１２ａから送られた試料を含んだアルゴンガ
ス（Ｃ）である。中心の石英管７ａの先端が細いノズル
になっており、ここから霧化しプラズマの中央（Ｅ）に
導入される。
７ｃの同心三重構造をしており、外側よりクーラントガ
ス、補助ガス、試料を含むキャリアガスが流される。ク
ーラントガスは、アルゴンガスが用いられ、外径２０ｍ
ｍ程度の石英管７ｃの下部に設けられた入口７ｅから、
アルゴンガス供給装置１のアルゴンガス流量制御部１ａ
で流量制御（外径２０ｍｍ程度の場合は１４ｌ／ｍｉｎ
程度）されて供給される（Ａ）。クーラントガスは、プ
ラズマトーチ７の放電部分の周囲の冷却を行うと共に、
プラズマを形成するガスである。補助ガスは、アルゴン
ガスが用いられ、石英管７ｂを保護すると同時に、上部
で発生するプラズマをわずかに浮かせる目的で、下部に
設けられた入口７ｄから、アルゴンガス供給装置１のア
ルゴンガス流量制御部１ａで流量制御（トーチ外径が２
０ｍｍ程度では１．２ｌ／ｍｉｎ程度）されて供給され
る（Ｂ）。しかし、油、有機溶媒などの分析の場合は２
ｌ／ｍｉｎ以上流すこともあるが、一般に水溶液試料の
場合、補助ガスを流さないこともある。キャリアガス
は、噴霧室１２ａから送られた試料を含んだアルゴンガ
ス（Ｃ）である。中心の石英管７ａの先端が細いノズル
になっており、ここから霧化しプラズマの中央（Ｅ）に
導入される。
【０００５】プラズマトーチ７の上部位置に銅管製のコ
イル６が配置され、常に冷却水が流され、分析時に高周
波電源５の電力が供給される。高周波電源５は高周波増
幅部５ａの発振回路で発振した高周波を複数段のアンプ
で電力増幅し、電力検出部５ｂを介し、制御部５ｄによ
って整合部５ｃで、１次回路とコイル６の２次出力回路
とのインピーダンスマッチングがとられ、損失を最小に
して出力を最大にするように制御され、コイル６の内部
にプラズマ（Ｄ）を生成する。周波数は２７．１２ＭＨ
ｚ、最大２ｋＷ程度のものが多く用いられる。また、補
助ガスの入口７ｄ（又は、クーラントガスの入口７ｅ）
にイグニッションコイル３の電極が設けられ、高電圧に
よりアルゴンガスの一部を電離させ、電離されたアルゴ
ンガスがコイル６の近くに達すると、そこで発生してい
る高周波磁界（Ｇ）のため、誘導電流が流れプラズマ
（Ｄ）が発生する。ドーナツ状の中心温度は、約１０，
０００°Ｋ、プラズマトーチ７の先端中心で６，０００
〜８，０００°Ｋ程度になる。
イル６が配置され、常に冷却水が流され、分析時に高周
波電源５の電力が供給される。高周波電源５は高周波増
幅部５ａの発振回路で発振した高周波を複数段のアンプ
で電力増幅し、電力検出部５ｂを介し、制御部５ｄによ
って整合部５ｃで、１次回路とコイル６の２次出力回路
とのインピーダンスマッチングがとられ、損失を最小に
して出力を最大にするように制御され、コイル６の内部
にプラズマ（Ｄ）を生成する。周波数は２７．１２ＭＨ
ｚ、最大２ｋＷ程度のものが多く用いられる。また、補
助ガスの入口７ｄ（又は、クーラントガスの入口７ｅ）
にイグニッションコイル３の電極が設けられ、高電圧に
よりアルゴンガスの一部を電離させ、電離されたアルゴ
ンガスがコイル６の近くに達すると、そこで発生してい
る高周波磁界（Ｇ）のため、誘導電流が流れプラズマ
（Ｄ）が発生する。ドーナツ状の中心温度は、約１０，
０００°Ｋ、プラズマトーチ７の先端中心で６，０００
〜８，０００°Ｋ程度になる。
【０００６】霧になった試料は、プラズマトーチ７の中
央（Ｅ）に導入され、まず、溶媒が蒸発し分子となり、
さらに分解して励起原子、励起イオンの状態になり、
（Ｆ）の部分でそれらが定常状態に戻るときに、余分な
エネルギーを元素固有の波長を持つスペクトルとして放
射する。（Ｆ）で発光した光は分光器８に導入され、レ
ンズ８ａによって回折格子８ｂに照射され、そこで分光
されて、円弧上に配置された光電子増倍管８ｃに入力さ
れ、その各信号がデータ処理部９に送られてスペクトル
処理され、表示部１０に表示される。ここでは、パッシ
ェン・ルンゲのマウンティングの分光器について述べて
いるが、他にチェルンタナのマウンティングのシーケン
シャル型、同時多元素型ならばエシェルマウンティング
もある。
央（Ｅ）に導入され、まず、溶媒が蒸発し分子となり、
さらに分解して励起原子、励起イオンの状態になり、
（Ｆ）の部分でそれらが定常状態に戻るときに、余分な
エネルギーを元素固有の波長を持つスペクトルとして放
射する。（Ｆ）で発光した光は分光器８に導入され、レ
ンズ８ａによって回折格子８ｂに照射され、そこで分光
されて、円弧上に配置された光電子増倍管８ｃに入力さ
れ、その各信号がデータ処理部９に送られてスペクトル
処理され、表示部１０に表示される。ここでは、パッシ
ェン・ルンゲのマウンティングの分光器について述べて
いるが、他にチェルンタナのマウンティングのシーケン
シャル型、同時多元素型ならばエシェルマウンティング
もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のＩＣＰ分析装置
は以上のように構成されているが、噴霧室１２ａの環境
温度が変化し、また、噴霧された試料２に対し高周波誘
導により噴霧室１２ａの温度が変化すると、プラズマの
中心部（Ｅ）への試料２の導入量が変動し、その結果測
定データがばらつくという問題がある。有機試料のよう
に揮発性の高い試料２は、噴霧室１２ａを冷却すること
により脱溶媒され、プラズマの中心部（Ｅ）への試料２
の導入が容易になり感度を上げることができる。しか
し、試料霧化部１２（水冷チャンバ）の噴霧室水冷部１
２ｂに給水する水を、冷却水送水装置１１から供給する
ためには、冷凍器のＯＮ／ＯＦＦの温度幅が大きいと逆
にデータがドリフトするため、精度ある高価な装置を必
要とし、また、水道水を使用する場合は、多量の水道水
が必要になるという問題がある。
は以上のように構成されているが、噴霧室１２ａの環境
温度が変化し、また、噴霧された試料２に対し高周波誘
導により噴霧室１２ａの温度が変化すると、プラズマの
中心部（Ｅ）への試料２の導入量が変動し、その結果測
定データがばらつくという問題がある。有機試料のよう
に揮発性の高い試料２は、噴霧室１２ａを冷却すること
により脱溶媒され、プラズマの中心部（Ｅ）への試料２
の導入が容易になり感度を上げることができる。しか
し、試料霧化部１２（水冷チャンバ）の噴霧室水冷部１
２ｂに給水する水を、冷却水送水装置１１から供給する
ためには、冷凍器のＯＮ／ＯＦＦの温度幅が大きいと逆
にデータがドリフトするため、精度ある高価な装置を必
要とし、また、水道水を使用する場合は、多量の水道水
が必要になるという問題がある。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、試料霧化部の噴霧室の冷却を簡素にし
温度の変動を少なくして、経済的でデータ変動の少ない
ＩＣＰ分析装置を提供することを目的とする。
たものであって、試料霧化部の噴霧室の冷却を簡素にし
温度の変動を少なくして、経済的でデータ変動の少ない
ＩＣＰ分析装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のＩＣＰ分析装置は、溶液試料をキャリアガ
スと共に試料霧化部の噴霧室空冷部によって温度変動が
抑えられた噴霧室のネブライザから噴霧して霧化し、三
重パイプ構造のプラズマトーチの中央部に導入し、中間
パイプから補助ガスと共に、外側パイプからのクーラン
トガスで囲んでプラズマトーチの先端部に導入し、前記
プラズマトーチの先端部に設けられ高周波電源に接続さ
れたコイルに高周波電流を流し電磁誘導によって試料ガ
スをプラズマ放電させ、その発光、又はイオンを用いて
試料に含まれる元素の分析を行うＩＣＰ分析装置におい
て、前記試料霧化部の噴霧室空冷部に温度変動がない装
置に使用されるガスを導入して噴霧室の温度変動を抑制
したものである。
め、本発明のＩＣＰ分析装置は、溶液試料をキャリアガ
スと共に試料霧化部の噴霧室空冷部によって温度変動が
抑えられた噴霧室のネブライザから噴霧して霧化し、三
重パイプ構造のプラズマトーチの中央部に導入し、中間
パイプから補助ガスと共に、外側パイプからのクーラン
トガスで囲んでプラズマトーチの先端部に導入し、前記
プラズマトーチの先端部に設けられ高周波電源に接続さ
れたコイルに高周波電流を流し電磁誘導によって試料ガ
スをプラズマ放電させ、その発光、又はイオンを用いて
試料に含まれる元素の分析を行うＩＣＰ分析装置におい
て、前記試料霧化部の噴霧室空冷部に温度変動がない装
置に使用されるガスを導入して噴霧室の温度変動を抑制
したものである。
【００１０】そして、請求項１記載のＩＣＰ分析装置に
おいて、噴霧室冷却に導入されるガスとしてクーラント
ガスを用いるものである。
おいて、噴霧室冷却に導入されるガスとしてクーラント
ガスを用いるものである。
【００１１】また、請求項１記載のＩＣＰ分析装置にお
いて、噴霧室冷却に導入されるガスとして補助ガスまた
はキャリアガスを用いるものである。
いて、噴霧室冷却に導入されるガスとして補助ガスまた
はキャリアガスを用いるものである。
【００１２】また、請求項１記載のＩＣＰ分析装置にお
いて、噴霧室冷却に導入されるガスとして分光器をパー
ジするガスを用いるものである。
いて、噴霧室冷却に導入されるガスとして分光器をパー
ジするガスを用いるものである。
【００１３】また、請求項１記載のＩＣＰ分析装置にお
いて、噴霧室冷却に導入されるガスとしてアルゴンガス
流量制御部に流すアルゴンガスを用いるものである。
いて、噴霧室冷却に導入されるガスとしてアルゴンガス
流量制御部に流すアルゴンガスを用いるものである。
【００１４】本発明のＩＣＰ分析装置は上記のように構
成されており、試料霧化部の噴霧室の外周の噴霧室空冷
部に、温度変動がない装置に使用されるガス（例えば、
クーラントガス、補助ガス、キャリアガス、分光器をパ
ージするガス、アルゴンガスなど）を導入し、噴霧室の
温度変動を抑制し、その送出されたガスをプラズマトー
チの外側パイプに導入して冷却する。噴霧室の冷却に従
来のような水冷方式を用いず、温度変動がない装置に使
用されるガスで冷却するので、経済的に噴霧室の温度の
変動を押え、試料のプラズマの中心への流量を一定に
し、出力データの変動をなくすることができる。
成されており、試料霧化部の噴霧室の外周の噴霧室空冷
部に、温度変動がない装置に使用されるガス（例えば、
クーラントガス、補助ガス、キャリアガス、分光器をパ
ージするガス、アルゴンガスなど）を導入し、噴霧室の
温度変動を抑制し、その送出されたガスをプラズマトー
チの外側パイプに導入して冷却する。噴霧室の冷却に従
来のような水冷方式を用いず、温度変動がない装置に使
用されるガスで冷却するので、経済的に噴霧室の温度の
変動を押え、試料のプラズマの中心への流量を一定に
し、出力データの変動をなくすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明のＩＣＰ分析装置の一実施
例を、図１を参照しながら説明する。図１は本発明のＩ
ＣＰ分析装置のブロックダイアグラムを示す図である。
本ＩＣＰ分析装置は、キャリアガス、補助ガス、クーラ
ントガスを流量制御して供給するアルゴンガス流量制御
部１ａを有したアルゴンガス供給装置１と、そして、試
料２をキャリアガスと共に送り込むネブライザ４ｃと、
ネブライザ４ｃの先端から溶液の試料２が噴霧される噴
霧室４ａと、入口４ｆ、出口４ｇを有しクーラントガス
で噴霧室４ａを冷却する噴霧室空冷部４ｂと、噴霧室４
ａで霧化したドレインを貯めるドレインパイプ４ｄと、
プラズマトーチ７との接続部４ｅを有した試料霧化部４
と、そして、噴霧室４ａから試料ガスを導入する石英管
７ａと入口７ｄにイグニッションコイル３の電極を有し
そこから補助ガスを導入する石英管７ｂと入口７ｅから
クーラントガスを導入する石英管７ｃとを有した３重構
造のプラズマトーチ７と、その上部に設けられ高周波電
流が流されるコイル６と、制御部５ｄによって高周波増
幅部５ａで高周波が発振増幅され電力検出部５ｂを介し
て整合部５ｃで整合がとられコイル６に高周波電流を流
す高周波電源５と、プラズマＦの発光をレンズ８ａで回
折格子８ｂに集光させ分光させて光電子増倍管８ｃに入
力させる分光器８と、分光器８からの信号をスペクトル
処理するデータ処理部９と、そのデータを表示する表示
部１０とから構成される。
例を、図１を参照しながら説明する。図１は本発明のＩ
ＣＰ分析装置のブロックダイアグラムを示す図である。
本ＩＣＰ分析装置は、キャリアガス、補助ガス、クーラ
ントガスを流量制御して供給するアルゴンガス流量制御
部１ａを有したアルゴンガス供給装置１と、そして、試
料２をキャリアガスと共に送り込むネブライザ４ｃと、
ネブライザ４ｃの先端から溶液の試料２が噴霧される噴
霧室４ａと、入口４ｆ、出口４ｇを有しクーラントガス
で噴霧室４ａを冷却する噴霧室空冷部４ｂと、噴霧室４
ａで霧化したドレインを貯めるドレインパイプ４ｄと、
プラズマトーチ７との接続部４ｅを有した試料霧化部４
と、そして、噴霧室４ａから試料ガスを導入する石英管
７ａと入口７ｄにイグニッションコイル３の電極を有し
そこから補助ガスを導入する石英管７ｂと入口７ｅから
クーラントガスを導入する石英管７ｃとを有した３重構
造のプラズマトーチ７と、その上部に設けられ高周波電
流が流されるコイル６と、制御部５ｄによって高周波増
幅部５ａで高周波が発振増幅され電力検出部５ｂを介し
て整合部５ｃで整合がとられコイル６に高周波電流を流
す高周波電源５と、プラズマＦの発光をレンズ８ａで回
折格子８ｂに集光させ分光させて光電子増倍管８ｃに入
力させる分光器８と、分光器８からの信号をスペクトル
処理するデータ処理部９と、そのデータを表示する表示
部１０とから構成される。
【００１６】アルゴンガス供給部１は、アルゴン（また
は窒素）ガスをアルゴンガス流量制御部１ａによって、
クーラントガスを噴霧室空冷部４ｂに流量１４ｌ／ｍｉ
ｎで供給し、また、キャリアガスを溶液の試料２と共に
ネブライザ４ｃから噴霧室４ａに流量１ｌ／ｍｉｎで供
給し、また、補助ガスをイグニッションコイル３の電極
を有する入口７ｄから石英管７ｂに流量１．２ｌ／ｍｉ
ｎで供給するものである。試料霧化部４は、噴霧室４ａ
の外周に噴霧室空冷部４ｂを設けた２重構造のチャンバ
で、噴霧室４ａはキャリアガスと共に溶液の試料２が先
端から噴霧されるネブライザ４ｃを備え、入口４ｆと出
口４ｇを備えた外側の噴霧室空冷部４ｂに温度変化が少
ないクーラントガスが流され、噴霧室４ｂの温度変化が
抑制される。噴霧室４ａで露化したドレインは下部に設
けられたドレインパイプ４ｄに貯められる。そして、噴
霧室４ａで霧化した試料２は、上部に設けられたプラズ
マトーチ７との接続部４ｅから、上部に流量１ｌ／ｍｉ
ｎでキャリアガスと共に送り込まれる。
は窒素）ガスをアルゴンガス流量制御部１ａによって、
クーラントガスを噴霧室空冷部４ｂに流量１４ｌ／ｍｉ
ｎで供給し、また、キャリアガスを溶液の試料２と共に
ネブライザ４ｃから噴霧室４ａに流量１ｌ／ｍｉｎで供
給し、また、補助ガスをイグニッションコイル３の電極
を有する入口７ｄから石英管７ｂに流量１．２ｌ／ｍｉ
ｎで供給するものである。試料霧化部４は、噴霧室４ａ
の外周に噴霧室空冷部４ｂを設けた２重構造のチャンバ
で、噴霧室４ａはキャリアガスと共に溶液の試料２が先
端から噴霧されるネブライザ４ｃを備え、入口４ｆと出
口４ｇを備えた外側の噴霧室空冷部４ｂに温度変化が少
ないクーラントガスが流され、噴霧室４ｂの温度変化が
抑制される。噴霧室４ａで露化したドレインは下部に設
けられたドレインパイプ４ｄに貯められる。そして、噴
霧室４ａで霧化した試料２は、上部に設けられたプラズ
マトーチ７との接続部４ｅから、上部に流量１ｌ／ｍｉ
ｎでキャリアガスと共に送り込まれる。
【００１７】プラズマトーチ７は、下部の試料霧化部４
と接続部４ｅで接続され、３重の石英管からなる同心構
造のトーチである。中央の石英管７ａから試料２を含ん
だキャリアガス（アルゴンガス）が流量１ｌ／ｍｉｎで
送り込まれ（Ｃ）、中間の石英管７ｂから補助ガス（ア
ルゴンガス）が流量１．２ｌ／ｍｉｎで、イグニッショ
ンコイル３の電極を有する下部で高電圧によりアルゴン
ガスの一部が電離され、入口７ｄから送り込まれ
（Ｂ）、外側の石英管７ｃから噴霧室空冷部４ｂを経由
したクーラントガス（アルゴンガス）が流量１４ｌ／ｍ
ｉｎで、下部の入口７ｅから送り込まれる（Ａ）。石英
管７ａの先端は細くノズル状に形成され、石英管７ｂの
先端部は少し広がった形状をし、石英管７ｃは、石英管
７ｂ、７ａの先端より上方に伸びた位置に形成されてい
る。そして、石英管７ａの上部側面に、高周波電流を流
すコイル６が配置され、試料ガスがプラズマとなる。石
英管７ｃに流されるクーラントガスは、プラズマトーチ
７の放電部分の周囲の冷却を行うと共にプラズマ（Ｄ）
を形成する。石英管７ｂに流される補助ガスは、石英管
７ｂを保護すると同時に、上部で発生するプラズマをわ
ずかに浮かせると同時に、イグニッションコイル３の電
極の高電圧で一部電離されたアルゴンガスがコイル６の
近くに達し、そこで発生している高周波磁界（Ｇ）によ
って、誘導電流が流れプラズマ（Ｄ）を発生する。石英
管７ａに流される試料を含んだキャリアガスは、霧にな
った試料をプラズマトーチ７の中央（Ｅ）に導入し、ま
ず、溶媒が蒸発し分子となり、さらに分解して励起原
子、励起イオンの状態になり、（Ｆ）の部分でそれらが
定常状態に戻るときに、余分なエネルギーを元素固有の
波長を持つスペクトルとして放射する。
と接続部４ｅで接続され、３重の石英管からなる同心構
造のトーチである。中央の石英管７ａから試料２を含ん
だキャリアガス（アルゴンガス）が流量１ｌ／ｍｉｎで
送り込まれ（Ｃ）、中間の石英管７ｂから補助ガス（ア
ルゴンガス）が流量１．２ｌ／ｍｉｎで、イグニッショ
ンコイル３の電極を有する下部で高電圧によりアルゴン
ガスの一部が電離され、入口７ｄから送り込まれ
（Ｂ）、外側の石英管７ｃから噴霧室空冷部４ｂを経由
したクーラントガス（アルゴンガス）が流量１４ｌ／ｍ
ｉｎで、下部の入口７ｅから送り込まれる（Ａ）。石英
管７ａの先端は細くノズル状に形成され、石英管７ｂの
先端部は少し広がった形状をし、石英管７ｃは、石英管
７ｂ、７ａの先端より上方に伸びた位置に形成されてい
る。そして、石英管７ａの上部側面に、高周波電流を流
すコイル６が配置され、試料ガスがプラズマとなる。石
英管７ｃに流されるクーラントガスは、プラズマトーチ
７の放電部分の周囲の冷却を行うと共にプラズマ（Ｄ）
を形成する。石英管７ｂに流される補助ガスは、石英管
７ｂを保護すると同時に、上部で発生するプラズマをわ
ずかに浮かせると同時に、イグニッションコイル３の電
極の高電圧で一部電離されたアルゴンガスがコイル６の
近くに達し、そこで発生している高周波磁界（Ｇ）によ
って、誘導電流が流れプラズマ（Ｄ）を発生する。石英
管７ａに流される試料を含んだキャリアガスは、霧にな
った試料をプラズマトーチ７の中央（Ｅ）に導入し、ま
ず、溶媒が蒸発し分子となり、さらに分解して励起原
子、励起イオンの状態になり、（Ｆ）の部分でそれらが
定常状態に戻るときに、余分なエネルギーを元素固有の
波長を持つスペクトルとして放射する。
【００１８】高周波電源部５は、制御部５ｄと発振回路
を含む高周波増幅部５ａと電力検出部５ｂと整合部５ｃ
とから構成される。高周波増幅部５ａは、複数の高周波
増幅回路をカスケードに接続し、段階的に電力増幅が行
われ、ｋＷオーダの大きな電力を出力する。電力検出部
５ｂは、進行波電力と反射波電力を検出して、その信号
を制御部５ｄに送信し、整合部５ｃは、内部の第一回路
側の出力インピーダンスと第二回路側（コイル６側）の
入力インピーダンスとの整合をとり、損失を最小にして
出力を最大にして、コイル６に高周波電流を流す。分光
器８は、プラズマＦで発光した光がレンズ８ａで回折格
子８ｂに集光され分光されて、その分光された光は円弧
上に配置された光電子増倍管８ｃに入力され、電気信号
に変換されて出力される。データ処理部９は、光電子増
倍管８ｃから出力された信号が各波長のスペクトルに展
開されて、試料２に含まれる元素の同定が行われ、分析
データが作成されて、表示部１０でそのデータが表示さ
れる。
を含む高周波増幅部５ａと電力検出部５ｂと整合部５ｃ
とから構成される。高周波増幅部５ａは、複数の高周波
増幅回路をカスケードに接続し、段階的に電力増幅が行
われ、ｋＷオーダの大きな電力を出力する。電力検出部
５ｂは、進行波電力と反射波電力を検出して、その信号
を制御部５ｄに送信し、整合部５ｃは、内部の第一回路
側の出力インピーダンスと第二回路側（コイル６側）の
入力インピーダンスとの整合をとり、損失を最小にして
出力を最大にして、コイル６に高周波電流を流す。分光
器８は、プラズマＦで発光した光がレンズ８ａで回折格
子８ｂに集光され分光されて、その分光された光は円弧
上に配置された光電子増倍管８ｃに入力され、電気信号
に変換されて出力される。データ処理部９は、光電子増
倍管８ｃから出力された信号が各波長のスペクトルに展
開されて、試料２に含まれる元素の同定が行われ、分析
データが作成されて、表示部１０でそのデータが表示さ
れる。
【００１９】従来のＩＣＰ分析装置は、溶液の試料２を
キャリアガスと共にネブライザ４ｃで噴霧する噴霧室１
２ａが、図２に示すように冷却水送水装置１１からの冷
却水を噴霧室水冷部１２ｂに送り、水冷によって温度抑
制されていたが、本ＩＣＰ分析装置は、クーラントガス
を噴霧室空冷部４ｂに導入して噴霧室４ａの温度変化を
抑制しており、さらに、噴霧室空冷部４ｂから出た冷却
に使用したクーラントガスを、プラズマトーチ７の外周
の石英管７ｃに導入し、プラズマ周辺部の冷却と、プラ
ズマ発生のガスとして用いられる。そのため冷却水送水
装置１１が不要になり、従来のクーラントガスを利用す
ることで経済的に運用できる。クーラントガスは、通
常、アルゴンガスが用いられ、アルゴンガス供給装置１
で保管され温度的に安定しており、一般的に室温よりも
低温であるため、噴霧室４ａの温度変化を抑制するのに
最適である。
キャリアガスと共にネブライザ４ｃで噴霧する噴霧室１
２ａが、図２に示すように冷却水送水装置１１からの冷
却水を噴霧室水冷部１２ｂに送り、水冷によって温度抑
制されていたが、本ＩＣＰ分析装置は、クーラントガス
を噴霧室空冷部４ｂに導入して噴霧室４ａの温度変化を
抑制しており、さらに、噴霧室空冷部４ｂから出た冷却
に使用したクーラントガスを、プラズマトーチ７の外周
の石英管７ｃに導入し、プラズマ周辺部の冷却と、プラ
ズマ発生のガスとして用いられる。そのため冷却水送水
装置１１が不要になり、従来のクーラントガスを利用す
ることで経済的に運用できる。クーラントガスは、通
常、アルゴンガスが用いられ、アルゴンガス供給装置１
で保管され温度的に安定しており、一般的に室温よりも
低温であるため、噴霧室４ａの温度変化を抑制するのに
最適である。
【００２０】上記の実施例では、試料霧化部４の噴霧室
空冷部４ｂに導入される温度変動がない装置に使用され
るガスとして、クーラントガスを用いて説明したが、噴
霧室冷却部４ｂに導入されるガスとして、補助ガスまた
はキャリアガスを用いた場合のガスの流れについて説明
する。補助ガスまたはキャリアガスが、アルゴンガス供
給装置１のアルゴンガス流量制御部１ａから噴霧室空冷
部４ｂに供給され、噴霧室４ａの温度変動を抑制した
後、出口４ｇから排出され、補助ガスを用いた場合は、
その排出されたガスが石英管７ｂの入口７ｄに導入さ
れ、イグニッションコイル３の電極の高圧によってイオ
ン化され、プラズマトーチ７の上方に送られる。キャリ
アガスを用いた場合は、出口４ｇから排出されたガスが
ネブライザ４ｃに送られ、溶液の試料２と共に噴霧室４
ａに送られ、霧化されて上方のプラズマトーチ７の石英
管７ａに送られ、プラズマＦとなる。
空冷部４ｂに導入される温度変動がない装置に使用され
るガスとして、クーラントガスを用いて説明したが、噴
霧室冷却部４ｂに導入されるガスとして、補助ガスまた
はキャリアガスを用いた場合のガスの流れについて説明
する。補助ガスまたはキャリアガスが、アルゴンガス供
給装置１のアルゴンガス流量制御部１ａから噴霧室空冷
部４ｂに供給され、噴霧室４ａの温度変動を抑制した
後、出口４ｇから排出され、補助ガスを用いた場合は、
その排出されたガスが石英管７ｂの入口７ｄに導入さ
れ、イグニッションコイル３の電極の高圧によってイオ
ン化され、プラズマトーチ７の上方に送られる。キャリ
アガスを用いた場合は、出口４ｇから排出されたガスが
ネブライザ４ｃに送られ、溶液の試料２と共に噴霧室４
ａに送られ、霧化されて上方のプラズマトーチ７の石英
管７ａに送られ、プラズマＦとなる。
【００２１】また、真空紫外用分光器では、光路を窒素
ガスまたはアルゴンガスでパージすることがあり、噴霧
室冷却に導入されるガスとして、このパージガスを用い
る場合は、同様に、パージガスがアルゴンガス供給装置
１のアルゴンガス流量制御部１ａから噴霧室空冷部４ｂ
に供給され、噴霧室４ａの温度変動を抑制した後、出口
４ｇから排出され、分光器に送り込まれる。
ガスまたはアルゴンガスでパージすることがあり、噴霧
室冷却に導入されるガスとして、このパージガスを用い
る場合は、同様に、パージガスがアルゴンガス供給装置
１のアルゴンガス流量制御部１ａから噴霧室空冷部４ｂ
に供給され、噴霧室４ａの温度変動を抑制した後、出口
４ｇから排出され、分光器に送り込まれる。
【００２２】また、噴霧室冷却に導入されるガスとし
て、アルゴンガス流量制御部１ａに流すアルゴンガスを
用いる場合は、アルゴンガスが噴霧室空冷部４ｂに供給
され、噴霧室４ａの温度変動を抑制し出口４ｇから排出
された後、ガス供給元であるアルゴンガス供給装置１に
戻し、再び温度制御して再利用できるようにする。
て、アルゴンガス流量制御部１ａに流すアルゴンガスを
用いる場合は、アルゴンガスが噴霧室空冷部４ｂに供給
され、噴霧室４ａの温度変動を抑制し出口４ｇから排出
された後、ガス供給元であるアルゴンガス供給装置１に
戻し、再び温度制御して再利用できるようにする。
【００２３】
【発明の効果】本発明のＩＣＰ分析装置は上記のように
構成されており、溶液試料を霧化する噴霧室の外側に、
一般的に室温より低温で温度が比較的安定しているアル
ゴン（または窒素）ガスを導入して噴霧室を冷却し、温
度変動を抑制しているので、従来のような水冷方式を用
いずに、現状のユティリティの範囲で、簡単な配管変更
により、水冷チャンバをガス冷チャンバにすることがで
きる。したがって、経済的に噴霧室の温度変動を押える
ことができ、試料のプラズマの中心への流量を一定に
し、出力データの変動をなくすることができる。
構成されており、溶液試料を霧化する噴霧室の外側に、
一般的に室温より低温で温度が比較的安定しているアル
ゴン（または窒素）ガスを導入して噴霧室を冷却し、温
度変動を抑制しているので、従来のような水冷方式を用
いずに、現状のユティリティの範囲で、簡単な配管変更
により、水冷チャンバをガス冷チャンバにすることがで
きる。したがって、経済的に噴霧室の温度変動を押える
ことができ、試料のプラズマの中心への流量を一定に
し、出力データの変動をなくすることができる。
【図１】 本発明のＩＣＰ分析装置の一実施例を示す図
である。
である。
【図２】 従来のＩＣＰ分析装置の構成を示す図であ
る。
る。
１…アルゴンガス供給装置
１ａ…アルゴンガス流量制御部
２…試料
３…イグニッションコイル
４、１２…試料霧化部
４ａ、１２ａ…噴霧室
４ｂ…噴霧室空冷部
４ｃ…ネブライザ
４ｄ…ドレインパイプ
４ｅ…接続部
４ｆ、１２ｆ…入口
４ｇ、１２ｇ…出口
５…高周波電源
５ａ…高周波増幅部
５ｂ…電力検出部
５ｃ…整合部
５ｄ…制御部
６…コイル
７…プラズナトーチ
７ａ…石英管
７ｂ…石英管
７ｃ…石英管
７ｄ…入口
７ｅ…入口
８…分光器
８ａ…レンズ
８ｂ…回折格子
８ｃ…光電子増倍管
９…データ処理部
１０…表示部
１１…冷却水送水装置
１２ｂ…噴霧室水冷部
Claims (5)
- 【請求項１】溶液試料をキャリアガスと共に試料霧化部
の噴霧室空冷部によって温度変動が抑えられた噴霧室の
ネブライザから噴霧して霧化し、三重パイプ構造のプラ
ズマトーチの中央部に導入し、中間パイプから補助ガス
と共に、外側パイプからのクーラントガスで囲んでプラ
ズマトーチの先端部に導入し、前記プラズマトーチの先
端部に設けられ高周波電源に接続されたコイルに高周波
電流を流し電磁誘導によって試料ガスをプラズマ放電さ
せ、その発光、又はイオンを用いて試料に含まれる元素
の分析を行うＩＣＰ分析装置において、前記試料霧化部
の噴霧室空冷部に温度変動がない装置に使用されるガス
を導入して噴霧室の温度変動を抑制したことを特徴とす
るＩＣＰ分析装置。 - 【請求項２】噴霧室冷却に導入されるガスとしてクーラ
ントガスを用いることを特徴とする請求項１記載のＩＣ
Ｐ分析装置。 - 【請求項３】噴霧室冷却に導入されるガスとして補助ガ
スまたはキャリアガスを用いることを特徴とする請求項
１記載のＩＣＰ分析装置。 - 【請求項４】噴霧室冷却に導入されるガスとして分光器
をパージするガスを用いることを特徴とする請求項１記
載のＩＣＰ分析装置。 - 【請求項５】噴霧室冷却に導入されるガスとしてアルゴ
ンガス流量制御部に流すアルゴンガスを用いることを特
徴とする請求項１記載のＩＣＰ分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002009358A JP3800621B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | Ｉｃｐ分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002009358A JP3800621B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | Ｉｃｐ分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003215042A true JP2003215042A (ja) | 2003-07-30 |
| JP3800621B2 JP3800621B2 (ja) | 2006-07-26 |
Family
ID=27647376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002009358A Expired - Lifetime JP3800621B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | Ｉｃｐ分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3800621B2 (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005172473A (ja) * | 2003-12-08 | 2005-06-30 | Horiba Ltd | グロー放電用給電方法、グロー放電発光分析装置及び給電装置 |
| JP2006010415A (ja) * | 2004-06-23 | 2006-01-12 | Horiba Ltd | 気液分離容器、及びｉｃｐ発光分析装置 |
| JP2006202541A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Tokyo Institute Of Technology | 液体導入プラズマ装置 |
| US8263897B2 (en) | 2002-12-12 | 2012-09-11 | Perkinelmer Health Sciences, Inc. | Induction device |
| US8289512B2 (en) | 2005-06-17 | 2012-10-16 | Perkinelmer Health Sciences, Inc. | Devices and systems including a boost device |
| WO2013073693A1 (ja) * | 2011-11-17 | 2013-05-23 | 株式会社島津製作所 | 気液接触抽出方法及び装置 |
| US8622735B2 (en) * | 2005-06-17 | 2014-01-07 | Perkinelmer Health Sciences, Inc. | Boost devices and methods of using them |
| CN103687268A (zh) * | 2012-09-11 | 2014-03-26 | 株式会社岛津制作所 | 等离子体用高频电源及使用它的icp 发光分光分析装置 |
| JP5684959B1 (ja) * | 2013-10-25 | 2015-03-18 | 株式会社ピュアロンジャパン | 溶存気体濃度測定装置および溶存気体濃度測定方法 |
| US9259798B2 (en) | 2012-07-13 | 2016-02-16 | Perkinelmer Health Sciences, Inc. | Torches and methods of using them |
| JP2016513254A (ja) * | 2013-02-14 | 2016-05-12 | エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド | 組成分析システムのためのレーザアブレーションセル及びトーチシステム |
| US9347919B2 (en) | 2011-11-17 | 2016-05-24 | Shimadzu Corporation | Gas-liquid contact extraction method and apparatus |
| WO2017110118A1 (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 株式会社島津製作所 | Ｉｃｐ質量分析装置 |
| JP2018179555A (ja) * | 2017-04-04 | 2018-11-15 | 株式会社島津製作所 | 発光分析装置 |
| US10285255B2 (en) | 2013-02-14 | 2019-05-07 | Elemental Scientific Lasers, Llc | Laser ablation cell and injector system for a compositional analysis system |
| US10327320B2 (en) | 2012-10-25 | 2019-06-18 | Shimadzu Corporation | High-frequency power supply for plasma and ICP optical emission spectrometer using the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6219760B2 (ja) * | 2014-03-26 | 2017-10-25 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | Ｉｃｐ発光分光分析装置 |
-
2002
- 2002-01-18 JP JP2002009358A patent/JP3800621B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| US8742283B2 (en) | 2002-12-12 | 2014-06-03 | Perkinelmer Health Sciences, Inc. | Induction device |
| US9360430B2 (en) | 2002-12-12 | 2016-06-07 | Perkinelmer Health Services, Inc. | Induction device |
| US8263897B2 (en) | 2002-12-12 | 2012-09-11 | Perkinelmer Health Sciences, Inc. | Induction device |
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| JP4709998B2 (ja) * | 2005-01-18 | 2011-06-29 | 国立大学法人東京工業大学 | 液体導入プラズマ装置 |
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| US8289512B2 (en) | 2005-06-17 | 2012-10-16 | Perkinelmer Health Sciences, Inc. | Devices and systems including a boost device |
| US8896830B2 (en) | 2005-06-17 | 2014-11-25 | Perkinelmer Health Sciences, Inc. | Devices and systems including a boost device |
| WO2013073693A1 (ja) * | 2011-11-17 | 2013-05-23 | 株式会社島津製作所 | 気液接触抽出方法及び装置 |
| CN103946683A (zh) * | 2011-11-17 | 2014-07-23 | 株式会社岛津制作所 | 气液接触提取方法以及装置 |
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| WO2017110118A1 (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 株式会社島津製作所 | Ｉｃｐ質量分析装置 |
| JPWO2017110118A1 (ja) * | 2015-12-24 | 2018-09-27 | 株式会社島津製作所 | Ｉｃｐ質量分析装置 |
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