JP2006177922A - Emission spectral analysis method and analyzing device - Google Patents

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Hisao Yasuhara
久雄 安原
Tomohiro Matsushima
朋裕 松島
Tetsushi Jodai
哲史 城代
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To analyze a metal sample with accuracy, even if the metal sample obtained from severance is of low smoothness when analyzing metal samples, through the use of spark electrical discharge emission spectral analysis methods. <P>SOLUTION: In an emission spectral analysis method where plural number of times of spark electric discharges are generated in an inert gas between a metal sample 3 attached to a sample supporting stand 10 and a pair of electrodes 4 deployed facing the metal sample concerned and the element within the metal sample is quantified by implementing spectroscopy of emission for each spark discharge, let the aforementioned metal sample to attach on a protruding portion 11 prepared on the sample supporting stand to generate spark discharge. Since the metal sample contacts the protruding portion, the analysis is possible without being affected due to the ruggedness, even if the ruggedness exists on the surface of the metal sample. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、発光分光分析方法及び分析装置に関し、詳しくは、金属試料の切断面端部に形成される切断バリのような部分的に平滑度の低い部位を有する金属試料であっても精度良く分析することのできる発光分光分析方法及び分析装置に関するものである。   The present invention relates to an emission spectroscopic analysis method and an analysis apparatus, and more specifically, even a metal sample having a partially low-smooth portion such as a cutting burr formed at the end of a cut surface of the metal sample is accurately obtained. The present invention relates to an emission spectroscopic analysis method and an analysis apparatus that can be analyzed.

鉄鋼業においては、転炉及び真空脱ガス炉などの精錬炉で精錬されている溶鋼から金属試料を採取して分析し、その金属試料の分析値に基づいて合金元素の添加量或いは必要処理時間などを決定し、溶鋼の成分調整が行われている。従って、これらの精錬を迅速に行うためには、精錬中に採取された金属試料を極めて短時間で分析することが必要になる。   In the steel industry, a metal sample is collected and analyzed from molten steel refined in a refining furnace such as a converter and vacuum degassing furnace, and the amount of alloy elements added or the required processing time based on the analysis value of the metal sample The component adjustment of the molten steel is performed. Therefore, in order to perform these refining quickly, it is necessary to analyze the metal sample collected during refining in a very short time.

このため、この分析には、迅速性に優れたスパーク放電発光分光分析法が主に用いられているが、生産量の増加、コスト削減などにより、更なる高速な精錬が求められており、そのため分析処理においても一層の時間短縮が求められている。   For this reason, spark discharge optical emission spectrometry with excellent rapidity is mainly used for this analysis, but further high-speed refining is required due to increased production and cost reduction. There is a need for further time reduction in the analysis process.

しかしながら、現状のスパーク放電発光分光分析法では、例えば特許文献1に示されるように、分析精度を維持する上で金属試料表面を研磨し平坦にする必要があり、この研磨に10秒間〜20秒間を費やしていた。分析時間短縮のためにこの研磨工程を省略し、切断したままの金属試料を分析しようとすると、金属試料表面の平滑度が低いので発光分光分析装置の試料支持台に金属試料を装着したときに試料支持台に対して分析面が傾斜し、金属試料と対電極との距離が検量線を作成した状態とは変化してしまうので、分析精度が低下するという問題が発生した。   However, in the current spark discharge emission spectrometry, for example, as disclosed in Patent Document 1, it is necessary to polish and flatten the surface of a metal sample in order to maintain the analysis accuracy. This polishing is performed for 10 seconds to 20 seconds. Was spent. If this polishing step is omitted to shorten the analysis time, and the metal sample that has been cut is analyzed, the smoothness of the surface of the metal sample is low, so when the metal sample is mounted on the sample support of the emission spectroscopic analyzer Since the analysis surface is inclined with respect to the sample support and the distance between the metal sample and the counter electrode changes from the state in which the calibration curve is created, there is a problem that the analysis accuracy is lowered.

この問題は、特に、金属試料の切断面端部にバリなどの凹凸が存在する場合に顕著であり、このような凹凸が存在する場合には、切断したままの金属試料の定量分析は実質的に不可能であった。
特開2004−61501号公報
This problem is particularly noticeable when irregularities such as burrs are present at the end of the cut surface of the metal sample. When such irregularities are present, quantitative analysis of a metal sample that has been cut is substantially impossible. It was impossible.
JP 2004-61501 A

切断面の端部にバリなどの凹凸の存在する金属試料であっても、この凹凸を研磨或いは研削によって除去することなく、精度良く分析する手段が切望されているにも拘わらず、従来、有効な手段はなく、やむなく、分析精度を確保するために、測定前の処理として切断した金属試料を研磨或いは研削して分析する面の全体を平滑にしており、従来に比べて更なる分析時間の短縮は不可能であった。   Even if it is a metal sample with unevenness such as burrs at the end of the cut surface, it is effective in the past even though there is a need for a means to accurately analyze this unevenness without removing it by polishing or grinding. In order to ensure analysis accuracy, the entire surface to be analyzed is polished or ground as a pre-measurement process to smooth the entire surface to be analyzed. Shortening was impossible.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、スパーク放電発光分光分析法によって金属試料を分析するに際し、切断して得た金属試料が平滑度の低い金属試料であっても、特に、金属試料の切断面端部にバリなどの凹凸が存在する金属試料であっても、精度良く分析することのできる発光分光分析方法及び分析装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances. The object of the present invention is to analyze a metal sample by spark discharge emission spectrometry, and the metal sample obtained by cutting is a metal sample having low smoothness. However, it is an object of the present invention to provide an emission spectroscopic analysis method and an analysis apparatus capable of analyzing with high accuracy even a metal sample in which irregularities such as burrs are present at the end of the cut surface of the metal sample.

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究・検討を行った。以下に研究・検討結果を説明する。   The inventors of the present invention have conducted intensive studies and studies to solve the above problems. The research and examination results are explained below.

図6に、従来のスパーク放電発光分光分析装置において用いられている試料支持台の概略断面図を示すように、通常、従来のスパーク放電発光分光分析装置においては、分析用の金属試料3を装着するための試料支持台10は平坦で、その一部に円状の孔10aが開いており、この孔10a、即ち開口部10aを覆うようにして金属試料3を装着し、対電極4と金属試料3との間で開口部10aを介して放電が行われている。このとき、金属試料3における試料支持台10との接触領域は、開口部10aを覆う部分を除いた金属試料3の分析面全面であり、金属試料3の接触領域に凹凸が存在すると凸部が試料支持台10と接触することによって、金属試料3は試料支持台10と密着することができず、金属試料3の分析面と対電極4との距離が設定値と異なったものとなり、分析精度が低下する。また、接触面の間隙からの大気の進入なども分析精度の低下をもたらす原因となる。ここで、距離の設定値とは、金属試料3が試料支持台10と密着したときの距離であり、発光分光分析法における検量線は通常この設定値で作成される。   As shown in FIG. 6, a schematic cross-sectional view of a sample support used in a conventional spark discharge emission spectroscopic analyzer is usually equipped with a metal sample 3 for analysis in the conventional spark discharge emission spectroscopic analyzer. The sample support 10 is flat and has a circular hole 10a in a part thereof. The metal sample 3 is mounted so as to cover the hole 10a, that is, the opening 10a. Electric discharge is performed between the sample 3 and the sample 3 through the opening 10a. At this time, the contact area of the metal sample 3 with the sample support 10 is the entire analysis surface of the metal sample 3 except for the portion covering the opening 10a. By contacting the sample support 10, the metal sample 3 cannot be brought into close contact with the sample support 10, and the distance between the analysis surface of the metal sample 3 and the counter electrode 4 becomes different from the set value. Decreases. In addition, the entry of air from the gap between the contact surfaces also causes a reduction in analysis accuracy. Here, the set value of the distance is a distance when the metal sample 3 is in close contact with the sample support 10, and a calibration curve in the emission spectroscopic analysis method is usually created with this set value.

このため、スパーク放電発光分光分析装置における定量分析の際には、金属試料を研磨或いは研削して分析面全面を平滑にしてから金属試料3を試料支持台10に装着することが必須であった。   For this reason, in the quantitative analysis in the spark discharge optical emission spectrometer, it was essential to attach the metal sample 3 to the sample support 10 after polishing or grinding the metal sample to smooth the entire analysis surface. .

しかしながら、分析用の金属試料3を得る際に広く使用されている高速切断機(丸鋸切断機)で切断された金属試料切断面の観察の結果、金属試料切断面の全面において凹凸が発生するものではなく、凹凸は主に切断面の端部で発生しており、切断面の大部分は放電可能な平坦領域であり、この平坦領域は研磨或いは研削しなくても十分に定量分析可能であるとの知見を得た。   However, as a result of observing the cut surface of the metal sample cut by a high-speed cutting machine (circular saw cutting machine) widely used in obtaining the metal sample 3 for analysis, unevenness occurs on the entire surface of the metal sample cut surface. However, irregularities are mainly generated at the edge of the cut surface, and most of the cut surface is a flat area that can be discharged, and this flat area can be sufficiently quantitatively analyzed without polishing or grinding. The knowledge that there is.

そこで、この平坦領域を利用することを検討した結果、金属試料切断面の凹凸部が試料支持台10に接触しないようにして金属試料3を試料支持台10に装着すれば定量分析可能であるとの知見を得た。換言すれば、試料支持台に突起部を設け、切断面の一部に形成される平坦領域のみを突起部に接触させることで、切断面の凹凸部の影響を受けることなく、十分に定量分析が可能であるとの知見を得た。   Therefore, as a result of studying the use of this flat region, quantitative analysis is possible if the metal sample 3 is mounted on the sample support 10 so that the uneven portion of the cut surface of the metal sample does not contact the sample support 10. I got the knowledge. In other words, by providing a protrusion on the sample support and contacting only the flat region formed on a part of the cut surface with the protrusion, sufficient quantitative analysis can be performed without being affected by the uneven portion of the cut surface. The knowledge that it is possible was obtained.

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、第1の発明に係る発光分光分析方法は、試料支持台に装着された金属試料と、当該金属試料に対向して配置される対電極との間で、多数回のスパーク放電を不活性ガス雰囲気中で発生させ、スパーク放電毎の発光を分光して金属試料中の元素を定量する発光分光分析方法において、前記金属試料を前記試料支持台に設けた突起部の上に装着してスパーク放電させることを特徴とするものである。   The present invention has been made on the basis of the above knowledge, and an emission spectroscopic analysis method according to a first invention includes a metal sample mounted on a sample support and a counter electrode disposed to face the metal sample. In an emission spectroscopic analysis method in which a number of spark discharges are generated in an inert gas atmosphere and the light emission of each spark discharge is analyzed to quantify the elements in the metal sample, the metal sample is supported on the sample. It is characterized in that the spark discharge is carried out by mounting on a protrusion provided on the table.

第2の発明に係る発光分光分析方法は、第1の発明において、前記突起部は、前記試料支持台の開口部を囲んで環状に設けられ、且つ、高さが0.5mm以上で、金属試料を装着する面の幅が0.5mm以上3mm以下であることを特徴とするものである。   In the emission spectroscopic analysis method according to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the protrusion is provided in an annular shape so as to surround the opening of the sample support, and has a height of 0.5 mm or more. The width of the surface on which the sample is mounted is 0.5 mm or more and 3 mm or less.

第3の発明に係る発光分光分析方法は、第1または第2の発明において、前記金属試料と前記対電極との距離を1mm以上3mm以下とすることを特徴とするものである。   An emission spectroscopic analysis method according to a third invention is characterized in that, in the first or second invention, a distance between the metal sample and the counter electrode is 1 mm or more and 3 mm or less.

第4の発明に係る発光分光分析方法は、第1または第2の発明において、前記金属試料におけるスパーク放電の領域を直径4mm以下とすることを特徴とするものである。   An emission spectroscopic analysis method according to a fourth invention is characterized in that, in the first or second invention, a spark discharge region in the metal sample has a diameter of 4 mm or less.

第5の発明に係る発光分光分析装置は、試料支持台の開口部を覆うようにして試料支持台に装着された金属試料と、当該金属試料に対向して配置される対電極との間で、多数回のスパーク放電を不活性ガス雰囲気中で発生させ、スパーク放電毎の発光を分光して金属試料中の元素を定量する発光分光分析装置において、前記試料支持台には前記開口部を囲んで環状の突起部が設けられており、金属試料は当該突起部の先端部位に接触して試料支持台に装着され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 an emission spectroscopic analyzer between a metal sample mounted on a sample support so as to cover an opening of the sample support and a counter electrode disposed opposite to the metal sample. In an emission spectroscopic analyzer that generates a number of spark discharges in an inert gas atmosphere and quantifies the elements in the metal sample by spectroscopically analyzing the light emission of each spark discharge, the sample support base surrounds the opening. An annular protrusion is provided, and the metal sample is mounted on the sample support in contact with the tip portion of the protrusion.

第6の発明に係る発光分光分析装置は、第6の発明において、前記突起部は、高さが0.5mm以上で、金属試料と接触する面の幅が0.5mm以上3mm以下であることを特徴とするものである。   In the emission spectroscopic analyzer according to a sixth invention, in the sixth invention, the protrusion has a height of 0.5 mm or more and a width of a surface in contact with the metal sample is 0.5 mm or more and 3 mm or less. It is characterized by.

第7の発明に係る発光分光分析装置は、第5または第6の発明において、前記金属試料と前記対電極との距離が1mm以上3mm以下であることを特徴とするものである。   The emission spectroscopic analyzer according to a seventh invention is characterized in that, in the fifth or sixth invention, a distance between the metal sample and the counter electrode is 1 mm or more and 3 mm or less.

本発明によれば、金属試料を装着するための試料支持台に突起部を設けて、分析用の金属試料を突起部の先端部位で支持するので、切断したままの金属試料に切断バリなどの凹凸が存在しても、これらの凹凸以外の比較的平滑な部分を突起部と接触させることで、金属試料の凸部は試料支持台に接触せず、試料支持台の所定の位置に金属試料を装着することができる。その結果、金属試料と対電極との間の距離は常に一定に保たれ、予め作成した検量線に基づいて精度良く金属試料の定量分析を行うことが可能となる。また、分析面の研磨・研削を行っていた定量分析において、この研磨・研削工程を省略することが可能になり、従来に比べて大幅な分析所用時間の短縮並びに分析作業負荷の低減が達成されるのみならず、転炉及び真空脱ガス炉などの精錬時間も短縮され、工業上有益な効果がもたらされる。   According to the present invention, the projection is provided on the sample support for mounting the metal sample, and the metal sample for analysis is supported at the tip portion of the projection. Even if there are irregularities, the convex part of the metal sample does not come into contact with the sample support table by bringing a relatively smooth part other than these irregularities into contact with the projection, and the metal sample is placed at a predetermined position on the sample support table. Can be worn. As a result, the distance between the metal sample and the counter electrode is always kept constant, and the metal sample can be quantitatively analyzed with high accuracy based on a calibration curve prepared in advance. In addition, in the quantitative analysis where the analysis surface was polished and ground, this polishing and grinding process can be omitted, and the laboratory time and the analytical work load can be greatly reduced compared to the conventional method. In addition, the refining time of the converter and the vacuum degassing furnace is shortened, and an industrially beneficial effect is brought about.

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図1は、本発明に係るスパーク放電発光分光分析装置の全体構成の1例を示す概略図、図2は、本発明に係るスパーク放電発光分光分析装置において用いられている試料支持台の1例を示す概略断面図である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a spark discharge emission spectrometer according to the present invention, and FIG. 2 is an example of a sample support used in the spark discharge emission spectrometer according to the present invention. It is a schematic sectional drawing which shows.

図1に示すように、スパーク放電発光分光分析装置1は、放電装置2、分析用金属試料(電極でもある)3及び対電極4からなり、Arガスなどの不活性ガス雰囲気下で放電装置2からの信号に応じて金属試料3と対電極4との間でスパーク放電を発生する発光部と、スリット5、回折格子6及び検出器7からなり、発光部で発光した光を分光するための分光部と、分光部の検出器7によって検出されたスペクトル線を処理するための測光装置8と、測光装置8から入力されるスペクトル線強度に基づいて金属試料3の元素の含有量を求めるデータ処理装置9と、で構成されている。   As shown in FIG. 1, a spark discharge optical emission spectrometer 1 includes a discharge device 2, an analysis metal sample (also an electrode) 3 and a counter electrode 4, and the discharge device 2 in an inert gas atmosphere such as Ar gas. Comprising a light emitting part that generates a spark discharge between the metal sample 3 and the counter electrode 4 in response to a signal from the light source, a slit 5, a diffraction grating 6, and a detector 7. A spectroscopic unit, a photometric device 8 for processing spectral lines detected by the detector 7 of the spectroscopic unit, and data for obtaining the element content of the metal sample 3 based on the spectral line intensity input from the photometric device 8 And a processing device 9.

このスパーク放電発光分光分析装置1において金属試料3を装着するための試料支持台10には、図2に示すように、試料支持台10に設けられた開口部10aの周囲に沿って平面形状が円形である環状の突起部11が設けられており、金属試料3は突起部11の上に乗った状態で試料支持台10に装着されている。即ち、金属試料3は突起部11の先端部位とのみ接触するようにして試料支持台10に装着されている。そして、金属試料3は、この状態のままで対電極4との間でスパーク放電する構成になっている。対電極4の周囲はArガスなどの不活性ガス雰囲気となっている。尚、図1では試料支持台10を省略している。   As shown in FIG. 2, the sample support 10 for mounting the metal sample 3 in the spark discharge optical emission spectrometer 1 has a planar shape along the periphery of the opening 10 a provided in the sample support 10. An annular protrusion 11 that is circular is provided, and the metal sample 3 is mounted on the sample support 10 in a state of being placed on the protrusion 11. That is, the metal sample 3 is mounted on the sample support 10 so as to be in contact only with the tip portion of the protrusion 11. The metal sample 3 is configured to perform a spark discharge with the counter electrode 4 in this state. The periphery of the counter electrode 4 is an inert gas atmosphere such as Ar gas. In FIG. 1, the sample support 10 is omitted.

このように、金属試料3と試料支持台10との接触面は、突起部11の先端部位のみの極狭い範囲に限られるため、切断して切り出されたままの金属試料3であっても、切断バリなどの凹凸を研磨或いは研削などによって除去することなく、切断面の平坦な部分を突起部11に接触させることで、金属試料3の分析面の一部に凹凸が存在しても、この凹凸の影響を受けることなく金属試料3の分析面と対電極4との距離は設定値と等しくなり、且つ、金属試料3の分析面と試料支持台10とが間隙なく密着することから、研磨或いは研削された分析面と同等の精度で定量分析することが可能となる。   Thus, since the contact surface between the metal sample 3 and the sample support 10 is limited to a very narrow range of only the tip portion of the protrusion 11, even if the metal sample 3 remains cut and cut, Even if there is unevenness on a part of the analysis surface of the metal sample 3 by bringing the flat portion of the cut surface into contact with the protrusion 11 without removing unevenness such as cutting burrs by polishing or grinding, etc. The distance between the analysis surface of the metal sample 3 and the counter electrode 4 is equal to the set value without being affected by the unevenness, and the analysis surface of the metal sample 3 and the sample support 10 are in close contact with each other without any gap. Alternatively, quantitative analysis can be performed with the same accuracy as the ground analysis surface.

この場合、切断バリなどの凹凸の影響をできるだけ少なくするために、突起部11の高さを0.5mm以上とし、突起部11の先端部位の幅を0.5mm以上3mm以下とすることが好ましい。高さが0.5mm未満になると、金属試料3の凸部が突起部11の周囲の試料支持台10と接触して金属試料3と突起部11とが密着せず、分析精度が低下する恐れが発生する。突起部11の高さの上限は特に限定する必要はないが、金属試料3での凹凸の発生状況から判断すれば、5mm程度で十分である。また、突起部11の幅が0.5mm未満では金属試料3を保持した際に突起部11が変形する恐れがあると同時に、変形によって形成される間隙から空気が混入して分析精度が低下する恐れがあり、一方、突起部11の幅が3mmを超えると金属試料3の分析面と突起部11との接触面積が大きくなり、金属試料3の凹凸の影響を受けやすくなり分析精度が低下する恐れがある。   In this case, in order to minimize the influence of unevenness such as cutting burrs, it is preferable that the height of the protrusion 11 is 0.5 mm or more and the width of the tip portion of the protrusion 11 is 0.5 mm or more and 3 mm or less. . When the height is less than 0.5 mm, the convex portion of the metal sample 3 comes into contact with the sample support base 10 around the protrusion 11 and the metal sample 3 and the protrusion 11 do not adhere to each other, which may reduce the analysis accuracy. Occurs. The upper limit of the height of the protrusion 11 need not be particularly limited, but about 5 mm is sufficient if judged from the state of occurrence of unevenness in the metal sample 3. Also, if the width of the protrusion 11 is less than 0.5 mm, the protrusion 11 may be deformed when the metal sample 3 is held, and at the same time, air is mixed from the gap formed by the deformation and the analysis accuracy is lowered. On the other hand, if the width of the protrusion 11 exceeds 3 mm, the contact area between the analysis surface of the metal sample 3 and the protrusion 11 becomes large, and the analysis accuracy is lowered due to being easily affected by the unevenness of the metal sample 3. There is a fear.

切断したままの金属試料3を分析するに当たり、分析面となる切断面の平滑度は高い方が望ましく、従って、本発明を実施する場合には、比較的高い切断面の平滑度を得ることができる、外形が円形の回転刃を有する高速切断機で切断することが好ましい。   In analyzing the metal sample 3 that has been cut, it is desirable that the smoothness of the cut surface serving as the analysis surface is high. Therefore, when the present invention is carried out, a relatively high smoothness of the cut surface can be obtained. It is preferable to cut with a high-speed cutter having a rotary blade having a circular outer shape.

しかしながら、金属試料3は切断したままであるので、分析面には微小な凹凸部が存在する。この微小な凹凸部の影響を回避するためには、金属試料3と対電極4との距離を1mm以上3mm以下とすることが好ましい。この微小の凹凸部の影響は、金属試料3の分析面における放電領域を狭くすることによって、効率良く回避することができる。図4(図4の詳細説明は実施例の欄で後述)は、金属試料3と対電極4との距離を変化させ、そのときの金属試料3における放電領域を調査した結果である。金属試料3と対電極4との距離を1mm以上3mm以下とすることにより、放電領域の直径を5mm程度以下にすることが可能となる。つまり、金属試料3と対電極4との距離を1mm以上3mm以下とすることで、分析面の微小の凹凸部の影響を回避して、微小な領域の分析を高い精度で実施することが可能となる。   However, since the metal sample 3 remains cut, there are minute uneven portions on the analysis surface. In order to avoid the influence of the minute uneven portions, it is preferable that the distance between the metal sample 3 and the counter electrode 4 is 1 mm or more and 3 mm or less. The influence of the minute uneven portions can be efficiently avoided by narrowing the discharge region on the analysis surface of the metal sample 3. FIG. 4 (detailed description of FIG. 4 will be described later in the column of Examples) is a result of investigating the discharge region in the metal sample 3 at the time when the distance between the metal sample 3 and the counter electrode 4 was changed. By setting the distance between the metal sample 3 and the counter electrode 4 to 1 mm or more and 3 mm or less, the diameter of the discharge region can be reduced to about 5 mm or less. In other words, by setting the distance between the metal sample 3 and the counter electrode 4 to 1 mm or more and 3 mm or less, it is possible to avoid the influence of minute uneven portions on the analysis surface and perform analysis of a minute region with high accuracy. It becomes.

特に、金属試料3における放電領域を直径4mm以下とすることで、従来の放電領域に比べて1/4から1/10の微小な領域の分析が可能となり、分析面の微小の凹凸部の影響をより一層回避することができる。この場合、試料支持台10に設けられた開口部10aの直径は7mm以下で十分である。   In particular, by setting the discharge area in the metal sample 3 to a diameter of 4 mm or less, it becomes possible to analyze a minute area of ¼ to 1/10 compared to the conventional discharge area, and the influence of minute uneven portions on the analysis surface. Can be avoided even more. In this case, the diameter of the opening 10a provided in the sample support 10 is sufficient to be 7 mm or less.

尚、本発明は上記に説明した範囲に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができる。例えば、上記説明では環状の突起物11が開口部10aの周囲に沿って設置されているが、開口部10aを囲むようにして設置される限り、開口部10aから離れた位置に設置してもよい。又、環状の突起部11は平面形状が円形であるのみならず、四角形や多角形、或いは楕円形など、循環する形状である限りどのような形状であっても構わない。本発明でいう「環状」とは、「循環する形状である」という意味である。   In addition, this invention is not limited to the range demonstrated above, In the range which does not deviate from the summary, it can be variously changed. For example, in the above description, the annular protrusion 11 is installed along the periphery of the opening 10a, but may be installed at a position away from the opening 10a as long as it is installed so as to surround the opening 10a. Moreover, the annular protrusion 11 may have any shape as long as it is a circular shape such as a quadrangle, a polygon, or an ellipse, as well as a circular shape. The “annular” in the present invention means “circulating shape”.

図3に示すスパーク放電発光分光分析装置を用い、金属試料3の位置及び対電極4の位置を変更して、金属試料3における放電領域並びに各元素のバックグランド相当濃度に及ぼす金属試料と対電極との距離(L)の影響を調査した。ここでは、突起部に代わって厚みを変更可能なスペーサー12を使用して、金属試料3の設置位置を変更した。また、試料支持台10の厚みを極力薄くして、距離(L)が1mm程度まで可能な構造とした。対電極4の位置は、対電極4の先端が試料支持台10の上面から1mmとなる位置を基準としたが、対電極4の位置も上下に調整可能であり、一部試験では下方向に移動させた。金属試料3の位置及び対電極4の位置は、図3に示すように、試料支持台10の上面の位置を基準位置とした。   Using the spark discharge optical emission spectrometer shown in FIG. 3, the position of the metal sample 3 and the position of the counter electrode 4 are changed to affect the discharge region in the metal sample 3 and the background equivalent concentration of each element. And the influence of the distance (L). Here, the installation position of the metal sample 3 was changed using a spacer 12 that can change the thickness in place of the protrusion. In addition, the thickness of the sample support 10 is made as thin as possible, and the distance (L) can be up to about 1 mm. The position of the counter electrode 4 is based on the position where the tip of the counter electrode 4 is 1 mm from the upper surface of the sample support 10, but the position of the counter electrode 4 can also be adjusted up and down, and in some tests it may be downward. Moved. As shown in FIG. 3, the position of the metal sample 3 and the position of the counter electrode 4 were based on the position of the upper surface of the sample support 10.

図4に、放電の電気的な条件を一定として、金属試料と対電極との距離(L)を変化させたときの金属試料3における放電領域を調査した結果を示す。図4から明らかなように、放電領域は、距離(L)を小さくするほど小さくなり、金属試料3と対電極4との距離を1mm以上3mm以下とすることにより、放電領域の直径を5mm程度以下にできることが分かった。つまり、金属試料3と対電極4との距離を1mm以上3mm以下とすることで、金属試料3の分析面の微小の凹凸部の影響を回避して、微小な領域の分析を高い精度で実施することが可能であることが分かった。   FIG. 4 shows the results of investigating the discharge region in the metal sample 3 when the distance (L) between the metal sample and the counter electrode is changed with the electrical conditions of the discharge being constant. As is clear from FIG. 4, the discharge region becomes smaller as the distance (L) is decreased, and the diameter of the discharge region is set to about 5 mm by setting the distance between the metal sample 3 and the counter electrode 4 to 1 mm or more and 3 mm or less. I found out that I can: In other words, by setting the distance between the metal sample 3 and the counter electrode 4 to 1 mm or more and 3 mm or less, the influence of the minute uneven portions on the analysis surface of the metal sample 3 can be avoided and the analysis of the minute region can be performed with high accuracy. It turns out that it is possible.

図5は、金属試料3の位置と距離(L)とを変えてC、Si、P、Sのバックグランド相当濃度に及ぼす影響を調査した結果を示す図である。図5で試料位置が0mmとは、スペーサー12を用いず、金属試料3を試料支持台10に直接載せた状態を示しており、試料位置が1mm、2mm、3mmとはスペーサー12の厚みがそれぞれ1mm、2mm、3mmの場合を示している。また、従来(2mm)とは、従来の厚みの厚い試料支持台10を用いた場合であり、この場合には、図3に示す金属試料3の位置関係で金属試料の位置を表すと2mmの位置に相当するという意味である。   FIG. 5 is a diagram showing the results of investigating the influence of C, Si, P, and S on the background equivalent concentration by changing the position and distance (L) of the metal sample 3. In FIG. 5, the sample position of 0 mm indicates a state in which the spacer 12 is not used and the metal sample 3 is directly placed on the sample support 10. The sample position is 1 mm, 2 mm, and 3 mm. The case of 1 mm, 2 mm, and 3 mm is shown. Further, the conventional (2 mm) is a case where the conventional thick sample support 10 is used. In this case, the position of the metal sample is 2 mm when the position of the metal sample 3 is represented by the positional relationship of the metal sample 3 shown in FIG. It means to correspond to a position.

バックグランド相当濃度は低いほうが一般に精度上有利であり、図5からも明らかなように、距離(L)を1mm以上3mm以下とすることにより、放電領域の微小化を達成しつつ高精度な分析が可能であることが分かった。特に、スペーサー12の厚みを1mmとし、且つ、距離(L)を3mm以下とすることによって、高精度な分析が可能であることが分かった。   A lower background equivalent concentration is generally more advantageous in terms of accuracy, and as is clear from FIG. 5, by making the distance (L) 1 mm or more and 3 mm or less, a highly accurate analysis is achieved while miniaturizing the discharge region. Was found to be possible. In particular, it was found that a highly accurate analysis is possible by setting the thickness of the spacer 12 to 1 mm and the distance (L) to 3 mm or less.

湿式定量分析法などによって元素濃度を予め測定した、元素濃度が既知の低合金鋼から高速切断機を用いて分析用金属試料を切り出し、切断面を研磨・研削することなく発光分光分析用試料に供した。用いた発光分光分析装置は、図2に示す突起部を有する試料支持台を備えた本発明による発光分光分析装置と、図6に示す試料支持台を備えた従来の発光分光分析装置との2種類を用いた。金属試料の同一切断面についてそれぞれ3回ずつ分析を行った。本発明による発光分光分析装置を用いて分析した場合を本発明例と称し、一方、従来の発光分光分析装置を用いて分析した場合を比較例と称す。表1にそれぞれ3回行った分析結果を示す。本発明例では金属試料と対電極との距離は2mmとした。比較例では、金属試料と対電極との距離は4mmである。   A metal sample for analysis is cut out from a low alloy steel with a known element concentration measured using a wet quantitative analysis method, etc. using a high-speed cutting machine, and the sample is converted into a sample for emission spectroscopic analysis without polishing and grinding the cut surface. Provided. The emission spectroscopic analysis apparatus used is an emission spectroscopic analysis apparatus according to the present invention provided with a sample support having a protrusion shown in FIG. 2, and a conventional emission spectroscopic analysis apparatus provided with a sample support shown in FIG. The type was used. The analysis was performed three times on the same cut surface of the metal sample. A case where analysis is performed using the emission spectroscopic analyzer according to the present invention is referred to as an example of the present invention, while a case where analysis is performed using a conventional emission spectroscopic analyzer is referred to as a comparative example. Table 1 shows the results of analysis performed three times. In the example of the present invention, the distance between the metal sample and the counter electrode was 2 mm. In the comparative example, the distance between the metal sample and the counter electrode is 4 mm.

Figure 2006177922
Figure 2006177922

表1に示すように、比較例では3回の分析結果にばらつきが生じ、しかも、濃度の絶対値が予め定量分析した濃度から大幅に逸脱しているのに対し、本発明例では3回の分析結果のばらつきが少なく、且つ濃度の絶対値も予め定量分析した濃度と良く一致していた。この結果から、切断したままの金属試料であっても本発明を適用することで精度よく定量分析することが可能であることが確認できた。   As shown in Table 1, in the comparative example, the analysis results of the three times vary, and the absolute value of the concentration deviates significantly from the concentration quantitatively analyzed in advance. There was little variation in the analysis results, and the absolute value of the concentration was in good agreement with the concentration quantitatively analyzed in advance. From this result, it was confirmed that even a metal sample as cut could be quantitatively analyzed with high accuracy by applying the present invention.

本発明に係るスパーク放電発光分光分析装置の全体構成の1例を示す概略図である。It is the schematic which shows one example of the whole structure of the spark discharge emission-spectral-analysis apparatus based on this invention. 本発明に係るスパーク放電発光分光分析装置において用いられている試料支持台の1例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the sample support stand used in the spark discharge optical emission spectrometer which concerns on this invention. 実施例1で使用したスパーク放電発光分光分析装置の試料支持台部分の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a sample support base portion of a spark discharge optical emission spectrometer used in Example 1. FIG. 金属試料と対電極との距離を変化させ、そのときの金属試料における放電領域を調査した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having investigated the discharge area | region in the metal sample at the time of changing the distance of a metal sample and a counter electrode. 金属試料の位置及び金属試料と対電極との距離を変化させ、C、Si、P、Sのバックグランド相当濃度に及ぼす影響を調査した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having investigated the influence on the background equivalent density | concentration of C, Si, P, and S by changing the position of a metal sample, and the distance of a metal sample and a counter electrode. 従来のスパーク放電発光分光分析装置において用いられている試料支持台の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the sample support stand used in the conventional spark discharge emission-spectral-analysis apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 スパーク放電発光分光分析装置
2 放電装置
3 金属試料
4 対電極
5 スリット
6 回折格子
7 検出器
8 測光装置
9 データ処理装置
10 試料支持台
10a 開口部
11 突起部
12 スペーサー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spark discharge emission-spectral-analysis apparatus 2 Discharge apparatus 3 Metal sample 4 Counter electrode 5 Slit 6 Diffraction grating 7 Detector 8 Photometry apparatus 9 Data processing apparatus 10 Sample support stand 10a Opening part 11 Protrusion part 12 Spacer

Claims (7)

試料支持台に装着された金属試料と、当該金属試料に対向して配置される対電極との間で、多数回のスパーク放電を不活性ガス雰囲気中で発生させ、スパーク放電毎の発光を分光して金属試料中の元素を定量する発光分光分析方法において、前記金属試料を前記試料支持台に設けた突起部の上に装着してスパーク放電させることを特徴とする発光分光分析方法。   A number of spark discharges are generated in an inert gas atmosphere between a metal sample mounted on the sample support and a counter electrode disposed opposite to the metal sample, and light emission for each spark discharge is spectroscopically analyzed. Then, in the emission spectroscopic analysis method for quantifying the elements in the metal sample, the metal sample is mounted on a protrusion provided on the sample support and spark discharge is performed. 前記突起部は、前記試料支持台の開口部を囲んで環状に設けられ、且つ、高さが0.5mm以上で、金属試料を装着する面の幅が0.5mm以上3mm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の発光分光分析方法。   The protrusion is provided in an annular shape so as to surround the opening of the sample support, and has a height of 0.5 mm or more and a width of a surface on which the metal sample is mounted is 0.5 mm or more and 3 mm or less. The emission spectroscopic analysis method according to claim 1, wherein 前記金属試料と前記対電極との距離を1mm以上3mm以下とすることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の発光分光分析方法。   The emission spectroscopic analysis method according to claim 1 or 2, wherein a distance between the metal sample and the counter electrode is 1 mm or more and 3 mm or less. 前記金属試料におけるスパーク放電の領域を直径4mm以下とすることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の発光分光分析方法。   The emission spectroscopic analysis method according to claim 1 or 2, wherein a spark discharge region in the metal sample has a diameter of 4 mm or less. 試料支持台の開口部を覆うようにして試料支持台に装着された金属試料と、当該金属試料に対向して配置される対電極との間で、多数回のスパーク放電を不活性ガス雰囲気中で発生させ、スパーク放電毎の発光を分光して金属試料中の元素を定量する発光分光分析装置において、前記試料支持台には前記開口部を囲んで環状の突起部が設けられており、金属試料は当該突起部の先端部位に接触して試料支持台に装着されることを特徴とする発光分光分析装置。   A number of spark discharges are generated in an inert gas atmosphere between a metal sample mounted on the sample support base so as to cover the opening of the sample support base and a counter electrode disposed opposite to the metal sample. In the emission spectroscopic analyzer that quantifies the element in the metal sample by analyzing the light emission of each spark discharge, the sample support is provided with an annular protrusion surrounding the opening, An emission spectroscopic analyzer characterized in that a sample is attached to a sample support in contact with a tip portion of the protrusion. 前記突起部は、高さが0.5mm以上で、金属試料と接触する面の幅が0.5mm以上3mm以下であることを特徴とする、請求項3に記載の発光分光分析装置。   The emission spectroscopic analyzer according to claim 3, wherein the protrusion has a height of 0.5 mm or more and a width of a surface in contact with the metal sample is 0.5 mm or more and 3 mm or less. 前記金属試料と前記対電極との距離が1mm以上3mm以下であることを特徴とする、請求項5または請求項6に記載の発光分光分析装置。   The emission spectroscopic analyzer according to claim 5 or 6, wherein a distance between the metal sample and the counter electrode is 1 mm or more and 3 mm or less.
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