JP2008544454A - 増強装置及びその使用方法 - Google Patents

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Abstract

火炎又はプラズマなどの原子化源に付加的なエネルギーを供給するように構成された増強装置を開示する。特定の例では、増強装置は、脱溶媒、原子化、および／またはイオン化を増進させるように火炎又はプラズマに付加的なエネルギーを供給するために、火炎又はプラズマと共に用いても良い。別の例では、増強装置は、化学種を励起するのに付加的なエネルギーを供給するように構成されていて良い。少なくとも１つの増強装置を含む機器及び装置をも開示している。

Description

技術分野
本明細書に開示される特定の例は、一般に増強装置に関し、例えば、無線周波を供給するように構成された増強装置に関する。より詳細には、特定の例は、火炎やプラズマなどの原子化源に付加的なエネルギーを供給するのに用いることができる増強装置に関する。
背景
火炎などの原子化源は、溶接、化学分析などの様々な用途に用いることができる。例えば、化学分析に用いられる火炎は、火炎に入れられた液体試料全てを気化させるほど十分に高温ではない。その上、液体試料を導入することによって、帯状の温度分布が形成され、それにより、まちまちの結果が得られてしまうことがある。
原子化とは別の手法として、プラズマ源を用いるものがある。プラズマは、化学分析を含む数多くの技術分野で用いられてきた。プラズマは、高濃度の陽イオンと電子とを含む導電性のガス状混合物である。プラズマの温度は、プラズマの領域により約６，０００〜１０，０００ケルビンにも昇るほどの高さであるが、火炎の温度は、火炎の領域により、通常約１４００〜１９００ケルビンである。プラズマは、より高温であるため、化学種の気化、原子化及び／又はイオン化を、より迅速に行うことができる。
プラズマを用いることについては、特定の用途において幾つかの問題点があった。プラズマ中の化学種からの発光の観測が、プラズマからの高い背景信号によって妨げられる可能性がある。しかも、ある状況下では、プラズマを生成するために、プラズマを熱的に絶縁するための流量が、約５〜１５Ｌ／分のアルゴンを含む高い全流量のアルゴン（例えば、約１１〜１７Ｌ／分）が必要となる。加えて、プラズマ中に水性の試料を入れると、溶媒の気化によりプラズマ温度が下降し得る、すなわち、脱溶媒によって温度降下が起こり得る。この温度降下により、ある状況下では、化学種の原子化及びイオン化の効率が減少し得る。
ヒ素、カドミウム、セレン及び鉛といったイオン化し難い化学種など特定の化学種に関する検出限界を引き下げるための試みで、プラズマに高電力が用いられてきた。しかし、電力を高めると、プラズマからの背景信号もまた増加することとなる。
本明細書の技術の特定の態様及び例によれば、従来の原子化源に関する上記懸念のうちの幾つかは軽減される。例えば、火炎、プラズマ、アーク及びスパークなどの他の原子化源を支援する方法として、本明細書では、例えば増強装置を開示している。これら実施形態のうち特定のものによれば、原子化効率、イオン化効率を高め、背景雑音を低くし、かつ／又は原子化及びイオン化された化学種からの発光信号を強めることができる。
概要
第１の態様に従って、増強装置を開示する。本明細書の開示全体を通じて、用語「増強装置」は、付加的なエネルギーを、例えば、原子化チャンバ、脱溶媒チャンバ、励起チャンバなどの別の装置、又は装置の領域に供給するように構成されている装置を意味する。特定の例では、無線周波（ＲＦ）増強装置は、付加的なエネルギーを、例えば、無線周波
エネルギーの形態で、火炎、プラズマ、アーク、スパーク又はそれらの組み合わせなどの原子化源に供給するように構成されていて良い。このような付加的なエネルギーは、原子化源中に導入された化学種の脱溶媒、原子化及び／又はイオン化を支援するのに使用しても良く、原子又はイオンを励起するのに使用しても良く、光路長を拡張するのに使用しても良く、検出限界を改善するのに使用しても良く、試料寸法負荷を増大させるのに使用しても良く、原子化源に付加的なエネルギーを供給することが望ましいか、あるいは有利であり得る数多くの付加的な用途に使用しても良い。本明細書に開示される増強装置の他の用途は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本明細書の開示に基づいて認識されることであろう。また、本明細書に開示される特定の例示的な増強装置の幾つかの特徴及び用途を例示するために、化学分析、溶接、スパッタリング、蒸着、化学合成、及び放射性廃棄物の処理への増強装置の代表的な付加的用途を以下に提供する。
別の態様に従って、原子化装置を提供する。特定の例では、原子化装置は、原子化源を有するように構成されたチャンバと、無線周波エネルギーをチャンバへ供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを含んでいて良い。原子化源は、化学種を原子化及び／又はイオン化できる装置であって良く、火炎、プラズマ、アーク、スパークなどを含むが、それらに限定されない。増強装置は、チャンバに存在する化学種が原子化、イオン化、及び／又は励起され得るように、チャンバの１以上の適切な領域に付加的なエネルギーを供給するように構成されていて良い。原子化源及び増強装置を設計又は組み立てるための適切な装置又は構成要素は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。また、例示的な装置および構成要素については、以下に述べる。
更に別の態様に従って、原子化装置の別の例を開示する。特定の例では、原子化装置は第１チャンバ及び第２チャンバを含んでいる。第１チャンバは、原子化源を含んでいる。原子化源は、化学種を原子化及び／又はイオン化できる装置であって良く、火炎、プラズマ、アーク、スパークなどを含むが、それらに限定されない。第２チャンバは、第２チャンバ内へ入る任意の原子又はイオンを励起する付加的なエネルギーを供給するために、第２チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成されている少なくとも１つの増強装置を含んでいて良い。この実施形態では、第１及び第２チャンバは、第１チャンバ内で原子化又はイオン化される化学種が第２チャンバ内へ入ることができるように、流体連通していて良い。第１チャンバと第２チャンバとの間を流体連通させるための適切な構成例は、以下に述べる。また、付加的な構成は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。
別の態様に従って、発光分析（「ＯＥＳ」）装置を開示する。特定の例では、ＯＥＳ装置は、原子化源を含むチャンバと、無線周波エネルギーをチャンバに供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを含んでいて良い。別の例では、ＯＥＳ装置は、原子化源を含む第１チャンバと、増強装置を含み得る第２チャンバとを備えていて良く、増強装置は無線周波を第２チャンバへ供給するように構成されている。原子化源は、火炎、プラズマ、アーク、スパーク、又は第１チャンバに導入された化学種を原子化及び／又はイオン化できる他の適切な装置であって良い。ＯＥＳ装置は、ＯＥＳ装置を用いて原子化及び／又はイオン化された化学種が放射する光の量及び／又は光の波長を検出するように構成された光検出器を含んでいて良い。ＯＥＳ装置の構成に応じて、ＯＥＳ装置は、原子発光、蛍光、燐光及び他の光放射を検出するのに用いることができる。ＯＥＳ装置は、適切な回路、アルゴリズム、及びソフトウェアを更に含んでいて良い。意図する用途に適したＯＥＳ装置を設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。特定の例では、ＯＥＳ装置は、原子化、イオン化、及び／又は化学種の検出のための２以上のプラズマ源を含んでいて良い。
更に別の態様に従って、吸収分光（「ＡＳ」）装置を開示する。特定の例では、ＡＳ装置は、原子化源を含むチャンバと、無線周波エネルギーをチャンバに供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを含んでいて良い。別の例では、ＡＳ装置は少なくとも、原子化源を含む第１チャンバと、第１チャンバに流体連通する第２チャンバとを備えていて良い。第２チャンバは、第２チャンバに無線周波エネルギーを供給する少なくとも１つの増強装置を含んでいて良い。原子化源は、火炎、プラズマ、アーク、スパーク、又は化学種を原子化及び／又はイオン化できる他の適切な原子化源であっても良い。ＡＳ装置は、１以上の波長の光を供給する光源と、１以上のチャンバに存在する化学種によって吸収される光の量を検出するように構成された光検出器とを更に含んでいて良い。ＡＳ装置は、このような装置の技術分野で知られた種類の適切な回路、アルゴリズム、及びソフトウェアを更に含んでいて良い。
更に別の態様に従って、質量分析（「ＭＳ」）装置を開示する。特定の例では、ＭＳ装置は、質量分析器、質量検出器、又は質量分析計に、結合ないし組み合わせられた原子化装置を含んでいて良い。幾つかの例では、ＭＳ装置は、原子化源を含むチャンバと、チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを有する原子化装置を含んでいる。別の例では、ＭＳ装置は、原子化源を含む第１チャンバと、第１チャンバに流体連通する第２チャンバとを含んでいる。第２チャンバは、第２チャンバに無線周波エネルギーを供給する少なくとも１つの増強装置を含んでいて良い。原子化源は、火炎、プラズマ、アーク、スパーク、又は化学種を原子化及び／又はイオン化できる他の適切な原子化源であって良い。幾つかの例では、ＭＳ装置は、チャンバ、又は第１及び第２チャンバから出る化学種が、検出のために質量分析器、質量検出器、又は質量分析計に入ることができるように、チャンバ、又は第１及び第２チャンバが、質量分析器、質量検出器、又は質量分析計に結合ないし組み合わせられるように構成されていて良い。別の例では、ＭＳ装置は、化学種が先ず質量分析器、質量検出器、又は質量分析計に入り、その後に、発光、吸光、蛍光、又は他の分光的若しくは分析的な技術を用いて検出するために、チャンバ、又は第１及び第２チャンバに入るように構成されていて良い。質量分析を実行するために、質量分析器、質量検出器、又は質量分析計を、本明細書に開示される原子化装置に結合する適切な装置及び方法を選択することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
更に別の態様に従って、赤外分光（「ＩＲＳ」）装置を開示する。特定の例では、ＩＲＳ装置は、赤外検出器又は赤外分光計に結合ないし組み合わせられた原子化装置を含んでいて良い。幾つかの例では、ＩＲＳ装置は、原子化源を含むチャンバと、チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを有する原子化装置を含んでいて良い。別の例では、ＩＲＳ装置は、原子化源を含む第１チャンバと、第１チャンバに流体連通する第２チャンバとを含んでいて良い。第２チャンバは、第２チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置を含んでいて良い。原子化源は、火炎、プラズマ、アーク、スパーク、又は化学種を原子化及び／又はイオン化できる他の適切な原子化源であって良い。幾つかの例では、ＩＲＳ装置は、チャンバ、又は第１及び第２チャンバから出る化学種が、検出のために赤外検出器に入ることができるように、チャンバ、又は第１及び第２チャンバが、赤外検出器又は赤外分光計に結合ないし組み合わせられるように構成されていて良い。別の例では、ＩＲＳ装置は、化学種が先ず赤外検出器又は赤外分光計に入り、その後に、発光、吸光、蛍光、又は他の適切な分光的若しくは分析的な技術を用いて検出するために、チャンバ、又は第１及び第２チャンバに入るように構成されていて良い。
更に別の態様に従って、蛍光分光（「ＦＬＳ」）装置を開示する。特定の例では、ＦＬＳ装置は、蛍光検出器又は蛍光光度計に結合ないし組み合わせられた原子化装置を含んでいて良い。幾つかの例では、ＦＬＳ装置は、原子化源を含むチャンバと、チャンバに無線
周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを有する原子化装置を含んでいて良い。別の例では、ＦＬＳ装置は、原子化源を含む第１チャンバと、第１チャンバに流体連通する第２チャンバとを含んでいて良い。第２チャンバは、第２チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置を含んでいて良い。原子化源は、火炎、プラズマ、アーク、スパーク、又は化学種を原子化及び／又はイオン化できる他の適切な原子化源であって良い。幾つかの例では、ＦＬＳ装置は、チャンバ、又は第１及び第２チャンバから出る化学種が、検出のために蛍光検出器に入ることができるように、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバが、蛍光検出器又は蛍光光度計に結合ないし組み合わせられるように構成しても良い。別の例では、ＦＬＳ装置は、化学種が先ず蛍光検出器又は蛍光光度計に入り、その後に、発光、吸光、蛍光、又は他の適切な分光的若しくは分析的な技術を用いて検出するために、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバに入るように構成されていて良い。
更に別の態様に従って、燐光分光（「ＰＨＳ」）装置を開示する。特定の例では、ＰＨＳ装置は、燐光検出器又は燐光光度計に結合ないし組み合わせられた原子化装置を含んでいて良い。幾つかの例では、ＰＨＳ装置は、原子化源を含むチャンバと、チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを有する原子化装置を含んでいて良い。別の例では、ＰＨＳ装置は、原子化源を含むチャンバと、第１チャンバに流体連通する第２チャンバとを含んでいて良い。第２チャンバは、第２チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置を含んでいて良い。原子化源は、火炎、プラズマ、アーク、スパーク、又は化学種を原子化及び／又はイオン化できる他の適切な原子化源であって良い。幾つかの例では、ＰＨＳ装置は、チャンバ、又は第１及び第２チャンバから出る化学種が、検出のために燐光検出器に入ることができるように、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバが、燐光検出器又は燐光光度計に結合ないし組み合わせられるように構成されていて良い。別の例では、ＰＨＳ装置は、化学種が先ず燐光検出器又は燐光光度計に入り、その後に、発光、吸光、蛍光、又は他の適切な分光的若しくは分析的な技術を用いて検出するために、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバに入るように構成されていて良い。
更に別の実施形態に従って、ラマン分光（「ＲＡＳ」）装置を開示する。特定の例では、ＲＡＳ装置は、ラマン検出器又はラマン分光計に結合ないし組み合わせられた原子化装置を含んでいて良い。幾つかの例では、ＲＡＳ装置は、原子化源を含むチャンバと、チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを有する原子化装置を含んでいて良い。別の例では、ＲＡＳ装置は、原子化源を含む第１チャンバと、第１チャンバに流体連通する第２チャンバとを含んでいて良い。第２チャンバは、第２チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置を含んでいて良い。原子化源は、火炎、プラズマ、アーク、スパーク、又は化学種を原子化及び／又はイオン化できる他の適切な原子化源であって良い。幾つかの例では、ＲＡＳ装置は、チャンバ、又は第１及び第２チャンバから出る化学種が、検出のためにラマン検出器又は分光計に入ることができるように、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバが、ラマン検出器又はラマン分光計に結合ないし組み合わせられるように構成されていて良い。別の例では、ＲＡＳ装置は、化学種が先ずラマン検出器又はラマン分光計に入り、その後に、発光、吸光、蛍光、又は他の適切な分光的若しくは分析的な技術を用いて検出するために、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバに入るように構成されていて良い。
更に別の態様に従って、Ｘ線分光（「ＸＲＳ」）装置を開示する。特定の例では、ＸＲＳ装置は、Ｘ線検出器又はＸ線分光計に結合ないし組み合わせられた原子化装置を含んでいて良い。幾つかの例では、ＸＲＳ装置は、原子化源を含むチャンバと、チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを有する原子化
装置を含んでいて良い。別の例では、ＸＲＳ装置は、原子化源を含む第１チャンバと、第１チャンバに流体連通する第２チャンバとを含んでいて良い。第２チャンバは、第２チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置を含んでいて良い。原子化源は、火炎、プラズマ、アーク、スパーク、又は化学種を原子化及び／又はイオン化できる他の適切な原子化源であって良い。幾つかの例では、ＸＲＳ装置は、チャンバ、又は第１及び第２チャンバから出る化学種が、検出のためにＸ線検出器又は分光計に入るように、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバが、Ｘ線検出器又はＸ線分光計に結合ないし組み合わせられるように構成されていて良い。別の例では、ＸＲＳ装置は、化学種が先ずＸ線検出器又はＸ線分光計に入り、その後に、発光、吸光、蛍光、又は他の適切な分光的若しくは分析的な技術を用いて検出するために、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバに入るように構成されていて良い。
更なる態様に従って、ガスクロマトグラフィ（「ＧＣ」）装置を開示する。特定の例では、ＧＣ装置は、ガスクロマトグラフに結合ないし組み合わせられた原子化装置を含んでいて良い。幾つかの例では、ＧＣ装置は、原子化源を含むチャンバと、チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを有する原子化装置を含んでいて良い。別の例では、ＧＣ装置は、原子化源を含む第１チャンバと、第１チャンバに流体連通する第２チャンバとを含んでいて良い。第２チャンバは、第２チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置を含んでいて良い。原子化源は、火炎、プラズマ、アーク、スパーク、又は化学種を原子化及び／又はイオン化できる他の適切な原子化源であって良い。幾つかの例では、ＧＣ装置は、チャンバ、又は第１及び第２チャンバから出る化学種が、分離及び／又は検出のためにガスクロマトグラフに入ることができるように、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバが、ガスクロマトグラフに結合ないし組み合わせられるように構成されていて良い。別の例では、ＧＣ装置は、化学種が先ずガスクロマトグラフに入り、その後に、発光、吸光、蛍光、又は他の適切な分光的若しくは分析的な技術を用いて検出するために、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバに入るように構成されていて良い。
別の態様に従って、液体クロマトグラフィ（「ＬＣ」）装置を開示する。特定の例では、ＬＣ装置は、液体クロマトグラフに結合ないし組み合わせられた原子化装置を含んでいて良い。幾つかの例では、ＬＣ装置は、原子化源を含むチャンバと、チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを有する原子化装置を含んでいて良い。別の例では、ＬＣ装置は、原子化源を含む第１チャンバと、第１チャンバに流体連通する第２チャンバとを含んでいて良い。第２チャンバは、第２チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置を含んでいて良い。原子化源は、火炎、プラズマ、アーク、スパーク、又は化学種を原子化及び／又はイオン化できる他の適切な原子化源であって良い。幾つかの例では、ＬＣ装置は、チャンバ、又は第１及び第２チャンバから出る化学種が、分離及び／又は検出のために液体クロマトグラフに入ることができるように、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバが、液体クロマトグラフに結合ないし組み合わせられるように構成されていて良い。別の例では、ＬＣ装置は、化学種が先ず液体クロマトグラフに入り、その後に、発光、吸光、蛍光、又は他の適切な分光的若しくは分析的な技術を用いて検出するために、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバに入るように構成されていて良い。
更に別の態様に従って、核磁気共鳴（「ＮＭＲ」）装置を開示する。特定の例では、ＮＭＲ装置は、核磁気共鳴検出器又は核磁気共鳴分光計に結合ないし組み合わせられた原子化装置を含んでいて良い。幾つかの例では、ＮＭＲ装置は、原子化源を含むチャンバと、チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを有する原子化装置を含んでいる。別の例では、ＮＭＲ装置は、原子化源を含む第１チャンバと、第１チャンバに流体連通する第２チャンバとを含んでいて良い。第２チャンバは
、第２チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置を含んでいて良い。原子化源は、火炎、プラズマ、アーク、スパーク、又は化学種を原子化及び／又はイオン化できる他の適切な原子化源であって良い。幾つかの例では、ＮＭＲ装置は、チャンバ、又は第１及び第２チャンバから出る化学種が、検出のために核磁気共鳴検出器又は核磁気共鳴分光計に入ることができるように、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバが、核磁気共鳴検出器又は核磁気共鳴分光計に結合ないし組み合わせられるように構成されていて良い。別の例では、核磁気共鳴検出器又は核磁気共鳴分光計は、化学種が先ず核磁気共鳴検出器又は核磁気共鳴分光計に入り、その後に、発光、吸光、蛍光、又は他の分光的若しくは分析的な技術を用いて検出するために、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバに入るように構成されていて良い。核磁気共鳴分光法を実行するために、核磁気共鳴検出器又は核磁気共鳴分光計を、本明細書に開示される原子化装置に結合する適切な装置及び方法を選択することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
更なる態様に従って、電子スピン共鳴（「ＥＳＲ」）装置を提供する。特定の例では、ＥＳＲ装置は、電子スピン共鳴検出器又は電子スピン共鳴分光計に結合ないし組み合わせられた原子化装置を含んでいて良い。幾つかの例では、ＥＳＲ装置は、原子化源を含むチャンバと、チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを有する原子化装置を含んでいて良い。別の例では、ＥＳＲ装置は、原子化源を含む第１チャンバと、第１チャンバに流体連通する第２チャンバとを含んでいて良い。第２チャンバは、第２チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置を含んでいて良い。原子化源は、火炎、プラズマ、アーク、スパーク、又は化学種を原子化及び／又はイオン化できる他の適切な原子化源であって良い。幾つかの例では、ＥＳＲ装置は、チャンバ、又は第１及び第２チャンバから出る化学種が、検出のために電子スピン共鳴検出器又は電子スピン共鳴分光計に入ることができるように、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバが、電子スピン共鳴検出器又は電子スピン共鳴分光計に結合ないし組み合わせられるように構成されていて良い。別の例では、電子スピン共鳴検出器又は電子スピン共鳴分光計は、化学種が先ず電子スピン共鳴検出器又は電子スピン共鳴分光計に入り、その後に、発光、吸光、蛍光、又は他の分光的若しくは分析的な技術を用いて検出するために、原子化装置のチャンバ、又は第１及び第２チャンバに入るように構成されていて良い。
別の態様に従って、溶接装置を開示する。溶接装置は、電極と、ノズル端と、電極の少なくともある部分及び／又はノズル端を囲み、無線周波を供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを含んでいて良い。増強装置を含む溶接装置は、適切な溶接用途、例えば、タングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接、プラズマ・アーク溶接（ＰＡＷ）、サブマージ・アーク溶接（ＳＡＷ）、レーザ溶接、及び高周波溶接に用いることができる。本明細書に開示される増強装置を溶接用のトーチと組み合わせて実現する例示的な構成については以下に述べる。また、他の適切な構成は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。
更なる態様に従って、プラズマ切断機を提供する。特定の例では、プラズマ切断機は、電極を含むチャンバ又はチャネルを含んでいて良い。この例におけるチャンバ又はチャネルは、切断ガスがチャンバを通過して流れることができるように、かつ電極に流体連通することができるように構成されていて良く、また、切断表面の酸化などの干渉を最小化するために、シールドガスが切断ガスと電極との周りを流れることができるように構成されていて良い。この例のプラズマ切断機は、切断ガスのイオン化を増大させ、かつ／又は切断ガスの温度を高めるように構成された少なくとも１つの増強装置を更に含んでいて良い。適切な切断ガスは、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。また、例示的な切断ガスは、例えばアルゴン、水素、窒素、
酸素、及びそれらの混合物を含む。
更に別の態様に従って、蒸着装置を開示する。特定の例では、蒸着装置は、材料源、反応チャンバ、少なくとも１つの増強装置を有するエネルギー源、真空システム、及び排気システムを含んでいて良い。蒸着装置は、試料又は基板上に材料を堆積させるように構成されていて良い。
更に別の態様に従って、スパッタリング装置を開示する。特定の例では、スパッタリング装置は、標的と、少なくとも１つの増強装置を含む熱源とを含んでいて良い。熱源は、標的からの原子及びイオンの放出を引き起こすように構成されていて良い。放出された原子及びイオンは、例えば試料又は基板に堆積することができる。
別の態様に従って、分子線エピタキシャル成長装置を開示する。特定の例では、この装置は、試料を受け入れるように構成された成長チャンバと、成長チャンバに原子及びイオンを供給するように構成された少なくとも１つの材料源と、少なくとも１つの材料源に無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを含んでいて良い。分子線エピタキシャル成長装置は、例えば、試料又は基板上に材料を堆積させるのに用いることができる。
更なる態様に従って、化学反応チャンバを開示する。特定の例では、化学反応チャンバは、原子化源を有する反応チャンバと、化学反応チャンバに無線周波エネルギーを供給するように構成された少なくとも１つの増強装置とを含んでいる。反応チャンバは、反応物及び／又は触媒を反応チャンバ内へ導入する注入口を更に含んでいて良い。反応チャンバは、例えば、生成物の間の反応を制御又は促進したり、あるいは反応物から生成された１以上の生成物を選択したりするのに用いることができる。
更なる態様に従って、放射性廃棄物処理装置を開示する。特定の例では、この装置は、放射性廃棄物を受け入れるように構成されたチャンバと、放射性廃棄物を原子化及び／又は酸化するように構成された原子化源と、放射性材料と反応又は相互作用することにより安定した形態を与えることができる付加的な反応物又は化学種を導入するための注入口とを含んでいる。安定した形態は、例えば適切な処分技術、例えば埋め込みなどを用いて処分することができる。
更なる態様に従って、光源を開示する。特定の例では、光源は、原子化源と少なくとも１つの増強装置とを含んでいて良い。原子化源は、試料を原子化するように構成することができ、増強装置は、原子化された試料に無線周波エネルギーを供給することにより、原子化された試料を励起し、それにより光源を与えるようにフォトンを放射することができるものとして構成することができる。
更に別の態様に従って、原子化源とマイクロ波源（いろいろある中で、例えば電子レンジ）とを含む原子化装置を開示する。特定の例では、マイクロ波源は、プラズマプルームを生成するため、又はプラズマプルームを拡げるために、原子化源にマイクロ波を供給するように構成しても良い。マイクロ波源を含む原子化装置は、例えば、化学分析、溶接、切断などを含む数多くの用途に用いることができる。
別の態様に従って、小型化した原子化装置を開示する。特定の例では、小型化した原子化装置は、現場での分析のために携行可能な装置を与えるように構成されていて良い。特定の他の例では、少なくとも１つの増強装置を含むマイクロプラズマを開示する。
更なる態様に従って、使用回数が限られた原子化装置を開示する。特定の例では、使用
回数が限られた原子化装置は、少なくとも１つの増強装置を有するように構成されていて良く、更に、１，２又は３回の測定に十分な電力を供給するように構成されていて良い。使用回数が限られた装置は、例えば、ヒ素、クロム、セレン、鉛などの化学種の測定のための検出器を含んでいて良い。
更に別の態様に従って、ヒ素を約０．６μｇ／Ｌ以下のレベルで検出するように構成された光学放射分光計を開示する。特定の例では、この分光計は、原子化されたヒ素種を、約０．３μｇ／Ｌ以下のレベルで検出するために励起することができる装置を含んでいて良い。
別の態様に従って、カドミウムを約０．０１４μｇ／Ｌ以下のレベルで検出するように構成された光学放射分光計を開示する。特定の例では、この分光計は、原子化されたカドミウム種を、約０．００７μｇ／Ｌ以下のレベルで検出するために励起することができる装置を含んでいて良い。
更なる態様に従って、鉛を約０．２８μｇ／Ｌ以下のレベルで検出するように構成された光学放射分光計を開示する。特定の例では、この分光計は、原子化装置と、原子化された鉛種を、約０．１４μｇ／Ｌ以下のレベルで検出するために励起することができる増強装置とを含んでいて良い。
更に別の態様に従って、セレンを約０．６μｇ／Ｌ以下のレベルで検出するように構成された光学放射分光計を開示する。特定の例では、この分光計は、原子化されたセレン種を、約０．３μｇ／Ｌ以下のレベルで検出するために励起することができる装置を含んでいて良い。
更なる態様に従って、誘導結合プラズマと少なくとも１つの増強装置とを含む分光計を開示する。特定の例では、この分光計は、背景信号を著しく増強することなく、試料発光信号を増強するように構成することができる。幾つかの例では、この分光計は、増強装置を含まない装置、又は増強装置をオフして動作している装置の発光信号と比べたときに、試料発光信号を少なくとも約５倍以上増強するように構成することができる。他の例では、増強装置を用いて、背景信号を実質的に増大させることなく、発光信号を、例えば約５倍以上増強することができる。
更なる態様に従って、誘導結合プラズマと少なくとも１つの増強装置とを含むＯＥＳ装置を開示する。特定の例では、ＯＥＳ装置は、試料をキャリアガスにより約１５：１未満に希釈するように構成されていて良い。他の特定の例では、ＯＥＳ装置は、試料をキャリアガスにより約１０：１未満に希釈するように構成されていて良い。更に別の例では、ＯＥＳ装置は、試料をキャリアガスにより約５：１未満に希釈するように構成されていて良い。
更なる態様に従って、誘導結合プラズマと少なくとも１つの増強装置とを備える分光計を提供する。特定の例では、分光計は、一次プラズマ放電からの信号を、少なくとも部分的に遮断するように構成されていて良い。
別の態様に従って、少なくとも１つの増強装置を含み、低ＵＶ測定用に構成された分光計を提供する。本明細書では、「低ＵＶ」とは、９０ｎｍ〜２００ｎｍの波長領域で放射又は吸収が起こる光を検出することにより行われる測定を意味する。特定の例では、増強装置を備えるチャンバは、試料をチャンバ内へ引き込むために真空ポンプに流体連通していても良い。別の例では、増強装置を備えるチャンバは、光路内に空気も酸素も実質的に存在することができないように、分光計の窓又は孔に光学的に結合していても良い。
更に別の態様に従って、増強装置を用いて化学種の原子化を増進させる方法を提供する。この方法の特定の例は、試料を原子化装置内へ導入することと、試料の原子化の過程で原子化を増進させるために、少なくとも１つの増強装置からの無線周波エネルギーを供給することとを含んでいる。原子化装置は、本明細書に開示される増強装置を有する任意の原子化源、あるいは当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて容易に選択するものと思われる他の適切な原子化源を含んでいて良い。
更なる態様に従って、原子化された化学種の励起を、増強装置を用いて増進させる方法を開示する。この方法の特定の実施形態は、試料を原子化装置内へ導入することと、原子化装置を用いて試料を原子化及び／又は励起することと、原子化された試料の励起を、少なくとも１つの増強装置から無線周波エネルギーを供給することにより増進させることとを含んでいる。原子化装置は、本明細書に開示される増強装置を有する任意の原子化源、及び当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて容易に選択するものと思われる他の適切な原子化源を含んでいて良い。
更なる態様に従って、化学種の検出を強める方法を提供する。この方法の特定の実施形態は、試料を脱溶媒化及び原子化するように構成された原子化装置内へ、試料を導入することと、原子化された試料からの検出信号を増大させるために、少なくとも１つの増強装置からの無線周波エネルギーを供給することとを含んでいる。
更に別の態様に従って、ヒ素を約０．６μｇ／Ｌ未満のレベルで検出する方法を提供する。この方法の特定の実施形態は、試料を脱溶媒化及び原子化するように構成された原子化装置内へ、ヒ素を含む試料を導入することと、ヒ素を含む導入試料からの検出可能な信号を、約０．６μｇ／Ｌ未満のレベルで供給するために、少なくとも１つの増強装置からの無線周波エネルギーを供給することとを含んでいる。特定の例では、背景信号対試料信号比は、少なくとも３以上であり得る。
更に別の態様に従って、カドミウムを約０．０１４μｇ／Ｌ未満のレベルで検出する方法を開示する。この方法の特定の実施形態は、試料を脱溶媒化及び原子化するように構成された原子化装置内へ、カドミウムを含む試料を導入することと、カドミウムを含む導入試料からの検出可能な信号を、約０．０１４μｇ／Ｌ未満のレベルで供給するために、少なくとも１つの増強装置からの無線周波エネルギーを供給することとを含んでいる。特定の例では、背景信号対試料信号比は、少なくとも３以上であり得る。
更なる態様に従って、鉛を約０．２８μｇ／Ｌ未満のレベルで検出する方法を開示する。この方法の特定の実施形態は、試料を脱溶媒化及び原子化するように構成された原子化装置内へ、セレンを含む試料を導入することと、鉛を含む導入試料からの検出可能な信号を、約０．２８μｇ／Ｌ未満のレベルで供給するために、少なくとも１つの増強装置からの無線周波エネルギーを供給することとを含んでいる。特定の例では、背景信号対試料信号比は、少なくとも３以上であり得る。
別の態様に従って、セレンを約０．６μｇ／Ｌ未満のレベルで検出する方法を開示する。この方法の特定の実施形態は、試料を脱溶媒化及び原子化するように構成された原子化装置内へ、セレンを含む試料を導入することと、セレンを含む導入試料からの検出可能な信号を、約０．６μｇ／Ｌ未満のレベルで供給するために、少なくとも１つの増強装置からの無線周波エネルギーを供給することとを含んでいる。特定の例では、背景信号対試料信号比は、少なくとも３以上であり得る。
更に別の態様に従って、２以上の化学種を含む試料を分離及び分析する方法を提供する
。この方法の特定の実施形態は、試料を分離装置内へ導入することと、個々の化学種を、分離装置から少なくとも１つの増強装置を備える原子化装置内へ溶出させることと、溶出した化学種を検出することとを含んでいる。幾つかの例では、原子化装置は、溶出した化学種を脱溶媒化及び原子化するように構成されていて良い。特定の例では、分離装置は、ガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフ（若しくは双方）、又は当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されるものと思われる他の適切な分離装置であって良い。
本明細書に開示される方法及び装置が、材料分析、溶接、危険廃棄物処分等の様々な目的で、材料を原子化、イオン化、及び／又は励起する能力について、突破口を開くものであることは、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて認識されることであろう。例えば、本明細書に開示される幾つかの実施形態は、既存の化学分析、装置、及び機器によって得られるものよりも実質的に低い検出限界を達成し得る分析、装置、及び機器を提供するために、本明細書に開示されるような増強装置を用いて、装置を構成することを可能にする。あるいは、このような分析、装置、及び機器によって、同等の検出限界が、より低いコスト（設備、時間、及び／又はエネルギーに関して）で実現し得る。加えて、本明細書に開示される装置は、化学反応、溶接、切断、化学分析のための携帯用及び／又は使い捨て装置の組立品、放射性廃棄物の処分又は処理、タービンエンジンへのチタンの堆積などを含むがそれらに限定されない様々な用途に利用することができ、あるいは利用のために適合させることができる。本明細書に開示される新規な装置及び方法のこれらの利用及び他の利用については、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に認識されることであろう。また、例示的な利用、及びこれらの装置を用いた構成については、幾つかの利用と、記載されている技術の特定の実施形態の様々な態様とを例示するために、以下に記載する。
特定の例について、添付の図面を参照しつつ以下に説明する。
図面に表された例示的な電子的特性、構成要素、管、注入器、ＲＦ誘導コイル、増強コイル、火炎、プラズマなどが、必ずしも実寸に比例したものではないことは、当技術分野の通常の技能を有する者には、本開示に基づいて明らかであろう。図解を明瞭にするために、また以下に述べる例示された具体例を、読み手に一層分かり易い記載とするために、例えば、増強装置の寸法などの特定の寸法は、チャンバの長さ及び幅などの他の寸法に比べて拡大されていることがある。加えて、より明瞭に開示するために、様々な陰影、破線などを用いているが、このような陰影、破線などは、文脈から別段に明らかでなければ、何らの材料や幾何学的配置を意味することを意図するものではない。
詳細な説明
本明細書に開示される増強装置は、技術的進歩を示す。少なくとも１つの増強装置を含む方法及び／又は装置は、以下のものを含むがそれらに限定されない数多くの幅広い用途を有している。すなわち、化学分析、化学反応チャンバ、溶接機、放射性廃棄物の分解、プラズマ被覆処理、気相成長処理、分子線エピタキシャル成長法、純光源の組立品、低紫外計測、その他である。その他の用途については、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に認識されることであろう。
特定の例によれば（「特定の例」とは、本技術の幾つかの例を指すことを意図したものであって、全ての例を指すことを意図したものではない）、１以上の増強装置を含んでいる原子化装置、分光計、溶接機、及び以下に開示される他の装置は、当該装置に含まれる他の構成要素との望ましくない干渉を防止するのに適切な遮蔽体を有するように構成されていて良い。例えば、増強装置により生成される無線周波から他の電気的構成要素を遮蔽するために、増強装置を鉛チャンバ内に含んで良い。幾つかの例では、電子回路と干渉す
る可能性のあるＲＦ信号を最小化ないし低減するために、１以上のフェライトを用いて良い。以下のものを含むがそれらには制限されない、その他の適切な遮蔽材を用いてよい。すなわち、アルミニウム、鋼鉄、及び銅の筐体、ハニカム状のエアフィルタ、フィルタ付きコネクタ、ＲＦガスケット、並びに当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されるものと思われる他のＲＦ遮蔽材である。
特定の例によれば、本明細書に開示される増強装置は、多数の形態を採ることができ、例えば、無線周波発生器及び／又は無線周波送信機と電気的に接続されたコイル状電線を採ることができる。他の例では、増強装置は、ＲＦ発生器に電気的に接続された１以上の円形の板又はコイルを含んでいて良い。幾つかの例では、増強装置は、コイル状電線を無線周波発生器と電気的に接続されるように設置することにより構成されていて良い。コイル状電線は、チャンバに無線周波を供給するために、チャンバの周りに巻き付けるようにして良い。
適切なＲＦ発生器及び送信機は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。また、例示的なＲＦ発生器及び送信機は、ＥＮＩ、Ｔｒａｚａｒ、Ｈｕｎｔｔｉｎｇｅｒその他から商業的に入手可能なものを含んでいるが、それらに限定されるものではない。幾つかの例では、増強装置は、一次誘導コイルに電力を供給するのに用いられるＲＦ源などの一次ＲＦ発生器に、電気的に接続されていて良い。すなわち特定の例では、本明細書に開示される装置は、プラズマなどの原子化源を例とする一次エネルギー源と共に、１以上の増強装置にも電力を供給するのに用いられる単一のＲＦ発生器を含んでいて良い。従って幾つかの実施形態では、増強装置は、例えば、１以上の一次ＲＦエネルギー源にも接続することもできるＲＦ発生器に接続し得る１以上の二次ＲＦエネルギー源であると理解することができる。
特定の例によれば、本明細書に開示される装置は、１以上のステージを含んでいて良い。例えば、ある装置は、試料から液体溶媒を除去する脱溶媒ステージ、原子をイオンに変換し得るイオン化ステージ、及び／又は原子を励起するためのエネルギーを供給し得る１以上の励起ステージを含んでいて良い。本明細書に開示される増強装置は、付加的なエネルギーを供給するために、これらのステージのうちの１以上の何れに用いても良い。
特定の例に従って、増強装置の一例を図１に示す。この例では、増強装置２００は、チャンバ２０５に巻き付けられて示されている。増強装置２００は、ＲＦ発生器２１５に電気的に接続された無線周波コイル２１０を含んでいる。増強装置２１０は、無線周波信号をチャンバ２０５内に供給するように構成されている。正確な周波数及び電力は、望ましい効果、チャンバの構成、その他を含むがそれらに限定されない多数の要因に依存して変わるものであってよい。特定の例では、増強装置は、約２５ＭＨｚ〜約５０ＭＨｚ、特に、例えば約４０．６ＭＨｚなど約３５ＭＨｚ〜約４５ＭＨｚの周波数の信号を提供する。別の例では、増強装置は、約５ＭＨｚから約２５ＭＨｚ、より具体的には、例えば約１０．４ＭＨｚなど約７．５〜約１５ＭＨｚの周波数の信号を提供する。更に別の例では、周波数は、約１ｋＨｚ〜約１００ＧＨｚの範囲である。例えば、低い周波数では、エネルギーは、共同所有されている米国出願第１０／７３０，７７９号に記載されているような付加コイル又は誘導コイルと誘導結合されていて良い。当該出願の全開示内容は、その全体が、参照により本明細書に組み込まれる。プレート又は導電性被覆を用いることにより、殆どの周波数において、エネルギーが容量結合することができる。高い周波数では、螺旋共振器又は空洞を用いて良い。様々な用途に対して、他の適切な周波数が、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。特定の例では、増強装置は、約１ワット〜約１０，０００ワット、特に、約１０ワット〜約５，０００ワットの電力で、無線周波を供給して良い。別の例では、増強装置は、約１００ワット〜約２，０００ワットの電力で、無線周波を供給する。乾燥ガスを用いて、ＧＣ毛細
管などの小さな毛細管内にプラズマを形成する例では、１ワット又はそれ未満の電力を用いて良い。大きな二次チャンバ、例えば大きな蛍光菅と同様の寸法を有するものと、高い溶媒負荷とが用いられる場合、所望の結果を得るためには、１０，０００ワットもの高い電力、またはそれを超える電力が望ましいかもしれない。他の適切な電力については、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。無線周波信号を供給するための適切な装置は、ＥＮＩ、Ｔｒａｚａｒ、Ｈｕｎｔｔｉｎｇｅｒ及びＮａｕｔｅｌなどの多数の供給元から商業的に入手可能な無線周波送信機、及び、ＥＮＩ又はＴｒａｚａｒのＩｍｐｅｄａｎｃｅ Ｍａｔｃｈｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋｓなどの無線周波回路を含むが、それらに限定されない。無線周波を生成する適切な回路は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択及び／又は設計されることであろう。幾つかの例では、各無線周波コイルが同一周波数又は異なる周波数となるように巻かれ、かつ／又は同一の電力又は異なる電力の無線周波を供給するように、２以上の無線周波コイルが用いられる。他の構成は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。
特定の例によると、本明細書に開示される増強装置は、原子化源を含む原子化装置のチャンバなどのチャンバに既に存在するエネルギーを「増強」する、或いは高めるための付加的なエネルギーを供給するように構成されていて良い。本明細書では、「原子化装置」は広い意味で用いられ、脱溶媒、気化、イオン化、励起など、チャンバ内で生じ得る他の過程を含むことを意図している。原子化源は、原子化源内に導入された化学種を、原子化、脱溶媒化、イオン化、励起等するのに有効な熱源を意味する。様々な用途に適した原子化源については、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。また、例示的な原子化源は、火炎、プラズマ、アーク、スパーク等を含むが、それらに限定されない。
如何なる特定の科学的理論にも、この例示にも拘束されることを意図することなく、液体試料の導入を参照することにより、特定の態様について理解することができる。液体試料が原子化装置内に導入されると、チャンバ内の原子化源が、脱溶媒によって急速に冷却され得る。すなわち、相当量のエネルギーが液体溶媒を気体に変換するのに用いられることとなり、それにより、原子化源の温度を引き下げることができる（又は他のエネルギー損失が引き起こされる）。この冷却の結果、溶媒中に溶けているあらゆる化学種を原子化、イオン化、及び／又は励起するのに利用できるエネルギーが少なくなる。本明細書に開示される特定の実施形態による増強装置を用いることにより、導入された試料内に存在するあらゆる化学種の原子化及び／又はイオン化を増進するために、付加的なエネルギーを供給することができる。また、特定の試料については、この付加的なエネルギーを、試料中に存在する原子及び／又はイオンを励起するのに利用することができる。例えば、図２Ａを参照すると、如何なる特定の科学的理論や用途にも、この一実施形態にも拘束されることを意図することなく、原子化装置３００は、無線周波発生器３１５に接続された誘導コイル３１０に囲まれたチャンバ３０５を含んでいる。原子化源は、第１状態３２０にあるものとして示されており、チャンバ３０５内に収容されている。図２Ａに示される例では、無線周波発生器３１５は、無線周波が無線周波コイル３１０に供給されないようにターンオフされている。次に図２Ｂを参照すると、無線周波発生器３１５がターンオンされると、無線周波がチャンバ３０５に供給され、その結果、原子化源が第１状態３２０から第２状態３３０に変換される。無線周波がチャンバ３０５へ印加された結果、試料を原子化、イオン化及び励起するためのエネルギーの有効領域を増大させるように、原子化源が、チャンバの軸及び／又は径方向に沿って広がる。
特定の例に従って、化学種の原子化及び／又はイオン化を増進させるための付加的なエネルギーについての別の例を、図２Ｃ及び２Ｄに示している。図２Ｃを参照すると、例えば２．５４ギガヘルツのマグネトロンであり得る高周波源２５０が、電源２５２と導波用
補助部品２５４とに電気的に接続されるように構成されている。電気的リード線２５６によって、導波用補助部品２５４と循環器２５８とが、電気的に接続されている。循環器２５８自身は、同軸抵抗負荷２６０、例えば５０オームの負荷に、電気的に接続されていて良い。循環器２５８は、マイクロ波空洞２６２に電気的に接続されている。このマイクロ波空洞２６２は、マイクロ波空洞２６２を貫通するチャンバ２６４中に、無線周波を供給するのに有効である。図２Ｃでは、高周波源２５０はターンオフされており、それにより、無線周波はマイクロ波空洞２６２及びチャンバ２６４に送信されず、原子化源は第１状態２６６に止まっている。図２Ｄを参照して、高周波源２５０がターンオンすると、無線周波がチャンバ２６４へ供給され、その結果、原子化源が第１状態２６６から第２状態２６８に変換される。無線周波をチャンバ２６４へ印加した結果、試料を原子化、イオン化及び励起するためのエネルギーの有効領域を増大させるように、原子化源が、チャンバの軸及び／又は径方向に沿って広がる。図２Ａ〜２Ｄに示した構成を実現するために商業的に入手可能な適切な装置は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。そして、一例としてのマイクロ波発生器と電源とは、Ａａｌｔｅｒ Ｒｅｇｇｉｏ Ｅｍｌｉａ（イタリア）から商業的に入手可能であり、一例としての同軸抵抗器は、Ｂｉｒｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｇｏｒｐ．（オハイオ州ソロン）から商業的に入手可能であり、一例としての循環器はＮａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（イリノイ州ジェニーバ）から商業的に入手可能である。一例としての導波用補助部品は、例えばクロスバー・モード変換器を用いて作製してよい。クロスバー・モード変換器は、例えば“ＴＴＴ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｄａｔａ ｆｏｒ Ｒａｄｉｏ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（第６版）”の“Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ａｎｄ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ．”という節などの多数の出版物を参照することにより、多数の供給元から商業的に入手可能である。マイクロ波空洞は、多数の供給元から商業的に入手可能であり、あるいは、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて、しかも必要に応じてＣ．Ｊ．Ｍ．Ｂｅｅｎａｋｋｅｒ著、Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ，Ｖｏｌ．３１Ｂ，ｐｐ．４８３〜４８６ Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ（１９７６年）を手引きとして、容易に製造されることであろう。
特定の例によれば、当技術分野の通常の技能を有する者は、本開示に基づいて、選択された程度あるいは適切な程度に、原子化源の長さを広げることができるであろう。特定の例では、原子化源の長さを、増強装置を用いることによって広げて良い。一例として、原子化源は、本明細書に開示される増強装置を用いて、チャンバの長手方向の軸に沿って、通常の長さの少なくとも約３倍に広げることができる。他の実施形態では、原子化源は、本明細書に開示される増強装置を用いて、チャンバの長手方向の軸に沿って、通常の長さの少なくとも約５倍、あるいは、チャンバの長手方向の軸に沿って、通常の長さの少なくとも約１０倍に広げることができる。
特定の例によれば、増強装置はパルスモードまたは連続モードで動作することができる。本明細書では、パルスモードとは、チャンバに無線周波を供給した後に遅れて、次の何らかの無線周波を供給する、という不連続的な仕方で無線周波を供給することを意味する。例えば、図３Ａ及び３Ｂを参照すると、チャネルＡは、図１に示したチャンバ２０５などのチャンバに供給される無線周波を表している。チャネルＢは、結果として得られる信号が、例えば本明細書で述べたものなどの検出器を用いて、チャンバから計測される時間間隔を表している。図３Ａに示す例は、無線周波が供給されない時に、検出可能な信号をサンプリングするものである。如何なる特定の科学的理論にも、この例示にも拘束されることを意図することなく、無線周波が供給されない時に、検出可能な信号をサンプリングすることにより、より高い信号対雑音値を達成することができる。しかし、無線周波が供給される期間に、化学種から検出可能な信号をサンプリングすることが可能である。例えば図３Ｂを参照して、連続モードでは、無線周波は連続的に供給され、結果として得られる信号は連続的ないし断続的にモニターすることができる。本明細書に開示される増強装
置を用いて、無線周波が印加されている間、及び／又は印加の間隙において、適切な信号を収集することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲内であろう。
他の特定の例に従って、増強装置の追加の例を図４Ａ及び４Ｂに示す。図４Ａ及び４Ｂに示す構成では、増強装置４００は、支持部又はプレート４０５、並びにそれぞれが支持部４０５に取り付けられた第１電極４１０及び第２電極４２０を含んでいる。第１電極４１０及び第２電極４２０の各々は、それら電極の内部にチャンバを受け入れるように構成されていて良い。支持部又はプレート４０５は、第１電極４１０及び第２電極４２０に無線周波を供給するための無線周波送信機又は発生器に、電気的に接続されていて良い。この例では、第１電極４１０及び第２電極４２０は、同一周波数で動作して良く、あるいは、異なる周波数を供給するように、個別に同調がなされていて良い。
特定の例では、第１電極４１０は、約１０ＭＨｚ〜約２．５４ＧＨｚの無線周波数で動作させて良く、別の例では、第２電極４２０は、約１００ｋＨｚ〜約２．５４ＧＨｚの無線周波数で動作させて良い。別の例では、第１電極４１０は、約１０ＭＨｚ〜約２００ＭＨｚの無線周波数で動作させて良く、第２電極４２０は、約１００ｋＨｚ〜約２００ＭＨｚの無線周波数で動作させて良い。第１電極４１０及び第２電極４２０は、後に図９に示す誘導コイルの形態を採って良く、あるいは米国出願第１０／７３０，７７９号で議論されている誘導コイルの形態を採って良い。当該出願は、同一出願人であって、２００３年１２月９日に出願され、発明の名称が「ＩＣＰ−ＯＥＳ及びＩＣＰ−ＭＳ誘導電流」であり、その全開示内容は、全ての目的で、参照により本明細書に組み込まれる。第１電極４１０及び第２電極４２０に対して、約２０ＭＨｚ〜約５００ＭＨｚの無線周波を、例えば螺旋共振器を用いて供給して良い。その一例は、図９Ｂに示しており、後により詳細に議論する。幾つかの例では、第１電極４１０及び第２電極４２０は、マイクロ波空洞あるいは共振空洞を用い、約５００ＭＨｚ〜約５ＧＨｚの無線周波数を用いて動作させて良い。その一例を、図２Ｃに示している。特定の例では、第２電極４２０に置き換えて、エネルギーの容量結合を用いることもできる。この構成の一例は、図１４Ｂに示しており、後により詳細に議論する。他の適切な無線周波数と電力とは、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。
特定の例に従って、原子化装置の一例を図５に示す。原子化装置５００は、チャンバ５０５、火炎源５１０、及び増強装置５２０を含んでいる。増強装置５２０は支持部５３０に電気的に接続されており、当該支持部５３０自身は、無線周波送信機又は発生器、あるいはそれら双方（図示略）に電気的に接続されていて良い。チャンバ５０５は、石英などの適切な材料で構成することができ、増強装置によって付与される温度を降下させるためにチャンバを包囲するための冷却管又はジャケット（図示略）を含んでいて良い。この例では、火炎源５１０は、任意の適切な火炎であって良い。例えば、メタン／空気炎、メタン／酸素炎、水素／空気炎、水素／酸素炎、アセチレン／空気炎、アセチレン／酸素炎、アセチレン／亜酸化窒素炎、プロパン／空気炎、プロパン／酸素炎、プロパン／亜硝酸炎、ナフサ／空気炎、ナフサ／酸素炎、天然ガス／亜硝酸炎、天然ガス／空気炎、天然ガス／酸素炎、及び、適切な燃料源と適切な酸化剤ガスとを用いて生成し得る他の火炎であって良い。このような火炎は、一般に、燃料及び酸素を選択された比率で導入し、スパーク、アーク、火炎などを用いて、当該混合物に点火することによって生成して良い。火炎の正確な温度は、燃料及び酸化剤ガス源に依存し、かつバーナー先端からの距離に依存して変化し得る。例えば、最も高い火炎温度は、典型的には一次燃焼領域のわずかに上方に存在し、それよりも低い温度は、炎間領域と外炎とに存在する。少なくとも特定の例では、火炎の少なくともある部分の温度は、少なくとも約１７００℃であり得る。例えば、天然ガス／空気炎は、約１７００〜１９００℃の温度を有し得、天然ガス／酸素炎は、約２７００〜２９００℃の温度を有し得、水素／酸素炎は、約２５５０〜２７００℃の温度を有
し得る。これに限定されることを意図することなく、火炎源は、幾つかの用途においては脱溶媒に効果的であり得るが、比較的低い温度のために、原子化及びイオン化には有効ではない可能性がある。しかし、本明細書に開示される増強装置を用いることにより、イオン化及び／又は原子化の効率は、水素／酸素炎などの火炎源を増強装置と組み合わせて用いることにより、高めることができる。例えば、本明細書に開示される１以上の増強装置を、水素／酸素炎と組み合わせて用いることにより、脱溶媒のために、火炎が有する高い熱容量という利点と、（例えば、それに続く）より多くの励起のために、極度のプラズマ温度という利点とを実現することが可能となるであろう。この結果は、稼働コストの節減、設計の単純化、ＲＦ雑音の低減、信号対雑音比の改善などを含がそれらには限定されない幾つかの理由により有益である。但し、これらの利点のうちの１ないしそれ以上については、充足あるいは対処しない実施形態も存在するであろう。
加えて、火炎は、増強装置からのＲＦパワーを試料のイオン化に利用可能としつつ、試料の負荷の増大に耐えることができる。ガスの純度を高く維持しつつ、火炎のスペクトル背景を最小化するために、生成されるあらゆる水分を、その元素である水素と酸素とに分解するのに、「水溶接機」を用いて良い。適切な水溶接機が、例えば、ＳＲＡ（Ｓｔａｎ
Ｒｕｂｉｎｓｔｅｉｎ Ａｓｓｏｃ．）あるいはＫｉｎｇＭｅｃｈ Ｃｏ．，ＬＴＤから、商業的に入手可能である。火炎は又、（特定の実施形態において）好ましくは、水性の試料の脱溶媒に伴って観測される背景よりも顕著な付加的な背景信号を、生成すべきではない。当技術分野の通常の技能を有する者は、本開示に基づいて、火炎源と増強装置とを含む適切な原子化装置を設計することができることであろう。
特定の例では、図５に示す装置を用いる時に、液体試料を火炎内に導入し、それによって試料を脱溶媒化して良い。脱溶媒は（特定の実施形態では）、化学種を微細な霧の形態でチャンバ中に噴射することによって達成して良い。化学種の霧を生成するための適切な装置は、Ｊ．Ｅ．Ｍｅｉｎｈａｒｄ Ａｓｓｏｃ．ＩｎｃやＣＰＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから商業的に入手可能なもの等の噴霧器を含んでいる。液体試料を噴霧器に導入し、アルゴンやネオン等のエアロゾル・キャリアガスと混合することができる。キャリアガスは、液体試料の液滴を霧状にすることにより、原子化装置内に搬送できるような微細に分割された液滴を生成する。原子化装置に試料を送るための他の適切な装置は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されるであろう。また、例としての装置は、同軸型噴霧器、直交流型噴霧器、超音波噴霧器などを含むが、それに限定されない。
特定の例では、試料が噴霧器を通じて図５に示す原子化装置内に導入されると、火炎又は一次プラズマによって試料から液体が気化し得る。試料中の化学種は、火炎又は一次プラズマによって生成されるエネルギーを利用して、原子化され、かつ／又はイオン化され得る。原子化及び／又はイオン化の効率を高めるために、チャンバ５０５に無線周波を供給するのに増強装置を用いることができる。増強装置は、脱溶媒のために失われるエネルギーを増強によって回復し、また特定の例においては、チャンバ内の全エネルギーが、火炎又は一次プラズマのみが用いられる時に存在するエネルギーの量を超えるように、付加的なエネルギーを供給するように構成されていて良い。このような付加的なエネルギーは、原子化及び／又はイオン化される化学種の量を増加させ、それによって、検出に利用可能な化学種の数が増加する。特定の例では、本明細書に開示される増強装置を含む原子化装置によって、原子化及びイオン化の効率が高くなるために、使用される試料の量を節減することが可能となる。
原子化装置の別の例を、図６に開示する。原子化装置６００は、チャンバ６０５、火炎又は一次プラズマ６１０、及び増強装置６２０を含んでいる。増強装置６２０は支持部６３０を含んでおり、当該支持部６３０は、無線周波送信機又は発生器（図示略）に電気的
に接続されていて良い。図６に示す構成では、増強装置６２０は、チャンバ６０５の「イオン化領域」内で、火炎又は一次プラズマ６１０の下流に位置している。本明細書では、例示のみの目的で、イオン化領域は信号が計測又は検出されるチャンバの領域を意味する。例として、かつ再度例示のみの目的で、図６の領域６５０は、本明細書の幾つかの例では、脱溶媒領域と称され、領域６６０は、本明細書の幾つかの例では、イオン化領域と称される。しかしながら、装置の正確な構成によっては、脱溶媒は、少なくともある程度はイオン化領域で発生し得て、化学種の検出は、少なくともある程度は脱溶媒領域で発生し得るということは、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて理解されることであろう。また、脱溶媒領域とイオン化領域とを分離する明確で固定された境界が存在することを要しないことも、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて理解されることであろう。試料が火炎又は一次プラズマ６０５内に導入されると、火炎又は一次プラズマ６０５は、試料を脱溶媒化、原子化、イオン化、及び／又は励起する。原子化及び／又はイオン化された試料は、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどのアシストガス又はキャリアガスを用いて、増強装置６２０に向かうように、下流へ搬送することができる。原子及びイオンは、脱溶媒領域を励起する際には励起されず、特定の実施形態では、検出可能な信号を殆ど生成しないか、又は全く生成しない。増強装置６２０を用いることにより、イオン化領域に入ってくる原子化及び／又はイオン化された試料は、励起されて検出可能な信号を生成することができる。例えば、原子及びイオンは、増強装置６２０によって導入された無線周波により、発光が起こるように励起され、以下に詳述するように適切な検出器を用いることによって、それを検出することができる。原子化、イオン化あるいは励起などの望ましい結果を得るために、チャンバに沿った適切な位置に増強装置を位置決めすることは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいてなし得る能力の範囲であろう。
特定の例に従って、電熱原子化源を用いた原子化装置の一例を図７に示す。原子化装置７００は、チャンバ７０５、電熱原子化装置７１０、増強装置７２０、及び無線周波発生器７３０を含んでいる。グラファイト管やカップなどの電熱原子化装置は、相対的に低い温度（例えば、約１２００℃）で試料から液体を先ず気化させることにより、試料を原子化し、次に、より高い温度（例えば、約２０００〜３０００℃）で灰化し、その結果、試料が原子化される。原子化された試料は、アルゴン、窒素などのキャリアガスを用いてチャンバ７０５内を搬送することができ、検出のために増強装置７２０を用いて励起することができる。当技術分野の通常の技能を有する者は、本開示に基づいて、電熱原子化装置及び増強装置を有する原子化装置を設計することができるであろう。
特定の例に従って、プラズマを用いた原子化装置の一例を図８に示す。原子化装置８００は、チャンバ８０５、プラズマ８１０、及び増強装置８２０を含んでいる。増強装置８２０は、支持部を含んでおり、当該支持部は、無線周波発生器８３０に電気的に接続されていて良い。如何なる特定の科学的理論にも拘束されることを意図することなく、プラズマは、火炎より温度が高いので、酸化物の形成などの干渉を受けることが、火炎よりも少ないと言える。加えて、単一の条件下で複数の試料の化学種からスペクトルを得ることができ、その結果、数多くの化学種の測定を同時に行うことが可能となる。プラズマは高温であるので、検出限界が改善され、非金属化学種の検出にも有用となり得る。プラズマは、アルゴンなどの気体が励起及び／又はイオン化されることにより、イオンと電子とが形成され、特定の例では陽イオンが形成される時に生成され得る。イオンは、ＤＣ電源などの外部電源を用いることにより、高温度に保つことができる。例えば、２以上の電極を高温のアルゴンイオン及び電子の周りに配置し、プラズマ温度を保持するために電極間に電流を生成することができる。プラズマを維持するための適切な他の電源は、誘導結合プラズマに用いられるものなどの無線周波誘導コイル、及び、マイクロ波誘導プラズマに用いられるものなどのマイクロ波を含むが、それらに限定されない。便宜のためにのみ、誘導結合プラズマ装置を以下に記載するが、本明細書に開示される増強装置は、他のプラズマ
装置と共に容易に使用することが可能である。
図９Ａを参照して、誘導結合プラズマ装置９００は、管９１０、９２０、及び９３０などの３本以上の管を備えたチャンバ９０５を含んでいる。管９１０は、アルゴンなどのガス源と試料導入装置とに流体連通している。アルゴンガスは、試料を噴霧化し、プラズマ９４０の脱溶媒及びイオン化領域に搬送する。管９２０は、プラズマ９４０を管９３０から隔てるために、管９３０全体を通じて接線気体流を生成するように構成されていて良い。如何なる特定の科学的理論にも拘束されることを意図することなく、気体は注入口９５０を通じて導入され、接線流は中心管９１０の内壁を冷却するように作用し、プラズマ９４０を径方向中心に寄せる。無線周波誘導コイル９６０は、無線周波発生器（図示略）と電気的に接続されていて良く、アーク、スパーク等を用いて気体がイオン化された後に、プラズマ９４０を生成するように構成されている。当技術分野の通常の技能を有する者は、誘導結合プラズマ、直流プラズマ、マイクロ波誘導プラズマなどを含むがこれに限定されない適切なプラズマを、本明細書の開示に基づいて選択または設計し得ることであろう。また、プラズマを生成する適切な装置は、多数の製造元から商業的に入手可能である。これら製造元には、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｉｎｃ．、Ｖａｒｉａｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．（カリフォルニア州パロアルト）、Ｔｅｌｅｄｙｎｅ Ｌｅｅｍａｎ
Ｌａｂｓ（ニューハンプシャー州ハドソン）、及びＳｐｅｃｔｒｏ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（独国クレーベ）が含まれるがそれには限定されない。無線周波を供給する装置例を図９Ｂに示す。螺旋共振器９７０は、ＲＦ源９７２と、典型的には同軸ケーブルであって、共振空洞９７８内のコイル９７６に電気的に接続されるように構成された電気的リード線９７４とを備えている。コイル９７８を有する共振空洞９７４は、チャンバを受け入れるように構成されていて良い。特定の例では、約２０ＭＨｚ〜約５００ＭＨｚの無線周波を、例えば螺旋共振器を用いて供給して良い。無線共振器を構成するための寸法例に関する情報は、例えば、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ａｎｄ ＴｅｌｅｇｒａｐｈのＲｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｄａｔａ ｆｏｒ Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（第５版）に記載されている。再び図８を参照すると、例えば原子化及びイオン化されたアルゴンと、無線周波誘導コイル８６０とを用いてプラズマ８１０を生成した後に、試料をプラズマ８１０に導入することができる。如何なる特定の科学的理論にも、この例示にも拘束されることを意図することなく、試料の脱溶媒によって、プラズマの温度が降下し、原子化及びイオン化に利用できるエネルギーの量が減少することになろう。増強装置８２０は、原子化及びイオン化の効率を高めるために、プラズマのエネルギーを増強するような無線周波を供給するのに用いることができる。例えば、検出可能な信号をイオン化領域８５０で発生する原子及びイオンをより多く供給し得るように脱溶媒の効率を高めるために、脱溶媒領域８４０のエネルギーを高めるように、増強装置８２０を位置決めすることができる。脱溶媒、原子化、イオン化及び励起を強めるために、プラズマと増強装置とを含む原子化装置を設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
特定の例に従って、プラズマを含む原子化装置の別の例を図１０に示す。原子化装置１０００は、チャンバ１００５、プラズマ１０１０、及び増強装置１０２０を含んでいる。増強装置１０２０は、支持部１０３０を含んでおり、当該支持部１０３０は、無線周波送信機又は発生器（図示略）と電気的に接続されていて良い。原子化装置１０００は又、トーラスとして示すプラズマ１０１０を維持するように構成かつ配置された無線周波誘導コイル１０３５を含んでいる。この例では、増強装置１０２０は、イオン化領域１０５０内の脱溶媒領域１０４０の下流に配置されている。試料をプラズマ１０１０中に導入すると、プラズマのエネルギーが試料を脱溶媒化するのに使われるために、プラズマ温度が下降する可能性がある。この温度降下により、イオン化と原子化との効率が減少し、励起されるイオン及び原子の個数が減少することであろう。増強装置１０２０を用いることにより、チャンバ１００５内をイオン化領域１０５０へ移動するイオンと原子とが励起されるこ
とになろう。例えば、イオン化領域に存在する原子とイオンとを励起するために、約１１ＭＨｚで約１．２キロワットの電力の無線周波を分析領域１０５０に供給して良い。励起された原子は、発光分析などの適切な方法を用いて検出することができる。イオン化領域は、チャンバ１００５のイオン化領域に沿って１以上の増強装置を配置することにより、殆ど無制限に延長することができる。後に更に述べるように、増強装置は、複数のステージを有するように構成されていて良く、異なる周波数及び／又は電力へ個別に同調して良い。当技術分野の通常の技能を有する者は、本開示に基づいて、適切な光学機器、検出器などと共に、本明細書に開示される原子化装置を用いて、励起されたイオン及び原子を検出することが可能となるであろう。
特定の例によれば、励起された原子及び／又はイオンから生じる信号を、少なくとも２通りの方法で観測又は検出することができる。本明細書に開示される原子化装置に用いられるものなどのチャンバのイオン化領域の例を、図１１Ａ及び１１Ｂに示している。チャンバ１１０５からの如何なる信号も、軸方向又は径方向の２つの方向の少なくとも一方に沿って観測することができる。図１１Ａを参照すると、径方向に監視又は検出されるときには、チャンバ１１０５からの信号は、チャンバ１１０５の径に平行な１以上の平面に沿って監視することができる。例えば、発光を径方向に計測するように構成された装置では、検出器は、図１１Ａの矢印Ｘの方向に放射される信号を検出するように配置することができる。図１１Ｂを参照して、軸方向に検出又は監視されるときには、チャンバ１１０５からの信号は、チャンバの軸に平行な１以上の平面に沿って監視又は検出することができる。例えば、発光を軸方向に計測するように構成された装置では、検出器は、図１１Ｂの矢印Ｙの方向に放射される信号を検出するように配置されていて良い。軸及び径方向検出が、発光に対するものに限定されず、吸光、蛍光、燐光、散乱などを含む他の数多くの分析技術による信号を検出するのに用いることができることは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて認識するところであろう
特定の例に従って、少なくとも２つの増強装置を含む原子化装置を図１２に示す。原子化装置１２００は、プラズマ１２１５を生成するように構成されたチャンバ１２０５と無線周波誘導コイル１２１０とを含んでいて良い。原子化装置１２００は、支持部１２３０に電気的に接続された第１増強装置１２２０と、支持部１２５０に電気的に接続された第２増強装置１２４０とを含んでいても良い。図１２に示す例では、第１増強装置１２３０と第２増強装置１２５０とは、チャンバ１２０５内のイオン化領域に存在する原子とイオンを励起する付加的なエネルギーを付与するために、イオン化領域に配置される。増強装置１２３０及び１２５０は、同一又は異なる周波数の無線周波を供給するように構成することができる。例えば、各増強装置は、約１５ＭＨｚで約１０００ワットの電力の無線周波を供給するように構成することができる。増強装置１２３０及び１２５０は、パルス又は連続モードの何れかで、無線周波を個別に供給して良い。例えば、増強装置１２３０はパルスモードで無線周波を供給し、増強装置１２５０は連続的に無線周波を供給して良い。あるいは、増強装置１２３０は連続的に無線周波を供給し、増強装置１２５０はパルスモードで無線周波を供給して良い。他の例では、増強装置１２３０及び１２５０の双方が、連続的に無線周波を供給して良く、あるいは、増強装置１２３０及び１２５０の双方が、パルスモードで無線周波を供給して良い。多重の増強装置を用いて、選択された方法又はモードで無線周波を供給することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。図１２に示す構成は、チャンバ１２０５のイオン化領域に配置された２つの増強装置を含んでいるが、特定の例では、１つの増強装置が脱溶媒領域に配置され、第２増強装置がイオン化領域に配置されていて良い。更に別の例では、双方の増強装置が、脱溶媒領域に配置されていて良い。チャンバに沿って２以上の増強装置を配置する別の構成については、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。
特定の例によれば、多岐管又はインタフェースを備えるチャンバを開示する。図１３Ａ
を参照して、チャンバ１３００は、チャンバ空洞１３１０に接触する多岐管又はインタフェース１３０５を備えている。図１３Ｂに示すように、インタフェース１３０５は、試料を受け入れるように構成された小開口部又はポート１３２０を含んでいる。ポート１３２０は、様々な寸法及び形状を取ることが可能である。特定の例では、ポートは、円形であって良く、その直径が約０．２５ｍｍ〜約２５ｍｍであって良く、特に約４ｍｍであって良い。他の例では、ポートは、長さ及び幅の寸法がそれぞれ約０．２５ｍｍ〜約４ｍｍの長方形であって良い。他のポート形状、例えば菱形、台形、三角形、八面体等や、他のポート寸法については、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて容易に選択するところのものであろう。特定の例では、ポートは、図１３Ｂに示すポート１３２０の位置のように、中央に配置されていて良いが、他の例では、ポートは、インタフェースの任意に選択された領域又は範囲に配置されていて良い。ポートがインタフェースの中心に配置される例では、原子化源からの放電がインタフェースによって妨げられるか、部分的に妨げられる可能性がある。如何なる特定の科学的理論にも、この例示にも拘束されることを意図することなく、放電が妨げられると、放電部からの背景信号が除去又は低減されることにより、検出限界が引き下げられ、それにより、信号対雑音比が高くて良い。この効果は、チャンバ１３００からの信号を、軸方向及び径方向の双方について検出することにより実現することができる。また、増強された放電部の動作圧力は、スペクトル放射の特性に対してある効果をもたらす可能性があり、試料、ハードウェア、検出の仕組みなどに基づく特定の動作条件に最適化することができる。二次チャンバの動作圧力を制御する方法の一例として、排出ガス流量を制御すること、及びインタフェース・ポートの寸法を選択することが挙げられる。別の例として、ポート径を選択し、排出ガス圧を直接に制御することが挙げられる。別の例として、排出流量を高くして良く、付加的なブリード・ガスをチャンバ内に供給することが挙げられる。正確な圧力及び電力は、所望の効果やチャンバの構成などを含むがそれに限定されない多くの要因に依存して変わり得る。
特定の例によれば、チャンバ１３００は、検出のための二次チャンバ内へポート１３２０を通じて試料を引き込むのに有効であり得る真空ポンプ（図示略）を含んでいて良い。特定の例では、インタフェースは、二次チャンバに流体連通する側面ポート又は排出口を有するように構成されていて良い。真空ポンプは、試料をチャンバ１３００に引き込むための側面ポートに接続されていて良い。別の例では、二次チャンバの圧力が原子化源チャンバの圧力よりも低くなり得るため、試料が二次チャンバ内へ拡散又は流入する。例えば、火炎を含むチャンバの圧力は、チャンバ内へ導入されるガスの流量が高いために、大気圧よりも高くなる。プラズマの圧力は、チャンバを通じて流れるガスの流量が高いために、大気圧よりも高くなる可能性がある。特定の例では、インタフェースを有するチャンバの圧力は、おおよそ大気圧であり、それにより、原子化及び／又はイオン化が発生した圧力の高いチャンバから、本明細書に開示されるような増強装置を用いることにより励起が発生する圧力の低いチャンバへと、原子とイオンとが圧力勾配を下るように流れ得る。当技術分野の通常の技能を有する者は、１以上の原子化源を用いて生成された原子及びイオンを受け入れ、かつ／又は検出するためのインタフェースを有する適切なチャンバを構成することが、本開示に基づいて可能となることであろう。
特定の例に従って、２以上のチャンバ及び火炎又は一次プラズマ源を備える原子化装置を開示する。図１４Ａを参照すると、原子化装置１４００は、第１チャンバ１４０５及び第２チャンバ１４１０を含んでいて良い。火炎又は一次プラズマ源１４１５は、第１チャンバ１４０５内に位置決めすることができる。第２チャンバ１４１０は、インタフェース又は多岐管１４３０と、支持部１４５０と電気的に接続され得る増強装置１４４０とを含んでいて良い。特定の例では、第２チャンバ１４１０は、第１チャンバ１４０５から第２チャンバ１４１０内へ原子化又はイオン化された化学種を引き込むように構成された真空ポンプ１４６０を含んでいても良いが、別の例では、化学種は第２チャンバ１４１０内へ第１チャンバ１４０５から流入又は拡散する。真空ポンプ１４６０は、第２チャンバ１４
１０と直接に流体連通していて良く、あるいは、特定の他の例では、付加的なインタフェースを、第２チャンバ１４１０の端部に配置されていて良く、第２チャンバ１４１０と真空ポンプ１４６０との間を流体連通させるように構成されていて良い。図１４Ａに示す例では、原子及び／又はイオンが第２チャンバ１４１０内へ入り、増強装置１４４０が原子及びイオンを励起するために無線周波を供給することができる。本明細書で述べたように、このような無線周波は、連続モード又はパルスモードで供給することができる。また、本明細書で述べたように、増強装置１４４０からの無線周波パルスは、第２チャンバ１４１０内の任意の原子又は化学種を検出する間に変化し得る。他の例では、以下に詳述するように、第２チャンバ１４１０は、１以上の付加的な増強装置を含んでいて良く、あるいは特定の例では、第１及び第２チャンバは何れも、少なくとも１つの増強装置を有するように構成されている。幾つかの例では、原子化装置は、付加的なチャンバを含んでいて良く、当該チャンバの任意の１以上のものが、増強装置を含んでいて良い。当技術分野の通常の技能を有する者は、本開示に基づいて、火炎又は一次プラズマ源と、幾つかが増強装置を含み得る多重チャンバとを含む適切な原子化装置を設計することができるであろう。
特定の例によれば、付加エネルギーを供給するのに、増強装置に代えて容量結合を用いて良い。図１４Ｂを参照して、容量結合のための構成の軸方向図を示す。導電プレート１４６２及び１４６４は、例えば石英管又は他の非導電性材料の第２チャンバ１４６６などのチャンバの周囲に配置されていて良く、また電気的リード線１４７２及び１４７４を介して高電圧ＲＦ源１４６８に電気的に接続されていて良い。容量結合により、導電プレート１４６２及び１４６４内のチャンバ内の原子を励起及び／又はイオン化するのに十分なエネルギーをチャンバに供給することができる。導電プレート及び高エネルギーＲＦ源を用いた付加的な構成は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。
他の例によれば、２以上のチャンバとプラズマ源とを備える原子化装置が準備されている。図１５を参照して、原子化装置１５００は、第１チャンバ１５０５と第２チャンバ１５１０とを含んでいて良い。第１チャンバ１５０５は、プラズマ１５３０を生成するように構成可能な無線周波誘導コイル１５２０によって包囲されていて良い。第２チャンバ１５１０は、増強装置１５４０を有するように構成されていても良く、当該増強装置１５４０は、支持部１５５０と電気的に接続されていて良い。第２チャンバ１５１０は、インタフェース１５６０を含んでいても良く、当該インタフェース１５６０は、第１チャンバ１５０５からの原子又はイオンの一部を受け入れるように構成されていて良い。特定の例では、第２チャンバ１５１０は、第１チャンバ１５０５から第２チャンバ１５１０内へ原子化又はイオン化された化学種を引き込むように構成可能な真空ポンプ（図示略）を含んでいても良く、別の例では、化学種は第１チャンバ１５０５から第２チャンバ１５１０内へ流入又は拡散して良い。更に別の例では、第２チャンバ１５１０は、インタフェース１５６０の反対側に配置された第２インタフェースを含んでいて良い。第２インタフェースは、第２チャンバ１５１０と真空ポンプ１５７０との間が流体連通するように構成されていて良い。図１５に示す例では、原子及び／又はイオンが第２チャンバ１５１０内へ入ると、増強装置１５４０は、原子及びイオンを励起するために無線周波を供給して良い。本明細書に述べたように、このような無線周波は連続モード又はパルスモードで供給して良い。また、本明細書で述べたように、無周波の電力は、第２チャンバ１５１０内の任意の原子又は化学種を検出する間に変化し得る。他の例では、以下に詳述するように、第２チャンバは、１以上の付加的な増強装置を含んでいても良く、あるいは特定の例では、第１及び第２チャンバは、各々少なくとも１つの増強装置を有するように構成されている。幾つかの例では、原子化装置は、付加的なチャンバを含んでいて良く、そのうちの任意の１以上のものが、増強装置を含んでいて良い。当技術分野の通常の技能を有する者は、本開示に基づいて、プラズマ源と、幾つかが増強装置を含み得る多重チャンバとを含む適切な原子化装置を設計することができるであろう。
特定の例に従って、多重増強装置を有する第１チャンバ及び第２チャンバを含む原子化装置を図１６に示す。原子化装置１６００は、第１チャンバ１６０５と第２チャンバ１６１０とを含んでいて良い。第１チャンバ１６０５は、プラズマ１６３０を生成するように構成可能な無線周波誘導コイル１６２０によって包囲されていて良い。第２チャンバ１６１０は、第１増強装置１６４０と第２増強装置１６６０とを有するように構成されても良い。第１増強装置１６４０は、支持部１６５０と電気的に接続されていて良く、第２増強装置１６６０は、支持部１６６５と電気的に接続されていて良い。第２チャンバ１６１０は、第１チャンバ１６０５からの原子又はイオンの一部を受け入れるように構成し得るインタフェース又は多岐管１６７０を含んでいても良い。特定の例では、第２増強装置１６１０は、第１チャンバ１６０５から第２チャンバ１６１０内へ原子化又はイオン化された化学種を引き込むように構成可能な真空ポンプ１６８０を含んでいてもよく、また別の例では、化学種は第１チャンバ１６０５から第２チャンバ１６１０内へ流入又は拡散して良い。更に別の例では、第２チャンバ１６１０は、インタフェース１６７０の反対側に配置された第２インタフェースを含んでいて良い。第２インタフェースは、第２チャンバ１６１０と真空ポンプ１６８０との間が流体連通するように構成されていて良い。図１６に示す例では、原子及び／又はイオンが第２チャンバ１６１０内へ入ると、第１増強装置１６４０は、原子及びイオンを励起する無線周波を供給して良い。第２増強装置１６６０は、第２チャンバ１６１０内で原子及びイオンを励起する無線周波を供給しても良い。第１増強装置１６４０と第２増強装置１６６０とによって供給される無線周波数は、同一であっても異なっていても良い。各増強装置からの無線周波は、連続モード又はパルスモードで供給されていて良い。また、各増強装置からの無線周波の電力は、第２チャンバ１６１０内の任意の原子又は化学種を検出する間に、変化して良い。他の例では、第１チャンバは、１以上の増強装置を含んでいても良い。幾つかの例では、原子化装置は、付加的なチャンバを含んでいて良く、それらの任意の１以上のものは、１以上の増強装置を含んでいて良い。当技術分野の通常の技能を有する者は、本開示に基づいて、１以上の増強装置を含む多重チャンバを含む適切な原子化装置を設計することができるであろう。
特定の例に従って、無線周波誘導コイルに電気的に接続された単一のＲＦ発生器と、増強装置とを含む原子化装置を開示する。単一の無線周波発生器、例えば単一のＲＦ源を用いた例では、無線周波誘導コイル若しくは増強装置又はそれら双方を、装置の特定の領域又は範囲に合わせるか又は同調させるために、無線周波誘導コイル及び増強装置を異なるインダクタンスで動作させることが可能となる。この構成の特定の例については、図９６Ｂを参照しつつ以下に詳述する。単一の無線周波発生器を使用して良いとは言え、誘導コイル及び増強装置は、各領域の場所に応じて異なるプラズマ・インピーダンスに対して設計しても良い。例えば、誘導コイルと増強装置とのインダクタンス値は、異なる特性と性能上の特徴とを有する装置を提供するように相違するものであって良い。別の例では、誘導コイルと増強装置との特性は、誘導コイルと増強装置との各々の直径、結合、又は形状が変わるのに伴い、変わるものであって良い。例えば、一次ＲＦ供給部、及び誘導コイルと増強装置との各々は、一次放電部において約１１００ワットであり、増強装置領域で約４００ワットである約４０ＭＨｚの無線周波を供給するように構成されていて良い。幾つかの例では、例えば、（図９６Ｃに示すように）一次放電部がインタフェースによって二次増強領域から隔てられている場合に、単一のＲＦ源からの２以上のコイルを用いて良い。無線周波誘導コイルと１以上の増強装置とに電気的に接続された単一の無線周波発生器を含む原子化装置を設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
分光装置
特定の例に従って、発光分析（ＯＥＳ）装置を図１７に示す。如何なる特定の科学的理論にも拘束されることを意図することなく、化学種が原子化及び／又はイオン化される時
には、最外殻電子は遷移し、（可能性として非可視光を含む）光を放射することになろう。例えば、原子の電子が励起状態にあるときには、この電子は、より低いエネルギー状態へ崩壊するのに伴って光の形態でエネルギーを放出するであろう。励起原子及びイオンからの発光を監視するのに適切な波長は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されるであろう。例示的な発光波長は、アルミニウムに対して３９６．１５２ｎｍ、ヒ素に対して１９３．６９６ｎｍ、ホウ素に対して２４９．７７２ｎｍ、ベリリウムに対して３１３．１０７ｎｍ、カドミウムに対して２１４．４４０ｎｍ、コバルトに対して２３８．８９２ｎｍ、クロムに対して２６７．７１６ｎｍ、銅に対して２２４．７００ｎｍ、鉄に対して２５９．９３９ｎｍ、マンガンに対して２５７．６１０ｎｍ、モリブデンに対して２０２．０３１ｎｍ、ニッケルに対して２３１．６０４ｎｍ、鉛に対して２２０．３５３ｎｍ、アンチモンに対して２０６．８３６ｎｍ、セレンに対して１９６．２０６ｎｍ、タンタルに対して１９０．８０１ｎｍ、バナジウムに対して３０９．３１０ｎｍ、及び亜鉛に対して２０６．２００ｎｍを含むがそれらに限定されない。発光の正確な波長は、当技術分野で知られているように、例えば原子、イオンなどの化学種の状態、及び崩壊する電子の遷移エネルギー準位の差異によっては、レッドシフト又はブルーシフトする可能性がある。
特定の例によれば、図１７を参照すると、ＯＥＳ装置１７００は、筐体１７０５、試料導入装置１７１０、原子化装置１７２０、及び検出装置１７３０を含んでいる。試料導入装置１７１０は、試料の性質によって変わり得る。特定の例では、試料導入装置１７１０は、液体試料を原子化装置１７２０内へ導入するために噴霧化するように構成された噴霧器であり得る。別の例では、試料導入装置１７１０は、原子化装置内へ直接に注入又は導入可能な試料を受け入れるように構成された注入器であって良い。試料を導入するための他の適切な装置及び方法は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されるであろう。原子化装置１７２０は、本明細書で述べる１以上の任意の原子化装置であって良く、あるいは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて容易に設計又は選択可能な増強装置を含む他の原子化装置であって良い。検出装置１７３０は、多数の形態を採ることができ、発光１７２５などの発光を検出し得る任意の適切な装置であり得る。例えば、検出装置１７３０は、レンズ、鏡、プリズム、窓、バンドパスフィルタなどの適切な光学機器を含んでいて良い。検出装置１７３０は、多重チャネルＯＥＳ装置を実現するために、エシェル格子などの回折格子を含んでいても良い。エシェル格子などの回折格子は、多重発光波長を同時検出することを可能にするであろう。回折格子は、モニターすべき１以上の特定の波長を選択するために、単色光分光計又は他の適切な装置内に配置されていて良い。特定の例では、検出装置１７３０は、電荷結合素子（ＣＣＤ）を含んでいて良い。別の例では、ＯＥＳ装置は、多重発光波長を同時に検出するためのフーリエ変換を行うように構成されていて良い。検出装置は、紫外、可視光、近及び遠赤外などを含むがそれらに限定されない幅広い波長範囲にわたる発光波長を監視するように構成されていて良い。ＯＥＳ装置１７００は、マイクロプロセッサ及び／又はコンピュータなどの適切な電子機器と、所望の信号を供給するため、かつ／又はデータを取得するための適切な回路とを、更に含んでいて良い。適切で付加的な装置及び回路は、当技術分野で知られており、しかも、例えばＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能なＯｐｔｉｍａ ２１００ＤＶシリーズ及びＯｐｔｉｍａ ５０００ ＤＶシリーズのＯＥＳ装置などの商業的に入手可能なＯＥＳ装置にも見出すことができる。選択自由な増幅器１７４０は、例えば、検出されたフォトンからの信号を増幅するなど、信号１７３５を増大させ、当該信号を、読み出し装置、コンピュータ等であり得る表示器１７５０に供給するのに有効であろう。信号１７３５が、表示又は検出するのに十分に大きい例では、増幅器１７４０は除去して良い。特定の例では、増幅器１７４０は検出装置１７３０から信号を受信するように構成された光電増倍管である。しかし、信号を増幅する他の適切な装置が、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて選択されることであろう。本明細書に開示される原子化装置を既存のＯＥＳ装置に取り付けたり
、本明細書に開示される原子化装置を用いて新たなＯＥＳ装置を設計したりすることも又、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲内であろう。ＯＥＳ装置は、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能なＡＳ９０やＡＳ９３自動試料採取装置、あるいは他の供給元から入手可能な類似の装置などの自動試料採取装置を更に含んでいて良い。
特定の例に従って、単一ビーム型吸収分光（ＡＳ）装置を図１８に示す。如何なる特定の科学的理論にも拘束されることを意図することなく、原子及びイオンは、低いエネルギー準位から高いエネルギー準位への遷移のためのエネルギーを付与するある波長の光を吸収することができる。原子又はイオンは、基底状態から高いエネルギー準位への遷移に由来する多重共鳴線を含んでいて良い。このような遷移を促進するのに要するエネルギーは、以下において更に述べるように、熱、火炎、プラズマ、アーク、スパーク、陰極線ランプ、レーザなどの数々のエネルギー源を用いて供給することができる。このようなエネルギーを供給する適切なエネルギー源、及びこのようなエネルギーを供給する適切な波長の光は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。
特定の例によれば、図１８を参照して、単一ビームＡＳ装置１８００は、筐体１８０５、電源１８１０、ランプ１８２０、試料導入装置１８２５、原子化装置１８３０、検出装置１８４０、選択自由な増幅器１８５０、及び表示器１８６０を含んでいる。電源１８１０は、原子及びイオンによって吸収される１以上の波長の光１８２２を供給するランプ１８２０に電力を供給するように構成されていて良い。適切なランプは、水銀ランプ、陰極線ランプ、レーザなどを含むが、それに限定されない。ランプは、適切なチョッパ又はパルス電源を用いてパルス動作させて良く、レーザを用いる例では、レーザは、例えば５、１０又は２０回／秒などの選択された周波数で、パルス動作させて良い。ランプ１８２０の正確な構成は変わり得る。例えば、ランプ１８２０は、原子化装置１８３０に沿った軸方向に光を供給して良く、あるいは、原子化装置１８３０に沿って径方向に光を供給して良い。図１８に示す例は、ランプ１８２０からの光を軸方向に供給するように構成されている。上に述べたように、信号の軸方向観測を用いると、信号対雑音の利点が存在し得る。原子化装置１８３０は、本明細書で述べる如何なる原子化装置であって良く、あるいは、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択又は設計可能な増強装置を含む他の適切な原子化装置であって良い。試料が、原子化装置１８３０内で原子化及び／又はイオン化されると、ランプ１８２０からの入射光１８２２が、原子を励起することができる。すなわち、ランプ１８２０によって供給されるある比率の光１８２２が、原子化装置１８３０内の原子及びイオンによって吸収され得る。残る比率の光１８３５は、検出装置１８４０に伝えられ得る。検出装置１８４０は、例えば、プリズム、レンズ、回折格子、その他、ＯＥＳ装置に関して上に述べたものなどの適切な装置を用いて、１以上の適切な波長を与えて良い。表示器１８６０に供給される信号を増強するために、選択自由な増幅器１８５０に信号を供給して良い。原子化装置１８３０内の試料による吸光量を明らかにするために、試料導入に先立って、水などのブランクを導入し、それにより１００％透過率の基準値を得て良い。試料が原子化チャンバ内へ一旦導入されると、伝送される光の量を計測することができ、試料を用いて伝達される光の量を基準値で割り算することにより、透過率を得て良い。透過率の負のｌｏｇ１０は、吸収率に相当する。ＡＳ装置１８００は、マイクロプロセッサ及び／又はコンピュータなどの適切な電子機器と、望ましい信号を供給するため、かつ／又はデータを取得するための適切な回路とを、更に含んでいて良い。適切で付加的な装置及び回路は、例えば、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能なＡＡｎａｌｙｓｔシリーズ分光計などの商業的に入手可能なＡＳ装置に見出すことができる。本明細書に開示される原子化装置を既存のＡＳ装置に取り付けたり、本明細書に開示される原子化装置を用いて新たなＡＳ装置を設計したりすることも又、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力
の範囲内であろう。ＡＳ装置は、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能なＡＳ−９０Ａ、ＡＳ−９０ｐｌｕｓ、及びＡＳ−９３ｐｌｕｓ自動試料採取装置などの当技術分野で知られている自動試料採取装置を更に含んでいて良い。
特定の例によれば、図１９を参照して、二重ビーム型ＡＳ装置１９００は、筐体１９０５、電源１９１０、ランプ１９２０、原子化装置１９６５、検出装置１９８０、選択自由な増幅器１９９０、及び表示器１９９５を含んでいる。電源１９１０は、原子及びイオンによって吸収される１以上の波長の光１９２５を供給するランプ１９２０に電力を供給するように構成されていて良い。適切なランプは、水銀ランプ、陰極線ランプ、レーザなどを含むが、それらに限定されない。ランプは、適切なチョッパ又はパルス電源を用いてパルス動作させて良く、レーザを用いる例では、レーザは、例えば５、１０又は２０回／秒に選択された周波数で、パルス動作させて良い。ランプ１９２０の構成は変わり得る。例えば、ランプ１９２０は、原子化装置１９６５に沿った軸方向に光を供給して良く、あるいは、原子化装置１９６５に沿って径方向に光を供給して良い。図１９に示す例は、ランプ１９２０からの光を軸方向に供給するように構成されている。上に述べたように、信号の軸方向観測を用いると、信号対雑音の利点が存在し得る。原子化装置１９６５は、本明細書で述べる如何なる原子化装置でもあって良く、あるいは、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択又は設計可能な増強装置を含む他の適切な原子化装置であって良い。試料が、原子化装置１９６５内で原子化及び／又はイオン化されると、ランプ１９２０からの入射光１９２５が、原子を励起することができる。すなわち、ランプ１９２０によって供給されるある比率の光１９２５が、原子化装置１９６５内の原子及びイオンによって吸収され得る。残る比率の光１９６７は、検出装置１９８０に伝えられる。二重ビームを用いた例では、入射光１９２５は、ある比率の光、例えば約１０％〜約９０％までが、光ビーム１９３５として原子化装置１９６５に伝送されるように、かつ、残る比率の光が、光ビーム１９４０としてレンズ１９５０及び１９５５に伝送されるように、ビーム分割器１９３０を用いて分割して良い。光ビームは、半透鏡などの結合器１９７０を用いて再結合させることができ、結合した信号１９７５は、検出装置１９８０に供給することができる。それにより、試料の吸収率を計算するために、基準値と試料に対する値との比率を決定することができる。検出装置１９８０は、例えば、プリズム、レンズ、回折格子、及び、ＯＥＳ装置に関して上に述べたものなどの当技術分野で知られた他の適切な装置を用いて、１以上の適切な波長を与えて良い。表示器１９９５に供給される信号を増強するために、選択自由な増幅器１９９０に信号１９８５を供給して良い。ＡＳ装置１９００は、マイクロプロセッサ及び／又はコンピュータなどの当技術分野で知られた適切な電子機器と、望ましい信号を供給するため、かつ／又はデータを取得するための適切な回路とを更に含んでいて良い。適切で付加的な装置及び回路は、例えば、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能なＡＡｎａｌｙｓｔシリーズ分光計などの商業的に入手可能なＡＳ装置に見出すことができる。本明細書に開示される原子化装置を既存の二重ビームＡＳ装置に取り付けたり、本明細書に開示される原子化装置を用いて新たな二重ビームＡＳ装置を設計したりすることは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲内であろう。ＡＳ装置は、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能なＡＳ−９０Ａ、ＡＳ−９０ｐｌｕｓ、及びＡＳ−９３ｐｌｕｓ自動試料採取装置などの当技術分野で知られている自動試料採取装置を更に含んでいて良い。
特定の例に従って、質量分析（ＭＳ）装置の概略を図２０に示す。ＭＳ装置２０００は、試料導入装置２０１０、原子化装置２０２０、質量分析器２０３０、検出装置２０４０、処理装置２０５０及び表示器２０６０を含んでいる。試料導入装置２０１０、原子化装置２０２０、質量分析器２０３０及び検出装置２０４０は、１以上の真空ポンプを用いて減圧下で動作させて良い。しかし特定の例では、質量分析器２０３０及び検出装置２０４０のみが、減圧下で動作して良い。試料導入装置２０１０は、試料を原子化装置２０２０
へ供給するように構成された注入口システムを含んでいて良い。注入口システムは、１以上のバッチ型注入口、直接探査型注入口、及び／又はクロマトグラフ型注入口を含んでいて良い。試料導入装置２０１０は、注入器、噴霧器、又は、原子化装置２０２０に固体、液体もしくは気体試料を供給可能な他の適切な装置であって良い。原子化装置２０２０は、本明細書に述べる増強装置を含む１以上の任意の原子化装置であって良い。本明細書に述べるように、原子化装置２０２０は、少なくとも１つが増強装置を含む２以上の原子化装置の組み合わせであって良い。質量分析器２０３０は、一般に試料の性質、所望の分解能、などに依存した多数の形態を採り得、例示的な質量分析器について以下に更に述べる。検出装置２０４０は、例えば電子増倍管、ファラデーカップ、被覆感光板、シンチレーション検出器などの既存の質量分析計と、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて選択されるものと思われる他の適切な装置と共に用いることができる適切な任意の検出装置であって良い。処理装置２０５０は、典型的には、マイクロプロセッサ及び／又はコンピュータと、ＭＳ装置２０００内へ導入される試料の分析のための適切なソフトウェアとを含んでいる。１以上のデータベースが、ＭＳ装置２０００内へ導入される化学種の化学的同定を行う処理装置２０５０によってアクセス可能であり得る。当技術分野で知られている適切で付加的な他の装置を、ＭＳ装置２０００と共に用いることもでき、それにはＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能なＡＳ−９０ｐｌｕｓ、及びＡＳ−９３ｐｌｕｓ自動試料採取装置などの自動試料採取装置が含まれるが、それらに限定されない。
特定の例によれば、ＭＳ装置２０００の質量分析器は、所望の分解能と、導入された試料の性質とに依存して、様々な形態を採り得る。特定の例では、質量分析器は、走査型質量分析器、磁場型質量分析器（例えば、一重及び二重収束型ＭＳ装置用）、四重極質量分析器、イオントラップ分析器（例えば、サイクロトロン、四重極イオントラップ）、飛行時間分析器（例えば、マトリックス支援レーザ脱離イオン飛行時間分析器）、及び異なる質量対電荷比により化学種を分離可能な他の適切な質量分析器である。本明細書に開示される原子化装置は、上掲の任意の１以上の質量分析器及び他の適切な質量分析器と共に用いて良い。特定の例では、ＭＳ装置内の原子化装置は、増強装置を有する単一チャンバの誘導結合プラズマである。他の例では、原子化装置は、増強装置を有する単一チャンバの火炎源である。更に別の例では、原子化装置は、本明細書に開示されるような増強装置を少なくとも１つのチャンバが備える２以上のチャンバを含んでいて良い。
特定の他の例によれば、本明細書に開示される増強装置は、質量分析で用いられる既存のイオン化方法と共に用いることができる。例えば、イオンが質量分析器に入る前のイオン化効率を高めるために、増強装置を有する電子衝撃イオン源を設けて良い。他の例では、イオンが質量分析器に入る前のイオン化効率を高めるために、増強装置を有する化学イオン源を設けて良い。更に別の例では、イオンが質量分析器に入る前のイオン化効率を高めるために、増強装置を有する電解イオン源を設けて良い。更に別の例では、増強装置は、例えば、高速原子衝撃、電解脱離、レーザ脱離、プラズマ脱離、熱脱離、電気流体力学的イオン化／脱離などのために構成されたイオン源などの脱離イオン源とともに用いて良い。更に別の例では、増強装置は、サーモスプレー・イオン源、エレクトロスプレー・イオン源、又は他のイオン源、及び質量分析に通常用いられる装置と共に用いるように構成されていて良い。質量分析に用いるための増強装置を含む適切なイオン化装置を設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲である。
特定の他の例によれば、本明細書に開示されるＭＳ装置は、１以上の他の分析技術と組み合わせて良い。例えば、ＭＳ装置は、液体クロマトグラフィ、ガスクロマトグラフィ、キャピラリー電気泳動法、及び他の適切な分離技術を実行する装置と組み合わせて良い。増強装置を含むＭＳ装置をガスクロマトグラフと結合するときには、ガスクロマトグラフ
からＭＳ装置内へ試料を導入するための適切なインタフェース、例えばトラップやジェット分離器などを含めるのが望ましくあり得る。ＭＳ装置を液体クロマトグラフと結合するときには、液体クロマトグラフィとガス分光法とに用いられる容積の差異を考慮して、適切なインタフェースを含めることも望ましくあり得る。例えば、液体クロマトグラフを励起する少量の試料のみがＭＳ装置内へ導入され得るように、スプリット・インタフェースを用いて良い。液体クロマトグラフから励起した試料は、ＭＳ装置の原子化装置に移送するための適切なワイヤ、カップ又はチャンバに堆積することもできる。特定の例では、液体クロマトグラフは、試料が加熱された毛細管を通過するときに、この試料を気化又は噴霧化するように構成された熱スプレーを含んでいて良い。ある例では、熱スプレーは、当該熱スプレーを用いた化学種のイオン化を増強するために、それ自身の増強装置を含んでいて良い。液体試料を液体クロマトグラフからＭＳ装置内に導入する他の適切な装置については、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。特定の例では、少なくとも１つが増強装置を含むＭＳ装置が、タンデム型の質量分析のために互いに組み合わせられる。例えば、１つのＭＳ装置が第１の種類の質量分析器を含み、第２のＭＳ装置が、第１のＭＳ装置とは異なるか、又は類似の質量分析器を含んでいて良い。別の例では、第１のＭＳ装置は、分子イオンを分離するのに有効であり得、第２のＭＳ装置は、分離された分子イオンを分解／検出するのに有効であり得る。少なくとも１つが増強装置を含むように組み合わせられたＭＳ／ＭＳ装置を設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
特定の例に従って、赤外分光（ＩＲＳ）装置を提供する。ＩＲＳ装置は、試料導入装置と、赤外分光計と結合ないし組み合わせられた原子化装置とを含んでいる。原子化装置は、本明細書で述べる任意の原子化装置、あるいは、増強装置を含む他の適切な原子化装置であって良い。原子化装置は、検出のための赤外分光計に原子及び／又はイオンを供給するように構成することができる。赤外分光計は、単一又は二重ビーム分光光度計、赤外分光をフーリエ変換するのに通常用いられるものなどの干渉計であって良く、例示的な赤外分光計及び赤外分光計に用いられる装置は、米国特許第４，４１９，５７５号、第４，５９４，５００号、及び第４，７９８，４６４号に記載されており、その各々の全開示内容は、全ての目的で、参照により本明細書に組み込まれる。例示のみの目的で、原子化装置２１１５に結合した単一ビーム型ＦＴＩＲ分光計２１１０の例を、図２１に示す。分光計２１１０は、ＨｅＮｅレーザなどの光源２１１６、干渉計用平面鏡２１２０、干渉計用走査鏡２１２５、乾燥剤ボックス２１３０、赤外光源２１３５、ビーム分割器２１４０、干渉計用平面鏡２１４５、可変トロイダル窓２１５０、固定トロイダル窓２１７５、ＫＢｒ窓２１６２及び２１６３を有する試料チャンバ２１６０、固定トロイダル窓２１６５及び２１７０、並びに赤外光検出器２１８０を備えている。赤外分光計２１１０は、試料チャンバ２１６０内へ導入される化学種の検出のための単一の干渉計を採用して良い。試料は、原子化装置２１１５を用いて原子化又はイオン化し、管２１１７を通じて試料チャンバ２１６０内へ導入することができる。管２１１７は、原子化装置２１１５と試料チャンバ２１６０との間を流体連通させる。管２１１７は、原子化装置２１１５を励起するあらゆる原子又はイオンの温度を試料チャンバ２１６０へ入る前に引き下げ得るように、冷却装置を含んでいて良い。試料が試料チャンバ２１６０内へ入った後に、付加的な試料が試料チャンバ内に存在したり侵入したりしないように、弁又はポート（図示略）を閉じることができる。特定の例では、試料チャンバ２１６０は、試料を選択された温度に維持するための温度制御部を含んでいて良い。適切な回数で走査が行われると、試料が試料チャンバ２１６０を出ることが可能となり、廃棄部（図示略）へ移動できるように、弁又はポートを開くことができる。他の例では、原子化装置２１１５から試料チャンバ２１６０への流れは、連続的であって良い。原子化及び／又はイオン化された試料を原子化装置から赤外分光計内へ導入するための別の構成については、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。特定の例では、赤外分光計は、必
要とされるフーリエ変換及び／又は他の所望のデータ分析、例えば定量的又は定性的分析を実行するのに用いることができる処理装置２１９０、例えばマイクロプロセッサ又はコンピュータと電気的に接続されていて良い。原子化装置を赤外分光計に結合する適切な装置は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。また、例示的な装置は、毛細管、石英管、及び他の管を含むが、それらに限定されない。例えば、毛細管イオン化は、非常に低電力のフィラメント増進放電を用いることができ、サブミリメートルの穴を有する石英管に支持することができるが、高い溶媒負荷、又は低価格で低周波数の高電力ＲＦ源を有する大きな二次チャンバに関して、直径約１００ｍｍ以上の非常に大きな二次チャンバ径を用いるのが望ましくあり得る。
特定の例に従って、蛍光分光法（ＦＬＳ）、燐光分光法（ＰＨＳ）又はラマン分光法のための装置を図２２に示す。装置２２００は、原子化装置２２０５、光源２２１０、試料チャンバ２２２０、検出装置２２３０、選択自由な増幅器２２４０及び表示器２２５０を含んでいる。検出装置２２３０は、光源２２１０から検出装置２２３０に到達する光の量を最小化するために、光源２２１０からの入射光２２１２から９０度に配置されていて良い。蛍光、燐光及びラマン放射は、３６０度の方向に発生し得るので、光放射を収集するための検出装置２２３０の位置決めは、重要ではない。原子化装置２２０５は、本明細書で述べた任意の原子化装置、及び少なくとも１つの増強装置を有するように構成された他の原子化装置であって良い。原子化装置２２０５は、管２２２２を通じて試料チャンバ２２２０に原子及びイオンを供給するように構成されていて良い。管２２２２は、試料チャンバ２２２０に流体連通していて良い。光源２２１０をパルス動作させるのが有利である場合には、光学的チョッパ２２１５を用いて良い。光源がパルスレーザである場合には、チョッパ２２１５は除去して良い。原子化及び／又はイオン化試料が、試料チャンバ２２２０内に入ると、光源２２１０は、１以上の電子を励起状態、例えば励起一重項状態に励起し、励起原子は、フォトンを放射して基底状態に戻ることができる。励起原子が、光の放射を伴って励起一重項状態から基底状態に崩壊する場合には、蛍光放射が発生したと称され、最大の発光信号は、典型的には励起源の波長に比べてレッドシフトする。励起原子が、光の放射を伴って励起三重項状態から基底状態へ崩壊する場合には、燐光放射が発生したと称され、燐光の最大の発光波長は、典型的には蛍光放射の最大波長に比べてレッドシフトする。ラマン分光法では、散乱光を監視することができ、試料を検出するのにストークス線又は反ストークス線を監視することができる。発光信号は検出装置２２３０を用いて収集することができ、検出装置２２３０は、例えば、プリズム、エシェル回折格子などの適切な光学機器を有する単色光分光器であって良い。検出装置２２３０は、信号を増幅する選択自由な増幅器２２４０に信号を供給する。供給された信号は、その後に表示器２２５０を用いて観測され得る。信号が検出するのに十分に強い例では、選択自由な増幅器２２４０は除去して良い。特定の例では、表示器２２５０は、信号を分析するコンピュータ又はデータ取得システムの一部である。
特定の例によれば、試料チャンバの条件は、蛍光、燐光又はラマン散乱光を計測することが望ましいか否かによって変わり得る。数多くの化学種に対して、内部変換及び／又は蛍光の速度定数は、典型的には燐光の速度定数よりも遙かに大きく、それゆえ、無放射遷移又は蛍光放射が支配的である。試料条件を変えることによって、蛍光よりも燐光又は散乱を選択することが可能であり得る。例えば、試料チャンバ２２２０は、原子及び／又はイオンが吸収またはトラップされ得る充填材又は固体支持部、例えばシリカ、セルロース、アクリルアミドなどを含んでいて良い。他の例では、試料チャンバ２２２０は、試料チャンバ２２２０内へ入る原子及びイオンが充填材内で凍結され得るように、引き下げられた温度、例えば７７ケルビンで動作して良い。少なくともある化学種については、当該化学種が充填材内に固定化されると、項間交差が増大し、三重項エネルギー準位にあるものが増大する。それにより、蛍光放射よりも燐光放射が選択され得る。蛍光、燐光及びラマン散乱光を監視するために、適切なサンプリング条件を選択することは、当技術分野の通
常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
特定の例に従って、増強装置を含みＸ線分光法を実行する装置を開示する。増強装置を含む原子化装置は、原子及びイオンを試料チャンバ内へ供給するように構成されていて良い。試料チャンバ内で、イオン及び原子がＸ線源に付されると、Ｘ線吸収及び放射を監視することができる。Ｘ線分光法を実行するための当技術分野で知られた適切な装置には、例えば、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＵＳＡから商業的に入手可能なＰＨＩ １８００ ＸＰＳがある。Ｘ線分光技術で用いるために、本明細書で開示される増強装置を適合させることは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいてなし得る範囲であろう。
特定の例に従って、増強装置を備えるガスクロマトグラフを図２３に示す。ガスクロマトグラフ２３００は、注入器２３２０と流体連通するキャリアガス２３１０を含んでいる。キャリアガス２３１０の流量は、例えば、圧力調整器、流量計などを用いて調整することができる。キャリアガス２３１０の流れは、キャリアガス２３１０の一部が、注入器２３１０に流体連通する管を通過し、残余のキャリアガス２３１０が廃棄部に移動し得るように、フロースプリッタ２３１５を用いて分割して良い。ガスクロマトグラフ２３００は、オーブンなどの加熱装置２３３０を更に含んでいて良い。加熱装置２３３０は、注入器２３２０を通じて注入される液体試料を気化させるのに有効であり得る。特定の例では、加熱装置２３３０は、気化を支援するための内部増強装置を含んでいて良い。加熱装置２３３０内に、導入された試料内の化学種を分離することができる少なくとも１つのカラム２３４０が存在する。カラム２３４０は、例えばポリジメチル・シロキサン、ポリ（フェニルメチルジメチル）シロキサン、ポリ（フェニルメチル）シロキサン、ポリ（トリフロロプロピルジメチル）シロキサン、ポリエチレン・グリコール、ポリ（ジカノアリル・ジメチル）シロキサン、及び、例えばＰｈｅｎｏｍｅｎｅｘ（カリフォルニア州トランス）などの数多くの製造元から商業的に入手可能な他の固定相などの、１以上の固定相を含んでいる。分離された化学種は、カラム２３４０から溶出し得、検出器２３５０内へ流れることができる。検出器２３５０は、炎イオン化検出器、熱伝導率検出器、熱イオン検出器、電子捕獲検出器、原子発光検出器、光度検出器、蛍光検出器、光イオン検出器などを含むがそれらに限定されない、ガスクロマトグラフィで通常用いられる任意の１以上の検出器であって良い。図２３に示す例では、検出器２３５０は、検出器２３５０内でイオン化を促進し、かつ／又はイオン化した化学種を励起するのに使用可能な増強装置２３６０を含んでいて良い。適切な増強装置を有するガスクロマトグラフを構成することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
特定の他の例によれば、ガスクロマトグラフは、付加的な装置と組み合わせられ、又は結合していて良い。ある例では、ガスクロマトグラフは、増強装置を含む誘導結合プラズマに結合するものであって良い。例えば、個々の化学種がガスクロマトグラフから溶出するように、試料中の化学種を気化し、かつ分離するのに、ガスクロマトグラフを用いて良い。溶出した化学種は、ガスクロマトグラフと組み合わせられた誘導結合プラズマ中へ導入して良い。誘導結合プラズマは、原子化／又はイオン化効率を高めるために無線周波を供給するか、あるいは、原子化／又はイオン化された化学種を励起するために無線周波を供給する１以上の増強装置を含んでいて良い。別の例では、ガスクロマトグラフは、増強装置を含む質量分析計に結合していて良い。例えば、ガスクロマトグラフは、試料中の化学種を気化し、かつ分離するのに用いることができ、分離された化学種は、分解及び検出のために質量分析計内に導入することができる。ある例では、ガスクロマトグラフは、自身が質量分析計に結合している誘導結合プラズマと組み合わせて良い。増強装置を含んでいる付加的な装置及び機器が、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて、ガスクロマトグラフに容易に結合されることであろう。
特定の例に従って、例えば、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）、高速タンパク質液体クロマトグラフィ（ＦＰＬＣ）、高性能液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）などを実行するための、増強装置を備える液体クロマトグラフィ（ＬＣ）装置を図２４に示している。ＬＣ装置２４００は、キャリア溶媒貯留槽２４１０、ポンプ２４２０、注入器２４３０、カラム２４５０及び検出器２４６０を含んでいる。特定の例では、分離の過程で溶媒グラジエント技術が実行できるように、付加的なポンプおよび溶媒を含めて良い。キャリア溶媒は一般に、分離される試料中の化学種を含むがそれには限定されない数多くの因子と、カラム２４５０内の固定相の性質とに依存する。溶媒は、典型的には、例えばフリット濾過器、溶媒を通じた泡立ち窒素などを分離の前に用いて脱気される。所与の分離を実行するための適切な溶媒と、当該溶媒を脱気するための方法とは、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。注入器２４３０は、再現可能な注入を実現するように構成された任意の注入器であり得、特定の例では、注入器２４３０は、ＰｅｒｋｉｎＦｉｌｍｅｒ，ＩｎｃやＢｅｃｋｍａｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓなどから商業的に入手可能なものなどのループ注入器である。試料が注入器２４３０内へ注入されると、溶媒は、試料中の化学種の分離が起こり得るカラム２４５０内へ試料を搬送する。カラム２４５０内の正確な固定相は、分離される化学種、溶媒の組成などに依存して変わり得、特定の例では、固定相は、Ｃ１８系固定相、シリカ、強陰イオン交換材、強陽イオン交換材、サイズ排除媒体、及びＬＣ、ＦＰＬＣ、及びＨＰＬＣに通常用いられる他の固定相から選択して良い。適切な固定相とＬＣカラムとは、例えばＰｈｅｎｏｍｅｎｅｘ，Ｉｎｃ．（カリフォルニア州トランス）などの数多くの製造元から、商業的に入手可能である。分離された化学種は、カラム２４５０から溶出し、かつ検出器２４６０内へ入ることができる。検出器２４６０は、ＵＶ／可視吸光検出器、蛍光検出器、伝導率検出器、電気化学的検出器、屈折率検出器、蒸発光散乱検出器、質量分析器、核磁気共鳴検出器、電子スピン共鳴検出器、円偏光二色性検出器などを含むがそれらに限定されない数多くの形態を採ることができる。液体クロマトグラフ２４００が質量分析器を有するように構成されるような特定の例では、液体試料は、質量分析器内へ導入される前に、噴霧化、気化、及び原子化され得る。例えば、クロマトグラフィ・ピークが、質量分析器内へ導入される前に、例えば誘導結合プラズマを用いて、カラム２４５０から溶出し、気化され、原子化され得る。誘導結合プラズマは、イオン化効率を高めるために、増強装置を含んでいて良い。本明細書に開示される増強装置を有するＬＣ装置を構成することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
特定の他の例によれば、ＬＣ装置は、付加的な装置に組み合わせられ、又は結合していて良い。幾つかの例では、液体クロマトグラフは、増強装置を含む誘導結合プラズマに結合していて良い。例えば、液体試料に溶解している化学種を分離するのに、液体クロマトグラフを用いて良い。また、溶出した化学種は、液体クロマトグラフと組み合わせられ得る誘導結合プラズマ中へ導入して良く、そこで原子化及び／又は検出がなされ得る。誘導結合プラズマは、原子化／又はイオン化効率を高めるために無線周波を供給するか、あるいは、原子化／又はイオン化された化学種を励起するために無線周波を供給する１以上の増強装置を含んでいて良い。別の例では、液体クロマトグラフは、増強装置を含む質量分析計に結合していて良い。例えば、液体クロマトグラフは、試料中の化学種を分離するのに用いることができ、分離された化学種は、分解及び検出のために質量分析計内に導入することができる。質量分析計内へ導入するのに先立って、例えば、増強装置を有する誘導結合プラズマと、増強装置を有するサーモスプレーなどを用いて、液体試料を気化することが望ましくあり得る。増強装置を含んでいる付加的な装置及び機器が、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて、液体クロマトグラフに容易に結合されることであろう。
特定の例に従って、増強装置を含んでいる核磁気共鳴（ＮＭＲ）装置を開示する。特定の例では、ＮＭＲは、増強装置を含む１以上の付加的な装置と組み合わせられている。例
えば、化学種は、ＮＭＲを用いて分析することができ、ＮＭＲ分析に続いて、検出のための増強装置を有する原子化装置内へ導入することができる。別の例では、化学種は、最初に増強装置を有する原子化装置を用いて原子化することができ、その後、原子及び／又はイオンはＮＭＲを用いて分析することができる。例えば、高蒸気圧の不純物を同定するのに、気相ＮＭＲ研究を実行して良い。特定の例では、気相化学種に対して良好なスペクトルを取得するためには、試料チャンバを、例えば約１０〜５０気圧へ加圧することが必要であり得る。例示のみの目的で、パルスＮＭＲ実験に適したＮＭＲ装置のブロック図を図２５に示す。ＮＭＲ装置２５００は、磁石２５１０、ＲＦ発生器２５２０、受信機２５３０、及びコンピュータなどのデータ取得装置２５４０を含んでいる。磁石２５１０は、フィールド周波数同期部２５１２と粗調整コイル２５１４とを含んでおり、これら各々は、データ取得装置２５４０と電気的に接続されていて良い。プローブ２５１６が、磁石２５１０内に配置されていて良い。プローブ２５１６は、ＲＦ送信機２５２２に電気的に接続されていて良い。ＲＦ送信機２５２２は、周波数合成器２５２４と電気的に接続されていて良い。周波数合成器２５２４は、パルス・プログラマー２５２６と電気的に接続されていて良い。ＲＦ発生器２５２０は、ＲＦパルス、例えば９０度パルス、１８０度パルスなどを、プローブ２５１６内に含まれる試料内に存在する化学種を検出するためのプローブ２５１６に供給するように構成されていて良い。信号がプローブ２５１６から送られると、当該信号は、検出のために受信機２５３０へ送信されて良い。受信機２５３０は、信号をデータ取得装置２５４０へ供給するために、前置増幅器２５３２、位相検波器２５３４、音響フィルタ２５３６、及びアナログ・デジタル・コンバータ２５３８を含んでいて良い。プローブは、１以上の磁気的に活性な原子核、例えば１Ｈ、１３Ｃ、１５Ｎ、３１Ｐなどを検出するように構成されていて良い。特定の例では、ＮＭＲ装置は、１、２、３、又は４次元ＮＭＲ分光技術、例えば、ＮＯＥＳＹ、ＣＯＳＹ、ＴＯＣＳＹなどのために用いることができる。特定の例では、ＮＭＲ装置は、原子化及び／又はイオン化された化学種を検出することができる増強装置を有する原子化装置に組み合わせて良い。別の例では、ＮＭＲ装置は、質量分析器に組み合わされて良く、当該質量分析器自身が、質量対電荷比に基づく分析のための原子化装置に結合していて良い。特定の例では、試料が自動的にＮＭＲ装置から付加的な装置、例えばＩＣＰ又は質量分析器に移送されるように、管又はコンジットを、ＮＭＲ装置のプローブと付加的な装置との間に設けて良い。当技術分野の通常の技能を有する者は、増強装置を含む付加的な装置に組み合わせるのに適したＮＭＲ装置を、本開示に基づいて、選択又は設計することであろう。
更なる例に従って、増強装置を含む付加的な装置に組み合わせられた電子スピン共鳴（ＥＳＲ）装置を提供する。如何なる特定の科学的理論にも拘束されることを意図することなく、ＯＥＳ又はＡＳによって検出可能な数多くの金属種を、ＥＳＲを用いて検出することもできる。例えば、スピン数５／２のマンガンは、遊離マンガンが水に溶解しているときには、６本のＥＳＲスペクトル線を示す。ＥＳＲスペクトルの正確な線の形状及び線幅は、マンガンイオンが影響を受ける周囲について、ある情報を与えることができる。原子状マンガンの発光は、２５７．６１０ｎｍで検出可能である。ＯＥＳ装置と組み合わされたＥＳＲ装置を用いて、同一の試料について２つの測定を実行することができる。適切なＥＳＲ装置は、Ｂｒｕｋｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（ドイツ）を含むがそれらに限定されない数多くの製造元から商業的に入手可能である。試料をＯＥＳ装置内へ手動で注入することを要することなく、ＥＳＲからの液体試料を除去することができ、ＯＥＳ装置に送ることができるように、適切な管とコネクタとを用いて、ＥＳＲをＯＥＳ装置に接続して良い。増強装置を有する原子化装置を含む付加的な装置及び機器に、ＥＳＲ装置を結合することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
特定の例に従って、低ＵＶで計測を行うように構成され、増強装置を有する分光計を提供する。本明細書において、「低ＵＶ」とは、約９０〜２００ｎｍ又はそれ未満で行われ
る計測を意味する。約２００〜２１０ｎｍよりも短い波長では、光路内の酸素が（ＯＥＳ装置の場合には）放射光を吸収する可能性があり、あるいは（ＡＳ装置の場合には）原子及びイオンを励起するのに用いられる光を吸収する可能性がある。酸素によるこの吸収は、低ＵＶ領域で発光する塩素などの原子の輝線の検出を妨げる可能性がある。ＯＥＳ装置またはＡＳ装置を有する増強装置を用いることにより、光路内に存在する酸素を排除して低ＵＶ測定を実行することができる。この結果は、例えば、第１チャンバ又は第２チャンバを分光計に結合することによって達成することができる。例えば、第１チャンバは、原子化源を含むように用いて良く、インタフェースは、原子化された試料を第２チャンバに引き込むように用いて良い。第２チャンバは、増強装置を含んで良い。分光計の光路が如何なる外気又は酸素からも密閉されるように、第２チャンバは、分光計の窓又は開口部に流体連通していて良い。光路は、低ＵＶでの光放射、低ＵＶを用いた光吸収が酸素に干渉されないように、低ＵＶで吸収しない気体、例えば窒素でパージして良い。特定の例では、分光計の光路内には酸素も空気も実質的に存在しないように、装置は、分光計の窓に光学的に結合された増強装置を含んでいる。特定の例では、低ＵＶでの光放射が検出可能となるように、装置は発光用に構成されていて良い。別の例では、低ＵＶ光を吸収する化学種が検出可能なように、装置を原子吸光用に構成されていて良い。特定の例では、チャンバ内での光放射又は吸収が検出できるように、増強装置を備えるチャンバに検出器を光学的に結合させて良い。幾つかの例では、低ＵＶ光を吸収する化学種の存在を検出するために、光がチャンバに供給され得るように、チャンバは、光源、例えばレーザ、アーク灯などのＵＶ光源に、光学的に結合させて良い。低ＵＶ装置の構成例について、後に本明細書の実施例７及び８で詳述する。
別の例では、誘導結合プラズマ及び増強装置を有し、非増強型のＩＣＰ−ＯＥＳ装置を用いて得られる検出レベルよりも、少なくとも約５倍低いレベル、特に少なくとも１０倍低いレベルで金属種を検出するように構成されているＯＥＳ装置を開示する。如何なる特定の科学的理論にも拘束されることを意図することなく、本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域の面積を、５倍又は１０倍以上大きくすることができる。本明細書に開示されるＲＦ増強装置を用いた特定の例では、ＯＥＳ装置の発光領域は、背景発光を実質的に増大させることなく、約５倍又は１０倍以上に増大する。背景信号が増大し得る例もあるが、背景信号の増大は、発光信号の強度の増大に比べて、比例的に低くなり、それにより検出レベルを低くすし得る。このように信号領域が増大することによって、金属のＯＥＳ検出限界が、少なくとも約５倍又は１０倍以上に低くなり得る。非増強型のＩＣＰ−ＯＥＳ装置よりも少なくとも５倍低いレベルで金属種を検出するために、増強装置を含むＯＥＳ装置を用いることは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
更に別の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．１８μｇ／Ｌ以下のレベルでアルミニウムを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に述べるように、本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、アルミニウムのＯＥＳ検出限界（約０．９μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、アルミニウムを、約０．１１μｇ／Ｌ以下、例えば０．０９μｇ／Ｌ、又は０．０４５μｇ／Ｌ以下のレベルで検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．６μｇ／Ｌ以下のレベルでヒ素を検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例
では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、ヒ素のＯＥＳ検出限界（約３．０〜３．６μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、ヒ素を、約０．４μｇ／Ｌ以下、例えば０．３μｇ／Ｌ、又は０．１５μｇ／Ｌ以下のレベルで検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．０５μｇ／Ｌ以下のレベルでホウ素を検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、ホウ素のＯＥＳ検出限界（約０．２５〜１．０μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０３３μｇ／Ｌ以下、例えば０．０２５μｇ／Ｌ、又は０．０１２５μｇ／Ｌ以下のホウ素のレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．００３μｇ／Ｌ以下のレベルでベリリウムを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に述べるように、本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、ベリリウムのＯＥＳ検出限界（約０．０１７〜１．０μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．００２μｇ／Ｌ以下、例えば０．００１７μｇ／Ｌ、又は０．０００８５μｇ／Ｌ以下のベリリウムのレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．０１４μｇ／Ｌ以下のレベルでカドミウムを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、カドミウムのＯＥＳ検出限界（約０．０７〜０．１μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．００９μｇ／Ｌ以下、例えば０．００７μｇ／Ｌ、又は０．００３５μｇ／Ｌ以下のカドミウムのレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．０５μｇ／Ｌ以下のレベルでコバルトを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、コバルトのＯＥＳ検出限界（約０．２５μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０３３μｇ／Ｌ以下、例えば０．０２５μｇ／Ｌ、又は０．０１μｇ／Ｌ以下のコバルトのレベルを検出するように構成することができる。
例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．０４μｇ／Ｌ以下のレベルでクロムを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、クロムのＯＥＳ検出限界（約０．２０〜０．２５μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０３μｇ／Ｌ以下、例えば０．０２μｇ／Ｌ、又は０．０１μｇ／Ｌ以下のクロムのレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．０８μｇ／Ｌ以下のレベルで銅を検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、銅のＯＥＳ検出限界（約０．４〜０．９μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０５３μｇ／Ｌ以下、例えば０．０４μｇ／Ｌ、又は０．０２μｇ／Ｌ以下の銅のレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．０４μｇ／Ｌ以下のレベルで鉄を検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書で議論するように、本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、鉄のＯＥＳ検出限界（約０．２〜０．４μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０２７μｇ／Ｌ以下、例えば０．０２μｇ／Ｌ、又は０．０１μｇ／Ｌ以下の鉄のレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．００６μｇ／Ｌ以下のレベルでマンガンを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、マンガンのＯＥＳ検出限界（約０．０３〜０．１０μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．００４μｇ／Ｌ以下、例えば０．００３μｇ／Ｌ、又は０．００１５μｇ／Ｌ以下のマンガンのレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．０８μｇ／Ｌ以下のレベルでモリブデンを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特
定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、モリブデンのＯＥＳ検出限界（約０．４０〜２μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０５３μｇ／Ｌ以下、例えば０．０４μｇ／Ｌ、又は０．０２μｇ／Ｌ以下のモリブデンのレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．０８μｇ／Ｌ以下のレベルでニッケルを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書で議論するように、本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、ニッケルのＯＥＳ検出限界（約０．４μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０５３μｇ／Ｌ以下、例えば０．０４μｇ／Ｌ、又は０．０２μｇ／Ｌ以下のニッケルのレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．２８μｇ／Ｌ以下のレベルで鉛を検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、鉛のＯＥＳ検出限界（約１．４μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．１９μｇ／Ｌ以下、例えば０．１４μｇ／Ｌ、又は０．００７μｇ／Ｌ以下の鉛のレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．４μｇ／Ｌ以下のレベルでアンチモンを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、アンチモンのＯＥＳ検出限界（約２〜４μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．３μｇ／Ｌ以下、例えば０．２μｇ／Ｌ、又は０．１μｇ／Ｌ以下のアンチモンのレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．６μｇ／Ｌ以下のレベルでセレンを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、セレンのＯＥＳ検出限界（約３〜４．５μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．４μｇ／Ｌ以下、例えば０．３μｇ／Ｌ、又は０．１５μｇ／Ｌ以下のセレンのレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源
及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．４μｇ／Ｌ以下のレベルでタンタルを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、タンタルのＯＥＳ検出限界（約２〜３．５μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．２７μｇ／Ｌ以下、例えば０．２μｇ／Ｌ、又は０．１μｇ／Ｌ以下のタンタルのレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．０３μｇ／Ｌ以下のレベルでバナジウムを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、バナジウムのＯＥＳ検出限界（約０．１５〜０．４μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０２μｇ／Ｌ以下、例えば０．０１５μｇ／Ｌ、又は０．００７５μｇ／Ｌ以下のバナジウムのレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを有し、約０．０４μｇ／Ｌ以下のレベルで亜鉛を検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。本明細書に開示される増強装置は、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の発光領域を、５倍以上大きくすることができる。このような増大によって、亜鉛のＯＥＳ検出限界（約０．２μｇ／Ｌ）が、少なくとも５倍低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０２７μｇ／Ｌ以下、例えば０．０２μｇ／Ｌ、又は０．０１μｇ／Ｌ以下の亜鉛のレベルを検出するように構成することができる。例示であってこれに限定しない例として、ＯＥＳ装置は、例えば、本明細書に開示されるような原子化源及び増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを含む分光計を提供する。この分光計は、検出領域、例えば発光が監視される領域又は吸光が起こる領域を、少なくとも約５倍、より具体的には少なくとも約１０倍増大させるように構成されていて良い。他の特定の例では、本明細書に開示される増強装置は、背景発光を実質的に増大させることなく、ＯＥＳ装置の検出領域を５倍以上増大させることができる。分光計は、発光及び吸収、蛍光、燐光、散乱、及び他の適切な技術に用いることができ、１以上の付加的な装置又は機器と組み合わせることができる。検出領域を少なくとも約５倍増大させるように構成された適切な分光計を組み立てることは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
更なる例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを含む発光分析（ＯＥＳ）装置を開示する。特定の例では、ＯＥＳ装置は、誘導結合プラズマを有する第１チャンバと、原子又は化学種を励起する少なくとも１つの増強装置を有する第２チャンバとを含んでいる。如何なる特定の科学的理論にも拘束されることを意図することなく、従来のＯＥＳ装置では、分析対象は、キャリアガスにより少なくとも約２０：１に希釈され得る。この希釈化
により、感度が低くなり、かつ／又は化学種を検出するためには、更に高濃度の試料を用いることが必要となる。特定のＯＥＳ装置の第２チャンバは、キャリアガスがもたらす希釈効果を回避するために、原子化又はイオン化された化学種を抽出するように構成されていて良い。例えば、第１チャンバのプラズマプルームの内側部分からの試料が、第２チャンバ内に引き込まれ得、キャリアガスと第１チャンバの外側部分の付近を循環する冷却ガスとが除去され得るように、第２チャンバは適切なインタフェース又は多岐管を含んでいて良い。この方法により、第２チャンバ内で試料の濃度が高められ得る。例えば、第２チャンバ内に導入された試料が、キャリアガスにより約１５：１未満、特に、キャリアガスにより約１０：１未満に希釈され、例えば、キャリアガスにより約５：１未満に希釈され得るように、ＯＥＳ装置を構成して良い。キャリアガスによる希釈の程度が低いために第２チャンバ内で試料の濃度が高められ得ることにより、発光が増強され、それにより、検出限界が改善され得る。例えば、試料は第１チャンバに比べて第２チャンバ内では、少なくとも約２〜４倍の濃度であり得る。加えて、火炎又は一次プラズマによる背景信号は、第１及び第２チャンバの間に光遮蔽体又はフィルタを置くことにより、軸方向観測からは除去することができる。これにより、増強装置を含む第２チャンバなしでＩＣＰ−ＯＥＳ装置を用いて得られる検出限界に比べて、少なくとも約５倍低い検出限界の改善を更に得ることができる。検出限界の改善の正確な度合いは、多岐管又はインタフェース内のオリフィス又はポートの寸法、第２チャンバ内へ引き込まれる試料の量、第２チャンバの長さ、第２チャンバに用いられる増強装置の個数などを含む多数の因子に依存する。増強装置を有する第２チャンバを含む適切なＩＣＰ−ＯＥＳ装置を選択し、かつ設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約０．７μｇ／Ｌ以下のレベルでアルミニウムを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。これにより、アルミニウムのＯＥＳ検出限界（約０．９μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、アルミニウムを、約０．４５μｇ／Ｌ以下、例えば０．２２５μｇ／Ｌ以下のレベルで検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約２．２５μｇ／Ｌ以下のレベルでヒ素を検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。如何なる特定の科学的理論にも拘束されることを意図することなく、キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、ヒ素のＯＥＳ検出限界（約３．０〜３．６μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、ヒ素を、約１．５μｇ／Ｌ以下、例えば０．７５μｇ／Ｌ以下のレベルで検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約０．１８μｇ／Ｌ以下のレベルでホウ素を検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、ホウ素のＯＥＳ検出限界（約０．２５〜１．０μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．１２５μｇ／Ｌ以下、例えば０．０６μｇ／Ｌ以下のホウ素のレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置
を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約０．０１３μｇ／Ｌ以下のレベルでベリリウムを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、ベリリウムのＯＥＳ検出限界（約０．０１７〜１．０μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０８５μｇ／Ｌ以下、例えば０．０４５μｇ／Ｌ以下のベリリウムのレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約０．０５２５μｇ／Ｌ以下のレベルでカドミウムを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、カドミウムのＯＥＳ検出限界（約０．０７〜０．１μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０３５μｇ／Ｌ以下、例えば０．０１７５μｇ／Ｌ以下のカドミウムのレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約０．１９μｇ／Ｌ以下のレベルでコバルトを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、コバルトのＯＥＳ検出限界（約０．２５μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．１２５μｇ／Ｌ以下、例えば０．０６２５μｇ／Ｌ以下のコバルトのレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約０．１５μｇ／Ｌ以下のレベルでクロムを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、クロムのＯＥＳ検出限界（約０．２０〜０．２５μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．１０μｇ／Ｌ以下、例えば０．０５μｇ／Ｌ以下のクロムのレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約０．３０μｇ／Ｌ以下のレベルで銅を検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、銅のＯＥＳ検出限界（約０．４〜０．９μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．２０μｇ／Ｌ以下、例えば０．１μｇ／Ｌ以下の銅のレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約０．１５μｇ／Ｌ以下のレベルで鉄を検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、鉄のＯＥＳ検出限界（約０．２〜０．４μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．１０μｇ／Ｌ以下、例えば０．０５μｇ／Ｌ以下の鉄のレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約０．０２３μｇ／Ｌ以下のレベルでマンガンを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、マンガンのＯＥＳ検出限界（約０．０３〜０．１０μｇ／Ｌ）が、少なくとも２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０１５μｇ／Ｌ以下、例えば０．００８μｇ／Ｌ以下のマンガンのレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約０．３μｇ／Ｌ以下のレベルでモリブデンを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、モリブデンのＯＥＳ検出限界（約０．４０〜２μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．２μｇ／Ｌ以下、例えば０．１μｇ／Ｌ以下のモリブデンのレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約０．３μｇ／Ｌ以下のレベルでニッケルを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、ニッケルのＯＥＳ検出限界（約０．４μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．２０μｇ／Ｌ以下、例えば０．１０μｇ／Ｌ以下のニッケルのレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約１．０μｇ／Ｌ以下のレベルで鉛を検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、鉛のＯＥＳ検出限界（約１．４μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０１４μｇ／Ｌ以下、例えば０．７μｇ／Ｌ、又は０．３５μｇ／Ｌ以下の鉛のレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約１．５μｇ／Ｌ以下のレベルでアンチモンを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、アンチモンのＯＥＳ検出限界（約２〜４μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約１μｇ／Ｌ以下、例えば０．５μｇ／Ｌ以下のアンチモンのレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約２．２５μｇ／Ｌ以下のレベルでセレンを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、セレンのＯＥＳ検出限界（約３〜４．５μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約１．５μｇ／Ｌ以下、例えば０．７５μｇ／Ｌ以下のセレンのレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約１．５μｇ／Ｌ以下のレベルでタンタルを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、タンタルのＯＥＳ検出限界（約２〜３．５μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約１．０μｇ／Ｌ以下、例えば０．５μｇ／Ｌ以下のタンタルのレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約０．１１μｇ／Ｌ以下のレベルでバナジウムを検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、バナジウムのＯＥＳ検出限界（約０．１５〜０．４μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．０７５μｇ／Ｌ以下、例えば０．０３８μｇ／Ｌ以下のバナジウムのレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
更に別の例に従って、増強装置を含む第１チャンバ及び第２チャンバ内に誘導結合プラズマを有し、約０．１５μｇ／Ｌ以下のレベルで亜鉛を検出するように構成されたＯＥＳ装置を提供する。キャリアガスによって試料が２５〜７５％以下に希釈されるために、増強装置を有する第２チャンバは、検出限界を約２５〜７５％改善することができる。このような改善により、亜鉛のＯＥＳ検出限界（約０．２μｇ／Ｌ）が、少なくとも約２５〜７５％以上低くなり得る。幾つかの例では、ＯＥＳ装置は、約０．１０μｇ／Ｌ以下、例えば０．０５μｇ／Ｌ以下の亜鉛のレベルを検出するように構成することができる。第２チャンバは、例えば、本明細書に開示される増強装置などの増強装置を含んでいて良い。
特定の例に従って、誘導結合プラズマと増強装置とを備える分光計を提供する。特定の例では、分光計は、装置の検出限界が改善され得るように、例えば少なくとも３倍以上引き下げられ得るように、一次放電部からの信号を実質的に遮断するものとして構成されていて良い。特定の例では、検出限界は、本明細書で提供される増強装置を用いて、少なくとも約５倍又は１０倍以上引き下げることができる。
増強装置の他の応用
特定の例に従って、増強装置を有する溶接装置を提供する。溶接装置は、典型的には、トーチと、トーチ・プルームの少なくともある部分を囲む増強装置とを含んでいる。増強装置は、タングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接、プラズマ・アーク溶接（ＰＡＷ）、サブマージ・アーク溶接（ＳＡＷ）、レーザ溶接、高周波溶接、及び当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択される他の種類の溶接のためのトーチと組み合わせて用いることができる。例示のみの目的であって、それに限定されることなく、増強装置を有する例示的なプラズマ・アーク溶接機を図２６Ａに示す。プラズマ・アーク溶接機２６００は、電極２６２０を有するチャンバ２６１０を含んでいる。電極２６２０は、電流を導通し得る任意の適切な材料、例えばタングステン、銅、白金などであり得る。増強装置２６３０は、電極２６２０の末端に向かい、かつプラズマ・アーク溶接機２６００のノズル端２６４０の近くに配置されていて良い。ノズル端２６４０は、例えば銅などの当技術分野で知られている適切な材料から構成することができる。アルゴン、ネオンなどの気体を、例えば注入口２６５０を通じてチャンバ２６１０内へ導入することができる。そして、電流が電極２６２０を通じて流れると、電極２６２０とノズル端２６４０との間にアークが発生する。気体がアークを通過するときに、プラズマが発生し得る。そして、ＲＦ送信機又はＲＦ発生器（図示略）に電気的に接続可能な増強装置２６３０は、気体の原子化及び／又はイオン化を増強し、溶接のための原子及びイオンの数を増大させることができる。アーク及び／又はプラズマは、ノズル端２６４０の限られた開口部２６６０を通過して、溶接に用いることができる非常に集中した高温領域を作り出すことができる。プラズマ・アーク溶接機２６００は、電源、冷却用水循環器、給気調整器、及び所望の特徴を有するプラズマ・アーク溶接機を実現するための付加的な装置を更に含んでいて良い。本明細書に開示されるものなどの増強装置を含む適切な溶接装置を設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
特定の例に従って、ＤＣ又はＡＣアーク溶接機の付加的な構成を図２６Ｂに示す。アーク溶接機２６７０は、トーチ本体２６７２、電極２６７４、増強源２６７６、及び増強装置２６７６に電気的に接続されたＲＦ源２６７８を含んでいる。動作中においては、増強装置２６７６は、トーチ本体２６７２の末端に無線周波を供給することにより放電部２６８０の温度を高めるように構成されていて良い。放電部の温度を高めるように構成された増強装置を含む適切なＤＣ又はＡＣアーク溶接機は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に設計されることであろう。
特定の例に従って、ＤＣ又はＡＣアーク溶接機の更に別の構成を図２６Ｃに示す。この構成では、例えばアルゴン、アルゴン／酸素、アルゴン／二酸化炭素、又はアルゴン／ヘリウムなどの一次シールドガスが用いられる。シールドガス自身は、電極によって生成される一次アークの電力を遮断ないし大幅に節減して放電２６８２を実現し得るように、誘導結合プラズマの放電を支援するのに用いることができる。当技術分野の通常の技能を有する者は、本開示に基づいて、一次アークの電力を遮断ないし大幅に節減できるようにする増強装置を有する適切なＤＣ又はＡＣアーク溶接機を設計することができるであろう。
特定の例に従って、ハンダ付け又はろう付け用に構成された装置の一例を図２６Ｄに示す。トーチろう付け又はハンダ付けに用いられる火炎などの火炎２６９０は、増強装置２
６９２によって温度を高めることができる。この増強装置２６９２は、火炎２６９０の温度よりも温度が高くなり得る放電２６９６を実現するために、ＲＦ源２６９４に電気的に接続されていて良い。火炎２６９０は、本明細書に開示される例示的な火炎の何れであってもよく、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて容易に選択し得る他の適切な火炎であって良い。意図する用途に適したトーチろう付け及びハンダ付け装置を設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
特定の例に従って、増強装置を含むプラズマ切断機を開示する。例示のみの目的であって、それに限定されることなく、増強装置を有する例示的なプラズマ切断機を図２７に示す。プラズマ切断機２７００は、電極２７２０を含むチャンバ又はチャネル２７１０を有している。チャンバ２７１０は、切断ガス２７２５がチャンバ２７１０を通過して流れるように構成されていて良く、かつ電極２７２０に流体連通していても良い。チャンバ２７１０は、切断表面の酸化などの干渉を最小化するために、シールドガス２７２７が切断ガス２７２５と電極２７２０との周りを流れることができるように構成されていても良い。プラズマ切断機２７００は、切断ガスのイオン化を増大させ、かつ／又は切断ガスの温度を高めるように構成された増強装置２７３０を更に含んでいて良い。適切な切断ガスは、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。また、例示的な切断ガスは、アルゴン、水素、窒素、酸素、及びそれらの混合物を含むが、それらに限定されない。電流が電極２７２０を流れると、電極２７２０とノズル端２７４０との間にアークが発生し得る。切断ガス２７２５が注入口２７５０を通じて導入され得、アークを通過するときに原子化及び／又はイオン化されて、プラズマを生成することができる。アーク及びプラズマは、限られた開口部２７６０を通過して、切断、例えば金属、鋼、セラミックスなどの切断に用いることができる集中した高温領域を作り出すことができる。プラズマ切断機２７００と共に、メカニカルアーム、ロボット、コンピュータなどの付加的な装置を用いて良い。特定の例では、プラズマ切断機は、大きな金属片から形状や意匠を切り出すように構成された大きなシステムの構成要素であって良い。切断処理は、ロボットアーム又はメカニカルアームと適切なコンピュータ及びソフトウェアとを用いて、自動化して良い。当技術分野の通常の技能を有する者は、本開示に基づいて、適切なプラズマ切断機と、金属、セラミックス及び他の材料を切断するプラズマ切断機を実現するシステムとを設計することが可能であろう。
更に別の態様に従って、増強装置を含む蒸着装置を開示する。蒸着装置の正確な構成は、様々な形態を採り得る。また、構成の例は、例えばＶｅｅｃｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（ニューヨーク州ウッドベリー）や他の蒸着装置の製造元から商業的に入手可能な蒸着装置の中に見出し得る。特定の例では、蒸着装置は、原子層成長法（ＡＬＤ）、ダイヤモンド状炭素蒸着（ＤＬＣ）、イオンビーム蒸着（ＩＢＤ）、物理的気相成長法など用に構成されていて良い。別の例では、蒸着装置は、化学気相成長法（ＣＶＤ）用に構成されていて良い。例示のみを目的として、それに限定することなく、代表的な蒸着装置を図２８に示す。蒸着装置２８００は、材料源２８１０、チャンバ２８２０、エネルギー源２８３０、真空システム２８４０、及び排気システム２８５０を含んでいる。材料源２８１０は、チャンバ２８２０に流体連通して良く、前駆物質又は反応物をチャンバ２８２０へ供給するように構成されていて良い。チャンバ２８２０は、送られてくる材料を気化するため、あるいは反応チャンバ内での反応を促進するために、熱又はエネルギーを供給するように構成可能なエネルギー源２８３０を含んでいる。真空システム２８４０は、チャンバ２８２０からの副産物又は廃棄物を除去するように構成されていて良く、また、スクラバー、又は排気システム２８５０に廃棄する前に廃棄物を処理するための他の処理装置を選択自由に含んでいて良い。化学種が堆積する試料又は基板２８５５が、適切な組立品、例えばベルト、コンベヤなどを用いてチャンバ２８２０内に搭載されていて良い。材料をチャンバ２８２０内へ導入することができ、エネルギー源２８３０が、材料源２８１０からの
材料を気化、原子化、及び／又はイオン化し、材料を基板２８５５上に被覆、または堆積させるのに用いることができる。エネルギー源２８３０は、堆積する気体又は化学種を気化及び／又は原子化するのを支援するための増強装置を含んでいて良い。蒸着装置２８００は又、例えば圧力、温度及び時間などのプロセスパラメータを監視するために、計器、制御部、コンピュータなどを含むがそれらに限定されないプロセス制御装置を含んでいて良い。警報及び安全装置を含んでいても良い。適切な付加的な装置は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。
特定の例に従って、増強装置を含むスパッタリング装置を開示する。例示のみの目的であって、それに限定されることなく、例示的なスパッタリング装置を図２９に示す。スパッタリング装置２９００は、標的２９１０と増強装置を有する原子化装置２９２０とを含んでいる。原子化装置２９２０は、本明細書に開示される任意の原子化装置、又は、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて選択又は設計する他の適切な原子化装置であり得る。特定の例では、原子化装置２９２０は、増強装置又は増強装置を含むマグネトロンを含むプラズマであって良い。原子化装置２９２０は、標的２９１０に衝撃を与えるように動作し得る。標的２９１０からイオン又は原子が放出され得、基板２９３０上に堆積し得る。原子及びイオンを基板２９３０の近くに流すのに、１以上のアシスト又はキャリアガスを用いて良い。増強装置は、原子及び／又はイオンのエネルギーを高めたり、存在する原子及び／又はイオンの数を増大させたり等、することができる。堆積する材料の性質は、選択された標的に依存する。特定の例では、標的は、アルミニウム、ガリウム、ヒ素、及びシリコンから選択された１以上の材料を含んでいて良い。堆積のための他の適切な材料は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。制御装置、真空ポンプ、排気システムなどの付加的な装置を、スパッタリング装置２９００と共に用いることもできる。当技術分野の通常の技能を有する者は、本開示に基づいて、増強装置を含む適切なスパッタリング装置を設計することができるであろう。
特定の例に従って、増強装置を含む分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）装置を提供する。ＧａＡｓウェハなどの表面上に堆積させるために、ガリウム、アルミニウム、ヒ素、ヒ化物、ベリリウム、シリコンなどの化学種の気化、昇華、原子化を増進するのに、増強装置を用いて良い。例示のみの目的で、例示的なＭＢＥ装置を図３０に示す。ＭＢＥ装置３０００は、試料を受け入れる成長チャンバ３０１０を含んでいる。試料保持部３０２０及び高温に曝される他の全ての内部部品は、１４００℃付近の温度にまで加熱されても実質的に分解したり不純物をガス放出したりしない材料、例えば、タンタル、モリブデン、及び熱分解窒化ホウ素によって構成されていて良い。試料は、成長チャンバ３０１０内に投入し、加熱装置を含み得る試料保持部３０２０の上に載置することができる。成長チャンバ３０１０内に試料を載置する適切な方法は、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて容易に選択されることであろう。また、例示的な方法は、磁気的に結合した移送用ロッド及び装置の使用を含んでいる。特定の構成では、図３０に示すように、試料保持部３０２０は、２軸の周りに回転する。試料保持部３０２０は、試料に連続的な方位角回転（ＣＡＲ）を付与するように構成されていて良く、ＣＡＲ組立品３０２２と称される場合がある。特定の例では、ＣＡＲ組立品は、チャンバ圧を測定するために試料の反対側に取り付けられたイオンゲージ３０２５を含んでいる。あるいは、別の例では、イオンゲージ３０２５は、材料源３０３０、３０３２、及び３０３４のビーム等価圧を測定するために、材料源に対向して配置されていて良い。図３０の例は、３つの材料源を示しているが、それより少ない材料源、例えば１つ又は２つ、あるいは、それよりも多い材料源、例えば４つ以上を用いて良い。例えば、液体窒素又は液体ヘリウムで冷却された極低温遮蔽体３０２８を、成長チャンバ壁とＣＡＲ組立品３０２２との間に配置して良く、成長チャンバ３０１０内の多くの残留ガスに対する効果的な真空ポンプとして機能し得る。幾つかの例では、極低温遮蔽板で除去できない気体を除去するのに、１以上の極低温
真空ポンプを用いて良い。このポンプの設置によって、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２、及びＣＯなどの望ましくない気体の分圧を、約１０−９Ｔｏｒｒ未満、特に約１０−１１Ｔｏｒｒ未満に保持することができる。残留ガスを監視し、ソースビームを分析し、かつ漏れをチェックするために、質量分析計（ＭＳ）などの検出装置（図示略）を、ＣＡＲ組立品３０２２の付近に設けて良い。材料源３０３０、３０３２、及び３０３４は、材料の望ましい線束が得られるまで、個別に加熱して良い。試料に到達する線束をわずか１秒内で遮断するために、コンピュータ制御されるシャッタ３０４０、３０４２、及び３０４４を、それぞれ材料源３０３０、３０３２、及び３０３４の各々の前に配置して良い。材料源３０３０、３０３２、及び３０３４の試料からの的確な距離は、様々であり得、典型的な距離は、約５〜５０ｃｍ、例えば、１０、２０、３０、又は４０である。特定の例では、１以上の材料源３０３０、３０３２、及び３０３４は、増強装置３０５０などの増強装置を含んでいて良い。増強装置３０５０は、材料源３０３０によって供給される材料の気化、原子化、イオン化、昇華などを高めるように構成することができる。増強装置を含むＭＢＥ装置を設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。ＭＢＥ装置は、ＲＨＥＥＤ銃、蛍光スクリーン、及びチャンバ内での成長を監視する他の適切な装置を更に含んでいて良い。
別の態様に従って、化学反応チャンバを開示する。例示的な化学反応チャンバを図３１に示す。反応チャンバ３１００は、管又はチャンバ３１２０に熱的に接続された原子化源３１１０と、チャンバ３１２０に無線周波を供給するように構成された増強装置３１３０とを含んでいる。別の例では、増強装置３１００は、第２増強装置３１４０も含んでいる。増強装置３１３０は、ＲＦ源３１５０に電気的に接続されていて良く、増強装置３１４０は、ＲＦ源３１６０に電気的に接続されていて良い。増強装置３１３０及び３１４０の何れか、又は双方は、チャンバ３１２０内での化学反応を制御又は支援するために用いることができる。例えば、原子化源３１１０は、チャンバ３１２０内の熱又はエネルギーを制御するように構成されていて良い。増強装置３１３０は、チャンバ３１２０内のある領域のエネルギーを高めるために無線周波を供給することができる。増強装置３１３０によって供給される付加的なエネルギーは、反応物に付加的な活性化エネルギーを供給したり、熱力学的又は動力学的に１以上の特定の反応生成物を選り分けたり、反応物種を気相のままに維持したりするのに使うことができ、反応物に付加的なエネルギーを供給する必要のある他の適切な用途に使うことができる。ある例では、チャンバ３１２０は、反応に触媒作用を及ぼすための１以上の触媒を含んでいる。他の例では、原子化源３１１０は、１以上の化学反応の触媒として、チャンバ３１２０に気体触媒を供給するように構成されていて良い。例えば、原子化源３１１０は、チャンバ３１２０に触媒として供給され得るプラチナ又はパラジウムを原子化し得る誘導結合プラズマであって良い。反応チャンバには、還流装置、水套冷却器、注入ポート、回収又はサンプリング・ポートなどを含むが、それらに限定されない付加的な装置が含まれて良い。増強装置を含む適切な反応チャンバを設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
特定の例に従って、放射性廃棄物を処理する装置を開示する。特定の例では、装置はトリチウム化廃棄物を処分するように構成されている。例えば、トリチウム化廃棄物は、図３２に示すチャンバ３２００などのチャンバ内へ導入することができる。チャンバ３２００は、原子化源３２１０、増強装置３２２０、注入口３２３０及び排出口３２４０を含んでいる。増強装置３２２０は、ＲＦ源３２５０に電気的に接続されていて良い。放射性廃棄物は、反応チャンバ３２００内へ導入することができ、放射性廃棄物を分解する高温酸化に架けることができる。例えば、放射性廃棄物は、増強装置３２２０を用いて増強されているプラズマプルーム内へ導入することができる。放射性廃棄物の酸化を促進するために、注入口３２３０を通じてチャンバ３２００内へ１以上の触媒を導入することもできる。特定の例では、反応生成物は凝縮されて良く、例えば埋め込みにより適切に処分できる
安定した形態とするために、シリカゲル又は粘土に添加されて良い。本明細書に開示される１以上の増強装置を含む適切な放射性廃棄物処分装置を設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
特定の例に従って、光源を提供する。一例としての光源を図３３に示す。光源３３００は、原子化装置３３１０、ＲＦ源３３３０に電気的に接続された増強装置３３２０、及び励起されたときに光を放射し得る化学種を導入するための試料注入口３３４０を含んでいる。単一の化学種、又は特定の例では複数の化学種を含む試料を、原子化装置３３１０内へ導入することができ、原子化装置３３１０及び／又は増強装置３３２０を用いて励起することができる。単一の化学種が用いられる例、例えば、水に溶解する実質的に純粋なナトリウムイオンが原子化装置３３１０内へ導入される例では、励起ナトリウム原子が崩壊するときに単一波長の光が放射され得る。この発光は、実質的に純粋な光源、例えば狭い幅（例えば、約０．１ｎｍ未満）及び近似的に単一波長を有する光源として利用することが可能である。特定の例では、化学種は、ナトリウム、アンチモン、ヒ素、ビスマス、カドミウム、セシウム、ゲルマニウム、鉛、水銀、リン、ルビジウム、セレン、テルル、スズ、亜鉛、それらの組み合わせ、又は、原子化、イオン化、及び／又は励起されて発光を起こし得る他の適切な金属であり得る。光を収束させたり、案内したり、あるいはパルス光源を提供するために、適切な光学機器、チョッパ、反射コーティング、及び他の装置を光源と共に使用して良い。当技術分野の通常の技能を有する者は、本開示に基づいて、本明細書に開示される増強装置を用いた適切な光源を設計することができるであろう。
特定の例に従って、マイクロ波源又は電子レンジを含む原子化装置を開示する。例示のみの目的であって、それに限定されることなく、マイクロ波源を含む例示的な原子化装置を図３４に示す。原子化装置３４００は、電子レンジ３４２０内に原子化源３４１０を含んでいる。試料注入口３４３０は、試料を原子化源３４１０内へ導入するように構成されていて良い。如何なる特定の科学的理論にも拘束されることを意図することなく、電子レンジ３４２０は、イオン化効率を高めることができ、かつ／又は原子及びイオンを励起するのに使用できる原子化源３４１０に、マイクロ波を供給するのに有効であり得る。典型的な電子レンジは、オーブン内箱として吸収セルを用い、ＲＦ源として、マイクロ波発射器及びマグネトロン管を用いる。マイクロ波発射器は、伝搬のモードを形成するマグネトロン管を搭載する小区間の導波管であって良い。これにより、ＲＦエネルギーがレンジ又は吸収セル内に発射される。このＲＦエネルギーは、吸収され熱として散逸するまで、レンジ壁によって反射される。オーブンは構造のない空洞であるために、強め合ったり弱め合ったりする反射波が衝突することにより、電圧の最大点と節とを示す。定在する最大点におけるＲＦ電圧が原子化源の構成原子のイオン化ポテンシャルを超え、かつ、自由イオン及び電子がＲＦ循環電流を形成するのに十分であるときには、プラズマが原子化源のプルームに形成され得、原子化源の温度を劇的に上昇させる。原子化源３４１０は、本明細書に開示される任意の原子化源であって良く、例えば、火炎、プラズマ、アーク、スパークであり、また、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて容易に選択し得る他の適切な原子化源であって良い。原子化源が火炎であるときには、効率的な脱溶媒に要する火炎の高い熱容量と、大きな励起に要する極度のプラズマ温度との双方を有することによる利点を得ることができる。火炎は、ＲＦ電力を試料の原子化及びイオン化に利用可能としつつ、非常に大きな試料負荷を許容する。例えば、電子レンジ３４２０をオンすると、プラズマプルームが形成され得、原子化源がプラズマである場合には、プラズマ源が広がり得る。マイクロ波エネルギーを含むＲＦエネルギーは、火炎の燃焼温度を劇的に高めるためだけでなく、結果としての火炎とプラズマ放電との組み合わせの性質を実際に変えるためにも、火炎に直接に結合可能な増強源として使用して良い。連続的で、良好に形成され、制御された放電を保証するために、電子レンジに代えて、マイクロ波空洞又は共振器を用いて良い。プラズマプルームは、本明細書で述べた１以上の任意の用途、例えば、化学分析、溶接、分光計内などに用いて良い。電子レンジと共に原子化源を含む原
子化装置を実現することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
特定の例に従って、本明細書に開示される増強装置を、プラズマディスプレーに使用するために適合させて良い。如何なる特定の科学的理論にも拘束されることを意図することなく、プラズマディスプレーは、希ガス及び電極を用いて動作する。キセノン及びネオンなどの希ガスが、少なくとも２枚のガラス板の間に配置された微細構造又はセル内に収容されている。各微細構造又はセルの両側には、長い電極が存在している。アドレス電極と称される第１の電極の組が、後面又は背面ガラス板に沿って微細構造の裏側に位置するように配設され、かつディスプレーの垂直方向に配設されている。透明ガラス電極が、前面ガラス板に沿って微細構造の上部に設けられ、かつ、ディスプレーの水平方向に配設されている。透明ガラス電極は、典型的には誘電材料で囲まれており、例えば酸化マグネシウムなどの保護層で覆われている。本明細書に開示される増強装置は、希ガスのイオン化を高めかつ増大させるために、プラズマディスプレー用に適合させて良い。例えば、典型的なプラズマディスプレーでは、特定の微細構造又はセル内の希ガスは、微細構造で交差する電極を帯電させることにより、イオン化される。電極は、毎秒数千ないし数百万回帯電し、それにより各微細構造を順に帯電させる。交差する電極が帯電すると、電極間に電位差が発生し、それにより、微細構造内の希ガスを通じて電流が流れる。この電流は帯電粒子の迅速な流れを形成し、それにより、紫外フォトンを放射するように希ガスの原子及び／又はイオンを刺激する。紫外フォトンは、それに続いて、ディスプレー上に塗布されている蛍光体に可視光を放射させる。異なる微細構造を流れる電流のパルスを変えることにより、各サブピクセルの色の強さが増減し、赤、緑、青の数百もの異なる組み合わせが生成され得る。このようにして、色の全スペクトルが生成され得る。特定の例では、各微細構造の一部又は全てを囲む小型化した増強装置を含めることができる。例えば、プラズマディスプレーの各微細構造を増強装置で囲み、それにより希ガスのイオン化の比率を高め、かつ／又は希ガスが紫外フォトンを放射する効率を高めることができる。増強装置による増強は、例えば、連続又はパルスモードで、電極を帯電させる前、間、又は後に付与して良い。特定の何れの微細構造に供給されるＲＦによっても、周囲の微細構造が影響を受けないように、各微細構造に対してＲＦ遮蔽を施すことが望ましくあり得る。このような遮蔽は、接地板及びファラデーシールドを含むがこれらに限定されない適切な金属又は装置を用いて実現することができる。
他の特定の例に従って、本明細書に開示される原子化装置を、携帯用装置を提供できるように小型化して良い。特定の例では、携帯用装置は、例えば火炎である原子化源と、増強装置とを含んでいて良い。別の例では、携帯用装置は、例えば火炎である原子化源と、マイクロ波源とを含んでいる。本明細書に開示される装置を小型化することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。特定の例では、増強装置は、化学種の検出又は他の応用に適した小型化装置を提供するために、シリコン、セラミックス、又は金属ポリマー配列内のマイクロプラズマと共に用いて良い。代表的なマイクロプラズマは、例えば、Ｅｄｅｎら著、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３６（２００３年１２月７日）２８６９−２８７７、及びＫｉｋｕｃｈｉら著、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３７（２００４年６月７日）１５３７−１５３４に記載されており、また、光ファイバ・ケーブルの接続に用いるものなどの他のマイクロプラズマは、米国特許第４，１１８，６１８号及び第５，０２４，７２５号に記載されている。
特定の例に従って、使い捨ての原子化装置を開示する。使い捨て装置は、原子化装置、増強装置、及び検出器を含んでいる。使い捨て装置は、試料の１回の分析を行うのに十分な燃料及び電力を有するように構成されていて良い。例えば、鉛などの化学種を測定するために、試水を装置内に導入して良い。装置は、試水を気化、原子化、及び／又はイオン
化するのに適切な量の燃料及び電力を含んでおり、また、試水中の鉛を検出するための適切な電子機器及び電源を含んでいて良い。例えば、使い捨て装置は、励起された鉛原子から放射される光の量を測定する検出器に十分な電力を供給し、増強装置に十分な電力を供給する電池又は燃料電池を含んでいて良い。装置は、鉛レベルを表示するために、ＬＣＤ画面又は他の適切な表示器に測定値を表示して良い。幾つかの例では、最初の測定で得られたレベルを確認できるように、２又は３回の試料測定に十分な燃料を準備しておくことが望ましくあり得る。本明細書に開示される増強装置を用いて、適切な使い捨て原子化装置を設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
増強装置を用いた方法
特定の例に従って、増強装置を用いて化学種の原子化を増進させる方法を提供する。この方法は、試料を原子化装置内へ導入することを含んでいる。原子化装置は、例えば、本明細書に開示される装置、及び他の適切な原子化装置、例えば、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて設計し得る増強装置を有するものを含んでいて良い。試料は、例えば、溶媒中の適切な量の試料を脱溶媒化し、かつ試料を注入、吸引、噴霧化等することにより、原子化装置へ導入して良い。試料が原子化装置内へ注入されると、試料は、原子化装置からのエネルギーによって脱溶媒化、原子化、及び／又は励起することができる。原子化装置の性質によっては、原子化のために少量のエネルギーを残して、大量のエネルギーを脱溶媒処理に使うことができる。原子化を増進させるためには、原子化に付加的なエネルギーを付与するように、１以上の増強装置が無線周波を供給して良い。増強装置は、様々な電力、例えば約１ワット〜約１０，０００ワットまで、また様々な無線周波数、例えば約１０ｋＨｚ〜約１０ＧＨｚまでを用いて動作させて良い。増強装置は、パルス動作させて良く、連続モードで動作させて良い。特定の例では、原子化のために付加的なエネルギーを供給し、それにより励起に利用可能な化学種の数を増大させるために、増強装置を用いて良い。化学種の原子化を増進させるために、本明細書に開示される増強装置を利用することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
特定の例に従って、増強装置を用いて化学種の励起を増進させる方法を提供する。この方法は、試料を原子化装置内へ導入することを含んでいる。原子化装置は、例えば、例示として提供され、それに限定されない例としての、本明細書に開示されるような増強装置を有する原子化装置であって良い。試料は、例えば、溶媒中の適切な量の試料を脱溶媒化し、かつ試料を注入、吸引、噴霧化等することにより、原子化装置へ導入して良い。如何なる特定の科学的理論にも拘束されることを意図することなく、試料が原子化装置内へ注入されると、試料は、原子化装置からのエネルギーによって脱溶媒化、原子化、及び／又は励起することができる。原子化装置の性質によっては、原子化及び励起のために少量のエネルギーを残して、大量のエネルギーを脱溶媒処理に使うことができる。励起を増進させるためには、付加的なエネルギーを付与するように、１以上の増強装置が無線周波を供給して良い。増強装置は、様々な電力、例えば約１ワット〜約１０，０００ワットまで、また様々な無線周波数、例えば１０ｋＨｚ〜約１０ＧＨｚまでを用いて動作させて良い。増強装置は、パルス動作させて良く、連続モードで動作させて良い。特定の例では、励起のために付加的なエネルギーを供給し、それにより、より強い発光信号を得て、検出限界を改善するために、増強装置を用いて良い。当技術分野の通常の技能を有する者は、本開示に基づいて、化学種の励起を増進させるために、本明細書に開示される増強装置を利用することができるであろう。
特定の例に従って、化学種の検出を増強する方法を提供する。特定の例では、この方法は、試料を脱溶媒化及び原子化するように構成された原子化装置内へ、試料を導入することを含んでいる。原子化装置は、例えば、例示として提供され、それに限定されない例と
しての、本明細書に開示されるような増強装置を有する原子化装置であって良い。試料は、例えば、溶媒中の適切な量の試料を脱溶媒化し、かつ試料を注入、吸引、噴霧化等することにより、原子化装置へ導入して良い。信号の強度を高めるために、あるいは、検出可能な信号の経路長を大きくするために、増強装置を用いて無線周波を供給して良い。このような強度及び／又は経路長の増大によって、より少ない量の試料を用いることができるように、あるいは、より低い濃度レベルが検出できるように、検出限界を改善することができる。無線周波は、様々な電力、例えば約１ワット〜約１０，０００ワットまで、また様々な周波数、例えば１０ｋＨｚ〜約１０ＧＨｚまでのものを供給して良い。化学種の検出を強めるために、本明細書に開示される増強装置を用いることは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
別の方法の態様に従って、ヒ素を約０．６μｇ／Ｌ未満のレベルで検出する方法を提供する。この方法は、ヒ素を含む試料を原子化装置内へ導入し、試料を脱溶媒化、原子化、及び／又は励起することを含んでいる。原子化装置は、例えば、例示として提供され、それに限定されない例としての、本明細書に開示されるような増強装置を有する原子化装置であって良い。増強装置は、ヒ素を約０．６μｇ／Ｌ未満のレベルで含む導入試料からの検出可能な信号を生成する無線周波を供給するように構成されていて良い。特定の例では、無線周波は、ヒ素を約０．３μｇ／Ｌ以下のレベルで含む試料からの検出可能な信号が観測されるように、無線周波を供給して良い。０．６μｇ／Ｌ未満のヒ素のレベルを検出するために増強装置を有する適切な原子化装置を構成し設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
別の方法の態様に従って、カドミウムを約０．０１４μｇ／Ｌ未満のレベルで検出する方法を提供する。この方法は、カドミウムを含む試料を原子化装置内へ導入し、試料を脱溶媒化、原子化、及び／又は励起することを含んでいる。原子化装置は、例えば、例示として提供され、それに限定されない例としての、本明細書に開示されるような増強装置を有する原子化装置であって良い。増強装置は、カドミウムを約０．０１４μｇ／Ｌ未満のレベルで含む導入試料からの検出可能な信号を生成する無線周波を供給するように構成されていて良い。特定の例では、無線周波は、カドミウムを約０．００７μｇ／Ｌ以下のレベルで含む試料からの検出可能な信号が観測されるように、無線周波を供給して良い。０．０１４μｇ／Ｌ未満のカドミウムのレベルを検出するために増強装置を有する適切な原子化装置を構成し設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
別の方法の態様に従って、セレンを約０．６μｇ／Ｌ未満のレベルで検出する方法を提供する。この方法は、セレンを含む試料を原子化装置内へ導入し、試料を脱溶媒化、原子化、及び／又は励起することを含んでいる。原子化装置は、例えば、例示として提供され、それに限定されない例としての、本明細書に開示されるような増強装置を有する原子化装置であって良い。増強装置は、セレンを約０．６μｇ／Ｌ未満のレベルで含む導入試料からの検出可能な信号を生成する無線周波を供給するように構成されていて良い。特定の例では、無線周波は、セレンを約０．３μｇ／Ｌ以下のレベルで含む試料からの検出可能な信号が観測されるように、無線周波を供給される。約０．６μｇ／Ｌ未満のセレンのレベルを検出するために増強装置を有する適切な原子化装置を構成し設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
別の方法の態様に従って、鉛を約０．２８μｇ／Ｌ未満のレベルで検出する方法を提供する。この方法は、鉛を含む試料を原子化装置内へ導入し、試料を脱溶媒化、原子化、及び／又は励起することを含んでいる。原子化装置は、例えば、例示として提供され、それに限定されない例としての、本明細書に開示されるような増強装置を有する原子化装置であって良い。増強装置は、鉛を約０．２８μｇ／Ｌ未満のレベルで含む導入試料からの検
出可能な信号を生成する無線周波を供給するように構成されていて良い。特定の例では、無線周波は、鉛を約０．１４μｇ／Ｌ以下のレベルで含む試料からの検出可能な信号が観測されるように、無線周波を供給される。約０．２８μｇ／Ｌ未満の鉛のレベルを検出するために増強装置を有する適切な原子化装置を構成し設計することは、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて為し得る能力の範囲であろう。
別の方法の態様に従って、２以上の化学種を含む試料を分離し、かつ分析する方法を提供する。この方法は、試料を分離装置内へ導入することを含んでいる。分離装置は、例えば、ガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフなどの本明細書に開示される任意の分離装置であって良く、また、例えばベースライン分離など、試料の２以上の化学種の分離を実現する他の適切な分離装置及び技術であって良い。化学種は、分離装置から原子化装置へ溶出することができる。原子化装置は、例えば、例示として提供され、それに限定されない例としての、本明細書に開示されるような増強装置を有する原子化装置であって良い。特定の例では、原子化装置は、溶出した化学種を脱溶媒化、原子化、及び／又は励起するように構成されていて良い。溶出した化学種は、例えば光学放射分光法、原子吸収分光法、質量分析法などの本明細書に開示される１以上の任意の検出方法及び技術、及び、当技術分野の通常の技能を有する者が、本開示に基づいて容易に選択し得る付加的な方法を用いて検出することができる。
本明細書に開示される増強装置の数多くの適用の中の幾つかを、更に例示するために、一定の具体的な例を以下に述べる。
実施例１−ハードウェア構成
この例のハードウェアで実行される特定の具体例を、以下の実施例３及び４で述べる。任意の所与の例に特有の任意のハードウェアについて、その具体例の中で詳細に述べる。
図３５を参照して、コンピュータ制御されるハードウェア構成を示す。原子化装置４０００は、増強装置電源制御部４０１０、増強装置励起源４０２０、プラズマセンサ４０３０、緊急遮断スイッチ４０４０、プラズマ励起源４０５０、及び再梱包したＯｐｔｉｍａ４０００発生器４０６０を含んでいた。増強装置電源制御部４０１０は、増強装置の電源及び制御部として用いた。図３５に見るように、プラズマ励起源４０５０及び増強装置励起源４０２０は、原子化装置４０００の中央にあるプレートに置いた。使用されたプレートは、Ｏｒｉｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（コネチカット州スタンフォード）から購入した１．５フィート×２フィートの光学台であった。プラズマ励起源４０５０及び増強装置励起源４０２０の各々は、これらをプレートに対して直角かつ上方に取り付ける大きなアルミニウム・アングルブラケットに取り付けた。プレートに固定する前の横方向の調整を可能にするために、ブラケットをミーリング加工してスロットを設けた。プラズマを観測するように配置可能なアルミニウム箱に、プラズマセンサを取り付けた。プラズマセンサ配線は、プラズマが消滅したときにプラズマ励起源と増強装置励起源との双方を遮断するように変更した。緊急遮断スイッチ４０４０は、操作者の近くに持ってくることのできるアルミニウム箱に、離れて取り付けた。ＡＣ及びＤＣ電力配線と、プラズマセンサ配線とは、テーブル４０７０の下方に配設した。従来のＩＣＰ−ＯＥＳ装置に存在する数多くの安全機構は、この構成の動作を可能にするために除去し、危険電圧、あるいはＲＦ及びＵＶ放射から操作者を保護するための保護機構は何も設けなかった。この構成は、別々のトーチ排気部を有し通気性有る遮蔽室の中で、遠く離れて動作させた。この開放型の骨組み構造のために、実験の間のセットアップが容易であった。図３５に示す構成を用い、イットリウム試料を用いて青色（イオン）及び赤色（原子）発光領域とそれら領域の強度とを比較することによって、あるいはナトリウム試料を用いることによって、各実験での性能の改善を視覚的に評価することができた。
図３６を参照して、一次励起源は、Ｐｏｗｅｒ Ｏｎｅ（マサチューセッツ州アンドーバー）製の２４Ｖ／２．４ＡのＤＣ電源４１１０を有するように構成した。ＲＦ放射が電子機器及びコンピュータに干渉しないように、フェライト４１２０、４１２２、４１２４、４１２６及び４１２８を付加した。点火用配線４１３０は、トーチに届くようにし、しかも点弧を防ぐようにするために、高電圧配線及びプラスチック絶縁体を有する元のハーネスから延ばした。
図３７〜３９を参照して、増強装置用電源及び制御ボックス４２００は、計器４２１０及び４２２０、電力制御つまみ４２３０、及びＲＦオン／オフスイッチ４２４０を有するように構成した。増強装置用電源及び制御ボックス４２００は、増強装置が単一のチャンバ装置の周りに配置された構成（以下の実施例３を参照）、又は増強装置が、第１チャンバに流体連通する第２チャンバの周囲に配置された構成（以下の実施例４を参照）において、増強装置励起源への電力を手動で制御できるように組み立てた。図３９に示すように、制御ボックス４２００は、同一種類の３ｋＷのＤＣ電源４２５０、Ｃｏｒｃｏｍ製ラインフィルタ４２７０、固体リレー、及びＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能なＯｐｔｉｍａ４０００発生器の出荷版に見られるようなＲＦインタフェースボード４２６０を含んでいた。４８ＶのＤＣ電源４２８０は使用しなかった。代わりに、２４Ｖの外部ＤＣ電源４１１０を使用した（図３６に示す）。計器４２１０及び４２２０は、３ｋＷのＤＣ電源４２５０からの出力電圧及び電流を測定するために配線した。手配線の制御ボードにより、迅速に作り上げることができた。使用した手配線の制御ボードのレイアウトを図４０に示し、ボードの回路図を図４１に示している。
図４２〜４４は、増強装置励起源ボックスにある固体リレー４３２０（図４３を参照）を駆動するプラズマ源制御ボックス上のＲＦインタフェースボード４３４０からの配線４３１０を示している。このプラズマ感知ラインの実際の配線は、図４１の回路図に示している。増強制御ボックス４２００（図３７）の電力は、再梱包したＯｐｔｉｍａ４０００発生器４０６０（図３５）の２２０ＶのＡＣライン電線から取り出した。
図４５を参照して、光学的プラズマセンサ４４１０は、プラズマ源４４２０と増強装置４４３０との上に配置した。光学的プラズマセンサ４４１０は、プラズマからの光が光学的プラズマセンサ４４１０に当たるように、アルミニウム箱及び取り付けブラケットにドリル加工された小孔（直径約４．５ｍｍ）を有していた。光学的プラズマセンサ４４１０は、プラズマが偶発的に消滅したときに、プラズマ源と増強源とを遮断して、それらを保護するものであった。一次プラズマ点火、ガス流量制御、電力設定、及び監視を含む発生器の全ての機能は、手動制御によって行った。自動的に動作させるためには、Ｏｐｔｉｍａ４０００機器にて商業的に利用でき、ＰｅｒｋｉｎＥｉｍｅｒ，Ｉｎｃ．から購入できるものなど、標準的なＷｉＬａｂ（商標）ソフトウェアを用いたコンピュータ制御を利用することができた。一次プラズマが点火された後に、二次増強電源４２４０をスイッチ・オンし、電力制御ポテンショメータ４２３０（図３８）で手動制御した。数多くの安全機構は、この構成の動作を可能にするために働かないようにし、危険電圧、あるいはＲＦ及びＵＶ放射から操作者を保護するためのものは設けなかった。しかし、当技術分野の通常の技能を有する者は、本開示に基づいて、安全に動作する装置及び安全に動作する環境を実現する適切な安全機構を設けることができるであろう。
図４６及び４７を参照して、手動制御ハードウェアの構成を示す。手動制御ハードウェアは、上述のコンピュータ制御ハードウェアと同一に動作するので、当該構成に共通の構成要素、例えばプラズマ及び増強電源部、並びにＲＦ源については、詳細には説明しない。ＤＣ電源４５１０及び４５２０は、プラズマ源４５４０と増強装置源４５５０との双方の保護回路に電力を供給するのに用いた。ＤＣ電源４５３０は、４つの１５００ワットのスイッチング電源を含んでいた。２つの電源は、一次プラズマＲＦ源と増強ＲＦ源とに、
全３０００ワットを供給するように同時に動作する。
図４８を参照して、手動又はコンピュータ制御システムの何れかを用いて動作可能な実施例３のハードウェア構成を示す。点火用アーク接地戻り配線４６１０は、プラズマトーチの端部付近にあって、ＲＦ源が取り付けられた接地プレート４６１５に接続された第１８番ゲージの非中空銅線であった。配線４６１０は、点火用組立品からトーチの中心を通過し、導電性アルゴンガスを通り、接地に至る高電圧点火用アーク用の導電経路を形成するものであった。石英トーチは、Ｏｐｔｉｍａ３０００ＸＬトーチ（部品番号第６９５３７９号でＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｉｎｃ．から入手可能）と類似していたが、当該トーチの外側本体部は、増強されたプラズマの延びたプルーム領域を捕捉するために、２インチ延長された。非中空真鍮製のコイル延長部４６２０を付加した。これらの延長部は、腕部を１３／１６インチ延ばし、直径が５／８インチであり、一端に１／４インチのＮＰＳ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｉｐｅ Ｓｔｒａｉｇｈｔ）ねじ山を有し、コイル端に第４番標準ねじ穴を有していた。図４８は、巻数が１７と１／２の第１８番ゲージの非中空銅線のコイルを用いた増強装置４６２５を示しているが、巻数が９と１／２の第１４番ゲージの非中空銅線が、より望ましい特性を示した。二次源４６３０の巻線は均等に離され、お互いに、あるいはプラズマ源４６４０のコイル４６３５に接触せず、トーチ端部を超えるほどに延びてはいなかった。以下に述べる実施例３は、Ｏｐｔｉｍａ３０００ＸＬトーチ取り付け器に見られるものなどの標準的な部品と、試料導入システムとを用いていた。図４８及び４９に示すように、これらは、点火用組立品４６５０、トーチ取り付け器４６６０、２ｍｍ孔のアルミナ注入器４６７０、サイクロン・スプレーチャンバ４６８０、Ｃ型同軸噴霧器４６９０、及び蠕動ポンプ４６９５を含んでいる。
図５０を参照して、上述した延長トーチを用い、増強装置はオフし、プラズマを生成する１３００ワットの電力で、１．２Ｌ／分の噴霧器ガス流で、５００ｐｐｍのイットリウムで、１５Ｌ／分のプラズマ気体（アルゴン）で、０．２Ｌ／分の補助ガス流（同じくアルゴン）で、典型的な標準動作モードでプラズマを動作させた。プラズマは、増強装置の電力を約８００ワットにした（図５１）以外は、全て同一条件で動作させた。増強装置をオンしたときには、イットリウム試料のイオン化領域の増大が、明瞭に観測された（図５１の青色領域）。
図５２〜６２を参照して、実施例４で用いられたハードウェア構成、２つのチャンバ装置（以下に記述）を示す。図５２は、上で詳細に述べた類似したＯｐｔｉｍａ３０００ＸＬ試料導入システム４７１０を示す。この構成は、標準的で改変していないＯｐｔｉｍａ３０００ＸＬトーチとトーチ蓋４７５５とを用いたが、トーチ蓋４７５５は負荷コイル４７６０の裏側に取り付けられ、トーチを負荷コイル４７６０内の中心に配置するのを支援するものであった（図５３）。一次ＲＦ源４７２０は、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ，Ｉｎｃ．から入手可能なＯｐｔｉｍａ４０００負荷コイル及び接続部品を用いたが、プラスチックの表板は除去した。水冷ヒートシンク４７７５及び４７７６は、真鍮製前方取り付けブロック４７３０と後方取り付けブロック４７３２と共に用いた。これらは、Ｗａｋｅｆｉｅｌｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ニューハンプシャー州ペラム）部品番号１８０−２０−６Ｃから購入したもので、６インチ角のヒートシンクであった。これらのヒートシンクは、半分に切り、付加的な取り付け孔を追加するという改変がなされた。各半分の水線は、短い管とホース止め金とに再び接続された。全ての水冷ヒートシンクは、直列の水経路をなすように設置し、ニューハンプシャー州ニューイントンに在った以前のＮｅｓＬａｂ
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．、現在はマサチューセッツ州ウォルサムに在るＴｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｒｐ．から購入したＮｅｓＬａｂ ＣＦＴ−７５冷却器に接続した。真鍮製取り付けブロック４７３０及び４７３２は、各半分のヒートシンクにより挟み、Ｎｅｗｐｏｒｔ３６０−９０取り付け具４７５０にボルト締めすることにより冷却した。この構成は、前方及び後方取り付けブロック４７３０及び４７３２の双方に
、それぞれ用いた（図５３及び５４）。真鍮製前方取り付け４７３０ブロックの斜視図を図５５に示している。このブロックは、高さ５．８インチ、幅１．６インチ、厚さ１／２インチで、ＮＰＴ Ｓｗａｇｌｏｋ接続部品４７３４用にネジを切った中心孔を有する単純な真鍮製直方体ブロックである。このブロックは、Ｓｗａｇｌｏｋ接続部品４７３４が取り付けブロックの前面を通して突き抜けないように、十分に浅くネジが切られた。４つの周辺孔４８６２、４８６４、４８６６及び４８６８は、インタフェース・プレート４８６０を取り付けるためのものであった（図５６）。これらの孔は、第８−３２番ネジ、座金及びナットと共に用いるためのブロックとプレートとに設けられた隙間孔であった。インタフェース・プレート４８６０における中央のオリフィス孔４８７０の寸法は、所与の流量に関する動作圧力を制御するために変動して良い。図５６に示す使用されたオリフィス孔４８７０の寸法は、直径０．１５５インチ（３．９４ｍｍ）であった。後方取り付けブロック４７３２は、図５７及び５８に見ることができる。このブロックは、側面真空ポート４７９２が追加されていることと、Ｓｗａｇｌｏｋ接続部品４７９４が側面真空接続部品４７９２を完全には塞ぐことのないように、１／２インチＮＰＴネジが、より浅くなっていることを除いて、前方ブロックと同一であった。側面真空ポート４７９２は又、１／４インチのＳｗａｇｌｏｋ真空接続部品４７９２が突き抜けて、大きなＳｗａｇｌｏｋ接続部品４７９４の挿入を妨げないように、十分に浅くネジが切られている。後方石英観測窓４７９６は、Ｏｆｆｉｃｅ Ｄｅｐｏｔ（フロリダ州ディレイビーチ）から入手したバインダクリップ４７９８によって、同一場所に保持された。窓４７９６での僅かな空気漏れがあっても、特性には何らの影響もなかった。石英管４８１５の長さ方向の発光を捕獲するように、軸方向観測分光計４７４０（図５２を参照）を設置した。石英管４８１５（図５４）は、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｇｌａｓｓ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（オハイオ州ペーンズビル・タウンシップ）から購入され、長さが１０と１／４インチで、圧縮接続部品の寸法が１／２インチであった。真鍮製の接続部品は、ステンレス鋼製の接続部品よりも、石英の応力破壊を引き起こし難いことが分かった。前方取り付けブロック４７３２には、ステンレス鋼製口輪に代えて真鍮製口輪を用い、後方取り付けブロック４７３４にはテフロン（登録商標）製口輪を用いた。増強装置４８２０は、巻数が１４と１／２回の１／８インチ銅管の負荷コイルを用いた。この管は冷却されなければ直ぐに酸化するが、酸化が特性を実質的に妨げることはなかった。容易に使用できるように、増強装置４８２０のコイルを冷却せず、裸の波形環状摘みで終端させ、先に述べたコイル延長部の上に、第４番標準ハードウェアと共に取り付けた。
側面真空ポート４７９２は、２０フィートの１／４インチＩＤ ＢＥＶ−Ａ−ＬＩＮＥ管で、小さい１２ＶのＤＣ型Ｓｅｎｓｉｄｙｎｅ真空ポンプ４９１０（部品番号Ｃ１２０ＣＮＳＮＦ６０ＰＣ１でフロリダ州センシダインのＳｅｎｓｉｄｙｎｅから商業的に入手可能）及び図５９に示すようにニードル弁を有するＢｒｏｏｋｓ ０−４０ＳＣＦＨエア流量計４９１２（コンピュータ制御システムに使用）と、Ｐｏｒｔｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｂ−１１８７の０〜２０リットル／分の流量計及びニードル弁組立品（図示略）及び図６０に示すＴｒｉｖａｃ Ｓ２５Ｂ真空ポンプ４９２０（手動制御システムに使用）との何れかに接続された。
図６１を参照して、プラズマ４９５０は、図５３及び５４に示す構成を用いて、増強装置をオフし、１３００ワットで動作させた。図６２Ａは、１３００ワットで動作し、アルゴンプラズマ気体が１５Ｌ／分、噴霧器のガス流量が５００ｐｐｍのナトリウムで１．２Ｌ／分、一次放電部の補助アルゴンガス流量が０．２Ｌ／分のプラズマ４９５０を示している。増強装置の電力は２０ＭＨｚの周波数で約８００ワットであり、第２チャンバへの流量は、約１〜２Ｌ／分の低い流量であった。動作中において、噴霧ガス流量は、典型的なＩＣＰ動作で使用されるものよりも高くした。トーチ端部を通過しインタフェースのサンプリング孔に達するように、脱溶媒の弾丸を拡げることにより、試料の利用可能な部分が増大するだけでなく、濃度の高い試料を、高い流量のプラズマ気体との混合によって希
釈することなく取得することが可能となる。プラズマ気体は、一次放電部と二次チャンバのインタフェースとの間の間隙から漏れ出る可能性がある。インタフェースを通過するガス流量は、最良の動作をするように制御し調整することができる。二次チャンバへの気体の流量を噴霧器の同一の流量に近く保持することにより、濃度の高い試料を二次チャンバ内へ搬送することができる。二次チャンバのインタフェースは、一次放電部の背景発光を有効に抑えるという更なる有利な効果を奏する。大多数の、あるいは全ての一次放電部の背景光を抑える試料オリフィスの後に、付加的にフォトンを阻止することも可能である。また、何れの背景光の観測も防ぐように、軸の外を観測することもできる。図６２Ｂは、比較のために、図６２Ａに示した二次チャンバを拡大した図である。図６２Ｃは、同じガス流量、試料、一次放電条件で動作し、但し、約４００ワットの増強用電力を用いたときの先の種類の二次チャンバ（僅かに短いチャンバ及び巻数が何回か多い増強装置）を示している。図６２Ｄは又、同じガス流量、試料、一次放電条件であり、但し、水中に微量のイットリウムがあり（約１〜１０ｐｐｍ）、かつ約４００ワットの増強用電力を用いたときの先の種類の二次チャンバ（図６２Ｃに示したように）を示している。
実施例２−ＩＣＰと増強装置とを用いた発光
図６３を参照して、発光分析又は質量分析の実行に用いるのに適した誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源の図を示す。ＩＣＰ源５０００は、噴霧化された試料を、トーチ用ガラス器具５０３０内にあるプラズマ５０２０、例えばＲＦ誘導アルゴンプラズマ中へ導入するための中空注入器５０１０を含んでいる。ＩＣＰ源５０００は又、ＲＦ誘導コイル５０４０を含んでいる。図６３に示す構成では、軸方向放射５０６０を監視するのに軸方向観測窓５０５０を用いることができ、径方向放射５０８０を監視するのに径方向観測窓５０７０を用いることができる。上に述べたように、軸方向に観測することにより、検出限界を５から１０倍以上の因子で改善することができる。
図６４を参照して、光を放射する化学種を含むＩＣＰの概略を開示する。ＩＣＰ５１００は、図６３を参照しつつ上に述べた構成要素を含んでいる。試料は、注入器５１０５内及びプラズマ中を通過する前に、微細なエアロゾル・ミストに原子化される。プラズマの高電流トーラス放電領域５１１０は、最も明るく輝くプラズマの背景領域である。試料の脱溶媒領域５１２０は、注入された試料から溶媒が除去される領域である。イオン化領域５１３０は、原子化及び／又はイオン化試料が光を放射する有用なプラズマの領域である。放射された光は、軸方向５１４０又は径方向５１５０に観測することができる。試料としてイットリウムを使用するときには、青色発光は、径方向に観測したときに比べて、軸方向に観測したときには、約５倍長くなり得る。青色発光は長いだけでなく、プラズマの低い領域で輝きが大きくもある。このため、軸方向観測によって５倍を超える信号の改善が実現できる。一方、径方向観測では、信号対背景雑音が高い領域を選択しなければならない。観測位置が誘導プレートに近づくほど、信号は連続的に輝きが大きくなる。しかし、観測位置が誘導プレートに近づくほど、トーラス放電部からの背景発光が、信号よりも早く増加する。ゆえに、最適な径方向の観測領域は、典型的には、最後の誘導プレートから約１５ｍｍである。トーラス放電部は、中央部に孔を有する「浮き輪」状である。軸方向観測により、試料のイオン放出が捉えられるが、トーラス放電部の中心部を覗くこととなる。このため、イオン放出が最大となり、背景発光が最小となる。
図６５は、増強装置を含むＩＣＰを示している。ＩＣＰ５２００は、管５２０５、トーチ５２１０、ＲＦ誘導コイル５２２０、増強装置５２２５、及びシェアガス５２３０を含んでいる。シェアガス５２３０は、管５２０５の端部を超えたプラズマを打ち切るのに有効である。ＩＣＰ５２００は、導入された試料を脱溶媒化するのに用いることができるプラズマ５２３５を生成する。プラズマ５２３５の脱溶媒領域５２４０は、試料から液体を除去するエネルギーを供給する。イオン化領域５２５０は、励起された試料が光を放射し得る領域である。増強装置５２２５をスイッチ・オンすることにより、発光領域が延長さ
れ得るか、発光がより強くなり得るか、あるいはその両方となり得る。
図６６を参照して、増強装置を含むＩＣＰの第２の構成を示す。ＩＣＰ５３００は、トーチ５３１０、延長石英管５３２０、ＲＦ誘導コイル５３３０、及び一次ＩＣＰＲＦ源５３４０を含んでいる。ＩＣＰ５３００は又、ＲＦ源５３６０に電気的に接続された増強装置５３５０を含んでいる。図６７を参照して、増強が起こらないように増強装置５３５０を「オフ」したときには、発光５４１０が存在する。増強装置５３５０に無線周波を供給するために、ＲＦ源５３６０をスイッチ・「オン」すると、発光信号５４２０が生じる。図６８に示すように、ＲＦ源５３６０を有する増強装置５３５０を用いることにより、試料の発光領域が拡大し得、それにより検出信号のレベルの増強をもたらし得る。
図６９を参照して、プラズマのないときのトーチ５３１０を、軸方向から見た（トーチ端部を覗いた）図を示す。トーチ５３１０は、外側管５５１０、補助ガス管５５２０、及び注入管５５３５、並びに注入孔５５３０を含んでいる。図７０を参照して、プラズマ中に試料を導入し、かつ増強装置をオフすると、プラズマ放電５６１０が試料発光５６２０を包囲し、注入管５６３０の孔は、なお試料発光５６２０を通して見ることができる。図７１を参照して、プラズマ中に試料を導入し、かつ増強装置をオンすると、試料の発光５７１０がプラズマ放電を圧倒し、発光５７１０の強度は、注入管がもはや試料発光を通しては見えないほどに高くなる。
実施例３−ＩＣＰ増強放電を用いたイットリウム試料からの発光
図７２を参照して、組み立てられた誘導結合プラズマ源の図を示す。誘導結合プラズマ源６０００は、トーチ用ガラス器具６００５、及びエアロゾル試料をプラズマ６０２０中へ注入する中空注入器６０１０を含んでいた。プラズマ６０２０は、誘導コイル６０３０を用いて生成した。プラズマ６０２０からの発光は、軸方向６０４０又は径方向６０５０の何れによっても観測された。軸方向観測によって、低い検出限界が得られた。メインハード（Ｍｅｉｎｈａｒｄ）噴霧器を使用し、約１ｍＬ／分の流量で、水中の１０００ｐｐｍのイットリウムを、図７３に示すＩＣＰ装置内へ注入した。プラズマ源が非常に明るく輝いているので、溶接用ガラス片により光減衰を支援すること無しには、発光を観測することはできなかった。図７３は、溶接用ガラス片を通したイットリウムの発光を示している。脱溶媒領域６１１０（赤みを帯びたピンク色の領域）は、その形状のゆえに、しばしば「弾丸」と称される。溶媒の液滴が気化すると、試料は微視的な塩粒子として残った。イオン化領域６１２０は、試料がイオン化され、その特有の波長で発光が起こる領域であり、イットリウムを用いた本実施例では、約３７１．０２９ｎｍの波長を有する青色光であった。プラズマ６０２０の高電流放電領域６１３０は、プラズマが最も明るく輝く背景領域であった。
図７４を参照して、経路長への増強用電力の影響を示した。１３００ワット（パネルＢ）及び１５００ワット（パネルＣ）のＲＦ電力を、増強装置を通じて印加すると、１０００ワットの印加電力（パネルＡ）で観測される発光経路長に比べたときに、発光経路長が長くなった。
図７３のプラズマからのイットリウム発光を、溶接用ガラス片なしの場合（図７５）、及び有りの場合（図７６）について示す。図７５に示すように、プラズマプルーム６２１０が石英管６２２０の端部を超えて延びた。図７６を参照すると、青色イオン化領域６３１０は、試料の発光が軸方向及び径方向の何れによっても観測される領域であった。以下に述べるように、増強装置を用いると、試料の発光領域が延びた。
図７７を参照して、増強装置を含むＩＣＰを示す。ＩＣＰ６４００は、実施例１で上述したように、標準的な石英管を延長石英管６４０５に置き換えることにより組み立てた。
ＩＣＰ６４００は、ＲＦ注入器６４１０、プラズマＲＦ源６４３０に電気的に接続された誘導コイル６４２０、及びＲＦ源６４５０に電気的に接続された増強装置６４４０を含んでいた。図７８は、増強装置をオフしたままで、図７７に示す装置へ導入された５００ｐｐｍのイットリウム試料からの発光信号の図を示している。イットリウム発光６５１０は、背景プラズマ発光と比べると相対的に小さいものであった。増強装置６４４０をオンし、約１０．４ＭＨｚの周波数で約８００ワットの電力の無線周波を供給すると、青色イットリウム発光領域が、増強装置なしで観測されたものよりも、５倍を超えて長く延び、イットリウム発光の強度も増大した。図８０は、図７７の装置の斜視図である。図８１は、図７７の装置の軸方向図である。
図８２を参照して、図７７に示すように組み立てられた装置の発光を、溶接ガラス片を通し、増強装置６４４０をオフした状態で軸方向に観測すると、一次放電部６６１０及び注入器６６２０、並びに注入孔６６２５は、イットリウム発光６６３０を通してなお観測することができた。増強装置を、約８００ワットの電力及び約１０．４ＭＨｚの周波数でスイッチ・オンすると、一次放電部及び注入器が観測できないほどに、青色イットリウム発光が強くなった（図８３）。増強装置６４４０がオンしているときには、第２の溶接ガラス片をカメラ検出器とイットリウム発光部との間に配置してもなお、イットリウム発光は、カメラ検出器に対して過大入力となっていた。
図８４を参照して、増強装置がプラズマ放電背景信号を増強するか否かを判定するために、図７７に示す装置を介して水を吸引した。図８４は、増強装置６４４０をオフにしたときの吸引された水からの信号を示しており、図８５は、増強装置６４４０を約８００ワットの電力及び約１０．４ＭＨｚの周波数でオンにしたときの吸引された水からの信号を示している。観測された結果は、増強装置が用いられても、プラズマ放電背景発光に実質的な差異がないことを示すものであった。
実施例４−二次増強チャンバを有するＩＣＰ
図８６〜８８を参照して、装置７０００は、実施例１で上述したように、誘導結合プラズマを生成する第１チャンバ７０１０を含んでいた。第１チャンバ７０１０は、誘導コイル７０１２を含んでいた。装置７０００は又、増強装置７０２２を有する第２チャンバ７０２０を含んでいた。第２チャンバ７０２０は、原子及びイオンを第１チャンバ７０１０から第２チャンバ７０２０へ導入するオリフィス７０２６を有するように構成されたインタフェース７０２４を含んでいた。インタフェース７０２４は、プラズマ放電を形成し、トーチ用ガラス器具を冷却するのに用いる大容積のプラズマ気体から、小体積のイオン化試料ガスを分離するように構成した。この構成がなければ試料はプラズマ気体と混合して希釈されるところを、当該構成により、試料の濃度が保存された。インタフェース７０２４は又、第２チャンバ内の発光信号からプラズマ放電信号を分離し、また、誘導コイル７０１２からのエネルギーと増強装置７０２２からのエネルギーとの結合を分離した。インタフェース７０２４は又、第２チャンバの試料信号を観測したときのプラズマ放電からの高い背景光を消去した。図８７は、第１チャンバ７０１０からインタフェース７０２４に向かって見たオリフィス７０２６の軸方向図である。図８８は、インタフェース７０２４を見下ろした上面図である。図８９は、第２チャンバ７０２０からインタフェース７０２４に向かって見たオリフィス７０２６の軸方向図である。オリフィス７０２６は、約０．１５５インチ（３．９４ｍｍ）の直径を有する円形断面を有していた。多岐管の表面と第１チャンバ７０１０の端部との間の距離は、約３ｍｍであった。ＩＣＰ−ＭＳで用いられる特定の多岐管とは異なり、この実施例で用いられるインタフェースは、全く異なる目的のものであり、全く異なる動作条件に基づくものである。ここで用いられるインタフェースは、多重放電を分離し、オリフィス孔は、ＩＣＰ−ＭＳで用いられるものよりも非常に大きく、また、インタフェースの背部の圧力は非常に高く、典型的には大気圧に近かった。対照的に、ＩＣＰ−ＭＳ多岐管は、ＩＣＰ源を分光計から分離するのに用いられるもの
であるが、これに対して、インタフェース７０２４は、装置７０００それ自身の一部であった。
図９０を参照して、第１チャンバ７０１０から第２チャンバ７０２０内へ原子及びイオンを引き込むのに、真空ポンプ７０４０とニードル弁を有する流量計７０４２とを用いた。実施例１で上述したように、真空ポンプは、インタフェース７０２４とは反対側の第２チャンバ７０２０の端部に配置された注入口を通じて、第２チャンバ７０２０に接続されている。第２チャンバ７０２０内へ引き込まれる試料の流量を制御するのに、ニードル弁を用いた。
図９１を参照して、ＩＣＰトーチ７１２０からの一次放電７１１０を示す。２００ｐｐｍのナトリウムからの発光信号７１３０は、黄／オレンジ色であった。増強装置７１４０は、ＲＦ源７１５０に電気的に接続された１／８インチの銅管のコイル（６．５回巻き）であり、第２チャンバ７１６０の周りに配置された。第２チャンバ７１６０内のナトリウム原子を励起するのに、約１００ワットの電力と約３０ＭＨｚの無線周波数とを用いた。増強装置７１４０に供給される電力を変えることによって、第２チャンバ７１６０内の発光信号７１３０の領域の温度を変えることができた。インタフェース７１７０は、第２チャンバ７１６０内の発光信号７１３０を観測したときに、明るく輝く一次背景発光が観測されるのを防ぐための光遮蔽として機能した。インタフェース７１７０は又、試料がプラズマ気体で希釈されるのを首尾良く防いだ。
図９２を参照して、図９１に示した発光経路長に比べて、発光経路長を拡げるのに、１８．５回巻の増強装置７２１０を用いた。装置の残る構成要素は、図９１を参照して上述したものと同一であった。約３００ワットの電力と約２０ＭＨｚの無線周波数とを、増強装置７２１０に供給した。経路長は、増強装置７２１０の全長にわたって延びており、それにより、装置に吸引された２００ｐｐｍのナトリウムからの発光信号７２２０を供給した。この結果は、付加的なコイルを有する増強装置を用いることにより、経路長が延びたことを示すものであった。図９１、９２及び９３に示す早期段階の種類のハードウェアでは、空気漏れが生じた。銅インタフェースを有するガラスチャンバを封止するのに使用したシリコンＯリングは、インタフェースの高温度のために役に立たないことが分かった。この問題は、後に開発された種類のハードウェアでは、シリコンＯリングを金属製圧縮接続部品に置き換えることにより解決された。
図９３を参照して、発光信号強度への増強装置の電力の効果を試験するのに、図９２の装置を用いた。約８００ワットの電力と約２０ＭＨｚの無線周波数とを、１８．５回巻の増強装置７２１０に供給した。装置内へ吸引された２００ｐｐｍのナトリウムからの発光信号７３１０は、発光信号７２２０よりも強かった。この結果は、増強用電力が高いほど発光強度が高くなっていることと一致した。
実施例５−増強された火炎放電
図９４を参照して、オフしている電子レンジ７４２０内に、火炎源７４１０を置いた。火炎源７４１０は、直径約１．５インチで高さ約２インチの寸法の円筒形のパラフィンろうそくであった。電子レンジ７４２０は、Ｓｃａｌｚｏ−Ｗｈｉｔｅ Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ（コネチカット州ニュー・ミルフォード）から入手した標準的なＴａｐｐｉｎ（１０００ワット）の電子レンジであった。電子レンジ７４２０は、オーブン内箱として吸収セルを用い、ＲＦ源として、マイクロ波発射器又はマグネトロン管を用いていた。火炎源７４１０に点火し、１／４が燃焼したところで電子レンジ７４２０内へ置いた。プラズマプルームが邪魔されないように、また火炎領域に存在するイオン及び電子の最大量を維持するために、吸収セル領域に通じる通気口を蔽う厚紙で、電子レンジのファンを遮蔽した。マイクロ波は高く設定された。火炎源７４１０が回転台の上で回転するのに伴い、定在す
る電圧の最大点をろうそくが通過するときに、明るく輝くプラズマ７５１０（図９５を参照）が形成された。火炎源７４１０は、ＲＦ励起が最小となる電圧の節では、通常の火炎に復帰した。この結果は、電子レンジによって供給される外部の無線周波によって、更にイオン化が進むのに十分な遊離イオン及び電子が火炎中に生成されていることを示した。上に述べたように、マイクロ波を含むＲＦエネルギーは、火炎放電の温度を著しく高めるために、エネルギーを増強する源として用いることができる。
実施例６−単一ＲＦ源
図９６Ａを参照して、一次誘導コイル９６２０及び増強装置９６３０に電力を付与するために、単一のＲＦ源９６１０を用いて装置９６００を組み立てた。この例では、一次ＲＦ源のみを用いた点、Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｔｅｃｈｎｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（イリノイ州シカゴ）から購入した連続点火用アーク源（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｓｐａｒｋ Ｔｅｓｔｅｒ ＢＤ−４０Ｂ）を、標準的な点火用アーク源に代えて用いた点、及びプラスチックのフェースプレートを標準的なＲＦ源（単一のＯｐｔｉｍａ４０００発生器）から除去した点を除いて、上述したものと同一の手動制御ハードウェア構成を用いた。増強装置９６３０は、１／８インチの冷蔵庫級の銅管を、延長石英トーチ９６４０の周りに９回巻きにすることにより作った。延長石英トーチは、実施例１で上述したものと同じトーチであった。本実施例の増強装置を、裸の波形環状摘みで終端させた。この構成は、短期の研究に用いられたため、増強装置の冷却機能は用いなかった。冷却を欠くために、コイルは熱によって、直ぐに黒色に変わった。短期の利用に対しては、この変色は特性に重要な影響を及ぼさなかった。
動作中において、トーチの増強領域（高インピーダンス領域）に一次プラズマを形成した。連続的な点火用アークを印加することにより、プラズマが一次の２回巻き誘導コイル９６２０の領域（低インピーダンス領域）内へ侵入する。一旦、プラズマが、２回巻コイルの低インピーダンス領域内へ移ると、連続的な点火用アークは除去した。点火用アークを除去した後に、プラズマは残り、２回巻の負荷コイル領域で安定して動作した。そして、増強コイルからの電力が、プラズマの試料発光領域に付加的な励起エネルギーを付加した（図９６Ｂに示す１０００ｐｐｍのイットリウムの発光の拡大図を示す図９６Ｂ及び図９７を参照）。
図９６Ｃを参照して、インタフェースを実現する構成において、コイルに電力を供給するのに、単一のＲＦ源を用いることもできる。図９６Ｃを参照して、ＲＦ源９６６０は、一次誘導コイル９６６２及び増強装置９６６４に電力を供給する。一次誘導コイルは、第１チャンバ９６６６を囲んでいるが、増強装置９６６４は、二次チャンバ９６６８を囲んでいる。インタフェース９６７０は、二次チャンバ９６６８の一端に配置されており、一次チャンバ９６６６から二次チャンバ９６６８内へ試料を引き込むように構成されている。真空ポンプ９６７２は、二次チャンバ内の圧力を制御するのに用いることができる。インタフェース９６７０は又、試料の流量とチャンバの圧力との制御を支援するための小孔を有しても良い。この構成は、増強装置を含む原子化装置の構造を簡素化し、かつインタフェースを用いて得られる利点を提供する。
実施例７−低ＵＶ発光分析器
図９８Ａ〜９８Ｃを参照して、増強装置を有し、低ＵＶで発光を測定するように構成された分光計を示す。図９８Ｂに概略的に示した装置は、低ＵＶ内に波長を有する輝線が検出されるように、光路から実質的に全ての空気又は酸素を排除するように構成されている。既存のＩＣＰ−ＯＥＳ構成では、シェアガス・ノズルは、プラズマの端部を消滅させる。プラズマの端部と、空気又は酸素が光、例えば低ＵＶ光を吸収できる伝達光学機器の起点（図９８Ａの矢印を参照）との間には、約０．５インチの隙間がある。シェアガスは、伝達光学機器の溶融を防ぎ、分光計に配置された孔又は窓への損傷を防ぐのに用いること
ができる。
図９８Ｂを参照して、低ＵＶ発光測定に用いるように構成された分光計の概略を示す。分光計９７００は、プラズマ９７０４を有する一次チャンバ９７０２と、ＲＦ源９７０８に電気的に接続された誘導コイル９７０７とを備えている。分光計９７００は又、サンプリング孔９７１２を有するサンプリング・インタフェース９７０６を含む二次チャンバ９７１０を含んでいる。二次チャンバ９７１０は又、ＲＦ源９７１４に電気的に接続された増強装置９７１３を含んでいる。二次チャンバ９７１０は、真空ポンプ９７２０に流体連通しており、また、窓又は孔９７３０を通じて検出器９７４０に光学的に結合している。真空ポンプ９７２０は、増強装置９７１３を用いて試料を原子化、イオン化及び／又は励起可能な二次チャンバ９７１０内へ、試料を一次チャンバ９７０２から引き込むのに用いることができる。パージポート９７４２及び９７４４は、空気又は酸素による発光信号の望ましくない吸収を防ぐように、検出器９７４０から空気又は酸素をパージするために、検出器９７４０内へ不活性ガスを導入するのに用いることができる。この構成を用いて、二次チャンバ９７１０内の励起された試料が放射する光を、検出器９７４０により検出することができる。しかも、インタフェースを用いて、一次チャンバ９７０２内のプラズマからの信号を最小化し、また、プラズマ９７０４は、サンプリング・インタフェース９７０６に向かって移動するが、当該インタフェースは、空気が試料孔９７１２を通じて侵入することを防止する（図９８Ｃを参照）。実質的に空気も酸素も検出器９７４０の光路には存在しないので、低ＵＶの光を放射する原子及びイオンを精度良く検出することができる。
実施例８−低ＵＶ原子吸収分光計
図９９を参照して、低ＵＶでの光学的測定用に構成された分光計を概略的に示す。分光計９８００は、光源９８０２（例えば、ＵＶ光源）と、プラズマ９８０６を有する一次チャンバ９８０４と、ＲＦ源９８０８に電気的に接続された誘導コイル９８０７とを備えている。分光計９８００は又、サンプリング孔９８２４を有するサンプリング・インタフェース９８２２を含む二次チャンバ９８２０を含んでいる。二次チャンバ９８２０は又、ＲＦ源９８２６に電気的に接続された増強装置９８２５を含んでいる。二次チャンバ９８２０は、真空ポンプ９８４５に流体連通しており、また、窓又は孔９８３０を通じて光源９８０２に光学的に結合しており、窓又は孔９８４０を通じて検出器９８５０に光学的に結合している。真空ポンプ９８４５は、増強装置９８２５を用いて試料を原子化及び／又はイオン化できる二次チャンバ９８２０内へ、試料を一次チャンバ９８０４から引き込むのに用いることができる。パージポート９８５２及び９８５４は、空気又は酸素による光源９８０２からの光の望ましくない吸収を防ぐように、検出器９８５０から空気又は酸素をパージするために、検出器９８５０内への不活性ガスを導入するのに用いることができる。この構成を用いて、二次チャンバ９８２０内の試料により吸収された光の量を、検出器９８５０により検出することができる。しかも、直角の構成により、一次チャンバ９８０４内のプラズマ９８０６からの信号を最小化することができ、また、プラズマ９８０６は、サンプリング・インタフェース９８２２に向かって移動するが、当該インタフェースは、空気が試料孔９８２４を通じて侵入することを防止する。実質的に空気も酸素も検出器９８５０の光路には存在しないので、低ＵＶの光を吸収する原子及びイオンを精度良く検出することができる。
本明細書に開示される実施例の要素を導入するときに、冠詞“ａ”、“ａｎ”、“ｔｈｅ”、“ｓａｉｄ”は、１以上の要素が存在することを意味することを意図している。「備える」、「含む」及び「有する」という用語は、非制限的であることを意図しており、列挙された要素の他に更なる要素が存在し得ることを意味している。実施例の様々な構成要素は、互いに入れ替えたり、他の実施例の様々な構成要素と置き換えたりすることができるということは、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて認識さ
れることであろう。参照により本明細書に組み込まれた何れの特許又は刊行物の用語の意味も、本明細書の開示に用いられる用語の意味と齟齬がある場合には、本明細書の開示における用語の意味が優先することを意図している。
特定の態様、実施例、及び実施形態を上に述べたが、開示された例示的な態様、実施例、及び実施形態の付加、置き換え、変形、及び改変が可能であることは、当技術分野の通常の技能を有する者により、本開示に基づいて認識されることであろう。
特定の例による増強装置の第１の例である。 特定の例により、火炎又は一次プラズマ源と共に用いるように構成された増強装置の例である。 特定の例により、火炎又は一次プラズマ源と共に用いるように構成された増強装置の例である。 特定の例による、マイクロ波空洞を備える増強装置の例である。 特定の例による、マイクロ波空洞を備える増強装置の例である。 特定の例による、パルス及び連続モードで増強装置を用いた例である。 特定の例による、パルス及び連続モードで増強装置を用いた例である。 特定の例による増強装置の例である。 特定の例による増強装置の例である。 特定の例による、増強装置を含む原子化装置の例である。 特定の例による、増強装置を含む原子化装置の別の例である。 特定の例による、電熱原子化源と増強装置とを有する原子化装置の例である。 特定の例による、プラズマ源と増強装置とを有する原子化装置の例である。 特定の例による誘導結合プラズマの例である。 特定の例による螺旋共振器の例である。 特定の例による、プラズマ源と増強装置とを含む原子化装置の別の例である。 特定の例による、径方向監視の例である。 特定の例による、軸方向監視の例である。 特定の例による、プラズマ源、第１増強装置、及び第２増強装置を含む原子化装置の例である。 特定の例による、多岐管又はインタフェースを含む第２チャンバの例である。 特定の例による、多岐管又はインタフェースを含む第２チャンバの例である。 特定の例による、火炎又は一次プラズマ源を有する第１チャンバと、増強装置を含む第２チャンバとを有する原子化装置の例である。 特定の例による、例えば図１４Ａの第２チャンバなどのチャンバにエネルギーを供給するのに適した別の増強装置の構成の例である。 特定の例による、プラズマ源を有する第１チャンバと増強装置を含む第２チャンバとの例である。 特定の例による、プラズマ源を有する第１チャンバと、第１増強装置と第２増強装置とを含む第２チャンバとの例である。 特定の例による、増強装置を含む発光分析装置の例である。 特定の例による、増強装置を含む単一ビーム型吸収分光装置の例である。 特定の例による、増強装置を含む二重ビーム型吸収分光装置の例である。 特定の例による、増強装置を含む質量分析装置の例である。 特定の例による、増強装置を含む赤外分光装置の例である。 特定の例による、蛍光分光法、燐光分光法又はラマン散乱法への使用に適した増強装置を有する装置の例である。 特定の例による、増強装置を含む装置に組み合わせ可能なガスクロマトグラフの例である。 特定の例による、増強装置を含む装置に組み合わせ可能な液体クロマトグラフの例である。 特定の例による、増強装置を含む装置と共に用いるのに適した核磁気共鳴分光計の例である。 特定の例による、増強装置を含む溶接用トーチの例である。 特定の例による、増強装置を含むＤＣ又はＡＣアーク溶接機の例である。 特定の例による、増強装置を含むＤＣ又はＡＣアーク溶接機の別の例である。 特定の例による、増強装置を備えるハンダ付け又はろう付け用に構成された装置の例である。 特定の例による、増強装置を含むプラズマ切断機の例である。 特定の例による、増強装置を含む蒸着装置の例である。 特定の例による、増強装置を含むスパッタリング装置の例である。 特定の例による、増強装置を含む分子線エピタキシャル成長装置の例である。 特定の例による、第１増強装置と、選択自由な第２増強装置とを含む反応チャンバの例である。 特定の例による、増強装置を含み放射性廃棄物処理に適した装置の例である。 特定の例による、増強装置を含む光源を提供する装置の例である。 特定の例による、原子化源及びマイクロ波源を含む装置の例である。 特定の例による、コンピュータ制御されるハードウェア構成の例である。 特定の例による、プラズマを生成する励起源の例である。 特定の例による、増強装置に電力を供給するのに用いられる供給及び制御ボックスを示す。 特定の例による、増強装置に電力を供給するのに用いられる供給及び制御ボックスを示す。 特定の例による、増強装置に電力を供給するのに用いられる供給及び制御ボックスを示す。 特定の例による、図３７〜３９に示す電源及び制御ボックスに用いられた制御ボードを示す。 特定の例による、図３７〜３９に示す電源及び制御ボックスに用いられた回路の概略図である。 特定の例による、図３７〜３９に示すプラズマ励起源からのインタフェースボードから電源及び制御ボックスの固体リレーへの配線の写真である。 特定の例による、図３７〜３９に示す電源及び制御ボックスの固体リレーである。 特定の例による、図３７〜３９に示す増強装置制御ボックスに電力を供給する構成である。 特定の例による、原子化装置の上方にある光学的プラズマセンサの配置を示す。 特定の例による、手動制御ハードウェアの構成を示す。 特定の例による、手動制御ハードウェアの構成を示す。 特定の例による、本明細書に記載の実施例３で用いられるハードウェア構成である。 特定の例による、噴霧器及び注入器を含む実施例３で用いられる特定の構成要素を示す。 特定の例による、プラズマを有するチャンバを含み、増強装置をオフしたときの装置の写真である。 特定の例による、プラズマを有するチャンバを含み、増強装置をオンしたときの装置の写真である。 特定の例による、実施例４で用いられたハードウェア構成である。 特定の例による、インタフェースとヒートシンクとを含む、図５２に示すハードウェア構成の特定の構成要素を示す。 特定の例による、巻数が１７と１／２回のコイルを含む増強装置の拡大図である。 特定の例による、図５２のハードウェア構成に用いられる第２チャンバの前方取り付けブロックを示す。 特定の例による、図５２のハードウェア構成に用いられる第２チャンバの取り付けインタフェース・プレートを示す。 特定の例による、図５２のハードウェア構成に用いられる第２チャンバの後方取り付けブロックを示す。 特定の例による、石英観測窓が取り付けられた第２チャンバの後方取り付けブロックを示す。 特定の例による、コンピュータ制御ハードウェア構成への使用に適した真空ポンプと電源との写真である。 特定の例による、本明細書に記載の実施例４を実行するのに用いられた真空ポンプの写真である。 特定の例による、プラズマを有する第１チャンバ及び増強装置をオフした第２チャンバを含む装置の写真である。 特定の例による、プラズマを有する第１チャンバ及び増強装置をオンした第２チャンバを含む装置の写真である。 特定の例による、プラズマを有する第１チャンバ及び増強装置をオンした第２チャンバを含む装置の写真である。 特定の例による、プラズマを有する第１チャンバ及び増強装置をオンした第２チャンバを含む装置の写真である。 特定の例による、プラズマを有する第１チャンバ及び増強装置をオンした第２チャンバを含む装置の写真である。 特定の例による、本明細書に記載の増強装置との使用に適した原子化源の径方向概略図である。 特定の例による、本明細書に記載の増強装置との使用に適した原子化源を径方向に見た別の径方向概略図である。 特定の例による、増強装置を有する原子化源の径方向概略図である。 特定の例による、増強装置を有する原子化源の別の径方向概略図である。 特定の例による、増強装置をオフした原子化装置の径方向拡大概略図である。 特定の例による、増強装置をオンした原子化装置の径方向拡大概略図である 特定の例による、原子化装置の軸方向図である。 特定の例による、増強装置をオフした原子化装置の軸方向図である。 特定の例による、増強装置をオンした原子化装置の軸方向図である。 特定の例による、本明細書に開示される増強装置との使用に適した誘導結合プラズマの径方向図である。 特定の例による、本明細書に開示される増強装置との使用に適した誘導結合プラズマを、溶接用ガラス片を通して見た径方向図である。 特定の例による、誘導結合プラズマ中に導入される１０００ｐｐｍのイットリウムの発光経路長へのＲＦ電力の影響を示す径方向図である。 特定の例による、誘導結合プラズマ中に導入される１０００ｐｐｍのイットリウムのプラズマ放電と発光とを示す径方向図である。 特定の例による、誘導結合プラズマ中に導入される１０００ｐｐｍのイットリウムのプラズマ放電と発光とを、溶接用ガラス片を通して見たときの径方向図である。 特定の例による、誘導結合プラズマと増強装置とを含む装置である。 特定の例による、増強装置をオフした状態で、誘導結合プラズマ中に導入される５００ｐｐｍのイットリウムのプラズマ放電と発光とを、溶接用ガラス片を通して見たときの径方向図である。 特定の例による、増強装置をオンした状態で、誘導結合プラズマ中に導入される５００ｐｐｍのイットリウムのプラズマ放電と発光とを、溶接用ガラス片を通して見たときの径方向図である。 特定の例による、誘導結合プラズマ源と増強装置とを含む装置の斜視図である。 特定の例による、プラズマをオフしたときの誘導結合プラズマ源と増強装置とを含む装置の軸方向図である。 特定の例による、増強装置をオフした状態で、誘導結合プラズマ中の５００ｐｐｍのイットリウムからの発光の軸方向図である。 特定の例による、増強装置をオンした状態で、誘導結合プラズマ中の５００ｐｐｍのイットリウムからの発光の軸方向図である。 特定の例による、増強装置をオフした状態で、誘導結合プラズマ中の水からの発光の軸方向図である。 特定の例による、増強装置をオンした状態で、誘導結合プラズマ中の水からの発光の軸方向図である。 特定の例による、誘導結合プラズマを生成する第１チャンバと増強装置を有する第２チャンバとを含む装置の斜視図である。 特定の例による、第１チャンバから増強装置を有する第２チャンバへ向かって見た斜視図である。 特定の例による、第１チャンバの端部と増強装置を有する第２チャンバのインタフェースとの間の上面図である。 特定の例による、第２チャンバから増強装置のインタフェースへ向かって見た斜視図である。 特定の例による、図５８〜６１に示す第２チャンバとの使用に適した真空ポンプ及び流量計の写真である。 特定の例による、巻き数が６と１／２回である増強装置をオンした状態で、第２チャンバ内に吸引された５００ｐｐｍのナトリウムの発光を示す軸方向図である。 特定の例による、図９１の装置で観測された経路長を延ばすために、巻き数が１８と１／２回である増強装置を有する第２チャンバを用いたときの、吸引された５００ｐｐｍのナトリウムの発光を示す軸方向図である。 特定の例による、発光強度を高めるために、巻き数が１８と１／２回である増強装置を有する第２チャンバと高ＲＦ電力とを用いたときの、吸引された５００ｐｐｍのナトリウムの発光を示す軸方向図である。 特定の例による、電子レンジをオフしたときの電子レンジ内のろうそくの斜視図である。 特定の例による、電子レンジをオンしたときに、ろうそくの炎が、定在する電圧の最大点を通過するときの電子レンジ内の火炎源の斜視図である。 特定の例による、一次誘導コイルと増強装置とに電力を供給する単一電源を含む装置の斜視図である。 特定の例による、図９６Ａの装置を用いたイットリウム試料の発光を示す。 特定の例による、一次及び二次チャンバを有し、一次誘導コイルと増強装置とに電力を供給する単一ＲＦ源を備える装置の例である。 特定の例による、図９６Ａの装置を用いたときの、吸引された１０００ｐｐｍのイットリウムの発光を示す径方向拡大図である。 特定の例による、既存のＩＣＰ−ＯＥＳの構成の写真である。 特定の例による、低ＵＶ測定用に構成された発光分析計の概略図である。 特定の例による、動作中の図９８Ｂの構成の写真である。 特定の例による、低ＵＶ測定用に構成された分光計の概略図である。

Claims (23)

  1. 原子化源を備えるチャンバと、
    前記チャンバに無線周波エネルギーを供給する無線周波源を有するように構成された少なくとも１つの増強装置と、
    を備える原子化装置。
  2. 前記原子化源は火炎である、請求項１に記載の原子化装置。
  3. 前記火炎は、メタン／空気炎、メタン／酸素炎、水素／空気炎、水素／酸素炎、アセチレン／空気炎、アセチレン／酸素炎、及びアセチレン／亜酸化窒素炎からなる群から選択される、請求項２に記載の原子化装置。
  4. 前記原子化源は誘導結合アルゴンプラズマである、請求項１に記載の原子化装置。
  5. 前記原子化源はアーク又はスパークである、請求項１に記載の原子化装置。
  6. 前記チャンバは中空石英管である、請求項１に記載の原子化装置。
  7. 前記増強装置は、パルスモード又は連続モードで無線周波エネルギーを供給するように構成されている、請求項１に記載の原子化装置。
  8. 前記増強装置は、約２５ＭＨｚ〜約５０ＭＨｚの無線周波エネルギーを供給するように構成されている、請求項１に記載の原子化装置。
  9. 前記増強装置は、約１００ワット〜約２０００ワットの電力で無線周波エネルギーを供給するように構成されている、請求項１に記載の原子化装置。
  10. 前記増強装置は、無線周波発生器に電気的に接続された電線コイルを備える、請求項１に記載の原子化装置。
  11. 前記増強装置は、無線周波発生器に電気的に接続された誘導コイルを備える、請求項１に記載の原子化装置。
  12. 前記原子化源は、誘導結合プラズマを発生する無線周波誘導コイルとトーチとを備える、請求項１に記載の原子化装置。
  13. 前記原子化源を備える前記チャンバに流体連通する第２チャンバを更に備える、請求項１に記載の原子化装置。
  14. 前記第２チャンバは、前記第２チャンバの少なくとも一部に無線周波エネルギーを供給するように構成された増強装置を更に備える、請求項１３に記載の原子化装置。
  15. 前記第２チャンバは、前記原子化源を備える前記チャンバから前記第２チャンバ内へ試料を導入するオリフィスを備えるインタフェースを更に備える、請求項１３に記載の原子化装置。
  16. 前記第２チャンバは、前記原子化源を備える前記チャンバから前記第２チャンバ内へ試料を引き込むように構成された真空ポンプと流体連通している、請求項１５に記載の原子化装置。
  17. 前記インタフェースは、キャリアガスにより試料が約１５：１未満に希釈されるように、前記原子化源を備える前記チャンバから前記第２チャンバ内へ、前記試料を導入するように構成されている、請求項１５に記載の原子化装置。
  18. 前記増強装置は、前記原子化源による原子化を支援するように構成されている、請求項１に記載の原子化装置。
  19. 前記増強装置は、前記チャンバ内の原子を励起するように構成されている、請求項１に記載の原子化装置。
  20. 原子化源を備える第１チャンバと、
    前記第１チャンバに流体連通する第２チャンバと、
    を備え、
    前記第２チャンバは、前記第２チャンバに無線周波エネルギーを供給する無線周波源を有するように構成された少なくとも１つの増強装置を備える、
    原子化装置。
  21. 前記第２チャンバは、前記第１チャンバから前記第２チャンバ内へ試料を導入するオリフィスを備えるインタフェースを更に備える、請求項２０に記載の原子化装置。
  22. 前記第２チャンバは、前記第１チャンバから前記第２チャンバ内へ試料を引き込むように構成された真空ポンプと流体連通している、請求項２１に記載の原子化装置。
  23. 誘導結合プラズマを備える第１チャンバと、
    前記第１チャンバに流体連通する第２チャンバと、
    を備え、
    前記第２チャンバは、前記第２チャンバに無線周波エネルギーを供給する無線周波源を有するように構成された少なくとも１つの増強装置を備える、
    原子化装置。
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