JP2010169510A - 原子吸光光度計および黒鉛管 - Google Patents

Abstract

【課題】分析時間の短縮と測定精度の向上とが可能な原子吸光光度計および黒鉛管を提供する。
【解決手段】原子吸光光度計の加熱手段内に配置される黒鉛管４１は、第１および第２に試料注入口４４ａ，４４ｂと、これらの試料注入口からそれぞれ注入された測定試料が保持される第１および第２の試料保持部４６ａ，４６ｂと、これらの試料保持部に保持された試料の液滴を互いに隔てるための一対の凸部４８ａ，４８ｂとを備える。これにより、凸部４８ａ，４８ｂが隔壁として作用し、第１の試料注入口４４ａと第２の試料注入口４４ｂとを近づけても、試料保持部内の試料の液滴が接触することを防いで、液滴の比表面積を大きくかつ半径を小さい状態で保って蒸発時間を短くできる。
【選択図】図２

Description

本発明は、加熱して原子化させた試料を吸光分析することにより金属元素の分析を行う原子吸光光度計およびこれに用いられる黒鉛管に関する。

試料を原子化させて吸光分析により金属元素の分析を行う原子吸光光度計として、電気加熱炉を使用した原子吸光光度計が知られている（例えば特許文献１参照）。このタイプの原子吸光光度計は通常、黒鉛管の注入口１箇所から液体の測定試料を２０μＬ〜４０μＬの範囲で注入し、測定試料の水分を蒸発させる乾燥段階および有機物等を燃焼させ灰化する灰化段階を経る。そして、最終的に測定試料が原子化する温度まで加熱して原子吸光分析を行う。試料の乾燥時間、試料灰化時間および原子化時間は、分析者が試料注入量、試料成分および分析元素に応じて決定し、加熱温度プログラムとして制御部に入力して分析を行う。

特に、測定試料の乾燥時間と灰化時間は、測定試料の注入量に左右されるため、分析者が注入量に応じて設定する必要が有る。設定する時間は、注入量を増加させた場合は長く、減少させた場合は短くする。

また、測定精度の向上を図ることを目的として、黒鉛管の試料注入口を２箇所以上備えた原子吸光光度計が提案されている（特許文献２参照）。この原子吸光光度計では、２箇所以上の試料注入口から測定試料を注入すると、黒鉛管内面の試料保持部に複数の液滴が収容される。

特開平１−１７６９４４号公報 特開２００６−５８２７２号公報

ところで、分析者は測定の感度、すなわち検出限界を上げるために、試料注入量を増加させて吸光度を上げる傾向があり、試料を増やした分だけ試料の乾燥時間と灰化時間とを長くする必要がある。一方で、分析時間を短縮するためには、乾燥時間と灰化時間とを短くしなければならない要請がある。

しかし、例えば特許文献１に記載されるような従来の原子吸光光度計では、試料の注入を黒鉛管の注入口１箇所のみから行うので、注入した試料の分布が１箇所に集中する。このため、試料量が例えば２０μＬの場合も１０μＬの場合も一つの液滴となり、２０μＬの場合は、比表面積、つまり単位時間あたりの表面積、または単位体積あたりの表面積が、１０μＬより小さくなる。また、２０μＬの液滴は、１０μＬの液滴より半径が大きくなるため、ケルビン方程式による蒸気圧が低くなる。したがって、試料量が多くなるに連れて液滴の蒸発時間を長くとる必要がある。

また、特許文献２に記載される原子吸光光度計では、試料保持部に保持される各々の液滴の距離を離すと、黒鉛管加熱時に内面の温度分布にムラが生じて測定精度に悪影響を与える。このため、各々の液滴の距離は近づける必要があるが、近づけた場合には、隣り合う液滴が接触して大きな液滴となる虞がある。したがって、試料注入口が１つの場合と同様に、液滴の比表面積が小さくなるとともに半径が大きくなり、蒸発時間を長くとることになる。

つまり、試料注入量を増加させて測定の感度を上げるためには、加熱温度プログラムの時間を長く設定する必要があり、このことが分析時間の増加の要因となっている。また、黒鉛管への試料注入量が増加するに連れて、試料液滴の形状および分布が測定毎に変化しやすくなるため、原子化時の原子吸光(吸光度)に変動が生じて測定精度に悪影響を与えている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、分析時間の短縮と測定精度の向上とが可能な原子吸光光度計および黒鉛管を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明の原子吸光光度計は、試料容器から測定試料を吸引して黒鉛管に注入する分注ノズルを保持して前記試料容器と前記黒鉛管との間を移動する分注アームを備えた分注手段と、前記黒鉛管に電流を流すことにより加熱して前記黒鉛管に注入した前記測定試料を原子化する加熱手段と、原子化した前記測定試料に対して測定光を照射する発光手段と、前記加熱手段を通過した前記測定光を任意の波長毎に分光する分光手段と、分光された光を検出する検出手段と、この検出手段により出力された信号から吸光度を算出する演算手段と、前記黒鉛管への前記測定試料の注入量と前記黒鉛管の加熱温度および加熱時間とを指示入力する入力手段と、前記各手段の制御を行う制御手段とを有する原子吸光光度計であって、前記黒鉛管は、複数の試料注入口と、これらの試料注入口からそれぞれ注入された前記測定試料が保持される試料保持部と、これらの試料保持部に保持される前記測定試料を互いに隔てる凸部とを備える。

好ましくは、前記試料保持部および前記凸部では、前記黒鉛管に流れる前記電流の方向と直交する方向における、前記黒鉛管の肉厚部の断面積が等しい。

また、好ましくは、前記分注アームは、前記黒鉛管の長手方向に沿う第１の方向および当該第１の方向と直交する方向に直線状に移動する。

また、好ましくは、前記制御手段からの制御により、前記試料注入口からそれぞれ等量の前記測定試料が注入される。

また、好ましくは、前記測定試料は、前記制御手段からの制御により、前記分注ノズルで一度に吸引され、前記試料注入口からそれぞれ等分量に分けて注入される。

また、好ましくは、前記測定試料は、前記制御手段からの制御により、前記試料注入口毎に、前記分注ノズルで吸引された全量が前記試料注入口から注入される。

本発明の黒鉛管は、複数の試料注入口と、これらの試料注入口からそれぞれ注入された測定試料が保持される試料保持部と、これらの試料保持部に保持される前記測定試料を互いに隔てる凸部とを備える。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、黒鉛管は、複数の試料注入口と、これらの試料注入口からそれぞれ注入された測定試料が保持される試料保持部と、これらの試料保持部に保持される測定試料を互いに隔てる凸部とを備えるので、試料注入口から各々注入された測定試料の液滴は、凸部で互いに隔てられて接触しない。したがって、黒鉛管に注入した測定試料の比表面積を大きくするとともに半径を小さくでき、かつその状態を保持することができる。

これにより、分析時間の短縮と測定精度の向上とが可能になる。

本発明の原子吸光光度計の一実施の形態の概略構成を示す概略構成図である。 （ａ）は図１の黒鉛管の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う半断面斜視図、（ｃ）は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。 （ａ）は図２（ｃ）のII−II線に沿う断面図、（ｂ）は図２（ｃ）のIII−III線に沿う断面図、（ｃ）は図２（ｃ）のIV−IV線に沿う断面図である。 （ａ）は図１の黒鉛管の第１の変形例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う半断面斜視図、（ｃ）は（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図１の黒鉛管の第２の変形例を示す図４（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 測定試料の乾燥段階から灰化段階、原子化に至るまでの吸光度変化をリアルタイムのグラフで表示している表示部の一例である。 原子化段階の水平方向（電流方向）の黒鉛管温度分布である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。

図１は、本発明の原子吸光光度計の一実施の形態の概略構成を示す概略構成図である。図２（ａ）は図１の黒鉛管の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う半断面斜視図、（ｃ）は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。図３（ａ）は図２（ｃ）のII−II線に沿う断面図、（ｂ）は図２（ｃ）のIII−III線に沿う断面図、（ｃ）は図２（ｃ）のIV−IV線に沿う断面図である。

図１に示すように、原子吸光光度計１は、制御手段および演算手段としての中央処理装置１０と、入力手段および出力手段としての操作部２０と、分注手段としての分注装置３０と、加熱手段としての電気加熱炉４０と、発光手段としての光源５０と、分光手段としての分光器６０と、検出手段としての検知器（光電子増倍管）７０とから主に構成されている。そして、測定時には、分注装置３０内に試料（測定試料）３１の入った試料容器３２が、電気加熱炉４０内に黒鉛管４１がそれぞれ配置される。なお、黒鉛管４１は、水平方向に長手であり、いずれの部分も同一の黒鉛(グラファイト)からなる管である。

中央処理装置１０は、原子吸光光度計１の有する上述した各手段である操作部２０、分注装置３０、電気加熱炉４０、光源５０、分光器６０および検知器７０を制御する。なお、電気加熱炉４０は加熱制御部１１を介して、分光器６０および検知器７０はＡ／Ｄ変換器８０を介して、中央処理装置１０によりそれぞれ制御される。

分注装置３０は、水平（左右）方向移動レール３３と、鉛直（高さ）方向移動レール３４と、これらのレールに沿って水平方向（黒鉛管の長手方向に沿う第１の方向）および鉛直方向（第１の方向に直交する方向）に直線状に動かされることで、試料容器３２と黒鉛管４１との間を移動する分注アーム３５とを備えている。分注アーム３５は、水平方向移動レール３３に沿って移動する第１のアーム３５ａと、この第１のアーム３５ａの表面に配置されて鉛直方向移動レール３４に沿って移動する第２のアーム３５ｂとを有している。そして、第２のアーム３５ｂにおいて、試料容器３２から試料３１を吸引して黒鉛管４１に注入する分注ノズル３６を保持するとともに、この分注ノズル３６をシリンジポンプ３７と接続している。なお、分注ノズル３６とシリンジポンプ３７は、中央処理装置１０により制御される。

電気加熱炉４０は、炉内に電源４２と、これに接続された一対の電極４３ａ，４３ｂとを備えており、一対の電極４３ａ，４３ｂ間に黒鉛管４１が配置されるようになっている。また、電気加熱炉４０の中央部には、水平方向に沿って光源５０から照射された測定光５１を通過させる図示しない貫通孔が形成されている。

電気加熱炉４０は、操作部２０より予め入力および設定された加熱プログラムにしたがい、加熱制御部１１により電源４２にて加熱制御を行う。これにより、黒鉛管４１は電源４２から流された電流により通電加熱され、黒鉛管４１に注入された試料３１が乾燥段階および灰化段階を経て原子化される。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、黒鉛管４１は、図１に示した光源５０側から順に、第１の試料注入口４４ａと第２の試料注入口４４ｂとの２つの試料注入口を備えている。

黒鉛管４１内面には、光源から照射された測定光および電源から流された電流を通す貫通孔４５が、水平方向に沿って形成されている。また、黒鉛管４１の中央部は一対の大径部４１ａ，４１ｂとなっており、この大径部４１ａ，４１ｂの上端に、上述した第１および第２の試料注入口４４ａ，４４ｂが形成されている。

そして、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、大径部４１ａ，４１ｂの内部には、第１および第２の試料注入口４４ａ，４４ｂと各々つながって、それぞれ注入された試料を保持するための第１の試料保持部４６ａおよび第２の試料保持部４６ｂ（以下、単に試料保持部という。）が、貫通孔４５の外周に沿って形成されている。試料保持部４６ａ，４６ｂは貫通孔４５より大径であり、径差により貫通孔４５との境に段差４７が形成される。この段差４７により、試料保持部４６ａ，４６ｂ内の試料の液滴が貫通孔４５に流出せずに保持される。

試料保持部４６ａ，４６ｂの間には、注入された試料の液滴を互いに隔てるための一対の凸部４８ａ，４８ｂが、黒鉛管４１内面の鉛直方向両端から突出して形成されている。凸部４８ａ，４８ｂは、傾斜状に突出するとともに、黒鉛管４１の外面に、内面側の傾斜よりも緩い傾斜状の切り欠き４９ａ，４９ｂがそれぞれ形成されている。

これにより、凸部４８ａ，４８ｂでは、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、鉛直方向、つまり黒鉛管４１に流れる電流ｉ（図２（ｃ）参照）の方向と直交する方向における、黒鉛管４１の肉厚部の断面積ｓが、いずれの部分においても、試料保持部４６ａ，４６ｂの同じ方向における黒鉛管４１の肉厚部の断面積ｔと等しくなっている。なお、図３では、理解を容易にするために、中空部において可視できる部分は敢えて省略している。

試料保持部４６ａ，４６ｂは、図２に示した黒鉛管４１の水平方向両端間の距離ｌと、試料保持部４６ａ，４６ｂの水平方向両端間の距離ｍとの比が３：１に近いことが好ましい。距離ｍの値をこれより大きくするに連れ、黒鉛管４１加熱時にその内面の温度分布にムラが生じて測定精度に悪影響を与える虞がある。また、距離ｍの値をこれより小さくすると、凸部４８ａ，４８ｂの形成が困難になる。

図２（ｃ）に示した凸部４８ａ，４８ｂの黒鉛管４１内面からの突出距離αは、段差４７の黒鉛管４１内面からの突出距離βと同程度であることが好ましい。突出距離αをこれより短くすると、試料保持部４６ａ，４６ｂ内の試料の液滴が凸部４８ａ，４８ｂを超えて接触することがあり、これより長くしても加工コストが嵩むだけである。

なお、試料３１が保持されるのは試料保持部４６ａ，４６ｂの底部側であるので、底部側のみに凸部を形成することも可能であるが、この場合は、黒鉛管４１加熱時の温度分布にムラが生じる虞があり、加工も難しくなる。したがって、図２に示したように、一対の凸部４８ａ，４８ｂを形成することが好ましい。

原子吸光光度計１の測定時の動作を、図１を参照しながら説明する。まず、操作部２０により、分析者が予め試料の分注量や黒鉛管の加熱温度および加熱時間等の分析条件の設定を行う。

具体的な設定項目としては、測定元素、測定波長、黒鉛管への試料注入量および黒鉛管の加熱温度プログラム（以下、単に加熱温度プログラムという。）がある。加熱温度プログラムにおいては、乾燥段階の開始温度、終了温度および加熱時間と、灰化段階の開始温度、終了温度および加熱時間と、原子化段階の温度および加熱時間とを設定する。乾燥段階の加熱時間と灰化段階の加熱時間は、黒鉛管への試料注入量と比例して時間の増加減を行う。

次に、分注アーム３５が、第１のアーム３５ａにより水平方向移動レール３３に沿って試料容器３２上に移動した後、第２のアーム３５ｂにより鉛直方向移動レール３４に沿って下降して分注ノズル３６が試料容器３２内の試料３１に入る。そして、シリンジポンプ３７が、予め設定された黒鉛管への試料注入量にしたがい、中央処理装置１０からの制御により、分注ノズル３６から一定量の試料３１を吸引する。

次に、分注アーム３５は、第２のアーム３５ｂにより鉛直方向移動レール３４に沿って上昇する。第１のアーム３５ａにより水平方向移動レール３３に沿って黒鉛管４１の第１の試料注入口４４ａ上に移動した後、第２のアーム３５ｂにより鉛直方向移動レール３４に沿って下降して分注ノズル３６が第１の試料注入口４４ａから黒鉛管４１の内部に入る。そして、シリンジポンプ３７が、予め設定された黒鉛管への試料注入量の半分の量（試料注入量を試料注入口の数で割った量）を、中央処理装置１０からの制御により、分注ノズル３６から試料保持部４６ａに注入する。

つづいて、同様に、分注アーム３５は上昇して第２の試料注入口４４ｂ上に移動した後、下降して分注ノズル３６が第１の試料注入口４４ｂから黒鉛管４１の内部に入る。そして、シリンジポンプ３７が、試料容器３２から吸引した試料３１の残りの量、つまり第１の試料注入口４４ａからの試料注入量と等量の試料を、中央処理装置１０からの制御により、分注ノズル３６から試料保持部４６ｂに注入する。注入後、分注アーム３５は上昇して分注ノズル３６が黒鉛管４１の外に移動する。

分注アーム３５の作動後、光源５０から測定光５１が、電気加熱炉４０の貫通孔および黒鉛管４１の貫通孔４５を通って試料保持部４６ａ，４６ｂ内の試料３１に照射される。また、加熱制御部１１が、加熱温度プログラムにしたがい電気加熱炉４０の加熱制御を行い、黒鉛管４１は電源４２により通電加熱される。加熱温度プログラムは、試料３１の水分を蒸発させる乾燥段階から始まり、試料３１の有機物等を燃焼させる灰化段階の加熱を経た後、試料３１を原子化させる原子化段階で吸光度を得る。

試料３１を通過した測定光５１は、分光器６０に導かれる。そして、この分光器６０では測定光５１が任意の波長毎に分光され、測定対象となる特定の測定波長の光のみが分光器６０から出射される。

出射された測定光５１は検知器７０に導かれ、検知器７０では検出された光の強度を電気信号に変換してＡ／Ｄ変換器８０に出力し、Ａ／Ｄ変換器８０は電気信号をデジタル信号として中央処理装置１０に出力する。中央処理装置１０では、デジタル信号から吸光度を算出して記憶する。また、算出した吸光度を操作部２０に出力するとともに、操作部２０に接続された表示部２１に表示する。

このように、原子吸光光度計１は、黒鉛管４１に、第１の試料注入口４４ａおよび第２の試料注入口４４ｂの２つの試料注入口と、これらに対応する試料保持部４６ａ，４６ｂと、試料保持部４６ａ，４６ｂ内に保持される試料３１の液滴を互いに隔てる凸部４８ａ，４８ｂとを備えたので、分析時間の短縮と測定精度の向上とを図ることができる。

黒鉛管が試料注入口を複数備えるだけでは、各試料注入口毎に分けて試料を注入しても、各試料保持部に保持された試料の液滴が接触し、液滴の比表面積が小さくなるとともに半径が大きくなり蒸発時間が長くなる虞がある。ここで、試料の液滴の接触を防ぐために、試料保持部を互いに離すことが考えられる。しかし、その場合には、黒鉛管加熱時に、常温の試料と加熱されて極めて高温となっている黒鉛管との温度差により、内面の温度分布にムラが生じて測定精度に悪影響を及ぼす。

一方、原子吸光光度計１では、凸部４８ａ，４８ｂを備えたことで、これらが隔壁として作用し、第１の試料注入口４４ａと第２の試料注入口４４ｂとを近づけても、試料保持部４６ａ，４６ｂ内の試料の液滴が接触することを防いで、液滴の比表面積を大きくかつ半径を小さい状態で保って蒸発時間を短くできる。

また、原子吸光光度計１は、凸部４８ａ，４８ｂで、黒鉛管４１に流れる電流の方向と直交する方向における、黒鉛管４１の肉厚部の断面積ｓが、いずれの部分においても、試料保持部４６ａ，４６ｂの同じ方向における黒鉛管４１の肉厚部の断面積ｔと等しいので、測定精度のさらなる向上を図ることができる。

つまり、黒鉛管４１内面の貫通孔４５を流れる電流は一定であるので、肉厚部の断面積が増える部分があると、その部分で抵抗が増して温度分布に変化が生じやすくなることがある。そこで、上述したように、凸部４８ａ，４８ｂでは、黒鉛管４１の肉厚部の断面積を試料保持部４６ａ、４６ｂのそれと等しくし、抵抗を一定として温度分布に変化を生じさせないようにして測定精度の向上を図っているのである。

さらに、原子吸光光度計１は、中央処理装置１０からの制御により、第１の試料注入口４４ａと第２の試料注入口４４ｂとで、等量の試料３１が注入されるので、各試料注入口から注入した試料の液滴を同じ時間で蒸発させることができ、分析時間のさらなる短縮を図ることができる。

さらに、原子吸光光度計１は、分注ノズル３６により、試料容器３２から一度で試料３１を吸引し、各試料注入口から等しい量の試料３１を黒鉛管４１に注入するので、分注アーム３５の作動時間を短くでき、分析時間のさらなる短縮を図ることができる。

さらに、原子吸光光度計１は、分注アーム３５が、水平方向および鉛直方向に直線状に移動するので、分注ノズル３６により、第１の試料注入口４４ａおよび第２の試料注入口４４ｂの２つの試料注入口に試料を注入することができる。つまり、分注アームが円弧状に移動する場合は、試料注入口が増えたことに対応して柔軟に移動方法を変更することが難しいが、原子吸光光度計１では分注アーム３５が二方向に直線状に移動するので、試料注入口が増やしてもそれに対応して移動方法を柔軟に変更することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、前記実施の形態では、原子吸光光度計１は、内面に傾斜状に突出するとともに、外面に切り欠き４９ａ，４９ｂが形成された凸部４８ａ，４８ｂを備えた黒鉛管４１を用いているが、例えば以下の変形例の黒鉛管を用いてもよい。

図４（ａ）は図１の黒鉛管の第１の変形例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う半断面斜視図、（ｃ）は（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、黒鉛管９０は、内面に凸部９１ａ，９１ｂが段状に突出して形成されており、この凸部９１ａ，９１ｂは黒鉛管９０の外面に切り欠きが形成されていない。なお、切り欠きがないことに伴い、試料保持部４６ａ，４６ｂは連続した大径部４１ｃの内面に備えられている。このように、黒鉛管９０では、凸部９１ａ，９１ｂの形状を単純にしたので、極めて高い耐熱性を有していても加工が容易となり、加工コストの削減を図ることができる。

図５は、図１の黒鉛管の第２の変形例を示す図４（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図５に示すように、黒鉛管９５は、内面に凸部９６ａ，９６ｂが傾斜状に突出して形成されており、この凸部９６ａ，９６ｂは黒鉛管９０の外面に切り欠きが形成されていない。つまり、凸部９６ａ，９６ｂは、黒鉛管４１の凸部４８ａ，４８ｂに比して切り欠き４９ａ，４９ｂが形成されてないことのみが異なる。

このように、黒鉛管９５では、凸部９６ａ，９６ｂの突出形状を傾斜状としたことで肉厚部の変異が緩やかになるとともに、切り欠きを形成しないことで加工も容易になるので、測定精度を高くできるのみならず、加工コストの削減をも図ることができる。なお、図５の黒鉛管９０は、斜視図で表すと図４（ａ）の黒鉛管４１と同じ形状になるので、斜視図による図示は敢えて省略する。

また、前記実施の形態では、原子吸光光度計１は、分注ノズル３６により、試料容器３２から一度で試料３１を吸引しているが、これに限らない。例えば、中央処理装置１０からの制御により、吸引した試料３１の全量を第１の試料注入口４４ａから注入した後に、再度試料容器３２から分注ノズル３６により当初吸引量と等量の試料３１を吸引して、第２の試料注入口に４４ｂから注入してもよい。つまり、試料３１は、試料注入口毎に、分注ノズル３６で吸引された全量を試料注入口から注入してもよい。

さらに、前記実施の形態では、原子吸光光度計１は、第１の試料注入口４４ａ、第２の試料注入口４４ｂの順に試料３１を注入しているが、これに限らず、注入順序を逆としてもよい。

さらに、前記実施の形態では、原子吸光光度計１は、試料注入口を２つ備えているが、これに限らず、複数であれば３つ以上備えていてもよい。ただし、黒鉛管４１内面の温度分布を考慮すると、試料注入口は２つであることが好ましい。

さらに、前記実施の形態では、原子吸光光度計１は、中央処理装置１０が、制御手段と演算手段とを兼ねているが、これに限らず、制御手段と演算手段とを別々に有していてもよい。

さらに、前記実施の形態では、原子吸光光度計１は、中央処理装置１０と加熱制御部１１とが分かれているが、これに限らず、両者を一体としてもよいし、加熱制御部１１を電気加熱炉４０に一体として備えていてもよい。

さらに、前記実施の形態では、原子吸光光度計１は、操作部２０が、入力手段と出力手段とを兼ねているが、これに限らず、入力手段と出力手段とを別々に有していてもよい。

さらに、前記実施の形態では、原子吸光光度計１は、分注アーム３５が、レールに沿って移動するが、これに限らず、例えばスリット等の公知のガイド部材に沿って移動するようにしてもよい。

以下、実施例によって、本発明をさらに説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されない。

（分析時間の測定）
図１に示した原子吸光光度計１に凸部４８ａ，４８ｂを備えた黒鉛管４１を用いて測定を行った。

分析条件としては、加熱温度プログラムにおいて、乾燥段階の開始温度、終了温度および加熱時間、灰化段階の開始温度、終了温度および加熱時間、原子化段階の温度および加熱時間を、表１に示すように設定し、５回連続測定を行った。

試料３１の量は２０μＬとし、試料容器３２から分注ノズル３６により２０μＬ吸引した後、第１の試料注入口４４ａ、第２の試料注入口４４ｂの順で１０μＬずつ黒鉛管４１内に注入した。

また、従来の試料注入口を１つだけ備えた黒鉛管を用いた原子吸光光度計によっても、各段階の温度および試料量を同じにして同様に測定を行った。この場合は、試料量の２０μＬ全てを試料注入口から黒鉛管内に注入した。

結果を図６および表１に示す。ここで、図６は、測定試料の乾燥段階から灰化段階、原子化に至るまでの吸光度変化をリアルタイムのグラフで表示している表示部の一例である。なお、図６のグラフ中、横軸は測定時間（秒）、縦軸は吸光度である。

図６および表１の結果から、本発明での測定は、従来の黒鉛管での測定と比較して、加熱温度プログラムの合計時間を６３秒から３８秒に、約４０％の短縮が可能であることがわかった。

本発明では、黒鉛管への試料注入口を２箇所にすることにより、１箇所あたりの試料注入量を半分にできる。このため、１０μＬの一つの液滴は、２０μＬの液滴と比較して比表面積（単位時間あたりの表面積、または単位体積あたりの表面積）が大きくなるし、１０μＬの液滴は２０μＬの液滴より液滴の半径が小さくなるため蒸気圧が高くなり、蒸発時間が短くなる。こうした理由から、試料を乾燥させる時間および灰化させる時間を短くできる。

（温度分布の測定）
図２に示した黒鉛管４１内面の電流方向（水平方向）に沿った原子化段階における温度分布を測定した。結果を図７に示す。

図７に示すように、黒鉛管４１は、凸部４８ａ，４８ｂが形成された部分でも、試料保持部４６ａ，４６ｂと温度差がなく、温度分布に変化を生じさせないことがわかった。

つまり、黒鉛管４１は、凸部４８ａ，４８ｂと試料保持部４６ａ，４６ｂとで肉厚部の断面積を等しくしたので、内面の温度分布を均一化することができる。

本発明は、加熱して原子化させた試料を吸光分析することにより金属元素の分析を行う原子吸光光度計に利用可能である。

１ 原子吸光光度計
１０ 中央処理装置
１１ 加熱制御部
２０ 操作部
２１ 表示部
３０ 分注装置
３１ 試料（測定試料）
３２ 試料容器
３３ 水平（左右）方向移動レール
３４ 鉛直（高さ）方向移動レール
３５ 分注アーム
３５ａ 第１のアーム
３５ｂ 第２のアーム
３６ 分注ノズル
３７ シリンジポンプ
４０ 電気加熱炉
４１ 黒鉛管
４１ａ 大径部
４１ｂ 大径部
４１ｃ 大径部
４２ 電源
４３ａ 電極
４３ｂ 電極
４４ａ 第１の試料注入口
４４ｂ 第２の試料注入口
４５ 貫通孔
４６ａ 第１の試料保持部
４６ｂ 第２の試料保持部
４７ 段差
４８ａ 凸部
４８ｂ 凸部
４９ａ 切り欠き
４９ｂ 切り欠き
５０ 光源
５１ 測定光
６０ 分光器
７０ 検知器（光電子増倍管）
８０ Ａ／Ｄ変換器
９０ 黒鉛管
９１ａ 凸部
９１ｂ 凸部
９５ 黒鉛管
９６ａ 凸部
９６ｂ 凸部
ｉ 電流
ｌ 黒鉛管の水平方向両端間の距離
ｍ 試料保持部の水平方向両端間の距離
ｓ 黒鉛管の肉厚部の断面積
ｔ 黒鉛管の肉厚部の断面積
α 凸部の黒鉛管内面からの突出距離
β 段差の黒鉛管内面からの突出距離

Claims (7)

1. 試料容器から測定試料を吸引して黒鉛管に注入する分注ノズルを保持して前記試料容器と前記黒鉛管との間を移動する分注アームを備えた分注手段と、
   前記黒鉛管に電流を流すことにより加熱して前記黒鉛管に注入した前記測定試料を原子化する加熱手段と、
   原子化した前記測定試料に対して測定光を照射する発光手段と、
   前記加熱手段を通過した前記測定光を任意の波長毎に分光する分光手段と、
   分光された光を検出する検出手段と、
   この検出手段により出力された信号から吸光度を算出する演算手段と、
   前記黒鉛管への前記測定試料の注入量と前記黒鉛管の加熱温度および加熱時間とを指示入力する入力手段と、
   前記各手段の制御を行う制御手段とを有する原子吸光光度計であって、
   前記黒鉛管は、複数の試料注入口と、これらの試料注入口からそれぞれ注入された前記測定試料が保持される試料保持部と、これらの試料保持部に保持される前記測定試料を互いに隔てる凸部とを備えることを特徴とする原子吸光光度計。
2. 請求項１に記載の原子吸光光度計において、前記試料保持部および前記凸部では、前記黒鉛管に流れる前記電流の方向と直交する方向における、前記黒鉛管の肉厚部の断面積が等しいことを特徴とする原子吸光光度計。
3. 請求項１または２に記載の原子吸光光度計において、前記分注アームは、前記黒鉛管の長手方向に沿う第１の方向および当該第１の方向と直交する方向に直線状に移動することを特徴とする原子吸光光度計。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の原子吸光光度計において、前記制御手段からの制御により、前記試料注入口からそれぞれ等量の前記測定試料が注入されることを特徴とする原子吸光光度計。
5. 請求項４に記載の原子吸光光度計において、前記測定試料は、前記制御手段からの制御により、前記分注ノズルで一度に吸引され、前記試料注入口からそれぞれ等分量に分けて注入されることを特徴とする原子吸光光度計。
6. 請求項４に記載の原子吸光光度計において、前記測定試料は、前記制御手段からの制御により、前記試料注入口毎に、前記分注ノズルで吸引された全量が前記試料注入口から注入されることを特徴とする原子吸光光度計。
7. 原子吸光光度計に用いられる黒鉛管であって、複数の試料注入口と、これらの試料注入口からそれぞれ注入された測定試料が保持される試料保持部と、これらの試料保持部に保持される前記測定試料を互いに隔てる凸部とを備えることを特徴とする黒鉛管。

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