JP2011106961A - レーザーアブレーションicp分析法を用いた貴金属の分析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】貴金属を含む試料を秤量する工程S11と、試料に融剤を調合する工程S12と、融剤を調合させた試料を融解させる工程S13と、融解した試料から鉛ボタンを形成する工程S14と、鉛ボタンにレーザー光を照射して鉛ボタンの一部を微粒子にするアブレーション工程S151と、微粒子をヘリウム(He)ガスによりICP分析装置内へ搬送し(S152)、微粒子をイオン化させて分析するICP分析工程S153とを備える。
【選択図】図1
Description
鉛ボタンに照射するレーザー光の出力は、出力を高めるほど、後述するICP測定における貴金属のイオン強度が増加する。しかしながら、レーザー光の出力を高くしすぎると、生成する微粒子のサイズが大きくなり、ICP分析における貴金属のイオン強度のばらつきが大きくなる。鉛ボタンに照射するレーザー光の出力は、18mJ以下が好ましく、より好ましくは2〜18mJ(相対値20〜60%)、更に好ましくは約6mJ(相対値30%)である。また、レーザー照射径は拡げるほど、貴金属のイオン強度の増加に有効であるため、レーザー径を使用するLA装置の最大径(例えば780μm)に設定するのが好ましい。
LA工程S151において鉛ボタンから形成される微粒子は、LA工程S151に用いられるキャリアガスにより、ICP分析装置内へ搬送される。キャリアガスとしては、不活性ガスが用いられるが、中でも特にヘリウム(He)ガスを用いるのが好ましい。キャリアガスとしてヘリウムを用いると、アルゴンなどの不活性ガスに比べて鉛ボタンから生成する微粒子を大きくさせることなくICP分析装置へ導入することができ、その結果ICP分析における貴金属のイオン強度のばらつきを抑制でき、より精確な分析が行える。また、LA装置からICP分析装置へ微粒子を搬送する際のヘリウム(He)ガス流量においては、流量を多くしすぎると、Arプラズマにおいて微粒子の滞留時間が短くなるため、十分な貴金属のイオン強度を得ることができない場合がある。よって、微粒子を効率よくICP分析装置内へ搬送させ貴金属の十分なイオン強度を得るためには、LA装置内で流通させるヘリウム(He)ガスの流量を0.25〜0.35L/minに設定して微粒子を流量0.25〜0.35L/minでICP分析装置へ搬送させることが好ましく、より好ましくは、0.30L/minである。
搬送された微粒子は、ICP分析装置内のArプラズマにおいてイオン化させ、イオン化させた微粒子を分析系へ導入する。ICP分析装置としては、ICP質量分析装置(ICPMS)又はICP発光分析装置(ICPOES)が用いられる。ICP分析装置の選択は、分析対象に応じて好ましい装置を選択することができる。例えば、測定対象の物質の濃度が低い場合(例えば、0.00001〜5質量%)には、ICPOESよりもICPMSで測定する方が、比較的感度が高く精度も確保できる場合がある。一方、測定対象の物質の濃度が高い場合(例えば、5質量%を超える場合)には、ICPMSよりもICPOESで測定する方が有利となる場合もある。ICPMSにおいてもICPOESにおいても、基本的な測定条件は同様である。ICP分析装置は、高周波出力を上げるほど、微粒子のイオン化に寄与し、貴金属のイオン強度の増加に有効である。そのため、高周波出力はできるだけ高く設定するのが好ましく、例えば、1.5kW程度とすることができる。なお、ICP分析装置のArプラズマ維持及び微粒子をArプラズマへ搬送し、十分な貴金属のイオン強度を得るためには、ICP分析装置から導入するArキャリアガスの流量においても最適な範囲に設定することが好ましいが、流量を多くしすぎると、ヘリウム(He)ガスと同様に十分な貴金属のイオン強度を得ることができない場合がある。よって、アルゴン(Ar)ガス流量においても、最適な範囲(0.50〜0.60L/min)に設定する必要がある。ICP分析装置内に供給するガス流量の割合としては、一般的には微粒子の搬送及びArプラズマ維持を考慮した場合、He:Ar=1:1とすることができるが、より最適なガス流量の割合としては、He:Ar=1:2とするのが好ましい。なお、ここで「最適なガス流量の割合」とは、He流量についてはLA装置側の流量計を基準とし、Ar流量はICP分析装置側で求めた値を基準とした場合におけるHeガスとArガスの流量の割合を定義するものであり、Arガス流量にはシースガスも含まれる。
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの考案を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。
−検量線の作製−
濃度が既知の5種類の試料を用意し、試料を秤量し、融剤を調合させた試料をそれぞれるつぼに入れて還元状態で融解させ、融解させた試料を、鉛ボタンとスラグに分離させ、ルテニウム添加量及びイリジウム添加量が互いに異なる鉛ボタンを形成した。得られた鉛ボタンをイー・エス・アイ・ジャパン社製UP−266MACRO型のLA装置へ導入した。LA装置の仕様は、レーザー波長266nm、レーザー最大出力40mJ以上(相対値100%)、レーザー照射径20〜780μm、繰り返し周波数1〜10Hzとし、スキャン速度はμmオーダーで可変可能であった。レーザー出力を6mJ、レーザー照射径780μm、Heガス流量0.30L/min、スキャン速度20μmとし、line測定を行った。このようなLA装置を用いて鉛ボタンにレーザー光を当て、鉛ボタンの一部を微粒子化した。微粒子化した試料をHeガス流量0.30L/minでICP分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製SPQ9400型及びSPQ9700型(CRI搭載))内へ搬送し、微粒子をイオン化させて、分析を行った。ICPMSの高周波出力は1.5kW、Arキャリアガス流量は0.55L/min、シースガス流量は0.05L/minであり、鉛ボタン中に吸収したルテニウム、イリジウムに関して得られた検量線の例を図3及び図4に示す。図3及び図4のグラフから分かるように、鉛ボタン中のルテニウム、イリジウムにおいて良好な検量線を引くことができる。更にスペクトル干渉が認められる場合の抑制効果策としてCRI技術を活用することとし、水素/或いはヘリウムをスキマーコーンから供給した。
−検量線の作製−
7種類の検量線用標準試料を秤量し、各試料に融剤を調合し、還元状態で融解させ、融解させた試料を、鉛ボタンとスラグに分離させ、貴金属を鉛ボタン中に捕集させた。得られた鉛ボタンをイー・エス・アイ・ジャパン社製UP−266MACRO型のLA装置へ導入した。LA装置の仕様は、レーザー波長266nm、レーザー最大出力40mJ以上(相対値100%)、レーザー照射径20〜780μm、繰り返し周波数1〜10Hzとし、スキャン速度はμmオーダーで可変可能であった。レーザー出力を6mJ、レーザー照射径780μm、Heガス流量0.30L/min、スキャン速度20μmとし、line測定を行った。このようなLA装置を用いて鉛ボタンにレーザー光を当て、鉛ボタンの一部を微粒子化した。微粒子化した試料をHeガス流量0.30L/minでICP分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製SPQ9400型及びSPQ9700型(CRI搭載))内へ搬送し、微粒子をイオン化させて、分析を行った。ICPMSの高周波出力は1.5kW、Arキャリアガス流量は0.55L/min、シースガス流量は0.05L/minであり、内標準法により求めた検量線の例を図5〜8に示す。更にスペクトル干渉が認められる場合の抑制効果策としてCRI技術を活用することとし、スキマーコーンから水素/或いはヘリウムをスキマーコーンから供給した。
−試料A、B、Cの分析−
試料A、B、Cに関し、検量線の作製と同様の工程により分析を行い、作製した検量線を用いてイオンカウント数の比に対応する試料中の測定元素の濃度を求めた。分析結果を表1に示す。
7種類の検量線用標準試料に対し、図2に示す従来法(JIS M8111に準拠)を用いて分析を行った。図2の試料秤量工程S21、調合工程S22、融解工程S23、鉛ボタン成形工程S24までは、実施例2と同様の操作を行った。その後灰吹工程S25において、得られた鉛ボタンを灰吹炉内で加熱されたキューペル上に載せ、灰吹炉内で灰吹きした。次に、ビード秤量工程S26において、得られたビードの質量を秤量した。次に、酸分解・Ag分離・定容工程S27において、得られたビードを硫酸中に入れ、銀を溶解させ、洗浄により銀を分離させて試料を定容し、試料をICP−OES装置に導入して分析を行い、検量線を作製した。
−試料A、B、Cの分析−
実施例2と同様の試料A、B、Cに関し、図2に示す従来法に沿って分析を行い、試料中の測定元素の濃度を求めた。分析結果を表1に示す。
S12、S22 調合工程
S13、S23 融解工程
S14、S24 鉛ボタン成形工程
S15 LA−ICP測定工程
S25 灰吹工程
S26 ビード秤量
S27 酸分解・Ag分離、定容工程
S28 ICPOES測定工程
Claims (5)
- 貴金属を含む試料を秤量する工程と、
前記試料に融剤を調合する工程と、
前記融剤を調合させた前記試料を融解させる工程と、
融解した前記試料から鉛ボタンを形成する工程と、
前記鉛ボタンにレーザー光を照射して前記鉛ボタンの一部を微粒子にするアブレーション工程と、
前記微粒子を不活性ガスによりICP分析装置内へ搬送し、前記微粒子をイオン化させて分析するICP分析工程と
を備えることを特徴とするレーザーアブレーションICP分析法を用いた貴金属の分析方法。 - 前記微粒子を、流量0.25〜0.35L/minのヘリウム(He)ガスによりICP分析装置へ搬送する請求項1に記載のレーザーアブレーションICP分析法を用いた貴金属の分析方法。
- 前記アブレーション工程が、18mJ以下のレーザー出力において、前記鉛ボタンの一部を微粒子にする請求項1又は2に記載のレーザーアブレーションICP分析法を用いた貴金属の分析方法。
- ICP分析工程が、キャリアガスとしてアルゴン(Ar)ガスを流量0.45〜0.55L/minで供給する請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーザーアブレーションICP分析法を用いた貴金属の分析方法。
- 前記ICP分析装置が、ICP質量分析装置又はICP発光分析装置である1〜4のいずれか1項に記載のレーザーアブレーションICP分析法を用いた貴金属の分析方法。
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