JP2016008918A - Inductively coupled plasma mass spectrometry method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて、連続して高精度に試料を分析することが可能な誘導結合プラズマ質量分析方法に関するものである。 The present invention relates to an inductively coupled plasma mass spectrometry method capable of continuously analyzing a sample with high accuracy using an inductively coupled plasma mass spectrometer.
誘導結合プラズマを用いた質量分析方法(以下、ICP−MSと称することがある)は、質量分析計に導入するイオン化源として誘導結合プラズマを用いたものであり、現在知られている元素の分析方法の中でも、最も高感度に定量、定性分析が可能な分析方法の1つである。 A mass spectrometry method using inductively coupled plasma (hereinafter sometimes referred to as ICP-MS) uses inductively coupled plasma as an ionization source to be introduced into a mass spectrometer, and is currently known for analyzing elements. Among the methods, it is one of the analytical methods capable of quantitative and qualitative analysis with the highest sensitivity.
ICP−MSは、アルゴンなどのキャリアガス中に試料液を噴霧して試料を含むミストを生成し、プラズマ装置によって構成成分を熱励起によりイオン化する。そして、イオン化された分析対象成分を含む構成成分を、円錐状の金属先端に細孔を有するサンプラーによって、真空状態の質量分析部に導入する。質量分析部は、集束レンズ、二重収束型質量分離部や四重極フィルターなどの質量分離装置、および検出器を備え、電気量として質量数に応じたイオンを計測する。この電気量と試料の濃度との関係より、試料中の目的成分の定量を行う(例えば、特許文献1を参照)。 In ICP-MS, a sample liquid is sprayed into a carrier gas such as argon to generate a mist containing a sample, and components are ionized by thermal excitation by a plasma apparatus. Then, the constituent component including the ionized component to be analyzed is introduced into the vacuum mass analyzer by a sampler having pores at the conical metal tip. The mass analysis unit includes a focusing lens, a mass separation device such as a double focusing type mass separation unit or a quadrupole filter, and a detector, and measures ions according to the mass number as an electric quantity. The target component in the sample is quantified based on the relationship between the amount of electricity and the concentration of the sample (see, for example, Patent Document 1).
ICP−MSは、大気圧下で生成したイオンを、細孔を有するサンプラーを通過させて真空状態まで一気に減圧する必要がある。このため、塩濃度が高い試料液を分析に用いた場合、サンプラーの表面に固化した試料が析出することがあった。このため、濃度が高い試料液を用いて、連続してICP−MSによって分析を行うと、サンプラーの表面に固化した試料が堆積して、質量分析部へのイオン導入量及びイオン導入効率が減少し、結果として分析感度が低下するという課題があった。 In ICP-MS, ions generated under atmospheric pressure need to be reduced in pressure to a vacuum state through a sampler having pores. For this reason, when a sample solution having a high salt concentration is used for analysis, a solidified sample may be deposited on the surface of the sampler. For this reason, if a sample solution with a high concentration is used for continuous analysis by ICP-MS, the solidified sample is deposited on the surface of the sampler, and the amount of ion introduction and the efficiency of ion introduction into the mass analyzer are reduced. As a result, there is a problem that the analysis sensitivity is lowered.
このため、塩濃度が高い試料液を用いて連続してICP−MSによる分析を行う場合、サンプラーの表面に試料が析出しないように、試料液の濃度を、例えば1mg/L程度まで希釈する方法が知られている。また、試料液を水など液体で希釈せずに、アルゴンガスなどの気体によって希釈する方法も知られている。 For this reason, when performing analysis by ICP-MS continuously using a sample solution having a high salt concentration, a method of diluting the concentration of the sample solution to, for example, about 1 mg / L so that the sample does not precipitate on the surface of the sampler. It has been known. There is also known a method of diluting a sample solution with a gas such as argon gas without diluting with a liquid such as water.
しかしながら、ICP−MSによる分析において、サンプラーの表面への試料の付着を軽減するために、塩濃度が高い試料液を液体やガスなどで希釈してから用いると、試料を構成する元素の検出感度及び分析精度が低下してしまうという課題があった。また、液体やガスなどの希釈媒体に含まれる不純物により、試料が汚染される懸念もあった。 However, in the analysis by ICP-MS, in order to reduce the adhesion of the sample to the surface of the sampler, if the sample solution with a high salt concentration is diluted with a liquid or gas before use, the detection sensitivity of the elements constituting the sample In addition, there is a problem that the analysis accuracy is lowered. There is also a concern that the sample may be contaminated by impurities contained in a dilution medium such as liquid or gas.
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、試料液を希釈せずに、連続して分析を行っても、検出感度及び分析精度の低下を抑制することが可能な誘導結合プラズマ質量分析方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation. Inductive coupling capable of suppressing a decrease in detection sensitivity and analysis accuracy even when analysis is continuously performed without diluting a sample solution. An object of the present invention is to provide a plasma mass spectrometry method.
上記課題を解決するために、本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法は、試料液をキャリアガスで噴霧して試料ミストを形成する試料導入部と、誘導結合プラズマを発生させるプラズマトーチを有し、試料ミストを導入して試料を構成する元素をイオン化するICP生成部と、前記試料のイオンを質量電荷比に応じて分離する質量分離部と、前記ICP生成部と質量分離部との間に配され、該試料の誘導結合プラズマを前記質量分離部に誘導する円錐形のサンプラーと、を備えた誘導結合プラズマ質量分析装置を用いた誘導結合プラズマ質量分析方法であって、前記試料液を希釈せずに原液のまま前記試料導入部に供給して、前記試料液の分析を行う分析工程と、前記プラズマトーチによって生成したプラズマを用いて前記サンプラーの付着物を除去するクリーニング工程と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention includes a sample introduction part that forms a sample mist by spraying a sample liquid with a carrier gas, and a plasma torch that generates inductively coupled plasma, An ICP generator that ionizes elements constituting the sample by introducing a sample mist, a mass separator that separates ions of the sample according to a mass-to-charge ratio, and an ICP generator and the mass separator. And an inductively coupled plasma mass spectrometry method using an inductively coupled plasma mass spectrometer equipped with a conical sampler for guiding the inductively coupled plasma of the sample to the mass separation unit, wherein the sample liquid is diluted The sample solution is supplied as it is to the sample introduction part and analyzed, and the sampler is attached using the plasma generated by the plasma torch. Characterized by comprising a cleaning step of removing.
本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法によれば、試料液を希釈せずに分析に用い、サンプラーに試料液の成分が析出しても、この析出物をクリーニング工程によって取り除くことができる。よって、連続して分析を行っても、析出物による検出感度及び分析精度の低下を防止することが可能になる。また、試料液を希釈せずに用いても、サンプラーの開口が析出物によって閉塞されることを防止して、連続した分析を行うことを可能にする。 According to the inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention, even if the sample liquid is used for analysis without being diluted and the components of the sample liquid are deposited on the sampler, the deposit can be removed by the cleaning process. Therefore, even if it analyzes continuously, it becomes possible to prevent the fall of the detection sensitivity and analysis accuracy by a deposit. Further, even when the sample solution is used without being diluted, the opening of the sampler is prevented from being clogged with precipitates, and continuous analysis can be performed.
前記クリーニング工程は、前記キャリアガスの供給を停止させるとともに、前記プラズマトーチと前記サンプラーとの間隔を、前記分析工程よりも狭めることを特徴とする。
これによって、サンプラーはプラズマによる高温に晒され、サンプラーに析出した析出物を確実に分解、除去することができる。
The cleaning step is characterized in that the supply of the carrier gas is stopped and the interval between the plasma torch and the sampler is narrower than that in the analysis step.
As a result, the sampler is exposed to high temperature due to plasma, and the deposits deposited on the sampler can be reliably decomposed and removed.
前記クリーニング工程において、前記試料導入部に対して洗浄液を流し、前記試料導入部を洗浄する工程をさらに含むことを特徴とする。
これによって、試料導入部に残留した試料液は完全に除去され、次回の分析時に、直前の分析に用いた試料液による不純物汚染を防止して、高精度な分析を連続して行うことを可能にする。
The cleaning step further includes a step of flowing a cleaning liquid to the sample introduction portion to wash the sample introduction portion.
As a result, the sample liquid remaining in the sample introduction part is completely removed, and at the next analysis, impurity contamination by the sample liquid used in the previous analysis can be prevented and high-precision analysis can be performed continuously. To.
前記サンプラーは、サンプリングコーンと、該サンプリングコーンの後段側に配されるスキマコーンとからなることを特徴とする。
本発明では、クリーニング工程においてサンプリングコーンと、後段側のスキマコーンを高温のプラズマに晒すことによって、これらサンプリングコーンおよびスキマコーンの両方に析出した析出物を分解、除去することができる。
The sampler includes a sampling cone and a skimmer cone disposed on the rear side of the sampling cone.
In the present invention, the deposits deposited on both the sampling cone and the skimmer cone can be decomposed and removed by exposing the sampling cone and the downstream-side skimmer cone to high-temperature plasma in the cleaning process.
本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法によれば、試料液を希釈せずに、連続して分析を行っても、検出精度の低下を抑制することが可能になる。 According to the inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy even if the analysis is continuously performed without diluting the sample solution.
(誘導結合プラズマ質量分析装置)
まず最初に、本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法に用いる誘導結合プラズマ質量分析装置について説明する。
なお、本発明における「希釈」という文言は、後述するICP生成部12を通過する試料イオンの量を減らすことであり、液体を用いた希釈や、液体を用いない所謂「ドライ」方式の希釈も意味するものである。
図1は、誘導結合プラズマ質量分析装置の一例を示す構成図である。
誘導結合プラズマ質量分析装置10は、試料導入部11と、ICP生成部12と、質量分離部13と、ICP生成部12および質量分離部13の間に配されたサンプラー14と、を備えている。
(Inductively coupled plasma mass spectrometer)
First, an inductively coupled plasma mass spectrometer used in the inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention will be described.
Note that the term “dilution” in the present invention is to reduce the amount of sample ions passing through the
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of an inductively coupled plasma mass spectrometer.
The inductively coupled
試料液導入部11は、試料液テーブル21、給液ポンプ22、噴霧器23、スプレーチャンバー24、キャリアガス供給部25、添加ガス供給部26、およびこれらを接続する複数の配管27から構成されている。
The sample
試料液テーブル21は、容器に収容された複数の試料液Rを保持し、任意の試料液Rに対して吸引管28を導入する。また、この試料液テーブル21には、洗浄液Cを収容した容器も保持することができる。
試料液Rとして、本実施形態では海水など塩分濃度の高い液体を希釈することなく原液のまま用いている。また、洗浄液Cは、例えば純水、希硝酸、希塩酸などを用いる。
The sample liquid table 21 holds a plurality of sample liquids R stored in a container, and introduces a
As the sample liquid R, in the present embodiment, a liquid having a high salt concentration such as seawater is used as it is without being diluted. The cleaning liquid C uses, for example, pure water, dilute nitric acid, dilute hydrochloric acid, or the like.
給液ポンプ22は、試料液Rや洗浄液Cに挿入された吸引管28を介して試料液R、洗浄液Cを吸引し、噴霧器23に供給する。給液ポンプ22としては、ペリスタルティックポンプ、シリンジポンプなどを用いることができる。
The
噴霧器23には、試料液Rと、この試料液Rのエアロゾル生成のためのキャリアガスがキャリアガス供給部25から供給される。キャリアガスとしては、不活性ガスまたは大気が好ましく用いられ、本実施形態では、アルゴンガスが用いられる。噴霧器23は、試料液Rをエアロゾル化する。このエアロゾル化された試料液R(以下、試料ミストと称することがある)は、キャリアガス流によって運ばれ、ICP生成部12に導入される。
The
噴霧器23は、その先端部分が、スプレーチャンバー24内に露出するように配置される。スプレーチャンバー24は、試料ミストの液滴が巡回することのできる筒状壁を備える。試料ミストは、キャリアガス流によってICP生成部12に供給される。一方、比較的大径の液滴は、スプレーチャンバー24の底部に接続された排液ドレン29から排出される。
The
スプレーチャンバー24とICP生成部12との間には、試料ミストに対して添加ガスを導入する添加ガス供給部26が接続される。添加ガス供給部26から供給される添加ガスは、例えば、アルゴンガスが用いられる。
Connected between the
ICP生成部12は、プラズマトーチ31、およびプラズマガス供給部32から構成される。
図2は、プラズマトーチおよびサンプラーの概要を示す断面図である。プラズマトーチ31は、一端が開放面32aとされたプラズマ発生筒32、プラズマ発生筒32に接続される試料ミスト導入部33、およびプラズマガス導入部34、およびロードコイル35を備えている。なお、プラズマ発生筒32の外周には、このプラズマ発生筒32を冷却するための冷却ガスを流す冷却ガス流路(図示略)が更に形成されていることが好ましい。
The
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an outline of a plasma torch and a sampler. The
プラズマ発生筒32は円筒形の部材であり、その内部がアルゴンと試料液を構成する元素のプラズマを発生させるプラズマ発生室36とされる。
試料ミスト導入部33は、スプレーチャンバー24から供給される試料ミストをプラズマ発生室36に導入する。
The
The sample
プラズマガス導入部34は、一端がプラズマガス供給部32に接続され、このプラズマガス導入部34からプラズマ発生室36にプラズマガスが導入される。プラズマガスとしては、例えば、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスが用いられる。本実施形態では、プラズマガスとしてアルゴンガスを用いている。
One end of the plasma
ロードコイル35は、プラズマ発生筒32の外周面に沿って巻回された導体であり、プラズマ発生室36にプラズマZを発生するためのエネルギーである高周波電流が印加される。プラズマ発生室36にプラズマガスが導入された状態でロードコイル35に高周波電流を印加することによって、プラズマZを点火状態にすることができる。その後、試料液Rの分析のために、試料ミスト導入部33から試料ミストが導入される。これによって、試料液を構成する各元素は、プラズマZ内でイオン化される。プラズマZはプラズマ発生筒32の開放面32aからサンプラー14に向けて放出される。これらはプラズマトーチ移動装置43に支持されている。プラズマトーチ移動装置43は、ユニット化されたロードコイル35、プラズマ発生筒32を水平方向に移動させる。これによって、プラズマ発生筒32の開放面32aと、サンプラー14を構成するサンプリングコーン41との間隔を接近させたり離間させることができる。
The
サンプラー14は、サンプリングコーン41と、スキマコーン42とから構成されている。サンプリングコーン41は円錐状部材であり、円錐の先端部の位置に開口41aが形成されている。スキマコーン42は、サンプリングコーン41よりも小径の円錐状部材であり、その一部はサンプリングコーン41と重なるように配置されている。スキマコーン42には、円錐の先端部の位置に、サンプリングコーン41の開口41aと同軸上で重なるように開口42aが形成されている。
The
こうしたロードコイル35を含むプラズマトーチ31はプラズマトーチ移動装置43に支持されている。プラズマトーチ移動装置43は、ユニット化されたロードコイル35およびプラズマトーチ31を水平方向に移動させる。これによって、プラズマ発生筒32の開放面32aと、サンプラー14を構成するサンプリングコーン41との間隔を接近させたり離間させることができる。
The
なお、プラズマトーチ31とサンプリングコーン41の開口41aとの間隔は、一般的にサンプリング深さ(D)と称する。こうしたサンプリング深さDは、正確には、サンプリングコーン41の開口41aの位置と、ロードコイル35のサンプラー14側の最外周の端部位置との間隔である。
The interval between the
一般的には、サンプリング深さDが小さければ、サンプリングコーン41の開口41aとスキマコーン42の開口42aとを通過するイオンの量が多くなり、逆にサンプリング深さDが大きければ、通過するイオン量は減少する傾向にある。従って、プラズマトーチ31とサンプリングコーン41との間隔を示すサンプリング深さDを調節することにより、サンプラー14を通過するイオン数を変更することができる。また、プラズマは温度分布を有しており、サンプリング深さDを変化させるとサンプリングコーン41の開口41aに密着するプラズマの温度領域を制御することが出来る。すなわち、測定対象とする元素のイオン化ポテンシャルに合致したサンプリング深さDを設定することにより、最適なイオン化効率を得る温度領域を選択して分析が可能である。
In general, if the sampling depth D is small, the amount of ions passing through the
再び図1を参照して、質量分離部13は、集束レンズ51、質量分離装置52、および検出装置53から構成されている。
集束レンズ51は、サンプラー14を透過したイオンを質量分離装置52に向けて集束させる。集束レンズ51としては、イオンレンズが用いられる。
Referring again to FIG. 1, the
The focusing
質量分離装置52は、集束レンズ51を介して導入されたイオンを質量電荷比に応じて分離する。質量分離装置52としては、四重極型分離装置や、磁場偏向型分離装置、イオントラップ型分離装置などを用いることができる。このうち、四重極型分離装置は、イオンを4本の電極内に通し、それぞれの電極に高周波電圧を印加することによってイオンに摂動を加え、特定のイオンだけを透過させる。イオンが4本の電極内を透過する際に、それぞれの電極の電圧値を変化させることによって、通過可能なイオンの質量電荷比が変化し、マススペクトルを得ることができる。本実施形態では、質量分離装置52として、四重極型分離装置を用いた。
The
検出装置53は、質量分離装置52において質量電荷比ごとに分離されたイオンを検出する。検出装置53としては、例えば、電子増倍管、マイクロチャンネルプレートなどを用いることができる。こうした検出装置は、質量分離装置52を透過したイオンを増感させて検出する。
The
なお、サンプラー14から質量分離部13までは、真空ポンプ(図示略)によって減圧環境にする。例えば、大気圧環境にあるICP生成部12から、真空度が1×10−6torr程度の検出装置53に向かって、圧力が漸減していくように構成する。
In addition, from the
(誘導結合プラズマ質量分析方法)
以上のような構成の誘導結合プラズマ質量分析装置を用いた、本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法について図1〜3を参照して説明する。
図3は、本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法の各工程を段階的に示したフローチャートである。
図1に示す誘導結合プラズマ質量分析装置10を用いて、試料液に含まれる特定の元素の定性、定量分析を行う際には、まず、分析を行う試料液Rを入れた容器を試料液テーブル21に載置する(試料液準備工程S1)。本実施形態では、試料液Rとして海水を用いた。分析精度の向上のため、海水は、希釈することなく原液のまま分析に用いる。こうした海水の塩分濃度は、一般的に3.5%程度である。また、試料液テーブル21には、予め洗浄液Cを入れた容器も載置する。洗浄液Cとしては、例えば、純水、希硝酸、希塩酸、界面活性剤などを用いることができる。
(Inductively coupled plasma mass spectrometry method)
The inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention using the inductively coupled plasma mass spectrometer having the above configuration will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a flowchart showing steps of the inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention step by step.
When performing qualitative and quantitative analysis of a specific element contained in a sample liquid using the inductively coupled
次に、給液ポンプ22を動作させて、試料液テーブル21に載置された試料液Rを吸引管28から吸い上げ、試料液導入部11の配管27の内部を試料液Rで置換する(予備吸引工程S2)。給液ポンプ22の回転数は、後述する安定化工程、分析工程での動作時よりも高速に設定して、大量の試料液Rを短時間で配管27内に満たす。
Next, the
また、この予備吸引工程S2において、試料液Rを噴霧器22から噴射して、スプレーチャンバー24内に試料ミストを形成するとともに、キャリアガス供給部25からキャリアガス、例えばアルゴンガスを流し始める。そして、プラズマガス導入部34からプラズマトーチ31に対してプラズマガスを供給するとともに、プラズマトーチ31のロードコイル35に高周波電流を印加する。これによって、プラズマトーチ31のプラズマ発生室36内にプラズマが発生する。
In the preliminary
予備吸引工程S2において、添加ガスの流量、および給液ポンプ22回転数は、任意に設定することができる。一方、キャリアガスの流量、サンプリング深さは、後述する分析工程での設定に合わせておくことが好ましい。安定化工程S3を行う時間は、配管27の経路長、キャリアガスの流量、給液ポンプ22の回転数などにより最適な時間が変化するため、十分に配管27内が試料液Rによって置換され、かつ、プラズマトーチ31のプラズマが安定するのに充分な時間を設定することが望ましい。
In the preliminary suction step S2, the flow rate of the additive gas and the rotation speed of the
こうした予備吸引工程S2における各部の設定値の一例として、キャリアガスの流量:1.15L/min、サンプリング深さD(図2参照):14.5mm、給液ポンプの回転数:100rpm、保持時間(実行時間):20secとすることができる。 As an example of setting values of each part in the preliminary suction step S2, the flow rate of the carrier gas: 1.15 L / min, the sampling depth D (see FIG. 2): 14.5 mm, the rotation speed of the liquid feed pump: 100 rpm, the holding time (Execution time): 20 sec.
配管27内が試料液Rで十分に置換されたら、次に、給液ポンプ22の回転数を予備吸引工程S2よりも低下させて、装置を安定化させる(安定化工程S3)。安定化工程S3は、予備吸引工程S2の後に、給液ポンプ22の回転数を分析工程での回転数に設定して、試料液導入量を規定する。予備吸引工程S2でポンプ回転数を上げて大量の試料液を配管27に導入していることから、プラズマトーチ31のプラズマ温度が低下している。そのため、イオン化効率等が変化していることから、分析工程での試料導入量に合わせて、一定時間保持することで、分析工程時のプラズマ温度、イオン化効率などを安定化するために必要な工程である。
When the inside of the
安定化工程S3において、給液ポンプ22回転数、キャリアガスの流量、サンプリング深さは、後工程である分析工程での設定に合わせておくことが好ましい。安定化工程S3を行う時間は、誘導結合プラズマ質量分析装置10全体が分析工程での設定条件で定常化するために充分な時間に設定することが望ましい。
In the stabilization step S3, it is preferable that the number of revolutions of the
こうした安定化工程S3における各部の設定値の一例として、キャリアガスの流量:1.15L/min、サンプリング深さD:14.5mm、給液ポンプの回転数:10rpm、保持時間(実行時間):15secとすることができる。 As an example of the set values of each part in the stabilization step S3, the flow rate of the carrier gas: 1.15 L / min, the sampling depth D: 14.5 mm, the number of revolutions of the feed pump: 10 rpm, the holding time (execution time): It can be 15 sec.
こうして分析の準備がなされた誘導結合プラズマ質量分析装置10を用いて、実際に試料液Rの分析(測定)を行う(分析工程S4)。分析工程S4では、キャリアガスによって運ばれる試料ミストが、プラズマトーチ31によって形成されたプラズマに晒され、試料液Rの成分、即ち海水の構成成分が、元素ごとにイオン化される。分析工程S4においては、各部の設定値は安定化工程S3と同様である。
The sample liquid R is actually analyzed (measured) using the inductively coupled
分析工程S4における各部の設定値の一例として、キャリアガスの流量:1.15L/min、サンプリング深さD:14.5mm、給液ポンプの回転数:10rpm、保持時間(実行時間):15secとすることができる。また、試料ミストを希釈せずにイオン化して、分析精度を向上させるために、添加ガスは流さないことが好ましい。但し、分析条件を最適化する上で添加ガスを流してもよい。 As an example of setting values of each part in the analysis step S4, the flow rate of the carrier gas: 1.15 L / min, the sampling depth D: 14.5 mm, the rotation speed of the liquid supply pump: 10 rpm, the holding time (execution time): 15 sec can do. Further, it is preferable not to flow the additive gas in order to ionize the sample mist without diluting and improve the analysis accuracy. However, an additive gas may be flowed in optimizing the analysis conditions.
プラズマトーチ31によってイオン化された元素は、集束レンズ51によって集束された後、質量分離装置52に導入される。質量分離装置52では、イオンを質量電荷比に応じて分離する。例えば、四重極型分離装置では、それぞれの電極に高周波電圧を印加することによってイオンに摂動を加え、特定のイオンだけを透過させる。この時、それぞれの電極の電圧値を変化させることによって、通過可能なイオンの質量電荷比が変化する。
The element ionized by the
質量分離装置52によって質量電荷比ごとに分離されたイオンは、検出装置53に導入される。検出装置53は、イオンを増感させて検出する。これによって、イオンごとのマススペクトルが得られる。
The ions separated for each mass to charge ratio by the
以上の分析工程S4によって、試料液Rを構成する成分の定性分析、定量分析を行うことができる。なお、分析工程S4では、測定対象元素によっては、感度の向上、バックグラウンドの低減、あるいは共存成分の妨害を除去するために、キャリアガスの流量の変更、サンプリング深さDの分析途上での変更、あるいは添加ガスを導入したり停止したりする場合もある。誘導結合プラズマ質量分析装置10の装置構成によっては、添加ガスの種類を変更して分析する場合もあり、使用する誘導結合プラズマ質量分析装置と分析対象成分により、様々な条件設定の組み合わせが可能である。
By the above analysis step S4, qualitative analysis and quantitative analysis of the components constituting the sample liquid R can be performed. In the analysis step S4, depending on the element to be measured, in order to improve the sensitivity, reduce the background, or remove the interference of coexisting components, the carrier gas flow rate is changed, and the sampling depth D is changed during the analysis. Alternatively, the additive gas may be introduced or stopped. Depending on the device configuration of the inductively coupled
一回(1ターン)の分析工程S4が完了すると、次に、クリーニング工程S5を行う。
クリーニング工程S5は、コーン洗浄工程S5aと、チューブ・チャンバー洗浄工程S5bとからなる。
When the analysis process S4 of one time (one turn) is completed, the cleaning process S5 is performed next.
The cleaning step S5 includes a cone cleaning step S5a and a tube / chamber cleaning step S5b.
検出感度を確保するため、および/または分析精度を向上させるために、試料液Rを希釈せずに分析を行うと、プラズマトーチ31によってイオン化された試料液Rの構成成分が、サンプリングコーン41やスキマコーン42の表面に析出しやすくなる。こうした析出物が多くなると、サンプリングコーン41の開口41aや、スキマコーン42の開口42aが析出物によって閉塞されることがある。また、こうした析出物は、検出感度及び分析精度を低下させる。このため、コーン洗浄工程S5aでは、サンプラー14を構成するサンプリングコーン41やスキマコーン42に生じた析出物を除去する。
When analysis is performed without diluting the sample liquid R in order to ensure detection sensitivity and / or to improve analysis accuracy, the components of the sample liquid R ionized by the
コーン洗浄工程S5aでは、まず、キャリアガスの供給を停止する。また、給液ポンプ22を停止して、試料液Rの噴霧を停止する。これによって、基本的にプラズマトーチ31に試料ミストが到達しない状態とする。
In the cone cleaning step S5a, first, the supply of the carrier gas is stopped. Further, the
また、プラズマトーチ移動装置43を駆動させて、プラズマトーチ31をサンプリングコーン41およびスキマコーン42側に接近するように移動させる。これによって、プラズマトーチ31とサンプラー14との間隔、即ちサンプリング深さDは、分析工程S4よりも狭められる。
Further, the plasma
このような状態で、プラズマトーチ31にプラズマガスを供給し続けて、プラズマ発生状態を維持する。
コーン洗浄工程S5aにおける各部の設定値の一例として、キャリアガス:停止、サンプリング深さD:5.0mm、給液ポンプ:停止、保持時間(実行時間):20secとすることができる。また、添加ガス供給部26から添加ガス、例えばアルゴンガスを1.15L/min程度流すことも好ましい。
In such a state, the plasma gas is continuously supplied to the
As an example of setting values of each part in the cone cleaning step S5a, carrier gas: stop, sampling depth D: 5.0 mm, feed pump: stop, holding time (execution time): 20 sec. It is also preferable to flow an additive gas, for example, argon gas, from the additive
このようなコーン洗浄工程S5aによって、プラズマトーチ31とサンプラー14とが分析工程S4よりも接近し、サンプリングコーン41およびスキマコーン42は、プラズマによる高温に晒さられる。これによって、サンプリングコーン41およびスキマコーン42に付着した析出物、例えば、海水を構成する塩分は、分解、蒸発し、除去され、サンプリングコーン41およびスキマコーン42の表面がクリーニングされる。
By such a cone cleaning step S5a, the
コーン洗浄工程S5aにおけるプラズマのサンプリング深さDおよびコーン洗浄工程S5aの実施時間と、サンプラー14の析出物除去効果とは相関関係があり、サンプリング深さが大きいほど実施時間を長くする。この場合、全体の分析からクリーニングまでの1サイクルの時間も長時間になるため、稼働率が極端に低下しないような設定が望ましい。また、サンプリング深さを小さくすれば、コーン洗浄工程S5aの実施時間を短縮することができる。この場合、サンプラー14が高温による熱変質しないような設定が望ましい。
There is a correlation between the sampling depth D of the plasma in the cone cleaning step S5a and the execution time of the cone cleaning step S5a and the deposit removal effect of the
こうしたコーン洗浄工程S5aの後工程として、S5bを行う。チューブ・チャンバー洗浄工程S5bでは、キャリアガスの供給を停止したままで、給液ポンプ22を動作させる。また、試料液テーブル21の洗浄液C、例えば純水、希硝酸、希塩酸に対して吸引管28を導入する。これによって、試料液導入部11の配管27は、洗浄液Cで置換される。また、噴霧器23には、キャリアガスが導入されないので、噴霧器23に流入した洗浄液Cは液滴としてスプレーチャンバー24から排液ドレン29に向けて流れ落ちる。
S5b is performed as a subsequent process of the cone cleaning process S5a. In the tube chamber cleaning step S5b, the
チューブ・チャンバー洗浄工程S5bにおける各部の設定値の一例として、キャリアガス:停止、サンプリング深さD:5.0mm、給液ポンプの回転数:100rpm、保持時間(実行時間):30secとすることができる。また、添加ガス供給部26から添加ガス、例えばアルゴンガスを1.15L/min程度流すことも好ましい。
As an example of setting values of each part in the tube / chamber cleaning step S5b, carrier gas: stop, sampling depth D: 5.0 mm, rotation speed of liquid feed pump: 100 rpm, holding time (execution time): 30 sec. it can. It is also preferable to flow an additive gas, for example, argon gas, from the additive
以上のようなクリーニング工程S5によって、試料液Rとして高濃度の塩分を含む海水などを希釈せずに用いても、サンプラー14を構成するサンプリングコーン41およびスキマコーン42の表面から析出物が取り除かれるので、次回の分析工程において、前回の分析によって生じた析出物による検出感度及び分析精度の低下を防止する。また、試料液Rとして高濃度の塩分を含む海水などを希釈せずに用いても、サンプリングコーン41およびスキマコーン42の開口の析出物による閉塞を防止して、連続した分析を行うことを可能にする。
The cleaning step S5 as described above removes precipitates from the surfaces of the
クリーニング工程S5の完了後、別の試料液Rがある場合(S6)、予備吸引工程S2、安定化工程S3を経て、連続して分析工程S4を行うことができる。連続して分析工程S4を行っても、その都度、クリーニング工程S5を実施することにより、試料液Rとして高濃度の塩分を含む海水などを希釈せずに用いても、一定の検出感度及び高い分析精度を維持して試料液Rの定性分析、定量分析を行うことが可能になる。 When there is another sample liquid R after the completion of the cleaning step S5 (S6), the analysis step S4 can be performed continuously through the preliminary suction step S2 and the stabilization step S3. Even if the analysis step S4 is continuously performed, by performing the cleaning step S5 each time, even if seawater containing high-concentration salinity is used as the sample solution R without being diluted, a constant detection sensitivity and high It becomes possible to perform qualitative analysis and quantitative analysis of the sample liquid R while maintaining analysis accuracy.
以上、本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、キャリアガス、添加ガス、およびプラズマガスとしてアルゴンガスを用いているが、これに限定されるものでは無く、各種不活性ガスを用いることができる。また、キャリアガスの流量、サンプリング深さ、給液ポンプの回転数などは、設定の一例であり、これに限定されるものでは無い。サンプラー14は、サンプリングコーン41およびスキマコーン42から構成された例を示したが、これに限らず、サンプリングコーンだけでサンプラーが構成されていてもよい。
The inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, argon gas is used as the carrier gas, the additive gas, and the plasma gas. However, the present invention is not limited to this, and various inert gases can be used. Further, the flow rate of the carrier gas, the sampling depth, the number of rotations of the liquid supply pump, and the like are examples of settings and are not limited thereto. Although the
以下、本発明の効果を検証した検証結果について説明する。
(本発明例)
図1に示す構成の誘導結合プラズマ質量分析装置を用い、上述した本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法を実施した。試料液としては、海水を希釈せずに用い、この海水中のイットリウム(Y)、インジウム(In)、テルル(Te)、およびセシウム(Cs)の定量分析を行った。
本発明例1〜7の各工程におけるキャリアガスの流量設定、添加ガスの流量設定、プラズマのサンプリング深さ、給液ポンプの回転数、およびそれぞれの工程の実施時間(保持時間)を表1〜7にそれぞれ示す。
Hereinafter, verification results verifying the effects of the present invention will be described.
(Example of the present invention)
The inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention described above was performed using the inductively coupled plasma mass spectrometer having the configuration shown in FIG. As the sample liquid, seawater was used without being diluted, and quantitative analysis of yttrium (Y), indium (In), tellurium (Te), and cesium (Cs) in the seawater was performed.
Tables 1 to 7 show the carrier gas flow rate setting, additive gas flow rate setting, plasma sampling depth, number of revolutions of the liquid supply pump, and the implementation time (holding time) of each step in each of the inventive examples 1-7. 7 respectively.
(比較例)
図1に示す構成の誘導結合プラズマ質量分析装置を用い、本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法のうち、コーン洗浄工程S5aを除いた各工程を実施した。試料液としては、海水を希釈せずに用い、この海水中のイットリウム(Y)、インジウム(In)、テルル(Te)、およびセシウム(Cs)の定量分析を行った。
比較例での各工程におけるキャリアガスの流量設定、添加ガスの流量設定、プラズマのサンプリング深さ、給液ポンプの回転数、およびそれぞれの工程の保持時間(実施時間)を表8にまとめて示す。
(Comparative example)
Using the inductively coupled plasma mass spectrometer having the configuration shown in FIG. 1, each step of the inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention except for the cone cleaning step S5a was performed. As the sample liquid, seawater was used without being diluted, and quantitative analysis of yttrium (Y), indium (In), tellurium (Te), and cesium (Cs) in the seawater was performed.
Table 8 summarizes the carrier gas flow rate setting, the additive gas flow rate setting, the plasma sampling depth, the number of revolutions of the feed pump, and the holding time (implementation time) of each step in each process in the comparative example. .
本発明例1〜7、および比較例のそれぞれにおいて、各工程を1サイクルとして、60サイクルの分析を連続して行った。そして、それぞれの元素(Y,In,Te,Cs)の1サイクル目の検出量を100として、60サイクル目までの検出量の変化(相対値)を調べた。本発明例は、添加ガスの流量設定、およびプラズマのサンプリング深さを変化させた7パターンを実施した。
本発明例1〜7の結果を図4〜図10に、また、比較例の結果を図11に示す。
(本発明例1:図4、本発明例2:図5、本発明例3:図6、本発明例4:図7、本発明例5:図8、本発明例6:図9、本発明例7:図10、比較例:図11)
In each of the inventive examples 1 to 7 and the comparative example, each cycle was set as one cycle, and 60 cycles of analysis were continuously performed. Then, the change (relative value) in the detected amount up to the 60th cycle was examined with the detected amount in the first cycle of each element (Y, In, Te, Cs) as 100. In the example of the present invention, seven patterns in which the flow rate of the additive gas was set and the sampling depth of the plasma were changed were implemented.
The results of Invention Examples 1 to 7 are shown in FIGS. 4 to 10, and the results of Comparative Examples are shown in FIG.
(Invention Example 1: FIG. 4, Invention Example 2: FIG. 5, Invention Example 3: FIG. 6, Invention Example 4: FIG. 7, Invention Example 5: FIG. 8, Invention Example 6: FIG. (Invention Example 7: FIG. 10, Comparative Example: FIG. 11)
図4〜図11に示す本発明例の検証結果によれば、本発明により連続して分析を行った場合、定量した全ての元素において、1ターン目の分析結果に対して90%以上の検出感度、および変動係数が小さくかつ安定した分析精度で連続して分析を行えることが確認された。また、本発明例の結果から、サンプリング深さを大きくすると、サンプラーの洗浄効果が低下して、60ターン測定時に向けて検出感度および測定精度が漸減していく傾向にあることが分かった。また、添加ガスを流すと、プラズマ温度が低下するためにサンプラーの洗浄効果が低下し、検出感度および分析精度の変動が大きくなる傾向にあることが分かった。なお、過度に高温のプラズマをサンプラーにあてると、サンプラーが熱によって損傷する懸念があるために、プラズマ温度は一定の範囲内で抑制したほうが好ましい。 According to the verification results of the examples of the present invention shown in FIGS. 4 to 11, when the analysis is continuously performed according to the present invention, detection of 90% or more is detected with respect to the analysis result of the first turn in all the elements quantified. It was confirmed that the analysis can be performed continuously with low sensitivity and coefficient of variation and with stable analysis accuracy. Further, from the results of the present invention example, it was found that when the sampling depth is increased, the cleaning effect of the sampler is lowered, and the detection sensitivity and measurement accuracy tend to gradually decrease toward the time of 60 turns measurement. Further, it was found that when the additive gas is flowed, the cleaning effect of the sampler is lowered because the plasma temperature is lowered, and fluctuations in detection sensitivity and analysis accuracy tend to increase. It should be noted that if excessively high temperature plasma is applied to the sampler, the sampler may be damaged by heat. Therefore, it is preferable to suppress the plasma temperature within a certain range.
一方、コーン洗浄工程S5aを行わない従来例では、1ターン目の分析結果に対して連続して分析を行うほど検出感度および分析精度が低下し、60ターン目ではいずれの元素も検出感度は80%程度まで低下した。また、それぞれの元素の分析ターンごとの検出感度および分析精度の変動幅も大きい。こうした従来例では、安定した高い検出感度および分析精度で連続して試料液の分析を行うことが困難であることが確認された。こうした検出感度および分析精度の低下は、サンプラーへの析出物の堆積によるものと考えられる。 On the other hand, in the conventional example in which the cone cleaning step S5a is not performed, the detection sensitivity and the analysis accuracy are reduced as the analysis is continuously performed for the analysis result of the first turn. %. Moreover, the fluctuation range of the detection sensitivity and analysis accuracy for each analysis turn of each element is large. In such a conventional example, it was confirmed that it was difficult to continuously analyze the sample liquid with a stable and high detection sensitivity and analysis accuracy. Such a decrease in detection sensitivity and analysis accuracy is thought to be due to deposition of precipitates on the sampler.
10 誘導結合プラズマ質量分析装置
11 試料導入部
12 ICP生成部
13 質量分離部
14 サンプラー
31 プラズマトーチ
41 サンプリングコーン
42 スキマコーン
R 試料液
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記試料液を希釈せずに原液のまま前記試料導入部に供給して、前記試料液の分析を行う分析工程と、
前記プラズマトーチによって生成したプラズマを用いて前記サンプラーの付着物を除去するクリーニング工程と、
を備えたことを特徴とする誘導結合プラズマ質量分析方法。 A sample introduction unit that forms a sample mist by spraying a sample liquid into a carrier gas, an ICP generation unit having a plasma torch that generates inductively coupled plasma of the sample, and ions of the sample are separated according to mass-to-charge ratio And a conical sampler disposed between the ICP generation unit and the mass separation unit for guiding the inductively coupled plasma of the sample to the mass separation unit. An inductively coupled plasma mass spectrometry method using
An analysis step of analyzing the sample liquid by supplying the sample liquid as it is without diluting the sample liquid to the sample introduction unit;
A cleaning step of removing deposits on the sampler using plasma generated by the plasma torch;
An inductively coupled plasma mass spectrometry method comprising:
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JP2019184521A (en) * | 2018-04-16 | 2019-10-24 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Analysis system and ion channel cleaning method |
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