JP2017207421A - Atomic Absorption Spectrophotometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属元素の定量分析に用いられる原子吸光分光光度計に関するものである。 The present invention relates to an atomic absorption spectrophotometer used for quantitative analysis of metal elements.
原子吸光分光光度計の1つのとして、グラファイトからなるチューブ状の炉を用いたものがある。このような原子吸光分光光度計は、炉に設けられた小さな穴から注射針のような器具を用いて試料を炉内に注入した後、所定の昇温プログラムに従って炉を加熱することで試料を原子化する。このとき、ホロカソードランプからなる光源からの測定光を炉内に照射して原子蒸気内を通過させ、通過した光を検出器で検出することにより、原子化した試料成分による特定波長に対する吸光度を測定する(特許文献1参照。)。 One atomic absorption spectrophotometer uses a tube furnace made of graphite. Such an atomic absorption spectrophotometer is used to inject a sample into the furnace using an instrument such as an injection needle from a small hole provided in the furnace, and then heat the furnace according to a predetermined temperature raising program. Atomize. At this time, the measurement light from the light source consisting of a holocathode lamp is irradiated into the furnace and allowed to pass through the atomic vapor, and the light passing therethrough is detected by a detector, whereby the absorbance at a specific wavelength due to the atomized sample component is obtained. Measure (see Patent Document 1).
上記原子吸光分光光度計では、未知試料を測定する際などに、その試料の最適な分析条件がわからないため、炉を昇温させる際の試料の突沸や炉内への試料の注入不良が発生することがある。その場合、ユーザはそのような異常を測定データのばらつきなどから知ることとなるが、その原因を事後的に確認することができないため、原因究明や分析条件の割り出しを再度行なう必要があり、手間と時間を要していた。 In the above-mentioned atomic absorption spectrophotometer, when measuring an unknown sample, the optimal analysis conditions of the sample are not known, and therefore, sample boiling or sample injection failure occurs when the furnace is heated. Sometimes. In that case, the user will know such an abnormality from the variation in the measurement data, but since the cause cannot be confirmed afterwards, it is necessary to investigate the cause and determine the analysis conditions again. And took time.
そこで、本発明は、試料の測定を行なう前の炉内の状態を事後的に検証することができるようにすることを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to make it possible to verify the state in the furnace before the measurement of the sample afterwards.
本発明に係る原子吸光分光光度計は、チューブ状の炉を有し、その炉内に注入された試料を加熱して原子化させる原子化部と、前記炉内を光が通過するように、測定対象の波長の光を前記原子化部に向かって発する光源と、前記炉を通過した光を検出する検出器と、前記炉からの光のうち測定対象の波長の光を前記検出器に導く光学系と、前記炉において試料を原子化させてその吸光度を測定する測定工程が実行される前の前記炉内を撮影するカメラと、前記カメラが撮影することにより得られた撮影データを、当該撮影データに対応する測定データと関連付けて記憶する撮影データ記憶部と、を備えたものである。 The atomic absorption spectrophotometer according to the present invention has a tube-shaped furnace, and an atomization part that heats and atomizes a sample injected into the furnace, so that light passes through the furnace, A light source that emits light having a wavelength to be measured toward the atomization unit, a detector that detects light that has passed through the furnace, and light having the wavelength to be measured out of light from the furnace is guided to the detector. An optical system, a camera for photographing the inside of the furnace before the measurement step of atomizing a sample in the furnace and measuring the absorbance thereof, and photographing data obtained by photographing the camera, An imaging data storage unit that stores the measurement data corresponding to the imaging data in association with the measurement data.
ところで、カメラにより取得される撮影データは動画であるため、すべてのデータを蓄積しておくためには大きな容量の記憶領域が必要となる。しかし、測定が正常になされた場合には事後的に試料の注入や昇温といった過程を事後的に検証する必要はない。にもかかわらず、すべての撮影データを蓄積しておくことは無駄である。 By the way, since the shooting data acquired by the camera is a moving image, a large-capacity storage area is required to store all the data. However, if the measurement is performed normally, there is no need to verify the process of sample injection or temperature increase afterwards. Nevertheless, it is useless to store all the shooting data.
そこで、本発明では、前記測定工程で前記検出器により得られた測定データが正常か否かを判定し、正常な測定データに係る測定工程の直前に前記カメラにより撮影された撮影データを前記撮影データ記憶部から削除する撮影データ整理部をさらに備えていることが好ましい。かかる撮影データ整理部を備えることで、ユーザが後に検証を行なう必要のない撮影データが撮影データ記憶部から削除され、撮影データ記憶部に余計な撮影データが蓄積することを抑制でき、他のデータを記憶するための領域を確保することができる。 Therefore, in the present invention, it is determined whether or not the measurement data obtained by the detector in the measurement step is normal, and the photographing data photographed by the camera immediately before the measurement step related to the normal measurement data is photographed. It is preferable to further include a photographing data organizing unit that is deleted from the data storage unit. By providing such a shooting data organizing unit, shooting data that the user does not need to verify later can be deleted from the shooting data storage unit, and accumulation of extra shooting data in the shooting data storage unit can be suppressed. An area for storing can be secured.
前記撮影データ整理部は、予め設定されたしきい値と前記測定データの信号強度又はその信号強度に基づいて計算された値とを比較することにより、その測定データが正常か否かを判定するように構成されていてもよい。そうすれば、測定データが正常か否かの判定が容易である。「信号強度に基づいて計算された値」とは、例えば、信号強度に基づいて計算された吸光度のピーク値のほか、繰り返し測定をする場合における吸光度の標準偏差値が挙げられる。 The photographing data organizing unit determines whether the measurement data is normal by comparing a preset threshold value with a signal intensity of the measurement data or a value calculated based on the signal intensity. It may be configured as follows. Then, it is easy to determine whether the measurement data is normal. The “value calculated based on the signal intensity” includes, for example, the peak value of the absorbance calculated based on the signal intensity, and the standard deviation value of the absorbance in the case of repeated measurement.
吸光度のピーク値に基づいて測定データが正常か否かを判定する場合は、吸光度のピーク値がしきい値を下回ったときにその測定データを異常と判断することとなる。他方、標準偏差値に基づいて測定データが正常か否かを判定する場合は、標準偏差値が所定のしきい値を上回ったときにその測定データを異常と判断することとなる。 When determining whether or not the measurement data is normal based on the absorbance peak value, the measurement data is determined to be abnormal when the absorbance peak value falls below the threshold value. On the other hand, when determining whether or not the measurement data is normal based on the standard deviation value, the measurement data is determined to be abnormal when the standard deviation value exceeds a predetermined threshold value.
本発明のさらに好ましい実施態様としては、前記光源からの光の光路上の撮影位置と前記前記光源からの光の光路上から外れた非撮影位置との間で前記カメラを移動させるカメラ駆動機構と、前記炉に試料が注入されるときからその試料に対し前記測定工程が実行されるまでの間、前記カメラを前記撮影位置に配置して前記炉内を前記カメラにより撮影し、前記測定工程が実行される際に前記カメラを前記非撮影位置に配置するように、前記カメラ及び前記カメラ駆動機構の動作を制御する撮影制御部と、をさらに備えたものが挙げられる。かかる態様により、炉内の撮影を自動で行なうことができる。 As a further preferred embodiment of the present invention, a camera drive mechanism for moving the camera between a shooting position on the optical path of light from the light source and a non-shooting position off the optical path of light from the light source; From the time the sample is injected into the furnace to the time when the measurement process is performed on the sample, the camera is placed at the imaging position and the interior of the furnace is imaged by the camera. And a photographing control unit that controls operations of the camera and the camera driving mechanism so that the camera is arranged at the non-photographing position when executed. According to such a mode, it is possible to automatically perform photographing inside the furnace.
本発明に係る原子吸光分光光度計では、測定工程が実行される前の炉内を撮影するカメラ及びその撮影データを当該測定工程で得られた測定データと関連付けて記憶する撮影データ記憶部を備えているので、炉内に試料が正常に注入されていたか否か、試料の突沸が生じていなかったか否かといった検証を、分析の終了した後で事後的に行なうことができる。 The atomic absorption spectrophotometer according to the present invention includes a camera that images the inside of the furnace before the measurement process is performed, and an imaging data storage unit that stores the imaging data in association with the measurement data obtained in the measurement process. Therefore, verification of whether or not the sample has been normally injected into the furnace and whether or not bumping of the sample has occurred can be performed after the analysis is completed.
原子吸光分光光度計の一実施例について図1を用いて説明する。 An embodiment of an atomic absorption spectrophotometer will be described with reference to FIG.
この実施例の原子吸光分光光度計は、光源としてのホロカソードランプ2、原子化部4、分光器8、検出器としての光電子増倍管10、カメラ12、カメラ駆動機構14、増幅器16、アナログ/デジタル変換器(A/D変換器)18、演算制御部20、操作部22及び表示部24を備えている。なお、図示されていないが、ホロカソードランプ2と原子化部4との間、原子化部4と分光器6との間には、それぞれ適当な集光光学系が配置されている。
The atomic absorption spectrophotometer of this embodiment includes a
原子化部4は炉としてのグラファイトチューブ6を備えている。グラファイトチューブ6の上部に試料注入用の穴(図示は省略)が設けられている。グラファイトチューブ6は大電流が流されることによって試料を高温に加熱し、原子化する。ホロカソードランプ2はグラファイトチューブ6の一端側に設けられ、グラファイトチューブ6に向けて輝線スペクトルを含む光を発してグラファイトチューブ6の内側を通過させる。
The
分光器8は、入口スリット(図示は省略)、回折格子及び出口スリット(図示は省略)を備え、グラファイトチューブ6を通過し入口スリットから入射した光を回折格子に導いて分光し、測定波長の光を出口スリットから出射させて光電子増倍管10に導くものである。
The
カメラ12は、カメラ駆動機構14によって光源2からグラファイトチューブ6に向かう光の光路上の位置(以下、この位置を撮影位置と称する。)と光路から外れた位置(以下、この位置を非撮影位置と称する。)との間で移動する。カメラ駆動機構14の構成としては、カメラ12を保持して動作するアームを有し、そのアームをモータの駆動によって動作させることで、カメラ12を移動させるものである。
The
光電子増倍管10で光電変換されて得られた電気的な信号は、増幅器16で増幅され、A/D変換器18でデジタル信号に変換された後、演算制御部20に入力される。
An electrical signal obtained by photoelectric conversion by the
演算制御部20には操作部22と表示部24が電気的に接続されている。ユーザは操作部22を介して種々の情報を演算制御部20に入力する。演算制御部20は、測定データ等の情報を表示部24に表示する。演算制御部20は専用のコンピュータ又は汎用のパーソナルコンピュータによって実現されるものである。
An
演算制御部20は、測定データ処理部26、測定データ記憶部28、光源制御部30、原子化制御部32、撮影制御部34、撮影データ記憶部36、撮影データ整理部38及びしきい値記憶部40を備えている。測定データ処理部26、測定データ記憶部28、光源制御部30、原子化制御部32、撮影制御部34及び撮影データ整理部38は、演算制御部20の記憶領域に格納されたプログラムを演算装置が実行することにより得られる機能である。撮影データ記憶部36及びしきい値記憶部40は、演算制御部20の記憶領域によって実現される機能である。
The
測定データ処理部26は、増幅器16及びA/D変換器18を介して演算制御部20に入力された光電子増倍管10からの信号に基づき、測定データの処理を行なう。処理された測定データは測定データ記憶部28に記憶される。
The measurement
光源制御部30は、ホロカソードランプ2に印加する電圧を調節することによって、ホロカソードランプ2から測定に用いる波長の光を発生させる。
The
原子化制御部32は、グラファイトチューブ6内に試料が注入された後、予め設定された昇温プログラムに基づいて、原子化部4に昇温動作、灰化動作及び原子化動作を実行させるように構成されている。昇温動作とは、グラファイトチューブ6を所定の温度(例えば600℃)まで徐々に昇温させる動作である。灰化動作とは、昇温動作の後、その温度を一定時間維持することにより試料の乾燥を行なう動作である。原子化動作とは、灰化動作が終了した後、さらなる高温(例えば2500℃)にまでグラファイトチューブ6を昇温させることにより試料を原子化する動作である。
The
撮影制御部34はカメラ12の撮影動作及びカメラ駆動機構14によるカメラ12の移動動作を制御するように構成されている。具体的には、グラファイトチューブ6に試料を注入する段階から、カメラ12を撮影位置に配置し、グラファイトチューブ6内の撮影を開始する。グラファイトチューブ6内の撮影は試料の灰化動作が終了するまで続行する。試料の灰化が終了すると、カメラ12の撮影を中止し、カメラ12を非撮影位置へ移動させる。カメラ12により取得されたグラファイトチューブ6内の撮影データは、その後に原子化されて測定された試料の吸光度の測定データと関連付けられた状態で、測定撮影データ記憶部36に記憶される。
The
撮影データ整理部38は、一連の分析動作が終了した後で、撮影データ記憶部36に蓄積された撮影データのうち不要な撮影データを削除する。撮影データが不要か否かは、その撮影データに関連付けられた測定データが正常か否かにより判定し、測定データが正常であればその撮影データは不要であると判定する。測定データが正常か否かの判定は、測定データにおける吸光度のピーク値やその標準偏差値が、予め設定されてしきい値記憶部40に記憶されたしきい値を超えるか否かにより行なう。測定データが正常であれば、試料の注入不良の有無や試料の突沸の有無などの検証を事後的に行なう必要がないため、撮影データが不要となる。
The imaging
標準偏差値に基づいて測定データが正常か否かの判定を行なう場合のしきい値として、例えば、次式で計算される繰り返し回数の変動係数CVを用いることができる。
CV=100×s/xavg
ここで、sは標本標準偏差であり、n回の繰り返し測定の場合、
として表すことができる。xavgは測定した吸光度の平均値であり、xiは各回の測定で得られた吸光度値とする。このほか、しきい値として、例えばバックグラウンドによる吸収値や吸光度値そのものなどを使用することができる。
As a threshold for determining whether or not the measurement data is normal based on the standard deviation value, for example, a variation coefficient CV of the number of repetitions calculated by the following equation can be used.
CV = 100 × s / x avg
Here, s is the sample standard deviation, and in the case of n repeated measurements,
Can be expressed as x avg is the average value of the measured absorbance, and xi is the absorbance value obtained in each measurement. In addition, as the threshold value, for example, the background absorption value or the absorbance value itself can be used.
演算制御部20は、表示部24に測定データ処理部26で演算処理がなされて測定データ記憶部28に記憶された測定データのほか、撮影データ記憶部36に記憶されている撮影データを表示させることができる。測定データ記憶部28に記憶されている測定データと撮影データ記憶部36に記憶されている撮影データは互いに関連付けられているおり、ユーザが表示部24を介して異常な測定データを見つけたときに、その測定に関する撮影データを容易に撮影データ記憶部36から読み出して再生することができる。
The
次に、この原子吸光分光光度計の一連の動作について図2及び図3のフローチャートを図1とともに用いて説明する。 Next, a series of operations of the atomic absorption spectrophotometer will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 2 and 3 together with FIG.
まず、ホロカソードランプ2に所定電圧を印加して測定光を発生させる。試料の注入動作を行なう前に、ホロカソードランプ2からグラファイトチューブ6に向かう光の光路上の撮影位置にカメラ12を配置し、グラファイトチューブ6内の撮影を開始する(ステップS1)。その後、グラファイトチューブ6内に試料を注入する(ステップS2)。
First, a predetermined voltage is applied to the
試料を注入した後、グラファイトチューブ6の昇温動作(ステップS3)、試料の灰化動作(ステップS4)を実行する。試料の灰化動作が終了したタイミングで、カメラ12による撮影を終了し、カメラ12を非測定位置へ移動させる(ステップS5)。カメラ12を非測定位置へ移動させることにより、カメラ12によって遮られていたホロカソードランプ2からの光がグラファイトチューブ6内を通過して光電子増倍管10に導かれる。このとき、原子化部4ではグラファイトチューブ6をさらに高温に加熱して試料を原子化させる原子化動作が実行され、それによって発生した原子蒸気中をホロカソードランプ2からの光が通過し、原子化された試料の吸光度が測定される(ステップS6)。原子化された試料の吸光度を測定する工程を測定工程と称する。
After injecting the sample, the temperature raising operation of the graphite tube 6 (step S3) and the sample ashing operation (step S4) are executed. At the timing when the ashing operation of the sample is finished, the photographing by the
上記の測定工程が終了した後、光電子増倍管10で得られた測定データとカメラ12によって得られた撮影データが、それぞれ互いに関連付けられた状態で測定データ記憶部28、撮影データ記憶部36に記憶される。次に測定すべき試料が存在する場合は、その試料に対する上記一連の分析動作が実行される。すべての試料の測定が終了した後、撮影データ記憶部36に蓄積された撮影データの整理が行なわれる(ステップS9)。
After the above measurement process is completed, the measurement data obtained by the
図3に示されているように、撮影データの整理は、まず測定データ記憶部28に蓄積された測定データを読み出し(ステップS11)、試料の吸光度のピークを検出する(ステップS12)。
As shown in FIG. 3, in order to organize the photographing data, first, the measurement data stored in the measurement
測定データからピークが検出されない場合、グラファイトチューブ6内に正常に試料が注入されなかったか、昇温動作中に試料の突沸が発生して試料が飛び散ってしまった等の原因が考えられ、その測定データは正常でないと判定される(ステップS13)。この場合は、その測定データと関連付けられた対応する撮影データを削除することなく、撮影データ記憶部36に残しておく。
If no peak is detected from the measurement data, it is possible that the sample has not been normally injected into the
また、測定データからピークが検出されていてもそのピーク値が予め設定されたしきい値を下回る場合も、グラファイトチューブ6内への試料の注入不良や昇温動作中における試料の突沸が考えられ、その測定データは正常でないと判定される(ステップS13、S14)。この場合も、その測定データと関連付けられた対応する撮影データを削除することなく、撮影データ記憶部36に残しておく。
Even if a peak is detected from the measurement data, if the peak value falls below a preset threshold value, defective sample injection into the
既述のように、測定データが正常か否かの判定は、標準偏差値に基づいて行なうこともできる。標準偏差値に基づいて測定データが正常か否かを判定する場合は、標準偏差値が所定のしきい値を上回ったときにその測定データを異常と判定することとなる。 As described above, whether or not the measurement data is normal can be determined based on the standard deviation value. When determining whether or not the measurement data is normal based on the standard deviation value, the measurement data is determined to be abnormal when the standard deviation value exceeds a predetermined threshold value.
測定データのピーク値がしきい値を超えている場合、その測定データは正常と判定され(ステップS14)、その測定データと関連付けられた撮影データが撮影データ記憶部36から削除される。上記動作をすべのデータについて行ない(ステップS16)、撮影データ記憶部36に記憶されている不要な撮影データを削除する。
If the peak value of the measurement data exceeds the threshold value, it is determined that the measurement data is normal (step S14), and the shooting data associated with the measurement data is deleted from the shooting
図1に示された実施例では、グラファイトチューブ6内を撮影する際に、カメラ12がホロカソードランプ2と原子化部4との間に配置されてグラファイトチューブ6内を直接的に撮影するようになっているが、ミラーを介して間接的に撮影するようになっていてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, when photographing the inside of the
また、カメラ12が原子化部4と分光器8との間に配置されるようになっていてもよい。その場合、ホロカソードランプ2からの光によってカメラ12による撮影が不可能となることを防止するため、カメラ12が原子化部4と分光器8との間に配置されるタイミングで、ホロカソードランプ2からの光を遮光するシャッタがホロカソードランプ2と原子化部4との間に配置されるように構成することができる。
Further, the
2 ホロカソードランプ
4 原子化部
6 グラファイトチューブ
8 分光器
10 光電子増倍管
12 カメラ
14 カメラ駆動機構
16 増幅器
18 A/D変換器
20 演算制御部
22 走査部
24 表示部
26 測定データ処理部
28 測定データ記憶部
30 光源制御部
32 原子化制御部
34 撮影制御部
36 撮影データ記憶部
38 撮影データ整理部
40 しきい値記憶部
2
Claims (4)
前記炉内を光が通過するように、測定対象の波長の光を前記原子化部に向かって発する光源と、
前記炉を通過した光を検出する検出器と、
前記炉からの光のうち測定対象の波長の光を前記検出器に導く光学系と、
前記炉において試料を原子化させてその吸光度を測定する測定工程が実行される前の前記炉内を撮影するカメラと、
前記カメラが撮影することにより得られた撮影データを、当該撮影データに対応する測定データと関連付けて記憶する撮影データ記憶部と、を備えた原子吸光分光光度計。 An atomization section that has a tube-shaped furnace and heats and atomizes the sample injected into the furnace;
A light source that emits light of a wavelength to be measured toward the atomization unit so that light passes through the furnace;
A detector for detecting light passing through the furnace;
An optical system that guides light having a wavelength to be measured out of light from the furnace to the detector;
A camera that images the inside of the furnace before the measurement step of atomizing the sample in the furnace and measuring the absorbance thereof is performed;
An atomic absorption spectrophotometer comprising: an imaging data storage unit that stores imaging data obtained by imaging by the camera in association with measurement data corresponding to the imaging data.
前記炉に試料が注入されるときからその試料に対し前記測定工程が実行されるまでの間、前記カメラを前記撮影位置に配置して前記炉内を前記カメラにより撮影し、前記測定工程が実行される際に前記カメラを前記非撮影位置に配置するように、前記カメラ及び前記カメラ駆動機構の動作を制御する撮影制御部と、をさらに備えた請求項1から3のいずれか一項に記載の原子吸光分光光度計。 A camera drive mechanism for moving the camera between a shooting position on an optical path of light from the light source and a non-shooting position off the optical path of light from the light source;
Between the time when the sample is injected into the furnace and the time when the measurement process is performed on the sample, the camera is placed at the imaging position and the inside of the furnace is imaged by the camera, and the measurement process is executed. 4. The imaging control unit according to claim 1, further comprising: an imaging control unit configured to control operations of the camera and the camera driving mechanism so that the camera is arranged at the non-imaging position when being performed. Atomic absorption spectrophotometer.
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