JP2018036160A - 誘導結合プラズマ質量分析方法 - Google Patents

誘導結合プラズマ質量分析方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018036160A
JP2018036160A JP2016170079A JP2016170079A JP2018036160A JP 2018036160 A JP2018036160 A JP 2018036160A JP 2016170079 A JP2016170079 A JP 2016170079A JP 2016170079 A JP2016170079 A JP 2016170079A JP 2018036160 A JP2018036160 A JP 2018036160A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
mass
inductively coupled
cleaning
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016170079A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6733432B2 (ja
Inventor
モハマッド・ビー・シャバニー
B Shabani Mohammad
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP2016170079A priority Critical patent/JP6733432B2/ja
Publication of JP2018036160A publication Critical patent/JP2018036160A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6733432B2 publication Critical patent/JP6733432B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

【課題】試料液を希釈せずに、連続して分析を行っても、検出感度およ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。
【解決手段】試料液を導入する試料導入部と、該試料の誘導結合プラズマを発生させるプラズマトーチを有する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、前記試料液を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、塩化水素水溶液からなる第1洗浄液を用いて、前記試料導入部から前記サンプラーに至る試料液の流路を洗浄する塩酸洗浄工程と、硝酸水溶液からなる第2洗浄液を用いて、前記流路を洗浄する硝酸洗浄工程と、を備える。
【選択図】図3

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。
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。
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)。
こうしたICP−MSを用いた分析においては、高濃度の共存主要元素(マトリックス)を含む試料を導入した場合、分析を繰り返す度に検出感度が徐々に低下するという課題がある。また、試料の分析を繰り返すことによって、試料の経路上に分析対象元素が蓄積し、分析精度が低下するという課題もある。特に、マトリクスとして高濃度(例えば0.1質量%以上)の銅を含む試料液を用いる場合、他の分析対象元素の分析精度の低下が大きいことが知られている。更に、元素の種類によって感度低下の傾向が異なる現象もみられる。このため、内標準補正を用いて分析感度の補正を行うことも難しい。
従来、ICP−MSを用いた試料の繰り返し分析による感度低下を防止するために、試料自体の希釈操作や、分析装置内で希ガス等によって試料ミスト生成量を低下させ、マトリックス負荷量を低下させる(以下ガス希釈)などを行うことによって、元素の蓄積量が少なくなるようにしていた。以下、これらの操作を希釈とする。
また、元素の蓄積による検出感度の低下を防止するために、1回の分析を行うごとに、試料の経路を長時間洗浄している。特に、サンプリングコーンやスキマーコーンなどのサンプラーは、分析装置から取り外して物理的もしくは化学的な洗浄を行っていた。
特許第4903515号公報
しかしながら、ICP−MSによる分析において、試料の導入経路やサンプラーへの試料の付着、蓄積を軽減するために、試料液を例えば液体やガスなどで希釈してから用いると、分析対象の元素の濃度が極めて希薄になってしまい分析精度が低下してしまうという課題があった。
また、1回の分析を行うごとにサンプラーを分析装置から取り外して洗浄を行うなどして検出感度の低下を抑制する場合、1回の分析ごとに洗浄のために長時間、分析を中断する必要があり、複数の試料を短時間で効率的に分析することが困難であるという課題があった。
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可能であり、かつ、複数の試料を短時間で効率的に分析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。
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、試料液を導入する試料導入部と、該試料の誘導結合プラズマを発生させるプラズマトーチを有する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、を少なくとも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、塩化水素水溶液からなる第1洗浄液を用いて、前記試料導入部から前記サンプラーに至る試料液の流路を洗浄する塩酸洗浄工程と、硝酸水溶液からなる第2洗浄液を用いて、前記流路を洗浄する硝酸洗浄工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法によれば、塩酸洗浄工程および硝酸洗浄工程の2段階の洗浄工程によって、例えば、高濃度のマトリックスを含む試料液であっても、試料液の流路(経路)に試料液の成分元素が蓄積(堆積)することを確実に防止して、質量分離装置による成分元素の分析を高感度に、かつ高精度に行うことが可能になる。これにより、例えば、定量下限を低く測定することが可能となり、高濃度のマトリックス中に含まれる極微量の元素などを精密に測定することができる。
また、分析工程に続けて塩酸洗浄工程および硝酸洗浄工程の2段階の洗浄工程を行うことによって、サンプラーなどを分析装置から取り外して洗浄するなどの時間のかかる洗浄手順が不要になり、複数の試料を短時間で効率的に分析することが可能になる。
本発明では、前記試料導入部は、自己吸引によって前記試料液を吸引させることを特徴とする。
本発明では、前記第1洗浄液は、塩化水素の濃度が2質量%以上、4質量%以下の範囲であることを特徴とする。
本発明では、前記第2洗浄液は、硝酸の濃度が2質量%以上、4質量%以下の範囲であることを特徴とする。
本発明では、前記塩酸洗浄工程は、前記硝酸洗浄工程の前工程であることを特徴とする。
本発明では、前記分析工程、前記塩酸洗浄工程、前記硝酸洗浄工程を複数回繰り返すことによって、前記試料液を連続して分析することを特徴とする。
本発明では、前記試料液は、共存主要元素として銅を0.1質量%以上含むことを特徴とする。
本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法によれば、試料を希釈せずに、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可能であり、かつ、複数の試料を短時間で効率的に分析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が可能になる。
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のプラズマトーチおよびサンプラーを示す断面図である。 本発明誘導結合プラズマ質量分析方法を段階的に示したフローチャートである。 本発明例1の検証結果を示すグラフである。 比較例1の検証結果を示すグラフである。 比較例2の検証結果を示すグラフである。 本発明例2、比較例3の検証結果を示すグラフである。 比較例3の検証結果を示すグラフである。
(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。
試料液導入部11は、試料液テーブル21、噴霧器(ネブライザー)23、スプレーチャンバー24、キャリアガス供給部25、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。
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、第1洗浄液C1および第2洗浄液C2を収容した容器も保持することができる。
本実施形態における試料液Rは、共存主要元素(マトリックス)として銅(Cu)を0.1質量%以上含み、分析対象元素として各種の金属元素、非金属元素が単体ないし化合物として溶存する試料液を希釈することなく原液のまま用いている。また、第1洗浄液C1は、塩化水素(HCl)濃度が2〜4質量%の塩化水素水溶液(以下、希塩酸と称する場合がある)を用いている。また、第2洗浄液C2は、硝酸(HNO)濃度が2〜4質量%の硝酸水溶液(以下、希硝酸と称する場合がある)を用いている。
こうした試料液R、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2は、吸引管28を介して噴霧器23に供給される。本実施形態では、試料液R、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2は、自己吸引によって吸引される。即ち、後述する噴霧器(ネブライザー)23の先端ノズル近傍で生じる負圧によって、これら試料液R、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2の自然吸引が行われる。このため、本実施形態の誘導結合プラズマ質量分析装置10は、給液ポンプを用いないポンプレスタイプとなっている。
噴霧器23(ネブライザー)には、試料液R、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2と、これら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、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2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。
噴霧器(ネブライザー)23は、その先端ノズルが、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。なお、噴霧器(ネブライザー)23の先端ノズルは、試料液R、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2を給液ポンプを用いずに自己吸引(自然吸引)可能なように、同軸形やクロスフロー形のものが採用される。
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。
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。
プラズマガス導入部34は、一端がプラズマガス供給部32(図1参照)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。
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。
このような構成によって、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。
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。
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。
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ている。
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。
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。
(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、例えは、0.1質量%以上の銅など高濃度のマトリックスを含む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として銅を主成分として各種金属を含む銅廃水を用いた。分析精度の向上のため、試料液Rは、希釈することなく原液のまま分析に用いる。また、試料液テーブル21には、予め第1洗浄液C1および第2洗浄液C2を入れた容器も載置する。第1洗浄液C1としては、例えば、塩化水素(HCl)濃度が2〜4質量%の希塩酸を用いる。また、第2洗浄液C2としては、例えば、硝酸(HNO)濃度が2〜4質量%の希硝酸を用いる。
次に、キャリアガス供給部25から噴霧器23(ネブライザー)に向けてキャリアガスを供給する。キャリアガスとしては、例えば、アルゴンガスを用いる。キャリアガスの供給によって、噴霧器23の先端ノズル近傍は負圧となり、試料液テーブル21に載置された試料液Rが自己吸引(自然吸引)によって吸引管28から吸い上げられ、試料液導入部11の配管27の内部が試料液Rで置換される(予備吸引工程S2)。
また、この予備吸引工程S2において、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、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して、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。
配管27内が試料液Rで十分に置換されたら、次に、試料液Rの分析(測定)を行う(分析工程S3)。分析工程S4では、キャリアガスによって運ばれる、希釈しない原液のままの試料液Rの試料ミストが、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、即ちマトリクスとして高濃度の銅と、各種金属を含む銅廃水の構成成分が、元素ごとにイオン化される。
分析工程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:8mm〜10mm、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すことも可能である。
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。
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。
以上の分析工程S3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、キャリアガスの流量の変更を行う場合もある。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。
1回(1ターン)の分析工程S3が完了すると、次に、クリーニング工程S4を行う。
クリーニング工程S4は、塩酸洗浄工程S4aと、硝酸洗浄工程S4bとからなる。
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、吸引管28や配管27の内部に、試料液Rの構成成分が付着、蓄積する。また、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。こうした蓄積物、析出物は、検出感度及び分析精度を大きく低下させる。このため、クリーニング工程S4では、2種類の洗浄液、即ち第1洗浄液C1および第2洗浄液C2を順次用いて、これら吸引管28、配管27、サンプリングコーン41、スキマコーン42など、試料液Rの流路(経路)を洗浄する。
クリーニング工程S4で最初に行う塩酸洗浄工程S4aは、塩化水素(HCl)濃度が2〜4質量%の希塩酸からなる第1洗浄液C1を吸引管28から吸引し、配管27内をこの第1洗浄液C1で洗浄するとともに、キャリアガスによってサンプリングコーン41およびスキマコーン42に噴射して洗浄する。こうした塩酸洗浄工程S4aによれば、例えば、高濃度の銅マトリックスを含む試料液Rを用いた場合であっても、塩酸酸性によって配管27に堆積した銅や銅化合物が確実に洗浄、除去される。また、サンプリングコーン41およびスキマコーン42に析出した銅酸化物も、塩酸の還元性によって分解、除去される。
次に、塩酸洗浄工程S4aの後工程として行う硝酸洗浄工程S4bでは、硝酸(HNO)濃度が2〜4質量%の希硝酸からなる第2洗浄液C2を吸引管28から吸引し、配管27内をこの第2洗浄液C2で洗浄するとともに、キャリアガスによってサンプリングコーン41およびスキマコーン42に噴射して洗浄する。こうした硝酸洗浄工程S4bによれば、例えば、塩酸洗浄工程S4aで用いた希塩酸を配管27から取り除くことによって、熱伝導度や導電度の変化による分析感度の低下を防止することができる。
以上のような、塩酸洗浄工程S4aおよび硝酸洗浄工程S4bの2段階の洗浄工程からなるクリーニング工程S4によって、試料液Rとして、例えば、高濃度の銅マトリックスを含む銅排液などを希釈せずに用いても、吸引管28、配管27、サンプリングコーン41、スキマコーン42など、試料液Rの流路(経路)に試料液Rの成分元素が蓄積(堆積)することを確実に防止して、質量分離装置52による成分元素の分析を高感度に、かつ高精度に行うことを可能にする。これにより、例えば、定量下限を低く測定することが可能となり、高純度の銅マトリックスに含まれる極微量の金属不純物などを精密に測定することを可能にする。
また、試料液R、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2は、噴霧器(ネブライザー)23の先端ノズル近傍で生じる負圧によって自己吸引(自然吸引)によって吸引され、試料液Rの成分が蓄積しやすい給液ポンプを用いないことにより、質量分離装置52による成分元素の分析を高感度に、かつ高精度に行うことを可能にする。
クリーニング工程S4の完了後、別の試料液Rを続けて分析することができる。この時、塩酸洗浄工程S4aおよび硝酸洗浄工程S4bの2段階の洗浄工程からなるクリーニング工程S4によって、試料液Rの流路(経路)に残っている試料液Rの成分元素が確実に除去されているので、前回の分析工程S3の残留元素による分析精度の低下が防止される。
更に、複数の試料液Rがある場合、連続して分析工程S3を行っても、その都度、塩酸洗浄工程S4aおよび硝酸洗浄工程S4bの2段階の洗浄工程からなるクリーニング工程S4を実施することにより、試料液Rとして例えば高濃度の銅マトリックスを含む試料溶液(銅排液)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。
また、クリーニング工程S4は、サンプリングコーン41、スキマコーン42などのサンプラー14を誘導結合プラズマ質量分析装置10から取り外して洗浄するという手間と時間のかかる手順が無いので、1回の分析工程S3毎にクリーニング工程S4を実施しても、複数の試料液Rを効率的に、短時間で分析を行うことができる。
また、塩酸洗浄工程S4aと硝酸洗浄工程S4bとを同時に行うこともできる。この場合、例えば、塩化水素(HCl)濃度が2〜4質量%の希塩酸からなる第1洗浄液C1と、硝酸(HNO)濃度が2〜4質量%の希硝酸からなる第2洗浄液C2を混合した混酸洗浄液を用いて、試料導入部11からサンプラー14に至る試料液の流路を洗浄すればよい。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、キャリアガス、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、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。
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。
(検証例1)
マトリクスとしてCu0.1質量%、分析対象元素としてLi,Be,Co,Y,In,Te,Cs,Tl,Biをそれぞれ微量含有する試料液を用意し、上述した構成の誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて、これら分析対象元素を本発明の分析方法、および比較例の分析方法によって測定し、検出強度(Relative Sensitivity)の変化を調べた。
(1)本発明例1としては、概ね分析工程100分毎に、塩化水素濃度が3質量%の希塩酸による塩酸洗浄工程、硝酸濃度が3質量%の希硝酸による硝酸洗浄工程を行った。
(2)比較例1としては、分析工程の間中、全く洗浄工程を実施しなかった。
(3)比較例2としては、概ね分析工程100分毎に、硝酸濃度が5質量%の希硝酸による洗浄工程のみ行った。
これら本発明例、比較例1、2について、分析開始直後の検出強度を100%とした時に、分析対象元素であるLi,Be,Co,Y,In,Te,Cs,Tl,Biのそれぞれの相対的な検出強度がどのように変化したかを調べた。
図4に本発明例、図5に比較例1、図6に比較例2の結果をそれぞれ示す。なお、図4、図6のグラフの検出精度の値が0になっているところが、それぞれの洗浄工程を実施したタイミングである。
図4に示す本発明例によれば、1回の分析工程が完了するたびに、塩酸洗浄工程S4aと硝酸洗浄工程S4bとからなるクリーニング工程S4を行った後の検出強度は、殆どの元素において、100%〜80%まで回復していることが分かる。よって、試料導入部11からサンプラー14に至る試料液Rの流路(経路)を洗浄することで、試料液Rの成分元素の蓄積を確実に抑制し、検出強度の低下を防止可能であることが確認された。
一方、図5に示す従来例1によれば、クリーニング工程S4を経ずに連続して分析を行った場合、全ての元素において検出強度が低下し続けている。これは、試料液Rの成分元素が試料液Rの流路(経路)に蓄積され続けているためと考えられる。
また、図6に示す従来例2のように、1回の分析工程が完了するたびに、硝酸洗浄工程だけを行った場合、殆どの元素において、検出強度は85%〜65%程度しか回復しなかった。これば、希硝酸による洗浄だけでは、元素によっては試料液Rの流路(経路)への蓄積を防止できず、希塩酸による洗浄が元素の蓄積防止に効果的であることを示唆している。
(検証例2)
マトリクスとしてCu0.1質量%、分析対象元素として多種類の金属元素を微量含有する試料液を用意し、上述した構成の誘導結合プラズマ質量分析装置(給液ポンプ無し)と、給液ポンプ(ネブライザーポンプ)を付加した誘導結合プラズマ質量分析装置のそれぞれについて、元素ごとに試料液の流路(経路)中の蓄積割合を調べた。
(4)本発明例2として、試料液を自己吸引(自然吸引)によって噴霧器(ネブライザー)に導入した。
(5)比較例3として、試料液を給液ポンプ(ネブライザーポンプ)によって噴霧器(ネブライザー)に導入した。
図7に、これらの試料液の流路(経路)中の蓄積割合を元素ごとに示した。
図7に示す検証例2の結果によれば、給液ポンプ(ネブライザーポンプ)を使用せず、自己吸引で試料液Rを供給した場合、全ての元素において蓄積は見られなかった。
一方、給液ポンプ(ネブライザーポンプ)を使用して試料液Rを供給した場合、B,Zn,As,Se,Zr,Mo,In,Sn,Te,Ta,W,Au,Biに蓄積が見られた。特にMo,Sn,Te,W,Bの蓄積量が顕著であった。
以上の結果から、給液ポンプを用いずに自己吸引で試料液Rを供給することによって、試料液の流路(経路)中の元素蓄積を防止することができ、高精度な分析が可能であることが確認された。
(検証例3)
マトリクスとしてCu0.1質量%、分析対象元素としてLi,Be,Co,Y,In,Te,Cs,Tl,Biをそれぞれ微量含有する試料液を用意し、塩化水素濃度が3質量%の希塩酸による塩酸洗浄工程、硝酸濃度が3質量%の希硝酸による硝酸洗浄工程を行った後の連続長時間分析による検出強度(Relative Sensitivity)の変化を調べた。
分析開始直後の検出強度を100%とした時に、分析対象元素であるLi,Be,Co,Y,In,Te,Cs,Tl,Biのそれぞれの相対的な検出強度がどのように変化したかを調べた。
図8に検証例3の結果を示す。
図8に示す本発明例によれば、1回の分析工程が完了するたびに、塩酸洗浄工程S4aと硝酸洗浄工程S4bとからなるクリーニング工程S4を行った後の検出強度は、分析開始後140分経過後であっても、全ての分析対象元素において、85%以上の高い検出強度を維持していた。よって、試料導入部11からサンプラー14に至る試料液Rの流路(経路)を洗浄することで、試料液Rの成分元素の蓄積を確実に抑制し、長時間に渡って検出強度の低下を防止可能であることが確認された。
以上の検証例1〜3を纏めると、本発明のように希塩酸洗浄と希硝酸洗浄とを組み合わせることで、元素の蓄積を確実に抑制が可能であることが確認された。これは試料液の経路内に吸着した元素が、特に塩酸の効果により蓄積が緩和されることを意味する。ゆえに空試験値を低減して定量下限を低く測定する必要がある場合は、試料の液性を硝酸+塩酸酸性とすること、また自己吸引で測定することが効果的であることが分かった。
また、高濃度の銅マトリックス成分を含む場合においても、試料液と洗浄液の液性を塩酸+硝酸酸性とすることにより、銅マトリックスによる検出感度減少を効果的に抑制することが可能になる。即ち、サンプラー(オリフィス)に堆積した酸化銅を還元性の酸である塩酸を用いることにより分解し、閉塞による感度減少及び、熱伝導度、電気伝導度の変化による感度変動を抑制することが可能である。
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
C1 第1洗浄液
C2 第2洗浄液

Claims (7)

  1. 試料液を導入する試料導入部と、該試料の誘導結合プラズマを発生させるプラズマトーチを有する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、を少なくとも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、
    塩化水素水溶液からなる第1洗浄液を用いて、前記試料導入部から前記サンプラーに至る試料液の流路を洗浄する塩酸洗浄工程と、
    硝酸水溶液からなる第2洗浄液を用いて、前記流路を洗浄する硝酸洗浄工程と、
    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。
  2. 前記試料導入部は、自己吸引によって前記試料液を吸引させることを特徴とする請求項1記載の誘導結合プラズマ質量分析方法。
  3. 前記第1洗浄液は、塩化水素の濃度が2質量%以上、4質量%以下の範囲であることを特徴とする請求項1または2記載の誘導結合プラズマ質量分析方法。
  4. 前記第2洗浄液は、硝酸の濃度が2質量%以上、4質量%以下の範囲であることを特徴とする請求項1ないし3いずれか一項記載の誘導結合プラズマ質量分析方法。
  5. 前記塩酸洗浄工程は、前記硝酸洗浄工程の前工程であることを特徴とする請求項1ないし4いずれか一項記載の誘導結合プラズマ質量分析方法。
  6. 前記分析工程、前記塩酸洗浄工程、前記硝酸洗浄工程を複数回繰り返すことによって、前記試料液を連続して分析することを特徴とする請求項1ないし5いずれか一項記載の誘導結合プラズマ質量分析方法。
  7. 前記試料液は、共存主要元素として銅を0.1質量%以上含むことを特徴とする請求項1ないし6いずれか一項記載の誘導結合プラズマ質量分析方法。
JP2016170079A 2016-08-31 2016-08-31 誘導結合プラズマ質量分析方法 Active JP6733432B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016170079A JP6733432B2 (ja) 2016-08-31 2016-08-31 誘導結合プラズマ質量分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016170079A JP6733432B2 (ja) 2016-08-31 2016-08-31 誘導結合プラズマ質量分析方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018036160A true JP2018036160A (ja) 2018-03-08
JP6733432B2 JP6733432B2 (ja) 2020-07-29

Family

ID=61567334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016170079A Active JP6733432B2 (ja) 2016-08-31 2016-08-31 誘導結合プラズマ質量分析方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6733432B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108760958A (zh) * 2018-07-02 2018-11-06 东华理工大学 自吸式自动进样的光催化反应在线检测系统
WO2022249228A1 (ja) * 2021-05-24 2022-12-01 株式会社 イアス 誘導結合プラズマ質量分析装置のコーン閉塞防止方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0523116U (ja) * 1991-09-11 1993-03-26 日本ジヤーレル・アツシユ株式会社 メツキ液分析装置
JPH10188877A (ja) * 1996-12-24 1998-07-21 Yokogawa Analytical Syst Kk 誘導結合プラズマ質量分析装置
JP2000036281A (ja) * 1998-07-21 2000-02-02 Hitachi Ltd 元素分析装置
JP2004039313A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Toshiba Microelectronics Corp Icp質量分析装置及びその分析方法
JP2005201831A (ja) * 2004-01-19 2005-07-28 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 難溶性セラミック中の水銀の定量方法
JP2006184109A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Mitsubishi Rayon Co Ltd ポリマー中の超微量金属分析方法
JP2009210333A (ja) * 2008-03-03 2009-09-17 Nippon Mining & Metals Co Ltd 排水中の金属濃度分析のための前処理装置及び該前処理装置を備えた分析システム
CN101576532A (zh) * 2009-06-16 2009-11-11 福州大学 毛细管电泳和电感耦合等离子体质谱仪联用接口装置及其使用方法
JP2016008918A (ja) * 2014-06-25 2016-01-18 三菱マテリアル株式会社 誘導結合プラズマ質量分析方法
JP2016061586A (ja) * 2014-09-16 2016-04-25 国立研究開発法人産業技術総合研究所 加熱型誘導結合プラズマトーチ

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0523116U (ja) * 1991-09-11 1993-03-26 日本ジヤーレル・アツシユ株式会社 メツキ液分析装置
JPH10188877A (ja) * 1996-12-24 1998-07-21 Yokogawa Analytical Syst Kk 誘導結合プラズマ質量分析装置
JP2000036281A (ja) * 1998-07-21 2000-02-02 Hitachi Ltd 元素分析装置
JP2004039313A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Toshiba Microelectronics Corp Icp質量分析装置及びその分析方法
JP2005201831A (ja) * 2004-01-19 2005-07-28 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 難溶性セラミック中の水銀の定量方法
JP2006184109A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Mitsubishi Rayon Co Ltd ポリマー中の超微量金属分析方法
JP2009210333A (ja) * 2008-03-03 2009-09-17 Nippon Mining & Metals Co Ltd 排水中の金属濃度分析のための前処理装置及び該前処理装置を備えた分析システム
CN101576532A (zh) * 2009-06-16 2009-11-11 福州大学 毛细管电泳和电感耦合等离子体质谱仪联用接口装置及其使用方法
JP2016008918A (ja) * 2014-06-25 2016-01-18 三菱マテリアル株式会社 誘導結合プラズマ質量分析方法
JP2016061586A (ja) * 2014-09-16 2016-04-25 国立研究開発法人産業技術総合研究所 加熱型誘導結合プラズマトーチ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108760958A (zh) * 2018-07-02 2018-11-06 东华理工大学 自吸式自动进样的光催化反应在线检测系统
WO2022249228A1 (ja) * 2021-05-24 2022-12-01 株式会社 イアス 誘導結合プラズマ質量分析装置のコーン閉塞防止方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6733432B2 (ja) 2020-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7561917B2 (ja) 信号対雑音比および信号対バックグラウンド比が改善された誘導結合プラズマ質量分析(icp-ms)
US20050173628A1 (en) Nebulizer with plasma source
JP7402654B2 (ja) 単一粒子誘導結合プラズマ質量分析(sp-icp-ms)を用いたナノ粒子の自動検出
JP7095579B2 (ja) 質量分析装置
WO2018142265A1 (en) Fourier transform mass spectrometer
CN108695135B (zh) 用于从气溶胶颗粒生成元素离子的离子源和方法
US9165751B1 (en) Sample atomization with reduced clogging for analytical instruments
JP6733432B2 (ja) 誘導結合プラズマ質量分析方法
JP2017133985A (ja) プラズマ分光分析装置
CN109716482B (zh) 用于控制离子污染的方法及系统
JP7292293B2 (ja) 質量分光分析のための直接サンプリング界面のフィードバック制御のための方法およびシステム
JP2018165625A (ja) 誘導結合プラズマ質量分析方法
JP2016211854A (ja) 微量元素分析方法
JP2016008918A (ja) 誘導結合プラズマ質量分析方法
JP2011209250A (ja) 誘導結合プラズマ分析装置用試料導入装置
JP6779469B2 (ja) 試料分析方法、試料導入装置
JP2005251546A (ja) 高融点マトリックスサンプル用icp−msプラズマインターフェース
JP2018146536A (ja) 誘導結合プラズマ質量分析装置用プラズマコーン、誘導結合プラズマ質量分析装置、誘導結合プラズマ質量分析装置用プラズマコーンの製造方法
KR100655282B1 (ko) 분석원소의 검출법
JP6066338B2 (ja) 誘導結合プラズマ質量分析方法
Zhou et al. Extractive electrospray ionization mass spectrometry of ionic liquids
WO2022249228A1 (ja) 誘導結合プラズマ質量分析装置のコーン閉塞防止方法
EP4193383A1 (en) Signal-to-noise improvement in fourier transform quadrupole mass spectrometer
WO2022029650A1 (en) Identification of harmonics in rf quadrupole fourier transform mass spectra
WO2023209552A1 (en) Detection saturation correction and de-coalescence by ion beam modulation

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20181012

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190315

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200131

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200318

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200609

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200622

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6733432

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250