JP2021173553A - Analyzer - Google Patents

Analyzer Download PDF

Info

Publication number
JP2021173553A
JP2021173553A JP2020075391A JP2020075391A JP2021173553A JP 2021173553 A JP2021173553 A JP 2021173553A JP 2020075391 A JP2020075391 A JP 2020075391A JP 2020075391 A JP2020075391 A JP 2020075391A JP 2021173553 A JP2021173553 A JP 2021173553A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mirror
laser light
analyzer
sample
cell
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.)
Pending
Application number
JP2020075391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
孝郎 中川
Takao Nakagawa
尚光 東山
Hisamitsu Higashiyama
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.)
ST Japan Inc
Original Assignee
ST Japan Inc
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 ST Japan Inc filed Critical ST Japan Inc
Priority to JP2020075391A priority Critical patent/JP2021173553A/en
Publication of JP2021173553A publication Critical patent/JP2021173553A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

To change the irradiation position of laser light when analyzing a liquid sample.SOLUTION: An analyzer (1) includes: a cell (11) having a housing section (11a) capable of housing a liquid sample (S); a laser light source (22) which outputs laser light (22a) for ablation of the surface of the liquid housed in the cell (11); mirrors (24, 25) which reflect the laser light (22a) output from the laser light source (22); a drive source (24b, 25b) which rotates the mirrors (24, 25); an optical system (23) which rotates the mirrors (24, 25) according to the irradiation position of the laser light (22a); and an analyzing instrument (2) which introduces an aerosol containing the sample (S) subjected to the laser ablation and delivered from the cell (11), and analyzes the introduced sample (S) by inductively-coupled plasma system.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザーを試料に照射して、試料の微粒子を放出させ(アブレーションさせ)、アブレーションされた微粒子を分析する分析装置に関し、特に、試料が液体の場合に好適な分析装置に関する。 The present invention relates to an analyzer that irradiates a sample with a laser to emit (ablate) fine particles of the sample and analyzes the ablated fine particles, and particularly relates to an analyzer that is suitable when the sample is a liquid.

イオン状や微粒子状の試料に高電圧をかけることによってプラズマ化させて、励起された原子からの光を観測、分析することで、元素の定性、定量(質量分析、MS:Mass Spectrometry)を行う技術として、誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)方式の分析技術が知られている。ICP方式の質量分析装置(ICP−MS)では、試料をイオン状や微粒子状にして、プラズマに供給する。測定対象を溶媒に溶かした液体状の試料は、ネブライザ(噴霧器)で微小な液滴状にして噴霧して測定が行われることが一般的である。また、溶媒に溶けにくい試料や溶かさない状態で測定したい固体の試料は、レーザーを照射してアブレーションしエアロゾル化すること(LA−ICP−MS)が行われている。
ICP−MSに対して試料を微粒子化する技術として、以下の非特許文献1に記載の技術が公知である。
By applying a high voltage to an ionic or fine particle sample to make it plasma, and observing and analyzing the light from the excited atoms, qualitative and quantitative (mass spectrometry) of the element is performed. As a technique, an inductively coupled plasma (ICP) type analysis technique is known. In an ICP-type mass spectrometer (ICP-MS), a sample is made into an ion or fine particles and supplied to plasma. A liquid sample in which the measurement target is dissolved in a solvent is generally made into minute droplets with a nebulizer (sprayer) and sprayed for measurement. Further, a sample that is difficult to dissolve in a solvent or a solid sample that is desired to be measured in an insoluble state is irradiated with a laser to ablate and become an aerosol (LA-ICP-MS).
The technique described in Non-Patent Document 1 below is known as a technique for atomizing a sample with respect to ICP-MS.

非特許文献1(Gunther et al.)には、測定対象である微量元素とNaClが解けた溶液を150μLのビーカーに入れ、表面を蒸発防止用のフィルムで覆い、フィルムに20μmの貫通孔をあけて、貫通孔を通じて溶液に向けて波長193nmで繰り返し周波数が1Hz−20Hzのエキシマレーザのレーザー光を照射する技術が記載されている。 In Non-Patent Document 1 (Gunther et al.), A solution in which trace elements and NaCl to be measured is dissolved is placed in a 150 μL beaker, the surface is covered with an anti-evaporation film, and a 20 μm through hole is formed in the film. A technique for irradiating a solution with a laser beam of an excima laser having a wavelength of 193 nm and a repetition frequency of 1 Hz to 20 Hz is described.

D. Gunther,他3名、”Direct Liquid ablation: a new calibration strategy for laser ablation-ICP-MS microanalysis of solids and liquids”、Fresenius J Anal.Chem.(1997)359:390-393D. Gunther, 3 others, "Direct Liquid ablation: a new calibration strategy for laser ablation-ICP-MS microanalysis of solids and liquids", Fresenius J Anal. Chem. (1997) 359: 390-393

(従来技術の問題点)
非特許文献1に記載の技術において、液体のアブレーションを行う場合には、レーザー光が照射される位置を動かすことは困難である。同一の位置にレーザー光を照射し続けると、照射位置の温度が上がりすぎ、特性が変化したり、アブレーションの条件が変動したりして、測定に悪影響がある。レーザー光を照射する位置は、セルを支持するステージを移動させることで行うことが一般的であるが、液体が収容されたセルを移動させると、液体がこぼれる恐れがある。液体がこぼれると、こぼれた液体が蒸発して、アブレーションされたものに混ざり、測定結果に悪影響を及ぼす可能性がある。
また、セルの移動時に、液体の表面に波が発生すると、液体の表面の位置が安定せず、レーザー光の照射位置(焦点位置)とのずれが発生する恐れがある。よって、アブレーションにムラが発生し、測定結果に悪影響を及ぼす可能性がある。さらに、一度波が発生すると、波が治まるまで時間がかかり、波が治まるまで実験ができず、実験に時間がかかる問題がある。
(Problems of conventional technology)
In the technique described in Non-Patent Document 1, when ablation of a liquid is performed, it is difficult to move the position where the laser beam is irradiated. If the laser beam is continuously irradiated to the same position, the temperature of the irradiation position rises too much, the characteristics change, and the ablation conditions fluctuate, which adversely affects the measurement. The position to irradiate the laser beam is generally performed by moving the stage that supports the cell, but if the cell containing the liquid is moved, the liquid may spill. If the liquid spills, the spilled liquid may evaporate and mix with the ablated material, adversely affecting the measurement results.
Further, if a wave is generated on the surface of the liquid when the cell is moving, the position of the surface of the liquid is not stable, and there is a possibility that a deviation from the irradiation position (focus position) of the laser beam may occur. Therefore, uneven ablation may occur, which may adversely affect the measurement result. Further, once a wave is generated, it takes time for the wave to subside, and the experiment cannot be performed until the wave subsides, which causes a problem that the experiment takes time.

本発明は、液体状の試料の分析を行う場合に、レーザー光の照射位置を変更可能にすることを技術的課題とする。 An object of the present invention is to make it possible to change the irradiation position of a laser beam when analyzing a liquid sample.

前記技術的課題を解決するために、請求項1に記載の発明の分析装置は、
液体状の試料を収容可能な収容部を有するセルと、
前記セルに収容された液体の表面をアブレーションするレーザー光を出力するレーザー光源と、
前記レーザー光源から出力されたレーザー光の照射位置を移動可能な光学系と、
アブレーションされて前記セルから送り出された試料を含むエアロゾルが導入され、導入された試料を誘導結合プラズマ方式で分析を行う分析計と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the technical problem, the analyzer of the invention according to claim 1 is used.
A cell having a storage unit that can store a liquid sample, and
A laser light source that outputs a laser beam that ablate the surface of the liquid contained in the cell,
An optical system that can move the irradiation position of the laser light output from the laser light source, and
An aerosol containing a sample that has been ablated and sent out from the cell is introduced, and an analyzer that analyzes the introduced sample by an inductively coupled plasma method.
It is characterized by being equipped with.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の分析装置において、
前記レーザー光源から出力されたレーザー光を反射するミラーと、前記ミラーを回転させる駆動源と、を有し、レーザー光の照射位置に応じてミラーが回転される前記光学系、
を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the analyzer according to claim 1.
The optical system, which has a mirror that reflects laser light output from the laser light source and a drive source that rotates the mirror, and the mirror is rotated according to the irradiation position of the laser light.
It is characterized by being equipped with.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の分析装置において、
第1の軸を中心に回転可能な第1のミラーと前記第1の軸とは異なる第2の軸を中心に回転可能な第2のミラーとを有する前記ミラーと、前記第1のミラーを前記第1の軸を中心に回転させる第1の駆動源と前記第2のミラーを前記第2の軸を中心に回転させる第2の駆動源とを有する前記駆動源と、を有し、前記レーザー光源からのレーザー光を前記第1のミラーで反射し、前記第1のミラーで反射されたレーザー光を前記第2のミラーで前記試料に向けて反射すると共に、前記各ミラーを回転させる周波数である繰り返し周波数が10kHz以上である前記光学系、
を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the analyzer according to claim 2.
The mirror having a first mirror rotatable about a first axis and a second mirror rotatable about a second axis different from the first axis, and the first mirror. The drive source having a first drive source for rotating the first axis and a second drive source for rotating the second mirror around the second axis, said. The frequency at which the laser light from the laser light source is reflected by the first mirror, the laser light reflected by the first mirror is reflected by the second mirror toward the sample, and each mirror is rotated. The optical system having a repetition frequency of 10 kHz or more.
It is characterized by being equipped with.

請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の分析装置において、
レーザー光のパルス幅がフェムト秒オーダーのフェムト秒パルスレーザー光を出力する前記レーザー光源、
を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the analyzer according to any one of claims 1 to 3.
The laser light source that outputs a femtosecond pulsed laser beam having a pulse width on the order of femtoseconds.
It is characterized by being equipped with.

請求項1に記載の発明によれば、液体状の試料の分析を行う場合に、レーザー光の照射位置を変更できる。
請求項2に記載の発明によれば、レーザー光を反射するミラーを制御して、レーザー光の照射位置を変更できる。
請求項3に記載の発明によれば、ミラーが1つの場合に比べて、レーザー光の照射可能な範囲を広くすることができると共に、繰り返し周波数が低い場合に比べて、分析を短時間で実行できる。
請求項4に記載の発明によれば、ナノ秒レーザー光を使用する場合に比べて、アブレーションを確実に行うことができる。
According to the first aspect of the present invention, when analyzing a liquid sample, the irradiation position of the laser beam can be changed.
According to the second aspect of the present invention, the irradiation position of the laser beam can be changed by controlling the mirror that reflects the laser beam.
According to the invention of claim 3, the range in which the laser beam can be irradiated can be widened as compared with the case of one mirror, and the analysis can be executed in a short time as compared with the case where the repetition frequency is low. can.
According to the invention of claim 4, ablation can be reliably performed as compared with the case of using nanosecond laser light.

図1は本発明の実施例1の分析装置の全体説明図である。FIG. 1 is an overall explanatory view of the analyzer according to the first embodiment of the present invention. 図2は実施例1のセルの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the cell of the first embodiment. 図3は実施例1のレーザーアブレーション装置の要部説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of a main part of the laser ablation apparatus of the first embodiment.

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例である実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
Next, an embodiment which is a specific example of the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following examples.
In addition, in the explanation using the following drawings, the illustrations other than the members necessary for the explanation are omitted as appropriate for the sake of easy understanding.

図1は本発明の実施例1の分析装置の全体説明図である。
図1において、実施例1の分析装置1は、分析計の一例としての質量分析計2を有する。実施例1の質量分析計2は、誘導結合プラズマ方式の質量分析計(ICP−MS:Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometer)で構成されている。なお、分析計は、ICP−MSに限定されず、例えば、誘導結合プラズマ方式の発光分析計(ICP−OES:Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectroscopy)を使用することも可能である。なお、ICP−MSやICP−OESは、従来公知のものを使用可能であり、例えば、特開2013−130492号公報等に記載されており、公知であるため、詳細な説明は省略する。
FIG. 1 is an overall explanatory view of the analyzer according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the analyzer 1 of Example 1 has a mass spectrometer 2 as an example of an analyzer. The mass spectrometer 2 of Example 1 is composed of an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS). The analyzer is not limited to ICP-MS, and for example, an inductively coupled plasma-optical Emission Spectroscopy (ICP-OES) can be used. As ICP-MS and ICP-OES, conventionally known ones can be used. For example, they are described in JP2013-130492A and the like, and since they are known, detailed description thereof will be omitted.

質量分析計2には、接続部の一例としての接続チューブ3の下流端が接続されている。接続チューブ3の上流端には、合流ジョイント4が接続されている。合流ジョイント4には、付加ガス供給部の一例としての付加ガスチューブ6の下流端が接続されている。実施例1では、付加ガスチューブ6には、付加ガス(メイクアップガス)の一例としてのアルゴン(Ar)ガスが供給される。なお、実施例1では、アルゴンガスは、一例として、0.5〜1.2L/min程度の流量で供給される。
合流ジョイント4には、セル接続部の一例としてセル接続チューブ7の下流端が接続されている。セル接続チューブ7の上流端には、セル11が接続されている。
The downstream end of the connecting tube 3 as an example of the connecting portion is connected to the mass spectrometer 2. A merging joint 4 is connected to the upstream end of the connecting tube 3. The merging joint 4 is connected to the downstream end of the additional gas tube 6 as an example of the additional gas supply unit. In the first embodiment, the addition gas tube 6 is supplied with argon (Ar) gas as an example of the addition gas (makeup gas). In Example 1, the argon gas is supplied at a flow rate of about 0.5 to 1.2 L / min as an example.
The downstream end of the cell connection tube 7 is connected to the merging joint 4 as an example of the cell connection portion. A cell 11 is connected to the upstream end of the cell connection tube 7.

図2は実施例1のセルの説明図である。
図2において、セル11には、液体を収容可能な収容部の一例としてのウェル11aが形成されている。ウェル11aには、液体状の試料Sが収容されている。なお、本願明細書及び特許請求の範囲において、「液体状の試料」とは、試料自体が液体状の場合だけでなく、溶媒中に試料がイオンとして溶けている場合や溶媒中に試料の微粒子が分散している場合のように液体中に試料が存在する場合も含む意味で使用している。
セル11には、搬送ガス供給部の一例としての搬送ガスチューブ12が接続されている。実施例1では、搬送ガスチューブ12には、搬送ガス(キャリアガス)の一例としてのヘリウム(He)ガスが供給される。なお、実施例1では、キャリアガスは、一例として、0.2 〜 1L/min程度の流量で供給される。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the cell of the first embodiment.
In FIG. 2, the cell 11 is formed with a well 11a as an example of an accommodating portion capable of accommodating a liquid. The well 11a contains the liquid sample S. In the present specification and the scope of the patent claim, the "liquid sample" is not only when the sample itself is in a liquid state, but also when the sample is dissolved as ions in a solvent or when the sample is fine particles in the solvent. It is used in the sense that it includes the case where the sample is present in the liquid as in the case where the solvent is dispersed.
A transport gas tube 12 as an example of a transport gas supply unit is connected to the cell 11. In the first embodiment, the transport gas tube 12 is supplied with helium (He) gas as an example of the transport gas (carrier gas). In Example 1, the carrier gas is supplied at a flow rate of about 0.2 to 1 L / min as an example.

また、セル11の上方には、レーザーアブレーション装置21が配置されている。レーザーアブレーション装置21は、セル11の試料Sにレーザー光を照射して、試料Sをアブレーションする。
実施例1の分析装置1は、情報処理装置の一例としてのコンピュータ装置31を有する。コンピュータ装置31は、コンピュータ本体32と、表示部の一例としてのディスプレイ33と、入力部の一例としてのキーボード34およびマウス35を有する。コンピュータ本体32は、レーザーアブレーション装置21の駆動を制御する信号を出力すると共に、質量分析計2から検出結果を受信して、ディスプレイ33に表示可能である。
A laser ablation device 21 is arranged above the cell 11. The laser ablation device 21 irradiates the sample S in the cell 11 with a laser beam to ablate the sample S.
The analyzer 1 of the first embodiment has a computer device 31 as an example of the information processing device. The computer device 31 includes a computer main body 32, a display 33 as an example of a display unit, and a keyboard 34 and a mouse 35 as an example of an input unit. The computer main body 32 outputs a signal for controlling the drive of the laser ablation device 21, receives a detection result from the mass spectrometer 2, and can display it on the display 33.

(レーザーアブレーション装置の説明)
図3は実施例1のレーザーアブレーション装置の要部説明図である。
図3において、実施例1のレーザーアブレーション装置21は、レーザー光源の一例としてのフェムト秒レーザー22を有する。フェムト秒レーザー22は、レーザー光の一例として、パルス幅がフェムト秒オーダーのフェムト秒レーザー光22aを出力する。実施例1のフェムト秒レーザー22は、一例として、パルス幅が230fsのフェムト秒レーザー光22aを出力するが、パルス幅は、例示した数値に限定されず、変更可能である。
実施例1のフェムト秒レーザー22は、内部に図示しないシャッタが配置されており、フェムト秒レーザー光22aを出力する周波数(フェムト秒レーザー光22aが出力される間隔の逆数)を制御可能に構成されている。実施例1では、一例として、周波数を100Hz〜60kHzの間で制御可能である。すなわち、フェムト秒レーザー22からは、60kHzでフェムト秒レーザー光22aを出力し、60kHzの場合はシャッタを常時開放状態にしておき、10kHzの場合は、6発の内5発のフェムト秒レーザー光22aをシャッタで遮ることで、10kHzの出力とすることが可能である。他の繰り返し周波数にした場合は、目的の周波数に合わせて、シャッタで遮る数を変更することで対応可能である。
(Explanation of laser ablation device)
FIG. 3 is an explanatory view of a main part of the laser ablation apparatus of the first embodiment.
In FIG. 3, the laser ablation apparatus 21 of Example 1 has a femtosecond laser 22 as an example of a laser light source. The femtosecond laser 22 outputs a femtosecond laser beam 22a having a pulse width on the order of femtoseconds as an example of the laser beam. The femtosecond laser 22 of the first embodiment outputs the femtosecond laser light 22a having a pulse width of 230 fs as an example, but the pulse width is not limited to the illustrated numerical value and can be changed.
The femtosecond laser 22 of the first embodiment has a shutter (not shown) arranged inside, and is configured to be able to control the frequency at which the femtosecond laser light 22a is output (the reciprocal of the interval at which the femtosecond laser light 22a is output). ing. In the first embodiment, as an example, the frequency can be controlled between 100 Hz and 60 kHz. That is, the femtosecond laser 22 outputs the femtosecond laser light 22a at 60 kHz, keeps the shutter always open at 60 kHz, and at 10 kHz, 5 out of 6 femtosecond laser lights 22a. It is possible to obtain an output of 10 kHz by blocking the output with a shutter. When other repetition frequencies are used, it can be dealt with by changing the number of shields blocked by the shutter according to the target frequency.

フェムト秒レーザー光22aは、フェムト秒レーザー光22aのセル11での照射位置を移動可能な光学系の一例としてのガルバノ光学系23に導入される。実施例1のガルバノ光学系23は、第1のミラーの一例としての第1ガルバノミラー24と、第2のミラーの一例としての第2ガルバノミラー25とを有する。第1ガルバノミラー24は、フェムト秒レーザー22からのフェムト秒レーザー光22aを第2ガルバノミラー25に向けて反射し、第2ガルバノミラー25は第1ガルバノミラー24からのフェムト秒レーザー光22aを試料Sに向けて反射する。
第1ガルバノミラー24は、第1のミラー軸24aを中心として回転可能に支持されている。第1のミラー軸24aには、第1の駆動源の一例としての第1ガルバノモータ24bから駆動が伝達される。したがって、第1ガルバノモータ24bからの駆動に応じて、第1ガルバノミラー24は第1のミラー軸24aを中心に回転、傾斜して、フェムト秒レーザー光22aの反射方向を変化させる。
The femtosecond laser beam 22a is introduced into the galvano optical system 23 as an example of an optical system in which the irradiation position of the femtosecond laser beam 22a in the cell 11 can be moved. The galvano optical system 23 of the first embodiment has a first galvano mirror 24 as an example of a first mirror and a second galvano mirror 25 as an example of a second mirror. The first galvano mirror 24 reflects the femtosecond laser light 22a from the femtosecond laser 22 toward the second galvano mirror 25, and the second galvano mirror 25 samples the femtosecond laser light 22a from the first galvano mirror 24. It reflects toward S.
The first galvano mirror 24 is rotatably supported around the first mirror shaft 24a. Drive is transmitted to the first mirror shaft 24a from the first galvano motor 24b as an example of the first drive source. Therefore, in response to the drive from the first galvano motor 24b, the first galvano mirror 24 rotates and tilts around the first mirror shaft 24a to change the reflection direction of the femtosecond laser beam 22a.

第2ガルバノミラー25も、第1ガルバノミラー24と同様に、第2のミラー軸25a、第2の駆動源の一例としての第2ガルバノモータ25bを有し、フェムト秒レーザー光22aの反射方向を変化させる。なお、実施例1では、一例として、第1ガルバノミラー24は、試料Sの表面において、主としてガス流れ方向に沿ったX方向の照射位置を制御し、第2ガルバノミラー25は、主としてガス流れ方向に交差するY方向の照射位置を制御する。したがって、2つのガルバノミラー24,25の制御で、2次元的にフェムト秒レーザー光22aを走査することが可能である。実施例1では、一例として、20cm×20cmの範囲でフェムト秒レーザー光22aを照射可能に構成されている。
第2ガルバノミラー25とセル11との間には、光学部材の一例としてのレンズ26が配置されている。レンズ26は、フェムト秒レーザー光22aの焦点の位置が試料Sの表面となるように、通過するフェムト秒レーザー光22aを集光する。
Like the first galvano mirror 24, the second galvano mirror 25 also has a second mirror shaft 25a and a second galvano motor 25b as an example of the second drive source, and reflects a femtosecond laser beam 22a. Change. In Example 1, as an example, the first galvanometer mirror 24 controls the irradiation position in the X direction mainly along the gas flow direction on the surface of the sample S, and the second galvanometer mirror 25 mainly controls the irradiation position in the gas flow direction. The irradiation position in the Y direction intersecting with is controlled. Therefore, it is possible to scan the femtosecond laser beam 22a two-dimensionally under the control of the two galvanometer mirrors 24 and 25. In the first embodiment, as an example, the femtosecond laser beam 22a can be irradiated in a range of 20 cm × 20 cm.
A lens 26 as an example of an optical member is arranged between the second galvanometer mirror 25 and the cell 11. The lens 26 collects the passing femtosecond laser beam 22a so that the focal position of the femtosecond laser beam 22a is on the surface of the sample S.

(実施例1の制御部の説明)
制御部の一例としてのコンピュータ本体32は、外部との信号の入出力等を行う入出力インターフェースI/Oを有する。また、コンピュータ本体32は、必要な処理を行うためのプログラムおよび情報等が記憶されたROM:リードオンリーメモリを有する。また、コンピュータ本体32は、必要なデータを一時的に記憶するためのRAM:ランダムアクセスメモリを有する。また、コンピュータ本体32は、ROM等に記憶されたプログラムに応じた処理を行うCPU:中央演算処理装置を有する。よって、コンピュータ本体32は、ROM等に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
(Explanation of Control Unit of Example 1)
The computer main body 32 as an example of the control unit has an input / output interface I / O for inputting / outputting signals to / from the outside. Further, the computer main body 32 has a ROM: read-only memory in which a program, information, and the like for performing necessary processing are stored. Further, the computer main body 32 has a RAM: random access memory for temporarily storing necessary data. Further, the computer main body 32 has a CPU: a central processing unit that performs processing according to a program stored in a ROM or the like. Therefore, the computer main body 32 can realize various functions by executing the program stored in the ROM or the like.

(コンピュータ本体32の機能)
コンピュータ本体32は、キーボード34やマウス35、質量分析計2、その他の図示しないセンサ等の信号出力要素からの入力信号に応じた処理を実行して、ガルバノモータ24b,25bやフェムト秒レーザー22のシャッタ等の各制御要素に制御信号を出力する機能を有している。
すなわち、コンピュータ本体32は、セル11の液体状の試料Sにおける目標の照射位置に応じて、ガルバノミラー24,25をそれぞれ回転させて、フェムト秒レーザー光22aを目標の照射位置に照射させる。また、設定された繰り返し周波数に応じて、シャッタを制御したり、分析結果をディスプレイ33に表示する機能等も有する。
(Functions of computer body 32)
The computer main body 32 executes processing according to an input signal from a signal output element such as a keyboard 34, a mouse 35, a mass analyzer 2, and other sensors (not shown), and performs processing according to an input signal of the galvanomotors 24b and 25b and the femtosecond laser 22. It has a function to output a control signal to each control element such as a shutter.
That is, the computer main body 32 rotates the galvanometer mirrors 24 and 25, respectively, according to the target irradiation position in the liquid sample S of the cell 11, and irradiates the femtosecond laser beam 22a to the target irradiation position. It also has a function of controlling the shutter and displaying the analysis result on the display 33 according to the set repetition frequency.

(実施例1の作用)
前記構成を備えた実施例1の分析装置1では、液体状の試料Sにおいて目的の分析位置をアブレーションする場合、ガルバノ光学系23でフェムト秒レーザー光22aが照射される位置が制御される。したがって、実施例1の分析装置1では、フェムト秒レーザー光22aの照射位置を移動させる際に、セル11側を移動させる必要がない。したがって、液体状の試料Sがセル11のウェル11aからこぼれたり、液体状の試料Sが波立ったりすることが防止される。したがって、液体状の試料の分析を行う場合に、レーザー光の照射位置を変更可能にしつつ、測定結果に悪影響が及ぶことが抑制される。
特に、従来のステージを移動させる構成では、市販のもので100μm/sec〜200μm/sec程度の移動速度のものが一般的であるのに対して、ガルバノ光学系23では、200mm/sec以上でもレーザー光を走査させることが可能である。すなわち、1000倍〜2000倍の移動速度を実現可能である。したがって、繰り返し周波数が同じ場合、パルス状のレーザー光が1発照射された後に、次のレーザー光が照射されるまでの間の移動距離(間隔、ピッチ)が、1000倍〜2000倍となる。例えば、繰り返し周波数が1kHzの場合、ステージ移動の場合、ピッチは100nm〜200nmであるのに対し、実施例1では、200μmとすることが可能である。よって、ステージ移動の場合は、次のレーザー光の照射位置が前のレーザー光の照射位置と重なって温度が上がりすぎたりする懸念があるが、実施例1ではこれが抑制される。
(Action of Example 1)
In the analyzer 1 of the first embodiment having the above configuration, when the target analysis position is ablated in the liquid sample S, the position where the femtosecond laser beam 22a is irradiated by the galvano optical system 23 is controlled. Therefore, in the analyzer 1 of the first embodiment, it is not necessary to move the cell 11 side when moving the irradiation position of the femtosecond laser beam 22a. Therefore, the liquid sample S is prevented from spilling from the well 11a of the cell 11, and the liquid sample S is prevented from rippling. Therefore, when analyzing a liquid sample, it is possible to change the irradiation position of the laser beam and suppress the adverse effect on the measurement result.
In particular, in the conventional configuration for moving the stage, a commercially available one having a moving speed of about 100 μm / sec to 200 μm / sec is common, whereas in the galvano optical system 23, the laser is used even at 200 mm / sec or more. It is possible to scan the light. That is, it is possible to realize a moving speed of 1000 to 2000 times. Therefore, when the repetition frequency is the same, the moving distance (interval, pitch) between the irradiation of one pulsed laser beam and the irradiation of the next laser beam is 1000 to 2000 times. For example, when the repetition frequency is 1 kHz, the pitch is 100 nm to 200 nm in the case of stage movement, whereas in Example 1, it can be 200 μm. Therefore, in the case of stage movement, there is a concern that the irradiation position of the next laser light may overlap with the irradiation position of the previous laser light and the temperature may rise too much, but this is suppressed in the first embodiment.

また、実施例1では、ガルバノ光学系23は、2つのガルバノミラー24,25を有する。ガルバノミラーが1つしかない構成では、フェムト秒レーザー光22aの照射位置を1軸方向(線状)に沿った位置調整しかできないが、2つのガルバノミラー24,25を有する実施例1では、2軸方向すなわち面内において照射位置を調整可能である。よって、ガルバノミラーが1つしかない場合に比べて、照射可能な範囲を大幅に広げることが可能である。 Further, in the first embodiment, the galvano optical system 23 has two galvano mirrors 24 and 25. In the configuration where there is only one galvano mirror, the irradiation position of the femtosecond laser beam 22a can only be adjusted along the uniaxial direction (linear), but in the first embodiment having two galvano mirrors 24 and 25, 2 The irradiation position can be adjusted in the axial direction, that is, in the plane. Therefore, it is possible to greatly expand the irradiation range as compared with the case where there is only one galvanometer mirror.

また、実施例1では、ガルバノミラー24,25が10kHzの高繰り返し周波数で駆動される。したがって、照射位置の数が同じ場合に、繰り返し周波数が低い場合に比べて、フェムト秒レーザー光22aを照射するのに必要な時間が短縮される。例えば、繰り返し周波数が10Hzの場合は、6000発のレーザー光を照射するには600秒=10分かかるが、繰り返し周波数が10kHzの実施例1では、6000発のレーザー光を照射するには、0.6秒で済む。したがって、繰り返し周波数が低い場合に比べて、実施例1では、短時間にアブレーションされる微粒子の数が増大し、発生するエアロゾルの量を多くすることができる。よって、質量分析計2に導入されるエアロゾルの量を多くすることができ、質量分析計2で計測される信号強度も強くなる。
さらに、実施例1では、レーザー光としてフェムト秒レーザー光22aが使用されている。したがって、パルス幅がナノ秒のレーザー光に比べて、レーザー光の強度が高く、アブレーションを確実に行うことが可能である。
Further, in the first embodiment, the galvanometer mirrors 24 and 25 are driven at a high repetition frequency of 10 kHz. Therefore, when the number of irradiation positions is the same, the time required to irradiate the femtosecond laser beam 22a is shortened as compared with the case where the repetition frequency is low. For example, when the repetition frequency is 10 Hz, it takes 600 seconds = 10 minutes to irradiate 6000 laser beams, but in Example 1 where the repetition frequency is 10 kHz, it is 0 to irradiate 6000 laser beams. It only takes 6 seconds. Therefore, in Example 1, the number of fine particles ablated in a short time can be increased and the amount of aerosol generated can be increased as compared with the case where the repetition frequency is low. Therefore, the amount of aerosol introduced into the mass spectrometer 2 can be increased, and the signal strength measured by the mass spectrometer 2 also becomes stronger.
Further, in Example 1, a femtosecond laser beam 22a is used as the laser beam. Therefore, the intensity of the laser beam is higher than that of the laser beam having a pulse width of nanoseconds, and ablation can be reliably performed.

(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)〜(H05)を下記に例示する。
(H01)前記実施例において、ガルバノ光学系23は、2軸制御の構成を例示したが、3軸以上の構成とすることも可能である。また、1軸の構成とすることも可能である。
(H02)前記実施例において、レーザー光源としてフェムト秒レーザー22を使用することが望ましいが、これに限定されない。測定対象物等によっては、フェムト秒レーザー以外のレーザー、例えば、エキシマレーザーやYAGレーザー等のナノ秒レーザー等を使用することも可能である。
(Change example)
Although the examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and various modifications are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It is possible. Examples of modifications (H01) to (H05) of the present invention are illustrated below.
(H01) In the above-described embodiment, the galvano optical system 23 illustrates a configuration of 2-axis control, but a configuration of 3 or more axes is also possible. It is also possible to have a one-axis configuration.
(H02) In the above embodiment, it is desirable to use the femtosecond laser 22 as the laser light source, but the present invention is not limited to this. Depending on the object to be measured, a laser other than the femtosecond laser, for example, a nanosecond laser such as an excimer laser or a YAG laser can be used.

(H03)前記実施例において、具体的な数値や形状については、設計や仕様等に応じて任意に変更可能である。
(H04)前記実施例において、キャリアガスとしてHeガスを使用することが好ましいが、これに限定されない。分析対象の試料の種類や要求される精度等に応じて、例えば、水素ガスやネオンガス、アルゴンガス等に変更可能である。
(H05)前記実施例において、フェムト秒レーザー光22aの照射位置を移動可能な光学系の一例としてガルバノ光学系23を例示したがこれに限定されない。例えば、光学系の一例として、回転する多角柱の外表面に複数の反射鏡が設けられた回転多面鏡(ポリゴンミラー)を使用することも可能である。他にも、例えば、液晶を利用した反射型液晶素子であるLCOS(Liquid Crystal On Silicon)を光学素子として利用することも可能である。
(H03) In the above embodiment, the specific numerical values and shapes can be arbitrarily changed according to the design, specifications, and the like.
(H04) In the above-mentioned embodiment, it is preferable to use He gas as the carrier gas, but the present invention is not limited to this. It can be changed to, for example, hydrogen gas, neon gas, argon gas, etc., depending on the type of the sample to be analyzed, the required accuracy, and the like.
(H05) In the above embodiment, the galvano optical system 23 is exemplified as an example of an optical system in which the irradiation position of the femtosecond laser beam 22a can be moved, but the present invention is not limited thereto. For example, as an example of the optical system, it is also possible to use a rotating multifaceted mirror (polygon mirror) in which a plurality of reflecting mirrors are provided on the outer surface of the rotating polygonal prism. In addition, for example, LCOS (Liquid Crystal On Silicon), which is a reflective liquid crystal element using a liquid crystal, can be used as an optical element.

1…分析装置、
2…分析計、
11…セル、
11a…収容部、
22…レーザー光源、
22a…レーザー光、
23…光学系、
24…第1のミラー、
24,25…ミラー、
24a…第1の軸、
24b…第1の駆動源、
24b,25b…駆動源、
25…第2のミラー、
25a…第2の軸、
25b…第2の駆動源、
S…試料。
1 ... Analyzer,
2 ... Analyzer,
11 ... cell,
11a ... Containment section,
22 ... Laser light source,
22a ... Laser light,
23 ... Optical system,
24 ... First mirror,
24, 25 ... Mirror,
24a ... 1st axis,
24b ... First drive source,
24b, 25b ... Drive source,
25 ... Second mirror,
25a ... Second axis,
25b ... Second drive source,
S ... Sample.

Claims (4)

液体状の試料を収容可能な収容部を有するセルと、
前記セルに収容された液体の表面をアブレーションするレーザー光を出力するレーザー光源と、
前記レーザー光源から出力されたレーザー光の照射位置を移動可能な光学系と、
アブレーションされて前記セルから送り出された試料を含むエアロゾルが導入され、導入された試料を誘導結合プラズマ方式で分析を行う分析計と、
を備えたことを特徴とする分析装置。
A cell having a storage unit that can store a liquid sample, and
A laser light source that outputs a laser beam that ablate the surface of the liquid contained in the cell,
An optical system that can move the irradiation position of the laser light output from the laser light source, and
An aerosol containing a sample that has been ablated and sent out from the cell is introduced, and an analyzer that analyzes the introduced sample by an inductively coupled plasma method.
An analyzer characterized by being equipped with.
前記レーザー光源から出力されたレーザー光を反射するミラーと、前記ミラーを回転させる駆動源と、を有し、レーザー光の照射位置に応じてミラーが回転される前記光学系、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の分析装置。
The optical system, which has a mirror that reflects laser light output from the laser light source and a drive source that rotates the mirror, and the mirror is rotated according to the irradiation position of the laser light.
The analyzer according to claim 1, wherein the analyzer is provided with.
第1の軸を中心に回転可能な第1のミラーと前記第1の軸とは異なる第2の軸を中心に回転可能な第2のミラーとを有する前記ミラーと、前記第1のミラーを前記第1の軸を中心に回転させる第1の駆動源と前記第2のミラーを前記第2の軸を中心に回転させる第2の駆動源とを有する前記駆動源と、を有し、前記レーザー光源からのレーザー光を前記第1のミラーで反射し、前記第1のミラーで反射されたレーザー光を前記第2のミラーで前記試料に向けて反射すると共に、前記各ミラーを回転させる周波数である繰り返し周波数が10kHz以上である前記光学系、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の分析装置。
The mirror having a first mirror rotatable about a first axis and a second mirror rotatable about a second axis different from the first axis, and the first mirror. The drive source having a first drive source for rotating the first axis and a second drive source for rotating the second mirror around the second axis, said. The frequency at which the laser light from the laser light source is reflected by the first mirror, the laser light reflected by the first mirror is reflected by the second mirror toward the sample, and each mirror is rotated. The optical system having a repetition frequency of 10 kHz or more.
The analyzer according to claim 2, wherein the analyzer is provided.
レーザー光のパルス幅がフェムト秒オーダーのフェムト秒パルスレーザー光を出力する前記レーザー光源、
を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の分析装置。
The laser light source that outputs a femtosecond pulsed laser beam having a pulse width on the order of femtoseconds.
The analyzer according to any one of claims 1 to 3, wherein the analyzer is provided.
JP2020075391A 2020-04-21 2020-04-21 Analyzer Pending JP2021173553A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020075391A JP2021173553A (en) 2020-04-21 2020-04-21 Analyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020075391A JP2021173553A (en) 2020-04-21 2020-04-21 Analyzer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021173553A true JP2021173553A (en) 2021-11-01

Family

ID=78281520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020075391A Pending JP2021173553A (en) 2020-04-21 2020-04-21 Analyzer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021173553A (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016517523A (en) * 2013-03-15 2016-06-16 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド Laser sampling method for reducing thermal effects
JP2017117719A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 国立大学法人秋田大学 Specimen holder and fixture of them
WO2019202689A1 (en) * 2018-04-18 2019-10-24 株式会社エス・ティ・ジャパン Laser ablation device and analysis apparatus
WO2019202690A1 (en) * 2018-04-18 2019-10-24 株式会社エス・ティ・ジャパン Cell for laser ablation and analysis apparatus
JP2019220484A (en) * 2019-09-10 2019-12-26 国立大学法人秋田大学 Fixture of specimen holder

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016517523A (en) * 2013-03-15 2016-06-16 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド Laser sampling method for reducing thermal effects
JP2017117719A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 国立大学法人秋田大学 Specimen holder and fixture of them
WO2019202689A1 (en) * 2018-04-18 2019-10-24 株式会社エス・ティ・ジャパン Laser ablation device and analysis apparatus
WO2019202690A1 (en) * 2018-04-18 2019-10-24 株式会社エス・ティ・ジャパン Cell for laser ablation and analysis apparatus
JP2019220484A (en) * 2019-09-10 2019-12-26 国立大学法人秋田大学 Fixture of specimen holder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6188478B1 (en) Method and apparatus for film-thickness measurements
JP2016538134A (en) Method for measuring depth of penetration of laser beam into workpiece and laser processing apparatus
US10132619B2 (en) Spot shape detection apparatus
JP3969408B2 (en) Defect repair method and defect repair device for liquid crystal display device
JPWO2019202690A1 (en) Cell and analyzer for laser ablation
US20170336282A1 (en) Spheroidal mirror reflectivity measuring apparatus for extreme ultraviolet light
JP7146905B2 (en) Laser ablation and analysis equipment
EP3595840B1 (en) Laser device for material processing
CN109827947A (en) A method of the femtosecond laser photo-reduction based on local light enhancing manufactures surface enhanced Raman substrate
EP3321731A1 (en) Terahertz wave generator
JP2021173553A (en) Analyzer
WO2016147751A1 (en) Laser beam intensity distribution measurement device and laser beam intensity distribution measurement method
Möbus et al. Laser beam welding setup for the coaxial combination of two laser beams to vary the intensity distribution
WO2006106265A1 (en) Direct analysis laser machine
US20060091122A1 (en) Method and device for processing inside of transparent material
JP2019155405A (en) Laser processor and laser processing method
US12019229B2 (en) Illumination arrangement for a microscope, microscope and method for illuminating a sample volume in a microscope
AU2009355537B2 (en) Material processing device and method for operating such a material processing device
Rao et al. Controlling bubble generation by femtosecond laser-induced filamentation
JPH08132259A (en) Laser machining method and device therefor
JP2022014165A (en) Analyzer
JP7508361B2 (en) Analysis equipment
JP2021047176A (en) Laser ablation device for inductively coupled plasma analysis and analyzer
JP2008296256A (en) Laser beam machining apparatus
WO2002014842A9 (en) Liquid-containing substance analyzing device and liquid-containing substance analyzing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230113

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230531

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230606

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230807

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20231017

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20240116