JP2724541B2 - Ｉｃｐ発光分光分析装置 - Google Patents
Ｉｃｐ発光分光分析装置Info
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- JP2724541B2 JP2724541B2 JP6104550A JP10455094A JP2724541B2 JP 2724541 B2 JP2724541 B2 JP 2724541B2 JP 6104550 A JP6104550 A JP 6104550A JP 10455094 A JP10455094 A JP 10455094A JP 2724541 B2 JP2724541 B2 JP 2724541B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＩＣＰトーチ管を用
いたプラズマ発光分光分析装置に関するものである。
いたプラズマ発光分光分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】誘導結合プラズマ発生用トーチ、略して
ＩＣＰトーチは図１に示すように中央の霧状試料供給管
１と、これを同軸包囲するプラズマ発生及び保持ガス放
出管２、並びにこのガス放出管２をさらに同軸包囲して
その管の外側に冷却ガス放出路を形成するトーチ管本体
３からなり、このトーチ管本体３にはその内側の試料供
給管１及びガス放出管２のほぼ一致した先端位置よりも
前方に突出した先端部を有し、この先端部に誘導コイル
４を巻き付けて形成されたものである。このようなトー
チ管構造は、その先端を上向きにした直立状態において
使用され、誘導コイル４の巻付部に対応する先端部内に
環状のプラズマ基部（密集プラズマ相）５を発生し、こ
の中空領域を突き抜けて形成される細長い試料イオン化
領域６の適当位置、例えば誘導コイル上約１５ｍｍの中
心位置Ｐから発する原子発光を横方向から観察するもの
である。
ＩＣＰトーチは図１に示すように中央の霧状試料供給管
１と、これを同軸包囲するプラズマ発生及び保持ガス放
出管２、並びにこのガス放出管２をさらに同軸包囲して
その管の外側に冷却ガス放出路を形成するトーチ管本体
３からなり、このトーチ管本体３にはその内側の試料供
給管１及びガス放出管２のほぼ一致した先端位置よりも
前方に突出した先端部を有し、この先端部に誘導コイル
４を巻き付けて形成されたものである。このようなトー
チ管構造は、その先端を上向きにした直立状態において
使用され、誘導コイル４の巻付部に対応する先端部内に
環状のプラズマ基部（密集プラズマ相）５を発生し、こ
の中空領域を突き抜けて形成される細長い試料イオン化
領域６の適当位置、例えば誘導コイル上約１５ｍｍの中
心位置Ｐから発する原子発光を横方向から観察するもの
である。
【０００３】しかしながら、実際には元素及び波長毎に
イオン化レベルが相違するため、このイオン化領域６に
おいて、上記の観測位置ＰでＳ／Ｎ比が常に最大になる
とは限らない。そこで、観測のための最適軸方向位置が
相違しても安定に測定するためには、トーチ管の前方
（図の上方）よりその中心軸に沿ってイオン化領域６を
観察する方法が考えられる。
イオン化レベルが相違するため、このイオン化領域６に
おいて、上記の観測位置ＰでＳ／Ｎ比が常に最大になる
とは限らない。そこで、観測のための最適軸方向位置が
相違しても安定に測定するためには、トーチ管の前方
（図の上方）よりその中心軸に沿ってイオン化領域６を
観察する方法が考えられる。
【０００４】この場合、トーチ管が常套的に直立設置さ
れておれば、この正面から観察した光を分散素子に導く
中間光学系は水平に配置し、唯一トーチ管の直上に配置
したミラーにより光路を折り曲げてこの光学系に光を通
すことにより、主要な光学素子がトーチ管からの高温の
上昇気流によって損傷するのを防止する。しかしこの場
合でも、ミラーだけは直下から昇ってくるプラズマ炎
（プラズマ外郭）の先端に曝されて汚染もしくは損傷す
る危険がある。また、トーチ管の先端から出て低温の大
気に触れるプラズマ外郭の先端を通じた観察により、真
空紫外域の原子線の感度不足、及び同プラズマ先端部自
体の原子発光や分子発光等によるバックグラウンドの増
大などの問題があった。そこで、トーチ管を横向きにす
れば、ミラーなしで軸方向観察を行えるが、この場合は
ミラーの汚染問題が無くなるだけで、横向きに放出され
るプラズマ外郭の対称性が損なわれるため、他の問題は
却って助長されることが確認されている。
れておれば、この正面から観察した光を分散素子に導く
中間光学系は水平に配置し、唯一トーチ管の直上に配置
したミラーにより光路を折り曲げてこの光学系に光を通
すことにより、主要な光学素子がトーチ管からの高温の
上昇気流によって損傷するのを防止する。しかしこの場
合でも、ミラーだけは直下から昇ってくるプラズマ炎
（プラズマ外郭）の先端に曝されて汚染もしくは損傷す
る危険がある。また、トーチ管の先端から出て低温の大
気に触れるプラズマ外郭の先端を通じた観察により、真
空紫外域の原子線の感度不足、及び同プラズマ先端部自
体の原子発光や分子発光等によるバックグラウンドの増
大などの問題があった。そこで、トーチ管を横向きにす
れば、ミラーなしで軸方向観察を行えるが、この場合は
ミラーの汚染問題が無くなるだけで、横向きに放出され
るプラズマ外郭の対称性が損なわれるため、他の問題は
却って助長されることが確認されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、トーチ管
を軸方向に観察する際にプラズマ先端部が大気に触れる
ことによって生ずる上記のような問題を排除するため、
トーチ管本体（外管）の先端部を長くしてプラズマ外郭
をその先端まで覆うようにし、種々実験した結果、試料
流量及びプラズマ用アルゴンガス流量との関連におい
て、トーチ管を水平配置してもプラズマ外郭の軸対称性
が損なわれず、しかも、プラズマの芯をなす試料イオン
化領域も延びるという傾向を見出した。そこで、トーチ
管先端の長さを増しながらこれに併せて試料導入量も増
加して実験を繰り返し、現時点では最適と思える延長構
造に到達した。すなわち、図２はこのような先端延長構
造を有するトーチ管要部を直立状態において示すもので
あり、トーチ管本体３において誘導コイル４の巻付け範
囲から十分に長く突出した先端突出範囲３ａ内にはプラ
ズマ外郭７が形成されて同範囲３ａの突端まで細長く延
び、これに包まれた形でイオン化領域６ａも２、３倍以
上延びることが確認された。因に、トーチ管本体の典型
的な内径は２０ｍｍであり、誘導コイル４からの先端突
出寸法は図１に示した従来型で約１、２ｍｍ、図２の延
長型において約９５ｍｍであり、これによって環状のプ
ラズマ密集域５から突出するプラズマ外郭の長さを約３
倍程度長くすることができたものである。このような先
端延長型トーチ管においては、試料イオン化領域の延長
に伴う同領域の安定した観測が行えるとともに、励起光
量の増大（高感度化）が得られることが確認された。
を軸方向に観察する際にプラズマ先端部が大気に触れる
ことによって生ずる上記のような問題を排除するため、
トーチ管本体（外管）の先端部を長くしてプラズマ外郭
をその先端まで覆うようにし、種々実験した結果、試料
流量及びプラズマ用アルゴンガス流量との関連におい
て、トーチ管を水平配置してもプラズマ外郭の軸対称性
が損なわれず、しかも、プラズマの芯をなす試料イオン
化領域も延びるという傾向を見出した。そこで、トーチ
管先端の長さを増しながらこれに併せて試料導入量も増
加して実験を繰り返し、現時点では最適と思える延長構
造に到達した。すなわち、図２はこのような先端延長構
造を有するトーチ管要部を直立状態において示すもので
あり、トーチ管本体３において誘導コイル４の巻付け範
囲から十分に長く突出した先端突出範囲３ａ内にはプラ
ズマ外郭７が形成されて同範囲３ａの突端まで細長く延
び、これに包まれた形でイオン化領域６ａも２、３倍以
上延びることが確認された。因に、トーチ管本体の典型
的な内径は２０ｍｍであり、誘導コイル４からの先端突
出寸法は図１に示した従来型で約１、２ｍｍ、図２の延
長型において約９５ｍｍであり、これによって環状のプ
ラズマ密集域５から突出するプラズマ外郭の長さを約３
倍程度長くすることができたものである。このような先
端延長型トーチ管においては、試料イオン化領域の延長
に伴う同領域の安定した観測が行えるとともに、励起光
量の増大（高感度化）が得られることが確認された。
【０００６】本発明は、このような先端延長型トーチ管
とこれに適した光学系及び関連構造を備えた軸方向観察
型のＩＣＰ発光分光分析装置を提供しようとするもので
ある。
とこれに適した光学系及び関連構造を備えた軸方向観察
型のＩＣＰ発光分光分析装置を提供しようとするもので
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、本発明は、中央の霧状試料供給管と、これを同軸包
囲するプラズマ発生及び保持ガス放出管、並びにこのガ
ス放出管をさらに同軸包囲してその管の外側に冷却ガス
放出路を形成するトーチ管本体からなるＩＣＰトーチの
管軸を水平に維持し、前記トーチ管本体が前記試料供給
管とガス放出管のほぼ一致した先端位置よりも前方に突
出した先端部を有し、前記先端部が前記一致した先端位
置から僅かに突出した誘導コイル巻付け範囲、及びその
誘導コイル巻付け範囲よりもさらに長く前方に突出し
て、設定された大きさのプラズマ外郭を先端まで覆うた
めの先端突出範囲からなり、前記先端突出範囲を冷却ジ
ャケット管により包囲して同管本体先端部の外側に冷却
流体の流路を形成してなる前記ＩＣＰトーチと、前記ト
ーチ管本体の先端部を通じて形成されるイオン化領域を
前記トーチ管の前方から軸方向に観察することにより同
領域からの発光をスペクトル分散構造に導くための不活
性ガスパージ流路中に配置した中間光学系とを備えたこ
とを特徴とするＩＣＰ発光分光分析装置を構成したもの
である。
め、本発明は、中央の霧状試料供給管と、これを同軸包
囲するプラズマ発生及び保持ガス放出管、並びにこのガ
ス放出管をさらに同軸包囲してその管の外側に冷却ガス
放出路を形成するトーチ管本体からなるＩＣＰトーチの
管軸を水平に維持し、前記トーチ管本体が前記試料供給
管とガス放出管のほぼ一致した先端位置よりも前方に突
出した先端部を有し、前記先端部が前記一致した先端位
置から僅かに突出した誘導コイル巻付け範囲、及びその
誘導コイル巻付け範囲よりもさらに長く前方に突出し
て、設定された大きさのプラズマ外郭を先端まで覆うた
めの先端突出範囲からなり、前記先端突出範囲を冷却ジ
ャケット管により包囲して同管本体先端部の外側に冷却
流体の流路を形成してなる前記ＩＣＰトーチと、前記ト
ーチ管本体の先端部を通じて形成されるイオン化領域を
前記トーチ管の前方から軸方向に観察することにより同
領域からの発光をスペクトル分散構造に導くための不活
性ガスパージ流路中に配置した中間光学系とを備えたこ
とを特徴とするＩＣＰ発光分光分析装置を構成したもの
である。
【０００８】本発明はまた、上記の基本構成において、
前記中間光学系が紫外線色消しレンズと、絞りと、円筒
レンズと、球面収束レンズと、スリットを前記ＩＣＰト
ーチの管軸と整列した軸上において順次配列したものか
らなり、前記スペクトル分散構造が前記スリットと直交
する面内においてスペクトルを分散する回折格子からな
るようにしたものである。
前記中間光学系が紫外線色消しレンズと、絞りと、円筒
レンズと、球面収束レンズと、スリットを前記ＩＣＰト
ーチの管軸と整列した軸上において順次配列したものか
らなり、前記スペクトル分散構造が前記スリットと直交
する面内においてスペクトルを分散する回折格子からな
るようにしたものである。
【０００９】上記基本構成において、トーチ管本体の先
端突出範囲を包囲する冷却ジャケット管もまた、前記誘
導コイルの巻付け範囲よりも前方に突出している。
端突出範囲を包囲する冷却ジャケット管もまた、前記誘
導コイルの巻付け範囲よりも前方に突出している。
【００１０】
【作用】上記の構成によれば、トーチ管の先端部内には
軸方向対称性を維持した安定かつ長いプラズマ外郭及び
イオン化領域が形成されるとともに、パージ流路内に配
置された中間光学系がプラズマ外郭による熱的及び化学
的影響を受けることなく、試料の原子発光を正確かつ安
定に測定することができる。
軸方向対称性を維持した安定かつ長いプラズマ外郭及び
イオン化領域が形成されるとともに、パージ流路内に配
置された中間光学系がプラズマ外郭による熱的及び化学
的影響を受けることなく、試料の原子発光を正確かつ安
定に測定することができる。
【００１１】
【００１２】図３は本発明の基本的実施例を示す線図で
あり、８はいずれも石英製の同軸多重管構造からなり、
水平配置した先端延長型トーチ管、９はそのトーチ管８
の先端部に対向して配置された中間光学系のハウジング
であり、トーチ管８は前述した霧状試料供給管１、プラ
ズマ発生及び保持ガス（アルゴン）の放出管２、及びト
ーチ管本体３からなる基本構造において、試料供給管１
の先端及びこれとほぼ一致した（厳密にはこれより僅か
に突出した）ガス放出管２の先端よりも十分長く突出し
た管本体の先端部を有し、この先端部において誘導コイ
ル４の巻付け範囲から突出した先端突出範囲３ａを冷却
ジャケット管１０により包囲したものである。この場
合、先端突出範囲３ａの誘導コイル４部分からの突出寸
法は例えば、約９５ｍｍとトーチ管の口径に比して長い
ものであり、この誘導コイル４により形成される環状の
プラズマ密集部５の長さの約３〜６倍程度となるように
設定されている。当然ながら、誘導コイル４はガス放出
管２の先端から僅かに軸方向に突出した範囲内において
トーチ管本体３の外周に嵌着されている。ジャケット管
１０はこの管本体３より僅かに大きい直径においてその
先端突出範囲３ａの周りに薄い厚さの冷却ガス流路を形
成するものである。ジャケット管１０はまた、後端に冷
却用パージガス（アルゴン）の供給口１０ａを有し、前
端すなわちトーチ管の先端部の突端に対応する端部は、
そのまま開口して環状のパージガス放出路を形成するよ
うになっている。このようなトーチ管突端の上方にはダ
クト１２が配置されている。ガス放出管２の後端におけ
る供給口２ａ及びトーチ管本体３の後端における供給口
３ｂからはいずれもアルゴンがそれぞれ低速及び高速で
供給されるようになっているが、試料供給管１の後端は
前述した通り、霧状試料を高速で供給するため、ネブラ
イザにサイクロンチャンバを組み合わせたような適当な
霧状試料のための高速供給手段１３に接続される。
あり、８はいずれも石英製の同軸多重管構造からなり、
水平配置した先端延長型トーチ管、９はそのトーチ管８
の先端部に対向して配置された中間光学系のハウジング
であり、トーチ管８は前述した霧状試料供給管１、プラ
ズマ発生及び保持ガス（アルゴン）の放出管２、及びト
ーチ管本体３からなる基本構造において、試料供給管１
の先端及びこれとほぼ一致した（厳密にはこれより僅か
に突出した）ガス放出管２の先端よりも十分長く突出し
た管本体の先端部を有し、この先端部において誘導コイ
ル４の巻付け範囲から突出した先端突出範囲３ａを冷却
ジャケット管１０により包囲したものである。この場
合、先端突出範囲３ａの誘導コイル４部分からの突出寸
法は例えば、約９５ｍｍとトーチ管の口径に比して長い
ものであり、この誘導コイル４により形成される環状の
プラズマ密集部５の長さの約３〜６倍程度となるように
設定されている。当然ながら、誘導コイル４はガス放出
管２の先端から僅かに軸方向に突出した範囲内において
トーチ管本体３の外周に嵌着されている。ジャケット管
１０はこの管本体３より僅かに大きい直径においてその
先端突出範囲３ａの周りに薄い厚さの冷却ガス流路を形
成するものである。ジャケット管１０はまた、後端に冷
却用パージガス（アルゴン）の供給口１０ａを有し、前
端すなわちトーチ管の先端部の突端に対応する端部は、
そのまま開口して環状のパージガス放出路を形成するよ
うになっている。このようなトーチ管突端の上方にはダ
クト１２が配置されている。ガス放出管２の後端におけ
る供給口２ａ及びトーチ管本体３の後端における供給口
３ｂからはいずれもアルゴンがそれぞれ低速及び高速で
供給されるようになっているが、試料供給管１の後端は
前述した通り、霧状試料を高速で供給するため、ネブラ
イザにサイクロンチャンバを組み合わせたような適当な
霧状試料のための高速供給手段１３に接続される。
【００１３】中間光学系のハウジング９は光軸に沿って
配列された光学系を包囲する筒状であって、その後端１
１は口径を絞ってトーチ管８の突端部の内側に対応する
ようになっている。ハウジング９の周側面における後端
及び前端には冷却ガスの供給口９ａ及び９ｂが形成さ
れ、これらの入口から冷却ガスとしてやはりアルゴンが
供給されるようになっている。
配列された光学系を包囲する筒状であって、その後端１
１は口径を絞ってトーチ管８の突端部の内側に対応する
ようになっている。ハウジング９の周側面における後端
及び前端には冷却ガスの供給口９ａ及び９ｂが形成さ
れ、これらの入口から冷却ガスとしてやはりアルゴンが
供給されるようになっている。
【００１４】図４は上記の基本実施例における冷却ジャ
ケット管１０を冷却水供給用のジャケット管１０’に変
えたものであり、その他は同様の構成である。すなわ
ち、ジャケット管１０’の後端には冷却水の入口１０’
ａが形成され、先端には排出口１０’ｂが形成され、ト
ーチ管及び光学系ハウジング９の突き合せ部の上方にお
けるダクト１２は主としてトーチ管本体内からの排出ガ
スを導くようになっている。
ケット管１０を冷却水供給用のジャケット管１０’に変
えたものであり、その他は同様の構成である。すなわ
ち、ジャケット管１０’の後端には冷却水の入口１０’
ａが形成され、先端には排出口１０’ｂが形成され、ト
ーチ管及び光学系ハウジング９の突き合せ部の上方にお
けるダクト１２は主としてトーチ管本体内からの排出ガ
スを導くようになっている。
【００１５】図２及び図３において、光学系ハウジング
９内の中間光学系はその終端より入口スリット１４、ス
ペクトルシフタ１５、及び反射回折格子１６からなるポ
リクロメータ１７に試料からの光を集束して導くような
っている。反射回折格子１６は光軸１８上の入射光を半
径０．７５ｍのローランド円２２に沿って配置されてい
る一群の選択されたフォトマルチプライヤ管２０Ａ〜２
０Ｈからなるセンサ配列により検出するためにスペクト
ル分散させるものである。ハウジング９内の中間光学系
はＵＶ色消しレンズ２４、絞り２６、ＵＶ円筒レンズ２
８、及び球面収束レンズ３０からなり、プラズマ７は中
間光学系を通る光軸１８の始端（end on）となる。プラ
ズマ７は中央（イオン化領域）の直径が約２〜３ｍｍで
あり、これに合わせて絞り２６の直径は約２ｍｍ、円筒
レンズ２８の焦点距離は約６０ｍｍ、入り口スリット１
４の幅は約２５μｍ、高さは約１８ｍｍであって、曲率
半径約０．５ｍにおいて（ローランド円を含む面内で）
湾曲している。格子１６は約６０ｍｍ×７０ｍｍの大き
さであって、２４００本／ｍｍの溝を有する球面ホログ
ラフ回折格子である。このような光学要素と湾曲入口ス
リットの組合せは、非点収差の補正及び比較的広範囲の
回折面積において少ない収差での使用を可能にするもの
である。
９内の中間光学系はその終端より入口スリット１４、ス
ペクトルシフタ１５、及び反射回折格子１６からなるポ
リクロメータ１７に試料からの光を集束して導くような
っている。反射回折格子１６は光軸１８上の入射光を半
径０．７５ｍのローランド円２２に沿って配置されてい
る一群の選択されたフォトマルチプライヤ管２０Ａ〜２
０Ｈからなるセンサ配列により検出するためにスペクト
ル分散させるものである。ハウジング９内の中間光学系
はＵＶ色消しレンズ２４、絞り２６、ＵＶ円筒レンズ２
８、及び球面収束レンズ３０からなり、プラズマ７は中
間光学系を通る光軸１８の始端（end on）となる。プラ
ズマ７は中央（イオン化領域）の直径が約２〜３ｍｍで
あり、これに合わせて絞り２６の直径は約２ｍｍ、円筒
レンズ２８の焦点距離は約６０ｍｍ、入り口スリット１
４の幅は約２５μｍ、高さは約１８ｍｍであって、曲率
半径約０．５ｍにおいて（ローランド円を含む面内で）
湾曲している。格子１６は約６０ｍｍ×７０ｍｍの大き
さであって、２４００本／ｍｍの溝を有する球面ホログ
ラフ回折格子である。このような光学要素と湾曲入口ス
リットの組合せは、非点収差の補正及び比較的広範囲の
回折面積において少ない収差での使用を可能にするもの
である。
【００１６】格子１６と各センサ２０との間には出口ス
リット構造３２が配置され、各スリットは約２５μｍの
幅と約４ｍｍの高さを有する。発光光学系は絞り２６に
おいて出口スリット３２に対応する。検出器配列には回
折格子の式ｄ（sin ｉ−sinθ）＝ｎλ（但し、ｉ：入
射角、θ：回折角）における次数ｎに関し、一次波長λ
＝１８９０Åの位置に置かれた一次砒素検出器２０Ａ及
び二次波長２λの位置（但し、一次ピーク測定時におい
て二次のバックグラウンドを得るため０．１ｎｍオフセ
ットして１８９．１×２＝３７８．２（ｎｍ）にしてあ
る。この逆の関係も成り立つ。慣例上、このオフセット
は０．０１ｎｍとされる。）の二次砒素検出器２０Ｅ
と、同じく一次波長１９０．８ｎｍの一次タリウム検出
器２０Ｂ及びオフセット二次波長３８１．８ｎｍの二次
タリウム検出器２０Ｆと、一次波長１９６．０ｎｍの一
次セレン検出器２０Ｃ及びオフセット二次波長３９２．
２ｎｍの二次セレン検出器２０Ｇ、並びに一次波長２２
０．３ｎｍの一次鉛検出器２０Ｄ及びオフセット二次波
長４４０．８ｎｍの二次鉛検出器２０Ｈが含まれる。検
出器２０は信号処理装置４０に接続される。信号処理装
置４０は典型的にはキーボードを含むコントローラ４２
からの入力命令に応答し、制御ライン４４上に制御信号
を発生して、このラインに接続されたスペクトルシフタ
１５に所望の一次又は二次波長ピークを選択させ、さら
に、フォトマルチプライヤ管２０から得られた情報を処
理してディスプレイ４６及びプリンタ４８などのような
出力装置に表示入力を与える。
リット構造３２が配置され、各スリットは約２５μｍの
幅と約４ｍｍの高さを有する。発光光学系は絞り２６に
おいて出口スリット３２に対応する。検出器配列には回
折格子の式ｄ（sin ｉ−sinθ）＝ｎλ（但し、ｉ：入
射角、θ：回折角）における次数ｎに関し、一次波長λ
＝１８９０Åの位置に置かれた一次砒素検出器２０Ａ及
び二次波長２λの位置（但し、一次ピーク測定時におい
て二次のバックグラウンドを得るため０．１ｎｍオフセ
ットして１８９．１×２＝３７８．２（ｎｍ）にしてあ
る。この逆の関係も成り立つ。慣例上、このオフセット
は０．０１ｎｍとされる。）の二次砒素検出器２０Ｅ
と、同じく一次波長１９０．８ｎｍの一次タリウム検出
器２０Ｂ及びオフセット二次波長３８１．８ｎｍの二次
タリウム検出器２０Ｆと、一次波長１９６．０ｎｍの一
次セレン検出器２０Ｃ及びオフセット二次波長３９２．
２ｎｍの二次セレン検出器２０Ｇ、並びに一次波長２２
０．３ｎｍの一次鉛検出器２０Ｄ及びオフセット二次波
長４４０．８ｎｍの二次鉛検出器２０Ｈが含まれる。検
出器２０は信号処理装置４０に接続される。信号処理装
置４０は典型的にはキーボードを含むコントローラ４２
からの入力命令に応答し、制御ライン４４上に制御信号
を発生して、このラインに接続されたスペクトルシフタ
１５に所望の一次又は二次波長ピークを選択させ、さら
に、フォトマルチプライヤ管２０から得られた情報を処
理してディスプレイ４６及びプリンタ４８などのような
出力装置に表示入力を与える。
【００１７】好ましい処理シーケンスにおいて、信号処
理装置４０はまずスペクトルシフタ１４を一次ピーク位
置にもたらす第一の時間帯において目的元素の一次及び
二次検出器の出力に応答する。このときスペクトルシフ
タ１４は一次検出器の出力を最大化するように位置設定
される。次に、第二の時間帯において、スペクトルシフ
タ１４は二次検出器の出力を最大化するように位置設定
され、再び、二組の検出器出力に応答する。次に、信号
処理装置４０は一次検出器における特定の目的元素の一
次測定値（第一時間帯測定値）と二次測定値（第二時間
帯測定値：バックグラウンド）との差（Ａｘ）を判定す
るとともに、二次検出器における同様な二次出力（ピー
ク測定値）及び一次出力（バックグラウンド測定値）間
の差（Ｂｘ）を判定し、式｛ａ（Ｂｘ）＋ｂ（Ａｘ）｝
／（ａ＋ｂ）によって補正を行う。目的元素のための典
型的な測定においては、次のような係数が採用される。
理装置４０はまずスペクトルシフタ１４を一次ピーク位
置にもたらす第一の時間帯において目的元素の一次及び
二次検出器の出力に応答する。このときスペクトルシフ
タ１４は一次検出器の出力を最大化するように位置設定
される。次に、第二の時間帯において、スペクトルシフ
タ１４は二次検出器の出力を最大化するように位置設定
され、再び、二組の検出器出力に応答する。次に、信号
処理装置４０は一次検出器における特定の目的元素の一
次測定値（第一時間帯測定値）と二次測定値（第二時間
帯測定値：バックグラウンド）との差（Ａｘ）を判定す
るとともに、二次検出器における同様な二次出力（ピー
ク測定値）及び一次出力（バックグラウンド測定値）間
の差（Ｂｘ）を判定し、式｛ａ（Ｂｘ）＋ｂ（Ａｘ）｝
／（ａ＋ｂ）によって補正を行う。目的元素のための典
型的な測定においては、次のような係数が採用される。
【００１８】図５には、一次鉛センサ２０Ｄの出力（図
５ａ）及び二次鉛センサ２０Ｈの出力（図５ｂ）が示さ
れている。その検出器の一次測定値は波長２２０．３ｎ
ｍ（６０）であり、二次測定値については０．１ｎｍオ
フセットで４４０．８ｎｍの位置（６２）である。測定
値は第一時間帯において一次ピーク６４及び二次バック
グラウンド６６が鉛検出器２０Ｄ及び２０Ｈにより同時
に記録され、スペクトルシフタ１４は次いでスペクトル
を０．１ｎｍだけシフトさせる。これにより、第二時間
帯に入り二次ピーク６８及び一次バックグラウンド７０
が同時に記録される。一次ピークにおけるバックグラウ
ンド測定値７０は一次ピーク測定値６４から減算され、
値Ａｘが得られる。二次バックグラウンド測定値６６は
二次ピーク測定値６８から減算され、値Ｂｘが得られ
る。
５ａ）及び二次鉛センサ２０Ｈの出力（図５ｂ）が示さ
れている。その検出器の一次測定値は波長２２０．３ｎ
ｍ（６０）であり、二次測定値については０．１ｎｍオ
フセットで４４０．８ｎｍの位置（６２）である。測定
値は第一時間帯において一次ピーク６４及び二次バック
グラウンド６６が鉛検出器２０Ｄ及び２０Ｈにより同時
に記録され、スペクトルシフタ１４は次いでスペクトル
を０．１ｎｍだけシフトさせる。これにより、第二時間
帯に入り二次ピーク６８及び一次バックグラウンド７０
が同時に記録される。一次ピークにおけるバックグラウ
ンド測定値７０は一次ピーク測定値６４から減算され、
値Ａｘが得られる。二次バックグラウンド測定値６６は
二次ピーク測定値６８から減算され、値Ｂｘが得られ
る。
【００１９】本発明の効果を検証するため、例えば水道
水等に各微量含まれる砒素、鉛、タリューム、セレンに
ついて空試験溶液（純水）を用いて各元素の原子線を１
０回測定した。この結果得られた値の標準偏差は試料実
測の場合の標準誤差に対応し、その３倍は検出限界値
（３σ）として誤差変動の指標を与えるものである。こ
のような実験及びデータ整理を、従来の先端突出部を実
質的に有しない直立トーチ管において側方から観察した
場合についても行い、その結果を示したものがそれぞれ
表１及び表２である。但し、本発明の方式（表２）にお
いては、前述した一次線及び二次線による同時バックグ
ラウンド補正を行う前提としてＰｂ、Ｓｂ及びＳｅにつ
いては各一次線及び二次線のデータを配列したものであ
る。
水等に各微量含まれる砒素、鉛、タリューム、セレンに
ついて空試験溶液（純水）を用いて各元素の原子線を１
０回測定した。この結果得られた値の標準偏差は試料実
測の場合の標準誤差に対応し、その３倍は検出限界値
（３σ）として誤差変動の指標を与えるものである。こ
のような実験及びデータ整理を、従来の先端突出部を実
質的に有しない直立トーチ管において側方から観察した
場合についても行い、その結果を示したものがそれぞれ
表１及び表２である。但し、本発明の方式（表２）にお
いては、前述した一次線及び二次線による同時バックグ
ラウンド補正を行う前提としてＰｂ、Ｓｂ及びＳｅにつ
いては各一次線及び二次線のデータを配列したものであ
る。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】すなわち、従来方式において、Ａｓ１９
３．７ｎｍを１０回検出した平均値は０．０００９９、
標準偏差（σ）は０．０００５０８０、そして検出限界
値（３σ）は０．０１５２３９であり、この場合、実試
料を測定した場合の誤差範囲の指標となるのは平均値と
は切り離した３σから得られるものとしてこの値は０．
０１５２３９となる。これに対し、本発明の方式におけ
るＡｓ１９３．７ｎｍ測定の平均値は０．００２５１、
標準偏差（σ）は０．０００９８２、そして検出限界値
（３σ）は０．００２９４５となり、この場合も平均値
と切り離して考慮する検出限界値０．００２９４５は従
来方式の値０．０１５３２３９に対する１／５以下とな
ることが分かる。
３．７ｎｍを１０回検出した平均値は０．０００９９、
標準偏差（σ）は０．０００５０８０、そして検出限界
値（３σ）は０．０１５２３９であり、この場合、実試
料を測定した場合の誤差範囲の指標となるのは平均値と
は切り離した３σから得られるものとしてこの値は０．
０１５２３９となる。これに対し、本発明の方式におけ
るＡｓ１９３．７ｎｍ測定の平均値は０．００２５１、
標準偏差（σ）は０．０００９８２、そして検出限界値
（３σ）は０．００２９４５となり、この場合も平均値
と切り離して考慮する検出限界値０．００２９４５は従
来方式の値０．０１５３２３９に対する１／５以下とな
ることが分かる。
【００２３】表３は本発明の実施例においてＰｂ、Ｓｂ
及びＳｅについて一次線及び二次線による同時バックグ
ラウンド補正を行った結果の数値を同様に配列したもの
である。 この場合の各検出限界値は対応する各元素の
一次線における検出限界値よりさらに低くなっているこ
とが分かる。
及びＳｅについて一次線及び二次線による同時バックグ
ラウンド補正を行った結果の数値を同様に配列したもの
である。 この場合の各検出限界値は対応する各元素の
一次線における検出限界値よりさらに低くなっているこ
とが分かる。
【００２４】
【表３】
【００２５】このようにしてそれぞれ得られた各元素の
一次線測定値及び一次及び二次補正値から得られた検出
限界値を比較して示したグラフが図６であり、各元素と
も本発明の方式が極めて小さな誤差となることが理解さ
れる。
一次線測定値及び一次及び二次補正値から得られた検出
限界値を比較して示したグラフが図６であり、各元素と
も本発明の方式が極めて小さな誤差となることが理解さ
れる。
【００２６】なお、上記の実験は標準的な水質分析の条
件として設定され、高周波出力９５０Ｗ、アルゴンガス
（冷却ガス）の流量が１４〜１５ｌ／ｍｉｎの時にトー
チ管の先端突出範囲がプラズマ全体をカバーできる長さ
として９５ｍｍにされたものである。この条件以上に、
高周波出力を上げ、流量を増やすことによってトーチの
長さは、長くする方がよい（例えば、１５００Ｗ、１７
〜１８ｌ／ｍｉｎで１１０ｍｍにする。）と考えられ
る。
件として設定され、高周波出力９５０Ｗ、アルゴンガス
（冷却ガス）の流量が１４〜１５ｌ／ｍｉｎの時にトー
チ管の先端突出範囲がプラズマ全体をカバーできる長さ
として９５ｍｍにされたものである。この条件以上に、
高周波出力を上げ、流量を増やすことによってトーチの
長さは、長くする方がよい（例えば、１５００Ｗ、１７
〜１８ｌ／ｍｉｎで１１０ｍｍにする。）と考えられ
る。
【００２７】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば、種々
の金属元素のＩＣＰ発光分光分析の再現性、精度及び感
度を飛躍的に向上するものであり、水道水の正確な分析
等、その実用的価値は極めて大きいものがある。
の金属元素のＩＣＰ発光分光分析の再現性、精度及び感
度を飛躍的に向上するものであり、水道水の正確な分析
等、その実用的価値は極めて大きいものがある。
【図１】従来のＩＣＰトーチの要部を示す略図である。
【図２】本発明のＩＣＰトーチの要部を示す略図であ
る。
る。
【図３】本発明の基本的実施例の略断面及びブロック構
成を示す線図である。
成を示す線図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す同様な線図であ
る。
る。
【図５】ａ及びｂは図１に示したシステムにより得られ
たデータの作図である。
たデータの作図である。
【図６】本発明の方式と従来の方式の検出限界値、誤差
の大きさを比較したグラフである。
の大きさを比較したグラフである。
１ 霧状試料供給管 ２ プラズマ発生及び保持ガス放出管 ３ トーチ管本体 ３ａ 先端突出範囲 ４ 誘導コイル ５ プラズマ密集域 ６ 試料イオン化領域 ６ａ 試料イオン化領域 ７ プラズマ外郭 ８ 先端延長型トーチ管 ９ 中間光学系のハウジング １０ 冷却ジャケット管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−289541（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−328450（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−135846（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−58799（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−172749（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−317471（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−33654（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−24347（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】 中央の霧状試料供給管と、これを同軸包
囲するプラズマ発生及び保持ガス放出管、並びにこのガ
ス放出管をさらに同軸包囲してその管の外側に冷却ガス
放出路を形成するトーチ管本体からなるＩＣＰトーチの
管軸を水平に維持し、前記トーチ管本体が前記試料供給
管とガス放出管のほぼ一致した先端位置よりも前方に突
出した先端部を有し、前記先端部が前記一致した先端位
置から僅かに突出した誘導コイル巻付け範囲、及びその
誘導コイル巻付け範囲よりもさらに長く前方に突出し
て、設定された大きさのプラズマ外郭を先端まで覆うた
めの先端突出範囲からなり、前記先端突出範囲を冷却ジ
ャケット管により包囲して同管本体先端部の外側に冷却
流体の流路を形成してなる前記ＩＣＰトーチと、 前記トーチ管本体の先端部を通じて形成されるイオン化
領域を前記トーチ管の前方から軸方向に観察することに
より同領域からの発光をスペクトル分散構造に導くため
の不活性ガスパージ流路中に配置した中間光学系とを備
えたことを特徴とするＩＣＰ発光分光分析装置。 - 【請求項２】 前記中間光学系が紫外線色消しレンズ
と、絞りと、円筒レンズと、球面収束レンズと、スリッ
トを前記ＩＣＰトーチの管軸と整列した軸上において順
次配列したものからなり、前記スペクトル分散構造が前
記スリットと直交する面内においてスペクトルを分散す
る回折格子からなることを特徴とする請求項１記載の装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6104550A JP2724541B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | Ｉｃｐ発光分光分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6104550A JP2724541B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | Ｉｃｐ発光分光分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07286960A JPH07286960A (ja) | 1995-10-31 |
| JP2724541B2 true JP2724541B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=14383589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6104550A Expired - Fee Related JP2724541B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | Ｉｃｐ発光分光分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2724541B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4493804B2 (ja) * | 2000-06-23 | 2010-06-30 | 株式会社堀場製作所 | 誘導結合高周波プラズマ分光分析装置。 |
| JP2007504003A (ja) * | 2003-08-29 | 2007-03-01 | トレガスキス リミテッド | 溶接デバイスのための接触先端部設置ツール |
| CN102768205B (zh) * | 2012-08-03 | 2015-01-07 | 武汉钢铁(集团)公司 | Icp光谱仪雾化室和炬管的连接装置及其使用方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60116155A (ja) * | 1983-11-29 | 1985-06-22 | Fujitsu Ltd | 液冷型高周波固体装置 |
| JPS62126578A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-08 | 昭和電線電纜株式会社 | 一体成形型差込みプラグの製造方法 |
| JPS6358799A (ja) * | 1986-08-28 | 1988-03-14 | 日本高周波株式会社 | 反応試料噴出部をプラズマ・フレ−ム中に挿入した高周波プラズマ反応装置 |
| JPH079399B2 (ja) * | 1986-11-27 | 1995-02-01 | 株式会社島津製作所 | Ｉｃｐ発光分光分析装置 |
| JP2745336B2 (ja) * | 1990-04-05 | 1998-04-28 | 横河電機株式会社 | マイクロ波誘導プラズマ点火装置 |
| JP3057184B2 (ja) * | 1991-04-26 | 2000-06-26 | 横河電機株式会社 | プラズマ発生装置 |
-
1994
- 1994-04-19 JP JP6104550A patent/JP2724541B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07286960A (ja) | 1995-10-31 |
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