JP3169875U - 試料ホルダ及びそれを用いた発光分光分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直径の異なる様々な試料を保持することができる試料ホルダを提供する。【解決手段】試料ホルダは、筐体本体部と蓋部とを備える。試料挿入空間に試料が配置されるときには、筐体本体部に対して蓋部が所定の回転方向と逆回転に回転させられることにより、チャック部材３１〜３３が所定の回転方向と逆回転にスイングすることで、各チャック部材３１〜３３の一端部が開口２２ａの中心軸からそれぞれ離れるように移動していく。また、試料挿入空間に試料が配置された後には、蓋部から回転させられる力が除かれることにより、弾性部材２２ｃの弾性力によってチャック部材３１〜３３が所定の回転方向にスイングすることで、各チャック部材３１〜３３の一端部が開口２２ａの中心軸に向かって移動し、試料挿入空間に配置された試料を３個のチャック部材３１〜３３の一端部によって挟持する。【選択図】図２

Description

本考案は、スパーク放電、アーク放電等の各種放電法やレーザ励起法等により、試料中の成分を定量する発光分光分析装置に用いられる試料ホルダ及びそれを用いた発光分光分析装置に関する。

鉄鋼品種の多様化や高品質化や製鋼加工技術の発展に伴い、鉄鋼（試料）中に含まれる微量成分、特に窒素成分、酸素成分、硫黄成分、炭素成分等の量を厳密にコントロールすることが要求されてきている。そこで、近年、鉄鋼中に含まれる多種類の微量成分の定量を迅速に行うことができる発光分光分析方法が広く利用されるようになってきている。
このような発光分光分析方法を利用するための発光分光分析装置では、採取した鉄鋼等の固体試料を切断、研磨した後、この固体試料の研磨面を分析面としてアーク放電したりスパーク放電したりすることにより発光させ、その発光光を分光器に導入して各元素に特有な波長を有するスペクトルを取り出して検出する。そして、そのスペクトルの強度から成分濃度（窒素成分、酸素成分、硫黄成分、炭素成分等の量）を算出している（例えば、特許文献１参照）。

図５は、固体試料Ｓを載置させた状態の発光分光分析装置の一例を示す断面図であり、図６は、図５に示す発光分光分析装置の平面図である。
発光分光分析装置Ａは、上壁に形成された開口部７を塞ぐように固体試料Ｓが載置されるようになっている箱状の分析スタンド２と、分光スタンド２の内部に配置され、固体試料Ｓの下面である分析面との間でスパーク放電を発生させるために設置された対向電極３と、固体試料Ｓと対向電極３との間で発生した発光光に基づいて元素固有のスペクトルの強度を検出する光検出器（図示せず）とで構成される。

分析スタンド２は、箱状で、壁面により内部空間が形成されている。そして、分析スタンド２の内部の中央部には対向電極３が上向きに設置され、対向電極３の上方になる壁面の上壁に例えば、直径１２ｍｍの円形状の開口部７が形成されている。
また、分析スタンド２には、ガス導入管２ａとガス排出管２ｂとが接続されている。これにより、分析者は、固体試料Ｓを分析する際には、開口部７を塞ぐように固体試料Ｓを載置した後、分析スタンド２の内部から空気を完全に排出するとともに、分析スタンド２の内部をアルゴンガスで満たすことができるようになっている。

ところで、固体試料Ｓを分析スタンド２の上壁に載置する際に、固体試料Ｓ自身によって開口部７を塞ぐことができる大きな直径（１４ｍｍ以上）を有するものであればよいが、開口部７よりも小さい直径（例えば、３ｍｍ）となる丸棒や針金等の細径試料Ｐであると、細径試料Ｐ自身によって開口部７を塞ぐことができない。

そこで、細径試料Ｐを分析する場合には、試料ホルダ４８が用いられている。図７は、細径試料Ｐを保持させた状態の試料ホルダ４８を配置した発光分光分析装置を示す断面図であり、図８は、図７に示す発光分光分析装置の平面図である。
試料ホルダ４８は、分析スタンド２の開口部７を塞ぐことができる直径（例えば、３０ｍｍ）を有する円柱体４９に、上下方向に貫通する直径３ｍｍの円柱形状の取付孔５０が設けられている。また、円柱体４９の側面から取付孔５０まで水平方向に伸びる横孔５２が形成されており、横孔５２にセットビス５１が挿入されて締め付けられることにより、取付孔５０に挿入された細径試料Ｐを固定することができるようになっている。

特開２００７−２５６１８７号公報

しかしながら、このような試料ホルダ４８では、取付孔５０の直径と細径試料Ｐの直径とを一致させる必要があるため、異なる直径の取付孔５０を有する試料ホルダ４８を複数準備する必要があるとともに、複数の試料ホルダ４８の中から細径試料Ｐの直径に適合したものを選択して使用する必要があった。
そこで、本考案は、直径の異なる様々な試料を保持することができる試料ホルダ及びそれを用いた発光分光分析装置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なされた本考案の試料ホルダは、壁面で内部空間が形成されたスタンド内に電極が配置され、当該電極の上方になる前記壁面の上壁に開口部が形成された発光分光分析装置に用いられ、前記上壁に載置されることで前記開口部を塞ぐように試料を保持する試料ホルダであって、前記試料が配置される試料挿入空間が形成された筐体を有し、前記筐体の下面に形成されて試料挿入空間と外部とを連通する開口を有する筐体本体部を備え、前記筐体本体部には、前記開口の周りに等間隔に形成された３個の板形状のチャック部材が配置され、各チャック部材の中央部には、上下方向が回転軸となる支点軸が形成されるとともに、前記チャック部材がスイングすることにより前記チャック部材の一端部が開口の中心軸を通過するように形成されており、各チャック部材の他端部には、前記チャック部材を所定の回転方向にスイングさせる弾性力が働く弾性部材が取り付けられており、前記試料挿入空間に試料が配置されるときには、前記チャック部材が所定の回転方向と逆回転にスイングさせられることで、各チャック部材の一端部が開口の中心軸からそれぞれ離れるように移動していき、前記試料挿入空間に試料が配置された後には、前記弾性部材の弾性力によって前記チャック部材が所定の回転方向にスイングすることで、各チャック部材の一端部が開口の中心軸に向かって移動していき、前記試料挿入空間に配置された前記試料を３個のチャック部材の一端部によって挟持するようにしている。

本考案の試料ホルダによれば、試料挿入空間に試料を配置しようとするときには、各チャック部材の一端部が開口の中心軸からそれぞれ離れるように移動させる。そして、試料挿入空間に試料を配置した後には、弾性部材の弾性力によって各チャック部材の一端部が開口の中心軸に向かって移動していくことで、試料挿入空間に配置された試料の外周面に３個のチャック部材の一端部が押しつけられる。よって、試料は３個のチャック部材によって三方から押しつけられて保持されることになる。

以上のように、本考案の試料ホルダによれば、チャック部材の一端部の移動範囲内で、直径の異なる様々な試料を保持することができる。

（他の課題を解決するための手段及び効果）
また、上記の考案の試料ホルダにおいて、前記試料挿入空間の上方を密閉するための筐体を有し、前記筐体本体部に対して前記開口の中心軸が回転軸となるように回動可能に取り付けられる蓋部を備え、各チャック部材の他端部には、上方に突出する突起部が形成されており、前記蓋部には、前記開口の円周方向に長軸を有する３個の長孔が形成されており、前記筐体本体部の３個の突起部が３個の長孔にそれぞれ挿入されて取り付けられ、前記筐体本体部に対して前記蓋部が所定の回転方向と逆回転に回転させられることにより、前記長孔内を前記突起部が移動することで、前記弾性部材の弾性力に抗して前記チャック部材が所定の回転方向と逆回転にスイングするようになっており、前記試料挿入空間に試料が配置されるときには、前記筐体本体部に対して前記蓋部が所定の回転方向と逆回転に回転させられることにより、前記チャック部材が所定の回転方向と逆回転にスイングし、前記試料挿入空間に試料が配置された後には、前記蓋部から回転させられる力が除かれることにより、前記弾性部材の弾性力によって前記チャック部材が所定の回転方向にスイングするようにしてもよい。

本考案の試料ホルダによれば、試料挿入空間に試料を配置しようとするときには、筐体本体部に対して蓋部を所定の回転方向と逆回転に回転させる。これにより、各チャック部材の一端部が開口の中心軸からそれぞれ離れるように移動していく。そして、試料挿入空間に試料を配置した後には、蓋部を回転させる力を除くことにより、弾性部材の弾性力によって各チャック部材の一端部が開口の中心軸に向かって移動していくことで、試料挿入空間に配置された試料の外周面に３個のチャック部材の一端部が押しつけられる。よって、試料は３個のチャック部材によって三方から押しつけられて保持されることになる。

また、上記の考案の試料ホルダにおいて、前記試料は、直径１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の棒状体であるようにしてもよい。
そして、本考案の発光分光分析装置において、上述したような試料ホルダを備え、前記電極と前記試料との間で発生させたスパーク放電から得られるスペクトル線に基づき、前記試料が含有する元素の分析を行うようにしてもよい。

本考案に係る細径試料Ｐを保持させた状態の試料ホルダを配置した発光分光分析装置の一例を示す断面図。 図１に示すＡ−Ａ線の断面図。 本考案に係る試料ホルダの一例を示す斜視図。 図３に示す試料ホルダの分解図。 図３に示す試料ホルダの水平断面図。 図３に示す試料ホルダの水平断面図。 固体試料Ｓを載置させた状態の発光分光分析装置の一例を示す断面図。 図５に示す発光分光分析装置の平面図。 細径試料Ｐを保持させた状態の試料ホルダを配置した発光分光分析装置を示す断面図。 図７に示す発光分光分析装置の平面図。

以下、本考案の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本考案は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

図１は、本考案に係る細径試料Ｐを保持させた状態の試料ホルダを配置した発光分光分析装置の一例を示す断面図であり、図２は、図１に示すＡ−Ａ線の断面図である。
発光分光分析装置Ａは、上壁に開口部７が形成された箱状の分析スタンド２と、分光スタンド２の内部に配置され、固体試料Ｓや細径試料Ｐとの間でスパーク放電を発生させるために設置された対向電極３と、固体試料Ｓや細径試料Ｐと対向電極３との間で発生した発光光に基づいて元素固有のスペクトルの強度を検出する光検出器（図示せず）とで構成される。

図３は、本考案に係る試料ホルダの一例を示す斜視図であり、図４ａは、図３に示す試料ホルダの分解図である。なお、図４ｂ及び図４ｃは、図３に示す試料ホルダの水平断面図である。
試料ホルダ１０は、筐体本体部２０と蓋部４０とを備える。
筐体本体部２０は、下面２２と円筒形状の側壁２３とを有する筐体２１を備え、下面２２の中央部には上下方向に貫通する直径１４ｍｍの円形状の開口２２ａが形成されている。これにより、筐体２２の内部が試料挿入空間となり、開口２２ａを介して試料挿入空間と外部とが連通されている。
また、下面２２の開口２２ａの周りには、第一チャック部材３１と第二チャック部材３２と第三チャック部材３３とが配置されている。

第一チャック部材３１は板形状であり、板形状の中央部には上下方向に貫通する円柱形状の貫通孔３１ａが形成されている。そして、貫通孔３１ａには、下面２２から上方に伸びるように形成された円柱体（支点軸）２２ｂが挿入されている。これにより、円柱体２２ｂを回転軸として第一チャック部材３１がスイング（回動）可能となっている。このとき、第一チャック部材３１がスイングする際には、第一チャック部材３１の一端部３１ｂが開口２２ａの中心軸を通過するようになっている。
また、第一チャック部材３１の他端部３１ｃには、第一チャック部材３１を所定の回転方向（左回転）にスイングさせる弾性力が働くように、バネ（弾性部材）２２ｃが取り付けられている。さらに、第一チャック部材３１の他端部３１ｃには、上方に突出する円柱体（突起部）３１ｄが形成されている。

なお、第二チャック部材３２と第三チャック部材３３との構成も、第一チャック部材３１と同じ構造であるので、詳しい説明は省略する。
このような第一チャック部材３１と第二チャック部材３２と第三チャック部材３３とは、下面２２の開口２２ａの周りに１２０度角をなすようにして互いがほぼ等間隔を隔てるように形成されている。

そして、第一チャック部材３１は、バネ２２ｃによって所定の回転方向（左回転）にスイングさせられて、第一チャック部材３１の一端部３１ｂが開口２２ａの中心軸を通過しようとするが、第二チャック部材３２もバネ２２ｃによって所定の回転方向（左回転）にスイングさせられて、第二チャック部材３２の一端部も開口２２ａの中心軸を通過しようとするので、第一チャック部材３１の一端部３１ｂは第二チャック部材３２の一端部にスイングが妨げられて開口２２ａの中心軸で移動を停止させられることになる（図４ｂ参照）。また、第二チャック部材３２は、バネ２２ｃによって所定の回転方向にスイングさせられて、第二チャック部材３２の一端部は開口２２ａの中心軸を通過しようとするが、第三チャック部材３３もバネ２２ｃによって所定の回転方向にスイングさせられて、第三チャック部材３３の一端部も開口２２ａの中心軸を通過しようとするので、第二チャック部材３２の一端部は第三チャック部材３３の一端部にスイングが妨げられて開口２２ａの中心軸で移動を停止させられることになる。さらに、第三チャック部材３３は、バネ２２ｃによって所定の回転方向にスイングさせられて、第三チャック部材３３の一端部は開口２２ａの中心軸を通過しようとするが、第一チャック部材３１もバネ２２ｃによって所定の回転方向にスイングさせられて、第一チャック部材３１の一端部３１ｂも開口２２ａの中心軸を通過しようとするので、第三チャック部材３３の一端部は第一チャック部材３１の一端部にスイングが妨げられて開口２２ａの中心軸で移動を停止させられることになる。よって、第一チャック部材３１の一端部３１ｂと第二チャック部材３２の一端部と第三チャック部材３３の一端部とが開口２２ａの中心軸で互いに押圧して停止することになる。

また、開口２２ａの中心軸上に細径試料Ｐが配置されていれば、第一チャック部材３１は、バネ２２ｃによって所定の回転方向（左回転）にスイングさせられて、第一チャック部材３１の一端部３１ｂは開口２２ａの中心軸を通過しようとするが、細径試料Ｐにスイングが妨げられて移動を停止させられることになる（図２参照）。また、第二チャック部材３２は、バネ２２ｃによって所定の回転方向にスイングさせられて、第二チャック部材３２の一端部は開口２２ａの中心軸を通過しようとするが、細径試料Ｐにスイングが妨げられて移動を停止させられることになる。さらに、第三チャック部材３３は、バネ２２ｃによって所定の回転方向にスイングさせられて、第三チャック部材３３の一端部は開口２２ａの中心軸を通過しようとするが、細径試料Ｐにスイングが妨げられて移動を停止させられることになる。よって、第一チャック部材３１の一端部３１ｂと第二チャック部材３２の一端部と第三チャック部材３３の一端部とによって細径試料Ｐが三方から押しつけられて保持されることになる。

蓋部４０は、第一蓋体４１と第二蓋体４２と第三蓋体４３とを備える。
第二蓋体４２は、筐体本体部２０の側壁２３の内部に挿入されチャック部材３１〜３３の上面に載置される円筒形状の下部４２ａと、下部４２ａより外径が小さくなる円筒形状の上部４２ｂとで構成される。また、第三蓋体４３は、第二蓋体４２の上部４２ｂが挿入可能な円環形状をしており、側壁２３の内部に挿入された第二蓋体４２の下部４２ａの上面を押さえつけるように、側壁２３の上面にネジで取り付けられる。これにより、第二蓋体４２は、筐体本体部２０に対して開口２２ａの中心軸が回転軸となるように回動可能に取り付けられる。また、第二蓋体４２には、水平方向に突出するハンドル４２ｃが形成されている。これにより、分析者は、ハンドル４２ｃを把持して筐体本体部２０に対して第二蓋体４２を回転させることができる。

また、第二蓋体４２の下部４２ａの下面には、開口２２ａの円周方向に長軸を有する３個の長孔４２ｄが形成されている。３個の長孔４２ｄは、下部４２ａの下面の周りに１２０度角をなすようにして互いがほぼ等間隔を隔てるように形成されている。そして、筐体本体部２０の３個の円柱体（突起部）３１ｄが３個の長孔４２ｄの中心軸遠方位置にそれぞれ挿入されて取り付けられる（図４ｂ参照）。これにより、筐体本体部２０に対して第二蓋体４２が所定の回転方向と逆回転（右回転）に回転させられることにより、長孔４２ｄ内を円柱体（突起部）３１ｄが中心軸近傍位置に向かって移動することになり、その結果、チャック部材３１〜３３が所定の回転方向と逆回転にスイングするようになっている。このとき、バネ２２ｃの弾性力に抗してチャック部材３１〜３３が所定の回転方向と逆回転にスイングすることになる（図４ｃ参照）。そして、筐体本体部２０に対して第二蓋体４２が回転させられる力が除かれることにより、長孔４２ｄ内を円柱体（突起部）３１ｄが中心軸遠方位置に向かって移動することになり、その結果、チャック部材３１〜３３がバネ２２ｃの弾性力によって所定の回転方向にスイングするとともに、筐体本体部２０に対して第二蓋体４２が所定の回転方向に回転することになる（図２参照）。

第一蓋体４１は、上面４１ａと円筒形状の側壁４１ｂとを有する筐体４１ｃを備え、第二蓋体４２の上部４２ｂに取り付けられるようになっている。これにより、分析スタンド２の内部の気密性が損なわれることがなくなる。

次に、試料ホルダ１０の使用方法について説明する。
まず、分析者は、ハンドル４２ｃを把持して筐体本体部２０に対して第二蓋体４２を所定の回転方向と逆回転（右回転）に回転させる。これにより、チャック部材３１〜３３が所定の回転方向と逆回転にスイングする。その結果、各チャック部材３１〜３３の一端部が開口２２の中心軸からそれぞれ離れた状態になる（図４ｃ参照）。

次に、分析者は、開口２２の中心軸（試料挿入空間）に細径試料Ｐを配置する。
次に、分析者は、ハンドル４２ｃから手を離す。これにより、チャック部材３１〜３３が所定の回転方向（左回転）にスイングする。その結果、第一チャック部材３１の一端部３１ｂと第二チャック部材３２の一端部と第三チャック部材３３の一端部とによって細径試料Ｐが三方から押しつけられて保持された状態になる（図２参照）。
次に、分析者は、試料ホルダ１０を分析スタンド２の上壁に載置する（図１参照）。

以上のように、本考案の試料ホルダ１０によれば、チャック部材３１〜３３の一端部の移動範囲内（例えば、直径１ｍｍ以上１０ｍｍ以下）で、直径の異なる様々な細径試料Ｐを保持することができる。

本考案は、スタンドの開口部よりも細径の試料を分析する発光分光分析装置等に利用することができる。

Ａ 発光分光分析装置
２ 分光スタンド
３ 対向電極
７ 開口部
１０ 試料ホルダ
２０ 筐体本体部
２１ 筐体
２２ 下面
２２ａ 開口
２２ｃ バネ（弾性部材）
３１〜３３ チャック部材
３１ｄ 突起部
４０ 蓋部
４１ｃ 筐体
４２ｄ 長孔

Claims (4)

1. 壁面で内部空間が形成されたスタンド内に電極が配置され、当該電極の上方になる前記壁面の上壁に開口部が形成された発光分光分析装置に用いられ、
   前記上壁に載置されることで前記開口部を塞ぐように試料を保持する試料ホルダであって、
   前記試料が配置される試料挿入空間が形成された筐体を有し、前記筐体の下面に形成されて試料挿入空間と外部とを連通する開口を有する筐体本体部を備え、
   前記筐体本体部には、前記開口の周りに等間隔に形成された３個の板形状のチャック部材が配置され、
   各チャック部材の中央部には、上下方向が回転軸となる支点軸が形成されるとともに、前記チャック部材がスイングすることにより前記チャック部材の一端部が開口の中心軸を通過するように形成されており、
   各チャック部材の他端部には、前記チャック部材を所定の回転方向にスイングさせる弾性力が働く弾性部材が取り付けられており、
   前記試料挿入空間に試料が配置されるときには、前記チャック部材が所定の回転方向と逆回転にスイングさせられることで、各チャック部材の一端部が開口の中心軸からそれぞれ離れるように移動していき、前記試料挿入空間に試料が配置された後には、前記弾性部材の弾性力によって前記チャック部材が所定の回転方向にスイングすることで、各チャック部材の一端部が開口の中心軸に向かって移動していき、前記試料挿入空間に配置された前記試料を３個のチャック部材の一端部によって挟持することを特徴とする試料ホルダ。
2. 前記試料挿入空間の上方を密閉するための筐体を有し、前記筐体本体部に対して前記開口の中心軸が回転軸となるように回動可能に取り付けられる蓋部を備え、
   各チャック部材の他端部には、上方に突出する突起部が形成されており、
   前記蓋部には、前記開口の円周方向に長軸を有する３個の長孔が形成されており、前記筐体本体部の３個の突起部が３個の長孔にそれぞれ挿入されて取り付けられ、前記筐体本体部に対して前記蓋部が所定の回転方向と逆回転に回転させられることにより、前記長孔内を前記突起部が移動することで、前記弾性部材の弾性力に抗して前記チャック部材が所定の回転方向と逆回転にスイングするようになっており、
   前記試料挿入空間に試料が配置されるときには、前記筐体本体部に対して前記蓋部が所定の回転方向と逆回転に回転させられることにより、前記チャック部材が所定の回転方向と逆回転にスイングし、前記試料挿入空間に試料が配置された後には、前記蓋部から回転させられる力が除かれることにより、前記弾性部材の弾性力によって前記チャック部材が所定の回転方向にスイングすることを特徴とする請求項１に記載の試料ホルダ。
3. 前記試料は、直径１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の棒状体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の試料ホルダ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の試料ホルダを備え、
   前記電極と前記試料との間で発生させたスパーク放電から得られるスペクトル線に基づき、前記試料が含有する元素の分析を行うことを特徴とする発光分光分析装置。

Images