JP3185626U

JP3185626U - Ｉｃｐ発光分析装置

Info

Publication number: JP3185626U
Application number: JP2013003385U
Authority: JP
Inventors: 知義松下
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2023-06-14

Abstract

【課題】可動式ミラーと固定ミラーの劣化を防止し、メンテナンス作業が容易に行えるＩＣＰ発光分析装置を提供する。
【解決手段】軸方向光導入部２０からのプラズマ光を分光器５０に導くか、或いは、横方向光導入部３０からのプラズマ光を分光器５０に導くかのいずれかの状態とするための可動式ミラー４２と、横方向光導入部３０からのプラズマ光を可動式ミラー４２に導く固定ミラー４３とが収納された筐体４１を有する光路切替部４０とを備えるＩＣＰ発光分析装置１であって、軸方向光導入部２０からのプラズマ光を分光器５０に導く際には、固定ミラー４３からのプラズマ光が固定ミラー４３に戻らない角度に可動式ミラー４２の反射面を配置する。
【選択図】図１ｂ

Description

本考案は、プラズマ光の横方向観測と軸方向観測との双方を行うことが可能なＩＣＰ発光分析装置に関する。

ＩＣＰ発光分析装置では、試料をプラズマ炎に導入して励起発光させ、そのプラズマ光（発光光）を分光器内に導入することにより、発光スペクトルを取得する。そして、発光スペクトルに現れたスペクトル線（輝線スペクトル）の波長の種類から試料中に含有される元素の定性分析（同定）を行い、さらにその輝線スペクトルの強度からその元素の定量分析を行っている。

このとき、ＩＣＰ発光分析装置では、試料をプラズマ炎に導入して励起発光させるが、試料が噴出する方向である軸方向に進行するプラズマ光を分光器に導入して分析を行う軸方向観測と、軸方向と垂直な方向に進行するプラズマ光を分光器に導入して分析を行う横方向観測とがある。軸方向観測は、軸方向に進行するプラズマ光を分光器に導入することになるため、感度はそれほど高くないが、自己吸収現象や共存物質の影響が小さくなるので、正確な測定を行うことができる。一方、横方向観測は、軸方向と垂直な方向に進行するプラズマ光を分光器に導入することになるため、自己吸収現象や共存物質の影響により正確性では劣るものの、より多くのプラズマ光を分光器に導入することができるので、高感度の測定を行うことができる。

このように、軸方向観測と横方向観測とにはそれぞれ長所と短所とがあるため、どちらの観測を行うかは、試料の種類や濃度、分析の目的に応じて決定がなされている。そこで、軸方向観測と横方向観測とを切り替えることが可能なＩＣＰ発光分析装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。図３は、従来のＩＣＰ発光分光分析装置の一例を示す概略構成図であって、図３ａは横方向観測時、図３ｂは軸方向観測時を表している。ＩＣＰ発光分析装置１０１は、プラズマ炎Ｐを形成するためのプラズマトーチ１０と、軸方向光導入部２０と、横方向光導入部３０と、光路切替部１４０と、プラズマ光を検出する分光器５０とを備える。

プラズマトーチ１０は、円筒形状の試料ガス管と、試料ガス管の外周面を空間を空けて覆う円筒形状のプラズマ用ガス管と、プラズマ用ガス管の外周面を空間を空けて覆う円筒形状のクーラントガス管と、クーラントガス管の外周面の先端部分に２〜３ターン程度巻き付けられた高周波誘導コイル１１とを備える。

試料ガス管の外周面とプラズマ用ガス管の内周面との間には、アルゴンガスが比較的低速で上方向に流通している。これにより、上端部から噴出されたアルゴンガスが、高周波誘導コイル１１が形成する高周波電磁界により加速された電子によって電離され、アルゴン陽イオンと電子とを生成する。ここで生じた電子がさらにアルゴンに衝突し、電離を増殖させることで安定したプラズマ炎Ｐが上端部に形成される。
また、プラズマ用ガス管の外周面とクーラントガス管の内周面との間には、アルゴンガスが比較的高速で上方向に流通している。これにより、上端部より噴出されたアルゴンガスは、上端部に形成されたプラズマ炎Ｐの外側を通って上方向へ流れていく。

そして、試料を分析する際には、試料ガス管の内周面で囲まれた空間を試料とアルゴンガスとが上方向に流通する。試料は、アルゴンガスに乗って試料ガス管の先端部から噴出されることによりプラズマ炎Ｐに導入される。その結果、試料中に含まれる化合物は、プラズマ炎Ｐと接することで、原子化されたりイオン化されたりして励起発光する。

軸方向光導入部２０は、左側と下側右部とに透過窓を備える筐体２１を有し、その筐体２１内部の右部には固定ミラー２２が、横方向に対して４５°となるように設置されている。そして、軸方向光導入部２０は、筐体２１の右部がプラズマトーチ１０の上方に配置され、軸方向に進行するプラズマ光を、下側右部の透過窓を通過させて固定ミラー２２で反射した後に左側の透過窓を通過させることで、光路切替部１４０内へ導くようになっている。

横方向光導入部３０は、左側と右側とに透過窓を備える筐体３１を有する。そして、横方向光導入部３０は、プラズマトーチ１０の左方に配置され、左横方向に進行するプラズマ光を、右側の透過窓を通過させた後に左側の透過窓を通過させて光路切替部１４０内へ導くようになっている。

光路切替部１４０は、左側上部と右側上部と右側下部とに透過窓を備える筐体１４１を有する。そして、左側上部の透過窓には分光器５０が取り付けられ、右側上部の透過窓には軸方向光導入部２０が取り付けられ、右側下部の透過窓には横方向光導入部３０が取り付けられている。また、筐体１４１は、本体部１４１ａと蓋体１４１ｂとに分割可能となっている。本体部１４１ａは、右側面に左方（例えば深さ５５ｃｍ）に窪んだ凹部が形成されており、蓋体１４１ｂは板状体となっている。これにより、本体部１４１ａの右側にネジ１４１ｃを用いて蓋体１４１ｂを取り付けることで内部空間が形成され、本体部１４１ａから蓋体１４１ｂを取り外すと内部空間を開放できるようになっている。

筐体１４１内部の上部には、水平方向を０°とし、時計回り方向をプラス、反時計周り方向をマイナスとした場合において、例えば４５°（第一角度）の位置から０℃（第二角度）の位置までの角度範囲（例えば４５°）で角度を変化させることができる可動式ミラー１４２が設置され、筐体１４１内部の下部には、横方向光導入部３０からのプラズマ光を可動式ミラー１４２に向かって反射する固定ミラー４３が設置されている。そして、可動式ミラー１４２の角度が、回転軸１４２ａにより切り替えられることによって、プラズマ光を横方向から観測するか、又は、軸方向から観測するかを択一的に切り替えられるようになっている。具体的には、横方向観測時には、図３ａに示すように、可動式ミラー１４２の角度を第一角度（４５°）にすることで、固定ミラー４３（下方）からのプラズマ光を分光器５０（左方）に向かって反射するとともに、軸方向光導入部２０から左横方向に進行するプラズマ光を遮断する。一方、軸方向観測時には、図３ｂに示すように、可動式ミラー１４２の角度を第二角度（０°）にすることで、固定ミラー４３（下方）からのプラズマ光を下方に反射する。つまり、固定ミラー４３からのプラズマ光は、可動式ミラー１４２によって再び固定ミラー４３へ戻るように反射される。そして、軸方向光導入部２０から左横方向に進行するプラズマ光は、可動式ミラー１４２に遮断されることなく光路切替部１４０の内部を左横方向に通過して分光器５０に入射する。

特開２００７−７８４６０号公報

ところで、上述したようなＩＣＰ発光分光分析装置１０１では、軸方向観測時には、軸方向光導入部２０からのプラズマ光を遮断しないように、可動式ミラー１４２の角度を水平（０°）にしているが、このとき、可動式ミラー１４２は固定ミラー４３（下方）からのプラズマ光を固定ミラー４３（下方）に向かって反射することとなる。プラズマ光は強い強度の紫外線を多く含んでいるため、可動式ミラー１４２と固定ミラー４３の劣化を招き、可動式ミラー１４２と固定ミラー４３とを頻繁にメンテナンスする必要が生じるという問題点があった。

さらに、図４に示すように、本体部１４１ａから蓋体１４１ｂを取り外して可動式ミラー１４２を清掃する際には、本体部１４１ａの内部で可動式ミラー１４２の角度が水平（０°）となっているため、可動式ミラー１４２の反射面の状況の目視確認が難しく、また、可動式ミラー１４２が奥まった位置にあるためアクセスが悪く、メンテナンスしづらいという問題点があった。
そこで、本考案は、可動式ミラーと固定ミラーの劣化を防止し、さらにメンテナンス作業を容易に実行することができるＩＣＰ発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ＩＣＰ発光分析装置は、プラズマ炎を形成して、当該プラズマ炎に試料を導入するプラズマトーチと、軸方向に出射するプラズマ光を分光器に導くための軸方向光導入部と、前記軸方向と垂直となる横方向に出射するプラズマ光を分光器に導くための横方向光導入部と、前記軸方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導くか、或いは、前記横方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導くかのいずれかの状態とするための可動式ミラーと、前記横方向光導入部からのプラズマ光を当該可動式ミラーに導く固定ミラーとが収納された筐体を有する光路切替部とを備えるＩＣＰ発光分析装置であって、前記軸方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導く際には、前記固定ミラーからのプラズマ光が前記固定ミラーに戻らない角度に前記可動式ミラーの反射面が配置されるようにしている。

以上のように、本考案のＩＣＰ発光分析装置によれば、軸方向観察の際に、横方向光導入部からのプラズマ光が、可動式ミラーで反射された後に再び固定ミラーに入射しないようにすることができ、可動式ミラーと固定ミラーの劣化を防止することができる。

（他の課題を解決するための手段および効果）
また、上記の考案のＩＣＰ発光分析装置において、前記可動式ミラーは、前記固定ミラーの上方に配置され、前記横方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導く際には、前記固定ミラーからのプラズマ光を左横方向に反射するよう前記可動式ミラーの反射面が配置され、前記軸方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導く際には、前記右横から可動式ミラーの反射面が観察されるように配置してもよい。
ここで、本願における「左右」は、反転してもよく、横方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導く際に、右横方向に反射するよう可動式ミラーの反射面が配置される場合には、軸方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導く際には、左横に位置するヒトから可動式ミラーの反射面が観察されるように配置すればよい。
本考案のＩＣＰ発光分光分析装置によれば、メンテナンス時における可動式ミラーの反射面の状況が目視確認し易く、また、反射面がアクセス方向（右横方向）を向いているので、メンテナンス作業も容易となる。

そして、上記の考案のＩＣＰ発光分析装置において、水平方向を０°とし、時計回り方向をプラス、反時計周り方向をマイナスとした場合において、前記可動式ミラーの反射面は、４５°の位置から−１５°の位置以上−３５°の位置以下までの角度範囲で回動可能となるようにしてもよい。
本考案のＩＣＰ発光分析装置によれば、可動式ミラーの反射面は、４５°の位置から−１５°の位置以上−３５°の位置以下までの広い角度範囲で回動可能となっているので、固定ミラーからのプラズマ光が可動式ミラーで反射された後に再び固定ミラーに入射することを防ぐとともに、メンテナンス時における可動式ミラーの反射面の状況が目視確認し易く、また、アクセス方向（右横方向）を向くようにすることができる。
また、上記の考案のＩＣＰ発光分析装置において、前記軸方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導く際には、前記可動式ミラーの反射面は、−２５°の位置に配置されるようにしてもよい。

さらに、上記の考案のＩＣＰ発光分析装置において、前記光路切替部の筐体は、第一筐体と第二筐体とに分割可能となっており、前記第二筐体が前記第一筐体から取り外された際には、前記可動式ミラーの一部が前記第一筐体外に配置されるようにしてもよい。
本考案のＩＣＰ発光分析装置によれば、メンテナンス時には可動式ミラーの反射面が第一筐体外に配置されているので、メンテナンス作業が容易となる。

本考案のＩＣＰ発光分析装置を用いた横方向観測時の一例を示す図。本考案のＩＣＰ発光分析装置を用いた軸方向観測時の一例を示す図。本考案のＩＣＰ発光分析装置のメンテナンス時の状態を示す図。従来のＩＣＰ発光分析装置を用いた横方向観測時の一例を示す図。従来のＩＣＰ発光分析装置を用いた軸方向観測時の一例を示す図。従来のＩＣＰ発光分析装置のメンテナンス時の状態を示す図。

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。

図１は、本考案の実施形態に係るＩＣＰ発光分析装置の一例を示す概略構成図であって、図１ａは横方向観測時、図１ｂは、軸方向観測時を表している。なお、先に述べたＩＣＰ発光分析装置１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。ＩＣＰ発光分析装置１は、プラズマ炎Ｐを形成するためのプラズマトーチ１０と、軸方向光導入部２０と、横方向光導入部３０と、光路切替部４０と、プラズマ光を検出する分光器５０とを備える。

光路切替部４０は、左側上部と右側上部と右側下部とに透過窓を備える筐体４１を有する。そして、左側上部の透過窓には分光器５０が取り付けられ、右側上部の透過窓には軸方向光導入部２０が取り付けられ、左側下部の透過窓には横方向光導入部３０が取り付けられている。また、筐体４１は、第一左側筐体４１ａと第二右側筐体４１ｂとに分割可能となっている。第一左側筐体４１ａは、右側面に左方（例えば深さ３０ｃｍ）に窪んだ凹部が形成され、第二右側筐体４１ｂは、左側面に右方（例えば深さ１５ｃｍ）に窪んだ凹部が形成されている。これにより、第一左側筐体４１ａの右側にネジ４１ｃを用いて第二右側筐体４１ｂを取り付けることで内部空間が形成され、第一左側筐体４１ａから第二右側筐体４１ｂを取り外すと内部空間を開放できるようになっている。

筐体４１内部の上部には、水平方向を０°とし、時計回り方向をプラス、反時計周り方向をマイナスとした場合において、例えば４５°（第一角度）の位置から−２５℃（第二角度）の位置までの角度範囲（例えば７０°）で角度を変化させることができる可動式ミラー４２が設置され、筐体４１内部の下部には、横方向光導入部３０からのプラズマ光を可動式ミラー４２に向かって反射する固定ミラー４３が設置されている。そして、可動式ミラー４２の角度が、回転軸４２ａにより切り替えられることによって、プラズマ光を横方向から観測するか、又は、軸方向から観測するかを択一的に切り替えられるようになっている。具体的には、横方向観測時には、図１ａに示すように、可動式ミラー４２の角度を第一角度（４５°）にすることで、固定ミラー４３（下方）からのプラズマ光を分光器５０（左方）に向かって反射するとともに、軸方向光導入部２０から左横方向に進行するプラズマ光を遮断する。一方、軸方向観測時には、図１ｂに示すように、可動式ミラー４２の角度を第二角度（−２５°）にすることで、固定ミラー４３（下方）からのプラズマ光を右下方に反射する。つまり、固定ミラー４３からのプラズマ光は、可動式ミラー４２によって再び固定ミラー４３へ戻るようには反射されないため、可動式ミラー４２と固定ミラー４３の劣化を防止することができる。そして、軸方向光導入部２０から左横方向に進行するプラズマ光は、可動式ミラー４２に遮断されることなく光路切替部４０の内部を左横方向に通過して分光器５０に入射する。

また、図２に示すように、可動式ミラー４２と固定ミラー４３のメンテナンスを行う際には、第一左側筐体４１ａから第二右側筐体４１ｂを取り外して可動式ミラー４２を清掃することになるが、筐体４１の内部で可動式ミラー４２の角度が−２５°となっていることから、可動式ミラー４２の反射面の状況を目視確認し易く、また、反射面がアクセス方向（右横方向）を向いているため、メンテナンス作業も容易となる。さらに、メンテナンス時には可動式ミラー４２の反射面が第一左側筐体４１ａ外に配置されているので、容易にメンテナンスを行うことができる。

本考案は、ＩＣＰ発光分析装置等に利用することができる。

１ＩＣＰ発光分析装置
１０プラズマトーチ
２０軸方向光導入部
３０横方向光導入部
４０光路切替部
４１筐体
４２可動式ミラー
４３固定ミラー
５０分光器

Claims

プラズマ炎を形成して、当該プラズマ炎に試料を導入するプラズマトーチと、
軸方向に出射するプラズマ光を分光器に導くための軸方向光導入部と、
前記軸方向と垂直となる横方向に出射するプラズマ光を分光器に導くための横方向光導入部と、
前記軸方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導くか、或いは、前記横方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導くかのいずれかの状態とするための可動式ミラーと、前記横方向光導入部からのプラズマ光を当該可動式ミラーに導く固定ミラーとが収納された筐体を有する光路切替部とを備えるＩＣＰ発光分析装置であって、
前記軸方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導く際には、前記固定ミラーからのプラズマ光が前記固定ミラーに戻らない角度に前記可動式ミラーの反射面が配置されるようなっていることを特徴とするＩＣＰ発光分析装置。
前記可動式ミラーは、前記固定ミラーの上方に配置され、
前記横方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導く際には、前記固定ミラーからのプラズマ光を左横方向に反射するよう前記可動式ミラーの反射面が配置され、
前記軸方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導く際には、前記右横から可動式ミラーの反射面が観察されるよう配置されることを特徴とする請求項１に記載のＩＣＰ発光分析装置。
水平方向を０°とし、時計回り方向をプラス、反時計周り方向をマイナスとした場合において、前記可動式ミラーの反射面は、４５°の位置から−１５°の位置以上−３５°の位置以下までの角度範囲で回動可能となっていることを特徴とする請求項２に記載のＩＣＰ発光分析装置。
前記軸方向光導入部からのプラズマ光を分光器に導く際には、前記可動式ミラーの反射面は、−２５°の位置に配置されることを特徴とする請求項３に記載のＩＣＰ発光分析装置。
前記光路切替部の筐体は、第一筐体と第二筐体とに分割可能となっており、
前記第二筐体が前記第一筐体から取り外された際には、前記可動式ミラーの一部が前記第一筐体外に配置されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のＩＣＰ発光分析装置。