JP3239914B2 - 試料濃縮機能を備えた原子吸光分光光度計 - Google Patents

試料濃縮機能を備えた原子吸光分光光度計

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JP3239914B2 JP29388893A JP29388893A JP3239914B2 JP 3239914 B2 JP3239914 B2 JP 3239914B2 JP 29388893 A JP29388893 A JP 29388893A JP 29388893 A JP29388893 A JP 29388893A JP 3239914 B2 JP3239914 B2 JP 3239914B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は様々な物質中に含まれる
金属元素の定量分析を行なう原子吸光分光光度計に関
し、とくにフレームレス方式の原子化部を備え、オート
サンプラを備えて自動分析を行なうようにした原子吸光
分光光度計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フレームレス方式の原子吸光分光光度計
では、試料を電気加熱炉中に入れて高温に加熱すること
により、試料の乾燥、灰化及び原子化を行なって原子蒸
気を生成させ、その原子蒸気中に適当な波長の光を透過
させて原子吸光分析を行なう。加熱炉ではグラファイト
チューブの両端の電極からグラファイトチューブに通電
することにより発熱させる。
【0003】試料中の測定対象元素の濃度は、検出器に
よる検出信号から求めた吸光度を元にして算出する。吸
光度から濃度を算出するために、測定試料量と同量の標
準試料を用いて予め濃度と吸光度との関係を示す検量線
を作成しておく。原子化部の電気加熱炉にはグラファイ
ト炉が主に用いられており、そのグラファイト炉に試料
を自動的に注入するオートサンプラを用いた自動分析が
行なわれている。
【0004】自動分析では、未知試料の吸光度を測定し
たとき、その吸光度が検量線から濃度を算出できる最高
濃度の吸光度の検量点よりも大きな値になったときは、
オートサンプラで希釈液を用いて試料を自動的に希釈
し、再測定することが行なわれている。一方、未知試料
の吸光度が検量線から濃度を求めることのできる最低濃
度の吸光度の検量点(以下、定量下限という)よりも小
さい場合には、その未知試料の再測定は行なっていな
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】試料中の測定対象元素
の濃度が0ではないが、定量下限よりも小さい場合に
は、再測定は行なわず、検量線を外插するなどして濃度
を算出しているため、定量下限より低濃度の試料の測定
精度が悪くなる問題を含んでいる。このような低濃度試
料を再測定する場合は、作業者が手作業で試料を濃縮す
る作業が必要になってくる。手作業により濃縮を行なっ
て再測定をすると、測定誤差が大きくなり、作業者の個
人差も生じる。本発明は未知試料の分析対象元素の濃度
が定量下限より小さい場合に、自動的に濃縮して再測定
できるようにすることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明が対象とするフレ
ームレス方式の原子吸光分光光度計は、通電発熱し分析
すべき試料を乾燥、灰化及び原子化して原子蒸気を生成
する電気加熱炉と、電気加熱炉に試料を自動的に注入す
るオートサンプラと、電気加熱炉中の原子蒸気に測定光
を照射し、その透過光から分析対象元素の吸光度を求め
る光学系と、試料注入及び分析動作を制御し、得られた
吸光度Aから試料の分析対象元素の濃度Cを算出して出
力する制御装置とを備えている。
【0007】制御装置の機能を図1に示す。制御装置8
は、オートサンプラ4による所定量x又はyの試料注入
動作を制御する注入制御部10と、電気加熱炉の加熱電
源2を制御する加熱モードとして、分析時の乾燥、灰化
及び原子化の加熱過程をもつ分析モードProg.Mの他
に、乾燥のみの加熱過程又は乾燥及び灰化のみの加熱過
程をもつ濃縮モードProg.Bを有する電源制御部12
と、一定量xの標準試料の測定により得られた検量線デ
ータC=f(A)を記憶している検量線記憶部14と、
一定量xの未知試料の測定時に光学系で得られた吸光度
Aを定量下限Astdと比較する比較部16と、比較部1
6での比較の結果、その試料の吸光度Aが定量下限Ast
dより小さいものであったときは注入制御部10により
その試料を一定量yずつ複数回繰り返して注入させると
ともに、その繰返しの最後の注入を除く各注入試料に対
して電源制御部12により濃縮モードProg.Bでの加熱
をさせ、その繰返しの最後の注入試料に対しては電源制
御部12により分析モードProg.Mでの加熱をさせる濃
縮制御部18と、比較部16での比較の結果、その試料
の吸光度Aが定量下限Astd以上であったときはその測
定吸光度Aを用いて検量線から濃度を算出して出力し、
比較部16での比較の結果、その試料の吸光度Aが定量
下限Astdより小さいものであったときはそのときの濃
縮試料による測定吸光度A'を用いて検量線から算出し
た濃度を濃縮率により補正して出力する濃度算出部20
とを備えている。
【0008】
【作用】図1と図2により本発明の動作を説明する。ま
ず、分析条件として、未知試料の濃度が定量下限より小
さい場合に炉内濃縮する回数Nを濃縮制御部18に設定
し、濃縮する際の炉内濃縮用温度プログラムProg.Bと
測定用温度プログラムProg.Mを電源制御部12に設定
しておく。標準試料測定時及び未知試料の通常の測定時
の試料注入量xμlと炉内濃縮時の試料注入量yμlを
注入制御部10に設定する。xとyが等しくてもよい。
未知試料の測定に先立って、分析対象元素の濃度が既知
の複数の標準試料を用いて測定を行ない、検量線を作成
する。検量線データは検量線記憶部14に記憶させる。
【0009】次に、図2に示されるように未知試料を測
定する。オートサンプラ4により未知試料のxμlが電
気加熱炉に注入され、測定用温度プログラムProg.Mに
従って試料の乾燥、灰化及び原子化が行なわれ、吸光度
が求められる。その吸光度が0以下であれば、対象元素
濃度0を出力されて測定が終了する。
【0010】その吸光度Aが定量下限Astd以上である
場合は、検量線記憶部14の検量線データを用いて、濃
度算出部20で C=f(A) により濃度が算出され、表示部22に表示されて分析が
終了する。
【0011】一方、その吸光度Aが定量下限Astdより
小さい場合は、オートサンプラ4により試料が濃縮され
て再測定される。その濃縮工程では、濃縮制御部18は
試料注入部10を介してオートサンプラ4からyμlの
試料を電気加熱炉に注入し、電源制御部12を介して乾
燥のみの加熱過程又は乾燥と灰化の加熱過程のみを含む
濃縮モードの加熱プログラムProg.Bに従って乾燥段階
又は灰化段階まで行なう。この試料yμlの注入と、乾
燥又は乾燥及び灰化が(N−1)回繰り返された後、N
回目には再びyμlの試料がオートサンプラ4から電気
加熱炉に注入され、今度は測定用温度プログラムProg.
Mに従って乾燥、灰化及び原子化までの加熱過程を経て
吸光度が測定される。
【0012】このようにして得られた吸光度A’は濃縮
された試料の吸光度である。そこで、検量線を作成した
ときのxμlでの試料量に換算するために、濃縮率によ
る補正がなされる。その補正された濃度は C=(x/Ny)・f(A') である。ここで、f(A')は検量線を用いて求めた濃縮
試料の吸光度、 (x/Ny)は濃縮率による補正
係数である。
【0013】
【実施例】図3に本発明の一実施例の概略構成図を示
す。30は原子化部であり、加熱電源2により通電され
て発熱するグラファイトチューブを備えている。グラフ
ァイトチューブ内には試料が注入され、グラファイトチ
ューブにより試料が加熱されて原子化される。32は原
子化部30で生成した原子蒸気に測定光を照射する光源
であり、例えば中空陰極ランプ(ホローカソードラン
プ)が用いられる。34は原子化部30を透過してきた
測定光を分光する分光器部、36は分光された光を検出
する検出部であり、増幅装置6は検出部36の検出信号
を増幅し、吸光度を算出する。制御装置8はCPUとイ
ンターフェイス(I/O)を含んでおり、図1に示され
た機能を果たしているほか、光源32の点灯を制御し、
分光器部34での分光動作を制御する。38はキーボー
ドなどの操作部である。
【0014】加熱電源2はグラファイトチューブに流す
電流を制御するために、AC200Vの電源をトランス
32で変圧してグラファイトチューブに供給する。通電
制御はトライアックにより行なわれ、トライアックは制
御装置8の電源制御部2からの温度プログラムProg.M
又はProg.Bに従った点弧パルス信号により制御され
る。
【0015】図4に一実施例の外観の概略平面図を示
す。40は原子吸光光度計本体であり、その原子化部3
0のグラファイトチューブには試料をオートサンプラで
注入するための試料注入穴44が設けられている。原子
吸光光度計本体40の近傍には試料供給用のターンテー
ブル46が配置されており、ターンテーブル46上には
容器48が配置されており、容器48には未知試料の入
った容器、標準試料の入った容器、試薬の入った容器、
ブランク液の入った容器などが含まれている。原子吸光
光度計本体40とターンテーブル46の近傍にはさらに
ノズル洗浄容器や混合容器が配置されているが、図示は
省略している。ターンテーブル46に配置された未知試
料などの試料溶液を吸引してグラファイトチューブの試
料注入穴44へ注入したり、混合容器で試料を混合した
り、試料注入後のノズルを洗浄したりするために、ター
ンテーブル46上の試料採取位置、ノズル洗浄容器の位
置、混合容器の位置、及び試料注入穴44の位置にノズ
ルを移動させるために、先端にノズルが設けられたサン
プラアーム50が配置されている。
【0016】図5にターンテーブル46とノズル52を
備えた吸引・吐出機構を示す。ノズル52はサンプラア
ーム50の先端に設けられ、サンプラアーム50は回転
と上下方向の移動をする。ノズル52の流路52には容
量の小さい小シリンジ56が接続され、その流路52に
三叉ジョイントを介して接続された流路には三方バルブ
58を介して容量の大きい大シリンジ60と洗浄液(又
はブランク液)62の容器が接続されている。小シリン
ジ56はターンテーブル46に配置された未知試料その
他の試料溶液を吸引して試料注入穴44へ注入するのに
用いられ、大シリンジ60は混合容器で複数の試料溶液
を撹拌して混合したり、ノズル52や混合容器の洗浄や
ブランク液を供給したりするのに用いられる。
【0017】
【発明の効果】本発明では未知試料による原子吸光の吸
光度が定量下限より小さい場合には、自動的に未知試料
を炉内で濃縮して再測定するようにしたので、再測定後
に得られる吸光度が検量線で濃度を求めるのに適した吸
光度まで大きくすることができ、測定精度が向上する。
また、このように濃縮できることにより定量できる低濃
度側の濃度範囲が広くなり、適用範囲が広がる。試料を
濃縮する作業はオートサンプラで自動的に行なうため、
人為的な誤差が生じることがなく、この点でも測定精度
が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における主として制御装置部分を示すブ
ロック図である。
【図2】本発明の動作を示すフローチャート図である。
【図3】一実施例を示す概略構成図である。
【図4】一実施例の概略平面図である。
【図5】同実施例におけるオートサンプラの流路を示す
流路図である。
【符号の説明】
2 加熱電源 4 オートサンプラ 6 増幅装置 8 制御装置 10 注入制御部 12 電源制御部 14 検量線記憶部 16 比較部 18 濃縮制御部 20 濃度算出部 22 表示部 30 原子化部 32 光源部 34 分光器部 36 検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/74

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 通電発熱し分析すべき試料を乾燥、灰化
    及び原子化して原子蒸気を生成する電気加熱炉と、電気
    加熱炉に試料を自動的に注入するオートサンプラと、電
    気加熱炉中の原子蒸気に測定光を照射し、その透過光か
    ら分析対象元素の吸光度を求める光学系と、試料注入及
    び分析動作を制御し、得られた吸光度Aから試料の分析
    対象元素の濃度Cを算出して出力する制御装置とを備え
    たフレームレス方式の原子吸光分光光度計において、 前記制御装置は、オートサンプラによる所定量x又はy
    の試料注入動作を制御する注入制御部と、 電気加熱炉の加熱電源を制御する加熱モードとして、分
    析時の乾燥、灰化及び原子化の加熱過程をもつ分析モー
    ドProg.Mの他に、乾燥のみの加熱過程又は乾燥及び灰
    化のみの加熱過程をもつ濃縮モードProg.Bを有する電
    源制御部と、 一定量xの標準試料の測定により得られた検量線データ
    C=f(A)を記憶している検量線記憶部と、 一定量xの未知試料の測定時に前記光学系で得られた吸
    光度Aを検量線が適用できる最低濃度の検量点Astdと
    比較する比較部と、 比較部での比較の結果、その試料の吸光度Aが最低濃度
    の検量点Astdより小さいものであったときは注入制御
    部によりその試料を一定量ずつ複数回繰り返して注入さ
    せるとともに、その繰返しの最後の注入を除く各注入試
    料に対して電源制御部により濃縮モードProg.Bでの加
    熱をさせ、その繰返しの最後の注入試料に対しては電源
    制御部により分析モードProg.Mでの加熱をさせる濃縮
    制御部と、 比較部での比較の結果、その試料の吸光度Aが最低濃度
    の検量点Astd以上であったときはその測定吸光度Aを
    用いて検量線から濃度を算出して出力し、比較部での比
    較の結果、その試料の吸光度Aが最低濃度の検量点Ast
    dより小さいものであったときはそのときの濃縮試料に
    よる測定吸光度A'を用いて検量線から算出した濃度を
    濃縮率により補正して出力する濃度算出部とを備えてい
    ることを特徴とする原子吸光分光光度計。
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