JP3274187B2 - 発光分光分析方法 - Google Patents

発光分光分析方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発光分光分析方法に関
し、特にICPにおいて試料を励起させその励起した試
料により発生する輝線スペクトルの強度により前記試料
を定量する発光分光分析方法に関し、詳しくは、元素の
分析用の試料を溶媒に溶解させて試料溶液を調製してお
き、前記試料溶液を霧状の試料滴にして、高周波発生装
置により誘導結合プラズマ(ICP)発生用のガスをプ
ラズマ化したプラズマ中に導き、前記試料滴に含まれる
前記分析用の試料を励起させ、励起した前記試料により
発生するスペクトルを測定して前記試料の定量を行う発
光分光分析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の発光分光分析方法として
は、試料を様々な濃度の溶液に調製し、それらの溶液そ
れぞれに分析元素以外の内部標準元素を一定の割合で加
えた検量用溶液をつくり、その内部標準元素と前記分析
元素濃度との発光強度比の関係を明らかにしておいたう
えで、前記内部標準元素を一定の割合で加えてある分析
用の試料を定量分析し、予め明らかにしておいた前記発
光強度比の関係から分析結果を較正する、いわゆる内部
標準法を用いて前記試料を定量するICP発光分光分析
方法があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の発光分光分析方法を用いたとしても、分析用の試料を
溶媒に溶解させ、さらに霧状にした試料滴を、プラズマ
中に導入するときに、プラズマの発光強度が変動すると
いう問題点があり、このプラズマ発光強度変動が分析元
素と内部標準元素それぞれのスペクトルの強度に対する
測定誤差として現れ、しかもその変動の様子は元素ごと
に異なるため強度比も変動する。つまりプラズマ発光強
度の変動による測定誤差に対する較正は行えず、定量分
析に対して0.5%程度の測定誤差が生じていた。
【0004】従って、本発明の目的は、上記実情に鑑
み、プラズマ発光強度の変動による測定誤差を低減さ
せ、より測定精度よく試料を定量できる発光分光分析方
法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の特徴構成はプラズマガス元素の発光強度をモ
ニターして、その発光強度の変動にともない高周波発生
装置の誘導結合プラズマ(ICP)発生用のガスに対す
る出力をそのプラズマの発光強度が一定になるように制
御して、前記試料からの発生スペクトルを安定化させる
ことにあり、さらに、前述の内部標準法による測定誤差
の較正を行えばなおよく、それらから得られる作用効果
は以下の通りである。
【0006】
【作用】元素の分析用の試料を溶媒に溶解させて試料溶
液を調製し、前記試料溶液を霧状の試料滴にして、この
試料滴をプラズマ中に導くから、前記試料溶液の酸性
度、粘性、表面張力等の液性によって、前記試料滴の粒
径や流速が、ばらつき易く、このばらつきによって、測
定誤差が生じることが分かっていたが、試料滴の粒径や
流速のばらつきは、プラズマ中に導入される溶媒量の変
動を伴うことから、この溶媒量の変動が、プラズマの温
度を変動させるために測定誤差が生じていたのではない
かと考えられ、プラズマの発光強度はそのプラズマの温
度変化に対応していることから、プラズマの温度を直接
制御することは困難な実情にあっても、プラズマガス元
素の発光強度を一定に制御すればプラズマの温度を制御
することが出来、測定誤差を低減することが出来るもの
である。
【0007】すなわち、プラズマガス元素の発光強度の
変動をモニターし、その発光強度の変動の度合を検知し
て、プラズマガス元素の発光強度が一定になるように高
周波発生装置の誘導結合プラズマ(ICP)発生用のガ
に対する出力を制御すれば、プラズマ中に導入される
溶媒量が変動したとしても、その溶媒量の変動にともな
ってプラズマの温度が変動し、さらにその温度の変動に
ともなって変化するプラズマガス元素の発光強度を検知
して、プラズマ発光強度が基の値に戻るように制御され
ることになるから、プラズマガス元素の発光強度は一定
に保たれることになり、つまりプラズマの温度が一定に
保たれるようになりプラズマのエネルギー状態が安定化
するから、結果として分析用の試料がプラズマから受け
取るエネルギー量が安定化し、前記分析用の試料から発
生するスペクトル強度が安定化する。
【0008】また、試料を溶解する溶媒を水としておけ
ば、様々な試料に対する汎用性が高く、さらに、内部標
準法をもちいて測定値を較正することにより、プラズマ
中に導入される溶媒量の変動以外の要因による測定誤差
を同時に較正することが出来るので、さらに精度の高い
安定したスペクトル強度が得られる。
【0009】
【発明の効果】従って、分析用の試料から発生するスペ
クトル強度が安定化するから安定した測定結果が得ら
れ、測定精度を向上することが出来た。つまり、より正
確な定量分析が可能になった。これによって、重量分析
法や、容量分析法等の、分析方法を用いずとも精度の高
い分析が出来るので、より手軽に、分析用の試料の正確
な定量が可能になった。
【0010】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明の発光分光分析方法に用いる発光分光分析
装置は、図1に示されるように、試料溶液を霧状の試料
滴とするためのネブライザ1、その試料滴の粒度をある
程度小さく均質にするための噴霧室2、均質な試料滴を
プラズマ領域に導くためのトーチ3、誘導結合プラズマ
(ICP)発生用のガスをプラズマ化させる高周波発生
装置4、プラズマ光源から発生するスペクトルを分光す
るための分光部5、分光結果を解析する測光部6、及び
高周波制御部7からなる。なお、図示されてはいない
が、プラズマを安定に発生させるためにネブライザ及び
トーチに送り込むアルゴンガス流量を制御するガス制御
部と、解析された測光結果を出力するためのデータ処理
部が設けられている。
【0011】前記ネブライザ1には、試料溶液導入管1
Aと、ガス制御部より連なるキャリアガス導入管1Bと
の同軸噴出管で構成してあり、ガス制御部によって導入
されるキャリアガスがネブライザ1の先端部1aを通過
する際の負圧で、試料溶液を霧状に噴霧する。これによ
って溶液試料は霧状となってスペクトル測定に適した微
粒子の試料滴となる。尚、キャリアガスとしては、通常
アルゴンガスを用いるが、ヘリウム、窒素等、プラズマ
として用いることが出来る成分であればよく、これに限
られるものではない。
【0012】前記噴霧室2は、スプレイチャンバー2
A、整流仕切り2B、試料滴導入管2C、ドレイン回収
路2Dよりなり、スプレイチャンバー2A内に設けられ
た整流仕切り2Bによって、前記ネブライザ1から生じ
た試料滴のうち、スペクトル測定に適したさらに粒径が
微細な試料滴のみを試料滴導入管2Cに導き、スペクト
ル測定に適さない粒径が比較的大きい試料滴を、水封管
よりなるドレイン回収路2Dに回収する構成にしてあ
る。これらの構成により、試料滴の粒径が一定となり、
プラズマ領域に導入される溶媒量が安定するので、プラ
ズマの温度が安定し、より正確な測定が可能になる。
【0013】前記トーチ3は、石英三重管で形成し、前
記試料滴導入管2Cより連なる試料導入管3Aを中心と
して、その外側にガス制御部より連なる誘導結合プラズ
マ発生用のガス導入管3B、さらにその外側にガス制御
部より連なる冷却ガス導入管3Cを設けた構造にしてあ
る。これらの構成により、前記ガス制御部から、前記誘
導結合プラズマ発生用のガス、冷却ガスをそれぞれ前記
ガス導入管3B、前記冷却ガス導入管3Cに導入するこ
とにより、試料滴を、トーチ上方のプラズマ領域Pに導
くことが出来る。尚、ガス制御部より導入する誘導結合
プラズマ発生用のガス、及び冷却ガスは、キャリアガス
と同質のガスを用いる。
【0014】前記高周波発生装置4は、前記トーチ3上
方に、水冷式高周波誘導コイル4Aを高周波電源部4B
に接続してなり、高周波誘導コイル4Aは、高周波電源
部4Bから電力を供給することにより、プラズマ領域P
に導入された前記誘導結合プラズマ発生用のガスをプラ
ズマ化し、そのプラズマにより、試料に含まれる元素を
励起させる機能を持つ。さらに、高周波電源部4Bは高
周波発振器と、同調結合装置とからなり、前記高周波誘
導コイルに対して安定に電力を供給するように構成して
ある。
【0015】励起された前記元素は、失活するときにそ
のエネルギーを光として放出するので、この放出された
光を輝線スペクトルとして観測することが出来る。つま
り、分光部において、この輝線スペクトルを分光部5で
回折し、測光部6で分析することにより、その輝線スペ
クトルの波長から元素の定性、その輝線スペクトルの強
度からその試料に含まれる元素の定量をすることができ
る。ここで、プラズマガス元素のスペクトル強度をモニ
ターし、その変動情報を高周波発振器に伝達する高周波
制御部7を設けてあるから、プラズマのスペクトル強度
を、一定に制御することが出来、前記スペクトル強度を
一定に制御することによってプラズマの温度が一定に保
たれ、それによって、試料から得られるスペクトル強度
を安定に得られ、測定誤差少なく試料を定量することが
できる。
【0016】また、定量分析を行う場合に、分析元素の
それぞれについて前記分析元素の様々な濃度の溶液に対
して一定量の内部標準元素であるイットリウムを一定量
加えてある標準試料を用いて分析元素の濃度と内部標準
元素との発光強度の関係を予め明らかにしておいた上
で、試料に含まれる分析元素の発光強度と内部標準元素
との発光強度の関係を表した検量線を用いて、分析元素
の発光強度を較正して正確な定量を行うことができる。
内部標準元素であるイットリウムは、試験中に含まれて
いないという理由でこれを用いることは言うまでもない
が、カルシウム等に代えることも可能である。内部標準
元素同士の発光強度比と分析元素の発光強度との関係か
ら検量線を求めれば、試料溶液の粘性や比重の違いによ
って生じる試料滴の粒径変化のために、プラズマ中に導
入される分析元素の原子数が変化しても内部標準元素の
原子数との比は変わらず、従って、分析元素の発光強度
をより正確に較正し、より正確な定量分析が可能にな
る。
【0017】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発光分光分析方法に用いられる発光分
光分析装置の概略図
【符号の説明】
4 高周波発生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/62 - 21/74 JICSTファイル(JOIS)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 元素の分析用の試料を溶媒に溶解させて
    試料溶液を調製しておき、前記試料溶液を霧状の試料滴
    にして、高周波発生装置(4)により誘導結合プラズマ
    (ICP)発生用のガスをプラズマ化したプラズマ中に
    導き、前記試料滴に含まれる前記分析用の試料を励起さ
    せ、励起した前記試料により発生するスペクトルを測定
    して前記試料の定量を行う発光分光分析方法において、 プラズマの発光強度をモニターして、その発光強度の変
    動にともない高周波発生装置の前記誘導結合プラズマ
    (ICP)発生用のガスに対する出力をそのプラズマガ
    ス元素の発光強度が一定になるように制御して、前記試
    料からの発生スペクトルを安定化させる発光分光分析方
    法。
  2. 【請求項2】 前記溶媒を水とする請求項1記載の発光
    分光分析方法。
  3. 【請求項3】 前記試料を様々な濃度の溶液に調製し、
    それらの溶液それぞれに分析元素以外の内部標準元素を
    一定の割合で加えた検量用溶液をつくり、その内部標準
    元素と前記分析元素濃度との発光強度比の関係を明らか
    にしておいたうえで、前記内部標準元素を一定の割合で
    加えてある分析用の試料を、請求項1記載の発光分光分
    析方法で定量分析し、予め明らかにしておいた前記発光
    強度比の関係から分析結果を較正する発光分光分析方
    法。
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