JP3769750B2 - ICP emission analyzer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ICP発光分析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
高周波誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)を光源とする元素分析装置が知られている。高周波誘導結合プラズマは高周波誘導によって励起されたプラズマである。ICP光源は、一般に、プラズマトーチと呼ばれる放電管に誘導コイルを巻き付けて高周波電流(例えば、27.12MHz)を流して誘導電場を発生させ、プラズマトーチ内にアルゴンガスを導入することによりプラズマを形成する。このプラズマ内には、霧状の試料がアルゴンのキャリヤーガスにより送り込まれる。ICP発光分析では、ICPにより励起発光させた光をプリズムや回折格子等を備える分光器により分光して原子スペクトルを求め、この原子スペクトル線の波長及び強度を測定して原子の種類と濃度を定める。
【0003】
このICP発光分析において、プラズマの軸方向から放射される光を取り出して観察する軸方向観察と、プラズマの横方向から放射される光を取り出して観察する横方向観察とが知られている。この軸方向観察と横方向観察を切り換えることにより微量から高濃度までの試料の分析を行う。
プラズマの観察方向を切り換えるための構成として、従来、光路に対して折り曲げミラーを出し入れさせる構成や、プラズマトーチの位置を移動させる構成が知られている。
【0004】
図5,6は従来のICP発光分析装置のプラズマの観察方向の切換機構を説明するための概略図である。
図5に示す構成では、プラズマトーチ102のプラズマ103と分光器104の入り口スリット105とを結ぶ二つの光路120,121の切り換えは、折り曲げミラーを移動させることにより行う。光路120,121上には折り曲げミラー106,107,108、及びレンズ109が配置され、光路120を通してプラズマ103の軸方向観察を行い、光路121を通して横方向観察を行う。光路120は折り曲げミラーやレンズ等の光学系を通らない光路であり、光路121は折り曲げミラー106,107,108及びレンズ109等の光学系を通る光路である。
【0005】
軸方向観察は図5(b)に示すように折り曲げミラー108を光路120上から外すことにより行い、横方向観察は図5(c)に示すように折り曲げミラー108を光路120上に配置して光路121を形成することにより行う。このとき、プラズマ103と入り口スリット105との間の光路長は光路120と光路121とで異なる。例えば、光路120の光路長は(D1+D0)となり、光路121の光路長は(d1+d2+d3+D0)となり、D1とd2の長さが等しい場合であっても、(d1+d3)の距離分だけ光路長が異なることになる。軸方向及び横方向共にプラズマ観察点の像を分光器の入り口スリットに結像させるには、焦点距離を補正するレンズが何れかの観察位置に必要となる。図5では、焦点距離補正用のレンズ109を出し入れすることにより、光路長の変化を補正している。
【0006】
また、図6に示す構成では、プラズマトーチ102のプラズマ103と分光器104の入り口スリット105とを結ぶ二つの光路122,123の切換は、プラズマトーチ102の位置を移動させることにより行う。プラズマトーチ102側が分光器側(図示していない)に対して移動自在となるよう構成する。プラズマ103の軸方向観察は図6(a)に示すように光路122を通して行い、横方向観察は図6(b)に示すように光路123を通して行う。光路123は、プラズマトーチ側を移動させ折り曲げミラー108を通して形成される。このとき、プラズマ103と入り口スリット105との間の光路長は光路122と光路123とで異なる。そのため、光路長の変化を補正するために、焦点距離補正用のレンズ109により調整する必要がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来のICP発光分析装置では、プラズマの観察方向を切り換るために、折り曲げミラーを出し入れする機構や、プラズマトーチ位置を移動させる機構を備え、これにより観察方向毎に光路を切り換えて行っている。この光路の切り換えは、光路長の変化を伴うため、光路内において焦点距離補正用のレンズを切り換える機構を必要としている。
【0008】
そのため、従来のICP発光分析装置は導光部分の構造が複雑となるという問題があり、また、そのため製造コストも大きくなるという問題もある。
【0009】
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、ICP発光分析装置において、観察方向を切り換えても光路長が変化しないことを目的とし、また、光路長の変化による焦点距離の変化を補正する機構を不要とすることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プラズマの軸方向観察及び横方向観察を行うICP発光分析装置において、プラズマ観察点と分光器の入り口スリット間の光路上において軸方向観察の光路と横方向観察の光路の交差位置に光路切換え手段を備え、プラズマ観察点と光路切換え手段との間の光路において、プラズマの軸方向観察による光路の光路長と横方向観察による光路の光路長とを同一長とする構成とする。
【0011】
プラズマの軸方向観察による光路の光路長と横方向観察による光路の光路長とを同一長とすることにより、いずれの観察方向の場合であっても、プラズマ観察点と分光器の入り口スリット間の光路の光路長は同一となる。そのため、焦点距離の変化を補正する、例えば、焦点距離補正用レンズ及び移動機構等の機構が不要となる。
【0012】
光路切換え手段は、軸方向観察の光路と横方向観察の光路の交差位置において、反射及び/又は遮蔽によりプラズマの軸方向観察の光路又は横方向観察の光路の何れか一方に切り換えて、分光器の入り口スリットの光路に接続する。
【0013】
プラズマトーチの軸方向と分光器の光軸方向は、平行な方向とすることも、あるいは互いに直交する方向とすることもできる。また、プラズマトーチの軸方向と分光器の光軸方向とを任意の角度関係とすることもできる。
【0014】
また、本発明の他の態様では、プラズマ観察点と光路切換え点との間において、プラズマの軸方向観察による光路上に配置する反射手段の個数とプラズマの横方向観察による光路上に配置する反射手段の個数を同数とし、両光路上における反射回数を同一回数とする構成としてもよい。この反射回数を同一回数とすることで、反射による光強度の減衰の影響を緩和し、プラズマの軸方向観察の強度と横方向観察光路の強度の光路による違いを低減させることができる。
【0015】
さらに本発明の別の態様では、プラズマの軸方向観察の観察方向と、プラズマの横方向観察の観察方向とにより形成される平面に対して所定角度の方向上に分光器を配置し、3次元構成とすることもできる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
図1は本発明のICP発光分析装置を説明するための概略図である。
図1はプラズマトーチの軸方向と分光器の光軸方向を平行とする構成例を示している。プラズマトーチ2により形成されるプラズマ3と分光器4の入り口スリット5との間には二つの光路10,11が形成され、両光路は光路切換え手段により切り換えられる。光路切換え手段は、二つの光路10,11が交差する位置Qに移動自在に配置される折り曲げミラーM2により構成することができる。
【0017】
光路10(図1(a)中の一点鎖線)はプラズマの軸方向の光を分光器4に導き、光路11(図1(a)中の二点鎖線)はプラズマの横方向の光を分光器4に導く。光路10上には、折り曲げミラーM1が固定されると共に、折り曲げミラーM2が光路10に対して出し入れ自在に設けられる。また、光路11上には、折り曲げミラーM3が固定されると共に、折り曲げミラーM2が光路11に対して出し入れ自在に設けられる。折り曲げミラーM2は、光路11,12で共用され、光路切換え手段を構成する。この折り曲げミラーM2を光路に対して移動させることにより、プラズマ観察点Pと分光器4の入り口スリット5との間を、光路10あるいは光路11により光学的に結ぶことができる。
【0018】
光路10は、図1(b)に示すように、折り曲げミラーM2を交差位置Qに導入することにより、プラズマ観察点P,折り曲げミラーM1,折り曲げミラーM2,及び入り口スリット5を光学的に結ぶ。光路10において、プラズマ観察点Pと固定された折り曲げミラーM1との距離をAとし、固定された折り曲げミラーM1と交差位置Q上折り曲げミラーM2との距離をBとし、交差位置Q上の折り曲げミラーM2と分光器4の前方の入り口スリット5の距離をCとすると、光路長は(A+B+C)で表される。なお、このとき、折り曲げミラーM3を通る光路(図中の二点鎖線)は、交差位置Qに折り曲げミラーM2が導入されることにより遮断され、プラズマ横方向の光は入り口スリット5に導入されない。
【0019】
一方、光路11は、図1(c)に示すように、折り曲げミラーM2を交差位置Qから外すことにより、プラズマ観察点P,折り曲げミラーM3,及び入り口スリット5を光学的に結ぶ。光路11において、プラズマ観察点Pと固定された折り曲げミラーM3との距離をbとし、固定された折り曲げミラーM3と交差位置Qとの距離をaとし、交差位置Qと分光器4の前方の入り口スリット5の距離をcとすると、光路長は(a+b+c)で表される。なお、このとき、折り曲げミラーM1,M2を通る光路(図中の一点鎖線)は、折り曲げミラーM2が交差位置Qからはずれるため形成されず、プラズマ軸方向の光は入り口スリット5に導入されない。
【0020】
ここで、距離Cと距離cが共通であるから、光路10上の距離Aと光路11上の距離aとを同一の長さとし、また、光路10上の距離Bと光路11上の距離bとを同一の長さとすることにより、光路10の光路長(a+b+c)と光路11の光路長(A+B+C)とを同一の長さとすることができる。これにより、折り曲げミラーM2を出し入れすることにより光路が切り換えられた場合であっても、プラズマ観察点Pにおける軸方向の像と横方向の像は、レンズ等の焦点距離補正用のレンズを用いることなく、共に入り口スリット5上に結像される。
【0021】
なお、距離A,a、及び距離B,bは、プラズマ観察点Pと入り口スリット5に位置に対して、交差位置Q,及び折り曲げミラーM1,M2の配置位置を定めることにより調整することができる。
【0022】
図2は本発明のICP発光分析装置の他の実施形態を説明するための概略図である。図2はプラズマトーチの軸方向と分光器の光軸方向とが直交する構成例を示している。図1に示す構成と同様に、プラズマトーチ2により形成されるプラズマ3と分光器4の入り口スリット5との間には二つの光路10,11が形成され、両光路は光路切換え手段により切り換えられる。光路切換え手段は、二つの光路10,11が交差する位置Qに移動自在に配置される折り曲げミラーM2により構成することができる。
【0023】
光路10(図2(a)中の一点鎖線)はプラズマの横方向の光を分光器4に導き、光路11(図2(a)中の二点鎖線)はプラズマの軸方向の光を分光器4に導く。光路10上には、折り曲げミラーM1が固定されると共に、折り曲げミラーM2が光路10に対して出し入れ自在に設けられる。また、光路11上には、折り曲げミラーM3が固定されると共に、折り曲げミラーM2が光路11に対して出し入れ自在に設けられる。折り曲げミラーM2は、光路11,12で共用され、光路切換え手段を構成する。この折り曲げミラーM2を光路に対して移動させることにより、プラズマ観察点Pと分光器4の入り口スリット5との間を、光路10あるいは光路11により光学的に結ぶことができる。
【0024】
光路10は、図2(b)に示すように、折り曲げミラーM2を交差位置Qに導入することにより、プラズマ観察点P,折り曲げミラーM1,折り曲げミラーM2,及び入り口スリット5を光学的に結び、光路長は図1と同様に(A+B+C)で表される。なお、このとき、折り曲げミラーM3を通る光路11(図中の二点鎖線)は、交差位置Qに折り曲げミラーM2が導入されることにより遮断され、プラズマ軸方向の光は入り口スリット5に導入されない。
【0025】
一方、光路11は、図2(c)に示すように、折り曲げミラーM2を交差位置Qから外すことにより、プラズマ観察点P,折り曲げミラーM3,及び入り口スリット5を光学的に結び、光路長は図1と同様に(a+b+c)で表される。なお、このとき、折り曲げミラーM1,M2を通る光路10(図中の一点鎖線)は、交差位置Qから折り曲げミラーM2が外されることにより形成されず、プラズマ横方向の光は入り口スリット5に導入されない。
【0026】
ここで、距離Cと距離cが共通であるから、光路10上の距離Aと光路11上の距離aとを同一の長さとし、また、光路10上の距離Bと光路11上の距離bとを同一の長さとすることにより、光路10の光路長(a+b+c)と光路11の光路長(A+B+C)とを同一の長さとすることができる。これにより、折り曲げミラーM2を出し入れすることにより光路が切り換えられた場合であっても、プラズマ観察点Pにおける軸方向の像と横方向の像は、レンズ等の焦点距離補正用のレンズを用いることなく、共に入り口スリット5上に結像される。
【0027】
なお、距離A,a、及び距離B,bは、プラズマ観察点Pと入り口スリット5に位置に対して、交差位置Q,及び折り曲げミラーM1,M2の位置を定めることにより調整することができる。
【0028】
図3は本発明のICP発光分析装置の他の実施形態を説明するための概略図である。図3はプラズマトーチの軸方向に対する分光器の光軸方向を任意の方向とする構成例を示している。プラズマトーチ2により形成されるプラズマ3と分光器4の入り口スリット5との間には二つの光路12,13が形成され、両光路は光路切換え手段により切り換えられる。光路切換え手段は、二つの光路12,13が交差する位置Qに回転自在に配置される折り曲げミラーM2により構成することができ、プラズマトーチ2の軸方向に対して任意の方向に設けた分光器4に光を導く。なお、図3では、分光器4及び入り口スリット5は、光路12及び光路13に対して対照な角度位置に配置した例を示している。
【0029】
光路12(図3(a)中の一点鎖線)はプラズマの横方向の光を分光器4に導き、光路13(図3(a)中の二点鎖線)はプラズマの軸方向の光を分光器4に導く。光路12上には折り曲げミラーM1が固定され、また、光路13上には折り曲げミラーM3が固定されると共に、両光路12,13の交差位置Qに折り曲げミラーM2が回転自在に設けられる。この折り曲げミラーM2を光路12,13に対して回転させることにより、プラズマ観察点Pと分光器4の入り口スリット5との間を、光路12あるいは光路13を選択し、光学的に結ぶことができる。
【0030】
光路12は、図3(b)に示すように、折り曲げミラーM2を交差位置Q上で回転させることにより、プラズマ観察点P,折り曲げミラーM1,折り曲げミラーM2,及び入り口スリット5を光学的に結ぶ。光路12において、プラズマ観察点Pと固定された折り曲げミラーM1との距離をAとし、固定された折り曲げミラーM1と回転自在な折り曲げミラーM2との距離をBとし、折り曲げミラーM2と分光器4の前方の入り口スリット5の距離をCとすると、光路長は(A+B+C)で表される。なお、このとき、折り曲げミラーM3を通る光は、折り曲げミラーM2により遮断あるいは、入り口スリット5以外の方向に反射され、プラズマ軸方向の光は入り口スリット5に導入されない。
【0031】
一方、光路13は、図3(c)に示すように、折り曲げミラーM2を交差位置Qにおいて回転させることにより、プラズマ観察点P,折り曲げミラーM3,折り曲げミラー2,及び入り口スリット5を光学的に結ぶ。光路13において、プラズマ観察点Pと固定された折り曲げミラーM3との距離をbとし、固定された折り曲げミラーM3と交差位置Qとの距離をaとし、交差位置Qと分光器4の前方の入り口スリット5の距離をcとすると、光路長は(a+b+c)で表される。なお、このとき、折り曲げミラーM1,M2を通る光は、交差位置Qにおいて折り曲げミラーM2により遮断あるいは、入り口スリット5以外の方向に反射され、プラズマ横方向の光は入り口スリット5に導入されない。
【0032】
ここで、距離Cと距離cが共通であるから、光路12上の距離Aと光路13上の距離aとを同一の長さとし、また、光路12上の距離Bと光路13上の距離bとを同一の長さとすることにより、光路12の光路長(a+b+c)と光路13の光路長(A+B+C)とを同一の長さとすることができる。これにより、折り曲げミラーM2を回転することにより光路が切り換えられた場合であっても、プラズマ観察点Pにおける軸方向の像と横方向の像は、レンズ等の焦点距離補正用のレンズを用いることなく、共に入り口スリット5上に結像される。
【0033】
なお、距離A,a、及び距離B,bは、プラズマ観察点Pと入り口スリット5に位置に対して、交差位置Q,折り曲げミラーM1,M2の位置を定めることにより調整することができる。
なお、折り曲げミラーM2は、両面ミラーとすることも、一方の面を鏡面とし他方の面を遮蔽面とすることもできる。
【0034】
図4は本発明のICP発光分析装置の別の実施形態を説明するための概略図である。図4はプラズマの軸方向と横方向が形成する平面に対して、所定の角度方向に分光器を設ける3次元の構成例を示している。プラズマトーチ2により形成されるプラズマ3と分光器4の入り口スリット5との間には二つの光路14,15が形成され、両光路は光路切換え手段により切り換えられる。光路切換え手段は、各光路上に移動自在に設けられた折り曲げミラーM1,M3、あるいは、二つの光路14,15が交差する位置Qに回転自在に配置される折り曲げミラーM2により構成することができ、プラズマの軸方向と横方向が形成する平面に対して所定の角度方向に分光器4及び入り口スリット5を配置する。図4は、分光器4及び入り口スリット5を平面に対して垂直な方向に配置し、四角柱の底面の四隅にプラズマ観察点P、及び折り曲げミラーM1,M2,M3を配置し、四角柱の上面の一隅に入り口スリット5を配置した構成を示している。なお、図4(a)〜(c)は折り曲げミラーM1,M3を移動自在とする構成例を示し、図4(d)〜(e)は折り曲げミラーM2を回転自在とする構成例を示している。
【0035】
図4(a)〜(c)に示す構成例において、光路14(図4(a)中の一点鎖線)はプラズマの軸方向の光を分光器4に導き、光路15(図4(a)中の二点鎖線)はプラズマの横方向の光を分光器4に導く。光路14上の折り曲げミラーM1、及び光路15上の折り曲げミラーM3は移動自在であり、また、両光路12,13の交差位置Qには折り曲げミラーM2が固定されている。この折り曲げミラーM1,M3を光路14,15に対して移動させることにより、プラズマ観察点Pと分光器4の入り口スリット5との間を、光路14あるいは光路15により選択して、光学的に結ぶことができる。
【0036】
光路14は、図4(b)に示すように、折り曲げミラーM1を光路14上に配置すると共に、折り曲げミラーM3を光路15から外すことにより、プラズマ観察点P,折り曲げミラーM1,折り曲げミラーM2,及び入り口スリット5を光学的に結ぶ。光路14において、プラズマ観察点Pと折り曲げミラーM1との距離をAとし、折り曲げミラーM1と折り曲げミラーM2との距離をBとし、折り曲げミラーM2と分光器4の前方の入り口スリット5の距離をCとすると、光路長は(A+B+C)で表される。なお、このとき、折り曲げミラーM3を移動させることにより、プラズマ横方向の光は折り曲げミラーM3で反射されないため、入り口スリット5に導入されない。
【0037】
一方、光路15は、図4(c)に示すように、折り曲げミラーM3を光路15上に配置すると共に、折り曲げミラーM1を光路14から外すことにより、プラズマ観察点P,折り曲げミラーM3,折り曲げミラーM2,及び入り口スリット5を光学的に結ぶ。光路15において、プラズマ観察点Pと折り曲げミラーM3との距離をaとし、折り曲げミラーM1と折り曲げミラーM2との距離をbとし、折り曲げミラーM2と分光器4の前方の入り口スリット5の距離をcとすると、光路長は(a+b+c)で表される。なお、このとき、折り曲げミラーM1を移動させることにより、プラズマ軸方向の光は折り曲げミラーM1で反射されないため、入り口スリット5に導入されない。
【0038】
ここで、距離Cと距離cが共通であるから、光路14上の距離Aと光路15上の距離aとを同一の長さとし、また、光路14上の距離Bと光路15上の距離bとを同一の長さとすることにより、光路14の光路長(A+B+C)と光路15の光路長(a+b+c)とを同一の長さとすることができる。これにより、折り曲げミラーM2の回転により光路が切り換えられた場合であっても、プラズマ観察点Pにおける軸方向の像と横方向の像は、レンズ等の焦点距離補正用のレンズを用いることなく、共に入り口スリット5上に結像される。
【0039】
なお、距離A,a、及び距離B,bは、プラズマ観察点Pと入り口スリット5に位置に対して、交差位置Q,折り曲げミラーM1,M2の位置を定めることにより調整することができる。
【0040】
図4(d)〜(f)に示す構成例において、光路14(図4(d)中の一点鎖線)はプラズマの軸方向の光を分光器4に導き、光路15(図4(d)中の二点鎖線)はプラズマの横方向の光を分光器4に導く。光路14上の折り曲げミラーM1、及び光路15上の折り曲げミラーM3は固定され、両光路12,13の交差位置Qの折り曲げミラーM2は回転自在とする。この折り曲げミラーM2を回転させることにより、プラズマ観察点Pと分光器4の入り口スリット5との間を、光路14あるいは光路15により選択して、光学的に結ぶことができる。
【0041】
光路14は、図4(e)に示すように、折り曲げミラーM2を回転させることにより、プラズマ観察点P,折り曲げミラーM1,折り曲げミラーM2,及び入り口スリット5を光学的に結ぶ。光路14において、プラズマ観察点Pと固定された折り曲げミラーM1との距離をAとし、固定された折り曲げミラーM1と回転自在な折り曲げミラーM2との距離をBとし、折り曲げミラーM2と分光器4の前方の入り口スリット5の距離をCとすると、光路長は(A+B+C)で表される。なお、このとき、折り曲げミラーM2が回転することにより、プラズマ横方向の光は折り曲げミラーM2で反射されず入り口スリット5に導入されない。
【0042】
一方、光路15は、図4(f)に示すように、折り曲げミラーM2を交差位置Q上で回転させることにより、プラズマ観察点P,折り曲げミラーM3,折り曲げミラーM2,及び入り口スリット5を光学的に結ぶ。光路15において、プラズマ観察点Pと折り曲げミラーM3との距離をaとし、折り曲げミラーM1と折り曲げミラーM2との距離をbとし、折り曲げミラーM2と分光器4の前方の入り口スリット5の距離をcとすると、光路長は(a+b+c)で表される。
【0043】
ここで、距離Cと距離cが共通であるから、光路14上の距離Aと光路15上の距離aとを同一の長さとし、また、光路14上の距離Bと光路15上の距離bとを同一の長さとすることにより、光路14の光路長(A+B+C)と光路15の光路長(a+b+c)とを同一の長さとすることができる。これにより、折り曲げミラーM1,M3の移動により光路が切り換えられた場合であっても、プラズマ観察点Pにおける軸方向の像と横方向の像は、レンズ等の焦点距離補正用のレンズを用いることなく、共に入り口スリット5上に結像される。
【0044】
なお、距離A,a、及び距離B,bは、プラズマ観察点Pと入り口スリット5に位置に対して、交差位置Q,折り曲げミラーM1,M2の位置を定めることにより調整することができる。また、折り曲げミラーM2は、湾曲ミラーとすることも、二つの平面鏡により構成することもできる。
【0045】
図3,4の実施の形態によれば、各光路において反射回数を同一とすることができる。これにより、反射による光強度の減衰の影響を各光路で合わせることができる。
【0046】
本発明の実施の形態によれば、装置の製造コストを低減することができる他、レンズを移動させる機構等の機械的部分を減らすことにより、安定性及び信頼性を高めことができる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ICP発光分析装置においてプラズマ軸方向観察とプラズマ横方向観察とで、観察方向を切り換えても光路長は変化せず、光路長の変化による焦点距離を補正する機構を不要とすることができる。
【0047】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のICP発光分析装置を説明するための概略図である。
【図2】本発明のICP発光分析装置の他の実施形態を説明するための概略図である。
【図3】本発明のICP発光分析装置の他の実施形態を説明するための概略図である。
【図4】本発明のICP発光分析装置の別の実施形態を説明するための概略図である。
【図5】従来のICP発光分析装置のプラズマの観察方向の切換機構を説明するための概略図である。
【図6】従来のICP発光分析装置のプラズマの観察方向の切換機構を説明するための概略図である。
【符号の説明】
1…ICP発光分析装置、2…プラズマトーチ、3…プラズマ、4…分光器、5…入り口スリット、10〜15…光路、P…プラズマ観察点、Q…交差位置、M1〜M3…折り曲げミラー、101…ICP発光分析装置、102…プラズマトーチ、103…プラズマ、104…分光器、105…入り口スリット、106〜108…折り曲げミラー、109…レンズ、120,121…光路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ICP emission analyzer.
[0002]
[Prior art]
An elemental analyzer using a high frequency inductively coupled plasma (ICP) as a light source is known. High frequency inductively coupled plasma is plasma excited by high frequency induction. An ICP light source generally forms a plasma by winding an induction coil around a discharge tube called a plasma torch to flow a high-frequency current (for example, 27.12 MHz) to generate an induction electric field, and introducing argon gas into the plasma torch. To do. A mist-like sample is fed into the plasma by an argon carrier gas. In ICP emission analysis, light excited and emitted by ICP is dispersed with a spectroscope equipped with a prism, a diffraction grating, etc. to obtain an atomic spectrum, and the wavelength and intensity of this atomic spectral line are measured to determine the type and concentration of the atom. .
[0003]
In this ICP emission analysis, there are known axial observation in which light emitted from the axial direction of plasma is taken out and observed, and lateral observation in which light emitted from the lateral direction of plasma is taken out and observed. By switching between this axial direction observation and lateral direction observation, samples from minute amounts to high concentrations are analyzed.
As a configuration for switching the observation direction of plasma, a configuration in which a bending mirror is taken in and out with respect to an optical path and a configuration in which the position of a plasma torch is moved are known.
[0004]
5 and 6 are schematic views for explaining a mechanism for switching the observation direction of plasma in a conventional ICP emission spectrometer.
In the configuration shown in FIG. 5, the two
[0005]
The axial observation is performed by removing the
[0006]
In the configuration shown in FIG. 6, the two
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional ICP emission spectrometer, in order to switch the observation direction of the plasma, a mechanism for putting in and out the bending mirror and a mechanism for moving the plasma torch position are provided, thereby switching the optical path for each observation direction. . Since the switching of the optical path is accompanied by a change in the optical path length, a mechanism for switching the focal length correction lens in the optical path is required.
[0008]
Therefore, the conventional ICP emission analysis apparatus has a problem that the structure of the light guide portion is complicated, and there is also a problem that the manufacturing cost increases accordingly.
[0009]
Accordingly, the present invention solves the above-described conventional problems, and aims to prevent the optical path length from changing even if the observation direction is changed in the ICP emission analyzer, and to correct the change in the focal length due to the change in the optical path length. It is an object to eliminate the need for a mechanism to perform.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an ICP emission analyzer that performs axial and lateral observations of plasma at the intersection of the optical path for axial observation and the optical path for lateral observation on the optical path between the plasma observation point and the entrance slit of the spectrometer. An optical path switching unit is provided, and in the optical path between the plasma observation point and the optical path switching unit, the optical path length of the optical path by the axial observation of the plasma and the optical path length of the optical path by the lateral observation are made the same length.
[0011]
By making the optical path length of the optical path by the axial direction observation of the plasma and the optical path length of the optical path by the lateral direction observation the same, the distance between the plasma observation point and the entrance slit of the spectrometer is the same in any observation direction. The optical path lengths of the optical paths are the same. Therefore, a mechanism such as a focal length correcting lens and a moving mechanism that corrects the change in the focal length is unnecessary.
[0012]
The optical path switching means switches at one of the optical path for the axial observation and the optical path for the lateral observation of the plasma by reflection and / or shielding at the crossing position of the optical path for the axial observation and the optical path for the lateral observation. Connect to the optical path of the entrance slit.
[0013]
The axial direction of the plasma torch and the optical axis direction of the spectrometer can be parallel or orthogonal to each other. Further, the axial direction of the plasma torch and the optical axis direction of the spectroscope can be in an arbitrary angular relationship.
[0014]
In another aspect of the present invention, the number of reflecting means arranged on the optical path by the axial observation of the plasma and the reflection arranged on the optical path by the lateral observation of the plasma between the plasma observation point and the optical path switching point. The number of means may be the same, and the number of reflections on both optical paths may be the same. By setting the number of reflections to the same number, the influence of attenuation of the light intensity due to reflection can be reduced, and the difference between the intensity of the observation in the axial direction of the plasma and the intensity of the observation light path in the lateral direction can be reduced.
[0015]
Furthermore, in another aspect of the present invention, a spectroscope is arranged in a direction at a predetermined angle with respect to a plane formed by the observation direction for plasma axial observation and the observation direction for plasma lateral observation. It can also be configured.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an ICP emission analyzer of the present invention.
FIG. 1 shows a configuration example in which the axial direction of the plasma torch and the optical axis direction of the spectroscope are parallel. Two
[0017]
An optical path 10 (one-dot chain line in FIG. 1A) guides light in the axial direction of the plasma to the
[0018]
As shown in FIG. 1B, the
[0019]
On the other hand, as shown in FIG. 1C, the
[0020]
Here, since the distance C and the distance c are common, the distance A on the
[0021]
The distances A and a and the distances B and b can be adjusted by determining the intersecting position Q and the arrangement positions of the bending mirrors M1 and M2 with respect to the positions of the plasma observation point P and the entrance slit 5. .
[0022]
FIG. 2 is a schematic view for explaining another embodiment of the ICP emission analyzer of the present invention. FIG. 2 shows a configuration example in which the axial direction of the plasma torch and the optical axis direction of the spectroscope are orthogonal to each other. As in the configuration shown in FIG. 1, two
[0023]
An optical path 10 (one-dot chain line in FIG. 2A) guides the light in the lateral direction of the plasma to the
[0024]
As shown in FIG. 2B, the
[0025]
On the other hand, as shown in FIG. 2C, the
[0026]
Here, since the distance C and the distance c are common, the distance A on the
[0027]
The distances A and a and the distances B and b can be adjusted by determining the intersection position Q and the positions of the bending mirrors M1 and M2 with respect to the positions of the plasma observation point P and the
[0028]
FIG. 3 is a schematic view for explaining another embodiment of the ICP emission analyzer of the present invention. FIG. 3 shows a configuration example in which the optical axis direction of the spectrometer with respect to the axial direction of the plasma torch is an arbitrary direction. Two
[0029]
The optical path 12 (one-dot chain line in FIG. 3A) guides the light in the lateral direction of the plasma to the
[0030]
As shown in FIG. 3B, the
[0031]
On the other hand, as shown in FIG. 3C, the
[0032]
Here, since the distance C and the distance c are common, the distance A on the
[0033]
The distances A and a and the distances B and b can be adjusted by determining the intersection position Q and the positions of the bending mirrors M1 and M2 with respect to the positions of the plasma observation point P and the
The bending mirror M2 can be a double-sided mirror, or one surface can be a mirror surface and the other surface can be a shielding surface.
[0034]
FIG. 4 is a schematic view for explaining another embodiment of the ICP emission spectrometer of the present invention. FIG. 4 shows a three-dimensional configuration example in which a spectroscope is provided in a predetermined angular direction with respect to a plane formed by the axial direction and the lateral direction of plasma. Two optical paths 14 and 15 are formed between the
[0035]
In the configuration example shown in FIGS. 4A to 4C, the optical path 14 (the chain line in FIG. 4A) guides the light in the plasma axial direction to the
[0036]
As shown in FIG. 4B, the optical path 14 is configured such that the folding mirror M1 is disposed on the optical path 14 and the folding mirror M3 is removed from the optical path 15, thereby causing the plasma observation point P, the folding mirror M1, and the folding mirror M2, And the entrance slit 5 is optically connected. In the optical path 14, the distance between the plasma observation point P and the folding mirror M1 is A, the distance between the folding mirror M1 and the folding mirror M2 is B, and the distance between the folding mirror M2 and the entrance slit 5 in front of the
[0037]
On the other hand, in the optical path 15, as shown in FIG. 4C, the bending mirror M3 is disposed on the optical path 15, and the bending mirror M1 is removed from the optical path 14, thereby the plasma observation point P, the folding mirror M3, and the folding mirror. M2 and the entrance slit 5 are optically connected. In the optical path 15, the distance between the plasma observation point P and the folding mirror M3 is a, the distance between the folding mirror M1 and the folding mirror M2 is b, and the distance between the folding mirror M2 and the entrance slit 5 in front of the
[0038]
Here, since the distance C and the distance c are common, the distance A on the optical path 14 and the distance a on the optical path 15 have the same length, and the distance B on the optical path 14 and the distance b on the optical path 15 Are made the same length, the optical path length (A + B + C) of the optical path 14 and the optical path length (a + b + c) of the optical path 15 can be made the same length. Thus, even when the optical path is switched by the rotation of the bending mirror M2, the axial image and the lateral image at the plasma observation point P can be used without using a lens for focal length correction such as a lens. Both images are formed on the
[0039]
The distances A and a and the distances B and b can be adjusted by determining the intersection position Q and the positions of the bending mirrors M1 and M2 with respect to the positions of the plasma observation point P and the
[0040]
In the configuration example shown in FIGS. 4D to 4F, the optical path 14 (the chain line in FIG. 4D) guides the light in the plasma axial direction to the
[0041]
As shown in FIG. 4E, the optical path 14 optically connects the plasma observation point P, the folding mirror M1, the folding mirror M2, and the entrance slit 5 by rotating the folding mirror M2. In the optical path 14, the distance between the plasma observation point P and the fixed folding mirror M1 is A, the distance between the fixed folding mirror M1 and the rotatable folding mirror M2 is B, and the bending mirror M2 and the
[0042]
On the other hand, as shown in FIG. 4 (f), the optical path 15 optically moves the plasma observation point P, the folding mirror M3, the folding mirror M2, and the entrance slit 5 by rotating the folding mirror M2 on the intersection position Q. Tie to. In the optical path 15, the distance between the plasma observation point P and the folding mirror M3 is a, the distance between the folding mirror M1 and the folding mirror M2 is b, and the distance between the folding mirror M2 and the entrance slit 5 in front of the
[0043]
Here, since the distance C and the distance c are common, the distance A on the optical path 14 and the distance a on the optical path 15 have the same length, and the distance B on the optical path 14 and the distance b on the optical path 15 Are made the same length, the optical path length (A + B + C) of the optical path 14 and the optical path length (a + b + c) of the optical path 15 can be made the same length. Thereby, even when the optical path is switched by the movement of the bending mirrors M1 and M3, the focal length correction lens such as a lens is used for the axial image and the lateral image at the plasma observation point P. Both images are formed on the
[0044]
The distances A and a and the distances B and b can be adjusted by determining the intersection position Q and the positions of the bending mirrors M1 and M2 with respect to the positions of the plasma observation point P and the
[0045]
According to the embodiment of FIGS. 3 and 4, the number of reflections can be the same in each optical path. Thereby, the influence of attenuation of light intensity due to reflection can be matched in each optical path.
[0046]
According to the embodiment of the present invention, the manufacturing cost of the apparatus can be reduced, and stability and reliability can be improved by reducing mechanical parts such as a mechanism for moving the lens.
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the optical path length does not change even when the observation direction is switched between the plasma axial direction observation and the plasma lateral direction observation in the ICP emission spectrometer, and the focal length due to the change in the optical path length is set. A correction mechanism can be eliminated.
[0047]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view for explaining an ICP emission analyzer of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view for explaining another embodiment of the ICP emission analyzer of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view for explaining another embodiment of the ICP emission analyzer of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view for explaining another embodiment of the ICP emission spectrometer of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a plasma observation direction switching mechanism of a conventional ICP emission spectrometer.
FIG. 6 is a schematic view for explaining a plasma observation direction switching mechanism of a conventional ICP emission spectrometer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
プラズマ観察点と分光器の入り口スリット間の光路上において軸方向観察の光路と横方向観察の光路の交差位置に光路切換え手段を備え、
プラズマ観察点と光路切換え手段との間の光路において、プラズマの軸方向観察による光路の光路長と横方向観察による光路の光路長とを同一長とすることを特徴とする、ICP発光分析装置。In an ICP emission spectrometer that performs axial and lateral observation of plasma,
On the optical path between the plasma observation point and the entrance slit of the spectrometer, an optical path switching means is provided at the intersection of the optical path for axial observation and the optical path for lateral observation,
An ICP emission analyzer characterized in that, in the optical path between the plasma observation point and the optical path switching means, the optical path length of the optical path by the axial observation of the plasma and the optical path length of the optical path by the lateral observation are the same.
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