JP3805916B2 - 誘導結合プラズマ分析装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導結合プラズマ分析装置のトーチの保持法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の誘導結合プラズマ分析装置は、図4 に示すようにプラズマ2 発生用のトーチ12に試料を導入し、プラズマ2 によって試料を発光、あるいはイオン化させる。そして、発した光を各波長のスペクトル光に分光して光検出器（図示せず）で検出したり、あるいはイオン化された試料を質量分析計（図示せず）で検出することによって、試料に含まれる元素の定性・定量分析を行う。
【０００３】
通常トーチ12は同軸の三重の円筒管より構成され、トーチ12に接続した試料供給部（図示せず）から導入された試料は、三重の円筒管の最内管6 を経由したうえでプラズマ2 に導入される。トーチ12の最内管6 の径方向外側に中間管5 が配置され、中間管5 の内部に通じるように中間管5 の径方向内側に向けて設けられた補助ガス供給枝管11を介して、補助ガスが中間管5 に通される。また、中間管5 の径方向外側に最外管4 が配置され、最外管4 の内部に通じるように最外管4 の径方向内側に向けて設けられたプラズマガス供給枝管10を介して、プラズマガスが最外管4 に通される。
【０００４】
また、XYZ ステージ14の上には高周波電力の伝達を調節するマッチングボックス13が固定されており、マッチングボックス13には高周波電力をトーチ12先端部の周囲に流すための誘導コイル3 が設けられている。XYZ ステージ14にはさらにトーチ固定具7 が取り付けられており、トーチ12は円筒状の最外管4 の径方向外側からトーチ固定具7 を締め付けネジ8 で締め付けることによって保持されている。
【０００５】
誘導結合プラズマ分析装置のうち発光分光分析装置の場合、トーチ12先端部分に発生するプラズマ2 によって試料から発した光は、集光レンズや入射スリット等の入射光学系（図示せず）を介して分光器（図示せず）内に入る。そしてこの分光器によって光は各波長のスペクトル光に分光され、光検出器によって分析される。一方、誘導結合プラズマ分析装置のうち質量分析装置の場合、トーチ12の中心軸の先端方向には、プラズマ2 によってイオン化された試料が通過するサンプリングコーン1 が設けられ、試料はサンプリングコーン1 の穴を通過した後、質量分析計（図示せず）によって分析される。
【０００６】
ここでプラズマ2 中の試料の発光強度やイオン化率はプラズマ2 中の部位によって異なるため、プラズマ2 と入射光学系やサンプリングコーン1 との位置関係が変化すると、光検出器に導かれる光の強度や、質量分析計に導かれるイオン化試料の量が変化し、同じ試料を測定しても感度が大きく異なってくる。よってトーチ12をトーチ固定具7 に取り付ける際には、トーチ12がトーチ固定具7 から動かないように固定し、トーチ固定具7 が固定されているXYZ ステージ14の位置をパソコンから制御することによって、トーチ12と入射光学系やサンプリングコーン1 との位置関係を調整する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、トーチ12の円筒状の最外管4 の径方向外側からトーチ固定具7 を締め付けることによってトーチ12を保持していた。図5 に示すように、トーチ固定具はV 字溝が彫ってある2 枚の板をトーチ12の両側から挟むようになっており、このV 字溝のために円筒状のトーチ12の中心軸の位置がずれないように保持される。
【０００８】
しかし、前記保持方法ではトーチ12の中心軸方向に関する保持力や脱着位置再現性が不十分であった。そのため、トーチ12に接続されている試料供給部（図示せず）の重量などの負荷がトーチ12に加わったときや、トーチ固定具7 からトーチ12を脱着した前後では、トーチ12の位置が変わることがあった。
故にトーチ固定具7 を介してXYZ ステージ14に保持されているトーチ12と、入射光学系やサンプリングコーン1 との位置関係は、XYZ ステージ14の位置が変化していないにも関わらず一定にならなかった。そのような時は同じ試料を同じ測定条件で測定しても、同じ感度を得られず、トーチ12脱着前後の測定結果を比較することが不可能であった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決し、トーチ12に力が加わった場合やトーチ12の脱着によってもトーチ12と入射光学系やサンプリングコーン1 との位置関係を一定に保つことができ、同一条件下での同じ試料の測定で再現性の良い測定結果を得ることができる誘導結合プラズマ分析装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明が採用した誘導結合プラズマ分析装置は、トーチ枝管クリップを有し、トーチの中心軸を中心にトーチを回転させることによって、トーチの枝管をトーチ枝管クリップにはめ込むことのできることを特徴とする。
【００１１】
本発明の誘導結合プラズマ分析装置のトーチ枝管クリップはXYZ ステージに固定されており、トーチ枝管クリップの隙間は、枝管の外径と同じ寸法であり、枝管をはめ込んだトーチはトーチ中心軸方向に前後移動することはない。さらに、トーチをトーチ中心軸回りに回転させても、V 字溝形状のトーチ固定具によりトーチ中心軸の位置は固定されているので、常に同じ位置に保たれている。
【００１２】
XYZ ステージに固定されたトーチ固定具を基準にして、トーチ中心軸の位置とトーチ中心軸方向のトーチ位置が常に同じ位置になるので、XYZ ステージの位置が変化しない限り、トーチの位置と入射光学系やサンプリングコーンとの位置関係が常に一定に保たれる。したがってトーチに力が加わった場合やトーチの脱着によってもトーチと入射光学系やサンプリングコーンとの位置関係を一定に保つことができ、同一条件下での同じ試料の測定で再現性の良い測定結果を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本願発明を図1 〜図3 に基づいて詳細に説明する。なお、図1 〜図3 において、図4 、図5 に書かれている部品で、ほぼ同一の機能を有するものは、ここでは説明を省略することもある。
トーチ12は三重構造の石英円筒管からなっており、プラズマガス供給枝管10からガス （例えばアルゴンガス）が最外管4 を介してトーチ12先端に供給され、誘導コイル3 に高周波電力（例えば、周波数27.12MHz、電力1.6kW ）を印加することにより、プラズマ2 が形成される。11は補助ガス供給枝管であり中間管5 を介して補助ガスがトーチ12先端に供給される。
【００１４】
試料供給部（図示せず）を経てトーチ12に達した試料はトーチ12の三重管のうち、最内管6 を通り、トーチ12先端に供給され、プラズマ2 によってイオン化される。イオン化された試料はサンプリングコーン1 の穴を通り、質量分析計（図示せず）によって分析される。
ここで試料のイオン化率はプラズマ2 中の部位によって異なるため、プラズマ2 とサンプリングコーン1 との位置関係が変化すると、サンプリングコーン1 の穴を通過するイオン化試料の量が変化し、同じ試料を測定しても感度が大きく異なってくる。
【００１５】
そこで最適な感度が得られるように、トーチ12先端に形成されるプラズマ2 とサンプリングコーン1 との位置を調整する必要がある。このときサンプリングコーン1 の位置は固定されているため、トーチ固定具7 を介してトーチ12が固定されているXYZ ステージ14をパソコン制御により移動させてトーチ12の最適位置を調整する。調整されたXYZ ステージ14の位置はパソコンに記憶されて、いつでも記憶位置にXYZ ステージ14を戻すことができるが、XYZ ステージ14に取り付けたトーチ12の位置が調整後にずれてしまうと、トーチ12先端に形成されているプラズマ2 とサンプリングコーン1 との位置がずれることになり、XYZ ステージ14が調整した最適位置にあるにも関わらず調整前の感度が得られないことになる。
【００１６】
ここでXYZ ステージ14に固定されているトーチ固定具7 は、図5 に示すようにV 字溝が彫ってある2 枚の板をトーチ12の両側から挟むような構造になっているため、トーチ固定具7 に保持したトーチ12をトーチ中心軸回りに回転させても、トーチ中心軸の位置とトーチ固定具7 との位置関係が変わることはなく、XYZ ステージ14とトーチ中心軸の位置関係はいつも一定に保たれる。
【００１７】
また、トーチ12をトーチ固定具7 に取り付けた後、図2 に示すようにトーチ中心軸回りに回転させることによって、トーチ12のプラズマガス供給枝管10をはめ込むことができるようになっているトーチ枝管クリップ9 の隙間は、図3 に示すようにプラズマガス供給枝管10の外径と同じ寸法なので、固定されたトーチ12がトーチ中心軸方向に前後移動することはなく、XYZ ステージ14とトーチ12のトーチ中心軸方向の位置関係はいつも一定に保たれる。
【００１８】
XYZ ステージ14を基準にして、トーチ中心軸の位置とトーチ中心軸方向のトーチ12位置が常に同じ位置になるので、XYZ ステージ14の位置が変化しない限り、トーチ12先端に形成されるプラズマ2 とサンプリングコーン1 との位置関係は常に一定に保たれる。したがってトーチ12に力が加わった場合やトーチ12の脱着によってプラズマ2 の位置とサンプリングコーン1 の位置関係が変わることがなく、同一条件下での同じ試料の測定で再現性の良い測定結果を得ることができる。
【００１９】
上記ではプラズマガス供給枝管10にはめ込むトーチ枝管クリップ9 として説明したが、補助ガス供給枝管11にはめ込むトーチ枝管クリップ9 においても本発明の効果を有することは明らかである。
さらに上記では、サンプリングコーン1 と質量分析計（図示せず）から構成されている誘導結合プラズマ質量分析装置として説明したが、入射光学系と分光器（図示せず）から構成されている誘導結合プラズマ発光分光分析装置においても本発明の効果を有することは明らかである。
【００２０】
つまり本願発明は、同軸の多重の円筒管であって、前記多重の円筒管を構成している各円筒管の内部にそれぞれ通じる枝管を前記各円筒管の径方向内側に向けてそれぞれ配置してなるトーチと、前記トーチを保持するトーチ固定具を備えた誘導結合プラズマ分析装置において、前記多重の円筒管の軸を中心に前記トーチを回転させることによって前記枝管（実施例では、プラズマガス供給枝管10あるいは補助ガス供給枝管11に相当）をはめ込むことのできるトーチ枝管クリップを有することを特徴とする誘導結合プラズマ分析装置である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、誘導結合プラズマ分析装置において、トーチ枝管クリップを有し、トーチをトーチ固定具に取り付けた後、トーチ中心軸回りに回転させることによって、トーチの枝管をトーチ枝管クリップにはめ込むことができるような構造としたので、下記の効果を有する。
（1 ）固定されたトーチがトーチ中心軸方向に前後移動することはなく、XYZ ステージと、トーチのトーチ中心軸方向の位置関係はいつも一定に保たれる。
（2 ）トーチに力が加わった場合やトーチの脱着によってXYZ ステージとトーチの位置関係がずれることがない。
（3 ）XYZ ステージとトーチの位置関係が常に一定であるため、XYZ ステージの位置が同じである限り、トーチ先端に形成されるプラズマと、入射光学系やサンプリングコーンとの位置関係は常に一定に保たれる。
（4 ）プラズマと、入射光学系やサンプリングコーンとの位置関係が常に一定であるため、同一条件の下では同じ試料の感度は常に一定に保たれ、再現性の良い測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１ 】本発明を実施した実施例の誘導結合プラズマ分析装置の概略断面である。
【図２ 】本発明を実施した実施例の誘導結合プラズマ分析装置の正面図である。
【図３ 】本発明を実施した実施例の誘導結合プラズマ分析装置の上面図である。
【図４ 】従来例の誘導結合プラズマ分析装置の概略断面である。
【図５ 】従来例の誘導結合プラズマ分析装置の正面図である。
【符号の説明】
1 サンプリングコーン
2 誘導結合プラズマ
3 誘導コイル
4 最外管
5 中間管
6 最内管
7 トーチ固定具
8 締め付けネジ
9 トーチ枝管クリップ
10 プラズマガス供給枝管
11 補助ガス供給枝管
12 トーチ
13 マッチングボックス
14 XYZ ステージ
15 XYZ ステージ移動方向

Claims (5)

1. 多重の同軸の円筒管と、
   該多重同軸円筒管に少なくとも内部に通じる枝管と、からなるトーチと、
   前記多重同軸円筒管の最外管を固定するトーチ固定具と、
   前記枝管の位置を固定するトーチ枝管クリップと、を備え、
   該トーチ枝管クリップは、前記トーチをトーチの中心軸回りに回転させて前記枝管をはめ込むような構造であることを特徴とする誘導結合プラズマ分析装置。
2. 請求項 1 に記載の誘導結合プラズマ分析装置において、
   前記多重同軸円筒管は、三重管であることを特徴とする誘導結合プラズマ分析装置。
3. 請求項２に記載の誘導結合プラズマ分析装置において、
   前記枝管は、最外管と中間管に設けたことを特徴とする誘導結合プラズマ分析装置。
4. 請求項 1 に記載の誘導結合プラズマ分析装置において、
   前記トーチ固定具は、前記最外管を挟み込むことができる二枚のＶ字形状の板構造であることを特徴とする誘導結合プラズマ分析装置。
5. 請求項 1 に記載の誘導結合プラズマ分析装置において、
   前記トーチ固定具は、ＸＹＺステージに取り付けられていることを特徴とする誘導結合プラズマ分析装置。

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