JP3920211B2 - Elemental analysis method and apparatus - Google Patents
Elemental analysis method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP3920211B2 JP3920211B2 JP2002372268A JP2002372268A JP3920211B2 JP 3920211 B2 JP3920211 B2 JP 3920211B2 JP 2002372268 A JP2002372268 A JP 2002372268A JP 2002372268 A JP2002372268 A JP 2002372268A JP 3920211 B2 JP3920211 B2 JP 3920211B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- substance
- analysis
- fluorescence
- laser light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料にレーザ光を照射し、その際に発生するプラズマから放射される蛍光を測定して、試料中に含まれる元素を検出し定量する元素分析方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、試料中に含まれる各種の元素を検出し定量する技術は、多くの分野で適用されている。例えば、土壌中や排水中に含まれる元素を検出し定量することは、環境汚染防止のうえで大切である。また火力原子力発電プラントの分野では、冷却水中に含まれる不純物元素や原動機から発生する排ガスの成分管理にこの元素分析技術がきわめて重要なものとなっている。
【0003】
これらの元素分析技術として蛍光X線分析や誘導結合プラズマ発光分析があるが、レーザ光を用いた新しい技術としてレーザ光ブレイクダウン(Laser Induced Breakdown:LIB)分光分析がある(下記特許文献1および2参照)。この分析方法は、パルスレーザ光を分析試料に集光照射して生じるプラズマからの発生光をスペクトル分光分析するもので、簡便で多種の元素分析に適用できるという特長がある。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−311606号公報
【特許文献2】
特開2000−121558号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーザ光ブレイクダウン分析においては、元素から発せられる蛍光を測定対象としている。この方法は簡便ではあるが、試料の形態によりレーザ光ブレイクダウンの発生強度に変動が大きく、これにより生成される蛍光強度のバラツキが大きく、測定精度およびその再現性に問題がある。特に液体や土壌のような粉体や流動形態さらに粘土形態を有する物質に対しては直接的な測定を行うことができない。
【0006】
本発明は、このような問題点に対処してなされたもので、常態において固体でない物質や粉末状の物質をレーザ光ブレイクダウン分光分析によって再現性よく安定に元素分析することのできる元素分析方法および装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は元素分析装置であり、元素分析すべき物質を冷却固化してなる試料を保持する分析セルと、この分析セル内を1Pa程度の低真空度に真空排気する排気装置と、パルスレーザ光を発生するレーザ発振器と、前記パルスレーザ光を前記試料に集光照射する光学系と、前記試料が前記パルスレーザ光を受けて生成するプラズマから放出される蛍光を検出し前記検出された蛍光の波長と強度から前記物質を構成する元素およびその含有量を求める蛍光分光測定手段とを備えた構成とする。
【0008】
請求項2の発明は、前記蛍光分光測定手段は、検出した蛍光の信号を、前記パルスレーザ光の照射時間と同期し対象元素毎に固有の時間でゲート処理する構成とする。
【0009】
請求項3の発明は、前記分析セルを移動させて前記試料のレーザ光照射位置を移動させるセル移動機構を備えている構成とする。
請求項4の発明は、前記分析セルは複数の試料を保持し、前記セル移動機構は、前記複数の試料が交互にレーザ光照射されるように動作する構成とする。
【0010】
請求項5の発明は、前記試料を冷却する冷却装置を備えている構成とする。
請求項6の発明は、元素分析方法であり、元素分析すべき物質を冷却固化してなる試料に、1Pa程度の低真空度に真空排気された雰囲気の中でパルスレーザ光を照射し、前記照射によって発生するプラズマから放出される蛍光の波長と強度を測定することによって、前記物質を構成する元素およびその含有量を求める構成とする。
【0011】
請求項7の発明は、前記プラズマの発光強度または特定元素の発光ライン強度により、分析対象とする元素の含有量を補正する構成とする。
請求項8の発明は、前記物質は粒径が一定でない粉体であり、前記試料は前記物質を微粉末に粉砕しプレスし冷却固化して形成されている構成とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の元素分析装置の実施の形態を図面を参照して説明する。図1に示すように、本実施の形態の元素分析装置は、主要な構成機器として、分析セル1、レーザ発振器2、分光器3、蛍光検出器4、内部観察カメラ5、データ収録装置6およびタイミングコントローラ7を備えている。
【0013】
分析セル1はレーザ光導入窓8と内部観察窓9を有し、真空ポンプ10が接続され、セル移動機構11上に載置されている。また、分析セル1の中には試料冷却ステージ12が設けられ、試料冷却ステージ12にはチラー13が接続されている。
【0014】
タイミングコントローラ7からは、レーザ発振器2からレーザ光ブレイクダウン用のパルスレーザ光15を発振するタイミングを規定するレーザ制御信号7aが出力される。また、これに一定の遅れをもって蛍光検出器4に対して蛍光測定用のゲートを規定する検出制御信号7bが出力され、所定の時間帯で生成される蛍光17のみが測定される。
【0015】
試料1aは、密封可能な分析セル1内において試料冷却ステージ12上に載置される。分析セル1内は真空ポンプ10で真空排気される。この分析セル1の全体はセル移動機構11の上に設けられて、試料1a上のレーザ照射位置が常にレーザ照射を受けていない場所へ移動できるようになっている。セル移動機構11としては、通常のXYステージが適用可能で、この場合は複数試料を並列に並べて、同時に複数試料の計測が可能である。もちろん、XYステージ以外にも例えば回転ステージなどを適用してもよい。
【0016】
光学系としては、全反射ミラー18、孔付きのスクレーパミラー19、集光レンズ20a,20bが設置されている。レーザ光ブレイクダウン用のパルスレーザ光15はスクレーパミラー19の孔を通過後、集光レンズ20aにより分析セル1内の試料1aに照射される。
【0017】
このレーザ照射により生成したプラズマ21から発生する蛍光17は、レーザ光集光レンズ20aにて平行ビームにされた後、スクレーパミラー19で反射され蛍光集光レンズ20bで集光されて分光器3に導かれる。分光器3で分光された蛍光はさらに蛍光検出器4に導かれて電気信号に変換され、この電気信号はボックスカー積分器16で積分されてデータ収録装置6にて収録される。さらに、分析セル1内のレーザブレイクダウンの発生状況を内部観察窓9を通して内部観察カメラ5によってモニターする。
【0018】
本実施の形態においては、分析対象が液体あるいは粘性物質である場合に、これを凝固点以下に冷却固化して試料1aとし、固体状態でレーザ光照射し試料1aをプラズマ化する。安定したプラズマ21を生成するためには試料表面を動かなくする必要があるが、分析対象が液体や粘性物質である場合には、レーザ光照射面の表面が変動するため、分析対象物質の固体化が有効である。
【0019】
試料1aを冷却固化するチラー13としてはドライアイスや液体窒素などを用いた冷媒冷却やペルチエ冷却素子を用いた電子冷却などの装置がある。融点がマイナス20度C程度以上の液体に対しては、ペルチエ冷却素子の利用が最も簡便である。
【0020】
また、本実施の形態においては、分析セル1内を真空ポンプ10によって真空排気することにより、レーザ光15の照射によるプラズマ21の生成を安定化させることができる。この真空度はロータリーポンプで排気可能な1Pa程度の低真空度で十分である。この真空排気により、窒素分の定量が必要な試料については、大気中での測定では空気中窒素の影響により測定できないものも測定可能となる。さらに、雰囲気を真空とすることで、プラズマ21の温度を下げることができ、プラズマ21による背景光強度の低下により低バックグラウンドの計測が可能となる。
【0021】
上記のように、本実施の形態においては、試料1aを保持する分析セル1を外部駆動するセル移動機構11を備えている。試料1aにレーザ光15の照射を受けるとその表面に存在する元素が瞬間的に気化し、その一部がプラズマ化する。このレーザ光ブレーション現象を継続するとわずかであるが試料表面が削られる。これによって表面の凹凸状態が変化すると生成されるプラズマ21の生成状況も変動してくる。このため、試料を構成する元素を平均的に測定するためにはレーザ光照射点を逐次変更する必要がある。
【0022】
試料中に検出目的の元素が不均一に存在する場合には、本実施の形態のように試料を移動し、連続的に測定を行った方が平均化して検出することができる。なお、レーザ光の集光点の大きさは数μ〜数10μであるが、試料によってはレーザ照射により100μオーダの凹部が形成される。したがって、試料の移動速度は100μ/パルス以上とする必要がある。
【0023】
いま、例えばパルスエネルギーが10mJ程度でパルス幅5nsのYAGレーザ光を考えると、その出力はパルス的に2MWの出力となる。試料1aにこのようなパルスレーザ光15を集光照射すると、いわゆるブレイクダウンが発生し、照射領域の試料が電離されてプラズマ21となる。
【0024】
このレーザ光照射を起因とするプラズマ21は、パルスレーザ光15の照射終了とともに再結合が始まり、数μ秒〜数十μ秒の間は照射試料の構成元素が励起状態の原子となり、この励起状態の原子が下準位に遷移するとき、原子数に比例した蛍光17を放出する。試料1aの中から対象元素を定量する際、プラズマ21から放出される蛍光17の所定の成分をとらえて高い分析精度を得ることができる。
【0025】
本実施の形態の元素分析装置における信号処理は次のように行われる。すなわち、図2に示すように、一定周波数で発振するタイミングコントローラ7からのマスタークロック信号26に対して、一定の遅れ時間Δt1をもってレーザ制御信号7aの中にレーザ発振信号27が出力される。
【0026】
レーザ発振信号27によって発射されるパルスレーザ光15の照射によって生じ経時変化する蛍光17の信号28に対して、その時間関数に適切に設定された遅れ時間Δt2をもって、検出制御信号7bの中に蛍光信号計測ゲート信号29が出力され、この時間帯で蛍光信号28がロックインアンプやボックスカー積分器16で計測される。
【0027】
この蛍光信号計測ゲート信号29のレーザ照射からの時間遅れΔt2とゲート幅30については、分析対象とする元素に対して適正化が必要である。一般に蛍光発生の励起寿命の短い元素に対しては、時間遅れΔt2を小さく、またゲート幅30も小さくした方がS/N比の高い計測を行うことができる。逆に励起寿命の長い原子に対しては、時間遅れΔt2を大きくとり、またゲート幅30も大きくした方がS/N比の高い計測を行うことができる。
【0028】
このように本実施の形態においては、蛍光検出器4で検出される蛍光信号28を、レーザ光15の照射時間と同期し、かつ、対象元素毎に固有の時間ゲートで処理する。これにより蛍光寿命の異なる元素に対して高S/N比の計測を行うことができる。
【0029】
蛍光計測には分光器が一般的であるが、特定元素のみの計測でよければ、干渉フィルターを設置した光電子増倍管での計測も可能である。また、試料中の検出すべき元素の含有率については標準試料と並行した測定により、当該波長の強度比で分析を行う。レーザ発振器については、ここではYAGレーザを例にとったが、レーザ光ブレイクダウンが可能なパルスレーザ光であればエキシマレーザなどのレーザも適用可能である。
【0030】
本実施の形態においては、ブレイクダウン用のレーザ光15により発生したプラズマ21の発光強度ないしは特定元素の発光ライン強度により、分析対象とする元素の含有率を補正する。レーザ光15により試料1aがプラズマ21を生成する際のプラズマ21の大きさや温度特性は、レーザ光15の出力の変動、試料1a表面から放出される元素量、試料1a表面の微細な凹凸などによって影響される。
【0031】
一般に、レーザ光15により生成されるプラズマ21の大きさや温度はプラズマ21から生成される黒体輻射による白色光ないしは特定元素の発光ライン強度と比例する関係にある。このため、測定のバラツキを少なくするためには、分析対象とする元素からの蛍光ないしはイオン信号を、レーザ光パルス毎のプラズマ生成量の変動で補正する。なお、定量した純水を試料1aの冷凍固着に用いた場合には、プラズマ生成の標準となるラインとして水素のHα(656.2nm)、Hβ(486.1nm)、Hγ(434.0nm)、Hδ(410.2nm)等のラインを用いるのがよい。
【0032】
本実施の形態における試料の配置とレーザ照射方法の他の例を図3,4,5を参照して説明する。すなわち図3に示すように、分析セル1内に試料として標準試料22と分析試料23が並べて置かれており、これらは冷却可能な試料冷却ステージ12上に設置されている。
【0033】
元素分析の測定を行う際には分析セル1は真空ポンプ10で真空排気され、分析セル1全体をセル移動機構11にて移動して、試料22,23上のレーザ照射位置が常にレーザ照射を未だ受けていない場所へ移動しながら計測する。図4はその一例を示したもので、この場合は、分析の際に試料22,23上のレーザ照射経路32を一筆書きのように連続的に移動することによって小さい試料で多くのデータを得ることができる。
【0034】
特定元素の比率を計測する場合には、図5に示すように、標準試料22と分析試料23の測定が交互になるようにトレースすることによって正確な比率を求めることができる。
【0035】
このように、分析セル1内に複数個の試料を装荷し、そのうちの分析試料23を測定対象元素の含有量が既知の標準試料22と同時あるいは交互に測定することにより、分析試料23中に含まれる元素の含有量を迅速に定量化することができる。
【0036】
分析対象物質が粉体の場合には固着材を混ぜて固化して試料とすることも有効である。この場合の冷凍固化の方法としては、分析対象物質中に水分があればそのまま凍結させることも可能で、固化に水分が不十分な場合には定量した純水を加えて固化させる方法が簡単である。
【0037】
このような試料の作成方法の一例について図6を参照して説明する。すなわち、粉体状の分析対象物質についてはその粒径を揃えるために、粉砕ミル33で10μ〜100μ程度の粒径以下とする(工程▲2▼)。粘土状の物質については粒径が上記程度であればそのままで問題ないが、100μ以上の粒径の粒子が存在する場合には、やはりミル等で粉砕処理を行う必要がある。
【0038】
次に、試料枠31の大きさに合わせたプレス枠35に分析対象物質を詰め、10MPa〜100MPaの圧力でプレスする。通常の土壌に対しては、この範囲の圧力で良好な固化が達成可能である。
【0039】
プレスによる分析対象物質の固化状況によっては、粒子のバインダーとして水を加える(工程▲3▼)ことにより、冷却時に固化が促進され、レーザ照射によるプラズマ生成のバラツキの少ない試料を作成することができる。また、分析対象物質が多量の水分を含む場合にはプレス可能な程度にまで乾燥させるのが好ましいが、乾燥により含有元素の量が変動してしまうような物質の場合には試料表面をナイフエッジ等で平坦化させて、試料冷却ステージ12に設置する。
【0040】
このように、分析対象物質が土壌のように粉体でかつ粒径が一定でない場合には、分析対象物質をあらかじめミルにより微粉末粉砕し、これをプレスして測定することにより、レーザ生成プラズマを安定に生成させることができ、測定のバラツキを低下させて信頼性の高い測定結果を得ることができる。
【0041】
本実施の形態における試料の配置とレーザ照射方法の更に他の例を図7,図8を参照して説明する。すなわち図7に示すように、分析セル1内に試料として標準試料22と分析試料23が並べて置かれており、これらは冷却可能な回転ステージ36上に設置されている。
【0042】
元素分析の測定を行う際には分析セル1は真空ポンプ10で真空排気され、回転ステージ36の回転によってレーザ照射位置が試料22と試料23とで切り替わるようにして計測する。図8はその一例を示したもので、この場合は、分析の際に試料22,23上のレーザ照射経路が円を描くように移動することになる。また、分析セル1全体をセル移動機構11にて移動することにより、レーザ光の照射位置を回転ステージ36の回転中心から適宜移動させることができる。したがって、各試料22,23の表面上の任意の位置におけるデータを得ることが可能となる。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、常態において固体でない物質や粉末状の物質をレーザ光ブレイクダウン分光分析によって再現性よく安定に元素分析することのできる元素分析方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の元素分析装置の構成図。
【図2】本発明の実施の形態の元素分析装置の動作を説明するグラフ。
【図3】本発明の実施の形態の元素分析装置における試料設置の他の例を示す断面図。
【図4】本発明の実施の形態における試料へのレーザ照射方法を示す斜視図。
【図5】本発明の実施の形態における試料へのレーザ照射方法の他の例を示す斜視図。
【図6】本発明の実施の形態における試料の作成手順の例を示す流れ図。
【図7】本発明の実施の形態の元素分析装置における試料設置の更に他の例を示す断面図。
【図8】本発明の実施の形態における試料へのレーザ照射方法の更に他の例を示す斜視図。
【符号の説明】
1…分析セル、1a…試料、2…レーザ発振器、3…分光器、4…蛍光検出器、5…内部観察カメラ、6…データ収録装置、6a…タイミング制御信号、7…タイミングコントローラ、7a…レーザ制御信号、7b…検出制御信号、8…レーザ光導入窓、9…内部観察窓、10…真空ポンプ、11…セル移動機構、12…試料冷却ステージ、13…チラー、14…レーザ電源、15…パルスレーザ光、16…ボックスカー積分器、16a…蛍光信号、17…蛍光、18…全反射ミラー、19…スクレーパミラー、20…分析セル排気系、20a…レーザ光集光レンズ、20b…蛍光集光レンズ、21…プラズマ、22…標準試料、23…分析試料、26…マスタークロック信号、27…レーザ発振器タイミング信号、28…蛍光信号、29…蛍光計測タイミング信号、30…蛍光計測ゲート幅、31…試料枠、32…レーザビームの照射経路、33…粉砕ミル、34…ポリ袋、35…プレス枠、36…回転ステージ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an element analysis method and apparatus for detecting and quantifying an element contained in a sample by irradiating a sample with laser light and measuring fluorescence emitted from plasma generated at that time.
[0002]
[Prior art]
In general, techniques for detecting and quantifying various elements contained in a sample are applied in many fields. For example, detecting and quantifying elements contained in soil and wastewater is important for preventing environmental pollution. In the field of thermal nuclear power plants, this elemental analysis technique is extremely important for the management of impurity elements contained in cooling water and the components of exhaust gas generated from prime movers.
[0003]
These elemental analysis techniques include fluorescent X-ray analysis and inductively coupled plasma emission analysis. As a new technique using laser light, there is laser light breakdown (LIB) spectroscopic analysis (
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-311606 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-121558
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional laser light breakdown analysis, fluorescence emitted from an element is a measurement object. Although this method is simple, there is a large variation in the intensity of laser light breakdown depending on the form of the sample, resulting in large variations in the fluorescence intensity generated, and there is a problem in measurement accuracy and reproducibility. In particular, it is not possible to directly measure a substance having a powder form such as liquid or soil, a fluid form, or a clay form.
[0006]
The present invention has been made in response to such problems, and an elemental analysis method capable of performing elemental analysis with good reproducibility by laser beam breakdown spectroscopy for substances that are not solid or powdery in the normal state. And an object to provide an apparatus.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 is an elemental analyzer, an analysis cell for holding a sample obtained by cooling and solidifying a substance to be elementally analyzed, an exhaust device for evacuating the analysis cell to a low vacuum of about 1 Pa, A laser oscillator that generates a pulsed laser beam; an optical system that focuses and irradiates the sample with the pulsed laser beam; and a fluorescence that is emitted from plasma generated by the sample upon receiving the pulsed laser beam. And a fluorescence spectroscopic measuring means for obtaining the element constituting the substance and its content from the wavelength and intensity of the fluorescence.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, the fluorescence spectroscopic measurement means is configured to perform gate processing of the detected fluorescence signal at a time unique to each target element in synchronization with the irradiation time of the pulse laser beam.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a cell moving mechanism that moves the analysis cell to move the laser light irradiation position of the sample.
According to a fourth aspect of the present invention, the analysis cell holds a plurality of samples, and the cell moving mechanism operates so that the plurality of samples are alternately irradiated with laser light.
[0010]
The invention of
The invention of claim 6 is an elemental analysis method, wherein a sample obtained by cooling and solidifying a substance to be analyzed is irradiated with a pulsed laser beam in an atmosphere evacuated to a low vacuum level of about 1 Pa , and By measuring the wavelength and intensity of the fluorescence emitted from the plasma generated by irradiation, the element constituting the substance and the content thereof are obtained.
[0011]
The invention according to
According to an eighth aspect of the present invention, the substance is a powder having a non-constant particle size, and the sample is formed by pulverizing the substance into a fine powder, pressing, and cooling and solidifying.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the elemental analysis apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the elemental analysis apparatus of the present embodiment includes an analysis cell 1, a
[0013]
The analysis cell 1 has a laser
[0014]
From the
[0015]
The sample 1 a is placed on the
[0016]
As an optical system, a
[0017]
The
[0018]
In the present embodiment, when an analysis target is a liquid or a viscous substance, this is cooled and solidified below the freezing point to obtain a sample 1a, and laser irradiation is performed in a solid state to convert the sample 1a into plasma. In order to generate the
[0019]
As the
[0020]
In the present embodiment, the generation of the
[0021]
As described above, the present embodiment includes the
[0022]
When the target element for detection is present in a sample in a non-uniform manner, the sample can be moved and averaged for detection as it is moved as in the present embodiment. In addition, although the magnitude | size of the condensing point of a laser beam is several micrometers-several tens of micrometers, the recessed part of an order of 100 micrometers is formed by laser irradiation depending on a sample. Therefore, the moving speed of the sample needs to be 100 μ / pulse or more.
[0023]
Now, for example, considering a YAG laser beam having a pulse energy of about 10 mJ and a pulse width of 5 ns, the output is a pulse output of 2 MW. When such a
[0024]
The recombination of the
[0025]
Signal processing in the elemental analysis apparatus of the present embodiment is performed as follows. That is, as shown in FIG. 2, a laser oscillation signal 27 is output in the laser control signal 7a with a certain delay time Δt1 with respect to the master clock signal 26 from the
[0026]
[0027]
The time delay Δt2 from the laser irradiation of the fluorescence signal measurement gate signal 29 and the
[0028]
As described above, in the present embodiment, the fluorescence signal 28 detected by the fluorescence detector 4 is processed in synchronism with the irradiation time of the
[0029]
A spectroscope is generally used for fluorescence measurement. However, if measurement of only a specific element is sufficient, measurement using a photomultiplier tube provided with an interference filter is also possible. The content of the element to be detected in the sample is analyzed with the intensity ratio of the wavelength by measurement in parallel with the standard sample. As the laser oscillator, a YAG laser is taken as an example here, but a laser such as an excimer laser can also be applied as long as it is a pulsed laser beam capable of laser beam breakdown.
[0030]
In the present embodiment, the content of the element to be analyzed is corrected based on the emission intensity of the
[0031]
In general, the size and temperature of the
[0032]
Another example of the arrangement of the sample and the laser irradiation method in this embodiment will be described with reference to FIGS. That is, as shown in FIG. 3, a
[0033]
When performing the elemental analysis, the analysis cell 1 is evacuated by the
[0034]
When measuring the ratio of the specific element, as shown in FIG. 5, the accurate ratio can be obtained by tracing the measurement of the
[0035]
Thus, by loading a plurality of samples into the analysis cell 1 and measuring the
[0036]
If the substance to be analyzed is a powder, it is also effective to mix a solidified adhering material and solidify the sample. In this case, the frozen solidification method can be frozen as long as there is moisture in the analyte, and if the moisture is insufficient for solidification, a simple method of solidifying by adding quantified pure water is easy. is there.
[0037]
An example of a method for preparing such a sample will be described with reference to FIG. That is, for the powdery substance to be analyzed, in order to make the particle size uniform, the particle size is set to about 10 μm to 100 μm or less by the crushing mill 33 (step (2)). As for the clay-like substance, there is no problem if the particle size is about the above, but when particles having a particle size of 100 μm or more are present, it is necessary to pulverize them with a mill or the like.
[0038]
Next, a substance to be analyzed is packed in a press frame 35 that matches the size of the
[0039]
Depending on the state of solidification of the substance to be analyzed by the press, water can be added as a particle binder (step (3)), so that solidification is accelerated during cooling and a sample with less variation in plasma generation due to laser irradiation can be created. . In addition, if the substance to be analyzed contains a large amount of moisture, it is preferable to dry it to the extent that it can be pressed. Etc., and is placed on the
[0040]
In this way, when the analysis target substance is a powder such as soil and the particle size is not constant, the analysis target substance is pulverized in advance with a mill, pressed, and measured to obtain a laser-generated plasma. Can be generated stably, and the measurement variation can be reduced to obtain a highly reliable measurement result.
[0041]
Still another example of the arrangement of the sample and the laser irradiation method in this embodiment will be described with reference to FIGS. That is, as shown in FIG. 7, the
[0042]
When performing the elemental analysis, the analysis cell 1 is evacuated by the
[0043]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the elemental analysis method and apparatus which can carry out elemental analysis of the substance which is not solid in a normal state or a powdery substance with a laser beam breakdown spectroscopy analysis stably with sufficient reproducibility can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an elemental analyzer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph for explaining the operation of the elemental analyzer according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of sample placement in the elemental analyzer according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing a method for irradiating a sample with a laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing another example of a laser irradiation method for a sample according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing an example of a sample preparation procedure in the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing still another example of sample setting in the elemental analyzer according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing still another example of a method for irradiating a sample with a laser according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Analysis cell, 1a ... Sample, 2 ... Laser oscillator, 3 ... Spectroscope, 4 ... Fluorescence detector, 5 ... Internal observation camera, 6 ... Data recording device, 6a ... Timing control signal, 7 ... Timing controller, 7a ... Laser control signal, 7b ... detection control signal, 8 ... laser beam introduction window, 9 ... internal observation window, 10 ... vacuum pump, 11 ... cell moving mechanism, 12 ... sample cooling stage, 13 ... chiller, 14 ... laser power supply, 15 ... Pulse laser light, 16 ... Boxcar integrator, 16a ... Fluorescence signal, 17 ... Fluorescence, 18 ... Total reflection mirror, 19 ... Scraper mirror, 20 ... Analysis cell exhaust system, 20a ... Laser light condensing lens, 20b ... Fluorescence Condensing lens, 21 ... plasma, 22 ... standard sample, 23 ... analytical sample, 26 ... master clock signal, 27 ... laser oscillator timing signal, 28 ... fluorescence signal, 29 ... Optical measurement timing signal, 30 ... fluorescence measurement gate width, 31 ... sample frame, 32 ... laser beam irradiation path, 33 ... grinding mill, 34 ... plastic bag, 35 ... press frame, 36 ... rotary stage.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002372268A JP3920211B2 (en) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | Elemental analysis method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002372268A JP3920211B2 (en) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | Elemental analysis method and apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004205266A JP2004205266A (en) | 2004-07-22 |
JP3920211B2 true JP3920211B2 (en) | 2007-05-30 |
Family
ID=32810919
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002372268A Expired - Fee Related JP3920211B2 (en) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | Elemental analysis method and apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3920211B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102519927A (en) * | 2011-12-09 | 2012-06-27 | 中国水利水电科学研究院 | Multichannel fluorescence test system and method of water concentration field |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5229767B2 (en) * | 2006-07-31 | 2013-07-03 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | Analysis method and apparatus in laser-induced plasma spectroscopy |
CN100510714C (en) * | 2006-12-05 | 2009-07-08 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | Laser breakdown spectrographic detection method and system for metal pollutants in water body |
JP5096800B2 (en) * | 2007-05-29 | 2012-12-12 | 株式会社神戸製鋼所 | Plasma constituent element analysis method and apparatus |
JP2010197358A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Tokai Kogaku Kk | Spectroscopic analysis device and element analysis device |
KR20160088462A (en) | 2015-01-15 | 2016-07-26 | 한국원자력연구원 | Laser induced breakdown spectroscopy device for pyro-processing monitoring |
CN112946001A (en) * | 2019-11-26 | 2021-06-11 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Component identification method for solid particle pollutants in solid-liquid laser cooling liquid |
WO2023077467A1 (en) * | 2021-11-05 | 2023-05-11 | 中广核研究院有限公司 | On-line detection device and method for impurities in lead-bismuth coolant |
-
2002
- 2002-12-24 JP JP2002372268A patent/JP3920211B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102519927A (en) * | 2011-12-09 | 2012-06-27 | 中国水利水电科学研究院 | Multichannel fluorescence test system and method of water concentration field |
CN102519927B (en) * | 2011-12-09 | 2013-12-11 | 中国水利水电科学研究院 | Multichannel fluorescence test system and method of water concentration field |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004205266A (en) | 2004-07-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hilbk-Kortenbruck et al. | Analysis of heavy metals in soils using laser-induced breakdown spectrometry combined with laser-induced fluorescence | |
US6008896A (en) | Method and apparatus for spectroscopic analysis of heterogeneous materials | |
JP4768468B2 (en) | Elemental analysis method and apparatus, and analytical sample preparation method | |
US6407811B1 (en) | Ambient methods and apparatus for rapid laser trace constituent analysis | |
US6008897A (en) | Method and apparatus for materials analysis by enhanced laser induced plasma spectroscopy | |
Rusak et al. | Recent trends and the future of laser-induced plasma spectroscopy | |
Pettke et al. | Quadrupole mass spectrometry and optical emission spectroscopy: detection capabilities and representative sampling of short transient signals from laser-ablationPresented at the 2000 Winter Conference on Plasma Spectrochemistry, Fort Lauderdale, FL, USA, January 10–15, 2000. | |
US6661511B2 (en) | Method and apparatus for enhanced laser-induced plasma spectroscopy using mixed-wavelength laser pulses | |
HUT61842A (en) | Method and equipment for spectroscopic analysing metal bath in the course of processing | |
Sun et al. | Determination of Mn and Si in iron ore by laser-induced plasma spectroscopy | |
JP3920211B2 (en) | Elemental analysis method and apparatus | |
CN105572103A (en) | Method for quantitatively detecting multiple heavy metals in leather at same time based on LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) technology | |
JP2009288068A (en) | Analyzing method and analyzer | |
CN211553759U (en) | Raman-fluorescence-laser induced breakdown spectroscopy combined system | |
King et al. | Rubidium isotope measurements in solid samples by laser ablation-laser atomic absorption spectroscopy | |
Sayer et al. | Determination and validation of water droplet size distributions probed by cavity enhanced Raman scattering | |
JP3830461B2 (en) | Defect measuring method and defect measuring apparatus in solid | |
JP6412004B2 (en) | Method and system for analyzing particles in a low temperature plasma | |
JP3377699B2 (en) | Trace component measurement method and device using laser | |
JP2009288067A (en) | Analyzing method and analyzer | |
He et al. | A quantitative analysis of elements in soil using laser-induced breakdown spectroscopy technique | |
CA2287024C (en) | Method and apparatus for spectroscopic analysis of heterogeneous materials | |
Seaman | Laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry imaging of plant metabolites | |
Choi et al. | Detection of lead in soil with excimer laser fragmentation fluorescence spectroscopy | |
JP2001349832A (en) | Componential analysis method using layer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050620 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060829 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061012 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061121 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070122 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070213 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070214 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100223 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110223 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120223 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120223 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130223 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140223 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |