JP4783891B2 - ガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置 - Google Patents
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Description
分析対象成分は有機溶媒に溶解された状態で初めにGCに注入される。有機溶媒として、ヘキサンやトルエンなどの炭化水素系の有機溶媒が一般的に用いられており、これがICP−MS内のアルゴンプラズマ中で熱分解することにより炭素となり、ICP−MSのサンプリングコーンやスキマーコーンのオリフィス周辺部に析出して、オリフィスの孔径が徐々に小さくなり、分析感度が低下するという問題があった。
従来、このような原因による炭素の析出を抑える方法としては、酸素ボンベから供給した酸素を、メイクアップガス供給ラインを通して常時導入する方法(非特許文献1)と、何回かの分析が終了する度にICPのトーチ位置をサンプリングコーンから遠くに離すことによってICPに空気を巻き込み、空気中の酸素によってオリフィス周辺部に析出している炭素を燃焼させる方法(非特許文献2)が採用されている。
すなわち、本発明は以下の(1)〜(4)に示すとおりである。
(1)ガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置において、誘導結合プラズマ質量分析装置に導入されるガス或いはプラズマを形成するガスの供給ラインの少なくとも一部に、酸素透過性チューブ又は少なくとも一方の側に酸素透過性透過膜を有するモジュールを備えたことを特徴とするガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
(2)ガスクロマトグラフの出口から続くガス供給ラインに接続するラインの一部が、酸素透過性の材料からなるチューブ又は少なくとも一方の側に酸素透過性透過膜を有するモジュールからなることを特徴とする(1)記載のガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
(3)前記誘導結合プラズマ質量分析装置に導入されるガス或いはプラズマを形成するガスの供給ラインの少なくとも一部が、ガスクロマトグラフの出口から続くガス供給ラインに接続するラインの一部であり、この一部が酸素透過性の材料からなるチューブ又は少なくとも一方の側に酸素透過性透過膜を有するモジュールを備えている前後を接続するラインに切替バルブを設け、該切替バルブを切り替えることにより、前記酸素透過性チューブ又は酸素透過性膜を備えた部分より、任意の時間帯において酸素の導入を可能とすることを特徴とする、(1)又は(2)記載のガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
(4)前記切替バルブを電気信号により切替操作が行われる自動制御装置を備えたことを特徴とする、(3)記載のガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
(5)前記切替バルブが溶媒に由来するシグナル強度がある一定強度を超えた場合にICP−MSから自動制御装置にトリガー信号が出され、一定強度以下となった場合に再びトリガー信号が出されて、切替操作が行われる(4)記載のガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
(6)前記酸素透過性チューブは二重管構造のチューブとし、外側チューブは酸素透過性チューブとし、内側チューブは酸素不透過性チューブにより構成していることを特徴とする、(1)〜(5)いずれか記載のガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
(7)前記切替バルブとプラズマトーチとの問のガス供給ラインの一部に、酸素ガス量の酸素の急激な上昇を緩和するためのバッファー部分を備えたことを特徴とする、(3)〜(6)いずれか記載のガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
以下では添付の図面を参照して、詳細に説明する。
図1(a)は本発明のガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置の一実施形態を示す図である。
図1(b)は図1(a)の四方切替バルブを切り替えた様子を示す図である。
この酸素導入ユニット6は、メイクアップガス供給ライン1に設置することが、炭素の析出を抑えるうえでは最も効果的である。
場合によっては、補助ガス供給ライン2又はプラズマガス供給ライン3に設置することも可能である。
このとき、分析対象成分7,8,9は相互に分離されると共に、溶媒10とも分離されてICPに導入される。
一方、メイクアップガスであるアルゴン(Ar)は、Arボンベ17から供給され、マスフローコントローラー18で流量を制御されて、切替バルブの実線で示されたラインを通ってGCのプレヒーター21に導入された後、コネクター22から加熱トランスファーチューブ14を通ってICP16に導入される。
この状態では酸素透過性チューブ5にはメイクアップガスは流れていないので、酸素はICPには供給されていない。
切替バルブを切り替えて、図1(b)に示す状態とすることによりArメイクアップガスが酸素透過性チューブ5を流れ、透過性チューブを透過してきた酸素と混合されてICP16に導入される(請求項2の場合に相当)。
酸素を連続的に導入する場合は、常に図1(b)の状態としておけばよい。また、一定の時間帯だけ、例えば溶媒10がICPに導入される時間帯だけ酸素を導入する場合は、その時間帯だけ図1(b)の状態とし、その他の時間帯は図1(a)の状態とすればよい。
有機溶媒は、高温のアルゴンICP中で分解され、酸素がない状態では炭素としてサンプリングコーン24及びスキマーコーン25のオリフィス周辺部に析出するが、酸素が十分に存在する状態ではCO又はCO2となり析出することはない。
透過する酸素の量は、チューブの外径、チューブの肉厚、チューブの長さ、チューブ本数などを変えることにより必要とされる量に調製することが可能である。また、酸素透過性チューブと接する空気の温度を制御して調製してもよい。また、酸素透過性チューブの替わりに、図2に示す少なくとも一方の側に酸素透過性透過膜を有するモジュール27を、プラズマへ供給されるアルゴンのガスラインの一部に設置してもよい(請求項1の場合に相当)。これらの酸素透過性チューブや少なくとも一方の側に酸素透過性透過膜を有するモジュールは、必ずしも酸素のみを透過するものでなく、酸素と同時に他のガス、例えば窒素や二酸化炭素などを、ICPの安定性を損ねない範囲で、透過するものであっても使用することは可能である。
切り替え直後のスパイク状信号を見ていると、かなり小さくなっている状態を観察できる。これはバルブを切り替えるまでの間に、空気からチューブに透過し蓄積されたO2が少ないことを意味している。すなわち内側にO2を透過しないチューブがあるため、O2が溜まる容積は内側と外側のチューブに挟まれた空間に限られ、従ってICPに導入されるO2量も少なくなっている状態を示している。また以上の事例からも容易に推測できるように、内側のチューブは中空のチューブではなく、内部が充填された棒状のチューブでもよい。
以下に、本発明をより具体的な例により詳細に説明する。
サンプリングコーン上に析出した炭素はオレンジ色に光るため、その増減を目視によって確認することができる。
試料として溶媒であるヘキサン1μLをガスクロマトグラフに注入したとき、酸素を導入しないと(すなわち四方切替バルブは図1(a)の状態)、ヘキサン注入後10分間経過しても析出した炭素は残っていたが、酸素を導入すると(すなわち四方切替バルブは図1(b)の状態)、ヘキサン注入の約1分後には析出した炭素は完全に除去されることが確認できた。
分析対象成分として臭素系難燃剤のポリブロモジフェニルエーテル(6種類の異性体からなり各異性体濃度として400 ng/mL)を溶媒であるヘキサンに溶かした試料1μLを、10回連続して注入したときの1回目と10回目のクロマトグラムを図3に示す。ここで図3(a)は1回目のクロマトグラムである。図3(b)はメイクアップガスがテフロン(登録商標)AFチューブを通らない状態で、すなわち酸素を導入しない状態で、連続して10回注入した場合の10回目のクロマトグラムであり、図3(c)はメイクアップガスがテフロン(登録商標)AFチューブを通る、すなわち酸素を導入する状態で、連続して10回注入した場合の10回目のクロマトグラムである。この図から分かるように、酸素を導入しない場合には約20%の感度低下が見られたが、酸素透過性チューブを用いて酸素を導入することによって、炭素の析出を抑え感度の低下を防ぐことができた。
2 補助ガス供給ライン
3 プラズマガス供給ライン
4 切替バルブ
5 酸素透過性チューブ
6 酸素導入ユニット
7,8,9 分析対象成分
10 溶媒
11 ガスクロマトグラフ(GC)
12 インジェクションポート
13 カラム
14 加熱トランスファーチューブ
15 不活性化カラム
16 プラズマ(ICP)
17 Arボンベ
18,19,20 マスフローコントローラー
21 プレヒーター
22 コネクター
23 自動制御装置
24 サンプリングコーン
25 スキマーコーン
26 酸素透過性膜
27 酸素透過モジュール
Claims (7)
- ガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置において、誘導結合プラズマ質量分析装置に導入されるガス或いはプラズマを形成するガスの供給ラインの少なくとも一部に、酸素透過性チューブ又は少なくとも一方の側に酸素透過性透過膜を有するモジュールを有するモジュールを備えたことを特徴とするガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
- ガスクロマトグラフの出口から続くガス供給ラインに接続するラインの一部が、酸素透過性チューブ又は少なくとも一方の側に酸素透過性透過膜を有するモジュールからなることを特徴とする請求項1記載のガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
- 前記誘導結合プラズマ質量分析装置に導入されるガス或いはプラズマを形成するガスの供給ラインの少なくとも一部が、ガスクロマトグラフの出口から続くガス供給ラインに接続するラインの一部であり、この一部が酸素透過性チューブ又は少なくとも一方の側に酸素透過性透過膜を有するモジュールを備えている前後を接続するラインに切替バルブを設け、該切替バルブを切り替えることにより、前記酸素透過性チューブ又は少なくとも一方の側に酸素透過性透過膜を有するモジュールを備えた部分より、任意の時間帯において酸素の導入を可能とすることを特徴とする、請求項1又は2記載のガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
- 前記切替バルブを電気信号により切替操作が行われる自動制御装置を備えたことを特徴とする、請求項3記載のガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
- 前記切替バルブが溶媒に由来するシグナル強度がある一定強度を超えた場合にICP−MSから自動制御装置にトリガー信号が出され、一定強度以下となった場合に再びトリガー信号が出されて、切替操作が行われる請求項4記載のガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
- 前記酸素透過性チューブは二重管構造のチューブとし、外側チューブは酸素透過性チューブとし、内側チューブは酸素不透過性チューブにより構成していることを特徴とする、請求項1〜5いずれか記載のガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
- 前記切替バルブとプラズマトーチとの問のガス供給ラインの一部に、酸素ガス量の酸素の急激な上昇を緩和するためのバッファー部分を備えたことを特徴とする、請求項3〜6いずれか記載のガスクロマトグラフに誘導結合プラズマ質量分析装置を結合させた分析装置。
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