JP6296962B2 - Test body plate manufacturing method, test body plate manufactured thereby, and contained substance measuring apparatus using the same - Google Patents

Test body plate manufacturing method, test body plate manufactured thereby, and contained substance measuring apparatus using the same Download PDF

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本発明は、レーザ誘起プラズマ分光分析法を用いて、試料中の含有物質濃度を感度良く計測するための試験体プレート作製方法とそれにより作製された試験体プレート及びそれが用いられる含有物質計測装置に関し、特に液体試料中の含有物質濃度を計測するための試験体プレート作製方法に関する。   The present invention relates to a method for preparing a test specimen plate for sensitively measuring the concentration of a contained substance in a sample by using laser-induced plasma spectroscopy, a test specimen plate produced thereby, and a contained substance measuring apparatus using the same. In particular, the present invention relates to a specimen plate manufacturing method for measuring the concentration of contained substances in a liquid sample.

後記特許文献1には、コンクリート構造物の表面及び内部の物質濃度を、レーザ誘起プラズマ分光分析法を用いて計測する計測方法が提案されている。具体的には、コンクリートに炭酸ガスレーザ光を照射してコンクリート含有物質をアブレーションし、アブレーションによるプラズマを発生させて、このプラズマ光を波長毎に分解し受光素子で撮像して発光スペクトルを求め、この発光スペクトルからコンクリート含有物質濃度を測定している。ここでの発光スペクトル中には、炭素、イオウ、ナトリウム、塩素、鉄等の成分に基づく発光ピークを含むことから、これら発光ピークの周波数から励起原子を同定することができる。よって、例えば、発光スペクトル中の炭素(C)成分の強度に基づいてコンクリートの中性化を検査したり、発光スペクトル中のナトリウム(Na)成分や塩素(Cl)成分の強度に基づいてコンクリートの塩害の影響度合いを検査したりすることが開示されている。   Patent Document 1 described later proposes a measuring method for measuring the surface and internal substance concentrations of a concrete structure using laser-induced plasma spectroscopy. Specifically, concrete is irradiated with carbon dioxide laser light to ablate concrete-containing materials, plasma is generated by ablation, the plasma light is decomposed for each wavelength, and imaged with a light receiving element to obtain an emission spectrum. The concentration of concrete-containing substances is measured from the emission spectrum. Since the emission spectrum here includes emission peaks based on components such as carbon, sulfur, sodium, chlorine, and iron, the excited atom can be identified from the frequency of these emission peaks. Thus, for example, the neutralization of concrete is inspected based on the strength of the carbon (C) component in the emission spectrum, or the concrete is inspected based on the strength of the sodium (Na) component or chlorine (Cl) component in the emission spectrum. It is disclosed that the influence degree of salt damage is inspected.

しかしながら、上述したようなレーザ誘起プラズマ分光分析法では、ショックウェイブによるバックグランドノイズが大きく、その中に励起原子の信号が埋没して感度が上がらず、0.3kg/m以下という濃度を検査できないほどに感度レベルが低すぎるため、実用的でないという問題点があった。 However, in the laser-induced plasma spectroscopy as described above, the background noise due to the shock wave is large, and the signal of the excited atom is buried in it, the sensitivity does not increase, and a concentration of 0.3 kg / m 3 or less is inspected. Since the sensitivity level is too low to be able to be performed, there is a problem that it is not practical.

そこで、感度良くコンクリート含有物質濃度を計測するレーザ誘起プラズマ分光分析法が特許文献2に提案されている。具体的には、コンクリート表面にレーザ光を照射してコンクリート含有物質をアブレーションし、その後、白色光ノイズが減少し、なおかつ励起原子が残っている状態で、アブレーションにより原子化された雰囲気(アブレーションプルーム)に対して再びレーザ光を照射し、アブレーションされた物質を再加熱又は再励起によりプラズマ化して、そのプラズマ化された物質からの発光を波長毎に分解し受光素子で撮像して発光スペクトルを求め、この発光スペクトルからコンクリート含有物質濃度を測定している。   Therefore, Patent Document 2 proposes a laser-induced plasma spectroscopic analysis method that measures the concentration of a concrete-containing substance with high sensitivity. Specifically, the concrete surface is irradiated with laser light to ablate the concrete-containing material, and then the atmosphere atomized by ablation (ablation plume) with reduced white light noise and remaining excited atoms. ) Is irradiated again with laser light, and the ablated material is converted into plasma by reheating or reexcitation, and the emission from the plasmaized material is decomposed for each wavelength and imaged by a light receiving element to obtain an emission spectrum. The concentration of the concrete-containing material is measured from the emission spectrum.

図4は、このようなコンクリート含有物質計測装置の一例を示す概略構成図である。
コンクリート含有物質計測装置101は、試料となるコンクリートS’表面に第1レーザ光を照射してコンクリート含有物質をアブレーションする第1レーザ102と、第1レーザ光でアブレーションされた物質に第2レーザ光を照射してプラズマ化する第2レーザ103と、プラズマ化された物質からの発光を波長毎に分解する回折格子(分光手段)104aと、回折格子104aを経て分光された光を制御された時間差をもって受光して発光スペクトルを取得するゲート機能を有する受光素子104bとを備える分光分析装置104と、第1レーザ102、第2レーザ103及び受光素子104bのゲート開放開始時間との間の時間差を制御するともに、コンピュータ20とデータの入出力を行うタイミングコントローラ108とを備える。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of such a concrete-containing material measuring apparatus.
The concrete-containing material measuring apparatus 101 includes a first laser 102 for ablating a concrete-containing material by irradiating the surface of concrete S ′ as a sample to ablate the concrete-containing material, and a second laser light for the material ablated by the first laser light. A second laser 103 that converts the light emitted from the plasma into a plasma, a diffraction grating (spectral means) 104a that decomposes light emitted from the plasmaized material for each wavelength, and a controlled time difference between the light that has been split through the diffraction grating 104a The time difference between the spectroscopic analyzer 104 having a light receiving element 104b having a gate function for receiving light and acquiring an emission spectrum, and the gate opening start times of the first laser 102, the second laser 103, and the light receiving element 104b is controlled. And a timing controller 108 for inputting / outputting data to / from the computer 20. .

第1レーザ102や第2レーザ103としては、タイミングコントローラ108での時間制御を可能とするQスイッチを備えたYAGレーザ、COレーザ、エキシマレーザ等が用いられ、さらに具体的には、パルス幅が数10nm、パルスエネルギーが200mJ〜300mJ程度のNd:YAGレーザが用いられる。
そして、第1レーザ102と第2レーザ103とは、第1レーザ光でコンクリートS’の表面をアブレーションした後、第2レーザ光でアブレーションされた物質の雰囲気(アブレーションプルーム)を再加熱又は再励起するように配置されている。具体的には、第1レーザ光をコンクリートS’の表面に直交するように照射させ、第2レーザ光をコンクリートS’の表面と平行に照射してアブレーションプルームを通過するように設けられている。
As the first laser 102 and the second laser 103, a YAG laser, a CO 2 laser, an excimer laser or the like provided with a Q switch that enables time control by the timing controller 108 is used, and more specifically, a pulse width. Is an Nd: YAG laser having a pulse energy of about 10 mJ to 300 mJ.
The first laser 102 and the second laser 103 ablate the surface of the concrete S ′ with the first laser light, and then reheat or reexcite the atmosphere (ablation plume) of the material ablated with the second laser light. Are arranged to be. Specifically, the first laser beam is irradiated so as to be orthogonal to the surface of the concrete S ′, and the second laser beam is irradiated in parallel with the surface of the concrete S ′ so as to pass through the ablation plume. .

一方、アブレーションプルームからの発光は、光ファイバ7により導光されて分光分析装置104に取り込まれるようになっている。ゲート機能を有する受光素子104bとしては、ICCDカメラが用いられている。ICCDカメラは、回折格子104aにより空間情報に変換された波長毎の強度分布(スペクトル)を一度に取得することが可能であるとともに、多数の物質の発光スペクトルを同時に取得することが可能であり、多数の物質の計測を一度に行うことができる。   On the other hand, light emitted from the ablation plume is guided by the optical fiber 7 and taken into the spectroscopic analyzer 104. An ICCD camera is used as the light receiving element 104b having a gate function. The ICCD camera can acquire an intensity distribution (spectrum) for each wavelength converted into spatial information by the diffraction grating 104a at a time, and can simultaneously acquire emission spectra of a large number of substances. Many substances can be measured at once.

このようなコンクリート含有物質計測装置101によれば、タイミングコントローラ108によって第1レーザ102のトリガ信号に対する第2レーザ103のQスイッチの遅延時間が設定されることにより、第1レーザ光に対して第2レーザ光が所定の時間差(遅れ時間)をもって生成される。例えば、第1レーザ102と第2レーザ103とのレーザ光照射時間差としては、第1レーザ102によるアブレーション後、白色光ノイズが減少し、なおかつ励起原子がアブレーションプルーム中に残っている状態が確保される時間であり、例えば500ns〜2μsの範囲で与えられる。また、受光素子104bのゲート開放開始とその直前のレーザ光の照射との時間差、すなわち第2レーザ103からの第2レーザ光の照射と受光素子104bのゲート開放開始との間は、白色光ノイズが減少し、なおかつ第2レーザ光で再加熱又は再励起された励起原子が残っている状態が確保される時間であり、例えば500ns〜3μsの範囲で与えられる。   According to such a concrete-containing material measuring apparatus 101, the timing controller 108 sets the delay time of the Q switch of the second laser 103 with respect to the trigger signal of the first laser 102, so that the first laser light Two laser beams are generated with a predetermined time difference (delay time). For example, the laser light irradiation time difference between the first laser 102 and the second laser 103 is such that white light noise is reduced after ablation by the first laser 102 and excited atoms remain in the ablation plume. For example, it is given in the range of 500 ns to 2 μs. In addition, there is a white light noise between the time difference between the start of opening the gate of the light receiving element 104b and the irradiation of the laser beam just before that, that is, between the irradiation of the second laser light from the second laser 103 and the start of opening the gate of the light receiving element 104b. Is reduced, and a state in which excited atoms reheated or reexcited by the second laser beam remain is ensured, and is given in the range of 500 ns to 3 μs, for example.

特開2002−296183号公報JP 2002-296183 A 特開2009−068969号公報JP 2009-068969 A

ところで、半導体の製造過程では、製品の品質や歩留まりを向上させるためにシリコンウェハ等の基板表面を清浄な状態に保持することが重要である。そのため、雰囲気中や外部等から基板表面に物質が付着した場合に、その物質を特定するための迅速かつ高感度な元素分析方法が求められている。また、半導体業界に限らず、金属、ガラス、その他の固体製品を扱う業界等でも、製品表面の汚れを洗浄した洗浄液中等の検出対象物質濃度(例えば金属元素濃度)を分析するための高感度分析方法が求められている。   By the way, in the semiconductor manufacturing process, it is important to keep the substrate surface such as a silicon wafer in a clean state in order to improve the quality and yield of the product. Therefore, there is a need for a rapid and highly sensitive elemental analysis method for specifying a substance when the substance adheres to the substrate surface from the atmosphere or the outside. In addition, not only in the semiconductor industry, but also in industries that handle metals, glass, and other solid products, high-sensitivity analysis is used to analyze the concentration of substances to be detected (for example, the concentration of metal elements) in a cleaning solution that cleans product surface dirt. There is a need for a method.

しかし、上述したようなレーザ誘起プラズマ分光分析法は、コンクリートS’等の固体中の含有物質濃度を計測するためのものであり、洗浄液等の液体中の検出対象物質濃度を計測するものではない。なお、液体表面にレーザを照射してもプラズマは発生しないことから液体そのものの計測はできず、液体を例えば金属表面に蒸発乾固してプラズマを発生したとしても金属表面の付着物はレーザ照射の衝撃で吹き飛んでしまい発生したガス誘起プラズマ内にうまく送り込むことができず結果として計測ができなかった。
また、コンクリート含有物質濃度を感度良く計測するために、1つの光源を分離するか別の光源(第1レーザ102と第2レーザ103)が必要となり、光学系の構成やタイミングコントローラ108の構成が複雑になるという問題点があった。
However, the laser-induced plasma spectroscopic analysis as described above is for measuring the concentration of a contained substance in a solid such as concrete S ′, and is not for measuring the concentration of a detection target substance in a liquid such as a cleaning liquid. . Since the plasma is not generated even if the laser is irradiated on the liquid surface, the liquid itself cannot be measured. Even if the liquid is evaporated and dried on the metal surface, for example, the deposit on the metal surface is irradiated with the laser. As a result, it could not be measured well because it could not be successfully fed into the gas-induced plasma.
In addition, in order to measure the concentration of the concrete-containing substance with high sensitivity, it is necessary to separate one light source or another light source (first laser 102 and second laser 103), and the configuration of the optical system and the configuration of the timing controller 108 are required. There was a problem of becoming complicated.

本件発明者らは、液体中の検出対象物質濃度を感度良く計測することができるレーザ誘起プラズマ分光分析法について検討を行った。まず、アブレーションにより白色光ノイズが発生し、これが励起原子の発光を覆うことにより発光初期にS/N比が劣化するという問題があることは、既に知られている。また、液体ではプラズマは発生しない。
そこで、液体が表面になじむこととレーザの照射領域を広げることを目的として粗い表面を有する凹部が形成された基板を準備し、その凹部上に試料を付着させるためのバインダ層を形成した後、このバインダ層上に液体試料を滴下して蒸発乾固させることにより試験体プレートを作製することにした。そして、この試験体プレートを用いることで、白色光ノイズ(バックグランドノイズ)を減衰させて発光ピークを顕著にできることを見出した。
The present inventors have studied a laser-induced plasma spectroscopic analysis method that can measure the concentration of a substance to be detected in a liquid with high sensitivity. First, it is already known that white light noise is generated by ablation, and this has a problem that the S / N ratio deteriorates in the early stage of light emission by covering the light emission of excited atoms. Moreover, plasma is not generated in the liquid.
Therefore, after preparing a substrate on which a recess having a rough surface is formed for the purpose of allowing the liquid to conform to the surface and expanding the laser irradiation region, and forming a binder layer for attaching the sample on the recess, A test specimen plate was prepared by dropping a liquid sample onto the binder layer and evaporating it to dryness. And it discovered that white light noise (background noise) was attenuated and the light emission peak could be made remarkable by using this test body plate.

すなわち、本発明の試験体プレート作製方法は、レーザ誘起プラズマ分光分析法に用いられる試験体プレート作製方法であって、上面に凹部が形成された基板を準備する準備工程と、前記凹部上にバインダ層を形成する形成工程と、前記バインダ層上に試料を配置する配置工程とを含むようにしている。   That is, the test specimen plate manufacturing method of the present invention is a test specimen plate manufacturing method used in laser-induced plasma spectroscopy, and includes a preparation step of preparing a substrate having a recess formed on the upper surface, and a binder on the recess. A forming step of forming a layer and an arranging step of arranging a sample on the binder layer.

以上のように、本発明の試験体プレート作製方法によれば、液体試料を蒸発乾固させることでプラズマ発生が可能となり、液体試料中の金属元素(検出対象物質)を検出することができる。また、試験体プレートはその構成からTEACOレーザ(炭酸ガスパルスレーザ)等の照射のみでガスプラズマを発生させ通常ではレーザ照射で吹き飛んでしまう表面の金属についてもバインダが作用しうまくガスプラズマに送り込むことができ、構成が容易である。つまり、試験体プレートにより検出対象物質を一旦補足する必要がないことから、検出までの工程を少なくすることができる。 As described above, according to the test specimen plate manufacturing method of the present invention, plasma can be generated by evaporating and drying a liquid sample, and a metal element (detection target substance) in the liquid sample can be detected. In addition, the specimen plate generates gas plasma only by irradiation with a TEACO 2 laser (carbon dioxide pulse laser) or the like, and the binder acts on the metal on the surface which is normally blown off by laser irradiation, so that it is sent to the gas plasma well. Can be configured easily. That is, since it is not necessary to supplement the detection target substance once with the test specimen plate, the steps until detection can be reduced.

<他の課題を解決するための手段及び効果>
また、上記の発明において、前記試料は、液体試料であり、前記配置工程で、前記バインダ層上に液体試料を滴下して蒸発乾固させるようにしてもよい。
また、上記の発明において、前記基板は、シリコン製基板又は金属製基板であり、前記バインダ層は、サッカロース層であるようにしてもよい。
そして、本発明の試験体プレートは、上述したような試験体プレート作製方法で作製されたものである。
<Means and effects for solving other problems>
In the above invention, the sample may be a liquid sample, and the liquid sample may be dropped on the binder layer and evaporated to dryness in the arranging step.
In the above invention, the substrate may be a silicon substrate or a metal substrate, and the binder layer may be a sucrose layer.
And the test body plate of this invention is produced with the test body plate preparation methods as mentioned above.

さらに、本発明の含有物質計測装置は、上述したような試験体プレート表面に、レーザ光を照射して試料含有物質をアブレーションしてプラズマ化するレーザと、プラズマ化された物質からの発光を波長毎に分解して、発光スペクトルを取得する分光分析装置とを備えるようにしている。
また、上記の発明において、前記試験体プレートを作製する際に、前記試料又はバインダを蒸発乾固させるための蒸発乾固機構を備えるようにしてもよい。
Furthermore, the contained substance measuring apparatus according to the present invention is configured to irradiate a laser beam onto the surface of the test specimen plate as described above to ablate the sample-containing substance into plasma and to emit light from the plasmaized substance with a wavelength. Each is provided with a spectroscopic analyzer that decomposes and acquires an emission spectrum.
In the above invention, when the specimen plate is manufactured, an evaporation / drying mechanism for evaporating and drying the sample or the binder may be provided.

本発明に係る含有物質計測装置の一例を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows an example of the contained substance measuring device which concerns on this invention. 本発明に係る試験体プレートの一例を示す図。The figure which shows an example of the test body plate which concerns on this invention. 本発明の装置を用いた計測方法を説明するフローチャート。The flowchart explaining the measuring method using the apparatus of this invention. 従来のコンクリート含有物質計測装置の一例を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows an example of the conventional concrete containing material measuring apparatus.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and it goes without saying that various aspects are included without departing from the spirit of the present invention.

図1は、本発明に係る含有物質計測装置の一例を示す概略構成図である。なお、上述したコンクリート含有物質計測装置101と同様のものについては、同じ符号を付している。
含有物質計測装置1は、試験体プレートSが内部に配置されるチャンバ10と、試験体プレートSにレーザ光を照射し、試料含有物質をアブレーションしてプラズマ化するレーザ2と、プラズマ化された物質からの発光を波長毎に分解する回折格子(分光手段)4aと、回折格子4aを経て分光された光を受光して発光スペクトルを取得する撮像素子4bとを備える分光分析装置4と、蒸発乾固機構30と、レーザ2及び分光分析装置4を制御するともにコンピュータ20とデータの入出力を行う制御部8とを備える。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a contained substance measuring apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the thing similar to the concrete containing material measuring apparatus 101 mentioned above.
The contained substance measuring apparatus 1 is made into a plasma, a chamber 10 in which the specimen plate S is disposed, a laser 2 that irradiates the specimen plate S with laser light, ablate the specimen-containing substance, and turns it into plasma. A spectroscopic analysis device 4 including a diffraction grating (spectral means) 4a that decomposes light emitted from a substance for each wavelength, an imaging device 4b that receives light dispersed through the diffraction grating 4a and obtains an emission spectrum, and evaporation A drying mechanism 30 and a control unit 8 that controls the laser 2 and the spectroscopic analyzer 4 and inputs and outputs data with the computer 20 are provided.

チャンバ10は、容器本体12と蓋(図示せず)とにより密閉可能な構造になっている。また、容器本体12には、レーザ光を通過させるための窓13が形成されるとともに、チャンバ10内にHeガス(雰囲気ガス)を供給するボンベ(図示せず)が接続されている。さらに、チャンバ10内には、試験体プレートSを固定保持するためのテーブル11が設けられており、このテーブル11は駆動機構(図示せず)により並進移動や回転移動が可能な構成となっている。   The chamber 10 has a structure that can be sealed by a container body 12 and a lid (not shown). In addition, a window 13 for allowing laser light to pass through is formed in the container main body 12, and a cylinder (not shown) for supplying He gas (atmospheric gas) into the chamber 10 is connected. Further, a table 11 for fixing and holding the test specimen plate S is provided in the chamber 10, and this table 11 can be translated and rotated by a drive mechanism (not shown). Yes.

レーザ2は、例えば、波長10.6μm程度、パルス幅数十ns〜数百ns以上の炭酸ガスパルスレーザ光を出力する炭酸ガスレーザ装置である。なお、レーザ2の出力(レーザ光のパルスエネルギ)は、光学系に依存する照射面積によって必要な値が変化するが、例えば750mJ〜1.5Jであることが好ましい。また、パルスレーザ光の繰り返し周波数は適当に選択できるが、例えば10Hz程度であることが好ましい。さらに、炭酸ガスパルスレーザ光は、試験体プレートSの凹部41aの大きさと同じ程度もしくはそれより小さいビーム径を有するものとし、例えば、照射点におけるビーム径を2mm〜3mm程度以上、好ましくは10mm以上とする。ビーム径が凹部41aよりも小さい場合は全領域を複数回の照射をして発光状態を積算するものとする。
そして、レーザ2は、レーザ光が試験体プレートS表面と直交もしくは斜めから照射される位置に配置されている。
The laser 2 is a carbon dioxide laser device that outputs a carbon dioxide pulse laser beam having a wavelength of about 10.6 μm and a pulse width of several tens to several hundreds of ns, for example. The output of the laser 2 (pulse energy of the laser beam) varies depending on the irradiation area depending on the optical system, but is preferably 750 mJ to 1.5 J, for example. The repetition frequency of the pulsed laser beam can be selected appropriately, but is preferably about 10 Hz, for example. Further, the carbon dioxide pulse laser beam has a beam diameter that is about the same as or smaller than the size of the recess 41a of the specimen plate S. For example, the beam diameter at the irradiation point is about 2 mm to 3 mm or more, preferably 10 mm or more. And When the beam diameter is smaller than the concave portion 41a, the entire region is irradiated a plurality of times and the light emission state is integrated.
The laser 2 is disposed at a position where the laser beam is irradiated perpendicularly or obliquely to the surface of the specimen plate S.

一方、試験体プレートSの表面で発生したプラズマ発光は、光ファイバ7により導光されて分光分析装置4に取り込まれるようになっている。分光分析装置4は、例えば、マルチチャンネル分光器であり、回折格子4aを用いて取り入れたプラズマ発光をスペクトルに分解し、さらに撮像素子4bを用いてスペクトル強度分布を測定する。   On the other hand, the plasma emission generated on the surface of the specimen plate S is guided by the optical fiber 7 and taken into the spectroscopic analyzer 4. The spectroscopic analyzer 4 is, for example, a multi-channel spectroscope, which decomposes the plasma emission taken in using the diffraction grating 4a into a spectrum and further measures the spectral intensity distribution using the imaging device 4b.

蒸発乾固機構30は、試験体プレートSを内部に配置することが可能な筐体を有するヒータプレートやホットプレート等であり、その内部の温度が例えば60℃〜200℃に調整可能となっている。   The evaporation / drying mechanism 30 is a heater plate, a hot plate, or the like having a housing in which the test specimen plate S can be disposed, and the internal temperature can be adjusted to 60 ° C. to 200 ° C., for example. Yes.

コンピュータ20はモニタと操作部とが連結された構造であって、コンピュータ20の内部にはCPUを備えている。CPUは、含有物質計測装置1全体の制御を行うとともに、制御部8が取得した発光スペクトルから含有物質の濃度を測定したり、その測定結果をモニタに表示したりする。   The computer 20 has a structure in which a monitor and an operation unit are connected, and the computer 20 includes a CPU. The CPU controls the entire contained substance measuring apparatus 1, measures the concentration of the contained substance from the emission spectrum acquired by the control unit 8, and displays the measurement result on the monitor.

次に、含有物質計測装置1に用いられる試験体プレートSについて説明する。図2は本発明に係る試験体プレートSの一例を示す図であって、図2(a)は平面図、図2(b)は断面図である。
試験体プレートSは、上面に凹部41aが形成された基板41と、凹部41a上に形成されたバインダ層42と、バインダ層42上に形成された試料層43とからなる。
Next, the specimen plate S used for the contained substance measuring apparatus 1 will be described. 2A and 2B are views showing an example of a test specimen plate S according to the present invention. FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view.
The specimen plate S includes a substrate 41 having a recess 41a formed on the upper surface, a binder layer 42 formed on the recess 41a, and a sample layer 43 formed on the binder layer 42.

基板41は、例えば2cm×2cm×0.2cmの直方体であり、その上面の中央部に例えば直径10mm、深さ10μm〜100μmの円柱形状の凹部41aが形成されている。また、凹部41aの表面は、サンドブラスト等で荒らした粗面処理を施していることが好ましい。
上記基板41の材質としては、例えば、シリコンや金属(銅やニッケル)等が挙げられる。基板41の材質をシリコンや金属とすることで、レーザ光照射時に発生する衝撃波の反作用を基板41で受け止めて充分な速度の衝撃波を発生させることができ、分析に必要な強度のプラズマ発光を得ることができる。
The substrate 41 is a rectangular parallelepiped of, for example, 2 cm × 2 cm × 0.2 cm, and a cylindrical recess 41a having a diameter of 10 mm and a depth of 10 μm to 100 μm, for example, is formed at the center of the upper surface. Moreover, it is preferable that the surface of the recessed part 41a is roughened by sandblasting or the like.
Examples of the material of the substrate 41 include silicon and metal (copper and nickel). By using silicon or metal as the material of the substrate 41, the reaction of the shock wave generated at the time of laser light irradiation can be received by the substrate 41 to generate a shock wave at a sufficient speed, and plasma emission with intensity required for analysis can be obtained. be able to.

バインダ層42は、スプレーや刷毛等を用いて粘着剤溶液(例えば1重量%〜25重量%のサッカロース水)を凹部41aに塗布したり、粘着剤溶液を滴下して蒸発させたりすることで形成された層である。このバインダ層42を形成することで、バインダ層42に付着した検出対象物質(例えば金属元素)を効率よく解離し、励起・発光させることができる。
上記粘着剤としては、サッカロース等が挙げられ、上記バインダ層42の厚さは、10μm以上100μm以下であることが好ましい。
The binder layer 42 is formed by applying a pressure-sensitive adhesive solution (for example, 1% to 25% by weight of sucrose water) to the recess 41a by using a spray, a brush, or the like, or dropping the pressure-sensitive adhesive solution to evaporate it. Layer. By forming the binder layer 42, the detection target substance (for example, a metal element) attached to the binder layer 42 can be efficiently dissociated and excited / emitted.
Examples of the pressure-sensitive adhesive include sucrose, and the thickness of the binder layer 42 is preferably 10 μm or more and 100 μm or less.

試料層43は、例えば5μl以上50μl以下の測定対象となる液体試料が滴下され、図1の蒸発乾固機構30によって蒸発させることで形成された層である。   The sample layer 43 is a layer formed by dropping a liquid sample to be measured of, for example, 5 μl or more and 50 μl or less and evaporating it by the evaporation / drying mechanism 30 of FIG.

ここで、このような含有物質計測装置1を用いて、液体試料(製品表面の汚れを洗浄後の洗浄液等)中の検出対象物質濃度(例えばアルミニウム濃度)を計測する計測方法について説明する。図3は、計測方法について説明するためのフローチャートである。
すなわち、本発明に係る計測方法は、基板41を準備する準備工程(A1)とバインダ層42を形成する形成工程(A2)と試料を配置する配置工程(A3)とを含む試験体プレート作製方法(A)と、試験体プレートSを固定する固定工程(B1)とレーザ光を試験体プレートSに照射する照射工程(B2)と発光スペクトルを取得する検出工程(B3)と測定結果を表示する分析工程(B4)とを含む測定方法(B)とからなる。
Here, a measurement method for measuring the concentration of a detection target substance (for example, aluminum concentration) in a liquid sample (such as a cleaning liquid after cleaning a product surface) using such a contained substance measuring apparatus 1 will be described. FIG. 3 is a flowchart for explaining the measurement method.
That is, the measurement method according to the present invention includes a preparation step (A1) for preparing the substrate 41, a formation step (A2) for forming the binder layer 42, and a placement step (A3) for arranging the sample. (A), fixing step (B1) for fixing the specimen plate S, irradiation step (B2) for irradiating the specimen plate S with the laser light, detection step (B3) for obtaining the emission spectrum, and measurement results are displayed. And a measurement method (B) including an analysis step (B4).

まず、試験体プレート作製方法(A)におけるステップA1の処理として、基板41を準備する(準備工程)。
次に、ステップA2の処理として、1重量%〜25重量%のサッカロース水を凹部41aに滴下し、蒸発乾固機構30内に入れて蒸発させることでバインダ層42を形成する(形成工程)。
次に、ステップA3の処理として、製品表面の汚れを洗浄後の洗浄液等の液体試料を凹部41aに滴下し、蒸発乾固機構30内に入れて蒸発させることで試料層43を形成し、試験体プレートSを得る(配置工程)。
First, as a process of step A1 in the test specimen plate manufacturing method (A), a substrate 41 is prepared (preparation process).
Next, as the processing of step A2, 1% by weight to 25% by weight of saccharose water is dropped into the recess 41a, and is put into the evaporation / drying mechanism 30 and evaporated to form the binder layer 42 (forming process).
Next, as a process of step A3, a liquid sample such as a cleaning liquid after cleaning the product surface is dropped into the concave portion 41a, placed in the evaporation / drying mechanism 30 and evaporated to form the sample layer 43, and the test A body plate S is obtained (arrangement step).

上記した試験体プレート作製方法(A)の完了後、測定方法(B)に移行する。
まず、ステップB1の処理として、チャンバ10内に試験体プレートSを固定保持して、チャンバ10内にヘリウムガスを充填する(固定工程)。
After completion of the above-described specimen plate preparation method (A), the process proceeds to the measurement method (B).
First, as a process of step B1, the specimen plate S is fixedly held in the chamber 10, and the chamber 10 is filled with helium gas (fixing step).

次に、ステップB2の処理として、レーザ光を試験体プレートSの試料層43に照射することにより、試料層43中の検出対象物質(例えばアルミニウム)をアブレーションし、アブレーションによるプラズマを発生させる(照射工程)。このとき、検出対象物質(例えばアルミニウム)特有の波長(例えば396nm)の発光光が生じる。
次に、ステップB3の処理として、試験体プレートSの表面で発生したプラズマ発光を、光ファイバ7により導光して分光分析装置4に取り込み、発光スペクトルを取得する(検出工程)。
Next, as a process in step B2, the sample layer 43 of the specimen plate S is irradiated with laser light to ablate the detection target substance (for example, aluminum) in the sample layer 43 and generate plasma by ablation (irradiation). Process). At this time, emission light having a wavelength (eg, 396 nm) peculiar to the detection target substance (eg, aluminum) is generated.
Next, as a process of step B3, the plasma emission generated on the surface of the test specimen plate S is guided by the optical fiber 7 and taken into the spectroscopic analyzer 4 to obtain an emission spectrum (detection step).

最後に、ステップB4の処理として、コンピュータ20は、取得した発光スペクトルから含有物質の濃度を測定し、その測定結果をモニタに表示する(分析工程)。   Finally, as the process of step B4, the computer 20 measures the concentration of the contained substance from the acquired emission spectrum and displays the measurement result on the monitor (analysis process).

以上のように、本発明の含有物質計測装置1によれば、液体試料を蒸発乾固させることでプラズマ発生が可能となり、液体試料中の金属元素(検出対象物質)を検出することができる。また、試験体プレートSはその構成からTEACOレーザ(炭酸ガスパルスレーザ)等の照射のみでプラズマ発生することから構成が容易である。 As described above, according to the contained substance measuring apparatus 1 of the present invention, plasma can be generated by evaporating and drying a liquid sample, and a metal element (detection target substance) in the liquid sample can be detected. In addition, the configuration of the specimen plate S is easy because plasma is generated only by irradiation with a TEACO 2 laser (carbon dioxide pulse laser) or the like.

本発明は、レーザ誘起プラズマ分光分析法を用いて、試料中の含有物質濃度を感度良く計測する計測方法等に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a measurement method or the like that measures the concentration of a contained substance in a sample with high sensitivity using laser-induced plasma spectroscopy.

S 試験体プレート
41 基板
41a 凹部
42 バインダ層
43 試料層
S Specimen plate 41 Substrate 41a Recess 42 Binder layer 43 Sample layer

Claims (6)

レーザ誘起プラズマ分光分析法に用いられる試験体プレート作製方法であって、
上面に凹部が形成された基板を準備する準備工程と、
前記凹部上にバインダ層を形成する形成工程と、
前記バインダ層上に試料を配置する配置工程とを含むことを特徴とする試験体プレート作製方法。
A specimen plate manufacturing method used for laser-induced plasma spectroscopy,
A preparation step of preparing a substrate having a recess formed on the upper surface;
Forming a binder layer on the recess;
And a placing step of placing a sample on the binder layer.
前記試料は、液体試料であり、
前記配置工程で、前記バインダ層上に液体試料を滴下して蒸発乾固させることを特徴とする請求項1に記載の試験体プレート作製方法。
The sample is a liquid sample;
The test body plate manufacturing method according to claim 1, wherein in the arranging step, a liquid sample is dropped onto the binder layer to evaporate to dryness.
前記基板は、シリコン製基板又は金属製基板であり、
前記バインダ層は、サッカロース層であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の試験体プレート作製方法。
The substrate is a silicon substrate or a metal substrate,
The test body plate manufacturing method according to claim 1, wherein the binder layer is a saccharose layer.
請求項1〜請求項3のいずれか1項の作製方法により作製されたものであることを特徴とする試験体プレート。   A specimen plate produced by the production method according to any one of claims 1 to 3. 請求項1〜請求項3のいずれか1項の作製方法により作製された試験体プレート表面に、レーザ光を照射して試料含有物質をアブレーションしてプラズマ化するレーザと、
プラズマ化された物質からの発光を波長毎に分解して、発光スペクトルを取得する分光分析装置とを備えることを特徴とする含有物質計測装置。
A laser that irradiates a sample-containing substance to a plasma by irradiating the surface of a specimen plate produced by the production method according to any one of claims 1 to 3 with laser light;
A contained substance measuring apparatus comprising: a spectroscopic analyzer that decomposes light emitted from a plasma substance for each wavelength and obtains an emission spectrum.
前記試験体プレートを作製する際に、前記試料又はバインダを蒸発乾固させるための蒸発乾固機構を備えることを特徴とする請求項5に記載の含有物質計測装置。   6. The contained substance measuring apparatus according to claim 5, further comprising an evaporation / drying mechanism for evaporating and drying the sample or the binder when the test specimen plate is produced.
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