JP6482341B2 - 誘導結合プラズマ発光分光分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、誘導結合プラズマ発光分光分析装置に関する。

溶液中の元素の分析を行うために、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）発光分光分析装置が用いられる場合がある。誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、誘導結合プラズマにより分析対象の元素に放出光を放出させ、その放出光を分光器に入射させて分光し、分光した放出光を検出して元素分析を行うものである。この誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、例えば特許文献１に記載されているように、分光器など放出光が入射される箇所に、アルゴンなどの不活性ガスを導入する。不活性ガスを導入すると、分析可能な元素の種類を増加させることができる。

特開平１−２９６１３７号公報

ここで、不活性ガスは、一般的に、樹脂製の管（チューブ）を介して分光器等に導入される。その際に、管中の有機成分が不活性ガスと共に分光器等に導入される場合がある。分光器等に導入された有機成分は、放出光中の紫外線等と反応し、分光器の光学部品等に固体有機物として付着するおそれがある。光学部品に固体有機物が付着すると、分析精度が低下する。

本発明は、上述した課題を解決するために、光学部品等への固体有機物の付着を抑制することで、分析精度の低下を抑制する誘導結合プラズマ発光分光分析装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、誘導結合プラズマを発生させて分析対象の元素に放出光を発生させ、前記放出光を出射窓部から出射させるプラズマ装置と、前記プラズマ装置に接続され、前記出射窓部から出射された前記放出光の光路の方向を変更する光路変更部と、前記光路変更部が光路の方向を変更した前記放出光を分光して検出する分光部と、前記光路変更部に不活性ガスを供給するガス供給部と、前記光路変更部と前記ガス供給部とを接続し、前記不活性ガス中に含まれる不純物を捕集するフィルタ部と、を有し、前記ガス供給部は、少なくとも一部が樹脂からなるガス管部を有する。

この誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、不活性ガスに含まれるガス管部からの不純物である有機成分を、光路変更部よりも不活性ガスの流れの上流にあるフィルタ部で除去することができる。従って、誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、光路変更部に有機成分などの不純物が付着して光路変更部の光学的機能が低下することを抑制することで、分析精度の低下を抑制することができる。

前記誘導結合プラズマ発光分光分析装置において、前記プラズマ装置は、前記誘導結合プラズマを発生させるプラズマトーチ部と、前記プラズマトーチ部を内部に収納して前記光路変更部に接続されるトーチ収納部とを有することが好ましい。この誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、トーチ収納部が光路変更部に接続されているため、放射線が外部に放出されることを適切に抑制することができる。

前記誘導結合プラズマ発光分光分析装置において、前記光路変更部は、前記放出光が導通する光路筒部と、前記光路筒部を導通した前記放出光を反射して光路の方向を変更する反射鏡部とを有することが好ましい。この誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、不活性ガス中の有機成分をフィルタ部で捕集しているため、反射鏡部への有機成分の付着を適切に抑制することができる。

前記誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、前記光路筒部内の気体を吸引する気体吸引部を更に有することが好ましい。この誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、気体吸引部により吸引される不活性ガス中の有機成分をフィルタ部で捕集しているため、有機成分の光路変更部への付着を抑制し、分析精度の低下を抑制することができる。

前記誘導結合プラズマ発光分光分析装置において、前記光路筒部は、光源側筒部と、中間筒部と、検出側筒部とを有し、前記反射鏡部は、第１反射鏡部と第２反射鏡部とを有し、前記光源側筒部は、前記出射窓部から出射した前記放出光が導通し、前記第１反射鏡部は、前記光源側筒部の端部に取付けられ、前記光源側筒部を導通した前記放出光を反射して光路の方向を変更し、前記中間筒部は、一方の端部が前記第１反射鏡部に取付けられ、前記第１反射鏡部が反射した前記放出光が導通し、前記第２反射鏡部は、前記中間筒部の他方の端部に取付けられ、前記中間筒部を導通した前記放出光を反射して光路の方向を変更し、前記検出側筒部は、前記第２反射鏡部に取付けられ、前記第２反射鏡部が反射した前記放出光が、前記分光部に向けて導通することが好ましい。この誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、第１反射鏡部及び第２反射鏡部への有機成分の付着を適切に抑制することができる。

前記誘導結合プラズマ発光分光分析装置において、前記反射鏡部は、前記放出光を反射する反射鏡と、前記反射鏡を内部に収納する反射鏡収納部とを有し、前記反射鏡収納部は、前記放出光を外部から遮蔽する遮蔽部を有することが好ましい。この誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、放出光が放射線を有する場合であっても、遮蔽部により放射線が外部に出射することを抑制することができる。

前記誘導結合プラズマ発光分光分析装置において、前記フィルタ部は、前記検出側筒部に接続されていることが好ましい。この誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、不活性ガスを光路変更部内の全体に適切に拡散させることができる。

前記誘導結合プラズマ発光分光分析装置において、前記フィルタ部は、前記不活性ガスの直線の流路を形成する直線流路部、及び前記直線流路部に接続されて前記不活性ガスの流路を折曲する流路折曲部を有し、前記流路折曲部において前記不純物を捕集する微粒子捕集部と、前記微粒子捕集部の前記光路変更部側に設けられて前記不純物を吸着するフィルタ捕集部と、を有することが好ましい。この誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、不純物であるガス管部からの有機成分を適切に除去することができる。

前記誘導結合プラズマ発光分光分析装置において、前記微粒子捕集部は、紫外線を発生させる紫外線発生部を有することが好ましい。この誘導結合プラズマ発光分光分析装置は、紫外線発生部により気体状の有機成分を固体成分として、その固体成分を粒子捕集部で捕集するため、不純物である有機成分をより適切に除去することができる。

本発明によれば、誘導結合プラズマ発光分光分析装置の分析精度の低下を抑制することができる。

図１は、本実施形態における誘導結合プラズマ発光分光分析装置の構成を模式的に示す図である。 図２は、誘導結合プラズマ発光分光分析装置中の不活性ガスの流路を説明するための説明図である。 図３は、本実施形態に係るフィルタ部の構成を示す模式図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本実施形態における誘導結合プラズマ発光分光分析装置の構成を模式的に示す図である。図１に示すように、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、プラズマ装置１０と、光路変更部２０と、分光部３０と、分析部３８と、ガス供給部４０と、フィルタ部５０と、を有する。誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、プラズマ装置１０が誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）により分析対象の元素に放出光を放出させ、その放出光を分光部３０に入射させて分光し、分光した放出光を検出して元素分析を行う装置である。本実施形態において、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、放射性物質を含有した溶液中の元素を分析する。より詳しくは、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、原子力燃料の再処理におけるプロセス溶液、及び廃液等の溶液中の元素を分析するものである。ただし、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、放射性物質を含有した溶液の分析に用いられることに限られず、任意の溶液中の元素を分析するものであってもよい。

図１に示すように、プラズマ装置１０は、容器１１と、ネブライザ１２と、チャンバ１３と、プラズマトーチ部１４と、高周波コイル１５と、トーチ収納部１６と、気体吸引部１８と、を有する。容器１１は、分析を行う溶液Ｓを内部に貯留する容器である。ネブライザ１２は、容器１１から溶液Ｓを吸い上げて、溶液Ｓを霧状の状態にする装置である。チャンバ１３は、ネブライザ１２から霧状となった溶液Ｓが供給される容器である。

プラズマトーチ部１４は、チャンバ１３から霧状の溶液Ｓが供給される。また、プラズマトーチ部１４にはアルゴンガス等のプラズマ生成ガスが供給される。高周波コイル１５は、プラズマトーチ部１４の周囲に配置されて高周波電流が流される高周波コイルである。プラズマトーチ部１４内のプラズマ生成ガスは、高周波コイル１５に流れる高周波電流により、プラズマトーチ部１４の先端で誘電結合プラズマであるプラズマＰを生成する。プラズマトーチ部１４内の霧状の溶液Ｓ中の元素は、プラズマＰにより励起されて発光し、放出光Ｌ１を発生する。

トーチ収納部１６は、内部に容器１１、ネブライザ１２、チャンバ１３、プラズマトーチ部１４、及び高周波コイル１５を収納し、これらを外部から隔離している。トーチ収納部１６は、放出光Ｌ１を光路変更部２０に出射させるための出射窓部１７を有する。出射窓部１７は、光路変更部２０に対して閉口している。トーチ収納部１６は、この出射窓部１７を介して、光路変更部２０に接続されている。出射窓部１７は、例えばガラス等の透明部材によって形成されているが、放出光Ｌ１を透過させるものであればこれに限られない。出射窓部１７は、放出光Ｌ１を光路変更部２０に透過させるが、閉口しているため、トーチ収納部１６と光路変更部２０との間で気体が流通することを抑制する。

溶液Ｓは、放射性物質を含有する場合がある。このため、トーチ収納部１６内の気体は、放射性を有する（溶液Ｓの放射性物質が混入する）放射性を有する場合がある。従って、トーチ収納部１６は、放射線管理区域となる。また、トーチ収納部１６は、気体吸引部１８を有する。気体吸引部１８は、トーチ収納部１６内の気体が、外部へ流出することを抑制するために、トーチ収納部１６内を負圧にするものであり、トーチ収納部１６内の気体を吸引する。本実施形態において、気体吸引部１８は、気体吸引用のポンプである。

光路変更部２０は、出射窓部１７から出射された放出光Ｌ１の光路を変更する。図１に示すように、光路変更部２０は、光源側筒部２１と、第１反射鏡部２２と、中間筒部２４と、第２反射鏡部２６と、検出側筒部２８と、を有する。光源側筒部２１と、中間筒部２４と、検出側筒部２８とは、内部に放出光を導通する筒状の部材であり、光路筒部を構成する。第１反射鏡部２２と第２反射鏡部２６とは、光路筒部を導通した放出光を反射して、放出光の光路を変更する反射鏡部を構成する。

光源側筒部２１は、筒状の部材であり、一方の端部がトーチ収納部１６の出射窓部１７に接続されている。光源側筒部２１は、他方の端部が第１反射鏡部２２に接続されている。光源側筒部２１は、出射窓部１７から出射した放出光Ｌ１を一方の端部から他方の端部まで導通する。

第１反射鏡部２２は、反射鏡６２と、反射鏡収納部６３とを有する。反射鏡６２は、光を反射させる反射鏡であり、光源側筒部２１の軸方向（光源側筒部２１の一方の端部と他方の端部とを結ぶ方向）に対して、所定の角度で鏡面が配置されている。

反射鏡収納部６３は、反射鏡６２を内部に収納する。反射鏡収納部６３は、光源側筒部２１に対して開口しており、光源側筒部２１の他方の端部と接続されている。光源側筒部２１を導通した放出光Ｌ１は、反射鏡６２により所定の角度で反射される。すなわち、反射鏡６２は、放出光Ｌ１を反射してその光路を変更する。反射鏡６２に反射された放出光Ｌ１を、以下、放出光Ｌ２と記載する。

なお、反射鏡収納部６３は、放射線を内部で遮蔽する遮蔽部を有する。本実施形態では、遮蔽部を形成する部材は鉛であるが、これに限られない。また、反射鏡収納部６３は、全面が遮蔽部であるが、少なくとも一部が遮蔽部であればよい。反射鏡収納部６３は、放出光Ｌ１の光路に対向する面が遮蔽部となっていることが好ましい。反射鏡収納部６３は、例えば、光源側筒部２１が接続されている箇所と対向する面である面６４が遮蔽部であることが好ましい。

また、反射鏡収納部６３は、筒状の部材である中間筒部２４に対して開口しており、中間筒部２４の一方の端部と接続されている。中間筒部２４は、軸方向（中間筒部２４の一方の端部と他方の端部とを結ぶ方向）が放出光Ｌ２の光路に沿うように配置される。中間筒部２４は、反射鏡６２が反射した放出光Ｌ２を、一方の端部から他方の端部まで導通する。

第２反射鏡部２６は、反射鏡６６と、反射鏡収納部６７とを有する。反射鏡６６は、光を反射させる反射鏡であり、中間筒部２４の軸方向に対して、所定の角度で鏡面が配置されている。

反射鏡収納部６７は、反射鏡６６を内部に収納する。反射鏡収納部６７は中間筒部２４に対して開口しており、中間筒部２４の他方の端部と接続されている。中間筒部２４を導通した放出光Ｌ２は、反射鏡６６により所定の角度で反射される。すなわち、反射鏡６６は、放出光Ｌ２を反射してその光路を変更する。反射鏡６６に反射された放出光Ｌ２を、以下、放出光Ｌ３と記載する。

なお、反射鏡収納部６７も、反射鏡収納部６３と同様に放射線を内部で遮蔽させる遮蔽部により構成される。反射鏡収納部６７は、全面が遮蔽部となっているが、少なくとも一部が遮蔽部であればよい。反射鏡収納部６７は、放出光Ｌ２の光路に対向する面が遮蔽部となっていることが好ましい。反射鏡収納部６７は、例えば、中間筒部２４が接続されている箇所と対向する面である面６８が遮蔽部であることが好ましい。

また、反射鏡収納部６７は、筒状の部材である検出側筒部２８に対して開口しており、検出側筒部２８の一方の端部と接続されている。検出側筒部２８は、軸方向（検出側筒部２８の一方の端部と他方の端部とを結ぶ方向）が放出光Ｌ３の光路に沿うように配置される。検出側筒部２８は、反射鏡６６が反射した放出光Ｌ３を、一方の端部から他方の端部まで導通する。

以上のような構成の光路変更部２０には、気体吸引部２９が接続されている。より詳しくは、気体吸引部２９は、光源側筒部２１に接続されている。気体吸引部２９は、光源側筒部２１に接続されて、光源側筒部２１内の気体を吸引する。なお、気体吸引部２９は、光路変更部２０内の気体を吸引するものであれば、光源側筒部２１に接続されていなくてもよく、光源側筒部２１以外の光路変更部２０の箇所に接続されていてもよい。気体吸引部２９は、本実施形態において、気体吸引用のポンプである。

図１に示すように、分光部３０は、光学部３１、３２、３３と、光学部３１、３２、３３を収納する分光収納部３４と、光検出部３６とを有する。分光部３０は、分光収納部３４が検出側筒部２８に対して開口しており、検出側筒部２８の他方の端部と接続されている。分光部３０は、検出側筒部２８内を導通する放出光Ｌ３を、光学部３１、３２、３３により分光し、分光した放出光Ｌ４を、光検出部３６により検出する。光検出部３６の検出結果は、分析部３８に出力される。分析部３８は、光検出部３６の検出結果に基づき、溶液Ｓ中の元素の種類及びその元素の含有量を算出する。分析部３８は、分光収納部本実施形態ではコンピュータである。

図１に示すように、ガス供給部４０は、ガス供給装置４１と、ガス管部４２とを有する。ガス供給装置４１は、光路変更部２０内及び分光部３０内に不活性ガスを供給するための装置である。不活性ガスとは、例えばハロゲン化物などの反応性の低い気体である。本実施形態では、ガス供給装置４１が供給する不活性ガスＧ０は、アルゴンガスであるが、不活性ガスであればアルゴンガスに限られない。ガス管部４２は、ガス供給装置４１に接続される樹脂製の管（チューブ）であり、ガス供給装置４１から供給された不活性ガスＧ０を導通する。本実施形態においては、内周部が樹脂からなる。さらに詳しくは、ガス管部４２の内周部は、ポリアミド系樹脂からなる。ただし、ガス管部４２は、少なくとも一部が樹脂からなればよく、より具体的には、ガス供給装置４１が供給する不活性ガスＧ０と接触する箇所の少なくとも一部が樹脂であればよい。

図１に示すように、フィルタ部５０は、ガス管部４２及び検出側筒部２８に接続されており、ガス管部４２と検出側筒部２８とを接続する。フィルタ部５０は、ガス管部４２を導通した不活性ガスＧ０中の不純物を捕集し、不純物が捕集された後の不活性ガスＧ０である不活性ガスＧ１を、検出側筒部２８に導出する。なお、フィルタ部５０は、光路変更部２０のいずれかの箇所に接続されていればよく、検出側筒部２８に接続されていることに限られない。フィルタ部５０の詳細構成については、後述する。

誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、以上説明した構成を有する。次に、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１中の放出光の光路について説明する。

図１に示すように、プラズマＰによりプラズマトーチ部１４内の溶液Ｓ中の元素から発生した放出光Ｌ１は、トーチ収納部１６から、出射窓部１７を介して、光源側筒部２１内に出射される。光源側筒部２１内に出射された放出光Ｌ１は、光源側筒部２１内を導通し、第１反射鏡部２２の反射鏡収納部６３内に導入される。反射鏡収納部６３内に導入された放出光Ｌ１は、反射鏡６２により反射され、放出光Ｌ２として、中間筒部２４内に導入される。中間筒部２４内に導入された放出光Ｌ２は、中間筒部２４内を導通して、第２反射鏡部２６の反射鏡収納部６７内に導入される。反射鏡収納部６７内に導入された放出光Ｌ２は、反射鏡６６により反射され、放出光Ｌ３として、検出側筒部２８内に導入される。検出側筒部２８内に導入された放出光Ｌ３は、検出側筒部２８内を導通して、分光部３０の分光収納部３４内に導入される。分光収納部３４内に導入された放出光Ｌ３は、分光収納部３４内で分光され、放出光Ｌ４として光検出部３６により検出される。

このように、プラズマトーチ部１４内の溶液Ｓ中の元素から発生した放出光は、出射窓部１７から光路変更部２０に出射されて、光路変更部２０により光路を変更される。光路を変更された放出光は、分光部３０により分光され、光検出部３６により検出される。

次に、ガス供給部４０により供給される不活性ガスについて説明する。誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、ガス供給部４０により、放出光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が通る箇所である光路変更部２０内及び分光部３０内に不活性ガスを導入し、光路変更部２０内及び分光部３０内を不活性ガス雰囲気にする。誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、光路変更部２０内及び分光部３０内を不活性ガス雰囲気にすることにより、分析可能な元素の種類を増加させることができる。

図２は、誘導結合プラズマ発光分光分析装置中の不活性ガスの流路を説明するための説明図である。図２に示すように、ガス供給装置４１により供給された不活性ガスＧ０は、ガス管部４２を通り、フィルタ部５０に導入される。フィルタ部５０に導入された不活性ガスＧ０は、フィルタ部５０内で不純物が除去され、不活性ガスＧ１として、検出側筒部２８に導入される。

ここで、光源側筒部２１には、気体吸引部２９が接続されている。気体吸引部２９は、光源側筒部２１側から光路変更部２０内の気体を吸引する。従って、図２に示すように、検出側筒部２８内に導入された不活性ガスＧ１は、第２反射鏡部２６の反射鏡収納部６７内、中間筒部２４内、第１反射鏡部２２の反射鏡収納部６３内、及び光源側筒部２１内を通り、気体吸引部２９に吸引される。不活性ガスＧ１は、このようにして気体吸引部２９に吸引される流路で流れ、光路変更部２０の各部を不活性ガス雰囲気にする。なお、不活性ガスＧ１は、以上説明した流路に沿って光源側筒部２１側に向かうが、図２の不活性ガスＧ２に示すように、一部は分光部３０の分光収納部３４内にも導入され、分光収納部３４内を不活性ガス雰囲気とする。

次に、フィルタ部５０の構成について説明する。図３は、本実施形態に係るフィルタ部の構成を示す模式図である。図３に示すように、フィルタ部５０は、微粒子捕集部５２と、フィルタ捕集部５４とを有する。

微粒子捕集部５２は、接続チャンバ部７１と、捕集チャンバ部７２とを有する。接続チャンバ部７１は、ガス管部４２に対して開口しており、ガス管部４２と接続されて不活性ガスＧ０が流入される部屋である。捕集チャンバ部７２は、壁面部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、及び接続部７２Ｄを有し、不活性ガスＧ０中の不純物を回収するための部屋である。壁面部７２Ａは、開口部７３を有し、開口部７３を介して、一部が接続チャンバ部７１に接続されている。壁面部７２Ｂは、壁面部７２Ａと対向する壁面である。壁面部７２Ｃは、壁面部７２Ａから壁面部７２Ｂへ延在する壁面である。接続部７２Ｄは、壁面部７２Ｃと対向した位置に設けられている開口部である。捕集チャンバ部７２は、壁面部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、及び接続部７２Ｄにより、部屋が形成されている。

捕集チャンバ部７２は、さらに内部に内壁部７４、７５、７６、７７、７８を有する。内壁部７４、７５、７６、７７、７８は、壁面部７２Ａから壁面部７２Ｂに向かって、又は壁面部７２Ｂから壁面部７２Ａに向かって延在する壁である。内壁部７４、７５、７６、７７、７８は、壁面部７２Ｃから接続部７２Ｄへの方向である方向Ｘに沿って、この順で配列している。

内壁部７４は、壁面部７２ＣよりもＸ方向側に設けられており、壁面部７２Ａから壁面部７２Ｂに向かって延在している。また、内壁部７４は、壁面部７２Ｂ側に開口部７４Ａを有する。内壁部７４は、捕集チャンバ部７２の内部において、入口チャンバ部８２と、副チャンバ部８４とを区分している。入口チャンバ部８２は、開口部７３を介して、接続チャンバ部７１に接続されており、接続チャンバ部７１から不活性ガスＧ０が流入される部屋である。副チャンバ部８４は、内壁部７４を介して、入口チャンバ部８２にＸ方向側に隣接する部屋である。副チャンバ部８４は、開口部７５Ａにより入口チャンバ部８２に接続されている。なお、入口チャンバ部８２には、紫外線を照射する紫外線発生部８３が設けられている。紫外線発生部８３は、本実施形態では紫外線ランプであるが、これに限られず紫外線を照射するものであればよい。

内壁部７５は、内壁部７４よりもＸ方向側に設けられており、壁面部７２Ｂから壁面部７２Ａに向かって延在している。内壁部７５は、壁面部７２Ａ側に開口部７５Ａを有する。内壁部７５は、捕集チャンバ部７２の内部において、副チャンバ部８４と副チャンバ部８６とを区分している。副チャンバ部８６は、内壁部７５を介して、副チャンバ部８４にＸ方向側に隣接する部屋である。副チャンバ部８６は、開口部７５Ａにより副チャンバ部８４に接続されている。

内壁部７６は、内壁部７５よりもＸ方向側に設けられており、壁面部７２Ａから壁面部７２Ｂに向かって延在している。内壁部７６は、壁面部７２Ｂ側に開口部７６Ａを有する。内壁部７６は、捕集チャンバ部７２の内部において、副チャンバ部８６と副チャンバ部８８とを区分している。副チャンバ部８８は、内壁部７６を介して、副チャンバ部８６にＸ方向側に隣接する部屋である。副チャンバ部８８は、開口部７６Ａにより副チャンバ部８６に接続されている。

内壁部７７は、内壁部７６よりもＸ方向側に設けられており、壁面部７２Ｂから壁面部７２Ａに向かって延在している。内壁部７７は、壁面部７２Ａ側に開口部７７Ａを有する。内壁部７７は、捕集チャンバ部７２の内部において、副チャンバ部８８と副チャンバ部９０とを区分している。副チャンバ部９０は、内壁部７７を介して、副チャンバ部８８にＸ方向側に隣接する部屋である。副チャンバ部９０は、開口部７７Ａにより副チャンバ部８８に接続されている。

内壁部７８は、内壁部７７よりもＸ方向側に設けられており、壁面部７２Ａから壁面部７２Ｂに向かって延在している。内壁部７８は、壁面部７２Ｂ側に開口部７８Ａを有する。内壁部７８は、捕集チャンバ部７２の内部において、副チャンバ部９０と出口チャンバ部９２とを区分している。出口チャンバ部９２は、内壁部７８を介して、副チャンバ部９０のＸ方向側に隣接する部屋である。出口チャンバ部９２は、開口部７８Ａにより副チャンバ部９０に接続されている。

以下、このような構成を有する微粒子捕集部５２による不純物の捕集方法について説明する。図２に示すように、接続チャンバ部７１に導入された不活性ガスＧ０は、開口部７３を介して入口チャンバ部８２に導入される。入口チャンバ部８２に導入された不活性ガスＧ０は、開口部７４Ａ、副チャンバ部８４、開口部７５Ａ、副チャンバ部８６、開口部７６Ａ、副チャンバ部８８、開口部７７Ａ、副チャンバ部９０、開口部７８Ａ、をこの順で通り、出口チャンバ部９２に導入される。ここで、開口部７４Ａ、７５Ａ、７６Ａ、７７Ａ、７８Ａは、開口する位置が壁面部７２Ａ側と壁面部７２Ｂ側とで交互に異なっている。従って、不活性ガスＧ０の流路は、隣接する各副チャンバ部において変化する。

副チャンバ部内における不活性ガスＧ０の流路は、その副チャンバ部に接続される開口部同士を結ぶ方向である。例えば、副チャンバ部８４内における不活性ガスＧ０の流路は、開口部７５Ａと開口部７６Ａとを結ぶ方向である。より詳しくは、不活性ガスＧ０は、副チャンバ部８４内において壁面部７２Ｂから壁面部７２Ａに向かう方向に沿って流れ、壁面部７２Ａにおいて開口部７５Ａ側に流路を変化させ、開口部７５Ａから副チャンバ部８６内に流入する。副チャンバ部８６内に流入した不活性ガスＧ０の流路は、開口部７６Ａと開口部７７Ａとを結ぶ方向である。すなわち、副チャンバ部８６内に流入した不活性ガスＧ０は、副チャンバ部８６内において壁面部７２Ａから壁面部７２Ｂに向かう方向に沿って流れる。

このように、副チャンバ部８４内を流れる不活性ガスＧ０は、壁面部７２Ａにおいて開口部７５Ａ側に流路を変化させるため、不活性ガスＧ０中の不純物は、慣性力により壁面部７２Ａに捕集される。すなわち、この場合、微粒子捕集部５２は、副チャンバ部８４が不活性ガスＧ０の流路を形成する流路部（直線流路部）を構成し、壁面部７２Ａと開口部７５Ａとが不活性ガスＧ０の流路を折曲する流路折曲部を構成する。微粒子捕集部５２は、流路折曲部において慣性衝突を利用して不純物を捕集する慣性フィルタであるということができる。なお、副チャンバ部８６、８８、９０も、同様に流路部としての機能を発揮し、壁面部７２Ｂと開口部７６Ａ、７７Ａ、７８Ａも、同様に流路折曲部としての機能を発揮する。

なお、微粒子捕集部５２は、不活性ガスＧ０の流路を形成する流路部（直線流路部）と、不活性ガスＧ０の流路を折曲する流路折曲部とを有し、流路折曲部において不純物を捕集するものであれば、上記構成に限られない。例えば、微粒子捕集部５２は、流路部（直線流路部）を構成する管と、流路折曲部を構成し、管を折り曲げる曲げ部を有するものであってもよい。なお、ここでの直線流路部とは、直線の流路を形成するものであり、管などの直線流路部自体の形状が直線であることには限られない。

次にフィルタ捕集部５４について説明する。フィルタ捕集部５４は、不活性ガスＧ０中の不純物を吸着するフィルタである。フィルタ捕集部５４は、ミスト状になった不純物や、微粒子捕集部５２が捕集できない程度に小さい微粒子状の不純物を吸着する。フィルタ捕集部５４は、石英繊維製のフィルタ、ガラス繊維製のフィルタ、又は活性炭であるが、これに限られず、不活性ガスＧ０中の不純物を吸着し、かつ、不活性ガスＧ０を導通させるものであればよい。なお、内壁部７４、７５、７６、７７、７８も、フィルタ捕集部５４と同じように不純物を吸着する部材で形成されていてもよい。

フィルタ捕集部５４は、微粒子捕集部５２よりも検出側筒部２８側に設けられている。より詳しくは、フィルタ捕集部５４は、出口チャンバ部９２に接続されており、より詳しくは捕集チャンバ部７２の接続部７２Ｄに接続されている。微粒子捕集部５２によって不純物が捕集された不活性ガスＧ０は、フィルタ捕集部５４に導出され、フィルタ捕集部５４によって微粒子捕集部５２が捕集できなかった不純物を回収する。このように微粒子捕集部５２及びフィルタ捕集部５４の２重のフィルタによって不純物が捕集された不活性ガスＧ０は、不活性ガスＧ１として検出側筒部２８に導出される。

不活性ガスＧ０は、樹脂からなるガス管部４２内を通る。ここで、ガス管部４２は、樹脂中の有機成分が、不活性ガスＧ０の流れに伴って導出される場合がある。ガス管部４２の樹脂中の有機成分は、ガス管部４２の剥離物等の固体である場合もあるが、気体として溶出する場合がある。ここでのガス管部４２の樹脂中の有機成分は、例えば可塑剤成分であり、Ｎ−ブチルベンゼンスルホンアミド等である。気体として溶出した有機成分が検出側筒部２８内に導入された場合、この有機成分は、放出光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３中の紫外光と反応し、反射鏡６２、６６、又は光学部３１、３２、３３等の光学部品に固体として付着するおそれがある。この場合、光学部品の反射率等の光学性能が低下し、分析精度が低下する。しかし、本実施形態に係る誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、反射鏡６２、６６、及び光学部３１、３２、３３よりも不活性ガスＧ０が流れる上流部に、フィルタ部５０を有する。従って、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、ガス管部４２の樹脂中の有機成分が光学部品に付着することを抑制し、分析精度の低下を抑制することができる。

以上のように、本実施形態に係る誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、誘導結合プラズマを発生させて分析対象の元素に放出光Ｌ１を発生させて、放出光Ｌ１を出射窓部１７から出射させるプラズマ装置１０と、プラズマ装置１０に接続され、出射窓部１７から出射された放出光Ｌ１の光路の方向を変更する光路変更部２０と、光路変更部２０が光路の方向を変更した放出光を分光して検出する分光部３０と、光路変更部２０に不活性ガスを供給するガス供給部４０と、光路変更部２０とガス供給部４０とを接続し、不活性ガス中に含まれる不純物を捕集するフィルタ部５０と、を有し、ガス供給部４０は、少なくとも一部が樹脂からなるガス管部４２を有する。

この誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、不活性ガスに含まれるガス管部４２からの有機成分を、光路変更部２０よりも不活性ガスの流れの上流にあるフィルタ部５０で除去することができる。従って、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、光路変更部２０に有機成分が付着して光路変更部２０の光学的機能が低下することを抑制することで、分析精度の低下を抑制することができる。

光路変更部２０は、放出光Ｌ１の光路を変更するため、放出光Ｌ１の光路を適切に調整することができる。従って、例えば、放出光Ｌ１が放射性を有する場合であっても、放出光Ｌ１の光路を調整することで放射線が外部に放出されることを適切に抑制することができる。

また、プラズマ装置１０は、プラズマトーチ部１４と、プラズマトーチ部１４を内部に収納して光路変更部２０に接続されるトーチ収納部１６とを有する。このプラズマ装置１０は、光路変更部２０に接続されているため、放射線が外部に放出されることを適切に抑制することができる。

さらに、気体吸引部１８は、トーチ収納部１６内の気体を吸引する。従って、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、例えば放射性を有するトーチ収納部１６内の気体が外部に流出することを抑制することができる。

また、光路変更部２０は、放出光を導通する光路筒部と、光路筒部を導通した放出光を反射して光路の方向を変更する反射鏡部とを有する。この場合、反射鏡部には、放出光Ｌ１が収束するため、反射鏡部付近に固体状の有機成分が発生しやすくなる。しかし、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、不活性ガス中の有機成分をフィルタ部５０で捕集しているため、反射鏡部への有機成分の付着を適切に抑制することができる。また、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、光路筒部と反射鏡部とを有するため、好適に放出光Ｌ１の光路を調整することができる。

また、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、光路筒部内の気体を吸引する気体吸引部２９を更に有する。気体吸引部２９は、光路変更部２０内の気体を吸引する。光路変更部２０内に導入された不活性ガスは、気体吸引部２９に吸引され、光路変更部２０内を充填する。従って、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、ガス管部４２からの有機成分を含む不活性ガスが、プラズマトーチ部１４から光路変更部２０に向かう放出光Ｌ１に照射されやすい。気体状の有機成分は、放出光Ｌ１中の紫外線等と反応し、固体状の有機成分を生成する。そのためこの場合、固体状の有機成分が光路変更部２０の光学部品に付着するおそれが高くなる。しかし、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、不活性ガスが光路変更部２０内を充填しても、不活性ガス中の有機成分をフィルタ部５０で捕集しているため、固体状の有機成分の光路変更部２０の光学部品への付着を抑制し、分析精度の低下を抑制することができる。

さらに、光路筒部は、光源側筒部２１と、中間筒部２４と、検出側筒部２８とを有し、反射鏡部は、第１反射鏡部２２と第２反射鏡部２６とを有する。光源側筒部２１は、出射窓部１７から出射した放出光Ｌ１を導通する。第１反射鏡部２２は、光源側筒部２１の端部に取付けられ、光源側筒部２１を導通した放出光Ｌ１を反射して光路の方向を変更する。中間筒部２４は、一方の端部が第１反射鏡部２２に取付けられ、第１反射鏡部２２が反射した放出光Ｌ２を導通する。第２反射鏡部２６は、中間筒部２４の他方の端部に取付けられ、中間筒部２４を導通した放出光Ｌ２を反射して光路の方向を変更する。検出側筒部２８は、第２反射鏡部２６に取付けられ、第２反射鏡部２６が反射した放出光Ｌ３を、分光部３０に向けて導通する。この場合、第１反射鏡部２２と、第２反射鏡部２６とには、放出光Ｌ１が収束するため、これらの付近に固体状の有機成分が発生しやすくなる。しかし、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、不活性ガス中の有機成分をフィルタ部５０で捕集しているため、第１反射鏡部２２及び第２反射鏡部２６への有機成分の付着を適切に抑制することができる。また、光路変更部２０は、光源側筒部２１と、中間筒部２４と、検出側筒部２８と、第１反射鏡部２２と、第２反射鏡部２６とを有するため、好適に放出光Ｌ１の光路を調整することができる。ただし、光路変更部２０は、放出光の光路の方向を変更するものであれば、このような構成に限られない。

さらに、反射鏡部は、放出光を反射する反射鏡６２、６６と、反射鏡６２、６６を内部に収納する反射鏡収納部６３、６７とを有し、反射鏡収納部６３、６７は、放出光を外部から遮蔽する遮蔽部を有する。反射鏡収納部６３、６７は、放出光Ｌ１が放射線を有する場合であっても、遮蔽部により放射線が外部に出射することを抑制することができる。

さらに、フィルタ部５０は、検出側筒部２８に接続されている。従って、誘導結合プラズマ発光分光分析装置１は、不活性ガスを光路変更部２０内の全体に適切に拡散させることができる。

さらに、フィルタ部５０は不活性ガスＧ０の直線の流路を形成する直線流路部、及び直線流路部に接続されて不活性ガスＧ０の流路を折曲する流路折曲部を有し、流路折曲部において不活性ガスＧ０の不純物を捕集する微粒子捕集部５２と、微粒子捕集部５２の光路変更部２０側に設けられて不純物を吸着するフィルタ捕集部５４と、を有する。このフィルタ部５０は、微粒子捕集部５２により不活性ガスＧ０の不純物を捕集し、かつ、微粒子捕集部５２で捕集できなかった不純物を、フィルタ捕集部５４により捕集する。従って、フィルタ部５０は、不活性ガス中の不純物を適切に除去することができる。さらに、フィルタ部５０は、不純物であるガス管部４２からの有機成分が、粒子や剥離物等の固体成分であるものは微粒子捕集部５２で捕集し、例えば気体成分であるものはフィルタ捕集部５４により捕集することができる。従って、フィルタ部５０は、不純物であるガス管部４２からの有機成分を適切に除去することができる。

また、微粒子捕集部５２は、紫外線を発生させる紫外線発生部８３を有する。ガス管部４２からの気体状の有機成分は、上述のように紫外線により反応して固体成分となる。微粒子捕集部５２は、紫外線発生部８３によりガス管部４２からの気体状の有機成分を固体成分として、その固体成分を粒子捕集部５２で捕集するため、不純物であるガス管部４２からの有機成分をより適切に除去することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１ 誘導結合プラズマ発光分光分析装置
１０ プラズマ装置
１１ 容器
１２ ネブライザ
１３ チャンバ
１４ プラズマトーチ部
１５ 高周波コイル
１６ トーチ収納部
１７ 出射窓部
１８、２９ 気体吸引部
２０ 光路変更部
２１ 光源側筒部
２２ 第１反射鏡部
２４ 中間筒部
２６ 第２反射鏡部
２８ 検出側筒部
３０ 分光部
３１、３２、３３ 光学部
３４ 分光収納部
３６ 光検出部
３８ 分析部
４０ ガス供給部
４１ ガス供給装置
４２ ガス管部
５０ フィルタ部
５２ 微粒子捕集部
５４ フィルタ捕集部
６２、６６ 反射鏡
６３、６７ 反射鏡収納部
６４、６８ 面
７１ 接続チャンバ部
７２ 捕集チャンバ部
７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ 壁面部
７２Ｄ 接続部
７３、７４Ａ、７５Ａ、７６Ａ、７７Ａ、７８Ａ 開口部
７４、７５、７６、７７、７８ 内壁部
８２ 入口チャンバ部
８３ 紫外線発生部
８４、８６、８８、９０、９２ 副チャンバ部
Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２ 不活性ガス
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 放出光
Ｐ プラズマ
Ｓ 溶液
Ｘ 方向

Claims (9)

1. 誘導結合プラズマを発生させて分析対象の元素に放出光を発生させ、前記放出光を出射窓部から出射させるプラズマ装置と、
   前記プラズマ装置に接続され、前記出射窓部から出射された前記放出光の光路の方向を変更する光路変更部と、
   前記光路変更部が光路の方向を変更した前記放出光を分光して検出する分光部と、
   前記光路変更部に不活性ガスを供給するガス供給部と、
   前記光路変更部と前記ガス供給部とを接続し、前記不活性ガス中に含まれる不純物を捕集するフィルタ部と、を有し、
   前記ガス供給部は、少なくとも一部が樹脂からなるガス管部を有する、誘導結合プラズマ発光分光分析装置。
2. 前記プラズマ装置は、前記誘導結合プラズマを発生させるプラズマトーチ部と、前記プラズマトーチ部を内部に収納して前記光路変更部に接続されるトーチ収納部とを有する、請求項１に記載の誘導結合プラズマ発光分光分析装置。
3. 前記光路変更部は、前記放出光が導通する光路筒部と、前記光路筒部を導通した前記放出光を反射して光路の方向を変更する反射鏡部とを有する、請求項１又は請求項２に記載の誘導結合プラズマ発光分光分析装置。
4. 前記光路筒部内の気体を吸引する気体吸引部を更に有する、請求項３に記載の誘導結合プラズマ発光分光分析装置。
5. 前記光路筒部は、光源側筒部と、中間筒部と、検出側筒部とを有し、前記反射鏡部は、第１反射鏡部と第２反射鏡部とを有し、
   前記光源側筒部は、前記出射窓部から出射した前記放出光が導通し、
   前記第１反射鏡部は、前記光源側筒部の端部に取付けられ、前記光源側筒部を導通した前記放出光を反射して光路の方向を変更し、
   前記中間筒部は、一方の端部が前記第１反射鏡部に取付けられ、前記第１反射鏡部が反射した前記放出光が導通し、
   前記第２反射鏡部は、前記中間筒部の他方の端部に取付けられ、前記中間筒部を導通した前記放出光を反射して光路の方向を変更し、
   前記検出側筒部は、前記第２反射鏡部に取付けられ、前記第２反射鏡部が反射した前記放出光が、前記分光部に向けて導通する、請求項３又は請求項４に記載の誘導結合プラズマ発光分光分析装置。
6. 前記反射鏡部は、前記放出光を反射する反射鏡と、前記反射鏡を内部に収納する反射鏡収納部とを有し、前記反射鏡収納部は、前記放出光を外部から遮蔽する遮蔽部を有する、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ発光分光分析装置。
7. 前記フィルタ部は、前記検出側筒部に接続されている、請求項５に記載の誘導結合プラズマ発光分光分析装置。
8. 前記フィルタ部は、前記不活性ガスの直線の流路を形成する直線流路部、及び前記直線流路部に接続されて前記不活性ガスの流路を折曲する流路折曲部を有し、前記流路折曲部において前記不純物を捕集する微粒子捕集部と、前記微粒子捕集部の前記光路変更部側に設けられて前記不純物を吸着するフィルタ捕集部と、を有する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ発光分光分析装置。
9. 前記微粒子捕集部は、紫外線を発生させる紫外線発生部を有する、請求項８に記載の誘導結合プラズマ発光分光分析装置。

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