JP6784986B2 - スプレーチャンバー、試料霧化導入装置、分析装置および試料中の成分分析方法 - Google Patents
スプレーチャンバー、試料霧化導入装置、分析装置および試料中の成分分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6784986B2 JP6784986B2 JP2019517549A JP2019517549A JP6784986B2 JP 6784986 B2 JP6784986 B2 JP 6784986B2 JP 2019517549 A JP2019517549 A JP 2019517549A JP 2019517549 A JP2019517549 A JP 2019517549A JP 6784986 B2 JP6784986 B2 JP 6784986B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spray chamber
- pipe portion
- sample
- additional gas
- introduction
- 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.)
- Active
Links
- 239000007921 spray Substances 0.000 title claims description 136
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims description 63
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 title claims description 27
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 140
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 62
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 37
- 239000006199 nebulizer Substances 0.000 claims description 27
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 claims description 20
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 118
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 27
- 238000001095 inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 14
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 10
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 6
- -1 fluororesin Substances 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 3
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 238000012847 principal component analysis method Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910021654 trace metal Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
- G01N27/622—Ion mobility spectrometry
- G01N27/623—Ion mobility spectrometry combined with mass spectrometry
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/0012—Apparatus for achieving spraying before discharge from the apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/24—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas with means, e.g. a container, for supplying liquid or other fluent material to a discharge device
- B05B7/2402—Apparatus to be carried on or by a person, e.g. by hand; Apparatus comprising containers fixed to the discharge device
- B05B7/2405—Apparatus to be carried on or by a person, e.g. by hand; Apparatus comprising containers fixed to the discharge device using an atomising fluid as carrying fluid for feeding, e.g. by suction or pressure, a carried liquid from the container to the nozzle
- B05B7/2408—Apparatus to be carried on or by a person, e.g. by hand; Apparatus comprising containers fixed to the discharge device using an atomising fluid as carrying fluid for feeding, e.g. by suction or pressure, a carried liquid from the container to the nozzle characterised by the container or its attachment means to the spray apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/24—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas with means, e.g. a container, for supplying liquid or other fluent material to a discharge device
- B05B7/2402—Apparatus to be carried on or by a person, e.g. by hand; Apparatus comprising containers fixed to the discharge device
- B05B7/2405—Apparatus to be carried on or by a person, e.g. by hand; Apparatus comprising containers fixed to the discharge device using an atomising fluid as carrying fluid for feeding, e.g. by suction or pressure, a carried liquid from the container to the nozzle
- B05B7/2424—Apparatus to be carried on or by a person, e.g. by hand; Apparatus comprising containers fixed to the discharge device using an atomising fluid as carrying fluid for feeding, e.g. by suction or pressure, a carried liquid from the container to the nozzle the carried liquid and the main stream of atomising fluid being brought together downstream of the container before discharge
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/24—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas with means, e.g. a container, for supplying liquid or other fluent material to a discharge device
- B05B7/2489—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas with means, e.g. a container, for supplying liquid or other fluent material to a discharge device an atomising fluid, e.g. a gas, being supplied to the discharge device
- B05B7/2497—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas with means, e.g. a container, for supplying liquid or other fluent material to a discharge device an atomising fluid, e.g. a gas, being supplied to the discharge device several liquids from different sources being supplied to the discharge device
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
- G01N21/714—Sample nebulisers for flame burners or plasma burners
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
- H01J49/0431—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for liquid samples
- H01J49/0445—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for liquid samples with means for introducing as a spray, a jet or an aerosol
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
- H01J49/0431—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for liquid samples
- H01J49/0445—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for liquid samples with means for introducing as a spray, a jet or an aerosol
- H01J49/045—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for liquid samples with means for introducing as a spray, a jet or an aerosol with means for using a nebulising gas, i.e. pneumatically assisted
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
- H01J49/105—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation, Inductively Coupled Plasma [ICP]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Description
ネブライザーにより霧化された試料液滴を含むガス流が導入される試料導入口部と、
上記試料導入口部へ導入された上記ガス流の少なくとも一部を外部へ排出する排出口部と、
一方の端部に上記試料導入口部を有し他方の端部に上記排出口部を有し、上記導入されたガス流の流路となる流路管部と、
を有し、
上記流路管部は、一方の端部に上記排出口部を有する第一管部と、一方の端部に上記試料導入口部を有する第二管部と、を有し、
上記第一管部は、上記排出口部を有する端部とは反対の端部を含む円筒部を有し、かつ上記排出口部の側に向かって内径が小さくなる円錐部を有し、
上記第二管部は、上記試料導入口部を有する端部とは反対の端部を含む円筒部を有し、上記第二管部の円筒部の外径は、上記第一管部の円筒部の内径より小さく、
上記第一管部の円筒部と上記第二管部の円筒部とが少なくとも一部で重なり合うことにより構成された二重管部を有し、
上記二重管部の外側側面に、アディショナルガス導入用開口およびこのアディショナルガス導入用開口を介して上記二重管部内にアディショナルガスを導入する導入路となるアディショナルガス導入管部を有する、スプレーチャンバー、
に関する。
分析対象試料液中の成分を、上記分析装置により分析することを含み、
上記ネブライザーにより霧化された上記試料液の液滴を含むガス流が上記スプレーチャンバーの流路管部に流通される際、上記アディショナルガス導入管部からのアディショナルガスの導入を行うことを更に含む、試料液中の成分分析方法
に関する。
更に本発明の一態様によれば、上記スプレーチャンバーを含む試料霧化導入装置、この試料霧化導入装置を含む分析装置、およびこの分析装置を用いる試料液中の成分分析方法を提供することができる。
本発明の一態様にかかるスプレーチャンバーは、ネブライザーにより霧化された試料液滴を含むガス流が導入される試料導入口部と、上記試料導入口部へ導入された上記ガス流の少なくとも一部を外部へ排出する排出口部と、一方の端部に上記試料導入口部を有し他方の端部に上記排出口部を有し、上記導入されたガス流の流路となる流路管部と、を有する。上記流路管部は、一方の端部に上記排出口部を有する第一管部と、一方の端部に上記試料導入口部を有する第二管部と、を有する。上記第一管部は、上記排出口部を有する端部とは反対の端部を含む円筒部を有し、かつ上記排出口部の側に向かって内径が小さくなる円錐部を有する。上記第二管部は、上記試料導入口部を有する端部とは反対の端部を含む円筒部を有する。ただし上記第二管部の円筒部の外径は、上記第一管部の円筒部の内径より小さい。そして、上記スプレーチャンバーは、上記第一管部の円筒部と上記第二管部の円筒部とが少なくとも一部で重なり合うことにより構成された二重管部を有し、上記二重管部の外側側面に、アディショナルガス導入用開口およびこのアディショナルガス導入用開口を介して上記二重管部内にアディショナルガスを導入する導入路となるアディショナルガス導入管部を有する。
図5は、誘導結合プラズマ分析装置のスプレーチャンバーとして広く用いられているスコット型スプレーチャンバーの一例を示す概略図(側面図)である。
図5に示すスコット型スプレーチャンバー(スコットダブルパススプレーチャンバー)20では、試料液がネブライザー21において霧化されて生成された試料液滴が、キャリアガスとともにガス流として導入される。スコット型スプレーチャンバー20は、スプレーチャンバー全体が二重管構造を有する管状部材であって、試料液滴を含むガス流がネブライザーから二重管の内管22内へ導入される。そしてスプレーチャンバー20内では、液滴の粒径の違いによる液滴の重さの違いを利用して、重力差によって粒径の小さな液滴と粒径の大きな液滴が選別される。粒径の小さな液滴は、二重管の外管23内を経てスプレーチャンバー上方から(図5に示す態様では排出口24から)排出されて分析部に導入される。これに対し、粒径の大きな液滴はスプレーチャンバー内の下方に落下し、図5に示す態様ではスプレーチャンバー下方に設けられた廃液口25からスプレーチャンバー外部へ廃液される。
これに対し本発明の一態様にかかる上記スプレーチャンバーでは、上記二重管部から導入されるアディショナルガスが、試料液滴の壁面付着ロスを低減することに寄与することができる。詳しくは、二重管部に導入されるアディショナルガスが、二重管部から第一管部の円錐部に向かって壁面に沿ってらせん状に旋回するアディショナルガス流をもたらし、このアディショナルガス流が壁面への液滴の付着を抑制するとともに試料液滴を取り込み試料液滴を排出口に導く役割を果たすことにより、試料液滴の壁面付着ロスを低減することができる。
以下、本発明の一態様にかかるスプレーチャンバーについて、更に詳細に説明する。
一方、第二管部12は、第二管部の一方の端部を含む円筒部120と他方の端部を含む試料導入口部121とが連通している。
以上の構造を有する第一管部11と第二管部12とによって、流路管部13が構成されている。更に、第一管部11と第二管部12との接続部において、両管部の円筒部が重なり合って二重管部100が構成されている。二重管部とは、第一管部の円筒部の端部開口と第二管部の円筒部の端部開口との間の部分である。したがって二重管部の両端は開口であるが、開口で囲まれる仮想平面を、以下では底面と呼ぶ。図2Aおよび図2Bに示す態様では、第一管部11と第二管部12とは別部材であって、第一管部11の円筒部112の端部開口に、第二管部12の円筒部120を挿入することにより両管部が接続されて流路管部13が構成されている。例えば、第一管部11の円筒部112が、端部においてテーパー状に先細り端部開口の内径が第二管部12の円筒部120の端部開口の外径と略同一の形状であることにより、両管部を接続して形成される二重管部100に導入されるアディショナルガスが、両管部の接続部から外部に漏出することを抑制することができる。または、シール部材等により接続部の密閉性を確保してもよい。なお接続部の密閉性については、アディショナルガスの漏出を完全に防ぐことは必須ではなく、二重管部に導入されたアディショナルガスがガス流となって流れることを妨げない程度の漏出は許容されるものとする。または、第一管部と第二管部とを一体成形して流路管部を構成してもよい。
一方、Z方向がY方向に対して傾斜している場合、試料導入口部の中心軸方向と略同一の方向から試料液滴を含むガス流をスプレーチャンバー内に導入すると、試料液滴の少なくとも一部が第二管部の円筒部の壁面と衝突し易くなる。第二管部の円筒部の壁面と衝突すると、液滴は衝突粉砕され、より微細な液滴となることができるため、スプレーチャンバーから排出される液滴がより微細化される傾向がある。試料液滴の微細化は、分析装置の分析部における感度の安定性の観点から好ましい。したがって、安定性を重視する場合には、Z方向はY方向に対して傾斜していることが好ましく、例えばθ2は10°〜60°の範囲であることが好ましい。
一方、第二管部の試料導入口部は、ネブライザーから試料液滴を含むガス流を導入するための開口を有する限り、その形状および長さは特に限定されるものではない。試料導入口部は、通常、ネブライザー先端を挿入する挿入口部となる。試料導入口部は、例えば円筒形状を有することができるが、上記の通り形状は特に限定されるものではない。
本発明の一態様は、上記スプレーチャンバーおよびネブライザーを含む試料霧化導入装置に関する。
本発明の一態様は、本発明の一態様にかかる試料霧化導入装置および分析部を含む分析装置に関する。
角度θ3は、分析部への試料導入効率と粒径選別能との両観点を考慮すると、20°〜90°の範囲であることがより好ましく、20°〜70°の範囲であることが更に好ましく、20°〜50°の範囲であることが一層好ましく、20°〜30°の範囲であることがより一層好ましい。
本発明の一態様は、
分析対象試料液中の成分を、本発明の一態様にかかる分析装置により分析することを含み、
上記ネブライザーにより霧化された上記試料液の液滴を含むガス流が上記スプレーチャンバーの流路管部に流通される際、上記アディショナルガス導入管部からのアディショナルガスの導入を行うことを更に含む、試料液中の成分分析方法、
に関する。以下に、上記成分分析方法について、更に詳細に説明する。
ただし本発明は、シリコン試料の金属不純物汚染評価に限らず、様々な分野における成分分析に適用することができ、適用することにより分析感度の向上を達成することができる。
以下において、スプレーチャンバーのアディショナルガス導入管部にはポリテトラフルオロエチレン製チューブを接続してガスの導入を行い、廃液管部にはポリ塩化ビニル製チューブを接続して廃液を行った。また、以下に記載の実施例のスプレーチャンバーの第一管部および第二管部はガラス製であった。
市販のICP−MSのスプレーチャンバーを、θ1=90°である点を除き図4Aおよび図4Bに示す態様のスプレーチャンバーに変更して実施例1のICP−MSを準備した。実施例1のICP−MSにおいて、θ1=90°、θ2=0°、θ3=30°、第一管部の円錐部の最大内径は45.0mm、円錐部の長さと円錐部の最大内径との比(長さ/最大内径)は0.5、二重管部の長さは20.0mm、アディショナルガス導入用開口ならびに二重管部および第二管部の廃液用開口の直径は3.0mm、第一管部の円筒部の内径(最大内径)は45.0mm、第二管部の円筒部の外径は42.0mm、スプレーチャンバー全長は130.0mmであった。
実施例1のICP−MSにおいて、0.2ppb(体積基準)の115Inを含む0.5規定硝酸水溶液(試料液)の分析を行った。ネブライザーにより試料液をキャリアガス(アルゴンガス;流量0.75L/min)を用いて霧化して試料液滴を含むガス流を生成し、この試料液滴を含むガス流をスプレーチャンバーの試料導入管部からスプレーチャンバーの流路管部へ導入した(試料液滴量(噴霧量):100μL/min)。上記ガス流が流路管部に流通している間、アディショナルガスとしてアルゴンガスを流量約0.4L/minでアディショナルガス導入管部からアディショナルガス導入用開口を介して二重管部へ導入し続けた。分析は10回行い、10回の分析でそれぞれ得られたInイオンの信号強度の算術平均を求めた。
比較のため比較例1として、スプレーチャンバーとして図5に示す態様のスコット型スプレーチャンバー(スコットダブルパススプレーチャンバー)を用いた点以外は実施例1と同様の方法で上記試料液の分析を10回行い、10回の分析でそれぞれ得られたInイオンの信号強度の算術平均を求めた。こうして比較例1で得られたInイオンの信号強度(算術平均)を1.0として、実施例1のICP−MSを用いた分析により得られたInイオンの信号強度(算術平均)を比較例1に対する相対値として求めたところ、表1に示す値であった。
円錐部の長さを変えることにより円錐部の長さと円錐部の最大内径との比(長さ/最大内径)を変えた点以外は実施例1と同様にして、実施例2〜4のICP−MSを準備した。実施例2〜4のICP−MSを用いて上記と同様に試料液の分析を行い得られた信号強度(算術平均)を比較例1に対する相対値として表1に示す。
一方、表2に示す信号強度のばらつきは、円錐部の長さと最大内径との比(長さ/最大内径)が大きくなるほど小さくなっている。なお実施例1では、円錐部の壁面に微量の液滴付着が確認されたが、そのような液滴付着は実施例2〜4では確認されなかった。
分析感度(信号強度)のばらつきが小さいことは、分析結果の信頼性向上の観点から好ましい。分析感度(信号強度)のばらつきをより一層低減する観点からは、円錐部の長さと最大内径との比(長さ/最大内径)は、表2に示す結果に基づき、0.8以上であることが好ましいと言える。
θ1および/または二重管部の長さを表3に示すように変更した点以外、実施例1と同様にICP−MSを準備し試料液の分析を行った。
各実施例について得られた信号強度(10回の分析の算術平均)を、実施例1と同様に比較例1に対する相対値として表3に示す。表3に示すように、実施例5〜実施例8において信号強度(相対値)は1.0超であり、従来のスプレーチャンバーを用いたICP−MS(比較例1)と比べて分析感度(信号強度)の向上が可能であったことが確認できる。なお実施例8では、円錐部の壁面に微量の液滴付着が確認されたが、そのような液滴付着は実施例5〜7では確認されなかった。
市販のICP−MSのスプレーチャンバーを、図1〜図3Cに示す態様のスプレーチャンバーに変更して実施例9のICP−MSを準備した。実施例9のICP−MSにおいて、θ1=90°、θ2=10°、θ3=30°、第一管部の円錐部の最大内径は50.0mm、円錐部の長さと円錐部の最大内径との比(長さ/最大内径)は0.5、二重管部の長さは20.0mm、アディショナルガス導入用開口ならびに二重管部および第二管部の廃液用開口の直径は3.0mm、第一管部の円筒部の内径(最大内径)は45.0mm、第二管部の円筒部の外径は42.0mm、スプレーチャンバー全長は130.0mmであった。
実施例9のICP−MSを用いて実施例1と同様に試料液の分析を行い得られた信号強度を、実施例1と同様に比較例1に対する相対値として表4に示す。
また、実施例9について、上記と同様に信号強度のばらつき(実施例3に対する相対値)も求めた。
θ2=45°とした点以外は実施例9と同様に実施例10のICP−MSを準備した。
実施例10のICP−MSを用いて実施例1と同様に試料液の分析を行い得られた信号強度を、実施例1と同様に比較例1に対する相対値として表4に示す。
また、実施例10について、上記と同様に信号強度のばらつき(実施例3に対する相対値)を求めた。
θ2=60°とした点以外は実施例9と同様に実施例11のICP−MSを準備した。
実施例11のICP−MSを用いて実施例1と同様に試料液の分析を行い得られた信号強度を、実施例1と同様に比較例1に対する相対値として表4に示す。
また、実施例11について、上記と同様に信号強度のばらつき(実施例3に対する相対値)を求めた。
また、実施例2と実施例9〜11との対比からは、信号強度のばらつきは実施例9〜11が実施例2よりも小さいことが確認された。
以上の結果から、信号強度のより一層の向上を優先するならば、θ2は0°〜10°であることが好ましく、信号強度の向上と信号強度のばらつきの低減の両立を優先するならば、θ2は10°〜60°の範囲が好ましいと言える。
Claims (17)
- ネブライザーにより霧化された試料液滴を含むガス流が導入される試料導入口部と、
前記試料導入口部へ導入された前記ガス流の少なくとも一部を外部へ排出する排出口部と、
一方の端部に前記試料導入口部を有し他方の端部に前記排出口部を有し、前記導入されたガス流の流路となる流路管部と、
を有し、
前記流路管部は、一方の端部に前記排出口部を有する第一管部と、一方の端部に前記試料導入口部を有する第二管部と、を有し、
前記第一管部は、前記排出口部を有する端部とは反対の端部を含む円筒部を有し、かつ前記排出口部の側に向かって内径が小さくなる円錐部を有し、
前記第二管部は、前記試料導入口部を有する端部とは反対の端部を含む円筒部を有し、前記第二管部の円筒部の外径は、前記第一管部の円筒部の内径より小さく、
前記第一管部の円筒部と前記第二管部の円筒部とが少なくとも一部で重なり合うことにより構成された二重管部を有し、
前記二重管部の外側側面に、アディショナルガス導入用開口および該アディショナルガス導入用開口を介して前記二重管部内にアディショナルガスを導入する導入路となるアディショナルガス導入管部を有する、スプレーチャンバー。 - 前記アディショナルガス導入管部の中心軸方向と、前記第一管部の円筒部の中心軸方向とのなす角度は、90°〜130°の範囲である、請求項1に記載のスプレーチャンバー。
- 前記アディショナルガス導入用開口は、前記二重管部の外側側面の第二管部寄りの位置に位置する、請求項1または2に記載のスプレーチャンバー。
- 前記二重管部の長さは、10.0mm〜30.0mmの範囲である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のスプレーチャンバー。
- 前記第一管部の円筒部の内径と前記第二管部の円筒部の外径との差は、1.0mm〜6.0mmの範囲である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のスプレーチャンバー。
- 前記第一管部の円錐部の長さと円錐部の最大内径との比(長さ/最大内径)は、0.5〜3.0の範囲である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のスプレーチャンバー。
- スプレーチャンバーの全長が80.0mm〜200.0mmの範囲である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のスプレーチャンバー。
- 前記試料導入口部の中心軸方向と前記第一管部の円筒部の中心軸方向となす角度は、10°〜60°の範囲である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のスプレーチャンバー。
- 前記試料導入口部の中心軸方向と前記第一管部の円筒部の中心軸方向とは同一方向である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のスプレーチャンバー。
- 前記第一管部および前記第二管部は、ガラス、石英またはフッ素樹脂製の部材である、請求項1〜9のいずれか1項に記載のスプレーチャンバー。
- 前記二重管部の外側側面に、廃液用開口および該廃液用開口を介して前記二重管部内から外部へ廃液する廃液路となる廃液管部を有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載のスプレーチャンバー。
- スプレーチャンバーおよびネブライザーを含み、
前記スプレーチャンバーは、請求項1〜11のいずれか1項に記載のスプレーチャンバーである、試料霧化導入装置。 - 請求項12に記載の試料霧化導入装置および分析部を含む分析装置。
- 前記試料霧化導入装置が設置された設置面の水平方向と、前記スプレーチャンバーの第一管部の円筒部の中心軸方向とがなす角度は、20°〜90°の範囲である、請求項13に記載の分析装置。
- 誘導結合プラズマ分析装置であって、前記分析部はプラズマトーチを含む、請求項13または14に記載の分析装置。
- 誘導結合プラズマ質量分析装置である、請求項15に記載の分析装置。
- 分析対象試料液中の成分を、請求項14〜16のいずれか1項に記載の分析装置により分析することを含み、
前記ネブライザーにより霧化された前記試料液の液滴を含むガス流が前記スプレーチャンバーの流路管部に流通される際、前記アディショナルガス導入管部からのアディショナルガスの導入を行うことを更に含む、試料液中の成分分析方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017095156 | 2017-05-12 | ||
JP2017095156 | 2017-05-12 | ||
PCT/JP2018/016508 WO2018207606A1 (ja) | 2017-05-12 | 2018-04-24 | スプレーチャンバー、試料霧化導入装置、分析装置および試料中の成分分析方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018207606A1 JPWO2018207606A1 (ja) | 2020-03-12 |
JP6784986B2 true JP6784986B2 (ja) | 2020-11-18 |
Family
ID=64105551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019517549A Active JP6784986B2 (ja) | 2017-05-12 | 2018-04-24 | スプレーチャンバー、試料霧化導入装置、分析装置および試料中の成分分析方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11648574B2 (ja) |
JP (1) | JP6784986B2 (ja) |
KR (1) | KR102288662B1 (ja) |
CN (1) | CN110603441B (ja) |
DE (1) | DE112018002448T5 (ja) |
TW (1) | TWI670752B (ja) |
WO (1) | WO2018207606A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2020218788A1 (en) | 2019-02-04 | 2021-08-12 | Glass Expansion Pty. Limited | Analytic nebuliser |
JP7471576B2 (ja) | 2020-04-23 | 2024-04-22 | 株式会社Sumco | 試料導入装置、誘導結合プラズマ分析装置および分析方法 |
JP7471575B2 (ja) * | 2020-04-23 | 2024-04-22 | 株式会社Sumco | 試料導入装置、誘導結合プラズマ分析装置および分析方法 |
US11579092B2 (en) | 2020-04-23 | 2023-02-14 | Sumco Corporation | Sample introduction device, inductively coupled plasma analyzing device and analyzing method |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4926021A (en) | 1988-09-09 | 1990-05-15 | Amax Inc. | Reactive gas sample introduction system for an inductively coupled plasma mass spectrometer |
JP2852838B2 (ja) * | 1992-09-10 | 1999-02-03 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 誘導結合プラズマ質量分析装置 |
JPH06102249A (ja) * | 1992-09-22 | 1994-04-15 | Yokogawa Electric Corp | 高周波誘導結合プラズマ質量分析装置 |
JPH09159610A (ja) * | 1995-12-07 | 1997-06-20 | Jeol Ltd | 試料導入安定化機構を備えたプラズマ分析装置 |
JP3831415B2 (ja) * | 1997-01-03 | 2006-10-11 | エムディーエス インコーポレーテッド | 乾燥器付噴霧室 |
US5969352A (en) * | 1997-01-03 | 1999-10-19 | Mds Inc. | Spray chamber with dryer |
JPH11326165A (ja) | 1998-05-18 | 1999-11-26 | Yokogawa Analytical Systems Inc | 試料液の霧化導入装置 |
US6177669B1 (en) * | 1998-09-28 | 2001-01-23 | Varian, Inc. | Vortex gas flow interface for electrospray mass spectrometry |
GB9911336D0 (en) | 1999-05-15 | 1999-07-14 | Graseby Dynamics Ltd | Separation and collection of analyte materials |
JP4112780B2 (ja) * | 2000-05-31 | 2008-07-02 | 株式会社島津製作所 | 液体クロマトグラフ質量分析装置 |
JP2001357815A (ja) | 2000-06-16 | 2001-12-26 | Jeol Ltd | ネブライザー |
CN2619257Y (zh) | 2003-06-03 | 2004-06-02 | 西安索坤技术开发有限公司 | 双层多头火焰燃烧器 |
JP4491607B2 (ja) | 2005-03-03 | 2010-06-30 | 国立大学法人 千葉大学 | 全量導入型ネブライザー対応シースガス導入型スプレーチャンバー |
US7981365B2 (en) | 2005-09-15 | 2011-07-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Electrospray coating of aerosols for labeling and identification |
JP2008157895A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Horiba Ltd | 試料導入装置 |
US9186607B1 (en) * | 2010-09-21 | 2015-11-17 | Elemental Scientific, Inc. | Dual spray chamber |
EP2771667B1 (en) | 2011-10-26 | 2017-01-04 | Fluidigm Canada Inc. | Sample transferring apparatus for mass cytometry |
JP5965743B2 (ja) | 2012-06-27 | 2016-08-10 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | Icp装置及び分光分析装置並びに質量分析装置 |
GB201216412D0 (en) * | 2012-09-14 | 2012-10-31 | Shimadzu Corp | Apparatus for providing gaseous sample ions/molecules and a corresponding method |
JP6213775B2 (ja) * | 2014-01-21 | 2017-10-18 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 噴霧器および分析装置 |
CN204429018U (zh) | 2015-02-05 | 2015-07-01 | 中牛集团有限公司 | 喷浆干燥机尾气处理装置 |
CN105929012B (zh) | 2016-04-13 | 2018-11-09 | 中国科学院生态环境研究中心 | 雾化室、采用其的进样系统和icp-ms |
JP6889772B2 (ja) * | 2016-05-18 | 2021-06-18 | パーキンエルマー・ヘルス・サイエンシーズ・カナダ・インコーポレイテッドPerkinelmer Health Sciences Canada, Inc. | 噴霧チャンバ及びそれらを利用する方法 |
-
2018
- 2018-04-24 DE DE112018002448.2T patent/DE112018002448T5/de active Pending
- 2018-04-24 JP JP2019517549A patent/JP6784986B2/ja active Active
- 2018-04-24 US US16/611,334 patent/US11648574B2/en active Active
- 2018-04-24 WO PCT/JP2018/016508 patent/WO2018207606A1/ja active Application Filing
- 2018-04-24 CN CN201880030245.5A patent/CN110603441B/zh active Active
- 2018-04-24 KR KR1020197034069A patent/KR102288662B1/ko active IP Right Grant
- 2018-05-09 TW TW107115728A patent/TWI670752B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20200078806A1 (en) | 2020-03-12 |
WO2018207606A1 (ja) | 2018-11-15 |
US11648574B2 (en) | 2023-05-16 |
TW201901740A (zh) | 2019-01-01 |
CN110603441A (zh) | 2019-12-20 |
KR20190139290A (ko) | 2019-12-17 |
DE112018002448T5 (de) | 2020-02-20 |
TWI670752B (zh) | 2019-09-01 |
KR102288662B1 (ko) | 2021-08-10 |
CN110603441B (zh) | 2022-06-03 |
JPWO2018207606A1 (ja) | 2020-03-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6784986B2 (ja) | スプレーチャンバー、試料霧化導入装置、分析装置および試料中の成分分析方法 | |
JP5240806B2 (ja) | プラズマを用いて試料をイオン化もしくは原子化して分析を行う分析装置用の噴霧器および分析装置 | |
AU2015200183B2 (en) | Nebulizer and analyzer | |
CN107209124A (zh) | 在线移送的分析样品的分析系统 | |
US9541479B2 (en) | Apparatus and method for liquid sample introduction | |
JP7402654B2 (ja) | 単一粒子誘導結合プラズマ質量分析(sp-icp-ms)を用いたナノ粒子の自動検出 | |
US5477048A (en) | Inductively coupled plasma mass spectrometer | |
US9804183B2 (en) | Apparatus and method for liquid sample introduction | |
US20130148118A1 (en) | Spark chamber for optical emission analysis | |
US9165751B1 (en) | Sample atomization with reduced clogging for analytical instruments | |
WO2005062883A2 (en) | Demountable direct injection high efficiency nebulizer for inductively coupled plasma mass spectrometry | |
US8063337B1 (en) | Mass spectrometry injection system and apparatus | |
JP7471576B2 (ja) | 試料導入装置、誘導結合プラズマ分析装置および分析方法 | |
JP2021175968A (ja) | 試料導入装置、誘導結合プラズマ分析装置および分析方法 | |
Burgener et al. | Nebulization systems | |
US11579092B2 (en) | Sample introduction device, inductively coupled plasma analyzing device and analyzing method | |
US20230115355A1 (en) | Omni-directional particulate extraction inlet | |
JP2008275372A (ja) | プラズマ分析装置及びプラズマ分析方法 | |
US10440807B1 (en) | Torch assembly | |
WO2022107302A1 (ja) | スプレーチャンバー、スプレーチャンバー用補助具、試料霧化導入装置および試料霧化導入装置の作動方法 | |
WO2019053850A1 (ja) | 液体クロマトグラフ | |
JP2024080785A (ja) | スプレーチャンバー | |
JP2023155217A (ja) | フロー制御デバイス | |
JPS5883237A (ja) | 粉体エ−ロゾル発生装置 | |
JP2019012038A (ja) | 試料導入部品及び試料導入方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191106 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20191108 |
|
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: 20201006 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201016 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6784986 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |