JPH02105052A - 元素分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高温度のマイクロ波プラズマ中に試料を導入し
て解離し、中性原子、励起原子、イオンなどを発生させ
て元素分析を行う装置に係り、特に上記プラズマを安定
に発生させた高感度で信頼性の高い装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の元素分析装置におけるプラズマ発生手段としでは
、例えば、スペクトロケミ力・アクタ、第３７Ｂ巻（１
９８２年）、第５８３頁から第５９２頁（Ｓｐｅｃｔｒ
ｏｃｈｉｍｉｃａ　Ａｃｔａ　、　Ｖ　ｏ　ｌ　、　３
７　Ｂ　ｒＮα７　（１９８２）、ｐｐ５８３−５９２
）において論じられている５ｕｒｆａｔｒｏｎと呼ばれ
ているものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のマイクロ波プラズマは１００Ｗないし２
００Ｗ程度の少ない電力で維持されていた。高性能の元
素分析装置を実現するためにはより高温のプラズマにす
る必要が有るため、より入力電力を増やさなければなら
ない、ところが上記従来技術ではマイクロ波プラズマで
発生する熱によって周囲のマイクロ波空胴やマイクロ波
立体回路が熱膨張して変形することについてなんら考慮
されていなかった。このため、入力電力を増やそうとす
るとマイクロ波立体回路などの熱膨張による変形によっ
て１本来絶縁されているべき所が接触して短絡したり、
異常な電磁界によってプラズマを安定に維持できなくな
ったりする。また、プラズマ発生部分が石英管により仕
切られている場合には石英管がプラズマで発生する熱に
よって軟化して変形したり変質するという不都合があっ
た。

本発明はこれらの問題点を解決することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、プラズマ発生部と、その周辺のマイクロ波
立体回路との間に冷却用媒体を流し、プラズマ発生部お
よびその周辺部を強制冷却することによって解決できる
。

〔作用〕

強制冷却することによって上記立体回路や石英管の温度
を低下させることができる。したがって。

熱膨張による変形、熱による軟化や表面の変質、さらに
異常な放電を防止できる。

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図（ａ）、（ｂ）により
説明する。本実施例はマイクロ波プラズマをイオン源と
する質敏分析装置であり、第１図（ａ）は全体構成図、
同図（ｂ）はマイクロ波プラズマ発生部および試料導入
部付近の詳細図である。マグネトロン１２０で発生した
２４５０Ｍ）１ｚのマイクロ波電力は方形導波管１２１
．３スタブチユーナ１２２を経て、円形同軸導波管に伝
播する６円形同軸導波管は内導体３１と外導体３２とで
構成されている。内導体３１は数層導波ＩＷ１２１の一
面に固定され、外導体３２は放湿導波管１２１の他の一
面に固定されている。内導体３１の先端にはスリットが
入れられてアンテナ部５０を構成しており、その内部に
Ｔ　Ｅ　Ｏｆモードの電磁界が生じている。内導体３１
の内部には石英製の三重管が設置されている。プラズマ
を形成するためのアルゴンガスは、アルゴンボンベ１０
３から中間の石英管４０に、入口４０’よりアンテナ部
５０の内部に供給される。アルゴンガスはマイクロ波電
力によって放電しプラズマ９０が形成される。このプラ
ズマ９０は例えば大気圧中の放電で、効率良くマイクロ
波電力を吸収するので高温になっている。さらに１周辺
部はど電磁界が強いので、周辺部はどより高温になって
おり、周囲に熱を拡散している。アルゴンボンベ１０３
から出たアルゴンガスはネプライザ（霧化器）１０４に
送られ、試料１０５もネプライザ１０４に送られて霧化
される。霧化された試料はアルゴンガスとともに内側の
石英管４１の入口４１′より入りプラズマ９ｏの中心部
に供給される。上述したようにプラズマ９０は周辺部は
ど高温になっており、導入された試料は効率良くプラズ
マ９０中に留まり、したがって試料のイオン化も効率良
く行われる。プラズマ９０中のイオンはａｔ分析部１３
０のサンプリング・オリフィス１３１より、前置真空室
１３２に吸入される。前置真空室１３２の圧力は数ｔｏ
ｒｒ程度であり、差動排気されている。イオンはさらに
スキーマ・オリフィス１３３を通過して質量分離された
後イオン検出Ｈ？１１３４に入り測定される。

一方、冷却用ガスとして空気が圧縮機２００を通って外
側の石英管４２の入口４２′より送りこまれる。空気は
プラズマ周辺部を冷却し、外部へ排出される。上述した
ように内導体３１や石英管はプラズマ９０によって熱せ
られているが、空気により冷却されているため温度の上
昇が抑えられ、熱膨張したり軟化したりすることがない
。

本発明の他の実施例を第２図により説明する。

本実施例はマイクロ波プラズマを用いた発光分光分析装
置である。マグネトロン（図示せず）で発生した２　４
５０　Ｍ　Ｈｚのマイクロ波電力は方形導波管１２１を
経て、円形同軸導波管に伝播する。

円形同軸導波管は内導体３１と外導体３２とで構成され
ている。内導体３１は方形導波管１２１の一面に固定さ
れ、外導体３２は方形導波管１２１の他の一面に接続さ
れている。内導体３１の先端にはスリットが入れられて
アンテナ部５０を構成しており、その内部にＴＥｏｌモ
ードの電磁界が生じている。内導体３１の内部には石英
製の三重管が設置されており、第１図の実施例と同様に
、アルゴンガスおよび霧化された試料が導入される。

一方冷却用ガスは外側の石英管４２に入口４２′から導
入される。入口４２′はアルゴンガスおよび霧化された
試料の入口４０’　、４１’　と反対側に設けられてい
る。マイクロ波プラズマ９０は高温になっており、周囲
に熱を放出している。このため石英管や内導体３１は熱
せられるが、冷却ガスにて冷却されているため、なんら
不都合を生じることがない。すなわち高温のプラズマ９
０中で試料は効率良く解離され、試料原子もしくはイオ
ンの密度も高く、さらに励起温度も高い。プラズマ９０
中で発光した試料原子もしくはイオンに特有な波長の光
はレンズ１０６により分光器１０７の入口スリット上に
結像させる。ビデオデータターミナル１０９から分析対
象元素を入力することによって、計算機１０８からの信
号により分光器１０７は分析対象元素に対応した波長を
順次選択してその発光強度を測定し、計算機１０８はデ
イスプレィ装置１１０に測定値を送る。

本実施例によれば、信頼性を損なうことなく大きなマイ
クロ波電力を安定に供給することができるので、高温の
プラズマを安定に実現でき、より高感度な発光分析装置
が実現できる。また、本実施例では冷却用ガスの出口が
プラズマ発生部と異なる場所に設けられているので、プ
ラズマは冷却用ガスによって気流の乱れを受けず、非常
に安定なプラズマを形成できる。

上記実施例ではプラズマ用ガスとしてアルゴンガスを冷
却用ガスとして空気を用いたが、他のガスであってもよ
いのはもちろんである。例えばプラズマ用ガスとしてヘ
リウムガスを、冷却用ガスとして窒素ガスであってもよ
い、また、プラズマ用ガスとして窒素ガスを、冷却用ガ
スとして空気を用いることもできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、マイクロ波立体回路や石英管の温度上
昇が抑えられるので熱膨張したり酸化せず、信頼性の高
い装置が実現できる。また、大きなマイクロ波電力を入
れることができるので、高温のプラズマが実現でき、よ
り高感度な元素分析装置が実現できる。

以上、実施例を用いて詳しく説明したが、特に本発明は
ＴＥｏｚモードのマイクロ波電磁界の中で発生している
マイクロ波プラズマの場合に特に有効である。それはこ
のプラズマが特に周辺部で高温になるためである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）および第２図は本発明の実施例を
示す図である。 ３１・・円形同軸導波管の内導体、３２・・・円形同軸
導波管の外導体、５０・・・アンテナ部、９０・・・プ
ラズマ、１２０・・・マグネトロン、１２１・・・方形
導波管、１３０・・・質量分析器、２００・・・圧縮機
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高周波電力によつて発生したプラズマを用いた元素
   分析装置において、プラズマ発生部と、その周辺の高周
   波立体回路との間に冷却用媒体を流すことを特徴とする
   元素分析装置。 ２、上記プラズマはＴＥ＿０＿１モードの高周波電磁界
   の中で発生していることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項の元素分析装置。