JPH0576573B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子吸光分光光度計用の管状セルであ
つて、導電材料から成る管状本体を具え、この管
状本体が分光光度計内にその長軸がほぼ水平にな
るように取付けるように構成されている管状セル
に関するものである。

このような管状セル（試料セル）は通常グラフ
フアイト管を具え、加熱電流源の２個の電極間に
取付けられるように設計されている。管自体は滑
らかで、通常は円筒形をしており、中央部の管壁
に分析すべき試料を挿入する口を形成してある。
しかし、正方形の断面を有する管もあつて、これ
は英国特許第1481124号から既知である。

無炎光原子吸光分光光度計法では、電流を流す
ことによりグラフフアイト管を高温に加熱する
が、試料物質が先ず乾燥され、時として噴霧化さ
れる温度、すなわち試料内に含まれる個々の元素
が原子状態で存在する原子雲が形成されるグラフ
アイト管内の温度に達する前に灰になつてしま
う。放射線ビーム（これは試料内の識別すべき特
定の元素の共鳴線を含むと好適である）をグラフ
アイト管内にその長軸方向に沿つて通し、試料内
のその特定の元素の割合をビームの吸収から導び
く。放射線ビームは通常モノクロメータの入口ス
リツトの像として画成され、管の中心に焦点を結
ぶ。それからビームは水平方向にも垂直方向にも
中心の長方形の像から管に沿つて発散する。

このように用いる場合は、グラフアイト管はい
くつかの機能を果たす。第１にグラフアイト管は
分析すべき試料に対する担持体として働らき、第
２に、グラフアイト管を加熱して、試料を蒸発さ
せ、次に噴霧化するのに役立ち、最后にこうして
できた原子雲を保持するのに役立つ。

放射線ビームの吸収の程度、従つて原子吸光分
光光度計法の全感度は、とりわけ、管状セル内を
通る放射線ビームの通路内に存在する自由原子の
数の関数である。

而して管状セルの断面積をできるだけ小さくす
るのを望ましいとするフアクタがいくつかある。
これらのフアクタには管の温度を噴霧化温度迄高
め、噴霧化された試料を放射線ビーム内に保つの
に必要な電力が含まれる。

例えば、英国特許願第2071845A号、第
2088582A号に開示されているようにプローブま
たは英国特許願第2052788A号に開示されている
ようにプラツトフオームを用いて試料を管状セル
内に入れることが提案されている。この場合プロ
ーブまたはプラツトフオームは測定中管状セル内
にとどまる。このためプローブやプラツトフオー
ムが非常に高い温度に加熱され、可視放射線を出
す。これは管状セルも同じである。而してこの放
射線が分光光度計の検出器に入ると、放射線ビー
ムにより生じた所望の放射線を圧倒し、試料によ
り生じた吸収の測定を困難にする。従つてプロー
ブやプラツトフオームおよび管状セルから出る放
射線が検出器に入らないように検出器を配置する
ことが望ましい。またプローブやプラツトフオー
ムが一部放射線ビームを遮ぎると、検出器に入る
エネルギーが減り、その結果全体のＳ／Ｎ比が劣
化する。これらの不所望な結果を防ぐにはプロー
ブやプラツトフオームをできるだけ管状セルの底
に近くおき、最大面積の放射線ビームを使用でき
るようにする必要がある。しかし、既存の管状セ
ルではこれは小さいプローブ若しくはプラツトフ
オームを使用する（こうすると試料の容積が不所
望な低い値に下がる）かまたは大きな管状セルを
用いる（こうすると加熱に必要な電力が大きくな
り、放射線ビームの外側の容積が増すため感度が
下がる）ことを意味する。

本発明の目的は上述した問題を緩和できる無炎
光原子吸光分光光度計の管状セルを提供するにあ
る。

本発明によれば冒頭に記載した無炎光原子吸光
分光光度計の管状セルにおいて、管状本体が前述
したように分光光度計内に取付けられた時試料挿
入区域の領域で管を切つた時の横断面がこの横断
面の管の頂上と底との間の中ほどの水平線の上方
の部分の断面積がこの水平線の下方の部分の断面
積よりも小さくなるように構成したことを特徴と
する。

このような本発明に係る管状セルでは大容積の
試料を用いることができ、それでいて管状セルの
全寸法を抑えて最大化学感度（maximum
chemical sensitivity）を得ることができる。ま
た管状セルの両端間の中ほどの上面に投与開口を
形成することができる。更に管状セルの両端間の
中ほどの管状セルの底に近い部分に細長い開口を
形成することができる。

この細長い開口は分析さるべき試料を担持する
プローブを管状セル内に入れるのに用いる。そし
てこの開口は管状セルの底の近くに位置するから
プローブは検出される放射線ビームの下方にとど
まる。管状セルとプローブの温度は、噴霧化と測
定時に、可視放射線を出すようなものであるか
ら、混入を避けるために管状セルやプローブは検
出される放射線ビームの外側に位置させるのが望
ましい。上述した管状セルは投与開口と細長い開
口を設けるならば英国特許願第8305744号（特願
昭59−35475号）に開示されている方法および装
置で用いることができる。試料を管状セルの外部
でプローブにのせ、その状態で管状セル内に挿入
するならば投与開口を省くこともできる。試料を
含むプラツトフオームを管状セルに長軸方向に入
れたり、プローブの代りに細長い開口から入れた
りすることができる。

このような構成にすると試料挿入領域外の管状
セルの容積を小さくしつつ、大容積の試料を使
い、プローブを放射線ビームの下に保つことがで
きる。

管状セルの横断面形状を台形にし、その平行な
二辺を水平方向に延在させることができる。

代りに横断面形状を三角形にし、三角形の一辺
をほぼ水平方向におくことができる。

これらの形状はプローブの寸法、従つて試料容
積をできるだけ大きくしつつ、管の横断面を放射
線ビームに近づける。

管状本体を両端間の中ほどの点から両端に向け
て広げることができる。こうすると管状セルをそ
の全長に沿つて放射線ビームに近づけることがで
きる。

管状セルは全体を熱分解するグラフアイトをマ
ンドレル上に化学蒸着させることにより形成する
ことができる。

こうすると熱分解性のグラフアイトが蒸着され
るマンドレルの形状により管状セルの形状が決ま
るから、機械加工せずにかなり複雑な形状の管状
セルを作ることができる。この一方法が英国特許
第2064500号に開示されており、その内容をここ
に参考文献として含める。

いくつかの実施例を挙げて図面につき本発明を
詳細に説明する。

第１図および第２図に示すように、管状セルは
管状本体１を具え、この管状本体１が両端間の中
ほどに投与開口２を有する。第２図に見るよう
に、管の長軸方向に垂直な平面で切つた断面は半
円状の上部３と方形状の下部４とを具える。上部
３の断面積は下部４の断面積よりも小さい。上部
３と下部４の境界は第２図に見るように管の頂点
と底の間の中央に位置する仮想線５で定められ
る。

第３図および第４図に示す管状セルは第１図お
よび第２図に示した管状セルに類似するが、プロ
ーブまたはプラツトフオームを用いるのに適合す
るように修正されている。管状セルは管状本体１
１を具え、この管状本体１１がその両端のなかほ
どに投与開口１２を有する。管状本体１１の底壁
１８の近くの側壁１７に細長い開口１６を形成す
る。開口１６の目的はプローブ１９またはプラツ
トフオーム（図示せず）が管状セルの内部にアク
セスできるようにするにある。分光光度計では、
検出器がマスクされており、従つて検出器は断面
が方形の放射線ビーム２０を具える。検出器が管
の壁やプローブを見ないことが重要である。蓋
し、これらは噴霧温度で放射線を出すからであ
る。従つて、プローブ１９は検出される放射線ビ
ームの下になければならない。しかし、通常の断
面が円形の管では、これは担持される試料の寸法
に対し厳しい制約を課する。蓋し、管内のプロー
ブの位置を下げると、その侵入深さを対応して短
かくしなければならないからである。その理由は
弦の長さが短かくなるからである。これは直径の
小さい管でプローブを用いることを困難にする。
このため管の直径を大きくすると大きな試料を用
い得るが、そうすると励起された原子の大きな部
分が検出される放射線ビームの外部になり装置の
感度が下がる。第３図及び第４図に示す構造はプ
ローブにより担われる試料の寸法を制約する弦の
長さが短くなるという問題を克服し、それでいて
管状セルの断面積を大きくしないですむものであ
る。

第５図および第６図に示す管状セルは断面が三
角形状の管状本体２１を具える。両端間の中ほど
の三角形の頂点に投与開口２２を設ける。三角形
の一辺２７の底辺２８に近い部分に細長い開口２
６を設ける。第６図に見るように仮想中心線２５
の上の部分２３の断面積は仮想中心線２５の下の
部分２４の断面積よりも小さい。このようにする
と管状セルの断面積を小さく保つたまま可成り大
きな容積の試料をプローブにのせて管状セル内に
入れることができる。このように第５図および第
６図に示す管状セルを用いれば高い感度が得られ
る。

中央の高さの上部の断面積を下部の断面積より
も小さくするという条件を満たす断面形状はこれ
ら以外にも種々作れる。例えば、第５図および第
６図に示す管状セルはもつと明確な台形形状をと
つたり、管壁を凹状にしてもつとビームの形状に
合わせたりすることができる。但し、これが試料
の寸法を制限しないように注意しなければならな
い。注意すべきことはプローブを使う場合噴霧化
する前に試料が管状セルの管壁と接触してはなら
ないことである。さもないとプローブを用いる利
点が失なわれる。

第７図は本発明の管状セルの他の例を示したも
のであつて、この第７図に示す管状セルの管状本
体１３１の上部１３３は両端間の中ほどの点から
管の両端に向つてひろがつている。これに対し下
部１３４は真直ぐな壁１３８により画成され、断
面の形状と面積が管状本体の長さ方向に沿つて一
定である。管状本体の両端間の中ほどに管状本体
の底壁１３８の近くの点に細長い開口１３６を設
ける。放射線ビーム１４０は管の中ほどの点に焦
点を結ぶから底壁１３８を真直ぐにしてもプロー
ブを挿入する開口１３６のためのスペースを放射
線ビーム１４０の下にとれる。

上述した管状セルはグラフアイトから作ること
ができ、これを円筒管状セルで周知である機械加
工により形をとることができる。しかし、機械加
工で形をとることは困難で高価につくから例えば
英国特許願第2064500号に記載されているように
化学蒸着技術により管状セルを作る方が良い。第
１図ないし第６図につき述べた管状セルはこの方
法で特に簡単に作れるが、他の管状セルは蒸着さ
れた管状セルをマンドレルからはずせるようにす
るため分割マンドレルを用いることを必要とす
る。その後で投与開口およびプローブ挿入開口を
作るには機械加工が必要となることはある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明管状セルの第１の実施例の長軸
方向の外形図、第２図は第１図に示した管状セル
をＡ−Ａ面で切つた断面図、第３図は第２の実施
例の長軸方向の外形図、第４図は第３図に示した
管状セルをＢ−Ｂ面で切つた断面図、第５図は第
３の実施例の長軸方向の外形図、第６図は第５図
に示した管状セルをＣ−Ｃ面で切つた断面図、第
７図は本発明の管状セルの他の例の長軸方向断面
図である。 １……管状本体、２……投与開口、３……上
部、４……下部、５……仮想線、１１……管状本
体、１２……投与開口、１３……上部、１４……
下部、１５……仮想線、１６……開口、１７……
側壁、１８……底壁、１９……プローブ、２０…
…放射線ビーム、２１……管状本体、２２……投
与開口、２３……上部、２４……下部、２５……
仮想線、１２６……放射線ビーム、１３１……管
状本体、１３３……上部、１３４……下部、１３
６……細長い開口、１３８……底壁、１４０……
放射線ビーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子吸光分光光度計用の管状セルであつて、
   導電材料から成る管状本体を具え、この管状本体
   が分光光度計内にその長軸がほぼ水平になるよう
   に取付けるように構成されている管状セルにおい
   て、管状本体が前述したように分光光度計内に取
   付けられた時試料挿入区域の領域で管を切つた時
   の横断面がこの横断面の管の頂上と底との間の中
   ほどの水平線の上方の部分の断面積がこの水平線
   の下方の部分の断面積よりも小さくなるように構
   成したことを特徴とする管状セル。 ２ 管状セルの上面の両端間のなかほどのところ
   に投与開口を形成したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の管状セル。 ３ 管状セルの底に近くその両端間の中ほどのと
   ころに細長い開口を形成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載のセル。 ４ 横断面形状を台形とし、その平行な二辺を水
   平方向に延在させたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第３項のいずれか一つの項に記
   載の管状セル。 ５ 横断面形状を三角形とし、この三角形の一辺
   をほぼ水平としたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第３項のいずれか一つの項に記載
   の管状セル。 ６ 管状本体をその両端間の中ほどの一点から両
   端の方に向けて広げたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第５項のいずれか一つの項に
   記載の管状セル。 ７ 全体を熱分解性グラフアイトをマンドレル上
   に化学蒸着することにより形成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
   か一つの項に記載の管状セル。