JPH0711483B2 - 原子吸光分析装置 - Google Patents

原子吸光分析装置

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JPH0711483B2
JPH0711483B2 JP63239308A JP23930888A JPH0711483B2 JP H0711483 B2 JPH0711483 B2 JP H0711483B2 JP 63239308 A JP63239308 A JP 63239308A JP 23930888 A JP23930888 A JP 23930888A JP H0711483 B2 JPH0711483 B2 JP H0711483B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スペクトル吸収を利用した原子吸光分析装置
に関する。
〔従来の技術〕
原子吸光分析法は、周知のように試料をバーナ、管状炉
等で霧化し、この霧化された元素分析領域に特定のスペ
クトルを通過させ、この時のスペクトル吸収(原子吸光
度)を利用して試料の分析、測定が行われる。この原子
吸光分析法は、重金属等の金属元素の微量濃度測定に好
適である。
ところで、原子吸光分析法では、測定に際して元素分析
領域に多量の共存物質が存在すると、見かけの吸光(光
散乱や分子吸収等)が起り、測定誤差が生じるため、そ
れらの補正(いわゆるバツクグラウンド補正)を必要と
する。バツクグラウンド補正には、代表的なものに連続
スペクトル光源(例えば重水素ランプ)を用いたものが
あり、その他に、最近ではゼーマン効果を利用する方法
や、スペクトルの自己反転を利用したバツクグラウンド
補正が提案されている。
これらのバツクグラウンド補正のうち、連続スペクトル
光源を用いたものは、周知のように特定のスペクトルを
元素分析領域に通過させる他に、連続スペクトルを元素
分析領域に通過させ、連続スペクトルの吸収値をバツク
グラウンド補正値として用いるもので、一般試料の測定
に広く用いられている。
また、スペクトルの自己反転を利用したものは、特開昭
57-160047号公報や文献「分光研究」第35巻第1号(198
6・大道寺英弘著)に論じられているように、中空陰極
ランプからの特定スペクトルが、高電流の放電で自己反
転(自己吸収)する現像を利用する。具体的には、中空
陰極ランプ(ホローカソードランプ)に通常使用する低
電流(5〜20mA)と、これよりもはるかに大きい高電流
(200〜600mA)とを交互に流す。このうち、中空陰極ラ
ンプに高電流を流して生じるスペクトルは、スペクトル
中心付近で自己吸収作用によるスペクトル強度の低下
(反転)が生じる。このように自己反転しているスペク
トルでは、当然元素分析領域を通過した時の原子吸光値
(スペクトル吸収値)も低下する。そして、この自己反
転したスペクトルを元素分析領域で通過させた時の原子
吸光値を見かけの吸収(光散乱、分子吸収等)とみなし
てバツクグラウンド補正が行われる。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述した自己反転や連続スペクトル光源を用いたもの
は、光源に対する電流制御や光源の選択等でバツクグラ
ウンド補正を行い得、バツクグラウンド補正のメカニズ
ムが簡略な利点を有する。しかしながら、いずれの方法
も検量線の直線或いは直線に近い範囲が狭く、そのた
め、原子吸光分析法の測定濃度範囲(ダイナミツクレン
ジ)が狭く、その拡大化が望まれていた。
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、原子吸光分析法の弱点であつた測定濃度
範囲の狭さを改良することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するために、試料の特定元素
の分析を行なう原子吸光分析装置において、 前記特定元素のスペクトルを発する特定スペクトル光源
と、 連続スペクトルを発する連続スペクトル光源と、 前記特定スペクトル光源に低電流と高電流の少なくとも
2種類の電流を、及び前記連続スペクトル光源にも所定
の電流を夫々時間制御して流すことで、これらの光源か
らそれぞれ吸収感度の異なるスペクトルを発生させる電
流制御手段と、 試料を霧化させて前記吸収感度の異なるスペクトルを通
過させる元素分析領域と、 前記元素分析領域で吸収されるスペクトル吸収を検出す
る手段と、 前記元素分析領域で吸収される前記特定スペクトル光源
の低電流及び高電流の各スペクトルの吸収値A1,A2及び
前記連続スペクトル光源のスペクトル吸収値ADから、A1
とADとの差,A1とA2との差,A2とADとの差を演算する演
算手段とを備え、 且つ、前記演算手段は、予め特定元素に対する既知の試
料濃度範囲において前記同様のスペクトル吸収値A1とAD
との差に基づき作成した検量線W1,A1とA2との差に基づ
き作成した検量線W2,A2とADとの差に基づき作成した検
量線W3を有し、未知の試料濃度の各スペクトルの吸収値
A1,A2,ADから算出したA1とADとの差,A1とA2との差,
A2とADとの差の大きさに応じて、使用すべき検量線を前
記検量線W1,W2,W3の中から選択し、この選択された検
量線に基づき試料の濃度を求めるよう設定してなる。
〔作用〕
特定元素のスペクトルを発する光源(例えば中空陰極ラ
ンプ)に低電流を流し、その時に生じるスペクトルが元
素分析領域を通過した時に得られるスペクトル吸収値
は、一般の原子吸光分析法で得られる値と同じである
(この吸収値をA1とする)。
一方、特定元素のスペクトルを発する光源に高電流を流
した時に生じるスペクトルの元素分析領域でのスペクト
ル吸収値は、上記吸収値A1の10〜30%である(この吸収
値をA2とする)。
他方、連続スペクトル光源(例えば重水素ランプ)に電
流を流した時に生じるスペクトルの元素分析領域でのス
ペクトル吸収値は、吸収値A1の0.1%以下である(この
吸収値をADとする)。このA1,A2,ADの吸収感度を第3
図に示す。
本発明では、未知の試料濃度の各スペクトルの吸収値
A1,A2,ADから算出したA1とADとの差,A1とA2との差,
A2とADとの差を演算手段により算出する。また、演算手
段は、第4図に示すように、予め特定元素に関する既知
の試料濃度範囲において前記同様のスペクトル吸収値A1
とADとの差に基づき作成した検量線W1,A1とA2との差に
基づき作成した検量線W2,A2とADとの差に基づき作成し
た検量線W3を有する。
そして、未知の試料濃度の各スペクトルの吸収値A1
A2,ADから算出したA1とADとの差,A1とA2との差,A2
ADとの差の大きさに応じて、使用すべき検量線を前記検
量線W1,W2,W3の中から選択し、この択された検量線に
基づき試料の濃度を求め詳る。以下、この試料濃度測定
について、述する。ここで、A1とA2との差,A1とADとの
差,A2とADとの差は次のようになる。
A1−A2:通常の原子吸光測定の70〜90%の吸収値 A1−AD:通常の原子吸光測定とほぼ同等の吸収値 A2−AD:通常の原子吸光測定の30〜10%の吸収値 第4図は、元素分析領域での試料濃度に対する吸光度
(スペクトル吸収値)の関係を表わすもので、W1はA1
ADの検量線、W2はA1−A2の検量線、W3はA2−ADの検量線
である。
これらの検量線W1,W2,W3によつて、バツクグラウンド
補正の伴うスペクトル吸収値から、そのスペクトル吸収
値に対応する試料濃度を求めることができる。すなわ
ち、W1,W3ではADが、W2ではA2がバツクグラウンド補正
値となる。
第4図の検量線W1,W2,W3からも明らかなように、検量
線の直線範囲の最も大きいものは、W3検量線(A2−AD
減算パターン)、次いでW2検量線(A1−A2の減算パター
ン)、W1検量線(A1−ADの減算パターン)となる。ここ
で、W3の直線範囲はW1に較べて極めて大きく、例えばW1
の場合に較べて約10倍濃度の高い試料の測定が可能とな
る。
一方、検量線の傾きは、直線範囲が狭いほど大きくな
り、W1が最も大きく、次いでW2,W3の順となる。
本発明は、W1,W2,W3の検量線のいずれかを選択して試
料の濃度測定を行うが、これは、例えば検量線の直線範
囲と傾きの両者を考慮して任意に行う。
具体的には、第4図の例においては、試料濃度O〜C2
領域(範囲)では、W1,W2,W3の全てが直線範囲にある
が、この場合には、検量線の傾きが大きいほど試料濃度
に対応するスペクトル吸収値の読取り信号が大きく、読
取り精度が高いので、W1の検量線を使用するのが好まし
い。
例えば、測定対象となる試料(未知の試料濃度のもの)
のA1−ADの差がW1検量線のa1点ある場合、A1−A2の差が
W2検量線のa2点にある場合、A2−ADの差がW3検量線のa3
点にある場合には、a1点をスペクトル吸収値として選択
する。但し、A1−ADの如く連続スペクトル光源のスペク
トル吸収値ADをバツクグラウンド補正値として用いる場
合、試料によつては、試料中の他の多量に共存する物質
により、補正がオーバーになる(例えば鉄鋼中の微量金
属の分析時や、アンチモン分析時の鉛の共存等)ことも
あるので、この場合には、このような問題のないW2検量
線(自己反転によるバツクグラウンド補正を伴つた原子
吸光法)を使用する。
また、試料濃度C2〜C4領域では、W1検量線は非直線とな
るため、検量線W2,W3のいずれかが選択される。この場
合には、W2の方がW3より傾き特性が大きくスペクトル吸
収値の読み取り精度に勝るので、W2検量線換言すれば検
出信号A1−A2の差から試料濃度を求める。例えばC3の試
料濃度の時に、各検量線に3種類のスペクトル吸収値
a4,a5,a6がそれぞれ存在するが、この場合にはa5が選
択される。なお、C2〜C4の領域でW2検量線を用いた場
合、この領域ではW2検量線の信号(スペクトル吸収値)
レベルが高くなつているので、スペクトル吸収値を精度
良く読み取ることができる。
また、試料濃度C4〜Cn領域では、W1検量線の他にW2検量
線も非直線となるため、W3検量線換言すれば検出信号A2
−ADの差から試料濃度を求める。例えば、C6の試料濃度
の時に、各検量線に3種類のスペクトル吸収値a7,a8
a9がそれぞれ存在するが、この場合にはa9が選択され
る。なお、C4〜Cnの領域でW3検量線を用いた場合、この
領域では、W3検量線の信号レベルが高くなつているの
で、スペクトル吸収値を精度良く読み取ることができ
る。そして、このW3検量線を使用することで、従来より
濃度測定範囲を大幅に拡げることが可能となる。
〔実施例〕
本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
第1図は本実施例の原子吸光分析システムのブロツク構
成図で、1は中空陰極ランプ、2は重水素ランプ、3,4
はランプ電源、5はビームコンバイナ、6は元素分析領
域(試料の霧化された領域)、7は分光器、8は検知器
(光電変換器)、9はプリアンプ、10は同期整流器、11
は同期信号発生器(電流制御器)、12は対数変換器、13
は演算器、14は濃度変換器である。
このうち、同期信号発生器11は、ランプ電源3及び4を
制御することで、中空陰極ランプ1及び重水素ランプ2
に流れる電流を制御する。具体的には、第2図に示すよ
うに、中空陰極ランプ1に通常の低電流I1、高電流I
2を、及び重水素ランプ3に電流IDを時系列に一定周期
で一定時間流す。I1は約10mA、I2は200〜400mA程度であ
る。このようにして、中空陰極ランプ1及び重水素ラン
プ2には、3種類の発光強度の光が時期を異にして発せ
られる。
これらの光は、ビームコンバイナ5を介して同一光軸上
を通り、元素分析領域6の特定元素により原子吸光され
る。本実施例では、バーナを用いて試料の原子化(霧
化)を図つているが、石英セルやグラフアイト炉を用い
てもよい。両ランプの光は、その後分光器7に導びかれ
目的波長のスペクトルが取出され、検知器8で電気信号
に変換される。電気信号はプリアンプ9で増幅され、同
期整流器10で弁別され、その後、対数変換器12で吸光度
変換される。
演算器13は、吸光度変換された各信号A1,A2,AD(ここ
で、A1は中空陰極ランプ1に低電流I1を流した時の吸光
度信号、A2は中空陰極ランプに高電流I2を流した時の吸
光度信号、ADは重水素ランプ2に高電流を流した時の吸
光度信号である)を任意に組合せて減算する。減算のパ
ターンは、A1−A2,A1−AD,A2−ADの三通りである。以
上の3種類の信号A1,A2,ADの組合せ演算(A1−AD,A1
−A2,A2−AD)は、演算手段13を用いて常に行われる。
A1,A2,ADの吸収感度(一定濃度試料における吸光度)
は、発明の〔作用〕の項でも第3図に基づき述べたよう
に、A1は一般の原子吸光分析法で得られる値と同じ、A2
はA1の10〜30%,A3はA1の0.1%以下である。前述のA1
−A2,A1−AD,A2−ADの減算を行うことで、これらのい
ずれの各パターンからもバツクグラウンド補正された信
号を得ることができる。
第4図のW1は、既知したようにA1−ADの減算で得られた
検量線、W2はA1−A2の減算で得られた検量線、W3はA2
ADの減算で得られた検量線であり、演算手段13は、第4
図に示すように特定元素の既知の試料濃度範囲において
作成したW1,W2,W3の検量線を有し、これを下記の如く
選択する機能を有する。W1,W2,W3のいずれの検量線を
用いて試料(特定元素の試料濃度が未知なもの)の濃度
測定を行うかは、A1−AD,A1−A2,A2−ADのスペクトル
吸収値の大きさに対応して予め設定してある。例えば、
発明の〔作用〕の項でも詳述したように、試料濃度O〜
C2の領域ではW1検量線を、試料濃度C2〜C4の領域ではW2
検量線を、C4〜Cnの領域ではW3検量線を選択する。
そして、演算手段13で求められたバツクグラウンド補正
後のスペクトル吸収値が濃度変換器14で濃度に変換さ
せ、表示手段等を通して表示される。
しかして本実施例によれば、吸収感度の異なる3種類以
上のスペクトル吸収値を常に組み合せ減算して、見かけ
の吸収(バツクグラウンド吸収)を補正すると同時に、
3種類の検量線を試料濃度(スペクトル吸収値)に応じ
て選択し、特にW1,W2の検量線の直線範囲を超えた場合
には、W1,W2より直線範囲が大幅に拡大されたW3検量線
を使用することで、測定可能な濃度範囲を精度を低下さ
せることなく従来よりも大幅に拡大させることができ
る。
しかも、本実施例は、中空陰極ランプと重水素ランプの
電流制御といつた、簡略な手法で前述の測定濃度範囲の
拡大を図り得るので、測定メカニズムの簡略化を図り得
る。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、電流制御により生じた少
なくとも2種以上の特定スペクトルと、連続スペクトル
に基づくスペクトル吸収値を組合せ演算することで、バ
ツクグラウンド補正の伴なつた原子吸光分析が可能とな
り、しかも3種類の検量線を使い分けることで濃度測定
範囲を従来よりも大幅に拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、第2
図は上記実施例に用いる光源からの光強度信号図、第3
図は連続スペクトル光源及び特定スペクトル光源からの
スペクトルが元素分析領域を通過した時の吸収感度特性
図、第4図は連続スペクトル光源及び特定スペクトル光
源からのスペクトルが元素分析領域を通過した時のスペ
クトル吸収値を組合せ減算して得た検量線図である。 1……特定スペクトル光源(中空陰極ランプ)、2……
連続スペクトル光源(重水素ランプ)、3,4……ランプ
電源、6……元素分析領域、8……スペクトル吸収検出
手段、11……電流制御手段(同期信号発生器)、13……
演算手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料の特定元素の分析を行なう原子吸光分
    析装置において、 前記特定元素のスペクトルを発する特定スペクトル光源
    と、 連続スペクトルを発する連続スペクトル光源と、 前記特定スペクトル光源に低電流と高電流の少なくとも
    2種類の電流を、及び前記連続スペクトル光源にも所定
    の電流を夫々時間制御して流すことで、これらの光源か
    らそれぞれ吸収感度の異なるスペクトルを発生させる電
    流制御手段と、 これらの吸収感度の異なるスペクトルを通過させる元素
    分析領域と、 前記元素分析領域で吸収されるスペクトル吸収を検出す
    る手段と、 前記元素分析領域で吸収される前記特定スペクトル光源
    の低電流及び高電流の各スペクトルの吸収値A1,A2及び
    前記連続スペクトル光源のスペクトル吸収値ADから、A1
    とADとの差,A1とA2との差,A2とADとの差を演算する演
    算手段とを備え、 且つ、前記演算手段は、予め特定元素に関する既知の試
    料濃度範囲において前記同様のスペクトル吸収値A1とAD
    との差に基づき作成した検量線W1,A1とA2との差に基づ
    き作成した検量線W2,A2とADとの差に基づき作成した検
    量線W3を有し、未知の試料濃度の各スペクトルの吸収値
    A1,A2,ADから算出したA1とADとの差,A1とA2との差,
    A2とADとの差の大きさに応じて、使用すべき検量線を前
    記検量線W1,W2,W3の中から選択し、この選択された検
    量線に基づき試料の濃度を求めるよう設定してなること
    を特徴とする原子吸光分析装置。
JP63239308A 1988-09-24 1988-09-24 原子吸光分析装置 Expired - Lifetime JPH0711483B2 (ja)

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JPH0287044A JPH0287044A (ja) 1990-03-27
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JPS5558439A (en) * 1978-10-27 1980-05-01 Hitachi Ltd Optical system for atomic light absorption analyzer
JP2590307B2 (ja) * 1985-12-23 1997-03-12 株式会社島津製作所 原子吸光分析装置

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