JPH08193953A - グロー放電発光分光分析装置 - Google Patents

グロー放電発光分光分析装置

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JPH08193953A
JPH08193953A JP7021119A JP2111995A JPH08193953A JP H08193953 A JPH08193953 A JP H08193953A JP 7021119 A JP7021119 A JP 7021119A JP 2111995 A JP2111995 A JP 2111995A JP H08193953 A JPH08193953 A JP H08193953A
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JP
Japan
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sample
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glow discharge
anode
block
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Pending
Application number
JP7021119A
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English (en)
Inventor
Noboru Yamashita
昇 山下
Satoshi Fujimura
聖史 藤村
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Rigaku Corp
Original Assignee
Rigaku Industrial Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/66Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
    • G01N21/67Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence using electric arcs or discharges

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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】小さな外形サイズの試料や、分析面を含む表面
全体が細かい凹凸面や多孔質の面になった試料であって
も、簡単な構成で分析を正確に行えるグロー放電発光分
光分析装置を提供する。 【構成】試料5の分析面5aを陽極ブロック3の陽極管
3dに対向させて、試料5を試料ホルダ20により支持
ブロック2に押し付ける。封止部材24をシール部材2
2を介して支持ブロック2に押し付けて、この封止部材
24と支持ブロック2とにより試料5の周囲に密封空間
26を形成する。密封空間26および支持ブロック2の
内方空間を減圧手段24a,3b,3cで真空引きす
る。陽極ブロック3と試料5との間に給電手段9により
電圧を印加してグロー放電を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、試料をスパッタリン
グしながら、発生した光を分析するグロー放電発光分光
分析装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】気体圧力が4〜10Torr程度のアルゴン
(Ar)雰囲気中で、二つの電極間に直流または高周波
の高電圧を印加すると、グロー放電が起こり、Arイオ
ンが生成される。生成したArイオンは高電界で加速さ
れ、陰極表面に衝突し、そこに存在する物質をたたき出
す。この現象をスパッタリングと呼ぶが、スパッタされ
た粒子(原子、分子、イオン)はプラズマ中で励起さ
れ、基底状態に戻る際にその元素に固有の波長の光を放
出する。この発光を分光器で分光して元素を同定する分
析法が、グロー放電発光分光分析方法と呼ばれている。
【0003】上述のグロー放電発光分光分析方法を具現
化した分析装置におけるグロー放電管として、図4に示
すような中空陽極型のグリムグロー放電管1が一般的に
用いられている。このグリムグロー放電管1は、陰極と
なる支持ブロック2と陽極ブロック3とが、絶縁物であ
るテフロンワッシャ4を介して接合されている。陽極ブ
ロック3は、アルゴンガス供給孔3aと、第1および第
2真空排気孔3b,3cとを有しおり、管内Vがアルゴ
ンの希ガス雰囲気(4〜10Torr)とされている。陽極
ブロック3には、中空陽極管3dが一体形成されてお
り、この陽極管3dは、テフロンワッシャ4を貫通し
て、試料5の表面5aに近接している。この試料5は、
その表面5aにおける分析面を囲む環状形状となったO
リングなどのシール部材6を介して、支持ブロック2に
気密状態で押し付けられている。
【0004】このグリムグロー放電管1は、陽極ブロッ
ク3と支持ブロック2との間に電源部9により高電圧を
印加してグロー放電を発生させるとともに、一般に銅か
らなる支持ブロック2を通じ試料5に負電圧を印加し、
グロー放電の発生により生成されるアルゴンの陽イオン
を試料5の表面5aに衝突させて、試料5をスパッタリ
ングするものである。また、冷却液Kを、支持ブロック
2の冷却液導入路2aからジャケット2b内に導入して
冷却液排出路2cまで送給することにより、支持ブロッ
ク2を介し試料5と中空陽極管3dを冷却している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のグロ
ー放電発光分光分析装置は、試料5の表面5aを、支持
ブロック2に埋設されたシール部材6で真空シールして
支持ブロック2に気密状態に押し付けて、その試料5に
より中空陽極管3dを収納する支持ブロック2の内方空
間(グロー放電空間)の開口部を密閉し、この内方空間
を真空引きするようになっている。したがって、分析対
象となる試料5は、表面5aがシール部材6の全周部に
接触できる大きさを有するものに限られる。さらに、内
方空間に対向する分析面を含む表面5aが平面であると
ともに、その表面5aが環状のシール部材6に対し気密
に接触できる粗度になっている必要がある。そのため、
たとえばシール部材6の直径よりも小さい幅の長方形状
の試料は、支持ブロック2に対しこれの内方空間を密閉
するよう押し付けられないので、大気成分の窒素や酸素
などが分析ガス中に混入して、大気成分元素と同一元素
を測定する場合のバックグランドの原因となったり、試
料5のスパッタリング箇所を陽極管3dの内径サイズに
限定できないなどの不都合がある。また、さらにリーク
が著しい場合には、放電を発生させるための適切な真空
度が得られないので、異常放電が発生する、スパッタ箇
所を陽極管内径サイズに限定できないなどの弊害があ
る。
【0006】一方、表面5aが平面となった試料5であ
っても、その表面5aが以下のような場合には正常な分
析が不可能となる。すなわち、図5に示すように、たと
えばミクロン単位の周期で細かい凹凸5bが存在するよ
うな表面状態であったり、表面5aが多孔質であった
り、気密性の悪い表面処理が施されていたり、あるい
は、シール部に傷があるような試料5については、この
試料5の表面5aをOリング6を介して支持ブロック2
に完全な気密状態に接触させることができない。そのた
め、内方空間を真空引きしたときに、同図に矢印で示す
ように、試料5の表面5aとOリング6との僅かな隙間
から真空漏れが生じてしまう。そこで、たとえば、試料
5の押し付け力を可能な限り強くするなどの手段を用い
て真空漏れを少なくし、支持ブロック2の内方空間にグ
ロー放電可能な真空度を得たとしても、その真空度はグ
ロー放電を安定に発生させるのに必要な一定値以上にな
らないので、正確な分析結果を得られない。また、支持
ブロック2の内方空間にグロー放電可能な真空度を得ら
れない場合には、全く分析できない。
【0007】そこで本発明は、小さな外形サイズの試料
や、分析面を含む表面全体が細かい凹凸面や多孔質の面
になった試料であっても、簡単な構成で分析を正確に行
えるグロー放電発光分光分析装置を提供することを目的
とするものである。
【0008】
【課題を解決しようとするための手段】上記目的を達成
するために、本発明に係るグロー放電発光分光分析装置
は、陽極管を有する陽極ブロックと、上記陽極管を収納
する内方空間を有する支持ブロックと、試料の分析面を
前記陽極管に対向させて前記試料を前記支持ブロックに
押し付ける試料ホルダと、シール部材を介して前記支持
ブロックに押し付けられて、前記試料の周囲に密封空間
を形成する封止部材と、前記密封空間および前記支持ブ
ロックの内方空間を真空引きする減圧手段と、前記陽極
ブロックと前記試料との間に電圧を印加してグロー放電
を発生させる給電手段とを備えている。
【0009】
【作用および効果】試料ホルダにより支持ブロックに押
し付けられた試料が、支持ブロックの凹部に取り付けら
れたOリングなどのシール部材よりも小さい外形サイズ
のもの、あるいは分析面を含む表面全体が細かい凹凸や
多孔質の面となったものである場合、この試料によりシ
ール部材を介して支持ブロックの内方空間を密閉するこ
とはできない。ところが、シール部材で真空シールして
支持ブロックに押し付けられている封止部材と支持ブロ
ックとにより、試料の周囲に密封空間が形成されている
とともに、支持ブロックの内方空間を真空引きすると同
時に、前記密封空間も真空引きする。そのため、真空引
きの開始直後に、試料の周囲の密封空間が支持ブロック
の内方空間とほぼ同圧の真空状態となり、試料とシール
部材との隙間から前記内方空間に向け空気が侵入すこと
がない。
【0010】したがって、試料により内方空間を密閉で
きなくても、密封空間で支持ブロックの内方空間を密閉
するため、支持ブロックの内方空間はグロー放電を安定
に発生させ、かつ保持できる一定値以上の真空度に真空
引きされ、高精度な分析を行える。その結果、小さな外
形サイズの試料や、分析面を含む表面全体が細かい凹凸
面や多孔質の面になった試料であっても、分析が可能に
なるとともに、高精度に測定することができる。しか
も、試料ホルダと封止部材とを付加するだけの簡単な構
成で実現できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面を
参照しながら説明する。本発明の一実施例に係るグロー
放電発光分光分析装置は、図1に示すように、グロー放
電を利用したスパッタリングにより元素に固有の波長の
光を発生するグリムグロー放電管10から放出されて、
その窓板13を透過した光Lが、分光器15に入射す
る。分光器15は、入射スリット14、この入射スリッ
ト14から入射した光Lを波長に応じて異った回折角度
で回折する回折格子16、回折光を通過させる出射スリ
ット17および回折光の強度を測定する光電子増倍管1
8を備えている。
【0012】図2は図1の分析装置におけるグリムグロ
ー放電管10の一例を示す。図2において、図4と同等
のものには同一の符号を付してある。試料5は、試料ホ
ルダ20に接触または固定されて、図示しない押圧装置
により試料ホルダ20を介して支持ブロック2に押し付
けられており、さらに、容器状の封止部材24がその開
口周端面をOリングなどのシール部材22により真空シ
ールされて支持ブロック2に気密状態に押し付けられて
おり、この封止部材24に真空排気孔24aが形成され
ている。また、試料ホルダ20はOリングなどのシール
部材22を介して封止部材24に気密状態に挿通されて
いる。封止部材24の真空排気孔24aは、陽極ブロッ
ク3の第1,第2真空排気孔3b,3cと同一の真空排
気装置または別の真空排気装置に接続されており、封止
部材24と支持ブロック2とで形成された密封空間26
は、支持ブロック2の内方空間とほぼ同圧に真空引きさ
れる。
【0013】図2には、シール部材6の径よりも小さい
幅を有する試料5を試料ホルダ20により支持ブロック
2に押し付けた場合を例示してある。この試料5は、シ
ール部材6に完全に接触できないので、シール部材6を
介して支持ブロック2の内方空間を密閉できない。とこ
ろが、シール部材22を介して支持ブロック2に押し付
けられている封止部材24と支持ブロック2とにより、
試料5の周囲に密封空間26が形成されており、分析の
開始に際して支持ブロック2の内方空間が真空引きされ
るとともに、密封空間26も真空引きされる。この真空
引きの開始直後に、試料5が配置されている密封空間2
6が支持ブロック2の内方空間とほぼ同圧の真空状態と
なる。そのため、試料5とシール部材6と隙間から内方
空間に向け空気が侵入することがない。
【0014】つぎに、上記構成の動作を説明する。図2
の陽極ブロック3と、試料ホルダ20を通して試料5と
の間に、または同図に2点鎖線で示すように、陽極ブロ
ック3と、支持ブロック2を通して試料5との間に、電
源部9により数百〜数千ボルトの高電圧を印加すると、
グロー放電を生じ、アルゴンの陽イオンが生成される。
生成されたArイオンは、陰極である試料5の分析面5
aに衝突して、この分析面5aをスパッタリングする。
それにより、試料5の分析面5aからたたき出されて剥
離した原子は、Arイオンまたは電子によって励起さ
れ、再び基底状態に戻る際に元素固有の光を放出する。
この光Lは、窓板13を透過し、図1の入射スリット1
4を通して、分光器15の回析格子16に向かう。この
回析格子16は、所定の波長の光を回析させ、出射スリ
ット17を通して、光電子増倍管18に入射させる。光
電子増倍管18は入射した光の強度を測定する。
【0015】ここで、支持ブロック2の内方空間は、封
止部材24により密閉されるので、安定したグロー放電
を発生させるのに必要な一定値以上の真空度に真空引き
され、かつその真空度に保持される。このように、試料
5により支持ブロック2の内方空間を密閉する必要がな
いので、図示の小さな外形サイズの試料のほかに、分析
面を含む表面全体が細かい凹凸面や多孔質の面になった
試料であっても、分析が可能になるとともに、安定した
グロー放電の発生により高精度に分析することができ
る。
【0016】また、本発明は、シール部材6を介して支
持ブロック2の内方空間を密閉できる大きな形状であっ
て凹凸のない平滑面となった試料5の分析を行う場合に
も効果がある。すなわち、分析の開始時に陽極ブロック
3の管内Vの真空引きを行う際に、試料5がシール部材
6に完全に密着状態となるまでの間は、試料5とシール
部材6との隙間から空気が侵入するため、初期測定デー
タに、空気に含まれたOやNの元素があらわれるといっ
た問題があったが、本発明の分析装置では、試料5の周
囲も同時に真空状態とするため、上述の問題を解消でき
る。
【0017】図3は本発明の他の実施例を示す要部の断
面図である。密閉空間26を形成するための真空排気孔
25aを有する封止部材25は、内部にスプリングのよ
うな弾性部材23を介して試料ホルダ21を備えてい
る。この試料ホルダ21に試料5を取り付けて封止部材
25を支持ブロック2に押し付けると、試料5が先に支
持ブロック2に接触したのちに、封止部材25の開口周
端面がシール部材22を介して支持ブロック2に気密状
態に押し付けられる。これにより、試料5が弾性部材2
3の復元力で試料ホルダ21を介して支持ブロック2に
押し付けられた状態で、その周囲に密閉空間26が形成
される。したがって、押圧装置としては、封止部材25
を支持ブロック2に押圧するものだけでよく、試料ホル
ダ21を押圧する装置は不要になる。また、電源部9は
陽極ブロック3と封止部材25との接続され、試料5に
は弾性部材23および試料ホルダ21を介して電圧が印
加される。
【0018】なお、図2および図3のいずれの実施例に
おいても、試料5の冷却効果を向上させる必要がある場
合には、試料ホルダ20,21に冷却媒体を流す構成と
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る分析装置の概略構成図
である。
【図2】同上分析装置に係るグリムグロー放電管の一例
を示す断面図である。
【図3】本発明の他の実施例に係る分析装置におけるグ
リムグロー放電管の要部の断面図である。
【図4】従来の分析装置におけるグリムグロー放電管の
断面図である。
【図5】同上放電管に表面に微細な凹凸が存在する試料
を押し付けた状態の断面図である。
【符号の説明】
2…支持ブロック、3…陽極ブロック、3d…陽極管、
5…試料、5a…試料の分析面、9…電源部(給電手
段)、10…グロー放電管。20,21…試料ホルダ、
22…シール部材、3b,3c,24a,25a…真空
排気孔(減圧手段)、24,25…封止部材、26…密
閉空間。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極管を有する陽極ブロックと、 上記陽極管を収納する内方空間を有する支持ブロック
    と、 試料の分析面を前記陽極管に対向させて前記試料を前記
    支持ブロックに押し付ける試料ホルダと、 シール部材を介して前記支持ブロックに押し付けられ
    て、前記試料の周囲に密封空間を形成する封止部材と、 前記密封空間および前記支持ブロックの内方空間を真空
    引きする減圧手段と、 前記陽極ブロックと前記試料との間に電圧を印加してグ
    ロー放電を発生させる給電手段とを備えたグロー放電発
    光分光分析装置。
JP7021119A 1995-01-12 1995-01-12 グロー放電発光分光分析装置 Pending JPH08193953A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010197308A (ja) * 2009-02-26 2010-09-09 Horiba Ltd 試料容器及びグロー放電分析装置
JP2013167612A (ja) * 2012-02-17 2013-08-29 Rigaku Corp グロー放電発光分光分析用試料容器およびそれを備えたグロー放電発光分光分析装置

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JP2010197308A (ja) * 2009-02-26 2010-09-09 Horiba Ltd 試料容器及びグロー放電分析装置
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20031216