JPH0875654A - グロー放電発光分光分析方法およびその装置 - Google Patents
グロー放電発光分光分析方法およびその装置Info
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- JPH0875654A JPH0875654A JP6241806A JP24180694A JPH0875654A JP H0875654 A JPH0875654 A JP H0875654A JP 6241806 A JP6241806 A JP 6241806A JP 24180694 A JP24180694 A JP 24180694A JP H0875654 A JPH0875654 A JP H0875654A
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- 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
- G01N21/66—Systems 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
- G01N21/67—Systems 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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Abstract
(57)【要約】
【目的】融点が低い物質や、熱分解を生じる物質につい
ても、分析を可能にするだけでなく、定量分析を高精度
に行えるグロー放電発光分光分析方法およびその装置を
提供する。 【構成】ペルチェ効果を利用した電子冷却装置２４によ
って試料１を冷却するとともに、電子冷却装置２４を温
度制御手段２５により制御して、試料１の分析面２ａの
温度を、当該試料１の融点以下または熱分解温度以下の
一定温度に保持する。
ても、分析を可能にするだけでなく、定量分析を高精度
に行えるグロー放電発光分光分析方法およびその装置を
提供する。 【構成】ペルチェ効果を利用した電子冷却装置２４によ
って試料１を冷却するとともに、電子冷却装置２４を温
度制御手段２５により制御して、試料１の分析面２ａの
温度を、当該試料１の融点以下または熱分解温度以下の
一定温度に保持する。
Description
【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、発生した光を分光器で分析するグロー放電
発光分光分析方法およびその装置に関するものである。
グしながら、発生した光を分光器で分析するグロー放電
発光分光分析方法およびその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。かかる分析方法にお
いては、発光状態を安定させる目的で、試料や装置を冷
却している。
（Ａｒ）雰囲気中で、二つの電極間に高電圧を印加する
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。かかる分析方法にお
いては、発光状態を安定させる目的で、試料や装置を冷
却している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この発明者
らは、ビスマス、半田、鉛のような低融点の金属や、有
機皮膜（絶縁皮膜）を有する試料について分析したとこ
ろ、これらの試料では、安定したデータが得られなかっ
た。
らは、ビスマス、半田、鉛のような低融点の金属や、有
機皮膜（絶縁皮膜）を有する試料について分析したとこ
ろ、これらの試料では、安定したデータが得られなかっ
た。
【０００４】その原因について検討したところ、上記の
ような低融点金属では、スパッタリング時の試料表面の
温度が融点よりも高くなり、そのため、試料表面が融解
するためであると推測される。すなわち、かかる分析方
法においては、試料の原子化をスパッタリング効果で行
うものであり、熱的な変化によって行うものではないか
ら、試料表面が融解すると、安定した放電が持続せず、
時としてアーク放電への移行が生じたり、スパッタリン
グが著しく不安定となる。そのため、安定したデータが
得られない。
ような低融点金属では、スパッタリング時の試料表面の
温度が融点よりも高くなり、そのため、試料表面が融解
するためであると推測される。すなわち、かかる分析方
法においては、試料の原子化をスパッタリング効果で行
うものであり、熱的な変化によって行うものではないか
ら、試料表面が融解すると、安定した放電が持続せず、
時としてアーク放電への移行が生じたり、スパッタリン
グが著しく不安定となる。そのため、安定したデータが
得られない。
【０００５】一方、有機皮膜については、試料表面が熱
分解の温度以上になるためであると推測される。すなわ
ち、有機皮膜については、試料表面が融解または熱分解
することにより、試料表面の物理的、化学的な性質が変
化し、皮膜が剥がれたり、あるいは皮膜にひびが生じた
りする。そのため、やはり安定したデータが得られな
い。
分解の温度以上になるためであると推測される。すなわ
ち、有機皮膜については、試料表面が融解または熱分解
することにより、試料表面の物理的、化学的な性質が変
化し、皮膜が剥がれたり、あるいは皮膜にひびが生じた
りする。そのため、やはり安定したデータが得られな
い。
【０００６】また、試料における分析面の反対側の面に
冷却水を用いた冷却装置を押し当てて、冷却装置に一定
水温の冷却水を一定水量流すことにより、試料を冷却す
ることが行われている。このような冷却手段では、この
冷却により上述の低融点の試料における融解や有機皮膜
の熱分解といった現象が発生しなくなったとしても、ス
パッタリングによる発熱により試料の分析面の温度がス
パッタリング時間の経過に伴って上昇し、この温度上昇
に伴ってスパッタリング速度が徐々に速くなる。その結
果、発光強度が徐々に増大するため、試料の成分元素の
濃度分布を正確に測定することができない。
冷却水を用いた冷却装置を押し当てて、冷却装置に一定
水温の冷却水を一定水量流すことにより、試料を冷却す
ることが行われている。このような冷却手段では、この
冷却により上述の低融点の試料における融解や有機皮膜
の熱分解といった現象が発生しなくなったとしても、ス
パッタリングによる発熱により試料の分析面の温度がス
パッタリング時間の経過に伴って上昇し、この温度上昇
に伴ってスパッタリング速度が徐々に速くなる。その結
果、発光強度が徐々に増大するため、試料の成分元素の
濃度分布を正確に測定することができない。
【０００７】たとえば、図４は、鉄（Ｆｅ）の濃度分布
が均一な組成の基板の表面に炭素（ｃ）が均一な濃度で
分布する組成の有機皮膜を有する試料の分析結果を示し
たもので、ａが炭素の特性曲線、ｂが鉄の特性曲線であ
る。同図において、正しい特性曲線を仮想線で示してい
る。上述のような冷却力が常に一定の冷却手段を用いた
場合、炭素および鉄の発光強度はスパッタリング時間の
経過に伴って徐々に増大しており、炭素および鉄の濃度
があたかも試料の内部に向かって徐々に増大しているか
のような誤った測定データになっている。
が均一な組成の基板の表面に炭素（ｃ）が均一な濃度で
分布する組成の有機皮膜を有する試料の分析結果を示し
たもので、ａが炭素の特性曲線、ｂが鉄の特性曲線であ
る。同図において、正しい特性曲線を仮想線で示してい
る。上述のような冷却力が常に一定の冷却手段を用いた
場合、炭素および鉄の発光強度はスパッタリング時間の
経過に伴って徐々に増大しており、炭素および鉄の濃度
があたかも試料の内部に向かって徐々に増大しているか
のような誤った測定データになっている。
【０００８】また、試料の定量分析は、通常、単一の試
料対象物から複数の試料を切り出し、それらの測定デー
タの平均値に基づいて判定される。このとき、これら試
料の大きさにばらつきがあると、その形状の大きさに応
じて試料の熱容量がそれぞれ異なるため、各試料に対し
同一に冷却を施していても、試料の分析面のスパッタリ
ングによる温度上昇がそれぞれに異なる結果となる。そ
のため、やはり正確な定量分析を行えない。
料対象物から複数の試料を切り出し、それらの測定デー
タの平均値に基づいて判定される。このとき、これら試
料の大きさにばらつきがあると、その形状の大きさに応
じて試料の熱容量がそれぞれ異なるため、各試料に対し
同一に冷却を施していても、試料の分析面のスパッタリ
ングによる温度上昇がそれぞれに異なる結果となる。そ
のため、やはり正確な定量分析を行えない。
【０００９】そこで本発明は、融点が低い物質や、熱分
解を生じる物質についても、分析を可能にするだけでな
く、定量分析を高精度に行えるグロー放電発光分光分析
方法およびその装置を提供することを目的とするもので
ある。
解を生じる物質についても、分析を可能にするだけでな
く、定量分析を高精度に行えるグロー放電発光分光分析
方法およびその装置を提供することを目的とするもので
ある。
【００１０】
【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方法
は、試料に陽イオンを衝突させることにより、上記試料
をスパッタリングするとともに、上記陽イオンまたは電
子によって励起された原子から発生する光の測定強度に
基づいて試料の分析を行うグロー放電発光分光分析方法
において、ペルチェ効果を利用した電子冷却装置によっ
て上記試料を冷却しながら、この試料の分析面の温度
を、当該試料の融点以下または熱分解温度以下の一定温
度に保持することを特徴としている。
するために、本発明に係るグロー放電発光分光分析方法
は、試料に陽イオンを衝突させることにより、上記試料
をスパッタリングするとともに、上記陽イオンまたは電
子によって励起された原子から発生する光の測定強度に
基づいて試料の分析を行うグロー放電発光分光分析方法
において、ペルチェ効果を利用した電子冷却装置によっ
て上記試料を冷却しながら、この試料の分析面の温度
を、当該試料の融点以下または熱分解温度以下の一定温
度に保持することを特徴としている。
【００１１】また、本発明に係るグロー放電発光分光分
析装置は、ペルチェ効果を利用して上記試料を冷却する
電子冷却装置と、上記試料の分析面の温度が当該試料の
融点以下または熱分解温度以下の一定温度を保持するよ
う上記電子冷却装置を制御する温度制御手段とを備えた
ことを特徴としている。
析装置は、ペルチェ効果を利用して上記試料を冷却する
電子冷却装置と、上記試料の分析面の温度が当該試料の
融点以下または熱分解温度以下の一定温度を保持するよ
う上記電子冷却装置を制御する温度制御手段とを備えた
ことを特徴としている。
【００１２】
【作用および効果】これらの発明によれば、ペルチェ効
果を利用した応答速度の速い電子冷却装置によりスパッ
タリングによる発熱を効率的に吸熱して、低融点の試料
の分析面の温度を、当該試料の融点以下に保持するの
で、スパッタリングの際に試料の分析面が融解しないか
ら、かかる低融点の物質についても分析が可能になる。
また、熱分解を生じるおそれのある試料の分析面の温度
を、同様の冷却手段により当該試料の熱分解温度以下に
保持するので、スパッタリングの際に分析面が熱分解し
ないから、たとえば有機皮膜などについても分析が可能
になる。
果を利用した応答速度の速い電子冷却装置によりスパッ
タリングによる発熱を効率的に吸熱して、低融点の試料
の分析面の温度を、当該試料の融点以下に保持するの
で、スパッタリングの際に試料の分析面が融解しないか
ら、かかる低融点の物質についても分析が可能になる。
また、熱分解を生じるおそれのある試料の分析面の温度
を、同様の冷却手段により当該試料の熱分解温度以下に
保持するので、スパッタリングの際に分析面が熱分解し
ないから、たとえば有機皮膜などについても分析が可能
になる。
【００１３】しかも、試料の形状の大小やスパッタリン
グによる発熱量にかかわらず、試料の分析面の温度を、
当該試料の融点以下または熱分解温度以下に設定した一
定値を保持するよう制御するので、スパッタリング速度
を常に一定に保つことができる。したがって、試料の定
量分析を高精度に行うことができる。
グによる発熱量にかかわらず、試料の分析面の温度を、
当該試料の融点以下または熱分解温度以下に設定した一
定値を保持するよう制御するので、スパッタリング速度
を常に一定に保つことができる。したがって、試料の定
量分析を高精度に行うことができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の好ましい一実施例について図
面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施例
に係るグロー放電発光分光分析装置の概略構成を示す。
このグロー放電発光分光分析装置は、グロー放電を利用
した試料１へのスパッタリングにより元素に固有の波長
の光を発生させるグリムグロー放電管４と、このグリム
グロー放電管４から放出されてその窓板８を透過した光
Ｌが入射スリット９を通して入射する分光器１０とを備
えている。分光器１０は、入射した光Ｌを波長に応じて
異った回折角度で回折させる回折格子１１、回折光を通
過させる出射スリット１３および回折光の強度を測定す
る光電子増倍管１２を備えている。
面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施例
に係るグロー放電発光分光分析装置の概略構成を示す。
このグロー放電発光分光分析装置は、グロー放電を利用
した試料１へのスパッタリングにより元素に固有の波長
の光を発生させるグリムグロー放電管４と、このグリム
グロー放電管４から放出されてその窓板８を透過した光
Ｌが入射スリット９を通して入射する分光器１０とを備
えている。分光器１０は、入射した光Ｌを波長に応じて
異った回折角度で回折させる回折格子１１、回折光を通
過させる出射スリット１３および回折光の強度を測定す
る光電子増倍管１２を備えている。
【００１５】図２は図１の分析装置におけるグリムグロ
ー放電管４を含む要部を詳細に示す構成図である。図２
において、試料１は、たとえば、めっき鋼板のような基
板３の上に，熱分解が生じるおそれのあるペイントのよ
うな有機皮膜２を有するものである。この試料１は、有
機皮膜２の表面、つまり試料１の分析面２ａがＯリング
１６を介しグリムグロー放電管４の支持ブロック５に気
密に押し付けられており、表面２ａの反対側の面に陰極
ブロック１７が押し付けられている。グリムグロー放電
管４は、一般的に用いられている中空陽極型のものを示
してあり、支持ブロック５と陽極ブロック６とが、絶縁
物であるテフロンワッシャ７を介して接合されている。
陽極ブロック６は、アルゴンガス供給孔６ａと、第１お
よび第２真空排気孔６ｂ，６ｃとを有しており、管内Ｓ
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６には、中空陽極管６ｄが一体形成さ
れており、この陽極管６ｄは、テフロンワッシャ７を貫
通して、試料１の分析面２ａに近接している。
ー放電管４を含む要部を詳細に示す構成図である。図２
において、試料１は、たとえば、めっき鋼板のような基
板３の上に，熱分解が生じるおそれのあるペイントのよ
うな有機皮膜２を有するものである。この試料１は、有
機皮膜２の表面、つまり試料１の分析面２ａがＯリング
１６を介しグリムグロー放電管４の支持ブロック５に気
密に押し付けられており、表面２ａの反対側の面に陰極
ブロック１７が押し付けられている。グリムグロー放電
管４は、一般的に用いられている中空陽極型のものを示
してあり、支持ブロック５と陽極ブロック６とが、絶縁
物であるテフロンワッシャ７を介して接合されている。
陽極ブロック６は、アルゴンガス供給孔６ａと、第１お
よび第２真空排気孔６ｂ，６ｃとを有しており、管内Ｓ
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６には、中空陽極管６ｄが一体形成さ
れており、この陽極管６ｄは、テフロンワッシャ７を貫
通して、試料１の分析面２ａに近接している。
【００１６】上記グリムグロー放電管４は、陽極ブロッ
ク６と陰極ブロック１７との間に電源部１８により高周
波または直流高電圧を印加してグロー放電を発生させる
とともに、一般に銅からなる陰極ブロック１７を通じ試
料１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１の分析面２ａに衝突さ
せて、試料１をスパッタリングするものである。
ク６と陰極ブロック１７との間に電源部１８により高周
波または直流高電圧を印加してグロー放電を発生させる
とともに、一般に銅からなる陰極ブロック１７を通じ試
料１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１の分析面２ａに衝突さ
せて、試料１をスパッタリングするものである。
【００１７】上記支持ブロック５には、この支持ブロッ
ク５を冷却する冷却液Ｋのジャケット５ｂが形成されて
いる。このジャケット５ｂには、冷却液導入路５ａおよ
び冷却液排出路５ｃが連通している。冷却液Ｋとして
は、たとえば、エチレングリコール入りの水などが用い
られる。この冷却液Ｋは、図示しないクーラにより冷却
された後、冷却液導入路５ａからジャケット５ｂに導入
され、支持ブロック５を介して試料１および陽極管６ｄ
を冷却する。
ク５を冷却する冷却液Ｋのジャケット５ｂが形成されて
いる。このジャケット５ｂには、冷却液導入路５ａおよ
び冷却液排出路５ｃが連通している。冷却液Ｋとして
は、たとえば、エチレングリコール入りの水などが用い
られる。この冷却液Ｋは、図示しないクーラにより冷却
された後、冷却液導入路５ａからジャケット５ｂに導入
され、支持ブロック５を介して試料１および陽極管６ｄ
を冷却する。
【００１８】上述のグロー放電発光分光分析装置は、試
料１の分析面２ａを、支持ブロック５に埋設されたＯリ
ング１６で真空シールして支持ブロック５に押し付け
て、その試料１により中空陽極管６ｄを収納する支持ブ
ロック５の内方空間を閉塞し、この内方空間を真空引き
するようになっている。
料１の分析面２ａを、支持ブロック５に埋設されたＯリ
ング１６で真空シールして支持ブロック５に押し付け
て、その試料１により中空陽極管６ｄを収納する支持ブ
ロック５の内方空間を閉塞し、この内方空間を真空引き
するようになっている。
【００１９】つぎに、上記構成の動作を説明する。図２
の陰極ブロック１７と陽極ブロック６との間に、電源部
１８により数百〜数千ボルトの高周波高電圧を印加する
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１に衝突
し、有機皮膜２の表面の分析面２ａから原子をたたき出
す。たたき出された原子は、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８を透過し、図１の入射ス
リット９を通して、分光器１０の回析格子１１に向か
う。この回析格子１１は、所定の波長の光を回析させ、
出射スリット１３を通して、光電子増倍管１２に入射さ
せる。光電子増倍管１２は入射した光の強度を測定す
る。
の陰極ブロック１７と陽極ブロック６との間に、電源部
１８により数百〜数千ボルトの高周波高電圧を印加する
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１に衝突
し、有機皮膜２の表面の分析面２ａから原子をたたき出
す。たたき出された原子は、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８を透過し、図１の入射ス
リット９を通して、分光器１０の回析格子１１に向か
う。この回析格子１１は、所定の波長の光を回析させ、
出射スリット１３を通して、光電子増倍管１２に入射さ
せる。光電子増倍管１２は入射した光の強度を測定す
る。
【００２０】一方、図２の有機皮膜２は、上記Ａｒイオ
ンの衝突によりスパッタリングされ、その層厚が時間の
経過とともに徐々に薄くなる。こうして、上記測定強度
をスパッタリング時間の経過とともに測定して、分析元
素の時間経過に対するスペクトルを得て、このスペクト
ルから、以下の方法により元素の分析を行う。まず、予
め、濃度が既知の複数の標準試料を用意し、それぞれに
ついて、光Ｌの強度を測定して、その平均値から濃度と
光Ｌの強度との関係を求めておく。つづいて、分析しよ
うとする試料についての光Ｌの強度を求め、上記関係に
基づいて元素の濃度を求める。
ンの衝突によりスパッタリングされ、その層厚が時間の
経過とともに徐々に薄くなる。こうして、上記測定強度
をスパッタリング時間の経過とともに測定して、分析元
素の時間経過に対するスペクトルを得て、このスペクト
ルから、以下の方法により元素の分析を行う。まず、予
め、濃度が既知の複数の標準試料を用意し、それぞれに
ついて、光Ｌの強度を測定して、その平均値から濃度と
光Ｌの強度との関係を求めておく。つづいて、分析しよ
うとする試料についての光Ｌの強度を求め、上記関係に
基づいて元素の濃度を求める。
【００２１】ところで、かかる分析方法では、試料１を
スパッタリングするので、試料１の分析面２ａが昇温す
る。そこで、本発明は、試料１をスパッタリングする際
に、試料１の分析面２ａの温度を、当該有機皮膜２を構
成するペイントの熱分解温度以下の一定温度を保持する
よう制御する。一方、試料が半田、錫、ビスマス、鉛な
どの融点が３５０℃以下の低融点金属である場合は、そ
の試料１の分析面２ａの温度を当該試料１の融点以下の
一定温度を保持するよう制御する。
スパッタリングするので、試料１の分析面２ａが昇温す
る。そこで、本発明は、試料１をスパッタリングする際
に、試料１の分析面２ａの温度を、当該有機皮膜２を構
成するペイントの熱分解温度以下の一定温度を保持する
よう制御する。一方、試料が半田、錫、ビスマス、鉛な
どの融点が３５０℃以下の低融点金属である場合は、そ
の試料１の分析面２ａの温度を当該試料１の融点以下の
一定温度を保持するよう制御する。
【００２２】つぎに、上述のように試料１を所要の一定
温度に保持するための冷却手段について詳述する。図２
において、陰極ブロック１７の試料１への押し付け面と
は反対側の面に、周知の電子冷却素子２０の吸熱部（コ
ールド・ジャンクション部分）２０ａが押し付けられて
おり、電子冷却素子２０の放熱部（ホット・ジャンクシ
ョン部分）２０ｂには熱交換器２１が接続されている。
電子冷却素子２０には、制御電源２２からフイルタ回路
２３を通じて制御電圧が印加される。この電子冷却素子
２０、熱交換器２１、制御電源２２およびフイルタ回路
２３により、ペルチェ効果を利用して陰極ブロック１７
を介し上記試料１を冷却する電子冷却装置２４が構成さ
れている。
温度に保持するための冷却手段について詳述する。図２
において、陰極ブロック１７の試料１への押し付け面と
は反対側の面に、周知の電子冷却素子２０の吸熱部（コ
ールド・ジャンクション部分）２０ａが押し付けられて
おり、電子冷却素子２０の放熱部（ホット・ジャンクシ
ョン部分）２０ｂには熱交換器２１が接続されている。
電子冷却素子２０には、制御電源２２からフイルタ回路
２３を通じて制御電圧が印加される。この電子冷却素子
２０、熱交換器２１、制御電源２２およびフイルタ回路
２３により、ペルチェ効果を利用して陰極ブロック１７
を介し上記試料１を冷却する電子冷却装置２４が構成さ
れている。
【００２３】上記電子冷却装置２４は、試料１の分析面
２ａの温度が当該試料１の融点以下または熱分解温度以
下の一定値を保持するよう温度制御手段２５により制御
される。この温度制御手段２５は、試料１の分析面２ａ
の温度を熱電対のような温度センサ２５で測定し、この
測定温度温データｃをフイルタ回路２７およびアイソレ
ーションアンプのような絶縁回路２８を介して誤差増幅
器２９に入力する。誤差増幅器２９は、上記測定温度デ
ータｃと温度設定部３０で予め設定された設定温度デー
タｄとを比較して、その差を増幅した制御信号ｅを制御
電源２２に対し出力する。制御電源２２は、電子冷却素
子２０への印加電圧を制御信号ｅがゼロになるよう可変
する。なお、ローパスのフイルタ回路２３，２７および
絶縁回路２８は、試料１の分析面２ａの温度の測定に際
して、電源部１８からの高電圧および高周波の影響を除
外するために設けられている。
２ａの温度が当該試料１の融点以下または熱分解温度以
下の一定値を保持するよう温度制御手段２５により制御
される。この温度制御手段２５は、試料１の分析面２ａ
の温度を熱電対のような温度センサ２５で測定し、この
測定温度温データｃをフイルタ回路２７およびアイソレ
ーションアンプのような絶縁回路２８を介して誤差増幅
器２９に入力する。誤差増幅器２９は、上記測定温度デ
ータｃと温度設定部３０で予め設定された設定温度デー
タｄとを比較して、その差を増幅した制御信号ｅを制御
電源２２に対し出力する。制御電源２２は、電子冷却素
子２０への印加電圧を制御信号ｅがゼロになるよう可変
する。なお、ローパスのフイルタ回路２３，２７および
絶縁回路２８は、試料１の分析面２ａの温度の測定に際
して、電源部１８からの高電圧および高周波の影響を除
外するために設けられている。
【００２４】上記冷却手段の動作について説明する。電
子冷却素子２０は、電子が一方の熱電半導体から金属電
極で接合された他方の熱電半導体に流れるときに、ペル
チェ効果によって吸熱部２０ａで吸熱し、かつ放熱部２
０ｂで発熱が起こり、熱が吸熱部２０ａから放熱部２０
ｂにポンピングされる。すなわち、吸熱部２０ａでは、
電子が低エネルギーの状態から高エネルギーの状態に移
行するので、回りの結晶格子の振動エネルギーを熱の形
で電子に吸収し、その結果、温度が低下するので、陰極
ブロック１７を冷却する。
子冷却素子２０は、電子が一方の熱電半導体から金属電
極で接合された他方の熱電半導体に流れるときに、ペル
チェ効果によって吸熱部２０ａで吸熱し、かつ放熱部２
０ｂで発熱が起こり、熱が吸熱部２０ａから放熱部２０
ｂにポンピングされる。すなわち、吸熱部２０ａでは、
電子が低エネルギーの状態から高エネルギーの状態に移
行するので、回りの結晶格子の振動エネルギーを熱の形
で電子に吸収し、その結果、温度が低下するので、陰極
ブロック１７を冷却する。
【００２５】一方、放熱部２０ｂでは、電子が吸熱部２
０ａとは逆方向に流れ、吸熱部２０ａで格子振動エネル
ギーを吸収した電子が高エネルギー状態から低エネルギ
ーへと移行し、余ったエネルギーを回りの結晶格子に与
えて、格子の振動エネルギーが増加し、その結果、温度
が上昇し、放熱部２０ｂから熱交換器２１を通して外気
に余分な熱を放出する。上記電子の流れを行わせるエネ
ルギーは、制御電圧２２からの電圧印加により供給され
ている。
０ａとは逆方向に流れ、吸熱部２０ａで格子振動エネル
ギーを吸収した電子が高エネルギー状態から低エネルギ
ーへと移行し、余ったエネルギーを回りの結晶格子に与
えて、格子の振動エネルギーが増加し、その結果、温度
が上昇し、放熱部２０ｂから熱交換器２１を通して外気
に余分な熱を放出する。上記電子の流れを行わせるエネ
ルギーは、制御電圧２２からの電圧印加により供給され
ている。
【００２６】ところで、上記実施例では、電子冷却素子
２０により陰極ブロック１７を冷却し、この陰極ブロッ
ク１７を通じて試料１を冷却しており、さらに、試料１
の分析面２ａの温度を温度センサ２６で測定し、この測
定温度データｃと設定温度データｄとを比較して分析面
２ａの温度をフィードバック制御している。このときの
陰極ブロック１７の測定温度と試料１の分析面２ａの測
定温度との実測値を、下記の表１に示す。
２０により陰極ブロック１７を冷却し、この陰極ブロッ
ク１７を通じて試料１を冷却しており、さらに、試料１
の分析面２ａの温度を温度センサ２６で測定し、この測
定温度データｃと設定温度データｄとを比較して分析面
２ａの温度をフィードバック制御している。このときの
陰極ブロック１７の測定温度と試料１の分析面２ａの測
定温度との実測値を、下記の表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】上記表１において、測温点は陰極ブロッ
ク１７であり、測温点は試料１の分析面２ａである。
この表１のように、制御電源２２の制御電圧値Ｖおよび
電圧印加時間に対応して陰極ブロック１７の温度がほぼ
一定に決定され、この陰極ブロック１７の温度に対応し
て試料１の分析面２ａの温度がほぼ一定に決定される。
したがって、誤差増幅器２９では、測温点（分析面）
の温度と温度設定部３０による分析面２ａの設定温度と
を比較し、その差に基づいて制御信号ｅを出力する。ま
た、陰極ブロック１７は熱容量が小さくかつ熱伝導率の
大きい素材で形成されており、電子冷却素子２０は応答
速度が速い。これにより、試料１の分析面２ａのスパッ
タリングによる発熱が陰極ブロック１７を介して電子冷
却素子２０に効率的かつ迅速に吸収されて、試料１の分
析面２ａの温度は、温度設定部３０の設定温度に常に一
定になるよう正確にフィードバック制御される。
ク１７であり、測温点は試料１の分析面２ａである。
この表１のように、制御電源２２の制御電圧値Ｖおよび
電圧印加時間に対応して陰極ブロック１７の温度がほぼ
一定に決定され、この陰極ブロック１７の温度に対応し
て試料１の分析面２ａの温度がほぼ一定に決定される。
したがって、誤差増幅器２９では、測温点（分析面）
の温度と温度設定部３０による分析面２ａの設定温度と
を比較し、その差に基づいて制御信号ｅを出力する。ま
た、陰極ブロック１７は熱容量が小さくかつ熱伝導率の
大きい素材で形成されており、電子冷却素子２０は応答
速度が速い。これにより、試料１の分析面２ａのスパッ
タリングによる発熱が陰極ブロック１７を介して電子冷
却素子２０に効率的かつ迅速に吸収されて、試料１の分
析面２ａの温度は、温度設定部３０の設定温度に常に一
定になるよう正確にフィードバック制御される。
【００２９】したがって、たとえば、ペイントの場合、
１３０℃で熱分解を生じるので、分析面２ａの温度を１
３０℃以下の一定の温度に保持する。一方、低融点金
属、たとえば、ビスマスはその融点が２７１℃であるか
ら、この場合は、試料１の分析面２ａの温度を２７１℃
以下の一定温度に保持する。これにより、熱分解を生じ
るおそれのある試料１であっても、試料１が熱分解する
ことがなく、一方、低融点の試料１であっても融解する
ことがないから、いずれの試料１についても分析が可能
になる。
１３０℃で熱分解を生じるので、分析面２ａの温度を１
３０℃以下の一定の温度に保持する。一方、低融点金
属、たとえば、ビスマスはその融点が２７１℃であるか
ら、この場合は、試料１の分析面２ａの温度を２７１℃
以下の一定温度に保持する。これにより、熱分解を生じ
るおそれのある試料１であっても、試料１が熱分解する
ことがなく、一方、低融点の試料１であっても融解する
ことがないから、いずれの試料１についても分析が可能
になる。
【００３０】しかも、試料１の分析面２ａの温度を、試
料１の形状の大小やスパッタリングの発熱量にかかわら
ず、常に一定値を保持するよう制御する。そのため、ス
パッタリング速度を常に一定に保つことができる。たと
えば、図３は、図４により実測したのと同一の試料１の
実測値を示し、Ａが炭素の特性曲線、Ｂが鉄の特性曲線
である。いずれの特性曲線Ａ，Ｂも濃度分布が均一であ
り、実際の濃度分布を正確に示している。したがって、
試料１の定量分析を高精度に行うことができる。
料１の形状の大小やスパッタリングの発熱量にかかわら
ず、常に一定値を保持するよう制御する。そのため、ス
パッタリング速度を常に一定に保つことができる。たと
えば、図３は、図４により実測したのと同一の試料１の
実測値を示し、Ａが炭素の特性曲線、Ｂが鉄の特性曲線
である。いずれの特性曲線Ａ，Ｂも濃度分布が均一であ
り、実際の濃度分布を正確に示している。したがって、
試料１の定量分析を高精度に行うことができる。
【図１】本発明の一実施例に係る分析装置を示す概略構
成図である。
成図である。
【図２】同上分析装置の要部を詳細に示した構成図であ
る。
る。
【図３】同上分析装置による実測結果を示す特性図であ
る。
る。
【図４】従来の分析装置による実測結果を示す特性図で
ある。
ある。
１…試料、２ａ…分析面、２４…電子冷却装置、２５…
温度制御手段。
温度制御手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 公 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社鉄鋼開発・生産本部鉄鋼研究所 内
Claims (2)
- 【請求項１】 試料に陽イオンを衝突させることによ
り、上記試料をスパッタリングするとともに、上記陽イ
オンまたは電子によって励起された原子から発生する光
の測定強度に基づいて試料の分析を行うグロー放電発光
分光分析方法においてペルチェ効果を利用した電子冷却
装置によって上記試料を冷却しながら、この試料の分析
面の温度を、当該試料の融点以下または熱分解温度以下
の一定温度に保持することを特徴とするグロー放電発光
分光分析方法。 - 【請求項２】 試料に陽イオンを衝突させることによ
り、上記試料をスパッタリングするとともに、上記陽イ
オンまたは電子によって励起された原子から発生する光
の測定強度に基づいて試料の分析を行うグロー放電発光
分光分析装置において、 ペルチェ効果を利用して上記試料を冷却する電子冷却装
置と、 上記試料の分析面の温度が当該試料の融点以下または熱
分解温度以下の一定温度を保持するよう上記電子冷却装
置を制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする
グロー放電発光分光分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24180694A JP3345188B2 (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | グロー放電発光分光分析方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24180694A JP3345188B2 (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | グロー放電発光分光分析方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0875654A true JPH0875654A (ja) | 1996-03-22 |
| JP3345188B2 JP3345188B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=17079790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24180694A Expired - Fee Related JP3345188B2 (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | グロー放電発光分光分析方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3345188B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7456395B2 (en) * | 2005-01-26 | 2008-11-25 | Thermo Electron (Bremen) Gmbh | Glow discharge source |
| JP2015141177A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 株式会社堀場製作所 | グロー放電分光分析装置、試料支持体及び試料押圧電極 |
| FR3022027A1 (fr) * | 2014-06-10 | 2015-12-11 | Horiba Jobin Yvon Sas | Dispositif et procede d'analyse d'un echantillon solide par spectrometrie de decharge luminescente |
-
1994
- 1994-09-09 JP JP24180694A patent/JP3345188B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7456395B2 (en) * | 2005-01-26 | 2008-11-25 | Thermo Electron (Bremen) Gmbh | Glow discharge source |
| JP2015141177A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 株式会社堀場製作所 | グロー放電分光分析装置、試料支持体及び試料押圧電極 |
| FR3022027A1 (fr) * | 2014-06-10 | 2015-12-11 | Horiba Jobin Yvon Sas | Dispositif et procede d'analyse d'un echantillon solide par spectrometrie de decharge luminescente |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3345188B2 (ja) | 2002-11-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |