JPH09329552A - Glow discharge emission spectral analyzer - Google Patents
Glow discharge emission spectral analyzerInfo
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- JPH09329552A JPH09329552A JP16860496A JP16860496A JPH09329552A JP H09329552 A JPH09329552 A JP H09329552A JP 16860496 A JP16860496 A JP 16860496A JP 16860496 A JP16860496 A JP 16860496A JP H09329552 A JPH09329552 A JP H09329552A
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- anode
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明が属する技術分野】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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a glow discharge emission spectroscopic analyzer for analyzing generated light while sputtering a sample.
【0002】[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。2. Description of the Related Art When a DC or high-frequency high voltage is applied between two electrodes in an argon (Ar) atmosphere at a gas pressure of about 4 to 10 Torr, a glow discharge occurs to generate Ar ions. The generated Ar ions are accelerated by a high electric field, collide with the surface of the cathode, and knock out substances existing there. This phenomenon is called sputtering. Sputtered particles (atoms, molecules, ions) are excited in plasma and emit light of a wavelength peculiar to the element when returning to the ground state. An analysis method in which the emitted light is separated by a spectroscope to identify elements is called a glow discharge emission spectral analysis method.
【0003】上述のグロー放電発光分光分析方法は、一
般に中空陽極型のグリムグロー放電管を用いた分析装置
によって具現化されている。このグリムグロー放電管
は、中空陽極管が一体形成された陽極ブロックと陰極ブ
ロックとが接合され、管内がアルゴンの希ガス雰囲気
(4〜10Torr)とされている。試料はシール部材を介
して陰極ブロックに直接または間接的に気密状態に押し
付けられ、上記陽極管は試料の表面における分析面に近
接している。このグリムグロー放電管は、陽極ブロック
と試料との間に高電圧を印加してグロー放電を発生させ
るとともに、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の表面に衝突させて、試料をスパッ
タリングするものである。The glow discharge emission spectral analysis method described above is generally embodied by an analyzer using a hollow anode type grim glow discharge tube. In this grim glow discharge tube, an anode block and a cathode block, which are integrally formed with a hollow anode tube, are joined, and the inside of the tube is set to a rare gas atmosphere of argon (4 to 10 Torr). The sample is pressed in a gastight state directly or indirectly to the cathode block via a seal member, and the anode tube is close to the analysis surface on the surface of the sample. This glyme glow discharge tube applies a high voltage between the anode block and the sample to generate a glow discharge, and causes argon cations generated by the generation of the glow discharge to collide with the surface of the sample. Is to be sputtered.
【0004】ところで、従来のグロー放電発光分光分析
装置は、主として導電性の試料を分析対象としており、
陽極ブロックと試料間に直流高電圧を印加してグロー放
電を発生させている。一方、近年において、非導電性の
試料も分析できる分析装置が案出されており、この分析
装置は、非導電性の試料に高周波高電圧を印加すること
によって放電プラズマを発生させ、試料に負の自己バイ
アス電圧をかけるようになっている。この種の分析装置
としては、図5または図6に示すようなものが知られて
いる。By the way, the conventional glow discharge emission spectroscopic analyzer mainly targets a conductive sample,
A high DC voltage is applied between the anode block and the sample to generate glow discharge. On the other hand, in recent years, an analyzer which can analyze a non-conductive sample has been devised, and this analyzer generates a discharge plasma by applying a high frequency high voltage to the non-conductive sample, so that the sample is negatively charged. It is designed to apply a self-bias voltage. As this type of analyzer, one shown in FIG. 5 or FIG. 6 is known.
【0005】すなわち、図5の分析装置20は、米国特
許5,028 ,133号に開示されたものであって、陽極管21
aを有する陽極ブロック21に対し、シール部材23を
介して電気絶縁物からなる絶縁ブロック22が気密状態
に接合されており、この絶縁ブロック22に、非導電性
の試料5をシール部材24を介して気密状態に押し付け
て、高周波電源部8により陽極ブロック21と試料5の
間に高周波高電圧を印加して放電プラズマを発生させる
ものである。一方、図6の分析装置30は、特開平7−
325035号公報に開示されたものであって、導電性
および非導電性の両方の試料5の分析を行えるものであ
る。この分析装置30は、陽極ブロック31と陰極ブロ
ック32が絶縁部材33を介在して接合されており、陰
極ブロック32における陽極ブロック31と反対側の面
には、接触部材34を有する絶縁性アイソレータ37が
非導電性の試料5の分析を行う場合のみ気密状態に取り
付けられる。さらに、非導電性の試料5は、アイソレー
タ37に気密状態に取り付けられることによって接触部
材34に接続し、高周波電源部8により接触部材34を
通じて試料5と陽極ブロック31の間に高周波電圧を印
加して放電プラズマを発生させる。That is, the analyzer 20 shown in FIG. 5 is disclosed in US Pat. No. 5,028,133 and includes an anode tube 21.
An insulating block 22 made of an electrically insulating material is joined to the anode block 21 having a through a sealing member 23 in an airtight state, and the non-conductive sample 5 is inserted into the insulating block 22 via a sealing member 24. Then, the high frequency power source 8 applies a high frequency high voltage between the anode block 21 and the sample 5 to generate discharge plasma. On the other hand, the analyzer 30 of FIG.
It is disclosed in Japanese Patent No. 325035, and can analyze both conductive and non-conductive sample 5. In this analyzer 30, an anode block 31 and a cathode block 32 are joined with an insulating member 33 interposed therebetween, and an insulating isolator 37 having a contact member 34 on the surface of the cathode block 32 opposite to the anode block 31. Is attached in an airtight state only when the non-conductive sample 5 is analyzed. Further, the non-conductive sample 5 is connected to the contact member 34 by being attached to the isolator 37 in an airtight state, and a high frequency voltage is applied between the sample 5 and the anode block 31 through the contact member 34 by the high frequency power supply unit 8. Discharge plasma is generated.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の分析
装置20,30にセットされた試料5は、陽極管21
a,31aに対向する一部分のみが分析のためにスパッ
タリングされるだけであるが、この試料5の全体サイズ
を常に同一に形成するのは困難である。しかし、図5お
よび図6の各分析装置20,30では、同一材料の試料
5であっても、その試料5の分析面を含む一面(図6,
7の上面)の表面積が相違すると、同一電力を供給して
も表面積の相違に応じて発光強度が変化してしまい、正
確な分析結果が得られない。By the way, the sample 5 set in the analyzers 20 and 30 is the anode tube 21.
Although only a part facing a and 31a is sputtered for analysis, it is difficult to always form the sample 5 with the same overall size. However, in each of the analyzers 20 and 30 of FIGS. 5 and 6, even if the sample 5 is made of the same material, one surface including the analysis surface of the sample 5 (FIG. 6, FIG.
If the surface area of the upper surface 7 is different, the emission intensity changes according to the difference in surface area even if the same electric power is supplied, and an accurate analysis result cannot be obtained.
【0007】すなわち、図5の分析装置20では、試料
5に高周波高電圧を直接印加するので、試料5と陽極ブ
ロック21との間の絶縁ブロック22によって、試料5
と陽極ブロック21の間に浮遊容量Cが生じる。この浮
遊容量Cは、絶縁ブロック22の厚さをD、試料5の分
析面を含む一面の表面積をS、絶縁ブロック22の誘電
率をεとすると、C=εS/Dで表されるから、分析す
べき試料5の表面積Sが、たとえば図5に2点鎖線で示
すように大きくなると、それに伴って浮遊容量Cが増大
するよう変化する。さらに、試料5と陽極ブロック21
の間のインピーダンスZは、高周波高電圧の角周波数を
ω、周波数をfとすると、Z=1/ωC=1/2πfC
で表されるから、浮遊容量Cが上述のように大きくなる
と、インピーダンスZが小さくなってしまう。それによ
り、陽極ブロック21と試料5の間に印加される高周波
高電圧には、その一部が絶縁ブロック22を通って漏れ
てしまう損失が生じるので、グロー放電プラズマのエネ
ルギが十分蓄積されず、グロー放電が不十分となって発
光効率が低下し、発光強度が小さくなる。That is, in the analyzer 20 of FIG. 5, a high-frequency high voltage is directly applied to the sample 5, so that the insulating block 22 between the sample 5 and the anode block 21 causes the sample 5 to flow.
A stray capacitance C is generated between the anode block 21 and the anode block 21. This stray capacitance C is represented by C = εS / D, where D is the thickness of the insulating block 22, S is the surface area of one surface including the analysis surface of the sample 5, and ε is the dielectric constant of the insulating block 22. When the surface area S of the sample 5 to be analyzed becomes large, for example, as shown by the chain double-dashed line in FIG. 5, the stray capacitance C changes accordingly. Furthermore, sample 5 and anode block 21
The impedance Z between is Z = 1 / ωC = 1 / 2πfC, where ω is the angular frequency of the high frequency high voltage and f is the frequency.
Therefore, when the stray capacitance C becomes large as described above, the impedance Z becomes small. As a result, the high-frequency high voltage applied between the anode block 21 and the sample 5 has a loss that a part thereof leaks through the insulating block 22, so that the energy of the glow discharge plasma is not sufficiently accumulated, The glow discharge becomes insufficient, the luminous efficiency decreases, and the luminous intensity decreases.
【0008】一方、図6の分析装置30において、非導
電性の試料5の分析に際して、試料5をアイソレータ3
7を介して導電性の陰極ブロック32に支持させるが、
この試料が、例えば図7に2点鎖線で示すように接触部
材34よりも外方にはみ出すような大きなものになる
と、このはみ出した部分と絶縁性アイソレータ37の間
にやはり浮遊容量が生じる。この浮遊容量は試料5にお
ける絶縁性アイソレータ37に直接対向する表面積の相
違に応じて変化するので、図5の分析装置と同様に、試
料5の分析面を含む一面の表面積の相違に応じて発光強
度が変化する。On the other hand, in the analysis device 30 of FIG. 6, when the non-conductive sample 5 is analyzed, the sample 5 is replaced with the isolator 3.
It is supported by the conductive cathode block 32 through 7,
When this sample becomes large so as to protrude to the outside of the contact member 34 as shown by the chain double-dashed line in FIG. 7, for example, stray capacitance also occurs between the protruding portion and the insulating isolator 37. Since this stray capacitance changes according to the difference in the surface area of the sample 5 that directly faces the insulating isolator 37, light emission occurs according to the difference in the surface area of one surface including the analysis surface of the sample 5 as in the analyzer of FIG. The intensity changes.
【0009】そこで本発明は、試料の分析面側の一面の
表面積の相違に拘わらず正確な分析結果を得ることがで
きるとともに、試料に高周波高電圧を効率よく印加して
高い発光効率を得ることのでき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している。Therefore, according to the present invention, an accurate analysis result can be obtained irrespective of the difference in the surface area of one side of the analysis surface of the sample, and high luminous efficiency can be obtained by efficiently applying a high frequency high voltage to the sample. It is an object of the present invention to provide a glow discharge emission spectroscopic analyzer capable of performing the above.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】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、試料が取り付けられ、前記
陽極管が挿通された陰極プレートと、絶縁物からなり、
前記陽極ブロックと陰極プレートの間に介挿され、前記
陽極管が挿通される絶縁ブロックとを備え、前記陽極ブ
ロック、絶縁ブロック、陰極プレートおよび陰極プレー
トに取り付けられる試料によって前記陽極管を収納する
内方空間が形成されており、さらに、前記内方空間を真
空引きする減圧手段と、前記陽極ブロックと陰極プレー
トとの間または前記陽極プレートと試料との間に高周波
電圧を印加して前記内方空間でグロー放電を発生させる
給電手段とを備え、前記陰極プレートは前記試料よりも
大きい外径を有し、その厚さdと前記絶縁ブロックの厚
さeとの比d/eが1/100 以上で9以下に設定されてい
る。In order to achieve the above object, a glow discharge emission spectroscopic analyzer according to the present invention comprises an anode block having an anode tube, a cathode to which a sample is attached and the anode tube is inserted. It consists of a plate and an insulator,
An insulating block which is interposed between the anode block and the cathode plate and through which the anode tube is inserted, and in which the anode tube is housed by the anode block, the insulating block, the cathode plate and the sample attached to the cathode plate. An inner space is formed, and a high-frequency voltage is applied between the anode block and the cathode plate or between the anode plate and the sample and a decompression means for evacuating the inner space. The cathode plate has an outer diameter larger than that of the sample, and the ratio d / e of the thickness d to the thickness e of the insulating block is 1/100. As a result, it is set to 9 or less.
【0011】上記グロー放電発光分光分析装置では、陽
極ブロックと陰極プレートとの間または陽極プレートと
試料との間に高周波電圧を印加した場合に、試料が陰極
プレートに取り付けられていることから、試料と陰極プ
レートとがほぼ同電位となる。ここで、試料の外形が陰
極プレートの外形内に包含される。したがって、発生す
る浮遊容量が陽極プレートと陰極プレートとの対向面積
と対向距離とによって決まる一定値となり、同一材料の
試料に対しては、その外径が変化しても、同一の電圧を
印加すれば、発光強度が同一となるので、正確な分析結
果を得ることができる。In the above glow discharge emission spectroscopy analyzer, the sample is attached to the cathode plate when a high frequency voltage is applied between the anode block and the cathode plate or between the anode plate and the sample. And the cathode plate have almost the same potential. Here, the outer shape of the sample is contained within the outer shape of the cathode plate. Therefore, the stray capacitance generated becomes a constant value determined by the facing area and the facing distance between the anode plate and the cathode plate, and the same voltage is applied to the sample of the same material even if its outer diameter changes. In this case, since the emission intensities are the same, accurate analysis results can be obtained.
【0012】また、陰極プレートの厚さdと絶縁ブロッ
クの厚さeとの比d/eを1/100 以上で9以下としたか
ら、陰極プレートを強度上必要な厚さ(例えば0.5m
m)以上とし、かつ、絶縁ブロックの厚さeを、絶縁上
必要な厚さ(例えば5mm)以上としながら、両者の合
計厚さd+eを、装置の大型化と陽極管の長大化とを招
かない範囲内(例えば50mm以下)において可及的に
大きく設定できるので、陽極管の長大化に伴う試料から
の光の発光強度の低下を抑制できる。Further, since the ratio d / e of the thickness d of the cathode plate to the thickness e of the insulating block is set to 1/100 or more and 9 or less, the thickness required for the strength of the cathode plate (for example, 0.5 m).
m) or more and the thickness e of the insulating block is equal to or more than the thickness necessary for insulation (for example, 5 mm), and the total thickness d + e of the two causes increase in size of the device and increase in length of the anode tube. Since it can be set as large as possible within the evacuated range (for example, 50 mm or less), it is possible to suppress a decrease in the emission intensity of light from the sample due to the lengthening of the anode tube.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を参照しながら説明する。本発明の一実施形
態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18を備えている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a glow discharge emission spectroscopic analyzer according to an embodiment of the present invention emits light of a wavelength peculiar to an element by sputtering using glow discharge, and is emitted from a grim glow discharge tube 10. The light L transmitted through the window plate 13 enters the spectroscope 15. The spectroscope 15 measures the entrance slit 14, the diffraction grating 16 that diffracts the light L incident from the entrance slit 14 at different diffraction angles according to the wavelength, the exit slit 17 that passes the diffracted light, and the intensity of the diffracted light. A photomultiplier tube 18 is provided.
【0014】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、このグリム
グロー放電管10は、共に銅のような導電性材料からな
る陽極ブロック1と陰極プレート2とが、樹脂やセラミ
ックのような絶縁物からなる絶縁ブロック3を介して接
合されている。陽極ブロック1には中空陽極管1dが一
体形成されており、この陽極管1dは、絶縁ブロック3
および陰極プレート2を挿通して、試料5の表面5aに
近接している。前記試料5は、その表面5aにおける分
析面を囲むことのできる環状形状となったOリングのよ
うなシール部材6を介して、試料ホルダ7により陰極プ
レート2に気密状態で押し付けられている。また、陰極
プレート2の外径D2は試料5の外径D5よりも大きく
設定されている。陰極プレート2は通常円形であるが、
試料5は円形のほか、三角形または四角形以上の多角形
の場合もあり、その場合、試料5の外径D5は、三角形
または多角形の外接円の外径となる。FIG. 2 shows an example of the Grim glow discharge tube 10 in the analyzer of FIG. In FIG. 2, the grim glow discharge tube 10 has an anode block 1 and a cathode plate 2 both made of a conductive material such as copper, joined together via an insulating block 3 made of an insulating material such as resin or ceramic. ing. The anode block 1 is integrally formed with a hollow anode tube 1d, and the anode tube 1d is made up of an insulating block 3d.
Also, it is inserted through the cathode plate 2 and is close to the surface 5 a of the sample 5. The sample 5 is pressed against the cathode plate 2 by a sample holder 7 in a gas-tight manner via a seal member 6 such as an O-ring having an annular shape that can surround the analysis surface on the surface 5a. The outer diameter D2 of the cathode plate 2 is set larger than the outer diameter D5 of the sample 5. The cathode plate 2 is usually circular,
In addition to the circular shape, the sample 5 may be a triangular shape or a polygonal shape of a quadrangle or more. In that case, the outer diameter D5 of the sample 5 is the outer diameter of the circumscribed circle of the triangular shape or the polygonal shape.
【0015】こうして、陽極ブロック1、絶縁ブロック
3、陰極プレート2および試料5によって陽極管1dを
収納する内方空間(グロー放電空間)Vが形成されてい
る。また、陽極ブロック1に設けられた第1および第2
真空排気孔1b,1cを通じて上記内方空間Vを真空引
きするようになっている。さらに陽極ブロック1はアル
ゴンガス供給孔1aを有しており、管内Vがアルゴンの
希ガス雰囲気(4〜10Torr)とされている。Thus, the anode block 1, the insulating block 3, the cathode plate 2 and the sample 5 form an inner space (glow discharge space) V for housing the anode tube 1d. In addition, the first and second electrodes provided on the anode block 1
The inner space V is evacuated through the vacuum exhaust holes 1b and 1c. Further, the anode block 1 has an argon gas supply hole 1a, and the inside V of the tube is set to a rare gas atmosphere of argon (4 to 10 Torr).
【0016】このグリムグロー放電管10は、陽極ブロ
ック1と陰極プレート2との間に高周波電源部(給電手
段)8により高周波の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プレート2を
通じ試料5に電圧を印加し、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。な
お、絶縁ブロック3は、冷却水供給孔3aから冷却水排
出孔3bに送給される冷却水により冷却されている。試
料5と中空陽極管1dとは、試料ホルダ7の冷却水供給
孔7aから冷却水排出孔7bに送給される冷却水によっ
て、試料ホルダ7を介して冷却されている。This glyme glow discharge tube 10 applies a high frequency high voltage between a positive electrode block 1 and a negative electrode plate 2 by a high frequency power source (feeding means) 8 to generate a glow discharge, and is generally made of copper. The sample 5 is sputtered by applying a voltage to the sample 5 through the cathode plate 2 and causing argon cations generated by the generation of glow discharge to collide with the surface 5a of the sample 5. The insulating block 3 is cooled by the cooling water sent from the cooling water supply hole 3a to the cooling water discharge hole 3b. The sample 5 and the hollow anode tube 1d are cooled via the sample holder 7 by the cooling water supplied from the cooling water supply hole 7a of the sample holder 7 to the cooling water discharge hole 7b.
【0017】つぎに、上記構成の動作を説明する。図2
の陽極ブロック1と、陰極プレート2を通して試料5と
の間に、高周波電源部8により高圧の高周波電圧を印加
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。このグロー放電で生じたプラズマにより、非導
電性である試料5に負の自己バイアス電圧がかかる。そ
の結果、生成されたArイオンは、負電位にある試料5
の分析面5a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。Next, the operation of the above configuration will be described. FIG.
When a high-frequency high-frequency voltage is applied from the high-frequency power source 8 between the anode block 1 and the sample 5 through the cathode plate 2, glow discharge is generated and argon cations are generated. The plasma generated by this glow discharge applies a negative self-bias voltage to the non-conductive sample 5. As a result, the generated Ar ions are generated in the sample 5 at a negative potential.
It collides with the analysis surface 5a of 1 and the analysis surface 5a is sputtered. As a result, the atoms that have been knocked out and separated from the analysis surface 5a of the sample 5 are excited by Ar ions or electrons, and emit element-specific light when returning to the ground state again.
【0018】この試料5からの光のうち、発散角θの光
Lが、窓板13を透過する。上記発散角θは、陽極管1
dの中心軸上に位置する分析面5a上の点と、陽極管1
dの内端縁における180°対向する内周の2点とを結
んだ直線のなす角である。窓板13を透過した光Lは、
図1の入射スリット14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。Of the light from the sample 5, the light L having a divergence angle θ passes through the window plate 13. The divergence angle θ is the anode tube 1
a point on the analysis surface 5a located on the central axis of d and the anode tube 1
It is an angle formed by a straight line that connects two points on the inner circumference of the inner edge of d that face each other by 180 °. The light L transmitted through the window plate 13 is
It goes through the entrance slit 14 of FIG. 1 toward the diffraction grating 16 of the spectroscope 15. The diffraction grating 16 diffracts light having a predetermined wavelength, and makes the light enter a photomultiplier tube 18 through an exit slit 17. The photomultiplier tube 18 measures the intensity of the incident light.
【0019】ところで、上記グロー放電発光分光分析装
置では、試料5が試料ホルダ7によって導電性の陰極プ
レート2に直接押し付けて取り付けられるから、陽極ブ
ロック1と陰極ブロック2の間に高周波高電圧を印加し
たときに、試料5と陰極プレート2とがほぼ同電位にな
る。また、陰極プレート2は分析すべき全ての試料5よ
りも大きい外径を有しており、試料5の外形が陰極プレ
ート2の外形から径方向の外方へはみ出すことがない。
したがって、浮遊容量は陽極プレート1と陰極プレート
2の間にのみ発生し、この浮遊容量は、試料5における
分析面を含む表面5aの表面積の相違とは無関係に、陽
極プレート1と陰極プレート2との対向面積と対向距離
とによって決まる一定値となる。すなわち、浮遊容量C
は、陰極プレート2と陽極ブロック2との対向面積を
Q、陰極プレート2と陽極ブロック2間の距離つまり絶
縁ブロック3の厚さをe、絶縁ブロック3の比誘電率を
εとすれば、C=εQ/eで表されるが、対向面積Qお
よび絶縁ブロック3の厚さeは不変であるから、浮遊容
量Cが常に一定値となる。By the way, in the glow discharge emission spectroscopic analyzer, the sample 5 is mounted by directly pressing it against the conductive cathode plate 2 by the sample holder 7, so that a high frequency high voltage is applied between the anode block 1 and the cathode block 2. Then, the sample 5 and the cathode plate 2 have almost the same potential. Further, the cathode plate 2 has an outer diameter larger than that of all the samples 5 to be analyzed, and the outer shape of the sample 5 does not extend radially outward from the outer shape of the cathode plate 2.
Therefore, the stray capacitance is generated only between the anode plate 1 and the cathode plate 2, and the stray capacitance is generated between the anode plate 1 and the cathode plate 2 regardless of the difference in the surface area of the surface 5a including the analysis surface of the sample 5. Is a constant value determined by the facing area and the facing distance. That is, the stray capacitance C
Is C, where Q is the facing area between the cathode plate 2 and the anode block 2, e is the distance between the cathode plate 2 and the anode block 2, that is, the thickness of the insulating block 3, and ε is the relative dielectric constant of the insulating block 3. = ΕQ / e, the stray capacitance C is always a constant value because the facing area Q and the thickness e of the insulating block 3 are invariable.
【0020】さらに、陰極プレート2と陽極ブロック1
の間のインピーダンスZは、Z=1/ωC=1/2πf
Cで表され、浮遊容量Cが上述のように一定値であるか
ら、インピーダンスZも常に一定値となる。したがっ
て、同一材料の試料5の分析に際しては、取り付けられ
る試料5の表面5aの面積が相違しても、高周波電源部
8から同一の高周波電圧が印加されて発光強度が常に同
一になるので、正確な分析結果を得ることができる。な
お、高周波電圧は、上述の陽極プレート1と陰極プレー
ト2との間に印加する他に、図2に2点鎖線で示すよう
に、試料ホルダ7を介して試料5と陽極プレート1との
間に印加するようにしても、上述と同様の分析結果が得
られる。Further, the cathode plate 2 and the anode block 1
The impedance Z between is Z = 1 / ωC = 1 / 2πf
Since the stray capacitance C is represented by C and has a constant value as described above, the impedance Z also always has a constant value. Therefore, when analyzing the sample 5 of the same material, even if the area of the surface 5a of the sample 5 to be attached is different, the same high-frequency voltage is applied from the high-frequency power source 8 and the emission intensity is always the same. It is possible to obtain various analysis results. The high-frequency voltage is applied between the sample 5 and the anode plate 1 via the sample holder 7 as shown by a chain double-dashed line in FIG. 2 in addition to being applied between the anode plate 1 and the cathode plate 2 described above. The same analysis result as described above can be obtained even when the voltage is applied to.
【0021】上述のように、表面積が相違しても同一材
料の試料5については同一の発光強度が得られること
は、実験結果により確認することができた。この実験の
ための試料としては厚さが15mmの真鍮を用いた。ま
た、分析装置10は、陽極管1dの内径aを4mm、陽
極ブロック1と陰極プレート2間の距離つまり絶縁ブロ
ック3の厚さeを15mm、陰極プレート2の厚さdを
5mmに設定した。この分析結果である真鍮に含有され
る亜鉛の発光強度を図3に、同じく銅の発光強度を図4
にそれぞれ実線の特性曲線で示す。この実験において、
試料の真鍮としては、図3および図4に示すように、表
面積が(3.5 ×3.5)mm2 、(7×7)mm2 および(7×11)mm2
の三種類の矩形板を用い、発光強度は、(3.5 ×3.5)mm
2 の真鍮の発光強度を100として図示してある。As described above, it was confirmed from the experimental results that the same luminescence intensity can be obtained for the sample 5 made of the same material even if the surface areas are different. A brass with a thickness of 15 mm was used as a sample for this experiment. In the analyzer 10, the inner diameter a of the anode tube 1d was set to 4 mm, the distance between the anode block 1 and the cathode plate 2, that is, the thickness e of the insulating block 3 was set to 15 mm, and the thickness d of the cathode plate 2 was set to 5 mm. The luminescence intensity of zinc contained in brass, which is the result of this analysis, is shown in FIG.
Are shown by solid line characteristic curves. In this experiment,
As the brass of the sample, as shown in FIGS. 3 and 4, the surface area was (3.5 × 3.5) mm 2 , (7 × 7) mm 2 and (7 × 11) mm 2
Using three types of rectangular plates, the emission intensity is (3.5 × 3.5) mm
The luminous intensity of brass 2 is shown as 100.
【0022】図3および図4から明らかなように、表面
積が互いに異なる真鍮をそれぞれスパッタリングした場
合において、それら真鍮に同一含有率で含まれている亜
鉛および銅の発光強度はいずれの場合にもほぼ同一値と
なった。これに対し、上記と同じ三種類の真鍮を図5に
示した従来の分析装置を用いて分析した場合には、比較
のために図3および図4に2点鎖線で示した特性曲線の
ように、試料として用いる真鍮の表面積が大きくなるに
伴って発光強度が低下した。As is clear from FIGS. 3 and 4, when brasses having different surface areas are sputtered, the emission intensity of zinc and copper contained in the brasses at the same content is almost the same in each case. It became the same value. On the other hand, when the same three types of brass as described above are analyzed using the conventional analyzer shown in FIG. 5, the characteristic curves shown by the two-dot chain lines in FIGS. 3 and 4 are shown for comparison. In addition, the emission intensity decreased as the surface area of brass used as a sample increased.
【0023】なお、上記実験は、試料5として導電性の
真鍮を用いて行っているが、非導電性の試料も、同様の
分析結果を得ることができる。Although the above experiment was conducted using conductive brass as the sample 5, the same analysis result can be obtained for the non-conductive sample.
【0024】また、図2の分析装置10では、陰極プレ
ート2の厚さdと絶縁ブロック3の厚さeとの比d/e
を1/100 以上で9以下に設定している。この数値の根拠
を具体的に説明する。まず、陰極プレート2の厚さd
は、強度上、0.5mm以上必要である。ただし、陰極
プレート2の厚さdは、可及的に薄くした方が、陽極管
1dの外周面との対向面積が小さくなって浮遊容量が小
さくなるので、好ましい。絶縁ブロック3の厚さeは、
充分な絶縁性を保つために5mm以上必要である。他
方、陰極プレート2と絶縁ブロック3の合計厚さd+e
が50mmを越えると、装置10全体が大型化するとと
もに、陽極管1dが長大化して試料5からの光Lの発散
角θが小さくなり、発光強度が低下するので、50mm
以下が望ましい。つまり、0.5mm≦d≦45(≒50
(d+e)−5(e)) 、5mm≦e≦50(≒50(d+e)−0.5
(d)) の範囲となる。そこで、上記陰極プレート2と絶
縁ブロック3の厚さ比d/eは、0.5mm/50mm (1/100)以
上で45mm/5mm(9) 以下に設定されている。In the analyzer 10 of FIG. 2, the ratio d / e between the thickness d of the cathode plate 2 and the thickness e of the insulating block 3 is d / e.
Is set to 1/100 or more and 9 or less. The basis of this numerical value will be specifically described. First, the thickness d of the cathode plate 2
Is required to have a strength of 0.5 mm or more. However, it is preferable that the thickness d of the cathode plate 2 be as thin as possible because the area facing the outer peripheral surface of the anode tube 1d becomes small and the stray capacitance becomes small. The thickness e of the insulating block 3 is
It is required to be 5 mm or more to maintain sufficient insulation. On the other hand, the total thickness of the cathode plate 2 and the insulating block 3 d + e
When the value exceeds 50 mm, the entire device 10 becomes large, and the anode tube 1d becomes long, the divergence angle θ of the light L from the sample 5 becomes small, and the emission intensity decreases.
The following is desirable. That is, 0.5 mm ≦ d ≦ 45 (≈50
(d + e) -5 (e)), 5mm ≦ e ≦ 50 (≒ 50 (d + e) -0.5
It falls within the range of (d)). Therefore, the thickness ratio d / e between the cathode plate 2 and the insulating block 3 is set to 0.5 mm / 50 mm (1/100) or more and 45 mm / 5 mm (9) or less.
【0025】また、上記比d/eは、1/100 〜5 に設定
するのが好ましく、さらに好ましくは、1/30〜3 に、よ
り一層好ましくは、1/10〜2 に設定するのがよい。それ
により、陰極プレート2が強度上必要な厚みdを有する
とともに、装置10全体の大型化と陽極管1dの長大化
とを防止しながらも、陽極ブロック1と陰極プレート2
または試料5との間に印加される高周波電圧が絶縁ブロ
ック3を通って漏れるのを可及的に軽減できる。その結
果、高周波電源部8から印加される高電圧が導電性の陰
極プレート2を通じて放電空間Vに効率よく印加される
ので、この放電空間Vに、試料5の分析に十分なグロー
放電を発生させることができる。The ratio d / e is preferably set to 1/100 to 5, more preferably 1/30 to 3, and even more preferably 1/10 to 2. Good. As a result, the cathode plate 2 has a required thickness d in terms of strength, and the anode block 1 and the cathode plate 2 are prevented from increasing in size of the entire apparatus 10 and the anode tube 1d.
Alternatively, it is possible to reduce leakage of the high frequency voltage applied to the sample 5 through the insulating block 3 as much as possible. As a result, the high voltage applied from the high-frequency power supply unit 8 is efficiently applied to the discharge space V through the conductive cathode plate 2, so that a glow discharge sufficient for analyzing the sample 5 is generated in the discharge space V. be able to.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上のように本発明のグロー放電発光分
光分析装置によれば、同一材料の試料に対しては、その
外径が変化しても発光強度が同一となり、正確な分析結
果を得ることができる。また、陰極プレートを強度上必
要な厚さとしながら、絶縁ブロックの厚さが絶縁不良を
発生させない厚さの範囲内を保ちながら過大となるのを
防止して、陽極管の長大化に伴う発光強度の低下を抑制
できる。As described above, according to the glow discharge emission spectroscopic analyzer of the present invention, even if the outer diameter of the sample of the same material changes, the emission intensity becomes the same, and an accurate analysis result can be obtained. Obtainable. Also, while the cathode plate has the required thickness for strength, the thickness of the insulating block is prevented from becoming excessive while maintaining a thickness range that does not cause insulation failure, and the emission intensity accompanying the lengthening of the anode tube is increased. Can be suppressed.
【図1】本発明の一実施形態に係る分析装置の概略構成
図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an analyzer according to an embodiment of the present invention.
【図2】同上分析装置に係るグロー放電管の一例を示す
縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view showing an example of a glow discharge tube according to the same analyzer.
【図3】同上装置による真鍮の分析結果を示す真鍮の表
面積と真鍮に含有する亜鉛の発光強度との関係を示す特
性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the surface area of brass and the emission intensity of zinc contained in brass, showing the results of brass analysis by the same apparatus.
【図4】同上装置による真鍮の分析結果を示す真鍮の表
面積と真鍮に含有する銅の発光強度との関係を示す特性
図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the surface area of brass and the emission intensity of copper contained in brass showing the results of brass analysis by the same apparatus.
【図5】従来の分析装置におけるグロー放電管の要部を
示す縦断面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a main part of a glow discharge tube in a conventional analyzer.
【図6】従来の他の分析装置におけるグロー放電管の要
部を示す縦断面図である。FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing a main part of a glow discharge tube in another conventional analyzer.
1…陽極ブロック、1b,1c…真空排気孔(減圧手
段)、1d…陽極管、2…陰極プレート、3…絶縁ブロ
ック、5…試料、8…高周波電源部(給電手段)、D2
…陰極プレートの外径、D5…試料の外径、V…内方空
間。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Anode block, 1b, 1c ... Vacuum exhaust hole (pressure reducing means), 1d ... Anode tube, 2 ... Cathode plate, 3 ... Insulation block, 5 ... Sample, 8 ... High frequency power supply section (power feeding means), D2
... outer diameter of the cathode plate, D5 ... outer diameter of the sample, V ... inner space.
Claims (1)
ートと、 絶縁物からなり、前記陽極ブロックと陰極プレートの間
に介挿され、前記陽極管が挿通される絶縁ブロックとを
備え、 前記陽極ブロック、絶縁ブロック、陰極プレートおよび
陰極プレートに取り付けられる試料によって前記陽極管
を収納する内方空間が形成されており、 さらに、前記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陰極プレートとの間または前記陽極
プレートと試料との間に高周波電圧を印加して前記内方
空間でグロー放電を発生させる給電手段とを備え、 前記陰極プレートは前記試料よりも大きい外径を有し、
その厚さdと前記絶縁ブロックの厚さeとの比d/eが
1/100 以上で9以下であるグロー放電発光分光分析装
置。1. An anode block having an anode tube, a cathode plate to which a sample is attached and the anode tube is inserted, and an insulator, which is interposed between the anode block and the cathode plate, and the anode tube And an insulating block through which the anode block, the insulating block, the cathode plate and an inner space for accommodating the anode tube are formed by the sample attached to the cathode plate, and the inner space is vacuumed. Depressurizing means for pulling, and a power feeding means for applying a high frequency voltage between the anode block and the cathode plate or between the anode plate and the sample to generate glow discharge in the inner space, the cathode plate Has a larger outer diameter than the sample,
The ratio d / e between the thickness d and the thickness e of the insulating block is
A glow discharge emission spectroscopic analyzer that is 1/100 or more and 9 or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16860496A JPH09329552A (en) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Glow discharge emission spectral analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16860496A JPH09329552A (en) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Glow discharge emission spectral analyzer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09329552A true JPH09329552A (en) | 1997-12-22 |
Family
ID=15871147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16860496A Pending JPH09329552A (en) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Glow discharge emission spectral analyzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09329552A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006145500A (en) * | 2004-11-24 | 2006-06-08 | Horiba Ltd | Glow discharge emission analysis method, glow discharge emission analytical equipment, and power generator |
WO2021108895A1 (en) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | 2S Water Incorporated | Solution electrode glow discharge apparatus |
-
1996
- 1996-06-07 JP JP16860496A patent/JPH09329552A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006145500A (en) * | 2004-11-24 | 2006-06-08 | Horiba Ltd | Glow discharge emission analysis method, glow discharge emission analytical equipment, and power generator |
JP4484674B2 (en) * | 2004-11-24 | 2010-06-16 | 株式会社堀場製作所 | Glow discharge emission analyzer |
WO2021108895A1 (en) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | 2S Water Incorporated | Solution electrode glow discharge apparatus |
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