JPH0968464A - 発光分光分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光分光分析装置の検出部における光電子増
倍管を適正な位置・姿勢で容易に筺体に取り付けること
ができ、且つ、その光電子増倍管の放熱ないしは冷却を
効果的に行うことができるようにすること。 【構成】 本発明による発光分光分析装置は、その検出
部１４において、筺体２８の内面に、ヘッドオン型光電
子増倍管２６のバルブ３０頂部が嵌合されるよう弾性材
料から形成されたキャップ４０を取り付け、更に、キャ
ップ４０の内部に、吸熱部４８ｂが光電子増倍管２６の
一部、好適にはカソード冷却板３４に熱的に接合し且つ
放熱部４８ａが筺体２８の一部３６に熱的に接合するペ
ルチェ素子４８を設けたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料の定量・定性
分析等に用いられる発光分光分析装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】発光分光分析装置は、試料を発光させる
ことで得られる試料光を分光部にて分光し、その分光さ
れた試料光を検出部で検出して分析を行うものである。

【０００３】このような発光分光分析装置における従来
一般の検出部は、図６に示すように、サイドオン型の光
電子増倍管１と、この光電子増倍管１を収容する筺体２
とから構成されている。筺体２は試料光以外の光の入射
を防止するためのものであり、従って、試料光の透過窓
は、光電子増倍管１のカソード３に対向する位置に必要
最小限の大きさで形成されている。

【０００４】また、筺体２の底板部４には、光電子増倍
管１のピン（図示せず）を電源装置（図示せず）等に電
気的に接続するためのソケット５が取り付けられてお
り、光電子増倍管１は、このソケット５にピンを差し込
むことにより、筺体２内で保持されるようになってい
る。

【０００５】更に、光電子増倍管１は、周囲温度が上昇
すると、暗電流が増加し、光の検出下限が高くなるの
で、筺体２を銅等の熱伝導性の良好な材料から作り、筺
体内で発生した熱は筺体外に放散させるようにしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来構成においては、光電子増倍管１の位置や
姿勢に狂いが生じやすいという問題点がある。即ち、光
電子増倍管１を筺体２に取り付けるためには、ソケット
５に光電子増倍管１のピンを差し込んだ後、ソケット５
をねじ６等で筺体２に固定する必要があるが、ピンの差
込み方によっては光電子増倍管１の姿勢に狂いが生じる
ことがある。また、筺体２の試料光透過窓は小さいた
め、そこからの光電子増倍管１の姿勢の修正は困難であ
り、実際に光電子増倍管１の姿勢を修正するためには、
ソケット５を筺体２から取り外さなければならなかっ
た。

【０００７】また、光電子増倍管１はソケット５を介し
て単に筺体２内に配置されているだけであるので、放熱
が充分に行われず、周囲温度に左右され、光電子増倍管
１の温度が上昇して暗電流が増加するという問題点もあ
る。

【０００８】そこで、本発明の目的は、光電子増倍管を
適正な位置・姿勢で容易に筺体に取り付けることがで
き、その光電子増倍管の放熱ないしは冷却を効果的に行
うことができ、尚且つ、スペースを最小限に維持できる
発光分光分析装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による発光分光分析装置は、その検出部にお
いて、筺体の内面に、ヘッドオン型光電子増倍管のバル
ブ頂部が嵌合されるよう弾性材料から形成されたキャッ
プを取り付け、更に、キャップの内部に、吸熱部が光電
子増倍管の一部に熱的に接合し且つ放熱部が筺体の一部
に熱的に接合するペルチェ素子を設けたことを特徴とし
ている。

【００１０】この構成により、光電子増倍管はキャップ
により弾性的に保持され、位置や姿勢の修正が容易とな
る。

【００１１】また、ペルチェ素子により光電子増倍管が
強制的に冷却され、ペルチェ素子自体の保有熱も筺体を
介して効果的に外部に放散される。この場合、光電子増
倍管のバルブ頂部に、カソードに熱的に接合したカソー
ド冷却板を設け、ペルチェ素子の吸熱部をカソード冷却
板に熱的に接合することが有効である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の好適な
実施形態について詳細に説明するが、図中、同一又は相
当部分には同一符号を用いることとする。

【００１３】図１は、本発明が適用される発光分光分析
装置の構成を示す概略図である。図示するように、発光
分光分析装置は、基本的には、試料を発光させる発光部
１０と、この発光部１０からの試料光を分光する分光部
１２と、分光部１２で分光された試料光を検出して電気
信号に変換する検出部１４と、検出部１４からの電気信
号を信号処理し分析する分析部１６とから構成されてい
る。

【００１４】発光部１０において試料を発光させる手段
としては種々あるが、図示するように、プラズマトーチ
１８により試料をプラズマ化して発光させる手段が代表
的なものである。また、本実施形態の分光部１２は、ミ
ラー２０，２２及び回折格子２４から成り、発光部１０
からの試料光を分光し検出部１４に導くようになってい
る。

【００１５】検出部１４は、図２に示すように、光電子
増倍管２６と、これを収容する筺体２８とを備えてい
る。光電子増倍管２６は、一般にサイドオン型と呼ばれ
るもので、透明な密閉容器である円筒形のガラス製バル
ブ３０の側面から光が入射される型式である。そして、
バルブ３０を透過して入射された光がバルブ３０内の反
射型カソード３２の光電面に当たると、その光電面から
光電子が放出され、複数段のダイノードから成る電子増
倍部（図示せず）に送られて順次増倍され、最終的に、
この増倍された光電子が検出信号としてアノード（図示
せず）で収集されるようになっている。また、この光電
子増倍管２６においては、図３に明示するように、バル
ブ３０の頂部に熱良導性金属から成るカソード冷却板３
４が設けられている。このカソード冷却板３４は、一面
がバルブ３０の外部に露出し、他面がバルブ３０内のカ
ソード３２の延長端３２ａに熱的に接続されている。

【００１６】筺体２８は、熱良導性材料、例えば銅から
作られている。筺体２８の天板部３６の内面には、筺体
２８の内部空間に向かって突出する円筒形の突出部分３
８が形成されている。より詳細には、天板部３６はその
一部３６ａが取外し可能となっており、突出部分３８は
その取外し可能部分３６ａに設けられている。この突出
部分３８に、ゴム等の弾性材料から成るキャップ４０が
取り付けられている。キャップ４０は、光電子増倍管２
６のバルブ３０の頂部を受け入れて弾性力により保持す
るものであり、内径がバルブ３０の外径よりも小さな略
円筒形状となっている。なお、このキャップ４０の上縁
部には内向きに突出する環状部分４２が形成されてお
り、この環状部分４２を筺体２８の突出部分３８に設け
られた周溝４４に嵌合させることで、キャップ４０が筺
体２８から脱落するのを防止している。このように、光
電子増倍管２６は筺体２８内でキャップ４０により保持
されるため、光電子増倍管２６のピン（図示せず）を分
析部１６や電源装置（図示せず）等に電気的に接続する
ためのソケット４６を筺体２８に取り付ける必要はな
く、本実施形態では、図２に示す如く、ソケット４６は
光電子増倍管２６のピンに単に接続されるだけとしてい
る。

【００１７】また、キャップ４０の内部にはペルチェ素
子４８が配置されている。ペルチェ素子４８とは、ペル
チェ効果を利用した熱電冷却素子をいう。このペルチェ
素子４８は、その放熱部４８ａが筺体２８の突出部分３
８に熱的に接するよう、キャップ４０内に取り付けられ
ている。また、ペルチェ素子４８の吸熱部４８ｂは、光
電子増倍管２６がキャップ４０に装着された際、カソー
ド冷却板３４の露出面と熱的に接するようになってい
る。

【００１８】一方、筺体２８の底板部５０には、前記キ
ャップ４０に対向する位置に、貫通孔５２が形成されて
いる。この貫通孔５２は、光電子増倍管２６を挿入して
キャップ４０にバルブ３０の頂部を差し込むためのもの
である。従って、光電子増倍管２６の挿入を容易とする
という観点からは、貫通孔５２の径は大きいほど良い
が、筺体２８の本来の目的が試料光以外の光の侵入防止
にあるため、貫通孔５２の径は可能な限り小さくするこ
とが好ましい。なお、図２及び図３では明示していない
が、試料光は、筺体２８の側板部５４に設けられた試料
光透過窓（図１の符号５６を参照）から光電子増倍管２
６のカソード３２に導かれるようになっている。

【００１９】上記構成の発光分光分析装置を用いて試料
の分析を行うと、周囲温度に左右され、光電子増倍管２
６、特にカソード３２が熱を帯びるようになる。しか
し、本発明では、光電子増倍管２６のカソード冷却板３
４にペルチェ素子４８の吸熱部４８ｂが接続されている
ため、ペルチェ素子４８の冷却作用によりカソード３
２、ひいては光電子増倍管２６全体が強制的に冷却され
る。しかも、ペルチェ素子４８の放熱部４８ａは筺体２
８に接しているため、ペルチェ素子４８自体の保有熱は
筺体２８の外部に放散される。また、筺体にファンのよ
うなものを取り付けることで更なる放熱効果を見い出
す。従って、光電子増倍管２６は効果的に冷却されるこ
とになる。その結果、光電子増倍管２６の暗電流の増大
は抑えられ、光の検出下限が低いレベルに維持される。

【００２０】また、光電子増倍管２６を筺体２８に取り
付ける場合、光電子増倍管２６を筺体２８の底板部５０
の貫通孔５２から挿入し、バルブ３０の頂部をキャップ
４０に差し込むだけでよい。キャップ４０に嵌合された
光電子増倍管２６はキャップ４０の弾性力により保持さ
れることとなるが、その保持姿勢や位置が不適正である
場合には、筺体２８の外部に突出している光電子増倍管
２６の部分（ソケット４６も含む）を動かすことで、光
電子増倍管２６の姿勢や位置を容易に修正することがで
きる。

【００２１】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は上記の実施形態に限定されないこと
はいうまでもない。例えば、上記の実施形態では、キャ
ップ４０は、その環状部分４２を筺体天板部３６ａの突
出部分４８に形成された周溝４４に嵌合させることで、
天板部３６ａに取り付けられているが、キャップ４０は
接着剤により筺体２８に取り付けられてもよいし、ま
た、図４に示すように、キャップ４０にフランジ５６を
形成し、このフランジ５６をねじ５８により筺体２８の
天板部３６ａに取り付けてもよい。

【００２２】図５は、更に他の実施形態に係る検出部の
一部を示す縦断面図である。この実施形態では、キャッ
プ４０の内部に、ペルチェ素子４８の吸熱部４８ｂに接
触する形で、アルミニウムのような熱良導性の金属板６
０が埋設されている。この金属板６０にはめねじ部６２
が設けられており、これに筺体２８の天板部３６ａを貫
通するねじ６４が螺合されている。これによりキャップ
４０は筺体２８に取り付けられるが、ねじ６４を締め付
けると金属板６０が筺体２８の天板部３６ａの側に引き
寄せられるので、ペルチェ素子４８の放熱部４８ａが天
板部３６ａと密に接し、ペルチェ素子４８から筺体２８
への放熱効果がより良好となる。なお、筺体２８に伝わ
った熱がねじ６４を通って金属板６０に戻らないよう、
ねじ６４は熱伝導性の悪い樹脂から作られていることが
好適である。

【００２３】また、ペルチェ素子４８の吸熱部４８ｂは
光電子増倍管２６のカソード冷却板３４に熱的に接合さ
れていればよいので、図５に示すように、ペルチェ素子
４８の吸熱部４８ｂは金属板６０、更にエポキシ樹脂系
絶縁剤のような熱伝導性の優れた絶縁剤６６を介して、
光電子増倍管２６のカソード冷却板３４に接続させるこ
とも可能である。

【００２４】この他、上記の実施形態ではソケット４６
には光電子増倍管２６の保持機能を持たせていないが、
光電子増倍管２６をキャップ４０に差し込んで位置決め
を行った後に、ソケット４６を筺体２８に固定するよう
にしてもよい。また、ソケット４６の外周面を弾性材料
から作り、筺体２８の貫通孔５２に隙間なく嵌合される
ようにすれば、キャップ４０の機能と相俟って、光電子
増倍管２６をより正確に位置決めすることが可能とな
る。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光
電子増倍管のバルブ頂部をキャップに嵌合させるだけ
で、光電子増倍管を筺体に簡単に取り付けることができ
る。また、キャップは弾性材料から作られているので、
嵌合した後も容易にその位置や姿勢を修正することが可
能である。

【００２６】また、キャップは筺体の内面に取り付けら
れているので、光電子増倍管のバルブ頂部と筺体の内面
との間に無用なスペースを作る可能性がなくなり、検出
部の小型化に貢献する。

【００２７】更に、キャップ内のペルチェ素子により光
電子増倍管を効率的に冷却することができ、暗電流の増
加を防止でき、発光分光分析装置の性能の向上を図るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用され得る発光分光分析装置の構成
を示す概略図である。

【図２】本発明による発光分光分析装置における検出部
を示す縦断面図である。

【図３】図２の検出部の一部を拡大して示す縦断面図で
ある。

【図４】本発明による発光分光分析装置における検出部
の別の実施形態を示す、図３と同様な拡大縦断面図であ
る。

【図５】本発明による発光分光分析装置における検出部
の更に別の実施形態を示す、図３と同様な拡大縦断面図
である。

【図６】従来における発光分光分析装置における検出部
を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０…発光部、１２…分光部、１４…検出部、１６…分
析部、２６…光電子増倍管、２８…筺体、３０…バル
ブ、３２…カソード、３４…カソード冷却板、３６，３
６ａ…天板部、４０…キャップ、４６…ソケット、４８
…ペルチェ素子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光部からの光を分光した後、この分光
   された光を検出部にて検出し分析を行う発光分光分析装
   置であって、前記検出部が、ヘッドオン型の光電子増倍
   管と、該光電子増倍管を収容する熱良導性材料から成る
   筺体とを備えるものにおいて、 前記筺体の内面に、前記光電子増倍管のバルブ頂部が嵌
   合されるよう弾性材料から形成されたキャップを取り付
   け、前記キャップの内部に、吸熱部が前記光電子増倍管
   の一部に熱的に接合し且つ放熱部が前記筺体の一部に熱
   的に接合するペルチェ素子を設けたことを特徴とする発
   光分光分析装置。
2. 【請求項２】 前記光電子増倍管のバルブ頂部に、該光
   電子増倍管のカソードに熱的に接合したカソード冷却板
   を設け、前記ペルチェ素子の前記吸熱部を前記カソード
   冷却板に熱的に接合したことを特徴とする請求項１記載
   の発光分光分析装置。