JPH0996607A - 原子吸光分光光度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 霧化器の円錐状噴霧口９と球状衝突体１０と
が別部材から構成されているため、霧化器本体Ｍの組み
立て具合によってこれらの間隔にズレが生じ試料溶液の
霧化効率を最適な状態に維持することができない。 【解決手段】 霧化器本体Ｍの円錐状噴霧口９と球状衝
突体１０とを支持腕１５により一体に構成する。霧化効
率を決定する大きな要素の１つである円錐状噴霧口９と
球状衝突体１０との距離は、霧化器本体Ｍの組み立て具
合によらず常に最適なものとなり、結果として霧化条件
が一定して安定した吸光度測定ができると共に、高い霧
化効率を実現して精度のよい分析が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原子吸光分光光度
計、特にフレーム原子吸光分光光度計におけるその試料
霧化器の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】フレーム原子吸光分光光度計において液
体試料を分析するには試料をバーナのフレーム中におい
て原子化することが必要であるが、その原子化効率を上
げるために液体試料を霧状微細粒子化する霧化器（ネブ
ライザ）が備えられている。

【０００３】従来のフレーム原子吸光分光光度計におけ
る霧化器の構成を図２に示す。従来の霧化器では、容器
内の液体試料にその先端が挿入された吸引管７の出口端
部の周囲に円環状の吹き出し口８を設け、その吹き出し
口から空気などの助燃ガスを吹き出させて吸引管出口端
部を負圧とし、吸引管７から試料溶液を吸引してその出
口端部から噴霧する。助燃ガス吹き出し口８と吸引管７
との芯出し調整は、吸引管７の四方に設けられた調節ね
じ１７により、吸引管７に取り付けられる空気ガイド１
６を移動させることにより行う。更に助燃ガス吹き出し
口８の周囲に設けられた燃料ガス吹き出し口１１（霧化
器本体Ｍとその固定部材１４との隙間）からアセチレン
などの燃料ガスを噴射させ、霧化された試料を霧化室１
２内で助燃ガス及び燃料ガスと混合させながら燃料ガス
の流れに乗せて、バーナにより燃焼されるフレームの中
に送り込む。

【０００４】噴霧試料粒子は霧化室１２後段のバーナの
フレームにより原子化され特定波長の測定光によりその
吸光度が測定されるが、分析精度向上のために噴霧試料
粒子の原子化効率を高めることが望まれており、即ち噴
霧試料粒子の更なる微細化が望まれている。このため、
従来の霧化器では、円錐状噴霧口９の直前に近接させ
て、霧化器本体Ｍの固定部材１４に固着された支持腕１
５を介してガラス製の球状衝突体（インパクトボール）
１０が配設されており、円錐状噴霧口９より噴出された
試料粒子をこの球状衝突体１０に衝突させて更に微細粒
子化することが行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような霧化器の霧
化性能は、円錐状噴霧口９と球状衝突体１０との設定距
離（円錐状噴霧口９の縁周部面と球状衝突体１０との最
短距離）に依存することが知られている。球状衝突体１
０が円錐状噴霧口９に近すぎると噴出が阻害されてしま
い、遠すぎると放射状に噴霧される試料粒子のうち飛散
角度の大きいものが球状衝突体１０に衝突せず微細化さ
れない。そのため、両者の距離は、円錐状噴霧口９縁部
の内周直径と球状衝突体１０の直径等から決定される最
適距離（大抵の場合０〜数mmである）に設定することが
重要となる。

【０００６】しかしながら、上述したような従来の霧化
器においては、球状衝突体１０は霧化器本体Ｍとは別個
の構成部品である霧化器本体の固定部材１４に固着され
る支持腕１５を介して支持するように構成されているた
め、固定部材１４の中穴に霧化器本体Ｍを挿入して組み
立てる際に、両部材の微妙な位置のズレによって円錐状
噴霧口９と球状衝突体１０との距離が最適値からズレて
しまったり、組立ての度にその距離が僅かに変わったり
してしまい、霧化効率が一定せず、ひいては検出感度の
低下や分析結果のばらつき・ふらつきが生じるといった
不都合が生じている。霧化器本体Ｍや固定部材１４、及
び両部材の隙間は試料で汚染されるので分解洗浄しやす
いようにしておく必要がある。従って、これらを一体形
成することはできず、両部材の間隔が一定しないことは
避けられない。

【０００７】また、ガラス等の球状衝突体１０に試料溶
液の噴霧粒子が衝突する際に、球状衝突体１０自体に付
着して再度液滴化するものもあるが、これらの液滴は球
状衝突体１０から支持腕１５へと伝い、凝集してドレン
１３へと滴下する。即ち、この再液滴化した試料溶液は
全くの無駄となり、分析試料の利用効率が低くなると同
時に、フレーム中での試料の原子化密度も低くなり原子
吸光分光光度計としての吸光度が小さくなるという問題
点があった。また、この液滴の落下によって霧化室内の
気流が乱れ、或いは装置後方への気流圧が乱れ、その影
響により後段のバーナの火炎にも乱れが生じ、測定結果
にふらつき・ばらつき等の乱れが生じてしまうという問
題もあった。

【０００８】本発明は、試料溶液の噴霧粒子を効率よく
微細化すると共に分析試料の利用効率を上げて試料の原
子化効率を大きくし、また測定中のフレームを安定させ
ることによって分析精度を向上させることができる原子
吸光分光光度計を提供することを目的とするものであ
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、本発明の原子吸光分光光度計は、その霧化器の構成
において、霧化器本体と球状衝突体支持部材とを一体的
に構成したことを特徴とする。

【００１０】上記のように構成された原子吸光光度計
は、その霧化器の構成により、円錐状噴霧口と球状衝突
体とが支持部材を介して一体的に構成されるため、これ
らの隙間を常に最適な距離に保つことができ、試料の霧
化効率を最良のものとして維持し、組み立て時の具合に
も影響されることなく常に良好な装置構成が実現・維持
される。

【００１１】また更に、これらの球状衝突体や支持部
材、或いは円錐状噴霧口の内外部に濡れ性を向上させる
表面処理を施すことが望ましい。

【００１２】これにより、噴霧試料粒子がこれらの部材
に付着しても再液滴化することなく高い濡れ性によって
膜状に付着し、助燃ガスや燃料ガス等の噴出ガス流によ
り再度吹き飛ばされるので滴下することがないため、滴
下による測定部への悪影響や分析試料の利用効率が改善
される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の原子吸光分光光度
計の一実施例について図面を参照して説明する。

【００１４】図３に原子吸光分光光度計の基本的構成を
示す。図において、光源部１からは目的元素の共鳴線を
含む輝線スペクトルが放射され、これらが光学系２によ
り原子化部３（フレーム）を通過し、分光器４に導入さ
れる。これらの輝線中には、目的元素による原子吸光を
全く受けない光や吸光の割合が低い光などが含まれてお
り、これらは分光器４により除外され、吸収感度の最も
高い輝線（多くの場合は共鳴線である）のみが選択さ
れ、検出器５で電気信号に変換される。

【００１５】原子化部３においては、霧状の試料中に含
まれる目的元素が熱エネルギーにより解離され原子化さ
れて、同部を通過する光束のうち特定波長の輝線を選択
的に強く吸収する。信号処理部６においては、検出器５
で発生した信号のうち特定波長の輝線強度に比例した信
号のみを取り出し、これを対数変換し、吸光度に比例し
た値あるいは濃度に変換した値を求め、ＣＲＴ上（図示
せず）に表示し或いはプリンタ／プロッタ（図示せず）
により記録する。

【００１６】以上のような原子吸光分光光度計におい
て、本発明は原子化部３、特に霧化器の構成によって特
徴づけられる。霧化器の構成は、従前の図２と同様、概
略、霧化器本体Ｍと、これに支持腕１５を介して一体に
構成される球状衝突体１０と、霧化器本体を支持固定す
る固定部材１４とから構成される。本発明の特筆すべき
点は霧化器本体Ｍと球状衝突体１０との一体構成にあ
り、その他の構成については図２に示す従来構成と変更
がないため、霧化器本体Ｍと球状衝突体１０の部分につ
いてのみ図１に示す。

【００１７】図１において、霧化器は、容器（図示せ
ず）内の試料溶液に先端が挿入される吸引管７の出口端
部の周囲に、空気などの助燃ガスを吹き出して吸引管７
の出口に負圧を発生させる円環状の助燃ガス吹き出し口
８を設けて噴霧口を構成する。吸引管７は試料溶液が高
濃度で常時接触するので、例えば白金イリジューム等の
耐腐食性に優れた材質で形成することが望ましい。

【００１８】吸引管７の先端部は、図１に見るように円
錐状噴霧口９の入口まで貫通している。一方、図１下方
より霧化器本体Ｍ内に導入される空気（助燃ガス）が吸
引管７の周囲に沿って図右方に進み、霧化器本体Ｍと吸
引管７との隙間である円環状の助燃ガス（空気）吹き出
し口８から噴出される。このときの空気の噴出に伴う負
圧により吸引管７先端部から液体試料が引き出されて空
気の噴出流に混入されて噴霧される。

【００１９】この噴霧口に連続して、例えば円錐角度20
°開口部5mm 程度の円錐状噴霧口９が設けられている。
この円錐状噴霧口９の外周部には支持腕１５が固定され
ており、その先端部は球状衝突体１０の曲率と等しく形
成されている。支持腕１５は例えば耐腐食性があり且つ
弾力性を有する合成樹脂等により形成される。支持腕１
５の先端部には、耐摩耗性・耐腐食性に優れた材質、例
えばセラミック等で構成された球状衝突体１０が嵌合さ
れ、支持腕１５は自体が持つ弾性力により球状衝突体１
０を把持している。このように支持腕１５を介して一体
化された円錐状噴霧口９と球状衝突体１０との間隔は、
噴霧試料粒子の微細化が最も良好に行われる距離に設計
される。円錐状噴霧口９の内径は一般に５mm程度のもの
が多く使用され、一方、球状衝突体１０は一般に直径が
６mm〜１０mm程度のものが多く使用されるが、大抵の場
合、これらの距離が０になる付近が最も霧化効率が良
く、即ち噴霧試料粒子の全てが球状衝突体１０に衝突し
て微細化される。両部材は支持腕１５によって一体に構
成されているため、組立て等による間隔の変化が生じず
常に最良の距離関係が維持される。

【００２０】このようにして微細化された試料粒子は従
来（図２）と同様に霧化器本体Ｍの周囲に配置される円
環状の燃料ガス吹き出し口１１から吹き出されるアセチ
レン等の燃料ガスの流れに乗って霧化室１２内に効率よ
く噴霧され、バーナのフレーム中で良好に原子化されそ
の吸光度が測定される。

【００２１】

【実施例】上述した構成において、球状衝突体１０や支
持腕１５、或いは円錐状噴霧口９の内外部に濡れ性を向
上させる表面処理を施すことが望ましい。これは例えば
材質に応じた市販の化学処理剤をもって実現することが
できる。このように濡れ性を高める表面処理を施すこと
により、噴霧試料粒子がこれらの部材に付着しても再液
滴化せずに高い濡れ性によって膜状に付着し、助燃ガス
や燃料ガス等の噴出ガス流により再度微細粒子として吹
き飛ばされて滴下することがないため、滴下による測定
部への悪影響や分析試料の利用効率が改善される。

【００２２】また、上述した構成では球状衝突体１０を
把持する支持腕１５の形状を２本の腕としているが、腕
の本数を特に制限する理由はなく、また円形に形成して
もよい。支持腕１５の球状衝突体１０との接触面も曲率
を有するものとせず、双方に凸又は凹のディンプルを設
けて取り付けてもよい。また、把持力を支持腕１５の弾
性力によらず、接触面に接着剤を塗布して固定するよう
にしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係る原子吸光分光光度計は、そ
の霧化器を、円錐状噴霧口と球状衝突体とを支持腕によ
って一体化して構成するようにしたので、霧化効率を決
定する大きな要素の１つである円錐状噴霧口と球状衝突
体との距離を組み立て具合によらず常に最適なものと
し、結果として霧化条件が一定して安定した吸光度測定
ができると共に、高い霧化効率を実現して精度のよい分
析が可能となった。

【００２４】また、噴霧試料が再度液滴化しやすい部材
に濡れ性を高める表面処理を施すようにしたので、この
部分では試料が薄膜状に付着し、助燃ガスや燃料ガスの
噴出により吹き飛ばされるので、従来のように滴下時に
火炎が揺らぐといった不都合が生じることもなく、常に
安定した火炎状態を維持し、よって安定した吸光度を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る原子吸光分光光度計の霧化器の
構成説明図である。

【図２】 従来の霧化器の構成説明図である。

【図３】 原子吸光分光光度計の基本的構成の説明図で
ある。

【符号の説明】

Ｍ‥‥‥‥‥‥‥‥‥霧化器本体 １‥‥‥‥‥‥‥‥‥光源部 ２‥‥‥‥‥‥‥‥‥原子化部光学系 ３‥‥‥‥‥‥‥‥‥原子化部 ４‥‥‥‥‥‥‥‥‥分光器 ５‥‥‥‥‥‥‥‥‥検出器 ６‥‥‥‥‥‥‥‥‥信号処理部 ７‥‥‥‥‥‥‥‥‥吸引管 ８‥‥‥‥‥‥‥‥‥助燃ガス吹き出し口 ９‥‥‥‥‥‥‥‥‥円錐状噴霧口 １０‥‥‥‥‥‥‥‥‥球状衝突体 １１‥‥‥‥‥‥‥‥‥燃料ガス吹き出し口 １２‥‥‥‥‥‥‥‥‥霧化室 １３‥‥‥‥‥‥‥‥‥ドレン １４‥‥‥‥‥‥‥‥‥固定部材 １５‥‥‥‥‥‥‥‥‥支持腕 １６‥‥‥‥‥‥‥‥‥空気ガイド １７‥‥‥‥‥‥‥‥‥調節ねじ １８‥‥‥‥‥‥‥‥‥キャップ １９‥‥‥‥‥‥‥‥‥Ｏリング ２０‥‥‥‥‥‥‥‥‥吸引管支持部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 霧化器本体内に導入される液体試料を助
   燃ガスと共に霧化器本体の噴霧口から噴出させて球状衝
   突体に衝突させ、微細霧粒子化した状態で燃焼フレーム
   中に送り込んで原子化し、このフレームに元素によって
   決まっている特定波長の光を通過させてその吸光度から
   元素分析を行う装置において、前記霧化器本体の噴霧口
   の前方に、球状衝突体の支持部材を前記霧化器本体と一
   体的に保持させたことを特徴とする原子吸光分光光度
   計。