JPH10142156A - Emission spectrophotometer - Google Patents
Emission spectrophotometerInfo
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- JPH10142156A JPH10142156A JP30026596A JP30026596A JPH10142156A JP H10142156 A JPH10142156 A JP H10142156A JP 30026596 A JP30026596 A JP 30026596A JP 30026596 A JP30026596 A JP 30026596A JP H10142156 A JPH10142156 A JP H10142156A
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ICP(高周波誘
導結合プラズマ)発光分光分析装置のように、試料によ
る発光炎を光源としてその光を分光して元素分析を行う
発光分光分析装置に係り、詳しくは、発光炎の光を分光
器内に導く部分の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an emission spectrometer for performing elemental analysis by using a luminous flame generated by a sample as a light source and performing elemental analysis, such as an ICP (high frequency inductively coupled plasma) emission spectrometer. More specifically, the present invention relates to an improvement in a portion for guiding light of a luminous flame into a spectroscope.
【0002】[0002]
【従来の技術】ICP発光分光分析装置は、試料をプラ
ズマ化し、そのプラズマ炎を光源として分光分析するも
ので、従来、図3に示すような構成を有している。2. Description of the Related Art An ICP emission spectroscopy analyzer converts a sample into plasma and performs spectroscopic analysis using the plasma flame as a light source, and conventionally has a configuration as shown in FIG.
【0003】図3において、符号11はプラズマトーチ
からなる発光部、12は分光器のハウジングである。こ
の図示例の分光器はツェルニ・ターナ型である。[0003] In FIG. 3, reference numeral 11 denotes a light-emitting portion composed of a plasma torch, and 12 denotes a housing of a spectroscope. The spectroscope in this illustrated example is of the Czerni-Turna type.
【0004】発光部11では試料がプラズマ化されてプ
ラズマ炎Fを発生する。このプラズマ炎Fの光は、集光
レンズ13によりハウジング12内の入口スリット14
に向けて集光される。集光された光は、この入口スリッ
ト14でスリット状に絞られた上で、凹面鏡15を介し
て回折格子16に平行に導かれ、この回折格子16で各
波長に対応した角度で反射される。そして、各波長の光
のうち、特定の波長の光が凹面鏡17および出口スリッ
ト18を通じて、フォトマルチプライヤのような光検出
器19に導かれ、この光検出器19でその光量が検出さ
れる。これによって、試料に含まれる元素の定性、定量
分析が行われる。In the light emitting section 11, the sample is turned into plasma to generate a plasma flame F. The light of the plasma flame F is transmitted to the entrance slit 14 in the housing 12 by the condenser lens 13.
Light is collected toward. The condensed light is converged in a slit shape by the entrance slit 14, guided to the diffraction grating 16 in parallel via the concave mirror 15, and reflected by the diffraction grating 16 at an angle corresponding to each wavelength. . Then, of the light of each wavelength, light of a specific wavelength is guided to a photodetector 19 such as a photomultiplier through a concave mirror 17 and an exit slit 18, and the light amount is detected by the photodetector 19. Thus, qualitative and quantitative analysis of the elements contained in the sample is performed.
【0005】なお、本例の波長走査型分光器では、回折
格子16には、その角度を変える回転機構20が設けら
れ、また、出口スリット18には、これを入射光に対し
て横方向に移動させる移動機構21が付設されている。In the wavelength scanning type spectroscope of this embodiment, the diffraction grating 16 is provided with a rotation mechanism 20 for changing the angle thereof, and the exit slit 18 is provided with the rotation mechanism 20 in a direction transverse to the incident light. A moving mechanism 21 for moving is provided.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な発光分光分析装置において、プラズマ炎Fの光を分光
器内に導く部分は、図4に示すように、プラズマ炎Fの
側方に集光レンズ13と入口スリット14とを順次配置
した構成で、プラズマ炎Fの光は、炎Fの中心軸Faと
ほぼ直交する横方向に導かれるようになっている。By the way, in the above-mentioned emission spectrometer, the portion for guiding the light of the plasma flame F into the spectroscope is gathered beside the plasma flame F as shown in FIG. With the configuration in which the optical lens 13 and the entrance slit 14 are sequentially arranged, the light of the plasma flame F is guided in a lateral direction substantially orthogonal to the central axis Fa of the flame F.
【0007】この構成では、プラズマ炎の中心軸上の各
位置からの発光が、スリットの長さ方向の各位置に集光
される。In this configuration, light emission from each position on the central axis of the plasma flame is focused on each position in the length direction of the slit.
【0008】これに対しては、最近、図5に示すような
構成の集光系が用いられている。この構成では、プラズ
マ炎Fの中心軸Faと同軸になるよう、プラズマ炎Fの
中心軸Faの延長線上に集光レンズ13と入口スリット
14とが順次配置されている。To cope with this, a light condensing system having a configuration as shown in FIG. 5 has recently been used. In this configuration, the condenser lens 13 and the entrance slit 14 are sequentially arranged on an extension of the central axis Fa of the plasma flame F so as to be coaxial with the central axis Fa of the plasma flame F.
【0009】この構成では、プラズマ炎Fの光がその中
心軸Faに沿った方向に導出されるので、中心軸Faに
沿った部分の発光が入口スリット14の側に取り入れら
れることになる。ICPプラズマでは、試料はプラズマ
炎の中心軸付近を通るため、分光器へ導光される光のう
ち、試料の発光の割合が増える。そのため、分析感度を
高めることができる。In this configuration, since the light of the plasma flame F is led out in the direction along the central axis Fa, the light emitted from the portion along the central axis Fa is taken into the entrance slit 14 side. In the ICP plasma, since the sample passes near the central axis of the plasma flame, the ratio of the light emitted from the sample to the light guided to the spectroscope increases. Therefore, analysis sensitivity can be increased.
【0010】しかしながら、プラズマ炎Fの光の集光側
にある入口スリット14は、波長分解能を得るために、
幅Swは20〜30μm程度であり、それに比し、長さ
Sdが4mm程度と長くして、分光光量を増やしてい
る。この入口スリット14を通じてプラズマ炎Fの中心
軸Fa部分の発光ばかりでなく、その周囲の発光が多く
入射するのであって、不要な光が取り込まれる。[0010] However, the entrance slit 14 on the light condensing side of the plasma flame F is provided to obtain wavelength resolution.
The width Sw is about 20 to 30 μm, and the length Sd is increased to about 4 mm to increase the amount of spectral light. Not only the light emitted from the central axis Fa of the plasma flame F but also the light emitted around the central axis Fa enters through the entrance slit 14, so that unnecessary light is taken in.
【0011】その事情を図6によって詳しく説明する
と、プラズマ炎Fの中心軸Fa部分の発光は集光レンズ
13により入口スリット14に集光するが、その集光位
置は、図中に細線で示すように、入口スリット14の全
長さSdのうちの中央である。その両側には点線で示す
ように、中心軸Faの周囲の発光が集光、入射すること
になる。この中心軸Faの周囲の発光は、試料の発光の
割合が少なく、このような光が中心軸Fa部分の発光と
ともに入射することで、試料の発光の割合の多い中心軸
Fa部分からの光量のレベルが相対的に低下する。The situation will be described in detail with reference to FIG. 6. Light emitted from the central axis Fa of the plasma flame F is focused on the entrance slit 14 by the focusing lens 13, and the focusing position is shown by a thin line in the figure. Thus, it is the center of the total length Sd of the entrance slit 14. As shown by a dotted line, light emission around the central axis Fa is condensed and incident on both sides. The light emission around the central axis Fa has a small rate of light emission of the sample, and such light is incident together with the light emission of the central axis Fa portion, so that the amount of light from the central axis Fa portion where the light emission rate of the sample is large is large. The level decreases relatively.
【0012】また、プラズマ炎Fは、その周囲部分の流
れが非軸対称的にゆらぐが、このゆらぎで変化する部分
の光を取り込むことで、入射光にゆらぎによるバックグ
ラウンド光の変動の影響が現れる。The flow of the plasma flame F fluctuates non-axisymmetrically in the surrounding area. By taking in the light of the part that changes due to the fluctuation, the influence of the fluctuation of the background light due to the fluctuation on the incident light is obtained. appear.
【0013】このように、集光レンズ13と入口スリッ
ト14とをプラズマ炎Fの中心軸Faと同軸に配置した
構成では、プラズマ炎F各部の発光のうち、ゆらぎによ
り変化しやすい周囲部分の発光を多く取り入れることに
なるので、充分に感度を上げることができず、また高精
度の分析が難しい。As described above, in the configuration in which the condenser lens 13 and the entrance slit 14 are arranged coaxially with the central axis Fa of the plasma flame F, of the light emission of each part of the plasma flame F, the light emission of the peripheral portion which is liable to change due to fluctuations. Therefore, sensitivity cannot be sufficiently increased, and high-precision analysis is difficult.
【0014】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、プラ
ズマ炎のような炎の光のうち、炎の中心軸の周囲の発光
の入射量を減らし、中心軸部分の光を効率的に取り入れ
るようにすることで、高感度でかつ高精度の分光分析を
可能にすることを課題とする。In view of the above conventional problems, the present invention reduces the amount of light emitted around the central axis of the flame of the flame light such as the plasma flame, and efficiently takes in the light of the central axis. It is an object of the present invention to enable high-sensitivity and high-precision spectral analysis.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、発光部で生成される発光炎を光源とし、
その光をスリット状に絞って分光器内に入射させるよう
にした発光分光分析装置において、発光部で発生する光
を集光する集光光学系と、光ファイバのバンドルからな
り前記集光光学系の集光位置から入口スリット配置位置
にかけて設けられた導光手段とを備ており、かつ、前記
導光手段の光ファイバの端面は受光側では略円形に、投
光側ではスリット状に配列されている構成とした。According to the present invention, in order to achieve the above object, a light emitting flame generated by a light emitting section is used as a light source,
In the emission spectrometer, which focuses the light in a slit shape and makes it enter the spectroscope, a light-collecting optical system comprising a bundle of optical fibers and a light-collecting optical system for collecting light generated in a light-emitting portion. And a light guiding means provided from the light condensing position to the entrance slit arrangement position, and the end face of the optical fiber of the light guiding means is arranged in a substantially circular shape on the light receiving side, and is arranged in a slit shape on the light emitting side. Configuration.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】図面に基づいて本発明の詳細を説
明する。図1および図2は本発明の一実施の形態に係
り、図1は、発光分光分析装置の各部分のうち、分光分
析すべき光の入射部分の構成図、図2は、その一部であ
る導光手段の斜視図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 relate to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram of an incident portion of light to be subjected to spectral analysis in each portion of an emission spectroscopic analyzer, and FIG. It is a perspective view of a certain light guide means.
【0017】図1において、符号1は、プラズマトーチ
からなる発光部、2は、分光器のハウジングである。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light emitting portion formed of a plasma torch, and 2 denotes a housing of a spectroscope.
【0018】発光部1は、試料から発光炎を生成するも
のであるが、この例では、試料を高周波誘導電磁界によ
りプラズマ化してプラズマ炎Fを生成する。プラズマ炎
Fは、中心軸Fa部分が高輝度で、その中心軸Faに沿
って長い形の発光炎である。分光器は、既に図3に示し
たもののように、回折格子や凹面鏡、光検出器等からな
るもので、後述する分析光の入射部分以外は、従来例と
異ならないので、その構成は自明のものとして図示およ
び説明を省略する。The light emitting section 1 generates a luminous flame from a sample. In this example, the sample is turned into plasma by a high-frequency induction electromagnetic field to generate a plasma flame F. The plasma flame F is a luminous flame that has a high brightness at the central axis Fa and is long along the central axis Fa. The spectroscope is composed of a diffraction grating, a concave mirror, a photodetector, and the like, as shown in FIG. 3. Since the spectroscope does not differ from the conventional example except for the incident portion of the analysis light described later, its configuration is self-evident. The illustration and description are omitted.
【0019】分析光の入射部分は、前記の発光部1と、
軸対称の集光光学系としての集光レンズ3と、導光手段
4とからなる。集光レンズ3は、前記ハウジング2に取
り付けられた筒状のホルダ5に保持されて、発光部1で
のプラズマ炎Fの中心軸Faと同軸になるよう、プラズ
マ炎Fの中心軸Faの延長線上に配置されている。The incident portion of the analysis light is formed by the light emitting portion 1 described above,
It comprises a condenser lens 3 as an axially symmetric condenser optical system, and a light guiding means 4. The condenser lens 3 is held by a cylindrical holder 5 attached to the housing 2, and extends the central axis Fa of the plasma flame F so as to be coaxial with the central axis Fa of the plasma flame F in the light emitting unit 1. They are arranged on a line.
【0020】導光手段4は、光ファイバ6のバンドルか
らなるもので、両端にはそれぞれ光ファイバ6の端部を
所定の形に固定する受光部7および投光部8がある。こ
の導光手段4の受光部7は、プラズマ炎Fの中心軸Fa
の延長線上で、集光レンズ3と同軸となる位置にホルダ
5に保持されており、その端面は集光レンズ3の投光側
の焦点位置に臨んでいる。この受光部7では、図2に示
すように、光ファイバ6の端面6aが略円形にまとめら
れている。The light guiding means 4 is composed of a bundle of optical fibers 6, and has a light receiving portion 7 and a light projecting portion 8 at both ends for fixing the ends of the optical fibers 6 in a predetermined shape. The light receiving portion 7 of the light guiding means 4 has a central axis Fa of the plasma flame F.
Is held by the holder 5 at a position that is coaxial with the condenser lens 3 on an extension of the above, and the end surface thereof faces the focal position on the light projection side of the condenser lens 3. In the light receiving section 7, as shown in FIG. 2, the end face 6a of the optical fiber 6 is arranged in a substantially circular shape.
【0021】一方、導光手段4の投光部8では、光ファ
イバ6の端面6bがスリット状に配列されている。この
投光部8は、分光器の内部において入口スリット9の配
置位置に対向して臨んでいる。具体的には、光ファイバ
6の端面6bは、その長手方向を入口スリット9の開口
9aの長手方向に一致させた状態で、開口9aに対向し
て配置されている(図2参照)。On the other hand, in the light projecting section 8 of the light guiding means 4, the end faces 6b of the optical fibers 6 are arranged in a slit shape. The light projecting unit 8 faces the arrangement position of the entrance slit 9 inside the spectroscope. More specifically, the end face 6b of the optical fiber 6 is arranged to face the opening 9a with its longitudinal direction coinciding with the longitudinal direction of the opening 9a of the entrance slit 9 (see FIG. 2).
【0022】次に、上記構成の作用を説明する。まず、
発光部1で試料がプラズマ化され、プラズマ炎Fが発生
すると、そのプラズマ炎Fの光は、分光分析すべき光と
して、集光レンズ3により集光され、導光手段4を通じ
分光器の内部に入射する。Next, the operation of the above configuration will be described. First,
When the sample is turned into plasma by the light emitting unit 1 and the plasma flame F is generated, the light of the plasma flame F is condensed by the condenser lens 3 as light to be spectrally analyzed, and the light inside the spectroscope is passed through the light guiding means 4. Incident on.
【0023】この場合、集光レンズ3および導光手段4
の受光部7は、プラズマ炎Fの中心軸Faと同軸である
ので、中心軸Fa部分の発光は、図1に細線で示すよう
に、集光レンズ3により導光手段4の受光部7の端面に
スポット状に焦点を結び、中心軸Fa部分の発光が受光
部7に集光することになる。中心軸Faの周囲部分の発
光は、図1に点線で示すように、受光部7の端面から外
れた位置に焦点を結ぶから、受光部7には集光しない。
要するに、導光手段4の受光部7は、プラズマ炎Fの周
囲部分の発光を排除し、中心軸Fa部分の発光を選択的
に取り入れるのである。In this case, the condenser lens 3 and the light guiding means 4
1 is coaxial with the central axis Fa of the plasma flame F, the light emission of the central axis Fa portion is, as shown by the thin line in FIG. The end face is focused in a spot shape, and the light emission of the central axis Fa portion is focused on the light receiving unit 7. As shown by a dotted line in FIG. 1, the light emission around the central axis Fa focuses on a position deviated from the end face of the light receiving unit 7, and is not condensed on the light receiving unit 7.
In short, the light receiving section 7 of the light guiding means 4 excludes the light emission in the peripheral portion of the plasma flame F and selectively takes in the light emission in the central axis Fa portion.
【0024】このようにして導光手段4の受光部7に取
り込まれた光は、光ファイバ6により入口スリット相当
位置にまで導かれる。導光手段4の投光部8では光ファ
イバ6の端面6bがスリット状に配列しているから、そ
の配列形状に応じて、取り込まれた光はスリット状の光
となり、入口スリット9を介して分光器の内部に入射す
ることになる。The light taken in the light receiving section 7 of the light guide means 4 is guided by the optical fiber 6 to a position corresponding to the entrance slit. In the light projecting section 8 of the light guiding means 4, the end faces 6 b of the optical fibers 6 are arranged in a slit shape. It will be incident inside the spectroscope.
【0025】光ファイバ6は、上述した光束の変形機能
を持つ反面、光量の伝送損失を招き、分析感度を低下さ
せる一因となりうるが、光ファイバ6の長さを短くする
ことにより、その影響はほとんど無視できる。Although the optical fiber 6 has the above-described function of deforming the light beam, it may cause a transmission loss of the light amount, which may be a factor of lowering the analysis sensitivity. Is almost negligible.
【0026】分光器の内部では、入射光は、凹面鏡等を
介して回折格子に導かれ、この回折格子で各波長のスペ
クトル光に分光され、各波長のスペクトル光のうち、特
定のスペクトル光がフォトマルチプライヤのような光検
出器で検出される元素分析が行われる。Inside the spectroscope, the incident light is guided to a diffraction grating via a concave mirror or the like, and is separated into spectrum lights of each wavelength by the diffraction grating. Elemental analysis detected by a photodetector such as a photomultiplier is performed.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明は、プラズマ炎のような発光炎の
光をその中心軸に沿った方向に集光し、光ファイバのバ
ンドルからなる導光手段により、その光をスリット状に
絞って分光器内部に入射させるようにしたもので、発光
炎の中心軸部分の発光を取り込むから、試料の発光を多
く含む中心軸部分の発光を有効に利用し、高感度の分光
分析が可能になる。According to the present invention, light of a luminous flame such as a plasma flame is condensed in a direction along a central axis thereof, and the light is converged in a slit shape by a light guiding means comprising a bundle of optical fibers. Since it is made to enter the inside of the spectroscope, the luminescence of the central axis portion of the luminous flame is taken in, so that the luminescence of the central axis portion containing a large amount of the luminescence of the sample can be effectively used, and high-sensitivity spectral analysis can be performed. .
【0028】その場合、発光炎の中心軸部分の発光のみ
を効率的に取り込み、中心軸の周囲の発光を取り込む割
合が少ないから、バックグランド光のレベルを低く抑え
るとともに、炎の周囲の流れが非軸対称的にゆらぐこと
に伴うバックグラウンド光の変動の影響をなくすことが
でき、これによって分析精度を高めることができる。In this case, only the emission of the central axis portion of the luminous flame is efficiently taken in, and the ratio of taking in the luminescence around the central axis is small. Therefore, the level of the background light is kept low and the flow around the flame is reduced. The influence of the fluctuation of the background light due to the non-axisymmetric fluctuation can be eliminated, thereby improving the analysis accuracy.
【図1】本発明の一実施の形態に係る発光分光分析装置
の分析光の入射部分の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an incident portion of an analysis light of an emission spectrometer according to an embodiment of the present invention.
【図2】上記部分の一部である導光手段の斜視図であ
る。FIG. 2 is a perspective view of a light guide unit that is a part of the above-described part.
【図3】従来の発光分光分析装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional emission spectrometer.
【図4】上記従来例の分析光の入射部分の斜視図であ
る。FIG. 4 is a perspective view of an incident portion of the analysis light of the conventional example.
【図5】他の従来例に係る分析光の入射部分の斜視図で
ある。FIG. 5 is a perspective view of an incident portion of an analysis light according to another conventional example.
【図6】上記他の従来例の作用説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory view of the other conventional example.
1…発光部、 2…分光器のハウジング、3…集光レ
ンズ(軸対称の集光光学系)、4…導光手段、 6…
光ファイバ、 7…受光部、 8…投光部、F…プ
ラズマ炎(発光炎)、 Fa…中心軸。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light-emitting part, 2 ... Spectroscope housing, 3 ... Condensing lens (axially symmetric condensing optical system), 4 ... Light guide means, 6 ...
Optical fiber, 7: light receiving section, 8: light emitting section, F: plasma flame (luminous flame), Fa: central axis.
Claims (1)
その光をスリット状に絞って分光器内に入射させるよう
にした発光分光分析装置であって、 発光部で発生する光を集光する集光光学系と、 光ファイバのバンドルからなり前記集光光学系の集光位
置から入口スリット配置位置にかけて設けられた導光手
段とを備えており、 かつ、前記導光手段の光ファイバの端面は受光側では略
円形に、投光側ではスリット状に配列されていることを
特徴とする発光分光分析装置。1. A light emitting flame generated by a light emitting unit is used as a light source,
What is claimed is: 1. A light-emission spectroscopic analyzer configured to converge a light generated in a light-emitting part, and a light-condensing optical system, comprising: a light-condensing optical system; Light guide means provided from the light condensing position of the optical system to the entrance slit arrangement position, and the end face of the optical fiber of the light guide means has a substantially circular shape on the light receiving side and a slit shape on the light projecting side. An emission spectrometer characterized by being arranged.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30026596A JPH10142156A (en) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | Emission spectrophotometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30026596A JPH10142156A (en) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | Emission spectrophotometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10142156A true JPH10142156A (en) | 1998-05-29 |
Family
ID=17882712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30026596A Pending JPH10142156A (en) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | Emission spectrophotometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10142156A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100422258B1 (en) * | 2001-07-25 | 2004-03-18 | 리스광시스템(주) | A Lighting Device |
JP2010243348A (en) * | 2009-04-07 | 2010-10-28 | Shimadzu Corp | Icp emission analyzer and icp emission analysis method |
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CN104076024A (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-01 | 日本株式会社日立高新技术科学 | Icp emission spectrophotometer |
-
1996
- 1996-11-12 JP JP30026596A patent/JPH10142156A/en active Pending
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EP2784457A1 (en) | 2013-03-28 | 2014-10-01 | Hitachi High-Tech Science Corporation | Fiber-based ICP optical emission spectrometer |
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