JPH10153554A

JPH10153554A - Ｉｃｐによる形態別元素分析方法

Info

Publication number: JPH10153554A
Application number: JP32767696A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Uemura; 健植村
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 1998-06-09

Abstract

(57)【要約】【課題】煩雑な試料処理を伴うことなく懸濁液を形態
別に元素分析できるＩＣＰによる形態別元素分析方法を
提供すること。【解決手段】誘導結合高周波プラズマ放電による発光
分光法を利用して、液体試料１中に溶存している測定成
分元素の量と、前記液体試料中に溶けずに存在している
固形物に含まれる測定成分元素の量とに形態別に分別定
量するためのＩＣＰによる形態別元素分析方法であっ
て、前記液体試料としての懸濁液をプラズマ炎６中で発
光させ、前記両形態の測定成分元素のスペクトル強度
ａ，ｂ，ｃ、ｄ，ｅ，ｆを時間分割法で同時に測定し、
測定されたスペクトル強度の大きさおよび発生頻度から
前記分別定量を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、誘導結合高周波
プラズマ（Inductively Coupled Plasma、以下ＩＣＰと
いう。）放電による発光分光法を利用して、液体試料中
に溶存している測定成分元素（目的元素）の量と、前記
液体試料中に溶けずに存在している固形物に含まれる測
定成分元素の量を同時に分別定量できる新規なＩＣＰに
よる形態別元素分析方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣＰ発光分析装置では、溶液試料をプ
ラズマトーチに導入するために、図４に示すように、試
料５０を吸い上げて噴霧するネブライザー（霧化器）５
１と噴霧された溶液ミストの液滴の大きさを選別するス
プレーチャンバー（噴霧室）５２とよりなるアトマイザ
ー５３が用いられる。

【０００３】そして、スプレーチャンバー５２の霧出口
には、プラズマ炎中に噴霧することで試料５０をプラズ
マ発光させるためのプラズマトーチ５４が接続され、ス
プレーチャンバー５２では、粒子径の小さい液滴のみを
プラズマトーチ５４に送り、径の大きい粒子はドレンと
して捨てられる。さらに、プラズマトーチ５４には分光
器５５が接続され、多数の発光線の中から目的とする測
定成分元素の分析線が正確に選び出された後、測定部５
６で測定成分元素の分析線位置での発光強度が測定さ
れ、その発光強度に基づいて、演算部５７で試料５０中
の測定対象成分の濃度が求められる。

【０００４】ところで、ＩＣＰ測定を用いて採水した液
体試料の水質分析を行う場合、試料中に溶けずに存在し
ている固形物に含まれる測定成分元素の量と、溶存して
いる測定成分元素の量を求める必要があり、このため、
従来の水質分析では、工場排水試験方法（ＪＩＳＫ０
１０２）に基づいて、前記固形物を溶解させた上で、ろ
過または遠心分離を施した後ＩＣＰ測定を行うようにし
ていた。

【０００５】すなわち、採水した液体試料としての懸濁
液中の測定成分元素（例えばＡｌ）の量を形態毎に求め
る従来の１つの方法は図５に示す通りであった。

【０００６】図５において、まず、懸濁液６１を、ろ紙
６２でろ過（あるいは遠心分離機８０で遠心分離）を行
って、液体と固体に分離する。

【０００７】続いて、懸濁液６１中に溶けずに存在して
いる固形物６３に含まれるＡｌの量（不溶分）は、ろ紙
６２を用いた場合、ろ紙６２上に残った固形物６３を加
熱状態で酸を用いて分解して得られた溶液試料６４から
ＩＣＰ発光分析装置６５を用いて求まる。ｐはＩＣＰ測
定で得られたスペクトル強度を示している。

【０００８】一方、懸濁液６１中に溶存しているＡｌの
量（溶存分）は、ろ紙６２を通過した溶液試料６６から
ＩＣＰ発光分析装置６５を用いて求まる。ｑはＩＣＰ測
定で得られたスペクトル強度を示している。

【０００９】また、採水した懸濁液６１自体を加熱状態
で酸を用いて分解して得られた溶液試料６７からＩＣＰ
発光分析装置６５を用いて全てのＡｌ量を求め、この全
Ａｌ量から、上述した溶存分を差し引くことで、不溶分
を求める別の方法もある。ｔは、ＩＣＰ測定で得られた
スペクトル強度を示している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように従来法で
は、形態毎の分析のために、ろ過（あるいは、遠心分離
機）を用いたり、固形物６３を酸により分解するといっ
た煩雑な試料処理がＩＣＰ測定を行う迄に必要である。
また、測定成分元素の溶存分と不溶分の含有率を一回の
ＩＣＰ測定で同時測定できないという問題があった。

【００１１】さらに、上述した水質分析以外に適用され
る形態別元素分析、例えば、材料分析、肥料・土壌分
析、油分析で溶解したものと残存したものを区別して分
析する場合においても上記の水質分析と同様の問題があ
った。

【００１２】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、煩雑な試料処理を伴うことなく
懸濁液を形態別に元素分析できるＩＣＰによる形態別元
素分析方法を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、誘導結合高周波プラズマ放電による発
光分光法を利用して、液体試料中に溶存している測定成
分元素の量と、前記液体試料中に溶けずに存在している
固形物に含まれる測定成分元素の量とに形態別に分別定
量するためのＩＣＰによる形態別元素分析方法であっ
て、前記液体試料としての懸濁液をプラズマ炎中で発光
させ、前記両形態の測定成分元素のスペクトル強度を時
間分割法で同時に測定し、測定されたスペクトル強度の
大きさおよび発生頻度から前記分別定量を行うものであ
る。

【００１４】この発明では、プラズマ炎中で発光させた
液体試料としての懸濁液から前記両形態の測定成分元素
のスペクトル強度を時間分割して同時測光し、測定され
た各形態のスペクトル強度、発生頻度から測定成分元素
の溶存分と固形物に含まれる測定成分元素の不溶分の含
有率を一回のＩＣＰ測定で同時測定できる。すなわち、
この発明は、懸濁液の処理を行った後ＩＣＰで形態毎に
測定成分元素の含有率を得る従来法と異なり、試料処理
を施すことなくＩＣＰで懸濁液のまま測定し、測定成分
元素の濃度が、前記不溶分（測定成分元素がリッチに存
在している）では前記溶存分（測定成分元素が平均的に
存在している）より圧倒的に高くこれに対応して固形試
料の測定成分元素の発光強度（プラズマ強度）の方が大
きいことを利用して、測定成分元素の溶存分と測定成分
元素の不溶分の含有率を同時に分別定量できるものであ
って、水質分析のみならず、例えば、材料分析、肥料・
土壌分析、油分析等の形態別元素分析に有効に利用でき
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を、図
面に基づいて説明する。図１は、この発明で用いるＩＣ
Ｐ発光分析装置の全体を示し、このＩＣＰ発光分析装置
で懸濁液中に溶けずに存在している固形物に含まれる測
定成分元素の量（以下、不溶分という）と、溶存してい
る測定成分元素の量（以下、溶存分という）を求めてい
る。なお、この実施形態では、水質分析に適用した場合
を示し、懸濁液中の測定成分元素としてＡｌ（あるい
は、Ｍｎ等）を選出し、このスペクトル強度をＩＣＰで
測光している。

【００１６】図２および図３は、それぞれ、測定された
Ａｌの両形態におけるスペクトル強度の大きさおよび発
生頻度を示す。

【００１７】図１〜図３において、１は、採水した液体
試料としての懸濁液である。そして、ＩＣＰ測定するに
あたり、懸濁液１のまま吸い上げて噴霧するネブライザ
ー（霧化器）３と、懸濁液１中に溶存した状態で噴霧さ
れる溶液ミストの液滴の大きさおよび前記溶液ミストと
ともに導入される固形物の大きさを選別するスプレーチ
ャンバー（噴霧室）４とよりなるアトマイザー５が用い
られる。

【００１８】前記スプレーチャンバー４の霧出口４ａに
は、プラズマ炎６中に噴霧することで懸濁液１を形態別
にプラズマ発光させるためのプラズマトーチ２が接続さ
れ、スプレーチャンバー４では、粒子径の小さい液滴お
よび固形物のみをプラズマトーチ２に送り、径の大きい
粒子はドレンとして捨てられる。

【００１９】すなわち、この実施形態で用いる発光分光
法は、懸濁液１をネブライザー３で、例えば１００μｍ
以下の霧状にしてスプレーチャンバー４からプラズマ炎
６中に導入し、これにより発光させる方法であって、懸
濁液１中に溶けずに存在している前記固形物も１００μ
ｍ程度迄の大きさのものは試料としてプラズマ炎６中に
導入できるものであり、この固形試料も溶液ミストとと
もに、プラズマの７０００°Ｋ以上の高温と、プラズマ
炎６中での移動時間から充分に発光させることができ
る。

【００２０】７は、プラズマトーチ２に接続された分光
器で、多数の発光線の中から測定成分元素（例えばＡ
ｌ）の分析線が正確に選び出される。この分光器７は、
一次スリット８、回折格子９、二次スリット１０および
ホトマルチプライヤー１１から構成される。

【００２１】１２は積分器で、ホトマルチプライヤー１
１から出力される電気信号としてのスペクトル強度信号
を１〜１００μｓｅｃの単位で積分する。また、１３は
Ａ／Ｄ変換器で、前記スペクトル強度信号をデジタル信
号に変換する。１４はメモリーで、送られてきたデータ
を時系列的に記憶する。１５はマイクロコンピューター
で、１６は高周波発生電源である。

【００２２】而して、懸濁液１は、ネブライザー３で霧
状にされ、スプレーチャンバー４を経てプラズマトーチ
２に導入され、プラズマ炎６によって霧成分の励起スペ
クトルを発する。このスペクトルは、分光器７の一次ス
リット８、回折格子９、二次スリット１０によって特定
波長（例えばＡｌの波長）に選別され、ホトマルチプラ
イヤー１１によって電気信号に変えられる。積分器１２
は、ホトマルチプライヤー１１のスペクトル強度信号
を、例えば１〜１００μｓｅｃの単位で積分し、Ａ／Ｄ
変換器１３はこれをデジタル信号に変換し、この変換器
１３から送られてきたプラズマ強度データはメモリー１
４に時系列的に記憶される。マイクロコンピューター１
５は、Ａ／Ｄ変換器１３、メモリー１４を制御するとと
もに、メモリー１４内の前記プラズマ強度データから測
定値を演算する。

【００２３】つまり、この実施形態では、懸濁液１を、
例えば１〜２０秒間ネブライザー３に通し、例えば１〜
１００μｓｅｃ毎に時間分割したプラズマ強度を測定す
ることによって、図２の如き時間的経過を示すプラズマ
強度データＲを得ることができる。すなわち、図２の各
スペクトル強度（ａ，ｂ，ｃ）、（ｄ，ｅ，ｆ）が積分
器１２の出力信号に対応する、時間分割単位時間におけ
る強度を表している。そして、得られた前記プラズマ強
度データＲは、時系列的にメモリー１４に記憶させる。

【００２４】上述したように、１００μｍ程度迄の大き
さを有する前記固形試料も前記溶液ミストとともに、プ
ラズマ炎６に導入でき、プラズマの７０００°Ｋ以上の
高温と、プラズマ炎６中での移動時間から充分に発光す
る。この場合、Ａｌ濃度が前記固形試料中では前記溶液
ミスト中より圧倒的に高いことにより、前記固形試料か
らのＡｌ発光強度の方が大きい。したがって、Ａｌ発光
強度を時間分割法で求めた前記プラズマ強度データＲに
おいて、スペクトル強度が大であるもの、すなわち、図
２の（ａ，ｂ，ｃ）は、前記固形試料に含まれるＡｌか
ら得られた各スペクトル強度を示し、図２の（ｄ，ｅ，
ｆ）は、前記懸濁液１中に溶存しているＡｌから得られ
た各スペクトル強度を示していることが分かる。

【００２５】そして、メモリー１４に時系列的に送られ
てきた前記プラズマ強度データＲは、マイクロコンピュ
ーター１５でスペクトル強度毎、つまり、形態別に
（ａ，ｂ，ｃ）のグループと（ｄ，ｅ，ｆ）のグループ
でそれぞれ数値処理される。例えば、１つの例として
は、最頻度の強度を平均強度とし、これより一定強度の
範囲内の合計強度が溶液中に存在したＡｌ量に相当し、
それ以外の合計強度が前記固形試料中に含まれているＡ
ｌ量に相当するように数値処理される。

【００２６】すなわち、図３中のＡは、図２のスペクト
ル強度ａ，ｂ，ｃのそれぞれの発生頻度を示す頻度
（ｒ）対スペクトル強度（Ｉ）特性図を示す。そして、
発生頻度の最も多いスペクトル強度を求めてこれを平均
強度ｉとする。例えば、スペクトル強度ｂ，ｃよりスペ
クトル強度ａの発生頻度が多い場合は、スペクトル強度
ａを平均強度ｉとして採用する。また、前記Ａの面積Ｓ
を求め、平均強度ｉと面積Ｓを乗算（ｉ×Ｓ）したもの
が前記固形試料中に含まれているＡｌ量に相当する。ま
た、図３のＢは、図２のスペクトル強度ｄ，ｅ，ｆのそ
れぞれの発生頻度を示す頻度（ｒ）対スペクトル強度
（Ｉ）特性図を示ｄ、前記と同様にして溶液中に存在し
たＡｌ量が求まる。

【００２７】このように、プラズマ炎中で発光させたス
ペクトルを時間分割して測光し、ソフト的に処理して、
液体試料中に溶存している測定成分元素の量と、液体試
料中に溶けずに存在している固形物に含まれる測定成分
元素の量とに分別し、それぞれのスペクトル強度、発生
頻度から含有率を得ることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明において
は、プラズマ炎中で発光させた液体試料としての懸濁液
から両形態の測定成分元素のスペクトル強度を時間分割
して同時測光し、測定された各形態のスペクトル強度、
発生頻度から測定成分元素の溶存分と固形物に含まれる
測定成分元素の不溶分の含有率を一回のＩＣＰ測定で同
時測定できるものであって、水質分析のみならず、例え
ば、材料分析、肥料・土壌分析、油分析等の形態別元素
分析に有効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態で用いたＩＣＰ発光分析
装置を示す全体構成説明図である。

【図２】上記実施形態において測定された測定成分元素
の各スペクトル強度を時系列的に配置してあるプラズマ
強度データを示す図である。

【図３】上記実施形態において溶液中に存在した測定成
分元素と固形試料中に含まれている測定成分元素の含有
率を数値処理するために形態別に使用される頻度（ｒ）
対スペクトル強度（Ｉ）特性図である。

【図４】一般的なＩＣＰ測定方法を説明するための図で
ある。

【図５】従来のＩＣＰを用いた水質分析方法を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１…懸濁液、２…プラズマトーチ、３…ネブライザー、
４…スプレーチャンバー、６…プラズマ炎、７…分光
器、１１…ホトマルチプライヤー、１２…積分器、１３
…Ａ／Ｄ変換器、１４…メモリー、１５…マイクロコン
ピューター、Ｒ…プラズマ強度データ、ａ，ｂ，ｃ、
ｄ，ｅ，ｆ…スペクトル強度。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘導結合高周波プラズマ放電による発光
分光法を利用して、液体試料中に溶存している測定成分
元素の量と、前記液体試料中に溶けずに存在している固
形物に含まれる測定成分元素の量とに形態別に分別定量
するためのＩＣＰによる形態別元素分析方法であって、
前記液体試料としての懸濁液をプラズマ炎中で発光さ
せ、前記両形態の測定成分元素のスペクトル強度を時間
分割法で同時に測定し、測定されたスペクトル強度の大
きさおよび発生頻度から前記分別定量を行うことを特徴
とするＩＣＰによる形態別元素分析方法。
【請求項２】前記固形物に含まれる測定成分元素の量
は、前記液体試料中に溶けずに存在している固形物の
内、プラズマトーチに導入可能な大きさの固形物に含ま
れる測定成分元素の量である請求項１に記載のＩＣＰに
よる形態別元素分析方法。