JPS5866839A - 発光分光分析装置 - Google Patents

発光分光分析装置

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JPS5866839A
JPS5866839A JP16615181A JP16615181A JPS5866839A JP S5866839 A JPS5866839 A JP S5866839A JP 16615181 A JP16615181 A JP 16615181A JP 16615181 A JP16615181 A JP 16615181A JP S5866839 A JPS5866839 A JP S5866839A
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plasma flame
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slit
light
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JP16615181A
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JPS6411135B2 (ja
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Hideaki Koizumi
英明 小泉
Konosuke Oishi
大石 公之助
Noritoshi Seya
瀬谷 徳寿
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G01N21/73Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited using plasma burners or torches

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発光分光分析装置に係り、特に、高周波誘導結
合プラズマを用いた発光分光分析装置に関するものであ
る。
高周波誘導結合プラズマ(以下ICPと記す)を光源と
する発光分光分析が各種微量金属の分析に使用されるよ
うになったが、ICPは高周波電力をコイルに流してそ
の付近に高温のプラズマ炎を作るものである。このIC
Pを用いて金属元素を分析するには、金属元素を含む試
料液を霧状にしてプラズマ炎中に導入して発□光させ、
この光を発光分光分析装置に導入して分析している。
第1図はICPのプラズマ炎の断面図である。
プラズマ炎1はコイル2を巻回した石英パイプ3に霧状
の試料4を導入し、燃料ガスと共に燃焼させることによ
って生成するが、その最も強く発光する部分は、特に垂
直方向について金属の種類によって異なる。これは金属
によって解離の難易があシ、かつ、イオン化の程度が異
なるためである。
従来はこのよりなICP装置を可動台上に設置し、プラ
ズマ炎の最適場所と分光器の入射側光軸とが一致するよ
うにICP装蓋を上下させて調整していた。しかし、最
近になって30〜40元素を迅速に分析することが要求
され、これを波長走査と同期して各元素毎に選択する必
要が生じてきた。これを実行するために可動台を急速に
上下移動させることはプラズマ炎を不安定とするばかり
でなく%2.5 kWの太い電カケープルを取シ付けた
ICP装置を上下方向に所定の距離だけ移動させること
を繰返して行うことは極めて困難表作業であシ、実際上
は不可能である。
本発明は従来技術の欠点を解消し、比較的簡単な構成で
プラズマ炎の任意の輝点を迅速・正確に選択して高精度
な分析を可能にする発光分光分析装置を提供することを
目的とし、その特徴とするところは、炎光光源と、この
光源を含む水平面上に光軸を合致させて設置した集光レ
ンズと、この集光レンズで集束された光束を下方に屈曲
させるミラーと、集光レンズによる光源の実像を結像さ
せる入射スリットを光軸と平行な方向に形成し、垂直方
向に設置した分光器とを有し、光源の発光位置が上下に
移動したときは、ミラーの設置状態を変化させる手段を
用いて発光位置の実像を入射スリットの中心位置に生じ
させるごとく構成したことにある。
即ち、本発明の場合は光源は固定したままで。
垂直入射の分光器の入射ミラーの設置位置や傾斜角度を
変化させることによって、従来の光源の上下移動と等価
な動作を行わせるようにしたものである。
第2図は本発明の一実施例である発光分光分析装置の斜
視図である。ICP装置のプラズマ炎1の光は集光レン
ズ5によって集束され、平面ミラー6で下方に屈曲され
て入射スリット7上にプラズマ炎1の実像を生成してい
る。入射スリット7よシ分光器内に入射した光束はコリ
メーテングミラ−8で反射して平行光束となりグレーテ
ィング9に入射する。グレーティング9で回折した平行
光束はカメラミラー10によって反射集束して出射スリ
ット11の面にスペクトルを生成する。この出射スリッ
ト11で選択された単色光束はホトマルチプライア12
によって検知される。
上記の光学部品は分光器ベース13に取り付けられ、こ
の分光器ベース13の側面に装着した送りねじ15をパ
ルスモータ14で回転させることによってサインパー1
6を回動させ、サインバー16の回転軸に取り付けたグ
レーティング9を回転させて出射スリット11より取出
す波長を走査する。
第3図は第2図の分光器の光学系の右側面図で、紙面の
上側より平面ミラー6に入射して下方に反射した光は入
射スリット7よシ入り、単色光となって出射スリット1
1から出てホトマルチプライア12に検知される。なお
、この分光器はツエルニ−ターナ−形装置の分光器であ
るが、その他の形の分光器も勿論使用することができる
第4図は第2図の光源より入射スリット塩の光学系の説
明図で、プラズマ炎1の中央より出た光は集光レンズ5
によって集光されるが、平面ミラー5によって反射され
て入射スリット7に入る。
即ち、プラズマ炎1の中心の最も輝度の高い場所の像を
入射スリット7の上に結像させている。しかるに試料4
0種類によっては最も輝度の高い所がプラズマ炎1の比
較的下部に移動することがある。このときは平面ミラー
6を破線で示す位置まで後退させる。即ち、移動後のプ
ラズマ炎1の像18は破線で示す所まで左方向に移動し
、入射スリット7よりはプラズマ炎1の中央よりも下部
の光が取入れられることになる。
このことは従来のプラズマ炎1を上下させるよりも平面
ミラー6を移動させるだけで目的を達成できるので、極
めて容易で迅速に行うことができる。また、プラズマ炎
1の最も輝度の高い点が炎の上部に移動した時は、上記
とは反対に平面ミラ=6を集光レンズ5の方向に前進さ
せることによって最大の光量を分光器内に取り入れて分
析精度を向上させることができる。
厳密にいえば、平面ミラー6を移動させることによって
輝点の結像位置が入射スリット7とは一致しなくなるが
、実際の装置ではプラズマ炎1から入射スリット7まで
の光軸上の長さが約70crn程度であシ、平面ミラー
6を1crr1前後させてもプラズマ炎1の像が殆んと
ぼけることはない。これはプラズマ炎1自体の厚さが2
crn程度であるからで、分析精度を低下させるような
影響を与えることはない。また、集光レンズ5の測定光
波長の差による色収差も同様に分析精度に影響を与える
程ではない。
第5図は第4図の平面ミラーの移動装置の側面図である
。平面ミラー6を45°傾斜させて固定した取付はベー
ス20.は水平微動台21に取り付けられており、この
水平微動台21はパルスモータ19を駆動することによ
って矢印方向、即ち、光軸方向に移動する。このような
動作は1例えばパルスモーク19の回転軸に形成したね
じに水平微動台21を螺合させ、光軸方向にのみ移動可
能な案内溝を滑動させることによって得られる。なお、
22はこれらの部品を取シ付けている取付は板である。
第6図はプラズマ炎中の発光強度分布を示す線図で、プ
ラズマ炎1にCaを含む試料籾を導入して発光させると
、主波長422.7nmのCaIの発光強度分布はコイ
ル2の上端から8鴫の所が最大となり、主波長393.
4nmのCanの発光強度分布はコイル2の上端から1
81rrrnの所が最大となり、CaIとCanの輝度
最大の位置は約1crn移動する。したがって、平面ミ
ラー6の位置もこれに関連して移動させなければならな
い。
このようにして各元素の輝線について最大強度を与える
観測位置を予め測定して記憶装置にメモリーシ、分析力
象の元素を測定するときは観測位置を自動的に選択でき
るようにしておく。本装置においては最大70元素につ
いて可能なようにコンピュータに記憶させである。即ち
、パルスモータ1の回転数をコンピュータの指令によっ
て制御し、波長走査と同時に最適観測位置に平面ミラー
6の位置を設定している。
上記は主としてプラズマ炎1の輝度最大の所が入射スリ
ット7に合致するようにして平面ミラー6の位置を定め
たものであるが、場合によっては干渉現象が最も少なく
なるような観測位置をメモリーさせることもある。
この発光分光分析装置は第2図に示すごとく分光器を縦
型として形成することにより、垂直に設置せざるを得な
いIPC装置と機能的に組合わせることが可能となって
いる。即ち、装置全体の設置場所を小さくしてコンパク
トに構成すると共に、上記のような平面ミラー6の移動
機構を水平方向に設置して合理的に形成することができ
るという利点が得られる。
本実施例の発光分光分析装置は、縦型の分光器の入射ス
リットに光源の光を屈曲させて導入する平面ミラーを光
軸方向に移動させることにより、炎中の解離現象の時間
差による輝度分布の変動を自動的に補正して高精度な測
定を迅速に行わせることができるという効果が得られる
第7図は本発明の他の実施例である発光分光分析装置の
光源側の光学系図で、第4図と同じ部分には同一符号を
付しである。この場合は平面ミラー6の位置を移動させ
ずに紙面に沿って回動させる。或元素の輝度最大の場所
がプラズマ炎1の位置aであるときは入射スリット7の
中央にaの像を生成させたとすると、平面ミラー6を破
線の所まで回動させたときは光源のa位置はa′の所に
移動する。しかし、光源のb位置は一点鎖線で示す光路
を中心として入射スリット7の中心に結像するので、容
易にb位置を選択することができるようになる。
したがって、平面ミラー6の回動だけで更に迅速にプラ
ズマ炎1の任意の位置を選択することができる。この平
面ミラー6の傾斜角と輝線波長とめ関係を予めコンピュ
ータに記憶させて置き、分析時に波長、即ち、被分析元
素を指定すれば自動的に最大光量を分光器に取り入れて
高精度な分析を行うことができる。なお、一般に物体を
直線移動させるよりは回転機構の方が簡単容易であると
いう利点をもっている。
本実施例の発光分光分析装置は、平面ミラーを回動させ
てプラズマ炎中の輝度最大の位置を選択してその光を導
入することができるので、更に迅速に分析が可能となシ
、機構の構成も簡単になるという効果が得られる。
上記実施例は平・面ミラー6を用いた例であるが。
平面ミラーに限らず曲率を付した表面ミラー、例えばト
ロイド凹面ミラー等を用いてプラズマ炎1の実像を結像
させることもできる。また、集光レンズ5を光軸に対し
て上下方向に変位させることによっても同様な結果が得
られるが、その機構が複雑で選択精度が低下する恐れが
ある。
上記実施例はICPを光源とする発光分光分析を例とし
て説明したが、波長変化と共に発光位置6r変化するよ
うな他の発光強度分布の場合にも適用できる。
本発明の発光分光分析装置は、比較的簡単な構成で高精
度な分析を可能にするという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はICPのプラズマ炎の断面図、第2図は本発明
の一実施例である発光分光分析装置の斜視図、第3図は
第2図の分光器の光学系の右側面図、第4図は第2図の
光源よシ入射スリット迄の光学系の説明図、第5図は第
4図の平面ミラーの移動装置の側面図、第6図はプラズ
マ炎中の発光強度分布を示す線図、第7図は本発明の他
の実施例である発光分光分析装置の光源側の光学系図で
ある。 1・・・プラズマ炎、2・・・コイル、3・・・石英パ
イプ、4・・・試料、5・・・集光レンズ、6用平面ミ
ラー、7・・・入射スリット、11・・・出射スリット
、12・・・ホトマルチプライア、13・・・分光器ペ
ース、14゜19・・・パルスモータ、15・・・送り
ねじ、16・・・サインバー、20・・・取付はベース
、21・・・水平微動賽4図 9.c図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、炎光光源と、この光源を含む水平面上に光軸を合致
    させて設置した集光レンズと、この集光レンズで集束さ
    れた光束を下方に屈曲させるミラーと、上記集光レンズ
    によって上記光源の実像を結像させる入射スリットを上
    記光軸と平行な方向に形成し、垂直方向に設置した分光
    器とを有し、上記光源の発光位置が上下に移動したとき
    は、上記ミラーの設置状態を変化させる手段を用いて上
    記発光位置の実像を上記入射スリットの中心位置に生じ
    させるごとく構成したことを特徴とする発光分光分析装
    置。 2、上記ミラーの設置状態を変化させる手段が、上記ミ
    ラーを上記光軸上で移動させる手段である特許請求の範
    囲第1項記載の発光分光分析装置。 3、上記ミラーの設置状態を変化させる手段が。 上記ミラーの上記光軸となす角度を上下方向に変化させ
    る手段である特許請求の範囲第1項記載の発光分光分析
    装置。 4、上記光源が発生する各輝線を観測するのに最適な上
    記ミラーの状態を記憶し、上記各輝線の波長走査と同期
    して上記ミラーの状態を設定するごとく構成した特許請
    求の範囲第1項記載の発光分光分析装置。
JP16615181A 1981-10-16 1981-10-16 発光分光分析装置 Granted JPS5866839A (ja)

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JPS6411135B2 JPS6411135B2 (ja) 1989-02-23

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61109069A (ja) * 1984-11-02 1986-05-27 Fuji Xerox Co Ltd 複写機の制御方式
JPS62134052U (ja) * 1986-02-17 1987-08-24
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JPS5682544U (ja) * 1979-11-14 1981-07-03

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