JPS59193342A - 原子分光学用試料の霧化方法および原子分光光度計 - Google Patents

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】 ものであり、また導霜，材別の管状体形状の知熱アトマ
イザー、試料を探針に置（手段、探針を管状体に挿入す
る手段および管状体の内部を試料を霧化するに十分な温
度捷で加熱するように管状体を介して電流を通す手段と
を有する分光光度計に関するものである。

英１圓特許出１９ｊ（　７　２　０　７　］、　８　４
．　５　Ａ　＋’ｉでは、タングステンのような温度抵
抗導電性材料のら旋ワイヤの試料キャリヤによって試料
を黒鉛管アトマイ勺゛−に導入する。試“寥トキャリャ
に１１ｊ気結線を設け、これによって霜、流を通してｆ
ｉ制御制御扉部することができる。このようにして′／
１タ体試料全試料リヤに使用した際に、試料キャリヤを
加熱して試料を乾か１−、黒鉛管を外部から熱分解させ
ることができる。試料キャリヤ自身は重体結線および加
熱装置角を＋１゛７を成する動力源と組合せてレジスタ
とし７て働く。

この配置には幾つかの欠点がある。例えば、比較的小知
の液体試料しから旋ワイヤに使用することかできない。

丑だ、固体捷たは粉末の試料を使用することかできない
。さらに、試料は、加熱か最初試料液とら旋ワイヤの物
理的接触面で起るので、」実上不均一な方法で加熱され
る。従って、試料液のスパッタリングの危険が′濱にあ
る。さらに、炭化物ノがその表面に生成するので、加熱
１〜だら旋ワイヤの寿命か減る。

他の従来法では、試料を黒鉛るつほに尋人し黒鉛管に挿
入し、黒鉛管と・無関係な方法で加熱する。

黒鉛管内のるつばをこのように加熱すると、上記英国特
許出願第２０７１８４５　Ａ号に記載１されたような欠
点を伴う。

英国％訂出願第２０８８５８２　Ａ号には黒鉛管に挿入
するための非ガス状試料物質を受ける形状の試料キャリ
ヤおよびキャリヤを輻射状に加熱する黒鉛管の外側手段
を有する試料導入装置が開示されている。これは上記の
欠点なしに粉末物質を含め比較的大解の固体サたは液体
試料を取扱うことができる。

しかし、この配置ｆ？ｆ”は補助熱源のような余分の部
材を準備する必要があり、従ってコストか高くなり装置
の信頼性が減る。

本発明の目的は、代りの原子分光学用試料導入装置を提
供することにある。

本発明は、探針をキュベツトに挿入し、探針に霧化すべ
き試料を置き、探針をキュベツトから引出し、試料を霧
化するに十分な所望の温度までキュベツトを加熱し、深
針をキュベツトに挿入する各工程から成る原子分光学用
試料を霧化する方法にある。

この方法は、試１をキュベツト内で探針に置くので、キ
ュベツトに試料を置くように設計された標漁自動試料採
取器を使用することかできる利点かある。

本方法に液状の試料を使用する場合、キュベツトから探
針を引出す前に、霧化温ＩＷ以下の所望の温度にキュベ
ツトを加熱して、探針に（１イ−いた試料を乾燥する工
程を含ませることができる。これには、才だ、補助熱源
を不要にする利点かある。通常、種々の部材に対して異
なるＶ化温度１でキュベツトの温度を上昇させる制御手
段を与え、キュベツトの温度をモニターする。既に在る
この制御手段を用いて、試料を面接キュベツトの表面に
圓く場合に、従来のように乾燥上Ｈｉ　’ｌ：　ｆｉｌ
ｌ　ｉｆすることかできる。探針に直接試料を置くため
の８装条件の唯一の差は、乾燥工程を完了するだめに必
要な温度と時間である。これら温度と時間は、複数の試
料に対して経験的に決定することができる。

・　本方法は、試別を乾燥させた後に試料を灰にするた
めキュベツトの温度を高い第２の温度まで上昇させる工
程を含むことができ、この第２の温度は霧化温度以下で
ある。この工程は、乾燥時に炭素質マスを形成する例え
ば血液のよう々試料を分析する場合に必安である。保持
している間の第２の温度と時間は、試料を直接キュベツ
トの表面に置く場合と同じように再び経験的に決定され
る。

さらに本発明は、探針が管状体内にある場合に試料を探
針に置（ように配置した試別を探針に置くための手段、
および管状体の内部温度を霧化温度まで上昇させる前に
探針を管状体から引出し、内部温度が霧化温度に達した
後に探針と試料を管状体に再挿入するために設けた手段
を特徴とする上記分光光度計を提供するものである。

この装置は、自動試料採取器を用いて、試料を直接管状
体またはキュベツトの表面に置くかまたは他の変更を必
要としないで探針に置くことができる。このようにして
探針用出入口をキュベツトおよび探針とアクチュエータ
のアセンブリに設けることによって、標鵡アトマイザ−
を単に探針アトマイザ−に転換することができる。

管状体から探針を引出す前に探針に置いた液体試料を乾
燥させるための手段を設けることができ、この乾燥手段
は管状体の温度を霧化温度以下の所望の温度捷で上昇さ
せる手段を含む。試料を乾燥させる加熱手段として管状
体を用いることによって、補助熱源か不必財と々す、装
置！’ｉを０１１便にすることができる。

さらに管状体から探針を引出す前に試料を灰にする手段
を設けることができ、この灰にする手段は、霧化温度よ
り低い所望の高い第２の温度せで管状体の鯖１度を上昇
させる手段を含む。丑た試料を灰にする・Ｕ状体を用い
ると、補助熱Ｉｌシか不必要となる。管状体の内壁に試
料を置〈従来のアトマイザ−では試料を乾燥し灰にする
必役があり、従って適当なｉ”ｕ、　６ｉｔ：を適当な
時間管状体に通すコントローラを普通は設ける。コント
ローラには温度を維持するための時間と温度をｌぶ通常
キーボードから成る手段、および管状体の現実の温度を
感知して所望の温度にするため印加される電圧を制御す
るコントロールループを設ける。また印加′重圧を選択
し一定値に保持することができる。

管状体から探針を引出し管状体に探針を挿入する手段は
ソレノイドを含む。これは管状体内の第１の位置から管
状体から遠い第２の位置まで探針を動かすだめの便利な
安価彦手段を与える。

管状体全体を熱分解黒鉛で構成することができる。また
探針全体を熱分解黒鉛で構成することかできる。管状体
に熱分解黒鉛を用いると、寿命か長くなり、管状体の壁
に浸透する試料が少なくなる利点がある。管状体に仲の
炭緊形態を用いる場合、探針を導入する溝の周囲および
溝と試料挿入口との間の領域が比較的少ない霧化サイク
ルの後に壊されるので、管状体の寿命はかなり短かくな
る。

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図および第２図には、黒鉛キュベツト１、黒鉛探針
２および探針アクチュエ・−夕８を示す。第１図と第２
図に関連して第８図では、キュベツトＪ゛は中空シリン
ダの形状であり、円形孔４および縦に伸びた溝５を備え
る。ソレノイドが便利である探針アクチュエータ８を、
第１図に示すようなキュベツト内の第１の位置と、第２
図に示すようなキュベツトの外側の第２の位１ｆｔとの
間に、探針２を動かすことができるように設ける。キュ
ベツトｌ内の探針２に試料を置くことかできるように、
試料分配器６を円形孔４を介してキュベツト１に導入す
ることができる。試料分配器６は分析者によって手で導
入されるピペットまたは例えば英国特許出願第２０４９
１７９　Ａ号に記載されたような自動試料採取器の投与
管でよい。第４図は第８図の線Ａ−Ａの断面図であり、
キュベツトｌ内の位置の探針２を示す。

りｙ１〜４図に示した配置を用いる試料を霧化する方法
において、探針２をアクチュエータ８によってキュベツ
トｌＫ導入し、試別を試料分配器６を介して探針２に置
く。次いで試料分配器６をキュベツトｌから引出し、電
流をキュベツト１に通す。電流１は、霧化温度以下の温
度で試料溶謀を十・分に蒸発させる所望の温度せでキュ
ベツトを加熱する。次いでアクチュエータは探針２を第
２図に示すようにキュベツトから第２の位置まで引出す
。

キュベツト１を十分な温度に加熱して、霧化する試料を
大電流の通過によって霧化し、キュベツト１が霧化温度
に達したときアクチュエータ８は探針２を第１図に示す
ように第１の位置に動かし、探針上の試料をキュベツト
壁から放出した熱によって霧化させる。

この霧化方法には多くの長所がある。キュベツト１は試
料を挿入する前は安定した温度にあるので、試料がキュ
ベツトの加温中央部によって霧化し、クーラ一端部に凝
縮し、次いでキュベツト全体が熱せられるにつれて再霧
化する可能性が減り；霧化速度は探針の熱質量が低いた
め速くなることができ；キュベツト内の探針に試料を採
取することによって標塾自動試料採取器を用いることが
でき；キュベツトを試料溶媒を蒸発させるために用いる
ことによって補助熱源の必要性が減る。

体液のような一定の試料を分析する場合、炭素質マスを
幹燥工程の後に探針上に形成することができる。この場
合、キュベツト１の温度はさらに上昇し、探針をキュベ
ツトから引出す前に試料を快する温度よりも低い。固体
試料を分析する場合には勿論、試料を乾煉する工程を行
う必要がなく、従ってこの場合、電流をキュベツトに印
加する前に探針゛をキュベツトから引出すことができ、
キュベツトが１・４化部度に達した場合にのみ再挿入す
るｇ゛固体試料の乾燥は必要ではないか、若干の固体試
料を火にする必要はあり、この場合キュベツト１の温度
はキュベツトから探針を引出す前に灰化温度まで上昇す
る。

試料を霧化する前記方法を原子吸光、原子発光ミおよび
原子けい光分光学に使用することができる。

キュベラｌ−’１の形状は’ＦＭ定の技術を使用できる
ように変更する必要かある。第１〜４図に示したキュベ
ツトは、原子吸光または発光分光学用に適しているが、
原子けい光測定に対［〜ては管の軸に沿つた照明路を横
断した観察路を設けなければならない。このような配置
は当業者には容易に明らかであろう。

第５．６および７図には、原子吸光分光光度計用の炉内
および炉上に取（ｉけたキュベツト１、探針２およびア
クチュエータ８を示した。炉はヒンジドアＪ１を備えた
炉体１０を含む。炉体１０内で２個の接触あごがキュベ
ツト１の各端部な締める。あごのひとつを１２で示す。

あとは′ｉ４気接続端子を備える。端子のひとつを１３
で示す。この端子に′電源を接続し７．４流をキュベツ
トに］１０す。

接触あご１ｚは、固定した下部１４および、部材１６を
炉体１０に動かしてピボットすることができるピボット
上部１５とを、第７図に示した実施例の左手に対して水
平に含む。ソレノイドの形状であるアクチュエータ８を
４個のねじ１７〜２０によって炉のドア１１に取付ける
と、深針２はドア１１の中の孔２１を通る。さらに孔ｚ
２をドア１１の正面に設け、投与管の試料分配器６を挿
入し試料を探針上に置く。好ましくは、孔２２をキュベ
ツトか熱せられるときに閉鎖し、保護ガスがＩ拓けるの
をδ戊らすようにする。フ由常キコ、ベット１は炭素か
らつくるので、８０００　’Ｃの領域に達するｊＡ化調
度に加熱する際、宅い砦化を稗ける必要かある。従って
通常、キュベラｌ−１をわｇえ、あるいは、これを通る
不活性ガスの流れを与える。

ドアＪＪをシャフト２５によって２個の固定部材２８お
よび２４の間に取イτ１け下４検にとｉ−１つてヒンジ
する。シャフトの端部は固定部材２８および２４に対し
て回転自在である。ドア１１の開閉は゛ドア１１の突出
部２７にピボット連結したロンド２６によって行われ、
シリンダのピストン２８によって操作される。石英窓２
９をドアＪ１の両仙］に設ける。この石英窓は管状体の
キュベラｌ−１のｌ（’７　Ｉｉ・出と−Ｖ丁糸ｌ恥で
ある。〕由常、ドア１１は閉じてお□す、寿命となった
キュベツトを爪体えるときだけ開けられる。

第８図は放射源８０、例えは中空カソードランプを含む
原子吸光分光光度計を壓す図である。放射源の放射光は
石英窓２９を介して炉体１０内の°キュベラ）１を通過
するようになっている。次いで放射光はモノクロメータ
−８１を通過し、検出器８２の上に落ちる。制御ユニッ
ト８３を炉に連結し、キュベツトに適肖々雷圧と適当な
時間を与え、壕だソレノイドアクチュエータおよびキュ
ベツトの保繰ガス流に制御信号を与える。この種の制御
器は試料を乾燥、灰化および霧化するだめの電流を与え
るため当業者によく知られており、１例として西独国特
許第２００８２９５号に記載がある。ソレノイドの操作
は霧化電流をキュベツトに供給する場合に探針を引出さ
せる信号を必要とする。制御ユニット８８はソレノイド
アクチュエータを制御する出力を与えるように改良され
たＰＵ９０９５ビデオ・ファーニスとしてパイ・ユニカ
ムリミテッドから販売されているユニットを含むことが
できる。

第８図に示した分光光度計は、探針とアクチュエータの
ア七ンブリおよび探針入口溝をもつキュベツトと共に、
第５〜７図に示した設備を与えるように改良した炉体ド
アアセンブリを備えたパイユニカム・ＳＰ　９またはＰ
Ｕ９０００のような一般に製造されている器具を用いる
ことができる。

前記実施例を変更することができ、例えばキュベツトを
他の適当な材料からつくり、炉を異る構成にして、キュ
ベツトの形状を原子発光または原子けい赤光変針に適用
するように変更し、探針アクチュエータはモーターとカ
ムの配置を含み、あるいは英国特許出願第２０８８５８
２　Ａ号に示したものと似た配置にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に使用するキュベツト内の探針およ
び試料保持装置を示す概略図、第２図は探針を引出した
キュベツトを示す図、第８図はキュベツトの縦の正面図
、 第４図は第８図の線Ａ−Ａの断面図、 第５図は原子吸光光度計のだめの炉の側面図であり、第
１−４図に示したキュベツトと探針を用いて操作するよ
うに炉を配置した。 第６図は第５図に示した炉の正面図、 第７図は第６図の線Ｂ−Ｈの断面図、および第８図は本
発明による原子吸光分光光度計の概略図である。 ｌ・・・黒！キュベツト　　２・・・黒鉛探針Ｂ・・・
探針アクチュエータ　４・・・円形孔５・・・溝　　　
　　　　　６・・・試料分配器１０・・・炉体ｌｌ・・
・ヒンジドア １２・・・あご　　　　　　　１８・・・端子１４・・
・固定した下部　　　１５・・・ピボット上部１６・・
・部材　　　　　　１７〜２０・・・ネジ２１　、２２
・・・孔　　　　　　２８．２４・・・固定部材２５・
・・シャフト　　　　　２６・・・ロッド２７・・・突
出部　　　　　　２８・・・ピストン２９・・・石英窓
　　　　　８０・・・放射源・　　８１・・・モノクロ
メータ−８２°“°検出器８８・・・制御ユニット。 ２１５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　探針なキュベツトに挿入し、霧化すべき試料を探針
   に置き、探針をキュベツトから引出し、試料を霧化する
   に十分な所望の温度までキュベツトを加熱し、探針をキ
   ュベツトに挿入する各工程から成る原子分光学用試料の
   霧化方法。 久　液状試料の使用に際し、キュベツトから探針を引出
   す前に、霧化温度以下の所望の温度にキュベツトを加熱
   して、探針に置いた試料を乾燥する特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ＆　試料を乾燥させた後に、試料を灰にするためキュベ
   ツトの温度を高い第２の温度まで上昇させ、この第２の
   温度が霧化温度以下である特許請求の範囲第２項記載の
   方法。 弧　導電材料の管状体形状の電熱アトマイザ−１試料を
   探針に置く手段、探針を管状体に挿入する手段および管
   状体の内部を試料を錫化するに十分な温度まで加熱する
   ように管状体を介して電流を辿す手段とを有する分光光
   度計において、 試料を探針に置く手段を、探針か管状体内にある場合に
   試料を探針に置くように配す４し、および 管状体の内部温度を霧化温度まで上昇させる前に探針を
   管状体から引出し、管状体の内部温度が霧化温度に達し
   た後に探針と試料を管状体に再挿入するために設けた手
   段とを特徴とする分光光度計。 ５　管状体から探針を引出す前に探針に置いた液体試料
   を乾燥するための手段を含み、この乾燥手段力いＵ状体
   の温度を霧化温度以下の所望の温度まで上昇させる手段
   を有する特許請求の範囲第４項記載の分光光度計。 ６、　管状体から探針を引出す前に試料を灰にする手段
   を含み、この灰にする手段が霧化温度より低い所望の高
   い第２の温度まで管状体の温度を上昇させる手段を有す
   る特許請求の範囲第５項記載の分光光度計。 ７、鴛状体から探針を引出し管状体に探針を挿入せる１
   、−めの手段がソレノイドを有する特許請求の範囲第４
   〜６項のいずれか１頂記載の分光光度計。 ＆　管状体全体を熱分解黒鉛で構成する特許請求の範囲
   第４〜７項のいずれか１項記載の分光光度計。 ９、　探針全体を熱分解黒鉛で構成する特許請求の範囲
   第４〜８項のいずれか１項記載の分光光度計。