JPS6131944A - 発光スペクトル分析装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はプラズマ発光分析装置を用いて多くの金属元素
を同時に分析するための発光スペクトル分析装置に係シ
、特にホトマル検出器に印加する高電圧を測定元素に応
じて変化したとき、その電圧により増加するホトマルの
暗電流と迷光からのバックグランドを自動的に補正する
ことにより、バックグランドノズルの影響のない高精度
の測定ができる発光スペクトル分析装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の発光スペクトル分析装置は第４図に示す如き構成
を有している。すなわち、プラズマトーチ１にプラズマ
を発生するプラズマ発生電源２を有し、このプラズマト
ーチ１に発生する炎中の試料よ多発生する光を拡大する
レンズ３が光路上に設けられている。このレンズ３の先
には反射鏡４゜５が設けられており、この反射鏡４，５
によって一定の方向に反射された光の内、一定範囲を通
すための入射スリット６が設けられておシ、この入射ス
リット６を通った光を反射するコリメテイングミラ−７
が設けられている。このコリメテイングミラ−７によっ
て反射された光を各波長に分ける回折格子であるグレー
ティング８が設けられておシ、このグレーティング８に
よって分光された光を反射するためのカメラミラー９が
設けられている。このカメラミラー９によって反射され
た光をある幅に絞シ込むための出射スリン）１０がカメ
ラミラー９の前に設けられている。この出射スリツ）１
０から出てきた光をホトマル１１で検出する。このホト
マル１１にｈ高圧発生回路１９が接続されておシ、ホト
マル１１に印加する電圧を可変できるようになっている
。この印加電圧の可変は、可変抵抗ＶＲを用いてマニュ
アルできるように構成されている。

ホトマル１１の出力端には前置増幅器１２が接続されて
おシ、この前置増幅器１２には、主増幅器１３が接続さ
れている。この主増幅器１３の出力端子にはＡ／Ｄ変換
器１４を介して制御用マイクロコンピュータ１５が接続
されておシ、この制御用マイクロコンピュータ１５には
、ＧＰ−ＩＢインタフェンス１６が接続されておシ、と
のＧＰ−ＩＢインタフェンス１６にはデータ処理用コン
ピュータ１８と記録装置１７が接続されている。

一般に発光分析装置というのはプラズマトーチ１から発
する炎の中の試料中に含まれる多くの金属元素を分光器
で各波長をもったスペクトルに分光し、ホトマル１１で
検出するものである。第４図に示される如き従来の先光
スペクトル分析装置の測定方法ではホトマル１１の電圧
いわゆる高圧発生回路１９の出力電圧を可変抵抗ｖ凰に
よって手動で調整し、測定スペクトルの強度に合った広
範囲のスペクトルを分析していた。この従来の装置では
ホトマル１１の電圧を検出感度を上げるため変化したと
き、ホトマル１１の暗電流が増倍され印加電圧が高圧に
なるに従い変化量が増加する。

これは信号に影響するバックグランド（ＢＫＧ）のレベ
ルが変り、ノイズが大きくなることになるため、スペク
トル強度の小さな信号に対し誤差になる影響をあたえ検
出限界を悪くしていた。そのため測定精度を不利にして
いる。特に元素量の少ないスペクトルを測定する場°合
など信号強度が小さいので、これを増幅するためホルマ
ル１１の印加電圧を高圧にして測定する必要が生じ、ホ
トマル１１の印加電圧を高圧にするとそれにりれバック
グランド（ＢＫＧ）も必然的に多くなり高分解で検出す
ることが困難であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、元素量の少ない試料をホトマル電圧を
上げて、バックグランドに影響されることなく高精度に
測定することができる発光スペクトル分析装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明は分析装置の信号検出器に用いるホトマルの印加
電圧を測定元素に応じ、自動設定するとき、そのときの
分光器の迷光、ホトマルの特性等によって変化するホト
マル暗電流、少らのバックグランド（ＢＫＧ）を自動補
正し、常にＢＫＧの影響のない真のスペクトル信号で測
定分析結果を得ることができるようにしようというもの
である。

このため、元素量の小さな分析にホトマル電圧を上げて
測定してもＢＫＧの影響誤差がないため有利である。さ
らにＢＫＧ補正の設定ミスのない機能も同時に具えてい
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

ものは同一４椛品・同一の機能を有するものである。

第４図図示従来例と異る点は次の通りである。

すなわち、プラズマトーチ１とレンズ３０間に反射鏡２
】がソレノイドバルブ２０によって挿脱自在ニ設けられ
ておシ、また、シャッタ３３がソレノイドバルブ３２に
よって挿脱自在に設けられている。この反射鏡２１が光
路上に挿入されたときは、プラズマトーチ１から発せら
れる光をさえぎり、水銀ランプ２３からの光がレンズ３
に入射されるように構成されている。この水銀ランプ２
３はリレー２２によってコントロールされている。

この水銀ランプ２３は基準を定めるためのものである。

また、シャッタ３３を挿入すると光が−切さえぎられ、
暗電流の検出が行えるようになっている。また、主増幅
器１３の出力端には増幅度自動切換回路２４が接続され
ておシ、この増幅度自動切換回路２４の出力がＡ／Ｄ変
換器１４に入力されるように構成されている。また、主
増幅器１３の出力端には、アナログ比較器２９の（＋）
端子が接続されている。このアナログ比較器２９の（−
）端子は接地されている。このアナログ比較器２９の出
力端子は、パルス発生器３０を介してＩ１０インタフェ
イス３１に接続されている。この■１０インタフェイス
３１には、制御用マイクロコンピュータ１５がパスライ
ンを介して接続されており、このＩｌｏ　インタフェイ
ス３１には、パスラインを介して一時記憶回路２６．２
８が接続されている。この一時記憶回路２６には、Ｄ／
Ａ変換器２５を介して高圧発生回路１９が接続されてい
る。この一時記憶回路２６には、Ｄ／Ａ変換器２５を介
して高圧発生回路１９が接続されている。また、一時記
憶回路２８にはＤ／Ａ変換器２７を介して、抵抗Ｒ４が
接続されている。この抵抗Ｒ４の他端には、主増幅器１
３の（＋）入力端子が接続されている。この主増幅器１
３の（＋）入力端子は抵抗Ｒ５を介して接地されている
。第１図においてプラズマトーチ１の炎はプラズマ電源
２が発生する高周波電力磁界の作用により、高温度の炎
となっている。その炎の中からは試料中に含まれる多く
の金属元素の包含されるスペクトル光が放出されている
。この光はレンズ３を通し反射鏡４゜５から更に入射ス
リット６を通してコリメテイングミラ−７そしてこの光
をグレーティング８ＩＩｃ入射される。このグレーティ
ング８の角度を走査しながら変化させていき、各元素の
もつスペクトル強度を分光してとシだす。この分光され
た各波長の光はカメラミラー９から出射スリット１０を
通ってホトマル１１で検出され、このホトマル１１にお
いて、光強度を電流に変換するようになっている。ホト
マ＃１１からの検出信号は前置増幅器１２において電流
増幅され、更に主増幅器１２を通シ、入力信号の大小が
判別され、自動的に増幅度の変る増幅度自動切換回路２
４に入力される。

この増幅度自動切換回路２４の出力から更に人／Ｄ変換
器１４に入力される。このＡ／Ｄ変換器１４で変換され
たディジタル量は制御用マイマロコンピュータ１５を介
して、ＧＰ−ＩＢインタフェイス１６からデータ処理用
コンピュータ１８に入力され、発光スペクトルの元素強
度の値を読み込み各元素のデータ処理が行われる。更に
、これと同時に記録装置１７においては測定したスペク
トルの波長分布特性を記録することもできる。本実施例
において上記した動作の中で、まず、データ処理用コン
ピュータ１８から操作する測定開始キイの指令でＧＰ−
ＩＢインタフェイス１６を通して制御用マイクロコンピ
ュータ１５からＩ１０インタフェイス３１を動作させる
。このＩ１０インタフェイス３１／の出力でンレノイド
バルプ２０を動作させ、反射鏡２１が実線の位置になる
よう励磁設定する。それと同時にリレー２２Ｖｃより水
銀ランプ２３が消灯するように設定する。これにより光
学系の光路へ外部光が入らない状態にする。

次の動作として波長補正又は測定スペクトルを得るのに
データ処理用コンピュータ１８からの操作キイによって
又は分析設定プログラムの条件に従ってホトマル１１の
印加電圧値が入力されると、その情報信号がＧＰ−ＩＢ
インタフェイス１６から制御用マイクロコンピュータ１
５に入って、Ｉ１０インタ７エイス３１を介して第２図
（Ｅ）に示す如きホトマル検知器高圧設定指令によって
一時記憶回路２６に記憶される。この一時記憶回路２６
からのディジタル信号はＤ／Ａ変換器２５に入ってアナ
ログ信号に変シ高圧発生回路１９に入ってデータ処理用
コンピュータ１８で設定した高圧電圧によってホトマル
１１に印加される。更に高圧安定時間をとった後、制御
用コンピュータ１５けカウンタを１ビツトづつ増分しＩ
１０インタフェイス３１を通してそのカウンタの内容を
パラレルに一時記憶回路２８に記憶する。この１ビツト
づつの増分動作を続け、一時記憶回路２８のデジタル出
力がＤ／Ａ変換器２７に入ってアナログ信号に変換され
る。この変換された出力ｖｃは固定抵抗器Ｒ４Ｒ，で分
圧され主増幅器１３の増幅器の（＋）入力端子に入力さ
れる。このときけ上記説明のように光学系に光が入らな
い状態になっているためホトマル１１の暗電流が前置増
幅器１２で増幅されその出力がバックグランド（ＢＫＧ
）として直流電圧ＶＤに変り固定抵抗器Ｒ２を通って主
増幅器１３の（−）入力端子に入力される。一方Ｄ／Ａ
変換器２７からのアナログ出力ＶＣはパルス発生器３０
のカウンタ内容の１ビツトづつの増分でＯＶから７プラ
ス（＋）の方向に電圧走査を行う。

次に主増幅器１３の出力はアナログ比較器２９の（＋）
入力端子にも接続されておシ、アナログ比較器２９の（
−）入力端子は基準電圧ＯＶに接続されている。頂度Ｖ
Ｃの走査電圧がＶＣ＝ｖＩ）ＶＣなった直後主増幅器１
３の出力はアナログ比較器２９の（−）入力端子の基準
電圧ＯＶと比較され、アナログ比較器２９の出力からは
電圧レベル変化の信号を発生し、それによってパルス発
生器３０から単一パルスを発生する。このパルスはＩ１
０インタフェイス３１を通し制御用コンピュータ１５に
割込信号として入力される。この割込信号を受けた制御
用コンピュータ１５は直にカウンタの１ビツトづつの増
分を停止する。それと同時にＩ１０インタフェイス３１
を通して一時記憶回路・２８へのデータの一時記憶の動
作も停止する。この時にＩ１０インタフェイス１３と増
幅度自動切換回路２４の出力は０■になっている。更に
Ａ／Ｄ変換器１４のデジタル量も０のままになる。これ
で電気的バックグランド（ＢＫ（））の補正動作は終了
する。この動作が終了すると制御用コンピュータ１５か
らはＩ１０インタフェイス３１を通してソレノイドバル
ブ２０とリレー２２を同時に駆動し水銀ランプ２３を点
灯し更に反射鏡２１を破線のように測定光路レンズ３の
中心を通過するように移動し、水銀ランプ２３の光源で
波長補正を行うことができる。波長補正が終ると制御用
コンピュータ１５けソレノイドバルブ２０、とリレー２
２の駆動を停止し、水銀ランプ２３を消灯する。そこで
反射鏡２１を測定光路からはずしもとの位置に戻す。こ
の動作を行った後にプラズマトーチ１にプラズマ発生電
源２からの高周波電源を加えプラズマを点灯し測定に入
る。次に、スペクトル分析測定を第２図に示されるタイ
ムチャートを用いて説明する。まず、第２図（ＡＬＫ示
される如くプラズマが点灯すると同時に第２図（Ｂ）に
示す如く水銀ランプは消灯するようになっている。第２
図（Ｃ’）に示されるデータ処理用コンピュータ１８か
らの測定開始信号により制御用コンピュータ１５からＩ
１０インタフェイス３１を通してソレノイドパルプ３２
を駆動し第２図（Ｄ）に示す如くシャッタ３３で光路を
しゃ断する。そのｆ、Ｉ１０インタフェイス３１から一
時記憶回路２６への第２図（Ｅ）に示される如きホトマ
ル検知器高圧設定指令を出して測定条件できめた第２図
（Ｆ’＞に示す如きホトマル電圧を発生する。ホトマル
電圧の発生後、第２図（Ｇ）に示す如きホトマル電源の
安定時間をとった後第２図（Ｈ）に示す如きＢＫＧ補正
開始指令によって、第２図（Ｉ）に示す如＜ＢＫＧ補正
の動作に入る。ＢＫＧ補正が終了しパルス発生器３０か
ら出力される第２図（Ｊ）に示されるＢＫＧ補正終了ハ
ルパルよって、■１０インタフェイス３１を通し制御用
コンピュータ１５に知らせる。この割込信号を制御用コ
ンピュータ１５は確認し第２゛図（Ｋ）に示す如き波長
スキャンを行って分析測定を開始する。この動作は各波
長間でのスペクトル測定ごとに実行することができ、測
定する元素ごとに測定条件に応じホトマル１１の印加電
圧を変えても常時補正できるためバックグランドノイズ
のｈい高精度な発光スペクトルの分析結果を得ることが
できる。更にＢＫＧ補正の設定誤シをなくすため、水銀
ランプ２３とプラズマトーチ１が消えていることをプラ
ズマ発生電源２からＩ１０インタフェイス３１を通して
制御用コンピュータ１５で検出し、その状態のときだけ
バックグランド補正ができるような機能になっている。

第３図の測定スペクトルでは本発明で得たバックグラン
ド補正（ＢＫＧ）のスペクトル強度を実線で示し、従来
技術の補正なしのスペクトル強度を破線で示しである。

したがって本実施例によれば、ホトマルの高圧印加電圧
を外部操作卓からあるいは測定元素ごとに任意の電圧で
設定することができ、その設定電圧により増加するホト
マル暗電流及び光度計に入る迷光が起因するバックグラ
ンド（’ＢＫＧ）の直流電圧成分を電圧設定径常時自動
的に零補正するコトにより、元素量の少ない発光スペク
トルをＢＫＧの影響受けずに高精度で測定できる効果が
ある。また、本実施例によれば、ホトマル検知器の暗電
流の大きさ及び印加電圧暗電流の特性に煩らわされるこ
となく測定できる効果がある。更に本実施例によればパ
ックグランドノイズが小さくなるため測定スペクトルの
検出限界をも良好にすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、元素量の少ない
試料をホトマル電圧を上げてバックグランドに影響され
ることなく高精度に測定することができる。、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る発光スペクトル分析装置の実施例
を示す図、第２図は第１図図示実施例の動作タイムチー
ト、第３図は従来技術と本発明でヤ 測定して得たスペクトル強度の波長特性図、第４図は従
来の発光スペクトル分析装置の系統図である。 ｌ・・・プラズマトーチ、２・・・プラズマ発生電源、
３・・・レンズ、４，５・・・反射鏡、６・・・入射ス
リット、７・・・コリメテイングミラー、８・・・グレ
ーティング、９・・・カメラミラー、１０・・・出射ス
リット、１１・・・ホトマル、１２・・・前置増幅器、
１３・・・主増幅器、１４・・・Ａ／Ｄ変換器、１５・
・・制御用マイクロコンピュータ、１６・・・ＧＰ−Ｉ
Ｂインタフェイス、１７・・・記録装置、１８・・・デ
ータ処理用コンピュータ、１９・・・高圧発生回路、２
０．３２・・・ソレノイドパルプ、２１・・・反射鋼、
２２・・・リレー、２３・・・ス銀ランプ、２４・・・
増幅度自動切換回路、２５．２７・・・Ｄ／Ａ変換器、
２６．２８・・・一時記憶回路、２９・・・アナログ比
較器、３０・・・パルス発生器、３１・・・Ｉ１０イン
タフェイス、３３・・・シャッタ、ｖＲ・・・可変抵抗
器、Ｒ＋−Ｒａ・・・固定抵抗器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ホトマル検知器の印加電圧を外部のデータ処理用操
   作卓から任意に自動及び手動で設定及び変更できる機能
   を有し、その検知器電圧の設定変更によつて増減するホ
   トマル暗電流と分光器の迷光とで合成するバックグラン
   ドを測定開始前又は測定中元素ごとに常時自動的に測定
   し、該測定したバックランド値を測定値より差し引くよ
   うにしたことを特徴とする発光スペクトル分析装置。