JPS6211131A - 発光分光分析用試料導入装置 - Google Patents

発光分光分析用試料導入装置

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JPS6211131A
JPS6211131A JP15050085A JP15050085A JPS6211131A JP S6211131 A JPS6211131 A JP S6211131A JP 15050085 A JP15050085 A JP 15050085A JP 15050085 A JP15050085 A JP 15050085A JP S6211131 A JPS6211131 A JP S6211131A
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JP
Japan
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sample
solvent
specimen
light source
water
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JP15050085A
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English (en)
Inventor
Ryohei Ishida
良平 石田
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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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
    • G01N21/714Sample nebulisers for flame burners or plasma burners

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (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、霧吹き型ネブライザーと超音波ネブライザー
の両方法について、霧の発生する過程および各発生方法
、またそnに関係する霧の粒度分布、導入方法りどを詳
細に輪針1.奇枯早至11署16た蜂率的な発光分光分
析用溶教試料導入方法に関する装置である。
従来から、発光分光分析即ち炎光分光分析、原子吸光分
析、プラズマ発光法などで溶液試料の分析を行う際には
、試料を霧にしてプラズマ中に導入し、光源の熱によっ
て蒸発気イヒを行い、試料中の分析元素を原子状または
分子状にして、原子スペクトルまたは分子スペクトルの
発光または吸収を測定して、当該分析元素を分析を行う
方法が一般的である。
この際、霧を造るには、いわゆる霧吹きと超音波発振器
とを使う方法があり、霧の粒径などガスの発生条件によ
って違ってくる。
即ち、超音波発振器による霧の粒子の直径は開放状態で
は6ミクロンを中心に分布しているが、運ばれる容量は
9ミクロンの直径の粒子が最大となる。また、霧吹きに
より霧は開放状態では25ミクロン程度の比較的大さな
粒子となるが、ガラス小球への衝突を有効に使えば、運
ばれる容重の粒度分布の最大を10〜12ミクロンに下
げることができる。
また、細管の中を導くことにより、中心部では粒子が集
まって大きく成長する現象、周辺部では管壁に大きな粒
子が付着する現象が見らnる。
何れの方法についても、流量を小さく保てば、導管中を
流れている間に直径10ミクロン以上の大きな粒子は管
壁に付着して、液体となっていわゆるドレインの方に排
出される。従って、導管を長くすれば、いずれの方法で
霧を発生しても極めて近似した粒度分布の霧が光源に導
かれる結果となる。ただし、直径10ミクロン以下の粒
度の霧が大量に発生する超音波霧発生装置の方が有利で
ある。
霧吹き器などを直接光源に連結した場合、また超音波霧
発生装置で流量を大、例えば、57/minとした場合
などは、導入量は多くなるが、どうしても霧の粒子は大
きくなり、蒸発気化にとって不利な状態となる。即ち、
大量の水または溶媒が光源中に導入される結果となって
、光源の温度を極度に下げる、その結果、光源を不安定
化する。あるいは、光源を吹き消す等の不利な状態が出
現する。逆に霧を小さな状態で導入しようとす扛ば、例
えば、キャリヤーガスのアルゴン又は窒素の流量をll
/minのように小さくすnば送り込まれる霧の容量は
極めて少くならざるを得ない。
一般的に考えて、できるだけ微細な試料の粒子を大量に
導入することが分析の感度と精度とを向上させる上で望
ましい。
発生された霧が100°C以上の高温中に導かれると、
例えば、水溶液の霧は蒸発気イヒして、水蒸気(気体)
と小さな、当該分析元素を含む溶質のエアロ−ゾルとに
分離する。このエアロ−ゾルの直径は溶液濃度i pp
mとした場合は、霧の粒度が10ミクロンの場合、(1
0万分の1)÷(103分の1)=(1000分の1)
、即ち直径は十分の1となり、粒度は10ミリミクロン
となる。さらに11)pbの濃度の場合には1ミリミク
ロンとなる。
物となる。
この混合物を水冷管に通すと、水蒸気または溶媒の気体
のみが、管壁に接触して液化し、極微粒子のエアロ−ゾ
ルは管壁に付着し難く、導管中を通過する。例えば、水
溶液の霧について実験した所では、10ミクロン以下の
直径の霧はスライドガラスに付着せず、測定できなかっ
たので、透明セルロイド板を化学繊維でよく摩擦して帯
電させて、付着させることによって粒度の測定を行った
程である。
従って、エアロ−ゾルの微粒子は管壁に付着せず通過し
、水蒸気または有機溶媒のみが冷却されて、液化して、
冷却管管壁に付着してドレインに回収さ肚る。さらに、
試料のエアロ−ゾルを含むキャリアーガスは、ドライア
イスまたはクライオクールのような冷却装置を使った一
50℃程度の低温トラップの中を通過させて、キャリア
ーガス中に残留する水蒸気または有機溶媒を除去する。
この結果、キャリヤーガスはほとんど試料のエアロ−ゾ
ルのみを含み、水または有機溶媒の脱溶媒を行った状態
で光源中に導入される。
次に、本発明を図面にもとづき説明する。
第1図は本発明に係る発光分光分析用試料導入装置の実
施例を示し、図中2の超音波霧発生装置、6の電気炉、
9の水冷管、14の低温トラップの4部分より成ってい
る。
1より導入さnたキャリアーガス例えば、アルゴン、窒
素などは、6の電気炉中の加熱管5の中を通過する間に
、霧の水分あるいは溶媒は蒸発気化して試料のエアロ−
ゾルと溶媒の気体の混合物に分離する。この混合物は次
の水冷管9において冷却され、溶媒の一部は液化されて
排除さnる。
さらに低温トラップ14において残存する気体の溶媒は
液化して管壁に氷結する。水分または溶媒を除去された
試料のエアロ−ゾルは4管15t−経て光源に導かれる
3は霧発生装置と加熱管5を連結するコネクターで、試
料を新しくする場合は、−′g2図に示す霧発生用セル
を新しいものと交換して運転する。4は前記コネクタ一
部と加熱管を連結する摺り合せコネクターでグリップで
留める。
加熱管5は電気炉6の中にあり、数本のヒーター7によ
って輻射線で加熱される。加熱管5の内部は中間の空間
において200〜300℃の温度に保つようにヒーター
の電流値とその電流を断続することによって調節する。
ただし、霧の試料を大量に通過させる時は温度は下り、
試料の導入を中断する時は、温度は上昇するから、加熱
管内の温度は200〜300℃の間で変動する。
水冷却9は中央部と周囲の二・東水冷構造になっていて
、導管10より入った水冷用水流は水冷管中央の内管よ
り外管を、さらに水冷管の外側の水冷部を通って導管1
1より排出される。この水冷管9で液化された溶媒はド
レイン12より排出される。
このドレイン12の排水管は塩化ビニールなどの管によ
り、ビーカー等に排水を導くが、塩化ビニール管等はそ
の中間でピンチコックなどによって幅を狭められている
。この狭い場所に排出される水または溶媒がたまり、空
間的にそこをぶたし列ことになるっこのことによりキャ
リヤーガスを水冷部から出る試料のエアロ−ゾルを含む
4(ICリアーガスは摺り合せコネクター13より低温
トラップ14に導かれる。この摺り合せコネクターもク
リップで留める。低温トラップ14は、ドライアイスま
たはクライオクールによって一50℃程度に冷却される
。第1図16Fi魔法ビン、17はクライオクールの冷
却管、冷却用液体18は通常−50℃以下の氷点を有す
るメタノールまたはエタノールなどのアルコール類tV
用スル。
この低温トラップ14で残留した水または溶媒を氷結し
て除いたエアロ−ゾルを含むキャリヤーガスはコネクタ
ー15を通して光源方向に導かれる。
第2図は超音波霧発生装置におけるセルの実施例を示し
、ボンベより流量計を経て導入されるキャリヤーガスは
ゴム管等により導入管8に連結される。導入管8〜4は
、共通摺り合せ2によって、淋発生用セル5に連結する
。霧発生用セル5は外管6と共通摺り合せ3によって密
着されるが、この間にはポリエチレンあるいはポリカー
ボネートなど(,1超音波霧発生装置の撮動板の水冷用
水を通して伝わった超音波振@ヲ霧発生用セル5の内の
溶液試料に導えるために適した厚さ0.2〜9.5mm
のシートを間に挟む。従って、霧発生用セル5の下部に
は上記ポリエチレンまたはポリカーボネート等の薄いシ
ートがビンと張ら扛て底となって、その上に溶液試料を
保持することになる。この霧発生用セル5には通常5 
rnl〜10 rnlの溶液試料を入れる。導入管8よ
りキャリアーガスを流し、超音波発振器を動作させると
、霧発生用セル5で試料溶液の霧が発生し、導管4の外
側と霧発生用セル5の内側との間を上昇して、共通摺合
せ1を経て、導管7より第1図のコネクター3さらには
摺合せコネクター4を経て第1図加熱管5に導かnる。
第2図、超音波発生用セル8〜4部分、5部分および6
部分は共通摺り合せ2および3によって一体となってお
り細組も用意すれば、あらかじめ全一試料を入れておい
て夫々を専用スタンド上に立てておける。しかる後、1
の共通摺り合せの所で交′換して、導入管7を経て、何
個もの試料を次々に光源に導入することができる。
共通摺り合せは、何個もの同一寸法のセルの部品が各部
分で交換して連結できるので、簡便に相互交換して、多
数の霧発生用セルとして、同時並行的に使用することが
できる。
この様にしてバッチ式ではあるが、多数の試料を幀次測
定することを可能にするものである。
以上述べたように、本発明の装置によれば、水溶液また
は溶液の試料を霧にして、主成分である水または溶媒を
脱溶媒して、効率よく除くことができるので、大量の試
料をそのエアロ−ゾルの微粒子として、光源中に導入す
るので、通常の霧の試料の導入方法に比較して遥かに大
量の試料を光源の安定性などをおびやかすことなく導入
でき、感度を著しく向上させることができる。
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
庚゛流側1 ′水溶液試料の直接定量l使用される 恒)海水は塩化ナトリウム(食塩)を多量に溶している
ので、一般には直接定量は困難とされているが、本法を
使えば、主成分である水分が脱溶媒されるので、塩化ナ
トリウムを主成分とする微粒子のエアロ−ゾルとして光
源に導入されることとナリ、主成分であルkl、 Ca
、 Li、 Mg、3r、j(b等は勿論、ppmオー
ダーで含有さレルB、 Ba、 Si、Pまたppbオ
ーダーで含有さするCd、 Co、Cu、 Mn。
N1、Ti、 V、 Znなども直接定量することがで
きる。
また、ppb以下に微量に含有されるA!?、Au、C
r、Hji、 Ga、 pb、 Re、 Flu、 S
c、 Wなどについても比較的楽な濃縮方法で分析する
ことができる。
(”)  上記実施例1−(a)の如き、溶在金属元責
について河川水、湖水などの水溶液試料、また摩周湖(
北海道)の湖水の如く、汚染さ扛ていない天然のバック
グランド試料あるいは南極の天然氷の如き試料について
も、直接あるいは比較的楽な濃縮方法を用いて分析を行
うことができる。
3実−流側2 希土類元素は、発光光源中で、酸化物たとえばLaOな
どを形成しやすく、イオン化しやすい特徴を持っている
このため従来のアーク、スパーク放電あ石いは原子吸光
分析によっては分析が困難であった。
即ち、アーク、スパーク放電中では、原子線の他にイオ
ン線が多数中じるので、分散度の良い大型分光器を使用
しなけ扛ば、他の希土類元素のスペクトル線と分離して
検出定量ができず、また多数のスペクトル線にエネルギ
ーが分散さnて定量に使用する一つ一つのスペクトル線
の強度が弱く、感度が劣る欠点があった。
また、原子吸光分析では、この分析に不可欠のホローカ
ソードランプを造ろうとしても、吸光に使用する強い共
鳴線のスペクトル線を放出する良いランプが得られない
ため、また上記の如く酸化物を形成し易いので原子に分
解する良い吸収層ができないため、感度の良い安定性の
ある分析を実施できなかった。
本発明の試料導入装置を使えば、水分を除去で1またK
C4を加えることによりバックグランドを少°〈シ、ス
ペクトル線を鋭い強い強度のものとするため、他の螢光
X線装置などと比較してはるか、  に良い感度テLa
、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 En、 Qd、
 Tb、D7. Ho、pjr、 ’I’m5Yb、 
Lu、 Y fxどヲ分析スルコトができる。
実施例3 鉄鋼、鋳鉄中のMn、 Si、 Alなどの一般の金属
元素についても、試料を溶解して、主成分たとえば鉄の
濃度を1000 ppmとし、Alの分析を行う例’t
とnば、A7土396xA−FeI4005λの線対を
使って、A111111pbとすれば0.001%Al
を高精度で容易に分析することができる。
その他、あらゆる試料についても本発明による試料導入
装置を使用することにより、より有利に高精度で分析を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の発光分光分析用試料導入装置の実施例
を示す断面図。 ・第2図は、試料導入用セルの一例を示す断面図である
。 第1図 第2図 ”23fflrn+ 中

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)試料を超音波霧発生装置または、霧吹き型噴霧装
    置により、霧状とした後、200℃〜300℃の加熱装
    置を通して水分または溶媒を蒸発気化させ、水溶液試料
    または有機溶媒に溶けた状態の試料を微小粒状のエアロ
    ーゾルと水蒸気または有機溶媒のガスに分離した後、水
    冷および−50℃程度の低温トラップにより、水蒸気ま
    たは有機溶媒の気体を液化して除去し、試料溶液中に溶
    在した分析元素をエアローゾルの微小粒子として発光分
    光分析用光源中に導入する装置。
JP15050085A 1985-07-09 1985-07-09 発光分光分析用試料導入装置 Pending JPS6211131A (ja)

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JP15050085A JPS6211131A (ja) 1985-07-09 1985-07-09 発光分光分析用試料導入装置

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JPS6211131A true JPS6211131A (ja) 1987-01-20

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JP15050085A Pending JPS6211131A (ja) 1985-07-09 1985-07-09 発光分光分析用試料導入装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07252845A (ja) * 1994-03-15 1995-10-03 Kozo Ito 法面の鉄筋支持具

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4430146Y1 (ja) * 1965-01-20 1969-12-12
JPS4812550U (ja) * 1971-06-23 1973-02-12
JPS506284B1 (ja) * 1970-10-09 1975-03-12

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