JPS62175651A

JPS62175651A - Ｉｃｐ分析方法

Info

Publication number: JPS62175651A
Application number: JP1844386A
Authority: JP
Inventors: Koji Okada; 幸治岡田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1987-08-01

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）分析方法
に係り、とくには、プラズマトーチに供給される高周波
電力のインピーダンスの整合方法に関する。

（ロ）従来技術とその問題点一般に、ＩＣＰ分析装置は、プラズマトーチに設けられ
た誘導コイルに同軸ケーブルを介して高周波電力を供給
することで高周波磁界を発生し、この高周波磁界の時間
変化によって生じる電界でプラズマトーチに導入される
ガスを電離し、これによって試料を含むエアロゾルをプ
ラズマ発光させて試料の分析を行なう。

このようにＩＣＰ分析装置では、誘導コイルに高周波電
力を供給する関係上、高周波電源とプラズマの負荷との
インピーダンスを整合させる必要がある。すなわち、イ
ンピーダンス整合か不十分であると、反射損が生じて負
荷に電力を効率良く供給することができなくなる。しか
も、反射波が最小値でないと、負荷側にドリフトが生じ
た場合には反射率が大幅に変動してプラズマ炎が不安定
になるなどの不具合を生じる。

このため、従来は、第３図に示すように、プラズマトー
チＡに設けた誘導コイルＢと高周波電源りとの間に複数
の可変容竜コンデンザＣ１、Ｃｔを備えたマッヂングボ
ックスＥと、高周波電源りから供給される電圧電流の位
相差を検出する位相検出器Ｆとを設け、位相検出器Ｆか
ら出力される位相差信号をモータＭに与え、位相差が零
となるように可変容量コンデンサＣ３の容量を調整する
。

これに伴ない、反射係数は、第４図に示すように、図中
ａ点からｂ点に向けて順次移行し、負荷と高周波電源と
のインピーダンスが整合した場合には、反射波が零とな
る。

このようにしてインピーダンスを整合する場合には、可
変容量コンデンサを始めとして機械的な駆動部分が多く
なるので装置が故障し易く、また、インピーダンス整合
用の複雑な回路が必要となるなどの問題がある。

そこで、本発明者らは、この問題について検討したとこ
ろ、プラズマトーチに導入するエアロゾルの濃度と種類
、ガスの流量と種類の少なくとも一つを変化させること
により、プラズマ点灯状態の下でプラズマの負荷として
の回路定数を段階的に移行できることを見出だした。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、機械的な駆動部分なくして、高周波電源とプラズマ
トーチにおける負荷とのインピーダンスを整合し、これ
により、部品点数を削減し、また、装置の故障原因を無
くして装置寿命を向上さ仕ることを目的とする。

（ハ）問題点を解決するための手段本発明は、上記の目的を達成するために、プラズマトー
ヂヘ導入するエアロゾルの濃度と種類、ガスの流量と種
類の少なくとも一つを順次変化さＵｏでプラズマトーヂ
ヘ供給する高周波電力のインピーダンスを整合さＵｏる
ようにしている。

（ニ）実施例第１図は、本発明方法を適用するためのＩＣＰ分析装置
のブロック図である。同図において、１はＩＣＰ分析装
置、２はプラズマトーチ、４はこのプラズマトーチに設
けられた誘導コイル、６はこの誘導コイルに高周波電力
を供給するための高周波電源、８はマツチングボックス
、９は高周波電源６から供給される高周波電流電圧の位
相差を検出する位相検出器、１０は同軸ケーブルである
。

上記マツチングボックス８は、容量固定のコンデンサ８
ａと可変容量コンデンサ８ｂとを備えており、装置の初
期セット時に可変容量コンデンサ８ｂの容量を調整する
以外は、分析時においても両コンデンサ８ａ、８ｂの容
量は固定されたままになっている。

１２はプラズマトーチ２へ導入するガスの流量およびガ
スの種類を制御するガスコントローラである。

次に、本発明方法について第２図を参照して説明する。

なお、第２図はインピーダンスの整合特性を示すもので
あり、図中の曲線Ｓ。はプラズマが点灯していない場合
、曲線ＳＩはプラズマ点灯後でかつプラズマトーチ２に
エアロゾルを導入していない場合、曲線Ｓ２は水質系の
エアロゾルを導入した場合、曲線Ｓ３とＳ、は有機溶媒
系のエアロゾルを導入しつつ導入ガスの種類を変化させ
た場合の各整合特性を示している。そして、この実施例
では曲線Ｓ４の有機溶媒系のエアロゾルに分析対象とな
る試料が含まれているものとする。

分析にあたり、まず、高周波電源６から出力される高周
波電力を同軸ケーブル１０によりマツチングボックス８
を介して誘導コイル４に供給する。

この場合のマツチングボックス８のコンデンサ８ａ１８
ｂの容量はたとえば、図中符号Ｃ６に固定したままであ
る。誘導コイル４に高周波電力を与える一方で、ガスコ
ントローラＩ２からアルゴンガスを供給し、図外のイグ
ナイタでこのガスをコロナ放電させてプラズマトーチ２
に導入し、プラズマを点灯させる。プラズマが点灯する
と、反射係数は第２図中ａ点からｂ点に遷移する。

この状態で、試料を含む有機溶媒系のエアロゾルをその
ままプラズマトーチ２に導入したのでは、高周波電源６
に対する負荷としての回路定数が大幅に変化し、プラズ
マが消えてしまう。そこで、回路定数の変化が比較的少
ない水質系のエアロゾルをプラズマトーチ２に導入する
。これにより、反射係数はｂ点から０点に遷移する。

次に、プラズマトーチ２に有機溶媒系のエアロゾルを導
入しつつガスコントローラＩ２によって導入ガスの種類
を、たとえばアルゴンガスに対してメタンガス、エチレ
ンガス、ヘリウムガスを混入するなどして変化させると
、インピーダンスの整合特性は曲線Ｓ３からＳ４まで変
化する。これに伴ない、反射係数は０点からｄ点を経て
最小値のｅ点まで移行する。

あるいは、位相検出器９でプラズマトーチ２　（ｎｉｌ
の負荷の位相差を検出し、これに応じて出力される位相
差信号をガスコントローラ１２に与えて、高周波電源６
からの電圧電流の位相差が零となるように導入ガスのガ
ス流量を制御するようにしてもよい。この場合でも、上
記と同様に、インピーダンスの整合特性を曲線Ｓ３から
Ｓ４まで変化させることができ、これに伴ない、反射係
数を０点からｄ点を経て最小値のｅ点まで移行すること
になる。

このように、プラズマトーチ２へ導入するエアロゾルの
種類と導入ガスの種類を変化させたり、あるいは、ガス
流量を変化さけるなどして、プラズマ点灯状態の下でプ
ラズマの負荷としての回路定数を段階的に移行させ、こ
れによって反射係数が最小値となるようにインピーダン
スの整合を行なうことができる。

なお、上記実施例では、インピーダンスの整合をプラズ
マトーチへ導入するエアロゾルの種類と導入ガスの種類
を変化させて行なっているが、その他、エアロゾルの濃
度などを変化させてインピーダンスを整合させるること
も可能である。

（ポ）効果以上のように本発明によれば、プラズマトーチに導入す
る試料エアロゾルの溶媒、ガスの種類、ガス流量の少な
くとも一つを順次変化させることにより、プラズマ点灯
状態の下でプラズマの負荷としての回路定数を段階的に
移行させるので、従来のようなインピーダンス整合用の
機械的な駆動部分を設けなくても高周波電源とプラズマ
トーチにおける負荷とのインピーダンスを整合できるよ
うになる。これにより、部品点数が削減でき、また、装
置の故障原因が少なくなり装置寿命が向上する等の優れ
た効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を示すもので、第
１図は本発明方法を適用するためのＩＣＰ分析装置の要
部ブロック図、第２図は本発明のＩＣＰ分析方法の実施
例を説明するためのインピーダンスの整合特性図、第３
図は従来のＩＣＰ分析装置のブロック図、第４図は第３
図の装置のインピーダンス整合方法の説明図である。ｌ・・・ＩＣＰ分析装置、２・・・プラズマトーチ、６
・・・高周波電源、９・・・位相検出器、１２・・・ガ
スコントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）プラズマトーチへ導入するエアロゾルの濃度と種
類、ガスの流量と種類の少なくとも一つを変化させてプ
ラズマトーチへ供給する高周波電力のインピーダンスを
整合させることを特徴とするＩＣＰ分析方法。