JPS62233744A - 発光分析装置 - Google Patents

発光分析装置

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JPS62233744A
JPS62233744A JP7719686A JP7719686A JPS62233744A JP S62233744 A JPS62233744 A JP S62233744A JP 7719686 A JP7719686 A JP 7719686A JP 7719686 A JP7719686 A JP 7719686A JP S62233744 A JPS62233744 A JP S62233744A
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Tadataka Koga
古賀 正太佳
Konosuke Oishi
大石 公之助
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は1発光分析装置に係り、環境、各種材料、臨床
、薬品等の幅広い分野に係り、特に主成分中の微量成分
の分析等のマトリックスの高い試料の分析に好適な、発
光分光分析装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、分光分析装置としては、特開昭60−12235
7号公報に示されたものが知られている。すなわち目的
の元素の分析線波長の近傍を波長走査して上記分析線波
長を含む指定の波長区間における信号の最大値と上記指
定の波長区間より短波長側の指定の波長区間と長波長側
の指定の波長区間における信号の最小値とを検出する手
段と、上記最大値と上記最小値との差を演算してその結
果から連続光成分の影響を受けない上記元素の真の輝線
スペクトル強度に対応する値を求める手段とを具備した
構成とするものである7 これにより、分析値を狂わせる連続光の妨害を自動的に
速やかに補正するようにしたものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
通常、分光分析法では、分析する元素が発光する複数の
波長の内から、最も強度の高い、すなわち分析感度の波
長を選択して分析する。上記従来技術においては、一番
感度の高い波長が他の原子または分子が発する近接した
波長の光の干渉を受けている場合、一番目の波長を断念
して二番目に感度の高い波長を用いるか、あるいは、定
量計算値の誤差を覚悟して干渉を受けたまま測定してい
た。特に希土類元素は非常に多くの発光線を有するため
、希土類元素中の微量の希土類元素の分析の場合には、
全く干渉を受けていない波長を捜すのが困難な程である
。希土類元素以外にも、鉄。
ニッケルやコバルト等の遷移金属も多くの発光線を有す
るため、鉄中の微量元素の分析の場合も干渉を起こしや
すい。また、水溶液試料はHz Oの水分子が光源中で
分解されて多量のOH分子が生成され、306.4 n
 m  とバンドヘッドに長波長側に延びるOIIバン
ドを形成し、数十nmの波長範囲に無数の発光線が存在
する。特にアルミニウムやバナジウムは、感度の高い発
光線がこの波長域にあるため、感度が低い別の波長を用
いざる得ないことが多いものであった。
本発明の目的は、近接線の干渉を受けたスペクトルを数
学的に解決することにより、干渉を除去し、高感度で高
精度の定量測定をすることのできる発光分析装置を提供
することにある。
〔問題を解決するための手段〕
上記問題を解決するために、発光分析法におけるスペク
トルについて検討する必要がある1発光分析の光源とし
ては、高温プラズマが用いられる。
高温プラズマからは、■原子の発光線、■2原子分子の
発光線、および■黒体輻射による連続スペクトルが放射
されている。従って上記■の連続スペクトル分をバック
グランドとして差引くことを行なえば、他の上記■と上
記■のラインスペクトルについて考慮すれば良いことに
なる。また、干渉の問題を解決するためには、妨害線の
スペクトルだけを消去できれば良いことになる。そのた
めに、ラインスペクトルを数学的に合成して妨害線のス
ペクトルと一致させ、差引きすることにより。
分析線のスペクトルのみを残すことによって、前記目的
を達成できることになる。
すなおち、本発明は1元素固有の波長の光を分析の手段
に用いる発光分析法において、分析対象元素の特定の波
長付近を波長スキャンし2発光スペクトルを実測する手
段と、該分析波長が近接線の妨害を受けている場合に、
該妨害線スペクトルのみを数学的に合成し、実測スペク
トルと合成スペクトルの差を取ることにより、分析線の
スペクトルを明確化する手段とを有するようにしたもの
である。
〔作用〕
ラインスペクトルを数学的にシミュレートするためには
、スペクトルの形状を把握しておく必要がある6発光分
析に用いられる分光器は、通常焦点距離が0.5〜1m
の大形のものが用いられ、分解能を示す半値幅は0.0
1nm程度であることが多い、一方光源である高温プラ
ズマでの発光線の半値幅は、0.001 n m のオ
ーダであり分光器の分解能より1桁近く小さく、発光分
析装置が描くスペクトルは分光器が決定していると言え
る。
分光器の内でも、スリットがスペクトル形状を決定する
のに重要な役割を果している6特に0.01nm程度の
高分解能を達成するために、スリット幅は10〜20μ
m程度の狭さが要求され、スリット幅に対し端面の不均
一さが無視できなくなり、スペクトル形状に影響を与え
る。また、入射スリットと出射スリットの幅の関係も、
スペクトル形状に決定的な影響を与える。さらに、コリ
メーティングミラーやカメラミラーの球面度、光源の像
が入射スリット上に結像しているか否かや、光源が分光
器光軸上に載っているか否か等の要因も、スペクトル形
状に影響を与えている0以上の個々の要因がスペクトル
形状に与える影響度を、理論的に計算して求めることは
非常に困難であり、現実的でない。このことに鑑み本発
明においては。
ガウス分布とローレンツ分布を組合おせる関数を用いる
ことにより、実際に測定して得られたスペクトルの妨害
線のスペクトル形状に合うように合成する手法を確立し
たことによって上記目的が達成し得る。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第2
図に、光源として誘導結合プラズマ(以下ICPと略す
)を用いるICP発光分析装置の光学系を示す。高周波
電源24から自動マツチング回路23を通してコイル1
9に供給された高周波電力により、ICPのプラズマ1
8が形成される。サンプル21はトーチ20を通り、プ
ラズマ18に導入され、各元素固有の波長の光を発光す
る。この光はレンズ25とミラー26により、入射スリ
ット27上に結像する。また、光束を平行にするコリメ
ータイングミラ−28、単一波長の光を取出すグレーチ
ング29および、出射スリット32上に入射スリット2
7の像を結像させるカメラミラー31より成るグレーチ
ング29はグレーチング台30に取付けられており、グ
レーチング台30を回転することにより、光束とグレー
チングとの角度が変わり、出射スリット32を通過する
光の波長を変化させることができる。出射スリット32
を通過した光は、ホトマルチプライヤ33に入射し、電
気信号に変換させられる。
第3図に、ICP発光分析装置の電気系システムを示す
、同図においてはプラズマ18からの光は分光器34で
単色化されるようになっており。
この分光器はツエルニターナのマウンティングとなって
いる。ホトマルチプライヤ33で電気信号に変換された
プラズマからの発光信号は、プリアンプ35で増幅され
、さらにマルチプレクサを有するメインアンプ36で増
幅され、A/Dコンバータ37でディジタル信号に変換
され、CPUバス38に入る。CPU42は、プラズマ
18からの信号を受取るだけでなく、PIA39を通し
てホトマルチプライヤ33への供給高電圧を制御し。
さらにステッピングモータ制御回路40を通して、ステ
ッピングモータ41を制御している。ステッピングモー
タ41の回転は、駆動力伝達機構を通して第2図に示し
たグレーチング台30を回転させ、任意の波長範囲のス
ペクトルを取ることができる。CPU42は、GPII
343を通して、上位コンピュータ44と接続されてお
り、測定者はコンピュータ44のCRTを見ながらキー
ボードよりび示することができる。コンピュータ44に
は、GPIB43を介して、プリンタ45やXYプロッ
タ46の出力装置が接続されている。
以上のシステムにおいて5本発明の内容はコンピュータ
44のメモリに蓄えられている。第1図(a)と(b)
を用いて、妨害ピークの影響を取除くシーケンスを説明
する。コンピュータ44から5TART(ステップ1)
の指示を出すと、ステッピングモータ駆動回路40がス
テッピングモータ4】を回転させることにより、予め指
定しておいた波長区間のスペクトルを実測する(ステッ
プ2)、実測したスペクトルは、コンピュータ44のC
RT上に表示され、分析線を妨害するピークがある場合
には、後述の第1図(b)に示す方法で、妨害ピークを
シミュレーションして合成する(ステップ3)。妨害ピ
ークがうまくシミュレートされていると、実測スペクト
ルを差引くことにより(ステップ4)、分析線から妨害
を取除くことができる。この場合には分析線のピークハ
イドを求めることは容易にでき(ステップ5)、試料の
測定が完了する(スイング6)。
第1図(b)に、妨害スペクトルのシミュレーションの
シーケンスを示す6シミユレーシヨンを始めるには(ス
テップ7)、まず実測スペクトルにスムージングをかけ
、ノイズを低減する(ステップ8)6続いて分析線ピー
クを妨害するピークの有無を確認しくステップ9)、こ
のとき、妨害ピークがある場合には、その数(=N)も
数えておく(ステップ10.11)。妨害ピークのシミ
ュレーションは1本ずつ行なう、第一の妨害ピークにつ
いて、中心波長を指定しくステップ12)、かつそのピ
ーク高さおよびバックグラウンドレベルを指定する(ス
テップ13)、さらにピークの半値幅を指定しくステッ
プ14)、本実施例で用いているシミュレーション関数
であるガウス分布とローレンツ分布の割合を入力する(
ステップ15)ことにより、一つの妨害ピークのシミュ
レーションが完了する(ステップ17)。中心波長指定
(ステップ12)からガウス分布とローレンツ分布の割
合入力(ステップ15)までは、CRT上に表示される
シミュレートされたスペクトルを見ながら、実測スペク
トルに合わせるように実行する。いずれの過程において
も、各ピラメータを入力した後でも、やり直しが可能で
あるようにシ−ケンスを組んでおく。第1の妨害ピーク
のシミュレーションが完了したら、第2さらに第3の妨
害ピークをシミュレートし、分析線に妨害を及ぼしてい
るすべてのピークのシミュレーションを行なうことによ
り、シミュレーションが完了する。
ここでシミュレーション関数について説明しておく。ピ
ーク状の関数としてガウス分布(1)式とローレンツ分
布(2)式はよく用いられる関数である。
Ia(λ)=  b  −exp(−a ”(λ0− 
λ)”)    ・ (1)ただし、a=f7ンΔλ b=、/=77;/Δλ Ib(λ)=d/(1+c”(λ0−λ)2)    
・−(2)ただし、c=2/(v’丁・Δλ) d=2/(f了n・Δλ) ガウス分布は、正規分布で知られる関数であり、一方ロ
ーレンツ分布はガウス分布に比ベピークのすそ野が拡が
った関数である。なおΔλはピークの半値幅λ0は中心
波長である0両者の分布を同時に考え合わせると少し複
雑な関数になり、計算に手間取るため、(3)式に示す
近似合成関数を用いることが適当となる。
Ial、(λ)=M/(1+A)+(1−M) ・ex
p(−A、 Qn2)・・・・・・(3) ただし、A=4.(λ0−λ)2/(Δλ)2−M=O
〜1 次に、第4図から第7図を用いて本実施例の効果を示す
。第4図は、Ce1OOppH中のPr406.281
 n m付近のスペクトルを示す、Prの濃度はOPP
■ (図中47に示す)*0−5pρ園(図中48に示
す)、1.0ρρ■(図中49に示す)および2.0P
P1m(図中50に示す)であり、Prの分析線は、高
濃度で存在するGoの2つの波長406.256nm(
図中51に示す)と406.294 n m (図中5
2に示す)の妨害を受けており、P r406.281
nmの波長を使ってのpp■のオーダの定量測定は事実
上不可能である。第5図にスペクトルのシミュレーショ
ンを示す、第5図で入力した各パラメータは次の表に示
すとおりである。
(表) 第4図の例では、PrのOpp+sのサンプルすなわち
ブランク液が存在したため、妨害ピークのシミュレーシ
ョンにもブランク液のスペクトルを用いたが、ブランク
液が存在しない場合にも、本方法は有効である。実際の
分析ではブランク液が存在しない場合がしばしばあり、
その場合には、最も低濃度のサンプルのスペクトルを対
象にシミュレートすれば良い、 第6図に、実測スペクトルからシミュレーションしたス
ペクトルを差引いたスペクトルを示す。
PrOppm(図中54に示す) 、 0.5ppm 
(図中55に示す)、1.Opp硼(図中56に示す)
および2.Opp+m(図中57に示す)の各スペクト
ルである。
第7図に、第6図から求めたP r406.281 n
 mの強度から作成した検量線を示す。I PP@以下
の濃度域まで、良い直線性を示しており1本実施例を用
いることにより、妨害ピークの影響を取除くことができ
るが判る。
〔発明の効果〕
以上説明したことから明らかなように1本発明によれば
1発光分析法において分析線が近接する発光線の妨害を
受けている場合には、妨害を取除くことができる。これ
により、第2あるいは第3の発光線を捜し、再び妨害の
有無について検討する手間を省くことができる。さらに
、第2あるいは第3の発光線を用いた場合には、感度の
低下が避けられないが、第1の発光線を用いることによ
り、高感度で分析することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第り図(a)および(b)は本発明による発光分析装置
の要部を示すスペクトルシミュレーションのフローチャ
ート、第2図、第3図はそれぞれ本発明による発光分析
装置の光学系およびfIE気系を示す構成図、第41g
ないし第7図はそれぞれ本発明による発光分析装置の効
果を示すグラフである。18・・・ICPプラズマ、2
4・・・高周波Wt源。 29・・・グレーチング、34・・・発光器、40・・
・ステッピングモータ駆動回路、41・・・ステッピン
グモータ、42・・・CPU、44・・・コンピュータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、元素固有の波長の光を分析の手段に用いる発光分析
    法において、分析対象元素の特定の波長付近を波長スキ
    ャンし、発光スペクトルを実測する手段と、該分析波長
    が近接線の妨害を受けている場合に、該妨害線のスペク
    トルのみを数学的に合成し、実測スペクトルと合成スペ
    クトルの差を取ることにより、分析線のスペクトルを明
    確化する手段とを有することを特徴とする発光分析装置
JP61077196A 1986-04-03 1986-04-03 発光分析装置 Expired - Lifetime JPH0718795B2 (ja)

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JP61077196A JPH0718795B2 (ja) 1986-04-03 1986-04-03 発光分析装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014119457A (ja) * 2012-12-13 2014-06-30 Gwangju Inst Of Science & Technology レーザープラズマスペクトルを用いた試料内の測定対象元素の定量分析方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59228134A (ja) * 1983-06-10 1984-12-21 Shimadzu Corp スペクトル分解処理装置
JPS60205336A (ja) * 1984-03-30 1985-10-16 Res Dev Corp Of Japan スペクトル分析装置における混在物質の干渉スペクトル除去処理方式

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