JPS62243233A - 高周波誘導結合プラズマ・質量分析計 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高周波誘導結合プラズマと質量分析計を結合
させてなる高岡′ａａＳ導結合プラズマ・質量分析計（
Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄｌｙ　Ｐｌａ
ｓ＋ｍａ−ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、以下ｒ
ｌｃＰ−ＭＳＪと略す）に関する。

〈従来の技術〉 ＩＣＰ−ＭＳは、高周波誘導結合プラズマを用いて試料
を励起させ、生じたイオンを、例えばノズルとスキマー
からなるインターフェイスを介して質量分析計に導いて
、特定質量のイオンを電気的に検出し、該イオン量を精
密に測定する二とによって、上記試料中の被測定元素等
を分析するように構成されている。第５図はこのような
ＩＣＰ−ＭＳの従来例要部構成説明図であり、図中、！
は例えば、最外室１ａ、・外室１ｂ、および内室ＩＣを
有する三ｍ管構造のプラズマトーチ、２はプラズマトー
チｉに例えば３回巻回された高１周波誘導コイル、３は
該コイル２にコンデンサＣＩ、Ｃ２を介して高周波電流
を供給する高周波電源、４は高周波誘導結合プラズマ、
５はノズル、６はスキマーである。この図において、コ
イル２にコンデンサＣ１Ｃ２を介して高周波型ｉ３から
高周波エネルギーが供給されると、コイル２の周囲に高
周波磁界（図示せず）が形成される。この高周波磁界の
近傍で、プラズマトーチｌ内のアルゴンガス中に電子か
イオンが植えつけられ？、と、該高周波磁界の作用で瞬
時に高周波間溝結合プラズマ４が生ずる。該プラズマ４
内のイオンはノズル５を介してスキマー６内に引き出さ
れ図示しない質量分析計で検出されるようになる。

然し乍ら、上記従来例においては、高周波誘導コイル２
の巻き数が多いため、例えば３．０ＯＯＶもの高電圧を
出力する高周波電源３が必要となっていた。また、この
ような高電圧が高周波閃導コイル２に印加されるため、
該コイル２と周囲の金属（例えばノズル５）との間にア
ーク状の放電が生じたり、高周波誘導コイル２と上記高
周波誘導結合プラズマ４若しくは上記プラズマトーチ１
内のアルゴンガスとの間にアーク状放電が生じたりする
欠点もあった。更に、上述のような高電圧やアーク状放
電は人体に危害を及ぼす危険性もあり、安全上も大きな
問題となっていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、かかる従来例の欠点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、上述のような欠点が解消され安定な
高周波誘導結合プラズマを生じさせることができる高周
波誘導結合プラズマ・質量分析計を提供することにある
。

く問題点を解決するための手段〉 上述のような問題点を解決する本発明の特徴は、高周波
誘導結合プラズマ・質量分析計において、プラズマトー
チに１回だけ巻回された幅の広い帯状コイルで高周波誘
導コイルを構成したことにある。

〈実施例〉 以下、本発明について図を用いて詳しく検討する。第１
図は本発明実施例の要部構成説明図であり、図中、第５
図と同一記号は同一意味をもたせて使用す゛る。また、
２゛は高岡′Ｉｌｉ導結合プラズマｌに１回だけ巻回さ
れた例えば８ＩＩＩｌ１以上の幅（広い幅）を有する帯
状の高周波誘導コイルである。第２図は第１図の要部斜
視図であり、第３図は第１図の等価回路図である。第３
図において、Ｌｗは上記高周波誘導コイル２°の等価コ
イル、ＬｐおよびＲｐは上記高周波誘導結合プラズマ４
を等価コイルＬｗの磁界で励起される１ターンコイルと
みなした場合の等価コイルおよび等価抵抗であり、等価
コイルＬｗ、　Ｌｐは夫々トランスの１次巻線および２
次巻線とみなすことができる。尚、等価砥抗ＲＰの大き
さは、上記プラズマトーチ１内のアルゴンガス温度が６
．０００〜１０．０００　Ｋのとき約１０と言われてい
る。

第３図において、等価コイルＬｐ（即ち、上記高周波誘
導結合プラズマ４）に送り込まれるエネルギーを一定に
保つと、等価コイルｔ、ｐの両端に発生する電圧むも、
等価コイルＬｗのインダクタンス如何に拘らず一定とな
る。一方、等価コイルＬｗと等価コイルｔ、ｐの巻数比
をｎ：１と仮定すると、等価コイルＬｗの両端に印加さ
れる電圧ｃ、１１は、”ｔ＝ｎｅＰとなる。また、ｎの
鎧が小さくなる程、高岡波銹導コイルの巻き数が多いこ
とによって生ずる前記従来例の欠点が減少する。従って
、ｎ＝１．即ち高周波誘導コイルがｌターンコイルであ
ることが最も好ましい状態である。然し、高周波誘導結
合プラズマを用いて試料分析等を行なう場合、該プラズ
マはガスの流れ方向にある程度の大きさを有しているこ
とが不可欠な要件となっている。このため、単なるｌタ
ーンコイル（即ち、通常の線状コイルを１回だけ巻回さ
せたもの）では、こうした要件を満足できないうえ、生
ずる高岡′ｌＩＬｗｓ導結合プラズマも不安定なものと
なる欠点がある。この点、第１図や第２図に示すような
帯状のコイル２゛は、ガス（アルゴンガス）の流れ方向
にある程度の大きさを有していて上記要件を満足すると
共に、生ずる高周波誘導結合プラズマも安定となってい
る。

第４図は本発明実施例の全体的な構成説明図であり、図
中、第１図乃至第３図と同一記号は同一意味をもたせて
使用しここでのｉｎ説明は省略する。また、９はアルゴ
ンガス供給源、１０はガス調節器、１１は試料を貯留す
る槽、１２は試料を霧化してエアロゾル試料にするネプ
ライザ、１３は高周波電源を含む駆動回路、１４はプラ
ズマトーチ１を収納する筐体、１５はフォアチャンバー
１６内を例えばＩ　ｔｏｒｒ、まで吸引して排気する真
空ポンプ、１７はセンターチャンバー１８内を例えば１
０−’ｔｏｒｒ、まで吸引して排気する真空ポンプ、１
９は例えば四重極マスフィルタでなる質量分析計検出器
、２０はリアチャンバー２１内を吸引して排気する真空
ポンプ、２２は二次電子増信管、２３は演算処理部（例
えばマイクロコンピュータ）である。このような構成か
らなる本発明の実施例において、プラズマトーチｌの最
外室１ａおよび外室１ｂには、ガス調整器ｌＯを゛　介
してガス供給源９からアルゴンガスが供給される。また
、内室１ｃにはネプライザｌＯからアルゴンガス（上記
ガス調整器１０を介して供給されるもの）によってエア
ロゾル試料が搬入される。一方、高周波誘導コイル２に
は駆動部１３内の高周波電源３によって高周波エネルギ
ーが供給され、該コイルの周囲に高周波磁界（図示せず
）が形成されている。このため、上記高周波磁界の作用
で高８波誘導結合プラズマ４が生ずる。このプラズマ４
内のイオンはノズル５を介してスキマー６内に引き出さ
れ、その後、質量分析計検出器１９によって特定質量の
イオンが検出される。該検出信号は二次電子増倍管２２
で増幅されてのち演算処理部２３に送出され、最終的に
試料中の被測定元素分析値等を与えるようになる。

尚、本発明は上述の実施例に限定されることなく種々の
変形が可能であり、例えば帯状の高周波語導コイル２゛
を次のようなコイルと代替してもよいものとする。即ち
、通常の線状コイルを数本並列的に前記プラズマトーチ
ｌの外周に巻回すると共に、これらコイルの端子をまと
めて共通の板状端子に接続させたようなコイルと代替し
てもよいとする。

〈発明の効果〉 以上詳しく説明したような本発明によれば、プラズマト
ーチに１回だけ巻回された幅広の帯状コイルで高周波誘
導コイルを構成しているため、前記従来例の欠点が一挙
に解決され、安定な高周波誘導結合プラズマを生じさせ
るような高周波誘導結合プラズマ・質量分析計が実現す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の要部構成説明図、第２図は第１
図の要部斜視図、第３図は第１図の等価回路図、第４図
は本発明実施例の全体的な構成説明図、第５図は従来例
の要部構成説明図である。 ｌ・・・プラズマトーチ、２°・・・高周波誘導コイル
、３・・・高周波電源、４・・・高岡″ｍｓ導結合プラ
ズマ、５・・・ノズル、６・・・スキマー。 第１図 ｃ 第２図　　　　　第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高周波誘導コイルに高周波エネルギーを供給し高
   周波磁界を形成してプラズマトーチの先端部に高周波誘
   導結合プラズマを生じさせ、該プラズマを用いて試料を
   励起してイオンを生じさせ、該イオンをインターフェイ
   スを介して質量分析計に導いて検出し、前記試料中の被
   測定元素を分析する分析計において、前記高周波誘導コ
   イルは前記プラズマトーチに１回だけ巻回された幅の広
   い帯状コイルでなることを特徴とする高周波誘導結合プ
   ラズマ・質量分析計。
2. （２）前記帯状コイルは幅が８ｍｍ以上である特許請求
   範囲第（１）項記載の高周波誘導結合プラズマ・質量分
   析計。