WO2007129513A1

WO2007129513A1 - 試料導入システム

Info

Publication number: WO2007129513A1
Application number: PCT/JP2007/057160
Authority: WO
Inventors: Keisuke Utani; Kohei Nishiguchi
Original assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd.
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2007-11-15
Also published as: TW200806968A; EP2017598A1; JP4462575B2; US8020458B2; EP2017598A4; KR20090014156A; CN101432613A; JPWO2007129513A1; US20090173171A1

Abstract

　分析装置に導入されるガス流量に影響されることなく分析条件の多様化に容易に適合でき、分析試料を無駄なく分析装置に導入でき、簡便で精度の高い高感度分析に寄与する試料導入システムにおいて、前処理装置１は、分析試料を含む未処理試料ガスＧ１から不要成分を除去する。前処理装置１により前処理された処理済試料ガスＧ４を接続ガス流路２０を介して分析装置３０に導く。接続ガス流路２０において分析装置３０に向かい流動する処理済試料ガスＧ４にキャリアガスＧ７を付加するガス付加装置４０は、そのキャリアガスＧ７の付加流量の変更手段を有する。ガス付加装置４０の上流において圧力調整装置５０により分析試料を含むガスの圧力変動を規制する。

Description

明細書

試料導入システム技術分野

[0001] 本発明は、分析試料を分析装置に導入するための試料導入システムに関する。

背景技術

[0002] 近年、生活環境や労働環境に対する関心の高まりから、大気中に存在する微粒子の組成や濃度を測定する分析技術の向上が求められている。また、原料ガスの高純度化や製造工程における雰囲気ガス制御が必要な半導体産業に代表されるような産業においては、微粒子を含む原料ガスや雰囲気ガスの分析を容易かつ高精度に行うことが要望されている。

[0003] そこで、ガスクロマトグラフ質量分析法 (GC— MS法）、誘導結合プラズマ分析法 (I CP法）、マイクロ波プラズマ分析法 (MIP法）等の高感度分析法を用いる分析装置により、試料ガスに含まれる微粒子や特定ガス成分といった分析試料を分析することが行われている。例えば ICP法や MIP法においては、アルゴンガス、窒素ガス、へリウムガス等をプラズマガスとして高温のプラズマを生成し、プラズマ中に分析試料を導入し、プラズマからの信号変化を検出することで分析を行っている。

[0004] そのような試料ガスに含まれる分析試料の分析を高精度に行うには、試料ガスから不要成分を除去する前処理を行う前処理装置が必要になる。例えば、気体状の分析試料を含む試料ガスを用いる場合、その試料ガスに含まれる分析試料以外の不純物ガス成分や水分等を不要成分として除去する必要がある。また、溶剤中に分析試料が溶け込んだ溶液を噴霧器等により噴霧ガス中に浮遊する液滴とし、その噴霧ガスを試料ガスとする場合、その試料ガスに含まれる溶剤蒸気や水分等を不要成分として除去する必要がある。

[0005] そのような前処理装置として、ガス置換装置、微粒子分級装置、ドライヤ等が用いられている。例えば、特許文献 1に記載されたガス置換装置においては、分析試料を溶力し込んだ溶剤を噴霧器によって霧状とすることで試料ガスを生成し、加熱することで液滴を溶剤蒸気と分析試料とに分離し、その試料ガスを多孔材製の管状密閉フィルタに導入し、その溶剤蒸気を密閉フィルタ外部に拡散させることで除去している。特許文献 2に記載された微粒子分級装置においては、試料ガスに含まれる分析試料である微粒子を荷電して分級する際に、試料ガス中のガス状汚染成分を除去し、微粒子を所望のガス種からなる雰囲気中に浮遊させた状態としている。非特許文献 1に記載されたドライヤにおいては、分析試料を溶力、し込んだ水溶液を霧状とすることで試料ガスを生成し、その試料ガスに含まれる水分をナフイオン (デュポン社登録商標： perfluoro-3，り- dioxa— 4— methy卜 7octene— sulfonicと tetrailuoroethyleneの共合体) 製の非多孔質膜を介して除去してレ、る。

[0006] 分析装置に導入される分析試料を含むガスの流量は、最適な分析条件を充足するよう、分析試料を構成する元素の種類等に応じて変更される。例えばプラズマを用いた高感度分析においては、分析試料に含まれる複数の分析対象元素を分析するため、プラズマに分析試料と共に導入されるガス流量を自動的に切り替えるオートチュ一二ングが行われている。また、プラズマのイオンィ匕作用を利用した質量分析においては、分析対象元素と同様の質量数を有する多原子イオンにより分析が妨げられないように、プラズマに導入されるガス流量を自動的に変動させている。

特許文献 1 :特表平 7— 500416号公報

特許文献 2 :特開 2001— 239181号公報

非特午文献 1： Journal of Analytical Atomic pectrometry, January 1998， vol. 13(13- 18)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 従来においては、分析試料と共に分析装置に導入されるガスの流量を変化させるため、前処理装置に導入される未処理試料ガスの流量を変化させていた。しかし、前処理装置に導入される未処理試料ガスの流量を変化させる場合、前処理装置におレ、て試料ガスの流量や圧力が変化するため、その変化に応じて処理条件を変化させる必要がある。そうすると、分析条件の多様性に適合するのが困難になり、簡便な試料導入が阻害される。また、前処理装置と分析装置との間のガス流路においてガスの圧力変動が生じ、シールが破れて周囲環境等における汚染物質が分析装置に混入するおそれがある。特にプラズマ分析装置においては、プラズマの温度変化ゃ電子密度変化等が誘発され、安定したプラズマが維持できず高感度分析が阻害されるおそれがある。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明の試料導入システムは、分析試料を含む未処理試料ガスから不要成分を除去する前処理を行う前処理装置と、前記前処理装置により処理された処理済試料ガスを分析装置に導く接続ガス流路と、前記分析装置に向かい流動する前記処理済試料ガスに前記接続ガス流路におレ、てキャリアガスを付加するガス付加装置と、前記ガス付加装置の上流において分析試料を含むガスの圧力変動を規制する圧力調整装置とを備え、前記ガス付加装置は前記キャリアガスの付加流量の変更手段を有する。

本発明によれば、前処理装置と分析装置との間における接続ガス流路を流れる処理済試料ガスへのキャリアガスの付加流量がガス付加装置により変更され、ガス付加装置の上流において分析試料を含むガスの圧力変動が圧力調整装置により規制される。これにより、前処理装置に導入される未処理試料ガスの流量を変化させることなぐまた、前処理装置において分析試料を含むガスの圧力変動を生じさせることなぐ分析試料と共に分析装置に導入されるガスの流量を変化させることができる。よつて、前処理装置による処理条件を変化させる必要がないので分析条件の多様性に適合すること力 Sできる。さらに、ガス付加装置の上流において分析試料を含むガスの圧力変動が規制されることで、前処理装置と接続ガス流路との接続部におけるシール等を介して周囲環境等における汚染物質が分析装置に混入したり、処理済試料ガスが外部に漏洩するのを防止できる。よって、安定した分析結果を得ることができ、特にプラズマ分析装置においては、プラズマの温度変化や電子密度変化を生じることなく安定したプラズマを維持でき、高感度分析に貢献できる。

[0009] 前記圧力調整装置は、シールガス流路と連通流路を有し、前記シールガス流路は、シールガスの供給源に接続される入口と、大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通する出口とを有し、前記シールガス流路の入口と出口との間は、前記接続ガス流路における前記前処理装置と前記ガス付加装置との間に前記連通流路を介して連通され、前記前処理装置への前記未処理試料ガスの導入流量の設定手段が設けられ、前記未処理試料ガスの導入流量は一定値に設定されるのが好ましレ、。

これにより、接続ガス流路における前処理装置とガス付加装置との間は、大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通し、前処理装置への未処理試料ガスの導入流量は一定になる。よって、キャリアガスの付加流量を変化させる際に、前処理装置に導入される未処理試料ガスの流量を変化させることなぐ確実に前処理装置におけるガスの圧力変動を防止できる。また、シールガス流路を流れるシールガスにより、試料導入システムと外部との間をシールできる。すなわち、可動部材を用いることなぐ前処理装置でのガスの圧力変動を規制すると共に周囲環境に対するシールができる。

[0010] さらに、本発明の試料導入システムは、前記前処理装置へ前記未処理試料ガスを導入する導入流路を備え、前記圧力調整装置は、シールガス流路と連通流路を有し、前記シールガス流路は、シールガスの供給源に接続される入口と、大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通する出口とを有し、前記シールガス流路の入口と出口との間は、前記導入流路に前記連通流路を介して連通され、前記前処理装置への前記未処理試料ガスの導入流量の設定手段が設けられ、前記未処理試料ガスの導入流量は一定値に設定されるのが好ましい。

これにより、導入流路は大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通し、前処理装置への未処理試料ガスの導入流量は一定になる。よって、キャリアガスの付加流量を変化させる際に、前処理装置に導入される未処理試料ガスの流量を変化させることなぐ確実に前処理装置におけるガスの圧力変動を防止できる。また、シールガス流路を流れるシールガスにより、試料導入システムと外部との間をシールできる。すなわち、可動部材を用いることなぐ前処理装置でのガスの圧力変動を規制すると共に周囲環境に対するシールができる。

[0011] さらにまた、本発明の試料導入システムは、前記前処理装置へ前記未処理試料ガスを導入する導入流路を備え、前記圧力調整装置は、前記導入流路から分岐する排気流路を有し、前記排気流路は、大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通する出口を有し、前記導入流路への前記未処理試料ガスの供給流量の設定手段と、前記前処理装置への前記未処理試料ガスの導入流量の設定手段とが設けられ、前記未処理試料ガスの導入流量は一定値に設定され、前記未処理試料ガスの前記供給流量の設定値は前記導入流量の設定値よりも大きくされるのが好ましい。

これにより、排気流路の出口は大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通し、前処理装置への未処理試料ガスの導入流量は一定になるため、前処理装置に導入される未処理試料ガスの流量を変化させることなぐ確実に前処理装置におけるガスの圧力変動を防止できる。また、導入流路への未処理試料ガスの供給流量の設定値が前処理装置への未処理試料ガスの導入流量の設定値よりも大きくされているので、排気流路を流れる未処理試料ガスにより、試料導入システムと外部との間をシールできる。すなわち、可動部材を用いることなぐ前処理装置でのガスの圧力変動を規制すると共に周囲環境に対するシールができる。

前記分析試料は固体微粒子とされ、前記前処理装置は多孔性隔壁を有し、前記前処理装置により、前記未処理試料ガスにおける少なくとも一部のガス成分を前記多孔性隔壁での分圧差による拡散を介して置換ガスと置換するガス置換機能が奏され、前記未処理試料ガスにおける少なくとも一部のガス成分と置換された置換ガスにより前記処理済試料ガスが構成されるのが好ましい。

これにより、未処理試料ガスにおける少なくとも一部のガス成分を置換ガスと置換することで不要成分を除去できる。この際、前処理装置に導入される未処理試料ガスの流量や前処理装置でのガス圧力が変動しないので、置換ガスの流量や圧力等の処理条件を変化させる必要がなぐ分析装置に導入されるガス流量の変化に容易に対応できる。さらに、多孔性隔壁を挟んだ領域でのガス圧力差を低減し、未処理試料ガスと置換ガスとの分圧差による多孔性隔壁での拡散を介するガス置換が阻害されるのを防止できる。また、分析装置に導入されるガス流量と無関係にガス置換できることから、ガス置換に際して分析試料である微粒子等の散逸を防止できるだけでなぐガス置換効率を一定に維持できる。

しかも、分析試料の種類に応じてガス置換効率が変化しなレ、ように未処理試料ガスの流量を変化させる場合、未処理試料ガスの流量変化に応じてキャリアガスの流量を変化させることで、分析装置に導入されるガス流量を分析に最適な値に維持できる。これにより、前処理装置でのガス置換効率を最適化すると同時に、分析装置に導入されるガス流量を最適化し、特にプラズマ分析装置にぉレ、ては安定したプラズマを維持すること力 Sできる。

この場合、本発明の試料導入システムは、前記前処理装置へ前記未処理試料ガスを導く導入流路を備え、前記前処理装置は、第 1配管と第 2配管を有し、前記第 1配管と前記第 2配管が前記多孔性隔壁により隔てられ、前記第 1配管は、前記導入流路に接続される第 1入口と、前記接続ガス流路に接続される第 1出口と、前記第 1入口と前記第 1出口との間の第 1ガス流路とを有し、前記第 2配管は、置換ガスの供給源に接続される第 2入口と、前記置換ガスと置換された前記未処理試料ガスを含む排出ガスを流出させるための第 2出口と、前記第 2入口と前記第 2出口との間の第 2 ガス流路とを有し、前記多孔性隔壁の各孔径は、前記第 1ガス流路におけるガス圧力と前記第 2ガス流路におけるガス圧力との差による前記多孔性隔壁を介するガス移動を実質的に阻止するように設定され、前記圧力調整装置は、前記導入流路を、前記第 1入口の近傍において前記第 2出口に連通させる分岐流路を有し、前記導入流路に供給された前記未処理試料ガスの一部を、前記分岐流路を介して前記排出ガスと共に吸引するガス吸引手段と、前記前処理装置への前記未処理試料ガスの導入流量の設定手段と、前記ガス吸引手段による前記未処理試料ガスと前記排出ガスの合計吸引流量の設定手段と、前記置換ガスの前記第 2配管への供給流量の設定手段とが設けられ、前記導入流路に供給される前記未処理試料ガスの圧力は大気圧あるいは一定圧とされ、前記未処理試料ガスの導入流量は一定値に設定され、前記未処理試料ガスと前記排出ガスの合計吸引流量の設定値は、前記置換ガスの供給流量の設定値よりも大きくされ、前記ガス吸引手段のガス排出側は大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通するのが好ましい。

これにより、導入流路に供給される未処理試料ガスの圧力は大気圧あるいは一定圧とされ、未処理試料ガスと排出ガスの合計吸引流量の設定値は、第 2配管への置換ガスの供給流量の設定値よりも大きくされる。よって、導入流路に供給される未処理試料ガスの一部は、確実に分岐流路を介してガス吸引手段により吸引される。そして、ガス吸引手段のガス排出側は大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通するので、導入流路における第 1入口の近傍において未処理試料ガスの圧力を略大気圧あるいは一定圧にできる。これにより、導入流路が長いために未処理試料ガスの圧力損失が大きぐ導入流路の長さゃ径の相違により圧力損失の大きさが一定でない場合でも、導入流路における第 1入口の近傍でのガスの圧力変動を阻止し、前処理装置でのガスの圧力変動を規制すると共に周囲環境に対するシールができる。

[0013] 前記分析装置は、前記キャリアガスを付加された前記処理済試料ガスをプラズマに導くためのチューブを有するプラズマ分析装置であるのが好ましい。

キャリアガスの処理済試料ガスへの付加流量が変化する際、そのチューブにおレヽてガスが絞られることから接続ガス流路の内圧は変動しょうとする。しかし、前処理装置とガス付加装置との間における接続ガス流路のガスの圧力変動は圧力調整装置により規制されることで、前処理装置と接続ガス流路との接続部におけるシール等を介して周囲環境等における汚染物質が分析装置に混入したり、処理済試料ガスが外部に漏洩するのを防止できる。

[0014] 前記ガス付加装置は、前記接続ガス流路に導入されるキャリアガスの圧力ヘッド低下に基づき前記処理済試料ガスを前記接続ガス流路に導くァスピレータを有するのが好ましい。

これにより、接続ガス流路に可動部材ゃ動力源を設けることなくキャリアガスを付カロできる。また、未処理試料ガスを前処理装置に導入するのに必要な圧力を未処理試料ガス自身が有さない場合であっても、可動部材ゃ動力源を設けることなぐ所定量の未処理試料ガスを前処理装置に導入できる。

発明の効果

[0015] 本発明によれば、分析装置に導入されるガス流量に影響されることなく分析条件の多様化に容易に適合できる柔軟性を持ち、分析試料を無駄なく分析装置に導入でき、簡便で精度の高い高感度分析に寄与する試料導入システムを提供できる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]本発明の第 1実施形態に係る試料導入システムの全体構成の説明図

[図 2]本発明の第 1実施形態に係る試料導入システムにおレ、て用いられる噴霧器の説明図

[図 3]本発明の第 1実施形態に係る試料導入システムのガス付加装置と圧力調整装置の構成説明用断面図

[図 4]本発明の第 2実施形態に係る試料導入システムの全体構成の説明図

[図 5]本発明の第 2実施形態に係る試料導入システムのガス付加装置の構成説明用断面図

[図 6]本発明の第 2実施形態に係る試料導入システムの圧力調整装置の構成説明用断面図

[図 7]本発明の第 3実施形態に係る試料導入システムの全体構成の説明図

[図 8]本発明の第 3実施形態に係る試料導入システムのガス付加装置と圧力調整装置の構成説明用断面図

[図 9]本発明の第 4実施形態に係る試料導入システムの全体構成の説明図

[図 10]本発明の変形例に係る前処理装置の部分断面図

[図 11]比較例に係る試料導入システムの全体構成の説明図

符号の説明

[0017] 1…前処理装置、 2…内管、 2A…多孔性隔壁、 2a…内側入口、 2b…内側出口、 3 …外管、 3a…外側入口、 3b…外側出口、 8、 43、 46、 61…流量制御器、 10…導入流路、 20…接続ガス流路、 30…分析装置、 30b…センターチューブ、 40、 40A…ガス付加装置、 50、 50B、 50C…圧力調整装置、 50a…分岐流路、 50' …排気流路、 50 ■·■お気流路出口、 52a-りシーノレガス流路、 53a" -連通流路、 60· · ·真空ポンプ、 101、 102…酉己管、 G1…未処理試料ガス、 G3…置換ガス、 G4…処理済試料ガス、 G7…キャリアガス、 G8…シーノレガス、 P…プラズマ

発明を実施するための最良の形態

[0018] 図 1に示す第 1実施形態の試料導入システム A1は、分析試料を含む未処理試料ガス G1から、水分、不純物、溶剤蒸気等の不要成分を除去する前処理を行う前処理装置 1と、前処理装置 1へ未処理試料ガス G 1を供給源から導入する導入流路 10を備えている。

[0019] 前処理される分析試料は液体状でも気体状でもよい。例えば、未処理試料ガス G1 の供給源として図 2に示す噴霧器 11を用いることができる。噴霧器 11は、溶剤中に分析試料が溶け込んだ溶液 12を噴霧ガス G2中に浮遊する液滴状とし、粒径の大きな液滴 Lを除去した残りを加圧された未処理試料ガス Glとして前処理装置 1に供給する。そのような噴霧器 11は公知のものを用いることができる。本実施形態においては、ガスボンベ等の圧力容器から供給される加圧された噴霧ガス G2の流量を質量流量コントローラ（MFC)、流量制御弁等の流量制御器 13により制御し、その流量制御器 13を前処理装置 1への未処理試料ガス G1の導入流量の設定手段として用いる

[0020] また、気体状の分析試料を含む加圧ガスを充填した圧力容器を未処理試料ガス G 1の供給源とし、その圧力容器を前処理装置 1に導入流路 10を構成する配管を介して接続し、その配管に前処理装置 1への未処理試料ガス G1の導入流量の設定手段として流量制御器を設けてもょレ、。

[0021] 本実施形態においては、導入流路 10への未処理試料ガス G1の供給流量が前処理装置 1への未処理試料ガス G1の導入流量とされ、前処理装置 1への未処理試料ガス G1の導入流量は一定値に設定される。

[0022] 本実施形態の分析試料は固体微粒子とされている。すなわち、未処理試料ガス G1 に含まれる分析試料である微粒子は、例えば鉄粉等の金属、酸化物や硫化物等の金属化合物、セラミックや高分子化合物等の有機物等である。前処理装置 1は、多孔性隔壁 2Aを有し、未処理試料ガス G1における少なくとも一部のガス成分を、多孔性隔壁 2Aでの分圧差による拡散を介して置換ガス G3と置換するガス置換機能を奏する。これにより、未処理試料ガス G1に含まれる溶剤蒸気等の不要成分を除去できる。

[0023] 前処理装置 1は、横断面円環形の直管である内管 2を第 1配管として備え、また、内管 2を覆う横断面円環形の直管である外管 3を第 2配管として備える二重管構造である。内管 2の両端は外管 3から突出し、外管 3の両端近傍は次第に小径とされて内管 2の外周に接合されている。なお、内外管 2、 3の形状は限定されず、例えば直管でなく湾曲管でもよい。

[0024] 内管 2は、一端に形成された内側入口 2aを第 1入口として有し、他端に形成された内側出口 2bを第 1出口として有し、内側入口 2aと内側出口 2bとの間の内側ガス流路 2cを第 1ガス流路として有する。内側入口 2aに導入流路 10が接続されることで内側ガス流路 2cに未処理試料ガス G1が導入される。 [0025] 外管 3は、置換ガス G3を導入するために一端近傍の周壁に形成された外側入口 3 aを第 2入口として有し、他端近傍の周壁に形成された外側出口 3bを第 2出口として有し、外側入口 3aと外側出口 3bとの間の外側ガス流路 3cを第 2ガス流路として有する。外側入口 3aは置換ガス G3の供給源に接続される。その供給源として、例えば加圧された置換ガス G3を充填した圧力容器が用いられ、その圧力容器を外側入口 3a に接続する配管に、置換ガス G3の外管 3への供給流量の設定手段として質量流量コントローラ（MFC)、流量制御弁等の流量制御器 8が設けられる。

[0026] 内側入口 2a、内側出口 2b、外側入口 3aおよび外側出口 3bは、内側ガス流路 2cにおける未処理試料ガス G1の流動方向と外側ガス流路 3cにおける置換ガス G3の流動方向とが互いに逆方向となるように配置されている。

[0027] 多孔性隔壁 2Aにより第 1配管である内管 2と第 2配管である外管 3とが隔てられている。すなわち、内管 2における内側ガス流路 2cを覆う周壁の両端間部位は、未処理試料ガス G1と置換ガス G3との分圧差による拡散によって未処理試料ガス G1を内側ガス流路 2c外に移動させると共に置換ガス G3を内側ガス流路 2c内に移動させるための多孔性隔壁 2Aにより構成されている。多孔性隔壁 2Aの各孔径は、内側ガス流路 2cにおけるガス圧力と外側ガス流路 3cおけるガス圧力との差による多孔性隔壁 2Aを介するガス移動を実質的に阻止するように設定され、本実施形態では実質的に 0. 8 μ ΐη〜0. 001 /i mとされる。各孔径は、ガス Gl、 G3の置換効率が低下して装置が大型化するのを防止するために 0· 001 μ ΐη以上とされ、好ましくは 0. 002 μ m以上であり、より好ましくは 0. 02 /i m以上である。また各孔径は、微粒子が各孔を透過したり各孔に捕捉されて分析精度が低下したりガス圧力差によるガス移動が生じるのを防止するため 0. 8 x m以下とされ、好ましくは 0. 5 x m以下であり、より好ましくは 0. 2 x m以下である。なお、多孔性隔壁 2Aにおいて、ガス置換機能に影響することのない程度の僅かな数の孔の径が 0. 8 x m〜0. 001 z mの範囲外であっても良く、実質的に 0. 8 z m〜0. 001 z mであればよレ、。多孔性隔壁 2Aの気孔率は特に制限されなレ、が、ガス置換効率および機械的強度の観点力も 40%〜80%であるのが好ましレ、。多孔性隔壁 2Aの材質は、上記条件に合致する多孔性材であれば特に制限されず、石英ガラス等のガラスやセラミック等が好ましぐ例えばシラス多孔質ガラス (SPG)を用いることができる。内管 2の両端近傍部位 2B、 2Cは多孔性隔壁 2Aと内外径が等しく滑らかに結合される。なお、内側ガス流路 2cを覆う周壁全体を多孔性隔壁 2Aとしてもよぐ内側ガス流路 2cの少なくとも一部を覆う部位を多孔性隔壁 2A とすればよレ、。

内管 2の両端近傍部位 2B、 2Cと外管 3の材質は特に限定されず、複数の異なる材質力構成してもよい。例えば、加工容易性および内管 2に導入された未処理試料ガス G1の加熱容易性や耐熱性の観点から、金属、セラミック、ガラスであるのが好ましぐセラミックや石英ガラスのようなガラスとするのが望ましい。

前処理装置 1によるガス置換は、内管 2に内側入口 2aから微粒子を含む未処理試料ガス G1を導入し、多孔性隔壁 2Aにより囲まれた内側ガス流路 2cにおいて流動させ、置換ガス G3を外側入口 3aから外管 3に流入させて多孔性隔壁 2Aの周囲における外側ガス流路 3cにおいて未処理試料ガス G1の流動方向と逆方向に流動させることで行う。これにより、未処理試料ガス G1と置換ガス G3との分圧差による拡散により、換言すれば内側ガス流路 2cの内外における未処理試料ガス G1と置換ガス G3との濃度差を推進力として、未処理試料ガス G1の大部分を多孔性隔壁 2Aを介して内側ガス流路 2c外に移動させると共に置換ガス G3の一部を多孔性隔壁 2Aを介して内側ガス流路 2c内に移動させる。内側ガス流路 2cにおいては、内側入口 2aから内側出口 2bに向力うに従い未処理試料ガス G1の濃度が次第に低下すると共に置換ガス G3の濃度が次第に増加する。外側ガス流路 3cにおいては、外側入口 3aから外側出口 3bに向力うに従い置換ガス G3の濃度が次第に低下すると共に未処理試料ガス G1の濃度が次第に増加する。これにより、未処理試料ガス G1のすくなくとも一部のガス成分と置換された置換ガス G3は、微粒子と僅かな未処理試料ガス G1と共に内側出口 2bから流出する処理済試料ガス G4を構成する。また、未処理試料ガス G1と置換ガス G3を外側出口 3bから排出ガス G5として流出させることができる。この際、内側ガス流路 2cと外側ガス流路 3cとのガス圧力差、すなわち内側ガス流路 2cの内外のガス圧力差による多孔性隔壁 2Aを介するガス移動を多孔性隔壁 2Aにより実質的に阻止できる。よって、多孔性隔壁 2Aの各孔径、気孔率、肉厚、管径、長さ、形状、外管 3の内径、形状、未処理試料ガス G1および置換ガス G3の流量等を適宜設定することで、内側出口 2bから流出する処理済試料ガス G4の不要成分を、分析装置における分析に悪影響を及ぼさないだけの限界量以下にまで削減できる。

[0029] 前処理装置 1においては、内側ガス流路 2c外に移動する未処理試料ガス G1の量と内側ガス流路 2c内に移動する置換ガス G3の量とを略等しくし、内側ガス流路 2cにおいて未処理試料ガス G1の殆どを置換ガス G3に置換し、内側出口 2bから流出する処理済試料ガス G4の流量が変動するのを防止できる。この際、内側ガス流路 2cにおける微粒子は、その径が多孔性隔壁 2Aの孔径を超えるものは各孔を透過したり各孔に捕捉されることはなぐまた、その孔径以下のものもガスより拡散速度が遅く拡散ガスの流れによる慣性力も非常に弱レ、ことから、大部分の微粒子は外側ガス流路 3c に移動することなく置換ガス G3と共に内側出口 2bから流出する。よって、内側ガス流路 2cに未処理試料ガス G1と共に導入された微粒子を減損することなぐ未処理試料ガス G1とほぼ同流量の置換ガス G3と共に分析装置に供給することができる。

[0030] 前処理装置 1により前処理された処理済試料ガス G4は、内側出口 2bから接続ガス流路 20へ流出し、接続ガス流路 20を介して分析装置 30に導かれる。本実施形態の分析装置 30はプラズマ分析装置とされている。分析装置 30は、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス等をプラズマガス G6としてプラズマ Pを形成するためのプラズマトーチ 30aと、処理済試料ガス G4をプラズマ Pに導くためにプラズマトーチ 30aの中心に配置されるセンターチューブ 30bを有する。プラズマ分析装置は公知のものを用いること力 Sできる。噴霧ガス G2、置換ガス G3はプラズマガス G6と同一組成とするのが好ましい。

[0031] 図 1および図 3に示すように、接続ガス流路 20に、ガス付加装置 40と、前処理装置 1の下流であってガス付加装置 40の上流に配置される圧力調整装置 50が設けられている。接続ガス流路 20はガス付加装置 40と圧力調整装置 50の内部を貫通する。

[0032] ガス付加装置 40は、分析装置 30に向かい流動する処理済試料ガス G4に接続ガス流路 20においてキャリアガス G7を付加し、そのキャリアガス G7の付加流量の変更手段を有する。本実施形態のガス付加装置 40は、接続ガス流路 20に導入されるキャリアガス G7の圧力ヘッド低下に基づき処理済試料ガス G4を接続ガス流路 20に導くァスピレータを有する。 [0033] すなわちガス付加装置 40は、第 1ダクト 41と、第 1ダクト 41に接続される第 2ダクト 4 2と、キャリアガス G7の付加流量の変更手段として質量流量コントローラ（MFC)、流量制御弁等の流量制御器 43を有する。両ダクト 41、 42は接続ガス流路 20の一部を構成する。第 1ダクト 41の一端開口は接続ガス流路 20のガス流出口 20bを構成し、分析装置 30のセンターチューブ 30bの入口に接続される。第 1ダクト 41内に、絞り部 41aと、絞り部 41aの出口に連なるディフューザ 41bが形成されている。第 1ダクト 41 の他端開口はキャリアガス G7の供給源 44に流量制御器 43を介して接続される。第 2ダクト 42の入口は後述の圧力調整装置 50の第 1パイプ 51を介して前処理装置 1の内側出口 2bに通じ、第 2ダクト 42の出口は絞り部 41aの出口近傍におけるキャリアガス G7の噴出領域に通じる。供給源 44は、例えばガスボンベのような圧力容器とされ、加圧されたキャリアガス G7を第 1ダクト 41に供給する。これにより、接続ガス流路 20 に導入されるキャリアガス G7の絞り部 41 aからの噴出による圧力ヘッド低下に基づき、処理済試料ガス G4が接続ガス流路 20に吸引され、キャリアガス G7が処理済試料ガス G4に付加される。すなわちガス付カ卩装置 40はァスピレータを構成する。このァスビレータは公知のものを用いることができる。このキャリアガス G7の付加流量は流量制御器 43により変更される。キャリアガス G7を付加された処理済試料ガス G4は、分析装置 30のセンターチューブ 30bを介しプラズマ Pに導かれる。キャリアガス G7はプラズマガス G6と同一組成とするのが好ましい。

[0034] 圧力調整装置 50は、ガス付加装置 40の上流において分析試料を含むガスの圧力変動を規制する。本実施形態の圧力調整装置 50は、接続ガス流路 20における前処理装置 1とガス付加装置 40との間において、ガスの圧力変動を規制する。そのため本実施形態の圧力調整装置 50は、接続ガス流路 20を構成する第 1パイプ 51と、シ一ルガス流路 52aを構成する第 2パイプ 52と、第 1パイプ 51と第 2パイプ 52を連結する連結パイプ 53を有し、連結パイプ 53の内部が連通流路 53aとされている。

[0035] 第 1パイプ 51の一端開口は、接続ガス流路 20のガス流入口 20aを構成し、前処理装置 1の内側出口 2bに接続される。第 1パイプ 51の他端開口は、ガス付加装置 40 の第 2ダクト 42の入口に接続される。これにより、前処理装置 1から流出する処理済試料ガス G4は、接続ガス流路 20を介して分析装置 30のセンターチューブ 30bに導かれる。シールガス流路 52aの入口 52a' はシールガス G8の供給源 54に質量流量コントローラ（MFC)、流量制御弁等の流量制御器 55を介して接続され、シールガス流路 52aの出口 52a" は大気中に連通される。なお、シールガス流路 52aの出口 52 a〃は一定圧力の雰囲気中に連通されてもよレ、。シールガス流路 52aにおける入口 5 2a と出口 52a〃との間は、接続ガス流路 20における前処理装置 1とガス付加装置 40との間に、連通流路 53aを介して連通する。

[0036] ガス付カ卩装置 40による処理済試料ガス G4の吸引等により、ガス付加装置 40の上流の接続ガス流路 20においてガス圧力が低下すると、シールガス流路 52aに入口 5 2a 力導入されるシールガス G8の一部が接続ガス流路 20に導かれ、その圧力低下がキャンセルされる。これにより、前処理装置 1とガス付カ卩装置 40との間において接続ガス流路 20内を略大気圧に維持できる。よって、キャリアガス G7の付加流量変更時に、接続ガス流路 20内のガスの圧力変動を前処理装置 1とガス付加装置 40との間において規制することで、前処理装置 1におけるガスの圧力変動を規制できる。シールガス G8はプラズマガス G6と同一組成とするのが好ましレ、。シールガス G8の流量は、試料導入システム A1と外部との間のガスシールが破壊されることのない予め定めた充分な流量に設定すればょレ、。

[0037] 上記実施形態によれば、接続ガス流路 20を流れる処理済試料ガス G4へのキャリアガス G7の付加流量がガス付加装置 40により変更され、前処理領域におけるガスの圧力変動が圧力調整装置 50により規制される。これにより、前処理装置 1に導入される未処理試料ガス G1の流量を変化させることなぐまた、前処理装置 1におけるガスの圧力変動を生じさせることなぐ分析試料と共に分析装置 30に導入されるガスの流量を変化させることができる。よって、前処理装置 1による処理条件を変化させる必要カいので分析条件の多様性に適合できる。

[0038] さらに、前処理装置 1とガス付加装置 40との間において接続ガス流路 20はシールガス流路 52aを介して大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通し、前処理装置 1 への未処理試料ガス G1の導入流量は一定になる。よって、キャリアガス G7の付加流量を変化させる際に、前処理装置 1に導入される未処理試料ガス G1の流量を変化させることなぐ確実に前処理装置 1におけるガスの圧力変動を防止できる。また、キヤリアガス G7の付加流量が変化しても、前処理装置 1とガス付加装置 40との間における接続ガス流路 20の内圧を均一かつ一定に保持できる。さらに、シールガス流路 52 aを流れるシールガス G8により、試料導入システム A1と外部との間をガスシールできる。すなわち、可動部材を用いることなく接続ガス流路 20の内圧変動を規制すると共に、接続ガス流路 20の内部と周囲環境との間をシールすることでシステム内の汚染を防止できる。これにより、前処理装置 1と接続ガス流路 20との接続部におけるシール等を介して周囲環境等における汚染物質が分析装置 30に混入したり、処理済試料ガス G4が外部に漏洩するのを防止できる。よって、安定した分析結果を得ることができ、特にプラズマ分析装置 30においては、プラズマ Pの温度変化や電子密度変化を生じることなく安定したプラズマ Pを維持でき、高感度分析に貢献できる。

[0039] また、前処理装置 1において、未処理試料ガス G1における少なくとも一部のガス成分を置換ガス G3と置換することで不要成分を除去できる。この際、前処理領域 1に導入される未処理試料ガス G1の流量や前処理装置 1でのガス圧力が変動しないので、置換ガス G3の流量や圧力等の処理条件を変化させる必要がなぐ分析装置 30に導入されるガス流量の変化に容易に対応できる。さらに、多孔性隔壁 2Aを挟んだ領域でのガス圧力差を低減し、未処理試料ガス G1と置換ガス G3との分圧差による多孔性隔壁 2Aでの拡散を介するガス置換が阻害されるのを防止できる。また、分析装置 30に導入されるガス流量と無関係に前処理装置 1においてガス置換できることから、ガス置換に際して分析試料である微粒子の散逸を防止できるだけでなぐガス置換効率を一定に維持できる。しかも、分析試料の種類に応じてガス置換効率が変化しないように未処理試料ガス G1の流量を変化させる場合、未処理試料ガス G1の流量変化に応じてキャリアガス G7の流量を変化させることで、分析装置 30に導入されるガス流量を分析に最適な値に維持できる。これにより、前処理装置 1でのガス置換効率を最適化すると同時に、分析装置 30に導入されるガス流量を最適化して安定したプラズマ Pを維持することができる。

[0040] プラズマ Pにセンターチューブ 30bを介して分析試料をガスと共に導く際、そのセンターチューブ 30bにおいてガスが絞られることから、もし前処理装置 1と分析装置 30 を直接に接続するとセンターチューブ 30bへの導入ガス流量の変化により接続ガス流路 20の内圧は変動する。しかし、本実施形態では、前処理装置 1と分析装置 30はガス付加装置 40を介して接続され、ガス付加装置 40によりセンターチューブ 30bへの導入ガス流量が変更され、その導入ガス流量の変更時における前処理装置 1とガス付加装置 40との間における接続ガス流路 20のガスの圧力変動は圧力調整装置 5 0により規制されるので、前処理装置 1と接続ガス流路 20との接続部におけるシール等を介して周囲環境等における汚染物質がシステム内に混入したり、処理済試料ガス G4が外部に漏洩するのを防止できる。例えば、センターチューブ 30bの先端部の内径が:!〜 2mm、プラズマ Pに導入されるガス流量が 500〜2000mlZminである場合、もし前処理装置 1と分析装置 30を直接に接続すると前処理装置 1の内管 2の内圧は数百 Paになることから、分析試料が多孔性隔壁 2Aを介してシステム外へ散逸するのを防止する必要がある。そのためには、置換ガス G3の供給条件等の設定を厳密にして外管 3内のガス圧力を制御する必要があるため、分析装置 30における分析条件の変化に容易に対応できない。しかし上記実施形態によれば、圧力調整装置 5 0により内管 2の内圧変動を防止できるので、そのような外管 3内のガス圧力の制御は不要である。これにより、分析試料を構成する元素の種類等に応じてプラズマ Pに導入されるガス流量を自動的に切り替えるオートチューニングにより分析条件の最適化を容易に行える。

[0041] ガス付加装置 40としてァスピレータを用いることで、接続ガス流路 20に可動部材ゃ動力源を設けることなくキャリアガス G7を付カ卩できる。また、未処理試料ガスを前処理装置 1に導入するのに必要な圧力を未処理試料ガス G1自身が有さない場合であつても、可動部材ゃ動力源を設けることなぐ所定量の未処理試料ガス G1を前処理装置 1に導入できる。ァスピレータの性能は特に限定されないが、吸引される処理済試料ガス G4の流量はキャリアガス G7の流量以上であるのが好ましい。例えば、キャリアガス G7の流量が 500mlZminのとき、吸引される処理済試料ガス G4の流量は 500 mlZmin以上とされる。ァスピレータの材質は、システム内を汚染したり特定成分を選択的に吸着する等の不具合のなレ、ものであればよぐ例えば石英ガラスやタイゴン (Norton Performance Plastics社商標：ポリ塩化ビュル）等を用いることができる。

[0042] 図 4〜図 6は本発明の第 2実施形態の試料導入システム A2を示す。以下、第 2実施形態において第 1実施形態と同様部分は同一符号で示し、相違点を説明する。

[0043] 第 2実施形態においては、圧力調整装置 50は前処理装置 1の上流に配置され、シ一ノレガス流路 52aにおける入口 52a' と出口 52a との間力接続ガス流路 20ではなく導入流路 10に連通流路 53aを介して連通される。そのため、第 2実施形態のガス付加装置 40における第 2ダクト 42の入口は、前処理装置 1の内側出口 2bに直接に接続される。圧力調整装置 50における第 1パイプ 51の一端開口は、導入流路 10のガス流出口 10aを構成し、前処理装置 1の内側入口 2aに接続される。第 1パイプ 51 の他端開口は、導入流路 10を構成する配管を介して未処理試料ガス G1の供給源に接続される。シールガス流路 52aにおける入口 52a' と出口 52a" との間は、導入流路 10における前処理装置 1の内側入口 2a近傍に、連通流路 53aを介して連通する。

ガス付加装置 40による処理済試料ガス G4の吸引等により、導入流路 10においてガス圧力が低下すると、シールガス流路 52aに入口 52a' 力導入されるシールガス G8の一部が導入流路 10に導かれ、その圧力低下がキャンセルされる。これにより、導入流路 10内のガスの圧力変動を規制することで、前処理装置 1におけるガスの圧力変動を規制できる。

なお、シールガス G8が導入流路 10に導かれることで、前処理装置 1へは未処理試料ガス G 1だけでなくシールガス G8も導入されるが、前処理装置 1への未処理試料ガス G1の導入流量自体は一定であるので、前処理装置 1による処理条件を変化させる必要はない。

他は第 1実施形態と同様である。

[0044] 図 7、図 8は本発明の第 3実施形態の試料導入システム A3を示す。以下、第 3実施形態において第 1実施形態と同様部分は同一符号で示し、相違点を説明する。

[0045] 第 3実施形態においては、圧力調整装置 50Bは前処理装置 1の上流に配置され、シールガスを用いることなくガスの圧力変動を防止する。そのため。第 3実施形態の圧力調整装置 50Bは、第 1実施形態における圧力調整装置 50の構成に代えて、導入流路 10から分岐する排気流路 5(Τ を有する。本実施形態においては、排気流路 50^r を導入流路 10から分岐させるため、排気流路 5(/ と導入流路 10を T字管により構成している。導入流路 10に第 1実施形態と同様に供給される加圧された未処理試料ガス G1は、一部が前処理装置 1に導入され、残部が排気流路 5( の出口 50 " 力排出される。排気流路 50' の出口 50〃は大気中に連通される。なお、排気流路 5(Τ の出口 50〃は一定圧力の雰囲気中に連通されてもよい。

[0046] 第 3実施形態のガス付加装置 40Aにおける第 2ダクト 42の入口は、前処理装置 1の内側出口 2bに直接に接続される。また、第 3実施形態のガス付加装置 40Aは、第 1 実施形態のガス付加装置 40と同様の構成に加えて、第 3ダクト 45と、流量制御器 46 を有する。第 3ダクト 45の一端開口はディフューザ 41bよりも下流において第 1ダクト 4 1の内部に連なり、第 3ダクト 45の他端開口は流量制御器 46を介してキャリアガス G7 ' の供給源 47に接続される。供給源 47は、例えばガスボンベのような圧力容器とされ、加圧されたキャリアガスを第 3ダクト 45を介して第 1ダクト 41に供給する。キャリアガスはプラズマガス G6と同一組成とするのが好ましい。これにより、第 3実施形態のガス付加装置 40Aにおレ、ては、供給源 44から流量制御器 43を介して供給されるキャリアガス G7だけでなく、供給源 47から流量制御器 46を介して供給されるキャリアガスが処理済試料ガス G4に付加される。第 3実施形態におけるガス付加装置 40Aによるキャリアガスの付加流量の変更手段は流量制御器 46により構成される。

[0047] 第 3実施形態においては、ガス付加装置 40Aが構成するァスピレータによる未処理試料ガス G 1の吸引流量が、前処理装置 1への未処理試料ガス G 1の導入流量とされる。その吸引流量は流量制御器 43により設定されるキャリアガス G7の流量に応じて定まることから、流量制御器 43が前処理装置 1への未処理試料ガス G1の導入流量の設定手段として機能する。その前処理装置 1への未処理試料ガス G1の導入流量は一定値に設定される。

[0048] 第 3実施形態においては、導入流路 10へ加圧された未処理試料ガス G1が第 1実施形態と同様に供給源から供給され、その導入流路 10への未処理試料ガス G1の供給流量の設定手段が設けられている。第 1実施形態と同様に導入流路 10に未処理試料ガス G1を噴霧器 11により供給する場合、噴霧ガス G2の流量を設定する流量制御器 13が未処理試料ガス G1の供給流量の設定手段として機能する。また、気体状の分析試料を含む加圧ガスを未処理試料ガス Glとして充填した圧力容器を供給源とし、その圧力容器を導入流路 10に供給流量の設定手段として機能する流量制御器を介して接続してもよい。導入流路 10への未処理試料ガス G1の供給流量の設定値は、前処理装置 1への未処理試料ガス G1の導入流量の設定値よりも大きくされる他は第 1実施形態と同様とされる。

[0049] 第 3実施形態によれば、排気流路 5(Τ の出口は大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通し、前処理装置 1への未処理試料ガス G1の導入流量は一定になるため、前処理装置 1に導入される未処理試料ガス G1の流量を変化させることなぐ確実に前処理装置 1におけるガスの圧力変動を防止できる。また、導入流路 10への未処理試料ガス G1の供給流量の設定値が前処理装置 1への未処理試料ガス G1の導入流量の設定値よりも大きくされているので、排気流路 5(Τ を流れる未処理試料ガス Gl により、試料導入システム A3と外部との間をガスシールできる。すなわち、可動部材を用いることなぐ前処理装置 1でのガスの圧力変動を規制すると共に周囲環境に対するシールができる。

[0050] 図 9は本発明の第 4実施形態の試料導入システム A4を示す。以下、第 4実施形態において第 1実施形態と同様部分は同一符号で示し、相違点を説明する。

[0051] 第 4実施形態においては、導入流路 10に供給される未処理試料ガス G1の圧力は大気圧あるいは一定圧とされ、導入流路 10の入口は質量流量コントローラ（MFC)、流量制御弁等の流量制御器を介することなく直接に未処理試料ガス Glの雰囲気中に連通する。例えば、導入流路 10の入口が大気中や一定圧力の雰囲気中に連通するものとされ、その大気あるいは雰囲気が未処理試料ガス G1とされる。

[0052] 第 4実施形態においては、圧力調整装置 50Cは前処理装置 1の上流に配置され、シールガスを用いることなくガスの圧力変動を防止する。第 4実施形態の圧力調整装置 50Cは、第 1実施形態における圧力調整装置 50の構成に代えて、導入流路 10から分岐する分岐流路 50aを有する。分岐流路 50aを構成する配管の一端は、前処理装置 1の内側入口 2aの近傍において導入流路 10を構成する配管に接続され、分岐流路 50aを構成する配管の他端は前処理装置 1の外側出口 3bに接続される。これにより、分岐流路 50aは導入流路 10を内側入口 2aの近傍において外側出口 3bに連通させる。

[0053] 導入流路 10に供給された未処理試料ガス G1の一部を、分岐流路 50aを介して前処理装置 1の外側出口 3bからの排出ガス G5と共に吸引するガス吸引手段が設けられている。本実施形態のガス吸引手段は真空ポンプ 60により構成され、真空ポンプ 60のガス吸引側は分岐流路 50aを構成する配管に流量制御器 61を介して接続される。真空ポンプ 60のガス排出側は大気中に連通される。ガス吸引手段は真空ポンプ 60に限定されず、例えばブロアやファンにより構成してもよレ、。また、真空ポンプ 60 のガス排出側は一定圧力の雰囲気中に連通されてもよい。その流量制御器 61により、真空ポンプ 60による未処理試料ガス G1と排出ガス G5の合計吸引流量の設定手段が構成される。真空ポンプ 60による未処理試料ガス G1と排出ガス G5の合計吸引流量の設定値は、流量制御器 8により設定される外管 3への置換ガス G3の供給流量の設定値よりも大きくされている。

[0054] 第 4実施形態においては、第 1実施形態のガス付加装置 40に代えて第 3実施形態と同様のガス付加装置 40Aを備え、流量制御器 46がガス付加装置 40Aによるキヤリァガスの付加流量の変更手段として機能する。また、第 4実施形態においては、ガス付加装置 40Aが構成するァスピレータによる未処理試料ガス G1の吸引流量が、前処理装置 1への未処理試料ガス G1の導入流量とされる。その吸引流量は流量制御器 43により設定されるキャリアガス G7の流量に応じて定まることから、流量制御器 43が前処理装置 1への未処理試料ガス G1の導入流量の設定手段として機能する。その前処理装置 1への未処理試料ガス G1の導入流量は一定値に設定される。他は第 1実施形態と同様とされる。

[0055] 第 4実施形態によれば、導入流路 10に供給される未処理試料ガス G1の圧力は大気圧あるいは一定圧とされ、未処理試料ガス G1と排出ガス G5の合計吸引流量の設定値は、外管 3への置換ガス G3の供給流量の設定値よりも大きくされる。よって、導入流路 10に供給される未処理試料ガス G1の一部は、確実に分岐流路 50aを介して真空ポンプ 60により吸引される。そして、真空ポンプ 60のガス排出側は大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通するので、導入流路 10における内側入口 2aの近傍において未処理試料ガス Glの圧力を略大気圧あるいは一定圧にできる。これにより、導入流路 10が長いために未処理試料ガス G1の圧力損失が大きぐ導入流路 1 0の長さゃ径の相違により圧力損失の大きさが一定でない場合でも、導入流路 10における内側入口 2aの近傍でのガスの圧力変動を阻止し、前処理装置 1でのガスの圧力変動を規制すると共に周囲環境に対するシールができる。

本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、圧力調整装置を圧力調整弁により構成してもよい。

また、第 1、第 2実施形態において、ガス付加装置として、ァスピレータに代えてボンプ、ブロア、ファン等のガス吸引手段により処理済試料ガスを吸引し、そのガス吸引手段の下流の接続ガス流路におレ、て、高圧ボンべやポンプから吐出されるキャリアガスを質量流量コントローラ（MFC)、流量制御弁等の流量制御器を介して処理済試料ガスに付加する構成としてもょレ、。

第 3、第 4実施形態においては、供給源 47から流量制御器 46を介してキャリアガス G7' を処理済試料ガス G4に付加できるので、ガス付加装置 40Aはァスピレータに代えて未処理試料ガス G1を吸引するポンプ、ブロアあるいはファン等のガス吸引手段を有するものであってもよい。

また、上記各実施形態の前処理装置 1においては内管 2を第 1配管とし、外管 3を第 2配管としたが、これに代えて、内管 2を第 2配管とし、外管 3を第 1配管としてもよレ、。この場合、内側入口 2aが第 2入口とされ、内側出口 2bが第 2出口とされ、内側ガス流路 2cが第 2ガス流路とされ、外側入口 3aが第 1入口とされ、外側出口 3bが第 1 出口とされ外側ガス流路 3cが第 1ガス流路とされる。これにより、内側入口 2aは置換ガス G3の供給源に接続され、内側出口 2bから未処理試料ガス G1と置換ガス G3が排出ガス G5として流出され、外側入口 3aに導入流路 10が接続されることで外側ガス流路 3cに未処理試料ガス G1が導入され、外側出口 3bに接続される接続ガス流路 2 0を介して分析装置 30に処理済試料ガス G4が導かれる。

さらに、上記各実施形態の前処理装置 1は内管 2を第 1配管とし外管 3を第 2配管とする二重管構造を備えるが、これに代えて、図 10の変形例に示すように、互いに平行に配置される 2本の配管 101、 102を備え、両配管 101、 102が多孔性隔壁 2Aを共有する構造を採用してもよい。この場合、両配管 101、 102の中の一方が第 1配管とされ、他方が第 2配管とされ、両配管 101、 102が多孔性隔壁 2Aにより隔てられる分析装置はプラズマ分析装置に限定されず、例えばガスクロマトグラフ質量分析法による分析を行う分析装置でもよい。

前処理装置による不要成分の除去方法は上記実施形態に限定されず、例えば従来技術として示したような、不要成分として水分を除去するドライヤや、分析試料である微粒子を荷電して分級する際にガス状汚染成分を除去し、微粒子を所望のガス種からなる雰囲気中に浮遊させる微粒子分級装置を用いてもょレ、。

実施例 1

[0057] 上記第 1実施形態の試料導入システム A1を用レ、、分析装置 30のセンターチューブ 30bに導入されるガス流量を変化させ、前処理装置 1の内側出口 2bにおけるガス圧力とセンターチューブ 30bにおけるガス流量を測定した。

本実施例では、未処理試料ガス G1の流量は一定（300ml/min)とし、キャリアガス G7の流量を変化させることで分析装置 30のセンターチューブ 30bに導入されるガス流量を変化させた。

分析装置 30のセンターチューブ 30bの先端部の内径は 1. 5mmとした。前処理装置 1の外側出口 3b、シールガス流路 52aの出口 52a" 、センターチューブ 30bの出口におけるガス圧力はそれぞれ大気圧とした。

実施例 2

[0058] センターチューブ 30bの先端部の内径を 1. 8mmとした以外は実施例 1と同様にして、前処理装置 1の内側出口 2bにおけるガス圧力を測定した。

比較例 1

[0059] 第 1実施形態の試料導入システム A1に代えて図 11に示す比較例の試料導入システム Bを用い、分析装置 30のセンターチューブ 30bに導入されるガス流量を変化させ、前処理装置 1の内側出口 2bにおけるガス圧力を測定した。

比較例の試料導入システム Bは、ガス付加装置 40と圧力調整装置 50を除き、前処理装置 1と分析装置 30を接続ガス流路 20を介して直接に接続した以外は実施形態の試料導入システム Alと同一構成であり、実施形態の試料導入システム A1と同一部分は同一符号で示している。

本比較例の試料導入システム Bにおいては、未処理試料ガス G1の流量を実施例 1 における分析装置 30のセンターチューブ 30bに導入されたガス流量と同様に変化させた。

分析装置 30のセンターチューブ 30bの先端部の内径は 1. 5mmとした。前処理装置 1の外側出口 3b、センターチューブ 30bの出口におけるガス圧力はそれぞれ大気圧とした。

比較例 2

[0060] センターチューブ 30bの先端部の内径を 1. 8mmとした以外は比較例 1と同様にして、前処理装置 1の内側出口 2bにおけるガス圧力を測定した。

[0061] 以下の表 1は各実施例における測定結果を示し、表 2は各比較例における測定結果を示す。

[表 1]

表 1、表 2から、実施例 1および 2では前処理装置 1の内側出口 2bにおけるガス圧力は略大気圧であり、圧力調整装置 50の作用によりセンターチューブ 30bの径が変化してもガス圧力は略一定であり、比較例 1および 2におけるような大きなガスの圧力変動を生じないことを確認できる。すなわち本発明の実施例によれば、分析装置 30 における分析条件の変化に応じてキャリアガス G7の流量を変化させても、分析試料である微粒子等の散逸を防止し、前処理装置 1におけるガス置換効率を一定に維持できることを確霄忍できる。

Claims

請求の範囲

[1] 分析試料を含む未処理試料ガスから不要成分を除去する前処理を行う前処理装置と、

前記前処理装置により処理された処理済試料ガスを分析装置に導く接続ガス流路と、

前記分析装置に向かい流動する前記処理済試料ガスに前記接続ガス流路においてキャリアガスを付加するガス付加装置と、

前記ガス付加装置の上流において分析試料を含むガスの圧力変動を規制する圧力調整装置とを備え、

前記ガス付加装置は前記キャリアガスの付加流量の変更手段を有する試料導入システム。

[2] 前記圧力調整装置は、シールガス流路と連通流路を有し、

前記シールガス流路は、シールガスの供給源に接続される入口と、大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通する出口とを有し、

前記シールガス流路の入口と出口との間は、前記接続ガス流路における前記前処理装置と前記ガス付加装置との間に前記連通流路を介して連通され、

前記前処理装置への前記未処理試料ガスの導入流量の設定手段が設けられ、前記未処理試料ガスの導入流量は一定値に設定される請求項 1に記載の試料導入システム。

[3] 前記前処理装置へ前記未処理試料ガスを導入する導入流路を備え、

前記圧力調整装置は、シールガス流路と連通流路を有し、

前記シールガス流路の入口と出口との間は、前記導入流路に前記連通流路を介して連通され、

[4] 前記前処理装置へ前記未処理試料ガスを導入する導入流路を備え、前記圧力調整装置は、前記導入流路から分岐する排気流路を有し、

前記排気流路は、大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通する出口を有し、前記導入流路への前記未処理試料ガスの供給流量の設定手段と、

前記前処理装置への前記未処理試料ガスの導入流量の設定手段とが設けられ、前記未処理試料ガスの導入流量は一定値に設定され、

前記未処理試料ガスの前記供給流量の設定値は前記導入流量の設定値よりも大きくされる請求項 1に記載の試料導入システム。

[5] 前記前処理装置へ前記未処理試料ガスを導く導入流路を備え、

前記分析試料は固体微粒子とされ、

前記前処理装置は、第 1配管と、第 2配管と、前記第 1配管と前記第 2配管を隔てる多孔性隔壁を有し、

前記第 1配管は、前記導入流路に接続される第 1入口と、前記接続ガス流路に接続される第 1出口と、前記第 1入口と前記第 1出口との間の第 1ガス流路とを有し、前記第 2配管は、置換ガスの供給源に接続される第 2入口と、前記置換ガスと置換された前記未処理試料ガスを含む排出ガスを流出させるための第 2出口と、前記第 2 入口と前記第 2出口との間の第 2ガス流路とを有し、

前記前処理装置により、前記未処理試料ガスにおける少なくとも一部のガス成分を前記多孔性隔壁での分圧差による拡散を介して前記置換ガスと置換するガス置換機能が奏され、前記未処理試料ガスにおける少なくとも一部のガス成分と置換された前記置換ガスにより前記処理済試料ガスが構成され、

前記多孔性隔壁の各孔径は、前記第 1ガス流路におけるガス圧力と前記第 2ガス流路におけるガス圧力との差による前記多孔性隔壁を介するガス移動を実質的に阻止するように設定され、

前記圧力調整装置は、前記導入流路を、前記第 1入口の近傍において前記第 2出口に連通させる分岐流路を有し、

前記導入流路に供給された前記未処理試料ガスの一部を、前記分岐流路を介して前記排出ガスと共に吸引するガス吸引手段と、前記前処理装置への前記未処理試料ガスの導入流量の設定手段と、

前記ガス吸引手段による前記未処理試料ガスと前記排出ガスの合計吸引流量の設定手段と、

前記置換ガスの前記第 2配管への供給流量の設定手段とが設けられ、前記導入流路に供給される前記未処理試料ガスの圧力は大気圧あるいは一定圧とされ、

前記未処理試料ガスの導入流量は一定値に設定され、

前記未処理試料ガスと前記排出ガスの合計吸引流量の設定値は、前記置換ガスの供給流量の設定値よりも大きくされ、

前記ガス吸引手段のガス排出側は大気中あるいは一定圧力の雰囲気中に連通する請求項 1に記載の試料導入システム。

[6] 前記分析試料は固体微粒子とされ、

前記前処理装置は多孔性隔壁を有し、

前記前処理装置により、前記未処理試料ガスにおける少なくとも一部のガス成分を前記多孔性隔壁での分圧差による拡散を介して置換ガスと置換するガス置換機能が奏され、前記未処理試料ガスにおける少なくとも一部のガス成分と置換された置換ガスにより前記処理済試料ガスが構成される請求項 1〜4の中の何れかに記載の試料導入システム。

[7] 前記分析装置は、前記キャリアガスを付加された前記処理済試料ガスをプラズマに導くためのチューブを有するプラズマ分析装置である請求項：!〜 6の中の何れか 1項に記載の試料導入システム。

[8] 前記ガス付加装置は、前記接続ガス流路に導入されるキャリアガスの圧力ヘッド低下に基づき前記処理済試料ガスを前記接続ガス流路に導くァスピレータを有する請求項:!〜 7の中の何れ力ゝ 1項に記載の試料導入システム。