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発明の名称 誘導結合プラズマ/質量分析計
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−31371
公開日 平成8年(1996)2月2日
出願番号 特願平6−163867
出願日 平成6年(1994)7月15日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】西岡 義明
発明者 西 伸彦 / 竹田 武弘
要約 目的
イオンの透過効率を高めて検出感度の向上を図ったICP/MSを提供することを目的としている。

構成
誘導結合プラズマトーチ2とサンプリングオリフィス4との間に不活性ガス噴出手段9を設け、トーチ2により形成されるプラズマ3の中心に向って不活性ガスを噴出させる。また、誘導結合プラズマトーチ2を、試料が導入される内側のキャリアガス管路2a、プラズマガスが供給される中間の管路2b及びトーチ2を冷却するクーラントガスが流される外側の管路2cから成る三重管で構成すると共に、クーラントガス管路2cの先端を内側に絞り、クーラントガスをプラズマ3の中心に偏向させる。
特許請求の範囲
【請求項1】 誘導結合プラズマトーチにより生成されたプラズマ中のイオンをサンプリングオリフィス、スキマー及びイオンレンズから成るイオン導入手段を介して質量分析計へ導き質量分析する装置において、前記プラズマトーチと前記サンプリングオリフィスとの間に不活性ガス噴出手段を設け、前記トーチのプラズマ中心に向って不活性ガスを噴出させるようにしたことを特徴とする誘導結合プラズマ/質量分析計。
【請求項2】 誘導結合プラズマトーチにより生成されたプラズマ中のイオンをイオン導入手段を介して質量分析計へ導き質量分析する装置において、前記プラズマトーチを、試料を導入する内側のキャリアガス管路、プラズマガスを供給する中間の管路及びトーチを冷却するクーラントガスを流す外側の管路から成る三重管で構成すると共に、クーラントガス管路の先端を内側に絞り、クーラントガスをプラズマ中心に偏向させるようにしたことを特徴とする誘導結合プラズマ/質量分析計。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼や半導体中の不純物の分析あるいは水中の重金属の測定等環境分析に広く利用される誘導結合プラズマ/質量分析計(以下、ICP/MSという)に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のICP/MSにおいては、ネブライザ1で霧化された分析対象の溶液試料Sは、誘導結合プラズマトーチ2により生成されたプラズマ3中に導入されてイオン化され、真空度の差により、トーチ2側からサンプリングオリフィス4及びスキマー5を通過しイオンレンズ6により収束されて、質量分析計7へ導かれ質量分析される(図3参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のICP/MSにあっては、イオンがサンプリングオリフィス4及びスキマー5を通過する際、通常、サンプリングオリフィス4の径が1mm前後と小さいので、イオンの透過効率がきわめて低く、特に、現在ICP/MSで重要とされている微量分析において十分な検出感度が得られないという問題点があった。
【0004】本発明は、イオンの透過効率を高めて検出感度の向上を図ったICP/MSを提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明のICP/MSにおいては、誘導結合プラズマトーチとサンプリングオリフィスとの間に不活性ガス噴出手段を設け、トーチにより生成されたプラズマ中心に向って不活性ガスを噴出させることを特徴とする。
【0006】この場合において、不活性ガス噴出手段としてのガス噴出ノズルは冷却できる構成とし、また、誘導結合プラズマを発生させる高周波電圧の影響を少なくするようにセラミックス等の絶縁物で保護するのが好ましい。さらに、不活性ガス噴出ノズルからの噴出ガスの種類や噴出方向、噴出速度、噴出ノズルの位置等は最適になるように選択され、設定される。
【0007】また、誘導結合プラズマトーチを、試料が導入される内側のキャリアガス管路、プラズマガスが供給される中間の管路及びトーチを冷却するクーラントガスが流される外側の管路から成る三重管で構成すると共に、クーラントガス管路の先端を内側に絞り、クーラントガスをプラズマ中心に偏向させることを特徴とする。
【0008】
【作用】上記のように構成されたICP/MSでは、ノズルから噴出される不活性ガスあるいはプラズマトーチのクーラントガス管路の先端を内側に絞った形状により偏向されるクーラントガスが、プラズマ中のイオンの運動方向を整えたり、イオンの収束性を向上させるように働く。これによりサンプリングオリフィスを通過するイオンの効率が高くなり、ICP/MSの検出感度を向上させる。
【0009】
【実施例】以下、本発明のICP/MSについて図面を参照して説明するに、図1及び図2において、分析対象となる溶液試料Sはネイブライザ1でアルゴンガスなどのキャリアガスの噴流によって霧化され、キャリアガスと共にプラズマトーチ2に供給される。
【0010】プラズマトーチ2は、霧化された溶液試料の霧をキャリアガスによってプラズマ中心部に導く内側のキャリアガス管路2a 、誘導結合プラズマの元になるプラズマガス(例えば、アルゴンガス)が供給される中間管路2b 及びトーチを冷却するクーラントガス(例えば、アルゴンガス)が流される外側の管路2c から成る三重管で、耐熱性ガラスで構成される。また、外側の管路2c の先端部外周には誘導コイル8が配置され、これに高周波電流を流し、高周波磁界の時間変化により電磁誘導で発生する電界によってプラズマガスをプラズマ化する。
【0011】プラズマトーチ2により生成された高温のアルゴンプラズマ中に霧化して導入された溶液試料の霧は熱エネルギにより励起され、イオン化される。
【0012】イオン化された分析対象のイオンはプラズマトーチ2側から真空度の差によりサンプリングオリフィス4及びスキマー5から成るイオン導入手段を通過して、さらに、イオンレンズ6で収束されて四重極質量分析計7へ導かれる。この際、サンプリングオリフィス4の径は1mm前後と小さいが、プラズマトーチ2とサンプリングオリフィス4との間に配置された不活性ガス噴出ノズル9から不活性ガスがプラズマ中心に向って噴出されるので、プラズマ中のイオンの運動方向を規制し、イオンの収束性が向上され、サンプリングオリフィス4を通過するイオンの効率がよくなる。
【0013】不活性ガス噴出用ノズル9は冷却できる構成とし、また、誘導結合プラズマを発生させる高周波電圧の影響が少なくなるよう、例えば、セラミックスの絶縁物9a で保護される。さらに、不活性ガス噴出用ノズル9からの噴出ガスの種類や噴出方向、噴出速度さらには噴出ノズルの位置等は最適になるように選択され、設定される。
【0014】質量分析計7に導入されたイオンは周知の手法により質量走査され、所望とする質量のイオンのみが選別されて検出器10で検出される。
【0015】上記実施例における不活性ガス噴出ノズル9の変形例を図2に示す。すなわち内側のキャリアガス管路2a、中間管路2b及び外側の管路2cから成る三重管のプラズマトーチ2の外側のクーラントガス管路2c の先端部を内側に絞り、クーラントガスをプラズマ中心に偏向させるようにする。これにより、不活性ガス噴出ノズル9と同様に、プラズマ中のイオンの運動方向を規制し、イオンの収束性を向上させて、サンプリングオリフィス4を通過するイオンの効率を高めることができる。
【0016】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成されているので、プラズマ中のイオンが効率よくサンプリングオリフィスを通過し、質量分析計の検出器における検出感度の向上が期待できる。




 

 


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