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発明の名称 元素分析装置
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8−124517
公開日 平成8年(1996)5月17日
出願番号 特願平6−255250
出願日 平成6年(1994)10月20日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 和秀
発明者 西 伸彦
要約 目的
プラズマトーチで発生されるプラズマ中に試料を導入し、これにより生成されるイオンあるいは光をサンプリングコーンを通してサンプリングして元素分析を行う元素分析装置において、プラズマとサンプリングコーンとの間で放電が起こらないようにして、サンプリングコーンの長寿命化を図る。

構成
プラズマトーチ1とサンプリングコーン4との間には、プラズマトーチ1で発生されるプラズマpをサンプリングコーン4に向けて集束するノズル20が配置され、このノズル20は、導電性の材料で構成されているとともに、少なくともプラズマ点灯中は、接地状態に保持されている。
特許請求の範囲
【請求項1】 プラズマトーチで励起されて発生されるプラズマ中に試料を導入し、イオン化した試料あるいは試料からの光をサンプリングコーンを通してサンプリングして元素分析を行う元素分析装置において、前記プラズマトーチとサンプリングコーンとの間には、前記プラズマトーチで発生されるプラズマを前記サンプリングコーンに向けて集束するノズルが配置され、このノズルは、導電性の材料で構成されているとともに、少なくともプラズマ点灯中は、接地状態に保持されていることを特徴とする元素分析装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマトーチで励起して発生されるプラズマ中に試料を導入し、イオン化した試料や試料からの光を検出して元素分析を行う元素分析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の元素分析装置としては、たとえば、誘導結合プラズマ質量分析装置(以下、ICP/MSという)や、誘導結合プラズマ分光分析装置(以下、ICP/AESという)がある。
【0003】たとえば、ICP/MSを例にとって説明すると、この装置では、図3に示すように、プラズマトーチ1の周囲に設けられた誘導コイル2に高周波電流を流してプラズマを発生させ、そのプラズマ中に試料を導入する。これにより生成されたイオンがサンプリングコーン4およびスキマコーン6の各小孔4a,6aを通して真空チャンバ8内に導かれる。
【0004】真空チャンバ8内に導入されたイオンは、その内部に配置されたイオン引出電極10によって後方に向けて引き出され、さらに、この引き出されたイオンは、複数の円筒状のレンズ電極12a〜12cからなるレンズ系12によって収束されて質量分析計14に導かれる。質量分析計14では、導入されたイオンの内、特定の質量数/電荷比をもったイオンが選択的に分離された後、エレトロンマルチプライヤ等のイオン検出器16で検出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図3に示したような構成のICP/MSにおいて、前述のサンプリングコーン4は、プラズマトーチ1で発生されるプラズマpの不要な熱や光を遮断して、必要なイオンを真空チャンバ8内に取り込むという役目がある。また、サンプリングコーン4は、帯電すると、イオンの導入が円滑に行われない。そのため、サンプリングコーン4の材料としては、熱伝導性および導電性が共に優れた金属材料(たとえば銅)を使用し、かつ、このサンプリングコーンを接地した状態に保っている。
【0006】一方、プラズマpと誘導コイル2の間の静電結合によって、プラズマpが電位をもつ。そして、プラズマpの電位が高くなったときには、導電性のあるサンプリングコーン4との間で放電が生じ、その結果、サンプリングコーン4の先端部が損傷を受けてその小孔4aの口径が変化し、検出感度が低下するなどの不都合を生じる。
【0007】従来技術では、プラズマpとサンプリングコーン4との間で生じる放電現象を回避するための方策が十分に採られておらず、このため、サンプリングコーン4の寿命の低下をもたらしていた。
【0008】本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、プラズマとサンプリングコーンとの間で放電が起こらないようにして、サンプリングコーンが損傷するのを回避し、長期にわたって良好な検出感度が維持できるようにすることを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を解決するために、プラズマトーチで励起されて発生されるプラズマ中に試料を導入し、これにより生成されるイオンあるいは光をサンプリングコーンを通してサンプリングして元素分析を行う元素分析装置において、次の構成を採る。
【0010】すなわち、本発明においては、プラズマトーチとサンプリングコーンとの間には、プラズマトーチで発生されるプラズマをサンプリングコーンに向けて集束するノズルが配置され、このノズルは、導電性の材料で構成されているとともに、少なくともプラズマ点灯中は、接地状態に保持されている。
【0011】
【作用】上記構成において、プラズマトーチで発生されるプラズマは、誘導コイルの間の静電結合によって電位をもつが、プラズマの電位が高くなったときには、導電性のある材料でできているノズルの間で放電が生じ、サンプリングコーンとの間での放電が回避される。
【0012】しかも、プラズマは、ノズルによってサンプリングコーンに向けて集束されるので、特にICP/MSでは、プラズマ中のイオンを効率良くサンプリングコーンに導くことができる。
【0013】このため、サンプリングコーンの長寿命化が図られるとともに、検出感度が向上する。
【0014】
【実施例】図1は、ICP/MSの要部の構成を示す側面断面図、図2は図1のICP/MSで使用されるノズルをイオン出射側から見た正面図である。
【0015】1はプラズマトーチ、2は誘導コイル、4はプラズマトーチ1からのイオンをサンプリングして導入するサンプリングコーンである。
【0016】本例では、プラズマトーチ1とサンプリングコーン4との間には、プラズマトーチ1に近接した位置に、ノズル20が配置されている。
【0017】このノズル20は、プラズマトーチ1で発生するプラズマpの熱と放電の影響を共に受けるために、熱伝導性および導電性が共に優れた材料(本例では銅)が使用されている。
【0018】そして、このノズル20は、プラズマpがサンプリングコーン4に向けて集束するように、略先細り円筒状に形成されており、さらに、そのノズル20の軸心o方向に沿って切欠20aが設けられている。この切欠20aを設けた理由は、誘導コイル2との誘導結合によって、ノズル20に渦電流が生じるのを防止するためである。
【0019】また、ノズル20の内部には、冷却水の通水路20bが形成されており、この通水路20bが外部の冷却水管22を介して図示しないポンプに接続されている。これによって、ノズル20は、常時、通水路20b中を流れる冷却水によって冷却されることにより、プラズマpの熱による損傷が回避されている。
【0020】なお、本例のように、ノズル20の内部に通水路20bを形成する外に、ノズル20の外壁に冷却管を溶接等によって巻き付けた構造にすることもできる。この場合は、ノズル20を簡単に構成することができる。
【0021】さらに、このノズル20には、オン・オフ用のスイッチ24の一端が接続され、このスイッチ24の他端が接地されている。
【0022】上記構成において、スイッチ24は、プラズマpが点灯されるまではオフ状態で、プラズマ点灯後にオンされる。これは、最初からスイッチ24をオンにしておくと、プラズマ点灯用時に、プラズマ点灯用のイグナイタの電流が、ノズル20からスイッチ24を経由して流れてしまい、プラズマ点灯を円滑に行えなくなるからである。
【0023】一方、プラズマpが一旦点灯した後には、スイッチ24をオンにしてノズル20を接地状態に保持しておく。その場合、プラズマpは、誘導コイル2の間の静電結合によって電位をもつが、プラズマpの電位が高くなったときには、ノズル20との間で放電が生じて、放電電流はスイッチ24を介してアースされるために、従来のようにサンプリングコーン4との間で放電が生じるのが回避される。
【0024】しかも、ノズル20は先細り形状になっていて、プラズマpをサンプリングコーン4に向けて集束する役目を果たすので、本例のようなICP/MSでは、プラズマpに含まれるイオンを効率良くサンプリングコーン4に導くことができる。
【0025】このため、サンプリングコーン4の長寿命化が図られるとともに、検出感度が向上する。
【0026】なお、上記の実施例では、ICP/MSについて説明したが、これに限定されるものではなく、たとえば、プラズマ励起により生じる光を分光するICP/AESについても、本発明を同様に適用することができる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、次の効果を奏する。
【0028】(1) プラズマの電位が高くなったときには、導電性のある材料でできているノズルの間で放電が生じ、サンプリングコーンとの間での放電が回避される。このため、サンプリングコーンの長寿命化が図られる。
【0029】(2) しかも、ノズルは、プラズマをサンプリングコーンに向けて集束するので、特にICP/MSでは、プラズマに含まれるイオンを効率良くサンプリングコーンに導くことができるため、従来よりも一層、検出感度が向上する。




 

 


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