(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄放電手段に蓄えられたエネルギーを、電極と試料との間のギャップに供給してパルス発光を生じる発光分光分析装置において、パルス発光前の前記蓄放電手段に充電されたエネルギー及びパルス発光後の前記蓄放電手段に残留するエネルギーを検出する検出手段と、閾値を設定する閾値設定手段と、前記パルス発光前に検出した充電エネルギー及び前記パルス発光後に検出した残留エネルギーを前記閾値設定手段で設定された閾値と比較する比較手段と、前記比較手段から得られる比較結果のうち、前記パルス発光前に検出した充電エネルギー及び前記パルス発光後に検出した残留エネルギーが前記閾値設定手段で設定された閾値範囲内となるスパーク放電時のスペクトルのみを取得するデータ処理装置と、
を備えることを特徴とする発光分光分析装置。
【請求項２】
前記蓄放電手段はコンデンサであることを特徴とする請求項１に記載の発光分光分析装置。
【請求項３】
前記データ処理装置は、前記パルス発光前に検出した充電エネルギー及び前記パルス発光後に検出した残留エネルギーが前記閾値設定手段で設定された閾値範囲内となるスパーク放電の回数が、あらかじめ設定された回数に到達するまでスパーク放電を実行させることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の発光分光分析装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体試料をパルス発光して元素の含有量を分析する発光分光分析装置に係り、特には、その電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発光分光分析装置において、固体試料を分析する場合、通常、図１に示すように、電源装置１によって、電極７と試料８との間にスパーク放電を発生させ、そのとき放射された光を分光器９で各成分元素ごとのスペクトル光に分光した後、各成分元素に固有のスペクトル波長の位置に取り付けられた光電子増倍管１０ａ〜１０ｅに入射させ、各光電子増倍管の出力電流を検出回路１１ａ〜１１ｅで積分して、各成分元素のスペクトル強度を求めている。
【０００３】
ここで、各スペクトル強度は各成分元素の含有量に比例することから、データ処理装置１２において、各成分元素のスペクトル強度を含有量に変換しているが、スパーク放電は常に同じ状態で起こるわけではなく、試料の表面状態や、電極の先端形状および表面状態や、Ａｒガス雰囲気の状態によってばらつきを生じる。すなわち試料にピンホールや微細なクラックが存在する場合や、試料からの蒸発物の付着や溶融により電極の先端形状や表面状態が変わった場合や、Ａｒガスの純度や流量が変化した場合には、スパーク放電の状態が変化し、これにより試料をパルス発光させる際に得られる各成分元素のスペクトル強度にばらつきが生じる。そのため、特許文献１に記載のように、従来はデータ処理装置１２において、次のような手法によって、スペクトル強度が正常な強度範囲を外れて極端に大きくなったり、小さくなったりするデータを除くようにしていた。
【０００４】
固体試料の分析を行う場合、まず、パルス発光させて、各成分元素ごとのスペクトル光を測光して図５に示すようなスペクトル強度群のデータを記憶装置に格納する。この記憶装置のデータに基づいて、図６に示すような主成分元素に関するスペクトル強度群のヒストグラムを作成する。例えば、鉄鋼試料であれば、主成分元素であるＦｅに関するスペクトル強度群のヒストグラムを作成する。続いて、このヒストグラムを正規分布とみなしたときの平均値ＩＡＶと標準偏差σを求め、この平均値ＩＡＶと標準偏差σとから、平均値ＩＡＶを中心として、標準偏差σによって定まる上下一対のスペクトル強度ＩＡＶ±ｋσ（ｋは定数）を閾値として設定する。最後に、記憶装置に格納されている各成分元素ごとのスペクトル強度群のデータについて、主成分元素のスペクトル強度が、あらかじめ設定した閾値の範囲内にあるデータのみを有効とし、この閾値の範囲から外れたデータは除外していた。
【０００５】
また、従来の発光分光分析装置の電源装置１の制御回路２は、データ処理装置１２により設定されたエネルギーが蓄放電手段（例えばコンデンサ）４に充電されるように充電回路３を制御した後、高圧トランス駆動回路５を動作させ、高圧トランス６に高電圧を発生させ、電極と試料の間に絶縁破壊を生じさせ、その結果、蓄放電手段４に充電されたエネルギーを電極と試料との間のギャップに供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１４５８９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術では、スパーク放電の状態が大幅に変わり、主成分元素のスペクトル強度が正常な強度範囲を外れて極端に大きくなったり、小さくなったりした時のデータは容易に除外することができるが、主成分元素のスペクトル強度群のヒストグラムの平均値を中心にした上下一対のスペクトル強度の閾値の設定範囲が広い場合、取得したデータ間のスパーク放電の状態のばらつきは大きく、全ての成分元素のスペクトル強度の誤差は大きい。
【０００８】
一方、主成分元素のスペクトル強度群のヒストグラムの平均値を中心にした上下一対のスペクトル強度の閾値の設定範囲が狭い場合、取得データ数が少なく、全ての成分元素のスペクトル強度の再現性が悪いという問題があった。また、スパーク放電の状態のスペクトル強度に及ぼす影響の度合いは、成分元素毎に異なるので、主成分元素のスペクトル強度に閾値を設けて、この閾値の範囲から外れたデータを除外しただけでは、全ての成分元素のスペクトル強度のばらつきを抑えるには不十分であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するために、蓄放電手段に蓄えられたエネルギーを、電極と試料との間のギャップに供給してパルス発光を生じる発光分光分析装置において、パルス発光前の蓄放電手段に充電するエネルギー及びパルス発光後の蓄放電手段に残留するエネルギーを検出する検出手段を備える。
上記構成において、電源装置は、パルス発光前に検出した充電エネルギーと、パルス発光後に検出した残留エネルギーとの差を求めて、スパーク放電時に電極と試料との間のギャップに供給されたエネルギーを検出する。
ページ（2）
【００１０】
さらに、パルス発光前に検出した充電エネルギーと、あらかじめ設定した閾値とを比較する比較手段を備える。
【００１１】
さらに、パルス発光後に検出した残留エネルギーと、あらかじめ設定した閾値とを比較する比較手段を備える。
【００１２】
さらに、前記パルス発光前に検出した充電エネルギーがあらかじめ設定した閾値の範囲内であり、かつ、前記パルス発光後に検出した残留エネルギーがあらかじめ閾値の範囲内であれば正常放電と判定し、あらかじめ設定した閾値の範囲外であれば異常放電と判定する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パルス発光前に蓄放電手段に充電されたエネルギーから、パルス発光後に蓄放電手段に残留するエネルギーを減じたエネルギー、すなわちスパーク放電時に電極と試料間に供給されるエネルギーが、所定の範囲内となるスパーク放電時のスペクトル強度データのみを取得することが出来るので、取得されたデータ間で、電極と試料との間のギャップに供給されるエネルギーのばらつきが小さくなり、全ての成分元素のスペクトル強度の誤差を小さく抑えることができる。
【００１４】
また、パルス発光前に蓄放電手段に充電されたエネルギーから、パルス発光後に蓄放電手段に残留するエネルギーを減じたエネルギーが、あらかじめ設定した閾値の範囲内になるスパーク放電の回数が、あらかじめ設定された回数に到達するまで分析を行うことにより、取得されるデータ数を常に一定に出来るので、全ての成分元素のスペクトル強度の再現性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術に係る発光分光分析装置用電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る発光分光分析装置用電源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】コンデンサ両端電圧と放電電流の波形を示す説明図である。
【図４】コンデンサ両端電圧と放電電流の実測データ。(ａ)が正常な放電時のもの、(ｂ)が異常な放電時のもの。
【図５】発光分光分析装置で得られる各成分元素のスペクトル強度郡のデータを示す説明図である。
【図６】図５のスペクトル強度郡に基づく主成分元素のヒストグラムを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図２は、本発明の実施例に係わる発光分光分析装置の構成を示すブロック図である。
同図において、電源装置２１の制御回路２２は、データ処理装置１２により設定されたエネルギーが蓄放電手段４に充電されるように充電回路２３を制御し、高圧トランス駆動回路５を動作して、高圧トランス６に高電圧を発生させ、電極７と試料８の間に絶縁破壊を生じさせる。その結果、蓄放電手段４に充電されたエネルギーを電極７と試料８との間のギャップに供給している。ここまでの構成は従来の発光分光分析装置と同じである。
【００１７】
本発明の電源装置に特徴的な構成は、パルス発光前に蓄放電手段に充電されたエネルギー、およびパルス発光後に蓄放電手段に残留するエネルギーをエネルギー検出回路１３で検出し、これを比較回路１５において、閾値設定回路１４の出力と比較し、比較結果を出力回路１６において、データ処理装置１２へ出力するようにしたことである。蓄放電手段４のエネルギーのエネルギー検出回路１３は、蓄放電手段４がコンデンサの場合、例えば、その両端電圧を検出する回路とする。
【実施例】
【００１８】
図３に、スパーク放電２回分のコンデンサ両端電圧と放電電流の波形を示す。同図において、時間Ｔ０からＴ１の間に、図２記載の充電回路２３がコンデンサ４にエネルギーを充電し、時間Ｔ１からＴ２の間に、図２記載のエネルギー検出回路１３がコンデンサ両端電圧ＶＣを検出し、時間Ｔ２において、図２記載の高圧トランス駆動回路４が動作し、高圧トランス５に高電圧が発生し、電極７と試料８との間に絶縁破壊が生じ、放電電流が流れ始める。
【００１９】
その後、コンデンサ４の両端電圧は一旦０Ｖまで低下し、コンデンサ４に蓄えられたエネルギーは、電極７と試料８との間のギャップ、および高圧トランス６の巻線に供給される。コンデンサ４の両端電圧が０Ｖに達した後、放電電流はダイオード１７を還流するので、コンデンサ４の両端電圧は一定値となる。コンデンサ４の充電エネルギーが全て電極７と試料８との間のギャップに供給されれば、コンデンサ４の両端電圧が再び増加することはないが、異常放電時には、コンデンサ４の充電エネルギーの全ては電極７と試料８との間のギャップに供給されず、一部がコンデンサ４に戻って残留することが実験により明らかとなっている。
【００２０】
時間Ｔ３からＴ４の間、図２記載のエネルギー検出回路１３がコンデンサの残留電圧ＶＲを検出する。時間Ｔ４において、電源装置内部のリセット回路が動作し、コンデンサの残留エネルギーを放電するので、コンデンサの両端電圧は初期状態になる。ここで、前記リセット回路は、例えば、コンデンサの両端に、時間Ｔ４でオンするスイッチと、抵抗を接続した回路とする。
【００２１】
次に、コンデンサ両端電圧と放電電流の実測波形を図４に示す。図４（ａ）の充電電圧ＶＣＡは、図４ｂの充電電圧ＶＣＢと同じであるが、図４（ａ）の残留電圧ＶＲＡは、図４（ｂ）の残留電圧ＶＲＢよりも小さく、図２記載の閾値設定回路１４において、ＶＲＡとＶＲＢの間に閾値を設定すれば、図４（ａ）は正常放電、図４（ｂ）は異常放電と判定される。
【００２２】
なお、蓄放電手段がコンデンサの場合、図２記載のエネルギー検出回路１３は、コンデンサの充電エネルギーを検出する場合、充電回路２３からコンデンサ４に流入する電流値、もしくは電流の積分値を検出する回路として、また、コンデンサの残留エネルギーを検出する場合、コンデンサからリセット回路に流出する電流値、もしくは電流の積分値を検出する回路としても良い。また、図２記載の閾値設定回路１４は、定電圧素子を用いて固定電圧を生成する回路としても良いし、データ処理装置１２からの設定に応じた電圧を生成する回路、例えばＤＡ変換回路として、例えば充電エネルギーによって異なる電圧としても良い。
【００２３】
データ処理装置１２は、出力回路１６の出力に応じて、エネルギー検出回路１３が検出した充電エネルギーおよび残留エネルギーが、閾値設定回路１４が設定した閾値範囲内となるスパーク放電時のスペクトル強度のみを取得する。また、データ処理装置１２は、あらかじめ設定された放電回数だけ電源装置１を動作させても良いし、エネルギー検出回路１３が検出した充電エネルギーおよび残留エネルギーが、閾値設定回路１４が設定した閾値範囲内となるスパーク放電の回数が、あらかじめ設定された回数に到達するまで電源装置１を動作させても良い。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・・・・電源装置
２・・・・・・制御回路
３・・・・・・充電回路
４・・・・・・蓄放電手段（コンデンサ）
５・・・・・・高圧トランス駆動回路
６・・・・・・高圧トランス
７・・・・・・電極
８・・・・・・試料
９・・・・・・分光器
１０ａ〜ｆ・・光電子増倍管
１１ａ〜ｆ・・検出回路
１２・・・・・データ処理装置
１３・・・・・エネルギー検出回路
１４・・・・・閾値設定回路
１５・・・・・比較回路
１６・・・・・出力回路
１７・・・・・ダイオード
２１・・・・・電源装置
２２・・・・・制御回路
２３・・・・・充電回路
【図１】
0005569086.tif 000002
【図２】
0005569086.tif 000003
【図３】
0005569086.tif 000004
【図４】
0005569086.tif 000005
【図５】
0005569086.tif 000006
【図６】
0005569086.tif 000007