(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ガスの雰囲気の中で試料をレーザーアブレーション装置によって微粒子とし、
前記第１ガスをキャリアガスとして、前記微粒子を前記レーザーアブレーション装置からガス置換装置まで搬送し、
前記ガス置換装置によって、前記キャリアガスの少なくとも一部を前記第１ガスから第２ガスにガス置換し、
そのガス置換されたキャリアガスによって前記微粒子を前記ガス置換装置からプラズマ分析装置まで搬送し、
前記プラズマ分析装置によって前記微粒子の構成元素を分析する分析方法。
【請求項２】
前記第１ガスはヘリウムガスであり、前記第２ガスはアルゴンガスである請求項１に記載の分析方法。
【請求項３】
第１ガスを供給する第１ガス供給源と、
前記第１ガス供給源から供給される前記第１ガスの雰囲気の中で、試料をレーザーアブレーションにより微粒子とするレーザーアブレーション装置とを備え、
前記レーザーアブレーション装置は、前記第１ガスをキャリアガスとして前記微粒子と共に流出させる第１キャリアガス出口を有し、
第２ガスを供給する第２ガス供給源を備え、
前記第１キャリアガス出口から流出する前記第１ガスを前記微粒子と共に導入するための第１キャリアガス入口と、前記第２ガス供給源から供給される第２ガスを導入するための第２ガス入口と、前記キャリアガスの少なくとも一部を前記第１ガスから前記第２ガスにガス置換するガス置換部と、そのガス置換されたキャリアガスを前記微粒子と共に流出させる第２キャリアガス出口とを有するガス置換装置と、
前記第２キャリアガス出口から流出する前記キャリアガスを前記微粒子と共に導入するための第２キャリアガス入口を有し、前記キャリアガスと共に導入される前記微粒子の構成元素の分析用プラズマを生成するプラズマ分析装置とを備える分析システム。
【請求項４】
前記第１ガス供給源により前記第１ガスとしてヘリウムガスが供給され、前記第２ガス供給源により前記第２ガスとしてアルゴンガスが供給される請求項３に記載の分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体業界や電子部品業界において、金属、半導体、セラミックス、ガラス、プラスチック等の材料表面における微量の添加元素や微量の不純物元素等を、レーザーアブレーション装置とプラズマ分析装置を用いて分析するのに適した方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば欧州においては、ＲｏＨＳ規制により、鉛、水銀、カドミウム、クロムなどの元素が電子部品等の材料中に含有することが禁止されていることから、その確認のため、試料にレーザーアブレーション装置を用いてレーザー光を照射することで、その試料の一部を微粒子（エアロゾル）とし、その微粒子をキャリアガスによって誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）、誘導結合プラズマ発光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）、マイクロ波誘導プラズマ質量分析装置（ＭＩＰ−ＭＳ）、マイクロ波誘導プラズマ発光分析装置（ＭＩＰ−ＡＥＳ）等のプラズマ分析装置に導入し、その材料における微量の添加元素や微量の不純物元素等を分析することが行われている（特許文献１、特許文献２参照）。このような分析システムを用いることで、試料中に含まれる複数種類の微量元素を一度に分析できる。【０００３】
従来、上記のような分析システムにおいては、レーザーアブレーション装置とプラズマ分析装置は直結され、レーザーアブレーションの際の雰囲気ガスが、そのまま微粒子のキャリアガスとしてプラズマ分析装置に導入されていた。すなわち、従来のレーザーアブレーション装置とプラズマ分析装置を用いたシステムにおいては、キャリアガスを交換することなく微粒子をレーザーアブレーション装置からプラズマ分析装置まで搬送していた。また、レーザーアブレーションに際して用いるキャリアガスとしてはヘリウムガスまたはアルゴンガスが知られ、プラズマ分析に際して用いるキャリアガスとしてはアルゴンガスが知られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２５３９０号公報
【特許文献２】特開２００６−１５３６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザーアブレーションにおいてヘリウムガスをキャリアガスとして用いた場合、アルゴンガスに比べて比較的熱伝導性が高いことからレーザー照射により高温となる領域が大きくなる。これにより、レーザーアブレーションにより生じる微粒子は小さくなるので、レーザーアブレーションにより形成される試料のクレーター周辺やキャリアガス流路内面への微粒子の付着を低減し、プラズマまで搬送される微粒子を多くして分析感度を向上できる。さらに、微粒子は大きくなるとプラズマ内での分解、イオン化が困難なことから、微粒子を小さくすることでプラズマ分析装置内での原子化、イオン化の効率を向上し、分析感度やプラズマからの信号の安定性を向上できる。
しかし、以下の理由によりプラズマ分析に際してはキャリアガスとしてアルゴンガスが好ましく用いられている。すなわち、ヘリウムガスはアルゴンガスに比べてイオン化電圧が高いことから、プラズマを保つためにイオン化するのに必要な電力が増大し、分析装置の負荷が増大し、また、プラズマ中のイオン密度が低くなる。さらに、ヘリウムガスを用いるとアルゴンガスに比べてプラズマが不安定になり、分析時における最適測定条件の選定が煩雑になり、複数種類の元素を高感度かつ精度良く安定的に測定することが困難になるので、操作性が低下し、分析の迅速性、簡便性が損なわれる。すなわち、従来はレーザーアブレーション装置とプラズマ分析装置を用いた分析の最適化がキャリアガスの特性によって妨げられていた。【０００６】
また、試料の構成成分に起因して、プラズマ分析の感度低下や測定を妨げる気体成分（例えばＳＯ2 等の硫黄化合物）がレーザーアブレーションにより発生するおそれがあった。【０００７】
本発明は、上記のような問題を解決することのできるを分析方法および分析システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の分析方法の特徴は、第１ガスの雰囲気の中で試料をレーザーアブレーション装置によって微粒子とし、前記第１ガスをキャリアガスとして、前記微粒子を前記レーザーアブレーション装置からガス置換装置まで搬送し、前記ガス置換装置によって、前記キャリアガスの少なくとも一部を前記第１ガスから第２ガスにガス置換し、そのガス置換されたキャリアガスによって前記微粒子を前記ガス置換装置からプラズマ分析装置まで搬送し、前記プラズマ分析装置によって前記微粒子の構成元素を分析する点にある。
本発明の分析方法によれば、レーザーアブレーションに際しての試料の雰囲気として第１ガスを用い、第１ガスから置換された第２ガスを含むキャリアガスにより微粒子をプラズマ分析装置のプラズマまで搬送できる。
また、そのレーザーアブレーションにおいて、試料の構成成分に起因して、プラズマ分析の感度低下や測定を妨げる気体成分が発生しても、その気体成分をガス置換装置によるガス置換により除去することができる。【０００９】
本発明の分析システムの特徴は、第１ガスを供給する第１ガス供給源と、前記第１ガス供給源から供給される前記第１ガスの雰囲気の中で、試料をレーザーアブレーションにより微粒子とするレーザーアブレーション装置とを備え、前記レーザーアブレーション装置は、前記第１ガスをキャリアガスとして前記微粒子と共に流出させる第１キャリアガス出口を有し、第２ガスを供給する第２ガス供給源を備え、前記第１キャリアガス出口から流出する前記第１ガスを前記微粒子と共に導入するための第１キャリアガス入口と、前記第２ガス供給源から供給される第２ガスを導入するための第２ガス入口と、前記キャリアガスの少なくとも一部を前記第１ガスから前記第２ガスにガス置換するガス置換部と、そのガス置換されたキャリアガスを前記微粒子と共に流出させる第２キャリアガス出口とを有するガス置換装置と、前記第２キャリアガス出口から流出する前記キャリアガスを前記微粒子と共に導入するための第２キャリアガス入口を有し、前記キャリアガスと共に導入される前記微粒子の構成元素の分析用プラズマを生成するプラズマ分析装置とを備える点にある。
本発明の分析システムによれば、本発明方法を実施することができる。【００１０】
本発明において、例えば前記第１ガスはヘリウムガスであるのが好ましく、前記第２ガスはアルゴンガスであるのが好ましい。第１ガスとして比較的熱伝導性が高いヘリウムガスを用いることにより、レーザーアブレーションにおいて生成される微粒子が小さくなるため、試料のクレーター周辺やキャリアガス流路内面への微粒子の付着を低減し、プラズマまで搬送される微粒子が多くなると共に、プラズマ分析装置内での原子化、イオン化の効率が向上し、分析感度やプラズマからの信号の安定性を向上できる。また、第２ガスとしてアルゴンガスを用いることにより、比較的イオン化電圧が低いアルゴンガスを含むキャリアガスにより微粒子がプラズマに導入されるので、プラズマを保つためにイオン化するのに必要な電力、分析装置の負荷を低減し、プラズマ中のイオン密度を高くし、プラズマを安定させ、分析時における最適測定条件の選定を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レーザーアブレーションにより生成される微粒子をプラズマ分析する際に、微粒子を搬送するキャリアガスの特性やレーザーアブレーションにより発生する気体成分により分析条件の最適化が妨げられるのを防止でき、操作性、迅速性、簡便性を損なうことなく、複数種類の元素を高感度かつ精度良く安定的に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の分析システムの構成説明図
【図２】本発明の実施形態のガス置換装置の構成説明図
【図３】本発明の実施形態のガス付加装置の構成説明図
【図４】比較例に係る分析システムによる微粒子の構成元素の分析結果を示す図
【図５】本発明の実施形態に係る分析システムによる微粒子の構成元素の分析結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示す分析システム１は、第１ガス供給源２、レーザーアブレーション装置３、第２ガス供給源４、ガス置換装置５、プラズマ分析装置６及びガス付加装置７を備える。
【００１４】
第１ガス供給源２は、第１ガスとして本実施形態ではヘリウムガスを供給するもので、例えばガスボンベにより構成される。
【００１５】
レーザーアブレーション装置３は公知のものを用いることができ、レーザービームＬを出射するレーザー照射部３ａと、試料αを収容する試料室３ｂを有する。試料室３ｂ内に第１ガス供給源２から第１ガスがガス導入口３′を介して供給される。試料室３ｂ内において第１ガスの雰囲気の中で試料αの表面にレーザービームＬが照射され、これにより試料αのレーザーアブレーションが行われることで試料αの一部は微粒子とされる。第１ガスをレーザーアブレーションにより生成された微粒子のキャリアガスとして、微粒子と共に試料室３ｂから流出させるため、試料室３ｂに第１キャリアガス出口３ａ′が形成されている。
【００１６】
第２ガス供給源４は、本実施形態ではアルゴンガスを供給するもので、例えばガスボンベにより構成される。
【００１７】
図２に示すように、ガス置換装置５は公知のものを用いることができ、横断面円形の直管である内管５２と、内管５２を覆う横断面円形の直管である外管５３を備え、内管５２の両端は外管５３から突出し、外管５３の両端近傍は次第に小径とされて内管５２の外周に密接されている。
【００１８】
内管５２は、一端に形成された第１キャリアガス入口５２ａと、他端に形成された第２キャリアガス出口５２ｂ、第１キャリアガス入口５２ａと第２キャリアガス出口５２ｂとの間の内側ガス流路５２ｃを有する。第１キャリアガス入口５２ａはレーザーアブレーション装置３の第１キャリアガス出口３ａ′に配管（図示省略）を介して接続される。これにより、第１キャリアガス出口３ａ′から流出する第１ガスが、微粒子と共に第１キャリアガス入口５２ａからガス置換装置５に導入される。
【００１９】
外管５３は、一端近傍の周壁に形成された第２ガス入口５３ａと、他端近傍の周壁に形成された排ガス出口５３ｂと、第２ガス入口５３ａと排ガス出口５３ｂとの間の外側ガス流路５３ｃを有する。第１キャリアガス入口５２ａ、第２キャリアガス出口５２ｂ、第２ガス入口５３ａ、および排ガス出口５３ｂは、内側ガス流路５２ｃにおけるガス流動方向と外側ガス流路５３ｃにおけるガス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。第２ガス入口５３ａに第２ガス供給源４が配管（図示省略）を介して接続される。これにより、第２ガス供給源４から供給される第２ガスが、第２ガス入口５３ａからガス置換装置５に導入される。
【００２０】
内管５２における内側ガス流路５２ｃを覆う周壁の両端間部位が、第１ガスと第２ガスとの分圧差による拡散によって第１ガスを内側ガス流路５２ｃ外に移動させると共に第２ガスを内側ガス流路５２ｃ内に移動させる多孔性隔壁５２Ａとされている。内側ガス流路５２ｃと外側ガス流路５３ｃの圧力差、すなわち内側ガス流路５２ｃの内外圧力差、による多孔性隔壁５２Ａを介するガス移動は、多孔性隔壁５２Ａによって実質的に阻止される。これにより、第１ガスがキャリアガスとして第１キャリアガス入口５２ａから内管５２内に微粒子と共に導入され、多孔性隔壁５２Ａにより囲まれた内側ガス流路５２ｃにおいて流動され、第２ガスが第２ガス入口５３ａから外管５３に導入され、多孔性隔壁５２Ａの周囲における外側ガス流路５３ｃにおいて第１ガスの流動方向と逆方向に流動されることで、ガス置換が行われる。
【００２１】
すなわち、第１ガスと第２ガスとの分圧差による拡散によって、換言すれば内側ガス流路５２ｃの内外における第１ガスと第２ガスとの濃度差を推進力として、第１ガスの大部分が多孔性隔壁５２Ａを介して内側ガス流路５２ｃ外に移動されると共に第２ガスの一部が多孔性隔壁５２Ａを介して内側ガス流路５２ｃ内に移動される。内側ガス流路５２ｃにおいては第１キャリアガス入口５２ａから第２キャリアガス出口５２ｂに向かうに従い第１ガスの濃度が次第に低下すると共に第２ガスの濃度が次第に増加し、外側ガス流路５３ｃにおいては第２ガス入口５３ａから排ガス出口５３ｂに向かうに従い第２ガスの濃度が次第に低下すると共に第１ガスの濃度が次第に増加する。これにより、キャリアガスにおける第１ガスを実質的に全て第２ガスと置換することができる。
【００２２】
なお、内管５２内の第１ガスの一部が第２ガスと置換されることなく、プラズマ分析に影響を与えない程度の僅かの第１ガスが第２キャリアガス出口５２ｂから流出してもよい。多孔性隔壁５２Ａの各孔径、気孔率、肉厚、管径、長さ、形状、外管４の内径、形状、第１ガスおよび第２ガスの流量等を適宜設定することで、第２キャリアガス出口５２ｂから流出する第１ガスを、プラズマ分析装置６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できる。すなわち、多孔性隔壁５２Ａにより構成されるガス置換部は、微粒子のキャリアガスの少なくとも一部を、第１ガスから第２ガスに置換するものであればよい。
【００２３】
これにより多孔性隔壁５２Ａは、微粒子のキャリアガスの少なくとも一部を第１ガスから第２ガスに置換するガス置換部を構成する。また、内管５２の第２キャリアガス出口５２ｂは、ガス置換されて大部分が第２ガスとされたキャリアガスをガス置換部から微粒子と共に流出させる。排ガス出口５３ｂからは、キャリアガスであった第１ガスと、第１ガスと置換されなかった残りの第２ガスとが排出ガスとして流出する。この際、内側ガス流路５２ｃにおける微粒子は、その径が多孔性隔壁５２Ａ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く、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いことから、大部分の微粒子は外側ガス流路５３ｃに移動することなく第２キャリアガス出口５２ｂから流出する。よって、内側ガス流路５２ｃに第１ガスと共に導入された微粒子を、減損することなく、第２ガスと共にプラズマ分析装置６に供給することができる。
【００２４】
多孔性隔壁５２Ａの各孔径は、内側ガス流路５２ｃにおける圧力と外側ガス流路５３ｃおける圧力との差による多孔性隔壁５２Ａを介するガス移動を阻止するように設定され、実質的に０．８μｍ〜０．００１μｍとされるのが好ましい。各孔径は、ガス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０．００１μｍ以上とされ、好ましくは０．００２μｍ以上であり、より好ましくは０．０２μｍ以上であり、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圧力差によるガス移動が生じるのを防止するため０．８μｍ以下とされ、好ましくは０．５μｍ以下であり、より好ましくは０．２μｍ以下である。多孔性隔壁５２Ａにおいて、ガス置換作用に影響することのない程度の僅かな数の孔の径が０．８μｍ〜０．００１μｍの範囲外であっても良く、実質的に０．８μｍ〜０．００１μｍであればよい。多孔性隔壁５２Ａの気孔率は特に制限されないが、ガス置換効率および機械的強度の観点から４０％〜８０％であるのが好ましい。
【００２５】
多孔性隔壁５２Ａ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く、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５２の両端近傍部位５２Ｂ、５２Ｃは、多孔性隔壁５２Ａ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５２ｃを覆う周壁全体を多孔性隔壁５２Ａとしてもよく、内側ガス流路５２ｃの少なくとも一部を覆う部位を多孔性隔壁５２Ａとすればよい。内管５２の両端近傍部位５２Ｂ、５２Ｃと外管５３の材質は特に限定されず、複数の異なる材質から構成してもよく、加工容易性および内管５２に導入された第１ガスの加熱容易性や耐熱性の観点から、例えば金属、セラミック、ガラスであるのが好ましく、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。
【００２６】
ガス置換装置５に必要に応じて加熱手段（図示省略）を付加してもよい。加熱手段は特に限定されず、例えば外管５３の周囲に巻き付けられる帯状ヒータや外管５３の周囲に配置される赤外ランプにより構成でき、この場合、内外管５２、５３内の温度を制御するための温度センサと検出温度に応じて加熱手段を制御する温度制御装置を設けてもよい。
【００２７】
プラズマ分析装置６は公知のものを用いることができ、本実施形態ではＩＣＰ−ＭＳとされ、プラズマトーチ６１と分析部６２を備える。プラズマ分析装置６の種類は特に限定されず、例えばＩＣＰ−ＡＥＳ、ＭＩＰ−ＭＳ、ＭＩＰ−ＡＥＳを用いてもよい。プラズマトーチ６１はセンターチューブ６１ａを有し、センターチューブ６１ａの一端が第２キャリアガス入口６１ａ′とされている。第２キャリアガス入口６１ａ′から、ガス置換装置５の第２キャリアガス出口５２ｂから流出するキャリアガスが微粒子と共にプラズマ分析装置６に導入される。センターチューブ６１ａから導入される微粒子を含む気体が、図外高周波コイル等により微粒子の構成元素の分析用プラズマＰとされ、その構成元素の質量分析が分析部６２において行われる。なお、プラズマトーチ６１にはプラズマＰを生成するためのプラズマガスがガス導入口６１′から導入可能とされ、プラズマガスは第２ガスと同一とするのが好ましい。
【００２８】
ガス付加装置７は、ガス置換装置５とプラズマ分析装置６の間においてキャリアガスを付加する。すなわちガス付加装置７は、第１ダクト７１と、第１ダクト７１に接続される第２ダクト７２と、質量流量コントローラ（ＭＦＣ）や流量制御弁等の流量制御器７３と、第３ガス供給源７４と、圧力調整部７５を有する。
【００２９】
第１ダクト７１の一端開口７１′は、プラズマ分析装置６の第２キャリアガス入口６１ａ′に接続される。第１ダクト７１内に、絞り部７１ａと、絞り部７１ａの出口に連なるディフューザ７１ｂが形成されている。第１ダクト７１の他端開口７１″は第３ガス供給源７４に流量制御器７３を介して接続される。第２ダクト７２の一端７２′は圧力調整部７５の第１パイプ７５ａを介してガス置換装置５の第２キャリアガス出口５２ｂに通じ、第２ダクト７２の他端７２″は絞り部７１ａの出口近傍におけるキャリアガスの噴出領域に通じる。
【００３０】
第３ガス供給源７４は、本実施形態ではキャリアガスとして加圧されたアルゴンガスを供給するもので、例えばガスボンベにより構成される。第３ガス供給源７４から供給されるアルゴンガスの絞り部７１ａからの噴出による圧力ヘッド低下に基づき、ガス置換装置５の第２キャリアガス出口５２ｂから流出するキャリアガスは第１ダクト７１内に吸引される。すなわちガス付加装置７はアスピレータを構成する。これにより、第２キャリアガス出口５２ｂから流出するキャリアガスに第３ガス供給源７４から供給されるキャリアガスが付加され、この付加流量は流量制御器７３により変更される。
【００３１】
圧力調整部７５は、ガス置換装置５とプラズマ分析装置６の間におけるキャリアガスの圧力変動を規制するため、第１パイプ７５ａと、第２パイプ７５ｂと、第１パイプ７５ａと第２パイプ７５ｂを連結する連結パイプ７５ｃと、シールガス供給源７５ｄと、質量流量コントローラ（ＭＦＣ）や流量制御弁等の流量制御器７５ｅを有する。第１パイプ７５ａの一端開口７５ａ′はガス置換装置５の第２キャリアガス出口５２ｂに接続され、第１パイプ７５ａの他端開口は第２ダクト７２の一端７２′に接続される。第２パイプ７５ｂの一端開口７５ｂ′はシールガス供給源７５ｄに流量制御器７５ｅを介して接続され、第２パイプ７５ｂの他端開口７５ｂ″は大気中に連通される。シールガス供給源７５ｄは、本実施形態ではシールガスとしてアルゴンガスを供給するもので、例えばガスボンベにより構成される。第２パイプ７５ｂの内部は連結パイプ７５ｃを介して第１パイプ７５ａの内部に連通する。ガス付加装置７によるキャリアガスの吸引等により第１パイプ７５ａの内部の圧力が低下すると、シールガス供給源７５ｄから第２パイプ７５ｂに導入されるシールガスの一部が第１パイプ７５ａに導かれ、その圧力低下がキャンセルされる。
【００３２】
上記分析システム１によれば、第１ガスの雰囲気の中で試料αをレーザーアブレーション装置３によって微粒子とし、その第１ガスをキャリアガスとして、生成された微粒子をレーザーアブレーション装置３からガス置換装置５まで搬送し、ガス置換装置５によって、そのキャリアガスの少なくとも一部を第１ガスから第２ガスに置換し、しかる後に、そのキャリアガスによって微粒子をガス置換装置５からプラズマ分析装置６まで搬送し、プラズマ分析装置６によって微粒子の構成元素を分析できる。本実施形態では、第１ガスはヘリウムガスであり、第２ガスはアルゴンガスであるので、レーザーアブレーションに際しての雰囲気は比較的熱伝導性が高いヘリウムガスになるので、生成される微粒子を小さくし、試料αのクレーター周辺やキャリアガス流路内面への微粒子の付着を低減し、プラズマＰまで搬送される微粒子を多くし、プラズマ分析装置内での原子化、イオン化の効率を向上し、分析感度やプラズマＰからの信号の安定性を向上できる。また、比較的イオン化電圧が低いアルゴンガスにより微粒子がプラズマＰに導入されるので、プラズマＰを保つためにイオン化するのに必要な電力、分析装置６の負荷を低減し、プラズマＰ中のイオン密度を高くし、プラズマＰを安定させ、分析時における最適測定条件の選定を容易に行うことができる。
また、レーザーアブレーションにおいて、試料αの構成成分に起因して、プラズマ分析の感度低下や測定を妨げる気体成分が発生しても、その気体成分をガス置換装置５によるガス置換により除去することができる。
【実施例】
【００３３】
本発明の実施例として、上記実施形態の分析システム１を用いた微粒子の構成元素の分析を行い、比較例として、上記実施形態の分析システム１からガス置換装置５を除いてレーザーアブレーション装置３とプラズマ分析装置６とを直結した従来の分析システムを用いた微粒子の構成元素の分析を行った。【００３４】
レーザーアブレーション装置３は、New Wave Research 社製のUP-213を用いた。レーザーアブレーション装置３に導入するヘリウム流量は６００ｍｌ／ｍｉｎ、８００ｍｌ／ｍｉｎ、１０００ｍｌ／ｍｉｎ、１２００ｍｌ／ｍｉｎ、１４００ｍｌ／ｍｉｎ、１６００ｍｌ／ｍｉｎ、１８００ｍｌ／ｍｉｎと変えた。レーザーアブレーションの繰り返し周波数は２０Ｈｚ、レーザーエネルギーは６０％で連続発振し、レーザー照射パターンはラスターパターンとし、レーザービーム径は１００μｍ、レーザーのウォームアップ時間は２０秒とした。
プラズマ分析装置６は、GBC 社製のICP-TOFMS （OPTIMA-9500 ）を用いた。
プラズマ分析装置６に導入されるアルゴンガスの流量は８００ｍｌ／ｍｉｎの一定とした。
ガス置換装置５は、多孔性隔壁５２Ａの材質をシラス多孔質ガラス、各孔径を０．１μｍ、気孔率を７０％、肉厚を０．７ｍｍ、外径を１０ｍｍ、長さを４２０ｍｍとし、内管５２の両端近傍部位５２Ｂ、５２Ｃと外管５３の材質を石英ガラスとし、外管５３の内径を１６ｍｍとしたものを用いた。
試料αは、30mmφのガラス標準試料であり、銀（Ag）22ppm 、鉛（Pb）38.6ppm 、ウラン（U ）37.4ppm 、タリウム（Tl）15.7ppm 、を含有するものを用いた。
なお、事前の別試験により、実施例のシステムと比較例のシステムにおいて微粒子含有ガスを通過させた際の微粒子量を比較測定したところ、ガス置換装置５に吸着等されることによる微粒子の損失は認められなかった。【００３５】
図４は比較例の測定結果を示し、図５は本発明の実施例の測定結果を示す。図４、図５において、横軸はレーザーアブレーション装置３に供給されるヘリウムガスの流量を示し、縦軸はプラズマ分析装置６の相対感度を示す。その相対感度は、ヘリウムガスの流量が６００ｍｌ／ｍｉｎの場合を１とし、８００ｍｌ／ｍｉｎ、１０００ｍｌ／ｍｉｎ、１２００ｍｌ／ｍｉｎ、１４００ｍｌ／ｍｉｎ、１６００ｍｌ／ｍｉｎ、１８００ｍｌ／ｍｉｎそれぞれの場合における信号強度を６００ｍｌ／ｍｉｎの場合の信号強度で除した値を記載している。
図４、図５から、比較例ではヘリウムガスの流量変動により試料αの構成元素の相対感度が大きく変動するのに対して、本発明の実施例では流量が変動しても相対感度の変動が少なく、最適測定条件の選定が容易に行えることを確認できる。【００３６】
本発明は上記実施形態や実施例に限定されない。例えば、第１ガスをヘリウムガス以外のガスとし、第２ガスをアルゴンガス以外のガスとしてもよい。
また、第１ガスと第２ガスは、上記実施形態や実施例のように互いに異なる種類であっってもよいし、あるいは、第１ガスと第２ガスを共に例えばアルゴンガスのような同一の種類としてもよい。
また、上記実施例ではガス付加装置７によりプラズマ分析装置に導入される第２ガス流量を一定にしているが、第２ガス流量を調節する必要がなければガス付加装置７はなくてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１…分析システム、２…第１ガス供給源、３…レーザーアブレーション装置、３ａ′…第１キャリアガス出口、４…第２ガス供給源、５…ガス置換装置、６…プラズマ分析装置、５２Ａ…多孔性隔壁（ガス置換部）、５２ａ…第１キャリアガス入口、５２ｂ…第２キャリアガス出口、５３ａ…第２ガス入口、６１ａ′…第２キャリアガス入口、Ｐ…プラズマ、α…試料
【図１】
0005459867.tif 000002
【図２】
0005459867.tif 000003
【図３】
0005459867.tif 000004
【図４】
0005459867.tif 000005
【図５】
0005459867.tif 000006