(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子をマイクロ波誘導ブラズマを利用して原子化・イオン化して励起・発光させ、発光した波長の異なる複数の光を電気信号に変換し、前記微粒子の発光波長、発光する回数および発光の強弱から微粒子の成分を特定する微粒子成分分析装置を用いた微粒子の分析方法において、微粒子の直径と電気信号との換算係数を求めるに際し、一つの元素に対しその元素が発する少なくとも２つの波長を用いて感度比を求め、その感度比に基づいて換算係数を求めるようにしたことを特徴とする微粒子の分析方法。
【請求項２】
換算係数を求める際の波長は同じ粒径で最も強く発光する波長と２番目に大きな光強度で発光する波長の２種類を用いたことを特徴とする請求項１記載の微粒子の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微粒子の成分を分析するマイクロ波誘導プラズマを利用した微粒子
の分析方法に関し、更に詳しくは測定精度の向上を図った分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば大気中に浮遊する微粒子を空気とともに吸引し、その微粒子をフィルタ上に集めその微粒子を構成する元素の数や大きさをマイクロ波誘導プラズマを利用して測定している。
【０００３】
この測定方法は予め元素の種類とその元素の粒子の大きさが既知のものを走査形顕微鏡（ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）等を用いて測定し、次にその元素をマイクロ波誘導プラズマ分析装置で発光させてその発光強度を光電変換器により電気信号に変換して出力する。図６は縦軸を個数、横軸を出力電圧として示すもので、斜線で示す棒グラフは例えば公称直径５μｍの市販の元素をＳＥＭにより測定した粒径の分布の１例を示している。公称５μｍとはいいながら実際にはばらついているのが分かる。
【０００４】
図６の黒の棒グラフはＳＥＭにより測定した斜線で示す棒グラフの元素をプラズマ分析装置で発光させてその発光強度を光電変換器により電気信号に変換した場合の出力の分布を示すものである。図によれば、ＳＥＭで測定したものと同様の分布を示すグラフとなっている。このことから、例えば、この元素の直径５μｍの大きさの出力が５Ｖであることが分かり、この場合、換算係数は（５Ｖ／  ５μｍ）＝１となる。
【０００５】
従って元素の種類が既知で粒子の大きさが未知のものを同様の条件で測定した場合、図６のような結果であれば出力が１Ｖのものは直径１μｍと推定する。また、他の元素でも同様のことを行って５μｍの直径のものの出力が例えば４Ｖ（直径が同じであっても元素の種類により発光強度は異なる）であった場合、その元素の換算係数（４Ｖ／５μｍは）０．８となる。そのような場合、１Ｖの出力の元素の直径は１．２５μｍと推定する。
【０００６】
マイクロ波誘導プラズマを用いた場合に限らず、元素を発光させた場合発光強度の異なる複数の特定の波長で発光するが、より小さな粒径の測定を可能にするために一般的には分光器の測定波長を最大の出力が得られる波長に合わせて測定する。
一例をあげればカルシウム（Ｃａ）は３９３．３７ｎｍの波長を選択したとき発光強度が最も強く４２２．６７ｎｍの波長を選択した場合は３９３．３７ｎｍの波長の場合より発光強度が低下する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発光強度の強い既知の元素で、且つ、小さな直径の粒子の入手が困難な場合、光電変換器としての電子増倍管の加速電圧を調整して出力が飽和しないようにしている（例えば測定スパンを１０Ｖとした場合、この範囲をオーバーするものがある）が、元素によっては対応しきれない場合がある。
【０００８】
しかしながら、発光強度の低い波長で粒径を求めた場合、小さな粒径のものは感度が低くなって測定困難になるという問題があった。
本発明は上記問題点を解決するために成されたもので、出力が飽和する波長での出力と出力が飽和しない少なくとも２つの波長を基に感度勾配を求め、この感度勾配から発光強度の強い波長での変換係数を求めることにより小さな粒径のものを精度よく測定することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の構成は、微粒子をマイクロ波誘導プラズマを利用して原子化・イオン化して励起・発光させ、発光した波長の異なる複数の光を電気信号に変換し、前記微粒子の発光波長、発光する回数および発光の強弱から微粒子の成分を特定する微粒子成分分析装置を用いた微粒子の分析方法において、微粒子の直径と電気信号との換算係数を求めるに際し、一つの元素に対しその元素が発する少なくとも２つの波長を用いて感度比を求め、その感度比に基づいて換算係数を求めるようにしたことを特徴とする微粒子の分析方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
始めに本発明に使用するマイクロ波誘導ブラズマを利用した微粒子成分分析
装置について図３を用いて簡単に説明する。
図３において５１はディスパーサであり、この中には測定すべき固体微粒子（図示せず）が付着したフィルタ５２が配置されている。５３は同じくディスパーサ１内に配置されたアスピレータで、フィルタ５２に付着した固体微粒子を吸引し反応管５４に供給する。なお、ディスパーサ５１内は図示しない吸引ポンプにより空気が排出された後Ｈｅガスが導入されて大気圧より僅かに高い圧力に維持されている．５５はマイクロ波源、５６はマイクロ波源５５からのマイクロ波が導入されたキャビティである。
【００１１】
５７は反応管５４の他端に設けられた検出窓である。６０は信号処理部で４本の光ファイバ５８を介してそれぞれ光を受光する４台の分光器５９及びこれらの分光器の出カが入力されるＣＰＵが配置されている。
【００１２】
上記の構成において、マイクロ波源５５から周波数が２．４５ＧＨｚのマイ
クロ波をキヤビティ５６内に導くと、反応管５４内に４０００°Ｋ程度のプラズマが生成される。一方ディスパーサ５１から反応管５４内に導かれた固体微粒子はプラズマ中で原子化・イオン化され、更に励起されて基底状態に落ちるときに発光する。
【００１３】
この発光スペクトルは反応管５４から軸方向に取り出され、光学窓５７を介して集光され、その後、分光器５９で分光されて信号処理６０のＣＰＵで処理され試料中の元素が測定表示される。ここで、試料は必ずしも球状とはなっていないが、予め同元素で既知の大きさの球状の試料の発光強度を測定し、その既知試料の測定値にもとずいて等価な粒径に演算して出カされる。
【００１４】
なお、分光器５９の後段には選択された波長の光の強さに応じた電気信号を出力する電子増倍管（図示省略）を有しており、微粒子の大きさは増幅器の出力信号の大きさに応じて分類している。
【００１５】
また、フイルタ５２は所定の面積を有するものであり、アスピレータ５３は図４に示すようにフィルタ５２上を複数回スキャンし、各回とも同じ量の微粒子を吸入するように構成されている。
【００１６】
また、この装置では前提として複数の元素からなる微粒子がフィルタ上に同じ割合で分布しているものとする。既ち上記複数回のスキヤンにより吸引される元素数は常に同じ割合とし、分光器は１スキヤン毎に一つの波長に設定して一つの元素を分析するものを使用するものとする。
【００１７】
図５は４台の分光器の測定波長をＮｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａ１の波長に設定しある微粒子の分析を行ったときの発光のタイミングを示すもので、ＮｉとＦｅは同時に発光しており一つの微粒子に２つの元素が存在していることを示している。
本発明はこの様な元素の種類と大きさを分析するに先立って各元素の発光強度と出力がどのような関係にあるかをしるための換算係数に関するものである。
【００１８】
図１は図３に示す装置を用いて例えばカルシゥム（Ｃａ）の換算係数を求める場合の方法を示すもので、前述の微粒子分析装置のフィルタ上にカルシゥム（Ｃａ）の微粒子（例えば５μｍ）を付着させる。そして、２台の分光器のうちの１台の測定波長をＣａの最大発光強度の波長である３９３．３７ｎｍとし、もう一台の測定波長を強度の弱い発光長の４２２，６７ｎｍに設定する。
【００１９】
図１に摸式的に示すようにＮｏ．１，Ｎｏ．２の分光器で設定した波長（λ１，λ２）の出力は２つの分光器に設定された波長で同時に検出される。ここでは、λ１が発光強度の強い波長に設定してあり、λ２が発光強度の弱い波長に設定してある。なお、図は代表的な出力の一部を示すものであり、実際にはレベルの異なる多数の信号が出力する。
【００２０】
図から分かるように２つの分光器は一定の比率の信号を出力する。ここでＡで囲った部分は信号が飽和している様子を示している。図２は図１に示す信号をプロットしたもので、ここではλ１の波長がλ２の波長より２倍の発光強度で発光していることが分かる。このことからλ１とλ２の感度比を求めることができる。
【００２１】
そして、実際の測定にあたってはＣａの設定波長をλ１とし、λ２の波長を基に定めた換算係数に２を乗じて換算係数を設定して測定すれば粒度の小さなものを精度よく測定することができる。
【００２２】
なお、本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。例えば、測定元素はＣａに限ることなく、発光強度の強い元素でピーク部分がレンジオーバーし、これより低い波長で発光強度の弱い出力となる元素であれば適用可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳しく説明したような本発明によれば、微粒子をマイクロ波誘導ブラズマを利用して原子化・イオン化して励起・発光させ、発光した波長の異なる複数の光を電気信号に変換し、複数の元素の特定を行う微粒子成分分析装置を用い、前記微粒子の発光波長、発光する回数および発光の強弱から微粒子の成分を特定する微粒子成分分析装置を用いた微粒子の分析方法において、微粒子の直径と電気信号との換算係数を求めるに際しては、一つの元素に対しその元素が発する少なくとも２つの波長を用いて換算係数を求めるようにしたので、小さな粒径のものを精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】同じ元素の発光を２つの分光器で異なる波長で受信したときの出力レベルの違いを示す図である。
【図２】発光強度の強い波長と弱い波長の感度比を求めるための図である。
【図３】本発明の説明に用いる微粒子分析装置の構成説明図である。
【図４】フィルタ上をアスピレータがスキヤンする状態を示す図である。
【図５】分光器を４台用いた場合における設定波長の元素の発光タイミングの一例を示す図である。
【図６】ＳＥＭやＴＥＭ等を用いて測定した粒径と分析装置の出力を比較した図である。
【符号の説明】
５１  ディスパーサ
５２  フィルタ
５３  アスピレータ
５４  反応管
５５  マイクロ波源
５６  キャビティ
５７  光学窓
５９    分光器
６０    信号処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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