(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を被測定物質に集光し、該被測定物質中の重金属等の微量成分をプラズマ化させてそのプラズマ光を分光することにより前記被測定物質中の微量成分を検出するレーザ光を用いた微量成分測定方法において、前記被測定物質中の微量成分を吸着材に吸着させ、次いで該吸着材の表面にレーザ光を集光して前記微量成分をプラズマ化させ、そのプラズマ光を信号光として取り出して前記微量成分の濃度を検出する際に、
前記吸着材に石英を用い、前記レーザ光を前記吸着材に集光しプラズマ化させる際に導出されるＳｉの信号強度と前記微量成分の信号強度との比、及び前記Ｓｉの濃度と前記微量成分の濃度との関係に基づき該微量成分の濃度を検出することを特徴とするレーザ光を用いた微量成分測定方法。
【請求項２】
前記微量成分を吸着材に吸着させた後、該吸着材を真空状態にしてから該吸着材の表面にレーザ光を集光することを特徴とする請求項１記載のレーザ光を用いた微量成分測定方法。
【請求項３】
前記吸着材を前記レーザ光の投光路に対して直角方向に移動可能に複数個設け、該吸着材を１個ずつ順次移動させて前記投光路に露出し、該露出表面に前記レーザ光を集光することを特徴とする請求項１記載のレーザ光を用いた微量成分測定方法。
【請求項４】
レーザ光の照射手段から照射されたレーザ光を該レーザ光の投光路を通して該投光路に置かれた被測定物質に集光し、該被測定物質中の重金属等の微量成分をプラズマ化させてそのプラズマ光を分光装置にて分光することにより前記被測定物質中の微量成分を検出するように構成されたレーザ光を用いた微量成分測定装置において、
前記投光路に設けられて前記被測定物質中の微量成分を吸着する石英からなる吸着材と、前記投光路の前記吸着材設置部位を真空状態にせしめる真空生成手段と、前記プラズマ光を信号光として取り出し前記分光装置に伝送するプラズマ光取出手段とを備え、
前記レーザ光を前記吸着材に集光しプラズマ化させる際に導出されるＳｉの信号強度と前記微量成分の信号強度との比、及び前記Ｓｉの濃度と前記微量成分の濃度との関係に基づき該微量成分の濃度を検出してなることを特徴とするレーザ光を用いた微量成分測定装置。
【請求項５】
レーザ光を被測定物質に集光し、該被測定物質中の重金属等の微量成分をプラズマ化させてそのプラズマ光を分光することにより前記被測定物質中の微量成分を検出するレーザ光を用いた微量成分測定方法において、
前記投光路に設けられて前記被測定物質中の微量成分を吸着する吸着材と、前記投光路の前記吸着材設置部位を真空状態にせしめる真空生成手段と、前記プラズマ光を信号光として取り出し前記分光装置に伝送するプラズマ光取出手段と、前記投光路の吸着材前後に設けた第１及び第２のバルブと、前記投光路に前記被測定物質を導入する被測定物質導入路を開閉する第３バルブと、前記投光路と前記真空生成手段とを接続する真空吸引路を開閉する第４バルブと、前記第２バルブの出口側に設けた吸引ポンプとを備え、
先ず前記第１バルブ及び第４バルブを閉じ、第２バルブ及び第３バルブを開き吸引ポンプを運転して被測定物質を主通路に導入し、吸着材を通すことにより該被測定物質中の微量成分を該吸着材に吸着させる第１のステップと、
次に前記第２バルブ及び第３バルブを閉じ、前記第４バルブを開いて前記真空生成手段により前記第１及び第２のバルブに挟まれる吸着材の設置部を含む主通路内を真空にした後、前記第１のバルブを開いて、前記主通路にレーザ光を導入して前記吸着材の表面に吸着されている微量成分に前記レーザ光が照射される第２のステップとよりなることを特徴とするレーザ光を用いた微量成分測定方法。
【請求項６】
前記投光路に前記吸着材が一定間隔で取り付けられるとともに前記レーザ光の照射方向に対して直角方向に移動可能にされた吸着材支持装置を設け、該吸着材支持装置を移動されることにより前記吸着材を１個ずつ前記投光路に順次露出し該露出表面に前記レーザ光を集光可能に構成してなることを特徴とする請求項４記載のレーザ光を用いた微量成分測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス中や水中における重金属の検出、セメント中の不純物（Ｓｉ、Ａｌ）の検出等に用いられ、レーザ光を被測定物質に集光し該被測定物質中の重金属等の微量成分をプラズマ化させてそのプラズマ光を分光することにより該被測定物質中の微量成分を検出するレーザ光を用いた微量成分測定方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排ガス中や水中における重金属（Ｎａ、Ｈｇ、Ｃｕ）の検出、あるいはセメント中の不純物（Ｓｉ、Ａｌ）の検出を行う方法の１つとして、排ガス等の被測定気体中の重金属を液体中に溶かし込み、これを検出する濃縮抽出方法が従来から用いられている。
かかる濃縮抽出方法においては、前記被測定気体を液体が収容されている容器内に導入し、該容器内を真空に保持して前記被測定気体中の重金属を液体中に溶かし込み、容器内を洗浄してから２〜３日の日時をかけて濃縮し、吸収法、フレーム発光法等の方法により濃縮液体中から前記重金属を抽出している。
【０００３】
しかしながら、かかる濃縮抽出方法は、被測定気体中の重金属を溶かし込んだ液体を濃縮しこの濃縮液体中から重金属を抽出するのに２〜３日という長時間を要するとともに工程中に真空引きや洗浄過程があって作業に手間を要し、また重金属の抽出をロット的に行うため重金属の検出結果がリアルタイムに得られない、等の欠点を有している。
かかる問題点を解消する方法として、レーザ誘起ブレークダウン法（以下ＬＩＢＳ法という）が提供されている。
【０００４】
図６はかかるＬＩＢＳ法による被測定物質中の微量成分測定装置の概略構成図であり、図において５０はレーザ装置で、該レーザ装置５０から発射されたレーザ光５７はレンズ５１及び穴あきのミラー５２を通って集光され被測定物質５３に照射される。
かかる照射による被測定物質５３の温度上昇（１００００〜２００００℃）によりプラズマ光が発生し、このプラズマ光の一部を前記ミラー５２及びレンズ５４により光検出器５５に伝送する。そして該光検出器５５にて前記プラズマ光を分光してコンピュータ５６に入力し、図５（Ａ）、（Ｂ）に示されるような検出対象の重金属波形（図５（Ａ）はＨｇ、（Ｂ）はＣｄのプラズマ波形を示す）が突出したプラズマ波形に現れる該重金属の信号強度から該重金属の濃度を検出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記ＬＩＢＳ法による被測定物質中の微量成分測定方法にあっては、気体あるいは液体の成分をプラズマ化させ、図５に示されるようなプラズマ波形の信号強度によって被測定物質中の重金属等の微量成分を抽出するが、かかるプラズマ波形にはプラズマ発光ノイズａが存在する。
このため、かかるＬＩＢＳ法にあっては、被測定物質中の検出対象成分が低濃度になる場合には検出対象成分の信号がノイズａに埋もれてしまい、検出対象成分の濃度を所要の精度で検出するのが困難となる。
【０００６】
また、かかる従来技術にあっては、プラズマ光信号強度の絶対値で検出対象成分の濃度を検出するため、プラズマ光信号の強度が極端に大きくなったり、検出対象成分に不純物が混入し易く前記ノイズが大きくなり易い成分の場合は濃度検出精度がさらに低下する。
等の問題点を有している。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、レーザ光のプラズマ化により被測定物質中の微量成分を検出するにあたり、簡単な手順かつ短時間で以って、プラズマ信号中における検出対象成分以外のノイズの発生を抑制して微量成分濃度の検出を高精度で行い得るレーザ光を用いた微量成分測定方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、  レーザ光を被測定物質に集光し、該被測定物質中の重金属等の微量成分をプラズマ化させてそのプラズマ光を分光することにより前記被測定物質中の微量成分を検出するレーザ光を用いた微量成分測定方法において、前記被測定物質中の微量成分を吸着材に吸着させ、次いで該吸着材の表面にレーザ光を集光して前記微量成分をプラズマ化させ、そのプラズマ光を信号光として取り出して前記微量成分の濃度を検出する際に、
前記吸着材に石英を用い、前記レーザ光を前記吸着材に集光しプラズマ化させる際に導出されるＳｉの信号強度と前記微量成分の信号強度との比、及び前記Ｓｉの濃度と前記微量成分の濃度との関係に基づき該微量成分の濃度を検出することを特徴とするレーザ光を用いた微量成分測定方法を提案する。
【０００９】
請求項２ないし３記載の発明は請求項１記載の発明の具体的構成に係り、
請求項２の発明は請求項１に加えて、前記微量成分を吸着材に吸着させた後、該吸着材を真空状態にしてから該吸着材の表面にレーザ光を集光することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は請求項１に加えて、前記吸着材を前記レーザ光の投光路に対して直角方向に移動可能に複数個設け、該吸着材を１個ずつ順次移動させて前記投光路に露出し、該露出表面に前記レーザ光を集光することを特徴とする。
【００１１】
請求項４及び６記載の発明は、請求項１記載の発明を実施する装置の発明に係り、請求項４記載の発明は、レーザ光の照射手段から照射されたレーザ光を該レーザ光の投光路を通して該投光路に置かれた被測定物質に集光し、該被測定物質中の重金属等の微量成分をプラズマ化させてそのプラズマ光を分光装置にて分光することにより前記被測定物質中の微量成分を検出するように構成されたレーザ光を用いた微量成分測定装置において、
前記投光路に設けられて前記被測定物質中の微量成分を吸着する石英からなる吸着材と、前記投光路の前記吸着材設置部位を真空状態にせしめる真空生成手段と、前記プラズマ光を信号光として取り出し前記分光装置に伝送するプラズマ光取出手段とを備え、
前記レーザ光を前記吸着材に集光しプラズマ化させる際に導出されるＳｉの信号強度と前記微量成分の信号強度との比、及び前記Ｓｉの濃度と前記微量成分の濃度との関係に基づき該微量成分の濃度を検出してなることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、前記投光路に設けられて前記被測定物質中の微量成分を吸着する吸着材と、前記投光路の前記吸着材設置部位を真空状態にせしめる真空生成手段と、前記プラズマ光を信号光として取り出し前記分光装置に伝送するプラズマ光取出手段と、前記投光路の吸着材前後に設けた第１及び第２のバルブと、前記投光路に前記被測定物質を導入する被測定物質導入路を開閉する第３バルブと、前記投光路と前記真空生成手段とを接続する真空吸引路を開閉する第４バルブと、前記第２バルブの出口側に設けた吸引ポンプとを備え、
先ず前記第１バルブ及び第４バルブを閉じ、第２バルブ及び第３バルブを開き吸引ポンプを運転して被測定物質を主通路に導入し、吸着材を通すことにより該被測定物質中の微量成分を該吸着材に吸着させる第１のステップと、
次に前記第２バルブ及び第３バルブを閉じ、前記第４バルブを開いて前記真空生成手段により前記第１及び第２のバルブに挟まれる吸着材の設置部を含む主通路内を真空にした後、前記第１のバルブを開いて、前記主通路にレーザ光を導入して前記吸着材の表面に吸着されている微量成分に前記レーザ光が照射される第２のステップとよりなることを特徴とする。
【００１３】
かかる発明によれば、被測定物質中の微量成分を吸着材に吸着させ、該吸着材の表面にレーザ光を集光して前記微量成分をプラズマ化させ、このプラズマ光を信号光として取り出して微量成分の濃度を直接検出するので、吸着材の表面上に被測定物質中の微量成分を全て捕獲してプラズマ化させることができるとともに、請求項２及び請求項５のように投光路及び吸着材を含むプラズマの発生及び伝送部位を真空にしてプラズマ光信号を得るので、従来のＬＩＢＳ法等に比べてプラズマ光信号中のノイズが大幅に低減される。
【００１４】
これにより、低濃度の成分であってもノイズに埋もれることなく確実にプラズマ光信号として抽出することが可能となり、微量成分濃度の検出をリアルタイムでかつ高精度で以って行うことができる。
また、測定工程中における脱着や洗浄過程等は不要であり、前記吸着材を取り付けたまま連続的に前記微量成分濃度の測定を行うことが可能となり、前記測定作業を簡単な手順で、かつ短時間で以って行うことができる。
【００１５】
また請求項１記載のように構成すれば、前記吸着材に不純物が混入し難い性質を有する石英を用いることによりプラズマ光信号中におけるノイズの発生を抑制できる。
また、前記吸着材に石英を用いることによりプラズマ光信号に導出されるＳｉの信号強度と該プラズマ光信号における抽出対象である微量成分元素の信号強度との比、及び前記Ｓｉと前記微量成分元素との濃度比との関係を予め求めておき、プラズマ光信号に導出されてくる微量成分元素の濃度を前記Ｓｉの信号強度を用いた信号強度比及び濃度比に基づいて算出するので、プラズマ光信号の信号強度が極端に大きくなっても、また該プラズマ光信号中にノイズがあっても、検出対象である微量成分の濃度をプラズマ光信号の大きさやノイズに影響されることなく所要の検出精度に保持できる。
【００１６】
また請求項５記載のように構成すれば、前記投光路の吸着材前後に設けた２つのバルブと被測定物質導入路を開閉するバルブと真空吸引路を開閉するバルブとの複数のバルブを開閉することによって、より高い真空度を得ることが可能となり、プラズマ信号中のノイズの抑制効果がさらに向上する。
【００１７】
請求項６記載の発明は請求項４若しくは５に加えて、前記投光路に前記吸着材が一定間隔で取り付けられるとともに前記レーザ光の照射方向に対して直角方向に移動可能にされた吸着材支持装置を設け、該吸着材支持装置を移動されることにより前記吸着材を１個ずつ前記投光路に順次露出し該露出表面に前記レーザ光を集光可能に構成してなることを特徴とする。
【００１８】
かかる発明によれば、複数の吸着材が一定間隔で取り付けられ吸着材支持装置を投光路において移動させ吸着材を１個ずつ投光路に順次露出させて被測定物質中の成分濃度検出を行うので、吸着材を取り外すことなく前記成分濃度検出を連続的に行うことができ、成分濃度検出の作業能率が向上する。
【００１９】
請求項４若しくは５の発明は、前記投光路の前記吸着材上流部位に、該投光路の軸線廻りに回転可能かつレーザ光の照射方向に移動可能にされ複数の光透過孔が穿孔されたビーム移動機構を設け、該ビーム移動機構を回転あるいは往復移動させることにより前記吸着材上におけるレーザ光の照射位置を変化可能に構成するのがよい。
【００２０】
かかる実施例によれば、ビーム移動機構を回転あるいはレーザ光の照射方向に往復移動させることによりレーザ光ビームを吸着材上の多箇所に分散させて、該吸着材上の全域に付着している微小成分をプラズマ化することが可能となる。これにより、吸着材上の１箇所に局部的に強いプラズマ光を発生するのが回避され、吸着材上全域における微小成分プラズマ光を極大化することなく適切な強度で検出できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２２】
図１は本発明の第１実施例に係るレーザ光を用いた排ガス中の重金属測定装置の概略構成図、図２は前記第１実施例における作用説明図である。図３は本発明の第２実施例を示す図２対応図である。図４は第３実施例におけるプラズマ光信号の構成を示す線図である。図５はプラズマ光信号の例を示す線図である。
【００２３】
本発明の第１実施例を示す図１、２において、４は主通路で、レーザ光の投光路、プラズマ光の通路、及び被測定物質の搬送路を構成する。２は前記主通路４の上流側入口端にレーザ光を導入するための光ファイバーである。１７は前記主通路４の上流部から分岐されたプラズマ光取出通路、１４は該プラズマ光取出通路１７に設置されたレンズである。１５は前記プラズマ光取出通路１７に接続されて後述するビームスプリッタ１にて反射されたプラズマ光を信号光として取り出し分光装置（図示省略）に伝送する光ファイバーである。
【００２４】
１はビームスプリッタで、中心部にレーザ光を貫通させるための通孔が設けられるとともに後述する吸着材１１からのプラズマ光を反射して前記プラズマ光取出通路１７内のレンズ１４に入射せしめるものであり、前記主通路４の前記プラズマ光取出通路１７の直上流部に設置されている。３は前記ビームスプリッタ１の直下流に設置されたレンズである。
【００２５】
１６は前記主通路４に連通される被測定物質導入路、１１は前記被測定物質中の微量成分を吸着する吸着材、１２は該吸着材１１を支持する吸着材支持装置である。
該吸着材支持装置１２は、前記主通路４に直交する方向に移動可能につまり該主通路４のレーザ光の照射方向に対して直角方向に移動可能に設けられており、前記吸着材１１をその長手方向に一定間隔をおいて支持し、該吸着材支持装置１２を移動されることにより前記吸着材１１を１個ずつ前記主通路４に順次露出し、該露出表面に前記レーザ光を集光可能に構成している。
【００２６】
９は前記主通路４の前記吸着材１１設置部よりも上流部位から分岐された真空吸引路、１０は該真空吸引路９に設けられて前記主通路４内を真空吸引する真空ポンプである。１３は被測定物質導入路１６からの被測定物質を吸引するための真空ポンプである。
また、５は前記主通路４の前記吸着材１１上流でかつ前記被測定物質導入路１６に合流部よりも上流部位に設置されて前記主通路４を開閉するバルブＡ、６は前記主通路４の前記吸着材１１の下流部位に設置されて該主通路４を開閉するバルブＢ、７は前記被測定物質導入路１６に設けられて該被測定物質導入路１６を開閉するバルブＣ、８は前記真空吸引路８の前記真空ポンプ１０上流側に設けられて該真空吸引路９を開閉するバルブＤである。
【００２７】
かかる構成からなるレーザ光を用いた排ガス中の重金属測定装置において、先ず前記バルブＡ及びバルブＤを閉じ、バルブＢ及びバルブＣを開き吸引ポンプ１３を運転して被測定物質である排ガスを被測定物質導入路１６を通して主通路４に導入し、吸着材１１を通すことにより該被測定物質中の重金属（微量成分）を該吸着材１１に吸着させる。
次いで、前記バルブＢ及びバルブＣを閉じ、バルブＤを開いて真空ポンプ１０を運転して前記主通路４の吸着材１１設置部位近傍の通路内を真空にしてからバルブＡを開く。
これにより、図２に示すように、前記光ファイバー２から主通路４にレーザ光が導入され、該レーザ光２０は、前記ビームスプリッタ１の中心部に形成された通孔を貫通して前記吸着材１１の表面に吸着されている重金属（微量成分）に照射される。
【００２８】
かかるレーザ光２０の前記吸着材１１上の重金属（微量成分）への照射によってプラズマ２２が発生し、このプラズマ光２１の一部がレンズ３を通りビームスプリッタ１で反射せしめられて前記プラズマ光取出通路１７内のレンズ１４に入射し該レンズ１４によって集光される。さらにこのプラズマ光（信号光）２１は前記光ファイバー１５により分光装置（図示省略）に送られ、公知の手段により重金属の濃度が検出される。
１つの吸着材１１が使用し尽くされたら、前記該吸着材支持装置１２を移動させて次の新しい吸着材１１を前記主通路４に露出させて該露出表面に前記レーザ光２０を集光可能にする。使用し尽くされた吸着材１１は吸着材支持装置１２から取り外して、表面に付着している重金属やドレンを洗浄等により除去して再生せしめる。
【００２９】
かかる実施例によれば、被測定物質（排ガス）中の微量成分（重金属）を吸着材１１に吸着させ、該吸着材１１の表面にレーザ光２０を集光して前記微量成分をプラズマ化させ、このプラズマ光２１を信号光として取り出して該微量成分の濃度を直接検出するので、前記吸着材１１の表面上に被測定物質中の微量成分を全て捕獲してプラズマ化させることができる。
そして、前記真空ポンプ１０によって吸着材１１の設置部を含む主通路４内を真空にしてプラズマ光２１の信号を得るので、従来のＬＩＢＳ法等に比べてプラズマ光２１の信号中のノイズが大幅に低減される。
【００３０】
これにより、前記検出成分が低濃度の成分であってもノイズに埋もれることなく確実にプラズマ光２１の信号として抽出することができ、これにより微量成分濃度の検出をリアルタイムでかつ高精度で以って行うことができる。
また、測定工程中における脱着や洗浄過程等は不要であり、前記吸着材１１を取り付けたまま連続的に前記微量成分濃度の測定を行うことができる。
【００３１】
また、前記主通路４の吸着材１１前後に設けた２つのバルブつまりバルブＡ５及びバルブＢ６と、被測定物質導入路１６を開閉するバルブＣ７と真空吸引路９を開閉するバルブＤ８との複数のバルブを開閉することによって、前記主通路４中により高い真空度を得ることが可能となり、プラズマ光信号２１中のノイズの抑制効果がさらに向上する。
【００３２】
また、かかる実施例によれば、複数の吸着材１１が一定間隔で取り付けられている吸着材支持装置１２を主通路４において移動させ吸着材１１を１個ずつ主通路４内に順次露出させて被測定物質中の微量成分（重金属）の濃度検出を行うので、吸着材１１を取り外すことなく前記成分濃度検出を連続的に行うことができる。
【００３３】
図３に示す第２実施例においては、前記主通路３の前記吸着材１１の上流部位にビーム移動機構３１を設けている。該ビーム移動機構３１は複数の光透過孔（図示省略）が穿孔され、図３（Ａ）に示すように、その軸線廻りに可逆的に回転可能で（Ｎは回転方向）かつレーザ光２０の照射方向に往復移動可能（Ｓは移動方向）にされている。
【００３４】
かかる第２実施例においては、前記ビーム移動機構３１を回転あるいはレーザ光の照射方向に往復移動させることにより、図３（Ｂ）に示すように、レーザ光２０を吸着材１１上の多箇所に分散させる。３０が吸着材１１表面１１ａ上のレーザ照射部である。
従ってかかる第２実施例によれば、ビーム移動機構３１を回転あるいはレーザ光２０の照射方向に往復移動させることにより前記吸着材１１上の全域に付着している微小成分をプラズマ化することが可能となる。
これにより、吸着材１１上の１箇所に局部的に強いプラズマ光を発生するのが回避され、吸着材１１上全域における微小成分プラズマ光２１を極大化することなく適切な強度で検出できる。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００３５】
本発明の第３実施例は、図１〜２に示される第１実施例において、前記吸着材１１に石英を用いている。該石英は繊維状に形成した石英フィルタの形態にて前記吸着材１１に適用する。
そして、この第３実施例においては、前記石英フィルタからなる吸着材１１にレーザ光２０を集光することにより発生するプラズマ光信号２１に導出されるＳｉの信号強度と該プラズマ光信号２１における抽出対象の重金属元素の信号強度との比及びＳｉ濃度とを予め求めておき、該プラズマ光信号２１に導出されてくる重金属の濃度を前記Ｓｉの信号強度を用いた比に基づいて、次の手順にて算出している。
【００３６】
図４（Ａ）、（Ｂ）は、前記石英フィルタからなる吸着材１１にて発生したプラズマ光信号２１の波長と信号強度との関係についての実験結果を示す。
この実施例では、Ｓｉの信号強度と抽出対象の重金属元素つまり図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるようなＣ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ等の信号強度との比と、前記Ｓｉと抽出対象の重金属元素との濃度比との関係を予め求めておき、図４（Ａ）、（Ｂ）に示される実際のプラズマ光線図と前記関係から抽出対象の重金属元素の濃度を算出する。
【００３７】
かかる第３実施例によれば、前記吸着材１１に不純物が混入し難い性質を有する石英を用いることによりプラズマ光信号中におけるノイズの発生を抑制できる。
また、前記吸着材１１に石英を用いることによりプラズマ光信号に導出されるＳｉの信号強度と該プラズマ光信号における抽出対象である微量成分元素の信号強度との比と、前記Ｓｉと前記微量成分元素との濃度比との関係を予め求めておき、プラズマ光信号に導出されてくる微量成分元素の濃度を前記Ｓｉの信号強度を用いた信号強度比及び濃度比に基づいて算出するので、プラズマ光信号２１の信号強度が極端に大きくなっても、また該プラズマ光信号２１中にノイズがあっても、検出対象である微量成分の濃度をプラズマ光信号２１の大きさやノイズに影響されることなく所要の検出精度に保持できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、吸着材の表面に吸着した被測定物質中の微量成分の表面にレーザ光を集光して生成されるプラズマ光を信号光として取り出し微量成分の濃度を直接検出するので、吸着材の表面上に被測定物質中の微量成分を全て捕獲してプラズマ化させることができるとともに、請求項２及び請求項５のように吸着材近傍を真空にしてプラズマ光信号を得るので、従来のＬＩＢＳ法等に比べてプラズマ光信号中のノイズを大幅に低減できる。
【００３９】
これにより、低濃度の成分であってもノイズに埋もれることなく確実にプラズマ光信号として抽出することが可能となり、微量成分濃度の検出をリアルタイムでかつ高精度で以って行うことができる。
また、前記吸着材を取り付けたまま連続的に前記微量成分濃度の測定を行うことが可能となるので、前記測定作業を簡単な手順で、かつ短時間で以って行うことができる。
【００４０】
また請求項１記載のように構成すれば、前記吸着材に不純物が混入し難い性質を有する石英を用いることによりプラズマ光信号中におけるノイズの発生を抑制できる。
また、前記吸着材に石英を用いることによりプラズマ光信号に導出されるＳｉの信号強度及び濃度と微量成分元素の信号強度及び濃度との比を用いて抽出対象の微量成分の濃度を算出するので、プラズマ光信号の信号強度が極端に大きくなっても、あるいは該プラズマ光信号中にノイズがあっても、微量成分の濃度をプラズマ光信号の大きさやノイズに影響されることなく所要の検出精度に保持できる。
【００４１】
また請求項５記載のように構成すれば、投光路の吸着材前後に設けた２つのバルブと被測定物質導入路を開閉するバルブと真空吸引路を開閉するバルブとの複数のバルブを開閉することによって、より高い真空度を得ることが可能となり、プラズマ信号中のノイズの抑制効果がさらに向上する。
【００４２】
また請求項６記載のように構成すれば、吸着材支持装置を投光路において移動させることにより複数の吸着材を１個ずつ投光路に順次露出させて被測定物質中の成分濃度検出を行うので、吸着材を取り外すことなく成分濃度検出を連続的に行うことができ、成分濃度検出の作業能率が向上する。
【００４３】
さらに、ビーム移動機構を回転あるいは往復移動させることによりレーザ光ビームを吸着材上の多箇所に分散させて、該吸着材上の全域に付着している微小成分をプラズマ化することが可能となり、吸着材上の１箇所に局部的に強いプラズマ光を発生するのが回避されて、吸着材上全域における微小成分のプラズマ光を極大化することなく適切な強度で検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るレーザ光を用いた排ガス中の重金属測定装置の概略構成図である。
【図２】前記第１実施例における作用説明図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す図２対応図である。
【図４】本発明の第３実施例におけるプラズマ光信号の構成を示す線図である。
【図５】プラズマ光信号の例を示す線図である。
【図６】従来技術を示す図１対応図である。
【符号の説明】
１        ビームスプリッタ
２、１５  光ファイバー
３、１４  レンズ
４        主通路
５        バルブＡ
６        バルブＢ
７        バルブＣ
８        バルブＤ
９        真空吸引路
１０      真空ポンプ
１１      吸着材
１２      吸着材支持装置
１３      吸引ポンプ
１６      被測定物質導入路
１７      プラズマ光取出通路
３１      ビーム移動機構
【図１】
0003595531.tif 000002
【図２】
0003595531.tif 000003
【図３】
0003595531.tif 000004
【図４】
0003595531.tif 000005
【図５】
0003595531.tif 000006
【図６】
0003595531.tif 000007