(57)【要約】【課題】粉末状の分析対象物に対して信頼性のある成分分析を行うことを可能にする試料含有体の作成方法、グロー放電発光分析方法、器具、及びグロー放電発光分析装置を提供する。【解決手段】端部を有する電極を備えたグロー放電管を用いてグロー放電発光分析を行うために、前記端部に対向して配置されるための試料含有体を作成する方法において、両端が開口した筒状の試料保持部の一端を封止部材で封止し、前記試料保持部内に、分析対象物を含んだ粉末試料を充填し、充填した粉末試料を前記試料保持部の他端から前記一端に向けて加圧することによって、前記粉末試料を圧縮し、前記封止部材を前記試料保持部から外すことによって、前記試料保持部と圧縮された粉末試料とを含み、前記一端から前記圧縮された粉末試料が露出している試料含有体を作成する。【選択図】図３
2018155503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部を有する電極を備えたグロー放電管を用いてグロー放電発光分析を行うために、前記端部に対向して配置されるための試料含有体を作成する方法において、
両端が開口した筒状の試料保持部の一端を封止部材で封止し、
前記試料保持部内に、分析対象物を含んだ粉末試料を充填し、
充填した粉末試料を前記試料保持部の他端から前記一端に向けて加圧することによって、前記粉末試料を圧縮し、
前記封止部材を前記試料保持部から外すことによって、前記試料保持部と圧縮された粉末試料とを含み、前記一端から前記圧縮された粉末試料が露出している試料含有体を作成すること
を特徴とする作成方法。
【請求項２】
前記試料保持部の内径以下のサイズを有する板を、前記他端側から前記充填した粉末試料に押し当て、前記板を前記一端に向けて押すことによって、前記粉末試料を加圧し、
前記試料含有体は、前記板を含んでいること
を特徴とする請求項１に記載の作成方法。
【請求項３】
前記板よりも前記他端側に金属粉末を充填し、
前記試料保持部の内径以下のサイズを有する第２の板を、充填した金属粉末に前記他端側から押し当て、前記第２の板を前記一端に向けて押すことによって、前記粉末試料及び前記金属粉末を加圧し、
前記試料含有体は、圧縮された前記金属粉末及び前記第２の板を含んでいること
を特徴とする請求項２に記載の作成方法。
【請求項４】
前記粉末試料は、粉末状の分析対象物と金属粉末とを含んでいること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の作成方法。
【請求項５】
前記金属粉末は、各粒子がデンドライト形状を有していること
を特徴とする請求項４に記載の作成方法。
【請求項６】
前記一端側を下側にして、前記試料保持部及び封止部材を載置台に載置し、
下向きに前記充填した粉末試料を加圧し、
前記粉末試料を加圧する際に、前記載置台を通じて、前記粉末試料内の空気を吸引すること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の作成方法。
【請求項７】
前記端部は筒状であり、
前記試料保持部の内径は、前記端部の内径よりも大きいこと
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の作成方法。
【請求項８】
端部を有する電極を備えたグロー放電管を用いてグロー放電発光分析を行う方法において、
両端が開口した筒状の試料保持部の一端を封止部材で封止し、
前記試料保持部内に、分析対象物を含んだ粉末試料を充填し、
充填した粉末試料を前記試料保持部の他端から前記一端に向けて加圧することによって、前記粉末試料を圧縮し、
前記封止部材を前記試料保持部から外すことによって、前記試料保持部と圧縮された粉末試料とを含み、前記一端から前記圧縮された粉末試料が露出している試料含有体を作成し、
前記試料含有体に含まれる前記圧縮された粉末試料が前記端部に対向するように前記試料含有体をグロー放電管に装着し、グロー放電管内を減圧し、前記電極と前記試料含有体との間に電圧を印加してグロー放電を発生させ、グロー放電発光分析を行うこと
を特徴とするグロー放電発光分析方法。
【請求項９】
前記端部は筒状であり、
前記試料保持部の一端から露出した前記圧縮された粉末試料の大きさは、前記端部の内径よりも大きいこと
を特徴とする請求項８に記載のグロー放電発光分析方法。
【請求項１０】
グロー放電発光分析を行うためにグロー放電管に装着される試料含有体を作成するための器具であって、
両端が開口した筒状の試料保持部と、
該試料保持部の一端を封止する封止部材と、
前記試料保持部の内径以下のサイズを有し、前記試料保持部内に充填された粉末試料に前記他端側から押し当てられる板と、
該板を前記一端に向けて押すことによって、前記粉末試料を加圧し、前記粉末試料を圧縮させるための棒と
を含むことを特徴とする器具。
【請求項１１】
前記一端側を下側にして、前記試料保持部及び前記封止部材が載置される載置台を更に含み、
該載置台は、前記試料保持部及び前記封止部材が載置される部分に連通した連通孔が設けられていること
を特徴とする請求項１０に記載の器具。
【請求項１２】
端部を有する電極を備えるグロー放電管と、該グロー放電管の内部を減圧する減圧部とを備えるグロー放電発光分析装置において、
両端が開口した筒状の試料保持部及び該試料保持部の内部で圧縮された粉末試料を含み、前記試料保持部の一端から前記粉末試料が露出している試料含有体を、前記粉末試料が前記端部に対向するように前記グロー放電管に押圧する押圧部と、
前記電極及び前記試料含有体との間に電圧を印加してグロー放電を発生させる電源部と
を備えることを特徴とするグロー放電発光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グロー放電発光分析に用いる試料含有体の作成方法、グロー放電発光分析方法、器具、及びグロー放電発光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料に含まれる成分を分析するために、グロー放電を利用して成分の分析を行うグロー放電発光分析が行われている。グロー放電を発生させるためのグロー放電管は、円筒部を有する電極を備えており、分析対象の試料が円筒部に対向するように配置され、グロー放電管内へ不活性ガスが供給され、電極の円筒部と試料との間に電圧が印加されることでグロー放電が発生する。グロー放電によって発生したプラズマにより試料の表面はスパッタリングされ、スパッタリングによって試料から放出された原子等の粒子は励起されて発光する。発生した光を分光することにより、試料の成分分析が行われる。グロー放電を発生させるためには、電極の円筒部と試料との間の空間は減圧される必要がある。従来では、電極の円筒部に対向したグロー放電管の開口部を試料で塞ぐことで、減圧を可能にしていた。このため、試料は、グロー放電管の開口部を塞ぐことができる大きさを有する必要があった。特許文献１には、サイズの小さな試料を埋め込んだ金属塊を作成し、作成した金属隗でグロー放電管の開口部を塞ぐことにより、サイズの小さな試料に対してグロー放電発光分析を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１８９２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
粉末試料に対してグロー放電発光分析を行うことは困難である。粉末状の分析対象物にバインダを混合し、圧縮してペレット状の圧縮試料を作成し、圧縮試料でグロー放電管の開口部を塞ぐことにより、グロー放電発光分析を行うことが考えられる。しかし、圧縮試料には隙間が存在し、グロー放電発光分析を行うために減圧を行う際に、隙間を通って空気が侵入する。このため、減圧が不十分となり、不活性ガスによる十分な純度のプラズマを生成し難くなる。また、成分分析が空気に含まれる成分に影響を受け、分析結果に誤差が生じる。従って、従来のグロー放電発光分析方法では、粉末状の分析対象物に対して、信頼性のある成分分析を行うことができない。
【０００５】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、粉末状の分析対象物に対して信頼性のある成分分析を行うことを可能にする試料含有体の作成方法、グロー放電発光分析方法、器具、及びグロー放電発光分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る作成方法は、端部を有する電極を備えたグロー放電管を用いてグロー放電発光分析を行うために、前記端部に対向して配置されるための試料含有体を作成する方法において、両端が開口した筒状の試料保持部の一端を封止部材で封止し、前記試料保持部内に、分析対象物を含んだ粉末試料を充填し、充填した粉末試料を前記試料保持部の他端から前記一端に向けて加圧することによって、前記粉末試料を圧縮し、前記封止部材を前記試料保持部から外すことによって、前記試料保持部と圧縮された粉末試料とを含み、前記一端から前記圧縮された粉末試料が露出している試料含有体を作成することを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、両端が開口した筒状の試料保持部の一端を封止部材で封止し、試料保持部内に分析対象物を含んだ粉末試料を充填し、粉末試料を試料保持部の他端から一端に向けて加圧することによって、粉末試料を圧縮する。試料保持部と圧縮された粉末試料とを含み、圧縮された粉末試料が一端から露出している試料含有体が作成される。グロー放電発光分析を行う際には、グロー放電管が有する電極の端部に圧縮された粉末試料が対向するように試料含有体をグロー放電管に装着し、グロー放電管内を減圧する。試料保持部は空気を通過させないので、圧縮試料のみをグロー放電管に装着する場合に比べて、減圧時に侵入する空気が減少する。
【０００８】
本発明に係る作成方法は、前記試料保持部の内径以下のサイズを有する板を、前記他端側から前記充填した粉末試料に押し当て、前記板を前記一端に向けて押すことによって、前記粉末試料を加圧し、前記試料含有体は、前記板を含んでいることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、試料保持部の内径以下のサイズを有する板を他端側から粉末試料に押し当てて押すことにより、粉末試料を加圧する。板は圧縮された粉末試料よりも他端側に固定される。固定された板により、圧縮された粉末試料を空気が通過することが妨げられる。
【００１０】
本発明に係る作成方法は、前記板よりも前記他端側に金属粉末を充填し、前記試料保持部の内径以下のサイズを有する第２の板を、充填した金属粉末に前記他端側から押し当て、前記第２の板を前記一端に向けて押すことによって、前記粉末試料及び前記金属粉末を加圧し、前記試料含有体は、圧縮された前記金属粉末及び前記第２の板を含んでいることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、板よりも他端側に金属粉末を充填し、第２の板を他端側から金属粉末に押し当てて押すことにより、粉末試料及び金属粉末を加圧する。圧縮された金属粉末及び第２の板が板よりも他端側に固定される。圧縮された金属粉末及び第２の板により、圧縮された粉末試料を空気が通過することがより妨げられる。
【００１２】
本発明に係る作成方法は、前記粉末試料は、粉末状の分析対象物と金属粉末とを含んでいることを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、粉末状の分析対象物と金属粉末とを含んだ粉末試料を試料保持部に充填することにより、粉末状の分析対象物と金属粉末との混合物が圧縮される。金属粉末が分析対象物を包接しながらつぶれ、金属粉末中の粒子同士が接合することにより、粉末試料が容易に個形状に圧縮される。金属粉末中の粒子同士が接合することにより、圧縮された粉末試料に隙間が少なくなる。
【００１４】
本発明に係る作成方法は、前記金属粉末は、各粒子がデンドライト形状を有していることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、金蔵粉末の各粒子がデンドライト形状を有している。金属粉末に含まれる各粒子が分析対象物を取り込みやすく、粉末試料が均一に混合される。
【００１６】
本発明に係る作成方法は、前記一端側を下側にして、前記試料保持部及び封止部材を載置台に載置し、下向きに前記充填した粉末試料を加圧し、前記粉末試料を加圧する際に、前記載置台を通じて、前記粉末試料内の空気を吸引することを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、試料保持部の一端側を下側にして試料保持部及び封止部材を載置台に載置して、粉末試料を下向きに加圧する。また、加圧中に、載置台を通じて粉末試料内の空気を吸引する。粉末試料は、空気を吸引しながら圧縮されることにより、高密度に圧縮される。
【００１８】
本発明に係る作成方法は、前記端部は筒状であり、前記試料保持部の内径は、前記端部の内径よりも大きいことを特徴とする。
【００１９】
本発明においては、グロー放電管の電極の端部は筒状であり、試料保持部の内径が端部の内径よりも大きい。これにより、試料保持部の一端から露出した圧縮された粉末試料の大きさは、電極の端部の内径よりも大きくなる。グロー放電が発生し、試料含有体がスパッタリングされ、グロー放電発光分析が行われる際に、電極の端部に対向する圧縮された粉末試料に主にスパッタリングが行われる。このため、主に、圧縮された粉末試料についてグロー放電発光分析が行われる。
【００２０】
本発明に係るグロー放電発光分析方法は、端部を有する電極を備えたグロー放電管を用いてグロー放電発光分析を行う方法において、両端が開口した筒状の試料保持部の一端を封止部材で封止し、前記試料保持部内に、分析対象物を含んだ粉末試料を充填し、充填した粉末試料を前記試料保持部の他端から前記一端に向けて加圧することによって、前記粉末試料を圧縮し、前記封止部材を前記試料保持部から外すことによって、前記試料保持部と圧縮された粉末試料とを含み、前記一端から前記圧縮された粉末試料が露出している試料含有体を作成し、前記試料含有体に含まれる前記圧縮された粉末試料が前記端部に対向するように前記試料含有体をグロー放電管に装着し、グロー放電管内を減圧し、前記電極と前記試料含有体との間に電圧を印加してグロー放電を発生させ、グロー放電発光分析を行うことを特徴とする。
【００２１】
本発明においては、両端が開口した筒状の試料保持部の一端を封止部材で封止し、試料保持部内に分析対象物を含んだ粉末試料を充填し、粉末試料を試料保持部の他端から一端に向けて加圧することによって、粉末試料を圧縮する。試料保持部と圧縮された粉末試料とを含み、圧縮された粉末試料が一端から露出している試料含有体が作成される。グロー放電管が有する電極の端部に圧縮された粉末試料が対向するように試料含有体をグロー放電管に装着し、グロー放電管内を減圧し、電極と試料含有体との間に電圧を印加してグロー放電を発生させ、グロー放電発光分析を行う。圧縮試料のみをグロー放電管に装着する場合に比べて、減圧時に侵入する空気が減少する。このため、粉末状の分析対象物の成分分析に対する空気中の成分の影響が低減され、分析結果に誤差が発生し難い。
【００２２】
本発明に係るグロー放電発光分析方法は、前記端部は筒状であり、前記試料保持部の一端から露出した前記圧縮された粉末試料の大きさは、前記端部の内径よりも大きいことを特徴とする。
【００２３】
本発明においては、試料保持部の一端から露出した圧縮された粉末試料の大きさは、電極の端部の内径よりも大きい。グロー放電発光分析が行われる際に、電極の端部に対向する圧縮された粉末試料に主にスパッタリングが行われる。このため、主に、圧縮された粉末試料についてグロー放電発光分析が行われる。
【００２４】
本発明に係る器具は、グロー放電発光分析を行うためにグロー放電管に装着される試料含有体を作成するための器具であって、両端が開口した筒状の試料保持部と、該試料保持部の一端を封止する封止部材と、前記試料保持部の内径以下のサイズを有し、前記試料保持部内に充填された粉末試料に前記他端側から押し当てられる板と、該板を前記一端に向けて押すことによって、前記粉末試料を加圧し、前記粉末試料を圧縮させるための棒とを含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明においては、両端が開口した筒状の試料保持部の一端を封止部材で封止し、試料保持部内に分析対象物を含んだ粉末試料を充填し、試料保持部の内径以下のサイズを有する板を他端側から粉末試料に押し当て、板を一端側へ棒で押すことにより、粉末試料を圧縮する。試料保持部と圧縮された粉末試料とを含み、圧縮された粉末試料が一端から露出している試料含有体が作成される。
【００２６】
本発明に係る器具は、前記一端側を下側にして、前記試料保持部及び前記封止部材が載置される載置台を更に含み、該載置台は、前記試料保持部及び前記封止部材が載置される部分に連通した連通孔が設けられていることを特徴とする。
【００２７】
本発明においては、試料保持部の一端側を下側にして、試料保持部及び封止部材が載置台に載置され、下側に向けて粉末試料が圧縮される。載置台には、試料保持部及び封止部材が載置される部分に連通した連通孔が設けられている。粉末試料を圧縮する際に、連通孔を通じて、粉末試料中の空気を吸引することができる。粉末試料は、空気を吸引しながら圧縮されることにより、高密度に圧縮される。
【００２８】
本発明に係るグロー放電発光分析装置は、端部を有する電極を備えるグロー放電管と、該グロー放電管の内部を減圧する減圧部とを備えるグロー放電発光分析装置において、両端が開口した筒状の試料保持部及び該試料保持部の内部で圧縮された粉末試料を含み、前記試料保持部の一端から前記粉末試料が露出している試料含有体を、前記粉末試料が前記端部に対向するように前記グロー放電管に押圧する押圧部と、前記電極及び前記試料含有体との間に電圧を印加してグロー放電を発生させる電源部とを備えることを特徴とする。
【００２９】
本発明においては、グロー放電発光分析装置は、試料保持部及び圧縮された粉末試料を含み、圧縮された粉末試料が一端から露出している試料含有体を、粉末試料が電極の端部に対向するようにグロー放電管に押圧する。また、グロー放電発光分析装置は、グロー放電管の内部を減圧し、電極及び試料含有体との間に電圧を印加してグロー放電を発生させ、グロー放電発光分析を行う。圧縮試料のみをグロー放電管に装着する場合に比べて、減圧時に侵入する空気が減少する。空気が侵入し難いので、粉末状の分析対象物の成分分析に対する空気中の成分の影響が低減され、分析結果に誤差が発生し難い。
【発明の効果】
【００３０】
本発明にあっては、減圧時にグロー放電管に侵入する空気が減少するので、グロー放電発光分析装置は、十分な減圧を行い、グロー放電発光分析を行うために十分な純度のプラズマを生成することが可能となる。また、十分な減圧が可能であるので、グロー放電によって励起される空気の量が少なく、粉末状の分析対象物の成分分析に対する空気中の成分の影響は小さい。従って、粉末状の分析対象物に対して信頼性のある成分分析を行うことが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】グロー放電発光分析装置の構成を示すブロック図である。
【図２】グロー放電管の内部構成及び実施形態１に係る試料含有体を示す断面図である。
【図３】実施形態１に係る試料含有体を示す模式的断面図である。
【図４】実施形態１に係る試料含有体を作成するための器具、及び試料含有体を作成する方法を示す模式的断面図である。
【図５】実施形態１に係る試料含有体を作成するための器具、及び試料含有体を作成する方法を示す模式的断面図である。
【図６】グロー放電発光分析の結果の例を示す特性図である。
【図７】実施形態２に係る試料含有体を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施形態１）
図１は、グロー放電発光分析装置１０の構成を示すブロック図である。グロー放電発光分析装置１０は、グロー放電を発生させるグロー放電管１、グロー放電により発生する光を分光して強度を測定する分光器２２、グロー放電を発生させるための高周波電圧を発生させる電源部２３、及びグロー放電発光分析装置の全体的な制御を行う制御部２１を備えている。分析対象物を含んだ試料含有体３は、押圧電極２４でグロー放電管１に押圧して配置される。押圧電極２４は、ブロック状に形成されており、電源部２３に接続されている。押圧電極２４は、押圧部に対応する。
【００３３】
またグロー放電発光分析装置１０は、グロー放電管１の内部を減圧する真空ポンプ等の減圧部２５と、減圧後にグロー放電管１の内部へアルゴンガスを供給するためのガス供給部２６とを備えている。減圧部２５とグロー放電管１との間には、減圧用の配管が配置されている。ガス供給部２６は、アルゴンガスを充填したボンベを含んでおり、ガス供給部２６からグロー放電管１まで、アルゴンガスを供給するための配管が配置されている。ガス供給部２６は、アルゴンガスの流量を調整するための電磁弁を具備している。なお、グロー放電発光分析装置１０はアルゴンガス以外のガスを用いてグロー放電を発生させる形態であってもよい。この形態では、ガス供給部２６は、アルゴンガス以外のガスを供給する。
【００３４】
制御部２１は、コンピュータを用いてなり、演算を行う演算部、メモリ、データを記憶する記憶部、及び情報を表示する表示部を備えている。分光器２２、電源部２３及びガス供給部２６は、制御部２１に接続されている。制御部２１は、分光器２２、電源部２３及びガス供給部２６の動作を制御する。
【００３５】
図２は、グロー放電管１の内部構成及び実施形態１に係る試料含有体３を示す断面図である。グロー放電管１は短円柱状のランプボディ１１、陽極１２、セラミック部材１３、及び押圧ブロック１５が組み合わされて構成されている。陽極１２は、本発明における電極に対応する。
【００３６】
ランプボディ１１は、押圧ブロック１５が組み合わされる端面１１ａの中心箇所に陽極１２を取り付けるための窪部１１ｂが凹設されており、窪部１１ｂの中心部に中心孔１１ｃが穿設されている。また、ランプボディ１１には、周壁部１１ｄから中心へ向けて減圧用の吸引孔１１ｅ、１１ｆが複数設けられている。一部の吸引孔１１ｅは中心孔１１ｃと連通しており、他の吸引孔１１ｆは窪部１１ｂ側に連通している。吸引孔１１ｅ、１１ｆには、減圧部２５に連結した配管が連結されている。また、ランプボディ１１には、周壁部１１ｄから中心へ向けてアルゴンガス供給用のガス供給孔１１ｇを中心孔１１ｃと連通するように形成されている。ガス供給孔１１ｇには、ガス供給部６に連結した配管が連結されている。更に、ランプボディ１１は、アース線が接続されてアース電位となっている。
【００３７】
ランプボディ１１の窪部１１ｂに収められる陽極１２は、円板部１２ａの中心から円筒部（端部）１２ｂが突出した形状になっている。円筒部１２ｂの内部から円板部１２ａを貫通する貫通孔１２ｃが穿設されている。また、円板部１２ａにも穴１２ｄが形成されている。陽極１２がランプボディ１１の窪部１１ｂに取り付けられた状態では、ランプボディ１１の中心孔１１ｃと貫通孔１２ｃとは実質的に同軸に連通している。陽極１２は、ランプボディ１１の窪部１１ｂに取り付けられると、ランプボディ１１を介してアース電位になる。また陽極１２がランプボディ１１に取り付けられた状態では、円筒部１２ｂがランプボディ１１の端面１１ａから突出した状態となる。陽極１２が収められた状態でランプボディ１１の中心孔１１ｃ及び陽極１２の貫通孔１２ｃの密閉性を維持するために、Ｏリングがランプボディ１１及び陽極１２の間に取り付けられている。
【００３８】
ランプボディ１１の中心孔１１ｃの、陽極１２の貫通孔１２ｃに連通した端とは逆の端には、光を透過させる窓１６が備えられている。窓１６の外側には、分光器２２が連結されている。分光器２２は、窓１６を透過して分光器２２内へ入射した光を回折格子等を用いて分光し、分光した各波長の光の強度を光電子増倍管等を用いて測定する。分光器２２は、制御部２１に動作を制御されると共に、測定結果を制御部２１へ入力する。
【００３９】
陽極１２を被うように配置されるセラミック部材１３は、絶縁性のセラミックで構成されている。セラミック部材１３は、厚みのある円板状に形成されてあり、陽極１２の円板部１２ａを被うフランジ部１３ｄを有している。セラミック部材１３の中心となる箇所には、陽極１２の円筒部１２ｂを挿通させる挿通孔１３ｃが形成されている。セラミック部材１３は、陽極１２の円板部１２ａに対向して配置され、円板部１２ａとの間には密閉性維持のためにＯリングが取り付けられている。セラミック部材１３が配置された状態では、挿通孔１３ｃと陽極１２の円筒部１２ｂとの間に所定の隙間が形成されている。
【００４０】
陽極１２及びセラミック部材１３をランプボディ１１に固定するための押圧ブロック１５は、絶縁性の材料で環状に形成された部材である。押圧ブロック１５は、内周縁側の突出部１５ａでセラミック部材１３のフランジ部１３ｄをランプボディ１１側へ押圧するようにしている。押圧ブロック１５自体は、ボルトによりランプボディ１１の端面１１ａに取り付けられている。押圧ブロック１５はランプボディ１１の端面１１ａから突出して取り付けられており、押圧ブロック１５の内側にセラミック部材１３と陽極１２の円筒部１２ｂとが配置された構成となっている。セラミック部材１３の端面１３ａには、挿通孔１３ｃが開口しており、挿通孔１３ｃの中に陽極１２の円筒部１２ｂが配置されている。挿通孔１３ｃの開口端は、グロー放電管１の開口部１３ｂであり、開口部１３ｂは円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向した位置にある。
【００４１】
セラミック部材１３の端面１３ａには、開口部１３ｂを囲繞したＯリング１７が配置されている。試料含有体３は、Ｏリング１７に表面が当接するように配置される。試料含有体３についての詳細は後述する。試料含有体３の裏側には押圧電極２４が押し当てられ、試料含有体３がグロー放電管１へ押圧される。押圧電極２４は、図示しない所定の係止手段により、試料含有体３をグロー放電管１へ押圧している。このようにして、試料含有体３は開口部１３ｂを塞ぐように配置され、試料含有体３の表面は、陽極１２の円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向する。減圧部２５がグロー放電管１の内部を減圧することで、試料含有体３は固定される。
【００４２】
図３は、実施形態１に係る試料含有体３を示す模式的断面図である。試料含有体３は、両端が開口した筒状の試料保持部３１と、分析対象物を含む粉末が圧縮されてペレット状になった圧縮試料３２と、加圧チップ３３とを含んでいる。試料保持部３１には貫通孔３１１が設けられており、試料保持部３１の両端に貫通孔３１１が開口している。圧縮試料３２は、貫通孔３１１内に配置され、試料保持部３１の一端の近傍に位置している。圧縮試料３２が貫通孔３１１内に配置されることによって、試料保持部３１は、分析対象物を含む試料を保持している。試料保持部３１の一端において、貫通孔３１１は圧縮試料３２で塞がれており、圧縮試料３２が露出している。試料保持部３１の両端の内、圧縮試料３２が露出している一端を正面側の端とし、他端を背面側の端とする。図３中では、下側が正面側であり、上側が背面側である。正面側の試料保持部３１の端面３１２と露出した圧縮試料３２の表面とは、面一になっていることが望ましい。加圧チップ３３は、貫通孔３１１の直径以下のサイズを有する板である。貫通孔３１１の直径は、試料保持部３１の内径に対応する。加圧チップ３３は、貫通孔３１１内に配置されており、圧縮試料３２よりも背面側に位置している。加圧チップ３３のサイズは貫通孔３１１の直径に近いことが望ましい。試料保持部３１及び加圧チップ３３は金属製である。
【００４３】
図４及び図５は、実施形態１に係る試料含有体３を作成するための器具、及び試料含有体３を作成する方法を示す模式的断面図である。試料含有体３を作成するための器具は、試料保持部３１及び加圧チップ３３に加えて、試料保持部３１の正面側の端を封止する封止部材４１と、載置台４２と、加圧棒４３とを含んでいる。加圧棒４３は本発明における棒に対応する。封止部材４１は、貫通孔３１１の直径よりも大きいサイズを有する板である。封止部材４１のサイズは試料保持部３１の外径未満であることが望ましい。封止部材４１は、試料保持部３１の正面側の端面３１２に接触し、貫通孔３１１の正面側の開口を塞ぐように配置される。試料保持部３１及び封止部材４１は、正面側を下側にして、載置台４２に載置される。載置台４２は、試料保持部３１と試料保持部３１の正面側の端を封止した封止部材４１とが載置可能な形状になっている。載置台４２には、試料保持部３１及び封止部材４１が載置される部分に連通した連通孔４２１が設けられている。連通孔４２１は、空気を吸引する吸引部４４に連結されている。吸引部４４は、例えば、真空ポンプである。
【００４４】
図４及び図５に示すように、試料含有体３を作成するためには、まず、粉末状の分析対象物３２１と金属粉末３２２とを混合し、分析対象物３２１と金属粉末３２２とが混合した粉末試料３２３を試料保持部３１の貫通孔３１１に充填する。分析対象物３２１は、グロー放電発光分析により成分分析を行うべき分析対象物の粉末である。例えば、分析対象物３２１は、酸化物、窒化物もしくは炭化物等の化合物の粉末、又は複数の化合物を含む物質の粉末である。より具体的には、例えば、分析対象物３２１は鉱石の粉末又は触媒の粉末である。金属粉末３２２は、銅、スズ又はインジウム等の軟質金属の粉末である。分析対象物３２１と金属粉末３２２とは、同一の粉末ではない。粉末試料３２３は、粉末状の分析対象物３２１と金属粉末３２２とを含んでいる。
【００４５】
次に、試料保持部３１の貫通孔３１１内で、混合粉末３２３の背面側に加圧チップ３３を配置する。混合粉末３２３が充填された貫通孔３１１を加圧チップ３３で蓋をした形になる。次に、図５に示すように、加圧棒４３で加圧チップ３３を背面側から正面側へ向けて押す。図５中には、押す向きを矢印で示している。加圧チップ３３を加圧棒４３で押すことにより、加圧チップ３３を粉末試料３２３へ押し当て、加圧チップ３３で粉末試料３２３を加圧し、粉末試料３２３を加圧チップ３３と封止部材４１との間で圧縮する。このとき、例えば、プレス機を用いて加圧棒４３を押すことにより、粉末試料３２３を圧縮する。また、このとき、吸引部４４により空気の吸引を行う。試料保持部３１と封止部材４１との隙間、封止部材４１と載置台４２との隙間、及び載置台４２に設けられた連通孔４２１を通じて、粉末試料３２３内の空気が外部へ吸引される。空気を吸引しながら粉末試料３２３を圧縮することにより、粉末試料３２３内の隙間が減少し、粉末試料３２３は高密度に圧縮される。粉末試料３２３の圧縮により、金属粉末３２２は分析対象物３２１を包接しながらつぶれ、金属粉末３２２中の粒子同士が接合する。粉末試料３２３は、貫通孔３１１内で加圧チップ３３と封止部材４１との間の空間を埋めるペレット状の圧縮試料３２に成形される。圧縮試料３２は圧縮された粉末試料３２３である。
【００４６】
十分に粉末試料３２３を圧縮した状態で、試料保持部３１を載置台４２から取り外し、封止部材４１及び加圧棒４３を試料保持部３１から取り外すことにより、図３に示すごとき試料含有体３が完成する。粉末試料３２３の圧縮により、圧縮試料３２が成形される。粉末試料３２３の圧縮により、圧縮試料３２が貫通孔３１１の内壁に圧着され、圧縮試料３２は試料保持部３１に固定される。また、加圧チップ３３を押し当てて粉末試料３２３を圧縮することにより、加圧チップ３３が圧縮試料３２に圧着され、また、加圧チップ３３と貫通孔３１１の内壁との間の隙間を粉末試料３２３の一部が塞ぐ。このため、加圧チップ３３は、試料保持部３１に固定され、圧縮試料３２の背面側に配置される。図４及び図５を用いてこれまで説明した試料含有体３の作成方法は、一例であり、作成方法に含まれる夫々のステップは適宜入れ替えられてもよい。
【００４７】
グロー放電発光分析を行うために、図２に示すように、試料含有体３をグロー放電管１に装着する。このとき、試料含有体３の正面側の端で開口部１３ｂを塞ぐように試料含有体３を配置する。より詳しくは、試料保持部３１の正面側の端に露出した圧縮試料３２の表面が陽極１２の円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向するように、試料含有体３を配置する。圧縮試料３２が円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向できるように、セラミック部材１３の端面１３ａと試料保持部３１の正面側の端面３１２とには、端面１３ａと端面３１２とが適切な相対位置になったときに互いに係合する凹部と凸部とからなる位置決め部が設けられていてもよい。試料保持部３１の外形は、Ｏリング１７の外径を超過する大きさである。また、貫通孔３１１の正面側の開口部の直径は、Ｏリング１７の内径未満である。Ｏリング１７は試料保持部３１の正面側の端面３１２に接触する。試料含有体３の正面側の端で開口部１３ｂは塞がれ、グロー放電管１内の減圧が可能になる。押圧電極２４は、試料含有体３の背面側の端を保持し、試料含有体３の背面側から試料含有体３をグロー放電管１へ押圧する。このようにして、試料含有体３はグロー放電管１に装着される。
【００４８】
開口部１３ｂを塞ぐように試料含有体３を配置した状態で、グロー放電管１の内部を減圧部２５で減圧する。次に、ガス供給部２６がグロー放電管１の内部へアルゴンガスを供給する。次に、制御部２１の制御に従って、電源部２３は押圧電極２４に高周波電圧を供給する。陽極１２の円筒部１２ｂの先端１２ｅと圧縮試料３２の表面との間の空間にはアルゴンガスが随時供給され、押圧電極２４に高周波電圧が供給されることにより、陽極１２と圧縮試料３２との間に電圧が印加され、アルゴンガスの雰囲気中で陽極１２と圧縮試料３２との間でグロー放電が発生する。グロー放電が発生することにより、アルゴンイオンを含んだプラズマが生成する。プラズマ中のアルゴンイオンは電圧によって貫通孔１２ｃ内で加速し、円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向した圧縮試料３２の表面へアルゴンイオンが衝突し、スパッタリングが行われる。スパッタリングにより、圧縮試料３２の表面では圧縮試料３２の構成物質が粒子となって飛び出す。即ち、圧縮試料３２に含まれる分析対象物３２１の構成物質が粒子となって飛び出す。飛び出した粒子は、グロー放電によって励起され、粒子に含まれる元素に固有の波長の光を放出する。放出された光は窓１６を透過して分光器２２へ入射され、分光器２２は入射された光を分光し、各波長の光の強度を測定し、測定結果を制御部２１へ入力する。制御部２１は、分光器２２から入力された測定結果に基づいて、圧縮試料３２に含まれる成分の定性分析又は定量分析を行うグロー放電発光分析の処理を行う。このようにして、分析対象物３２１に対するグロー放電発光分析が行われる。
【００４９】
貫通孔３１１の直径は、円筒部１２ｂの先端１２ｅの内径よりも大きいことが望ましい。貫通孔３１１の直径が先端１２ｅの内径よりも大きいことによって、圧縮試料３２の大きさが円筒部１２ｂの先端１２ｅの内径よりも大きくなる。円筒部１２ｂの先端１２ｅに圧縮試料３２が対向していることにより、圧縮試料３２に対してスパッタリングが行われる。特に、圧縮試料３２の大きさが先端１２ｅの内径よりも大きいことにより、主に圧縮試料３２に対してスパッタリングが行われ、主に圧縮試料３２のグロー放電発光分析が行われる。先端１２ｅに対向する位置から外れた試料保持部３１に対するスパッタリングの程度は小さく、分析対象物３２１の成分分析に対する試料保持部３１の影響は小さい。
【００５０】
本実施形態では、グロー放電管１に装着される試料含有体３に試料保持部３１が含まれている。試料保持部３１は空気を通過させないので、圧縮試料のみをグロー放電管１に装着する場合に比べて、減圧時にグロー放電管１内へ浸入する空気が減少し、効果的に減圧を行うことができる。また、本実施形態では、加圧チップ３３を粉末試料３２３の背面側に押し当てて押すことにより、効率的に粉末試料３２３を圧縮することができ、また、加圧チップ３３は貫通孔３１１を塞いで圧縮試料３２の背面側に固定される。加圧チップ３３は空気を通過させないので、加圧チップ３３が圧縮試料３２の背面側に固定されていることにより、圧縮試料３２を空気が通過することが妨げられる。このため、より効果的に減圧を行うことが可能となる。また、本実施形態では、空気を吸引しながら粉末試料３２３を圧縮することにより、粉末試料３２３内の隙間が減少し、粉末試料３２３が高密度に圧縮される。このため、圧縮試料３２内には隙間が少なく、圧縮試料３２を空気が通過し難くなり、より効果的に減圧を行うことが可能となる。また、本実施形態では、分析対象物３２１に金属粉末３２２を混合した粉末試料３２３を圧縮することで圧縮試料３２を作成する。金属粉末３２２が分析対象物３２１を包接しながらつぶれ、金属粉末３２２中の粒子同士が接合することにより、分析対象物３２１を含んだ圧縮試料３２が容易に固形状になる。金属粉末３２２中の粒子同士が接合することにより、隙間の少ない圧縮試料３２が生成される。このため、より効果的に減圧を行うことが可能となる。
【００５１】
効果的な減圧が可能であるので、グロー放電発光分析装置１０は、十分な減圧を行い、十分な純度のプラズマを生成することが可能となる。また、十分な減圧が可能であるので、グロー放電によって励起される空気の量が少なく、分析対象物３２１の成分分析に対する空気中の成分の影響は小さい。分析結果には、空気中の成分の影響による誤差が発生し難い。従って、粉末状の分析対象物３２１に対する成分分析の信頼性が向上する。
【００５２】
また、粉末試料３２３に含まれる金属粉末３２２は、各粒子がデンドライト形状を有していることが望ましい。デンドライト形状を有する粒子は、表面積が大きく、他の粒子に絡みつきやすい。このため、金属粉末３２２に含まれる各粒子が分析対象物３２１を取り込みやすく、分析対象物３２１が粉末試料３２３の中で均一に混合される。圧縮試料３２の中で分析対象物３２１が均一に分布することになり、安定した分析対象物３２１の成分分析の結果が得られるようになる。
【００５３】
図６は、グロー放電発光分析の結果の例を示す特性図である。図６Ａは、従来の方法でグロー放電発光分析を行った結果を示し、図６Ｂは、実施形態１に係る方法でグロー放電発光分析を行った結果を示す。図６Ａ及び図６Ｂの横軸は測定を継続した時間を示し、縦軸は測定された各成分の相対量を対数スケールで示している。図６Ａ及び図６Ｂには、銅（Ｃｕ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）及び炭素（Ｃ）を含む成分の分析結果が示されている。分析対象物３２１として銅粉を用いてグロー放電発光分析を行った。従来の方法では、分析対象物３２１を圧縮した圧縮試料のみをグロー放電発光分析装置に装着してグロー放電発光分析を行った。図６Ａに示すように、従来の方法では、各成分の測定量が変動し、安定した分析結果が得られない。また、Ｎ及びＯ等の空気に起因する成分が多く測定される。この原因は、減圧が不十分であり、各成分を安定して測定するために十分な純度のプラズマが生成されておらず、また、空気に含まれる成分を測定していることであると推測される。図６Ｂに示すように、本実施形態では、各成分の測定量が安定しており、特に、主成分であるＣｕの測定量が安定している。また、空気に起因する成分の測定量が少ない。このように、本実施形態においては、グロー放電発光分析の結果が安定し、分析結果に対する空気の影響は少ない。従って、グロー放電発光分析装置１０は、粉末状の分析対象物３２１に対して信頼性の高い成分分析を行うことが可能である。
【００５４】
なお、試料含有体３は、加圧チップ３３を用いることなく、粉末試料３２３を直接に背面側から加圧することによって、作成することも可能である。また、試料含有体３は、粉末状の分析対象物３２１を含み金属粉末３２２を含まない粉末試料３２３を圧縮して、作成することも可能である。また、試料含有体３は、吸引部４４による空気の吸引を行うことなく作成することも可能である。また、試料含有体３は、試料保持部３１及び封止部材４１を載置台４２に載置することなく作成することも可能である。これらの方法で作成した試料含有体３を用いた場合でも、試料保持部３１により空気の通過が阻害され、効果的な減圧が可能であり、信頼性の高い分析対象物３２１の成分分析が可能となる。
【００５５】
（実施形態２）
図７は、実施形態２に係る試料含有体３を示す模式的断面図である。実施形態１と同様に、試料含有体３は、試料保持部３１と、圧縮試料３２と、加圧チップ３３とを含んでいる。本実施形態では、試料含有体３は、更に、加圧チップ３３の背面側に配置された金属粉末３４と、金属粉末３４の背面側に配置された第２の加圧チップ３５とを含んでいる。金属粉末３４は、金属粉末３２２と同様の粉末である。なお、金属粉末３４は、金属粉末３２２と異なる成分を含んだ粉末であってもよい。第２の加圧チップ３５は、加圧チップ３３と同様の板である。第２の加圧チップ３５は、本発明における第２の板に対応する。試料含有体３以外のグロー放電発光分析装置１０の構成は、実施形態１と同様である。
【００５６】
本実施形態においても、実施形態１と同様に、加圧棒４３で加圧チップ３３を背面側から正面側へ向けて押すことにより、粉末試料３２３を圧縮し、圧縮試料３２を生成する。次に、試料保持部３１の貫通孔３１１内で、加圧チップ３３よりも背面側の部分に金属粉末３４を充填し、金属粉末３４の背面側に第２の加圧チップ３５を配置する。次に、加圧棒４３で第２の加圧チップ３５を背面側から正面側へ向けて押す。金属粉末３４は、加圧チップ３３と第２の加圧チップ３５との間で圧縮される。圧縮後、金属粉末３４及び第２の加圧チップ３５は試料保持部３１に固定される。以上説明した試料含有体３の作成方法は、一例であり、作成方法に含まれる夫々のステップは適宜入れ替えられてもよい。また、粉末試料３２３及び金属粉末３４は、加圧チップ３５を用いて粉末試料３２３を加圧した後に第２の加圧チップ３５を用いて金属粉末３４を加圧することにより、個別に加圧されてもよく、第２の加圧チップ３５を用いて同時に加圧されてもよい。
【００５７】
実施形態１と同様に、試料含有体３の正面側の端で開口部１３ｂを塞ぐように試料含有体３をグロー放電管１に装着し、グロー放電管１内の減圧を行い、アルゴンガスを供給し、押圧電極２４に高周波電圧を供給する。グロー放電が発生し、分析対象物３２１に対するグロー放電発光分析が行われる。本実施形態においては、加圧チップ３３よりも背面側に、圧縮された金属粉末３４及び第２の加圧チップ３５が固定されている。このため、減圧時に圧縮試料３２を空気が通過することがより効果的に妨害され、より効果的に減圧を行うことが可能となる。従って、グロー放電発光分析装置１０は、十分な減圧を行い、十分な純度のプラズマを生成することが可能となる。また、分析対象物３２１の成分分析に対する空気中の成分の影響が小さくなり、分析結果に誤差が発生し難い。従って、粉末状の分析対象物３２１に対する成分分析の信頼性が向上する。
【００５８】
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５９】
１  グロー放電管
１０  グロー放電発光分析装置
１２  陽極（電極）
１２ｂ  円筒部（端部）
１３ｂ  開口部
２１  制御部
２２  分光器
２３  電源部
２４  押圧電極（押圧部）
２５  減圧部
３  試料含有体
３１  試料保持部
３１１  貫通孔
３２  圧縮試料
３２１  分析対象物
３２２  金属粉末
３２３  粉末試料
３３  加圧チップ（板）
３４  金属粉末
３５  第２の加圧チップ（第２の板）
４１  封止部材
４２  載置台
４３  加圧棒
４４  吸引部
【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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【図７】
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