(57)【要約】【課題】迅速・簡便な操作が可能で、かつ元素分析装置において試料中に含まれる微量の元素を感度よく定量することが可能な元素分析用前処理装置及び元素分析用前処理方法を提供する。【解決手段】本発明は、フッ素を含有する試料に含まれる元素を分析するための前処理を行う元素分析用前処理装置１０であって、元素は、ケイ素等から選択される元素であり、試料Ｓを内部に収容可能な燃焼管１と、燃焼管１を外部から加熱して試料Ｓを燃焼して燃焼ガスを発生させる加熱炉３と、燃焼ガスに含まれる成分の少なくとも一部を吸収するための吸収液９を充填した吸収瓶８と、燃焼管１から吸収瓶８内へ燃焼ガスを移送して吸収液９と接触させるチューブ５、ポンプ６及び流量計７と、を含む。また、本発明は、上記の元素分析用前処理装置１０と、分析用前処理装置１０で得られた吸収液９を使用して試料Ｓの元素分析を行う元素分析装置とを含む元素分析システムである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素を含有する試料に含まれる元素を分析するための前処理を行う元素分析用前処理装置であって、
前記元素は、ケイ素、ホウ素、ゲルマニウム、セレン、アンチモン、ヒ素、スズ、水銀、亜鉛、カドミウム、リン、硫黄、ルテニウム、レニウム、オスミウム、タングステンからなる群より選択される１種類以上の元素であり、
前記試料を内部に収容可能な燃焼容器と、
該燃焼容器を外部から加熱して前記試料を燃焼して燃焼ガスを発生させる加熱手段と、
前記燃焼ガスに含まれる成分の少なくとも一部を吸収するための吸収媒体を充填した吸収容器と、
前記燃焼容器から前記吸収容器内へ前記燃焼ガスを移送して前記吸収媒体と接触させるガス移送手段と、
を含むことを特徴とする元素分析用前処理装置。
【請求項２】
前記ガス移送手段は、前記燃焼容器と前記吸収容器とを連通するチューブと、燃焼ガスを吸気又は送気するポンプと、を含んでおり、
前記チューブは、前記燃焼容器で発生した前記燃焼ガスが外部に漏れることなく前記吸収容器に移送されるよう気密性を有することを特徴とする請求項１記載の元素分析用前処理装置。
【請求項３】
前記吸収媒体は、純水、酸性水溶液及びアルカリ性水溶液から選択される液体であり、有機溶媒をさらに含有することを特徴とする請求項１又は２記載の元素分析用前処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の元素分析用前処理装置と、該元素分析用前処理装置で得られた前記吸収媒体を使用して前記試料の元素分析を行う元素分析装置とを含むことを特徴とする元素分析システム。
【請求項５】
前記元素分析装置が、誘導結合プラズマ発光分光分析装置、誘導結合プラズマ質量分析装置、原子吸光分析装置及び紫外可視分光光度計からなる群より選択されることを特徴とする請求項４に記載の元素分析システム。
【請求項６】
フッ素を含有する試料に含まれる元素を分析するための前処理を行う元素分析用前処理方法であって、
前記元素は、ケイ素、ホウ素、ゲルマニウム、セレン、アンチモン、ヒ素、スズ、水銀、亜鉛、カドミウム、リン、硫黄、ルテニウム、レニウム、オスミウム、タングステンからなる群より選択される１種類以上の元素であり、
燃焼容器の内部に前記試料を収容する収容工程と、
前記燃焼容器を外部から加熱して前記試料を燃焼して燃焼ガスを発生させる加熱工程と、
前記燃焼ガスに含まれる成分の少なくとも一部を吸収するための吸収媒体を吸収容器に充填する充填工程と、
前記燃焼容器から前記吸収容器内へ前記燃焼ガスを移送して前記吸収媒体と接触させるガス移送工程と、
を行うことを特徴とする元素分析用前処理方法。
【請求項７】
前記ガス移送工程は、前記燃焼容器で発生した前記燃焼ガスが外部に漏れることなく前記吸収容器に移送することを特徴とする請求項６に記載の元素分析用前処理方法。
【請求項８】
請求項６に記載の分析用前処理方法と、該分析用前処理方法で得られた前記吸収媒体を使用して前記試料の元素分析を行う元素分析方法とを含むことを特徴とする元素分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、元素分析用前処理装置及び元素分析システム並びに元素分析用前処理方法及び元素分析方法に関し、特に、試料の燃焼による前処理を行う元素分析用前処理装置及び元素分析システム並びに元素分析用前処理方法及び元素分析方法。
【背景技術】
【０００２】
樹脂、有機化合物、無機化合物などの各種材料中の不純物元素分析においては、誘導結合プラズマ発光分光分析装置や誘導結合プラズマ質量分析装置、原子吸光分析装置などの元素分析装置で測定することによって、不純物元素の精確かつ高感度な分析が行われている。一般に、これらの元素分析装置では、開放系酸分解法、密閉系マイクロウェーブ分解法、加圧酸分解法、溶融分解法などの前処理法により、分解・溶液化した後に元素分析装置での分析が行われる。
【０００３】
しかし、フッ素樹脂やフッ素化合物といったフッ素元素が含まれるフッ素含有試料については、上記の前処理法では分解・溶液化することが困難である。そこで、フッ素含有試料については、主に灰化法により試料を燃焼し、残さを酸に溶解する方法が一般的に行われている。しかしながら、試料を燃焼する際の熱によって揮散する元素や、燃焼時に発生するフッ素と化合物を生成し揮発するケイ素やホウ素などの元素を分析することは困難である。
【０００４】
そこで、フッ素含有試料中の不純物元素を分析する場合には、燃焼時に元素が揮散しないように、密閉系でフッ素含有試料を燃焼させて、溶液化する必要がある。例えば、特許文献１では、酸素フラスコ燃焼法によりフッ素樹脂を燃焼させ、残さを硝酸に溶解して溶液化を行っている。より詳細には、まず、ガラス製又は石英製のフラスコに吸収液として硝酸などを入れる。次に、純酸素をフラスコ内に充満させておき、導火線付き試料の導火線に点火して試料を完全燃焼させる。そして、発生したガスを吸収液に吸収させ、この吸収液をメスフラスコで定容する（請求項１、段落０００３等）。
【０００５】
また、特許文献２では、アルカリのカプセル内でフッ素樹脂を燃焼させることによって元素の揮散を抑制している。より詳細には、コップ状に形成されたアルカリ金属塩のカプセルの中空部分に試料を計り取り、開口をアルカリ金属塩の蓋で密閉し、昇温して試料を融解させる。これにより、ケイ素やホウ素などの不純物とアルカリ金属との不揮発性の酸化物（Ｋ２ＳｉＯ３やＫ２Ｂ４Ｏ７など）が形成され、この酸化物を測定することで不純物を定量分析することができる（請求項１、段落００１６等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−４３２４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２３７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、フラスコ内に試料と酸素を充填して導火線に点火することで試料を直接的に燃焼させている。このため、ガラス製や石英製のフラスコを使用した場合、点火や試料の燃焼による衝撃フラスコを損傷したり、フッ素含有試料の燃焼時に発生するフッ素ガスによってガラスや石英等が侵されたりするおそれがある。また、本文献では、フラスコ内に吸収液が充填されているため、侵食されたガラス等の成分がフラスコ内の吸収液にそのまま吸収される。その結果、フラスコのガラス等に由来するケイ素やホウ素の空試験値が非常に高くなり、微量成分の分析が困難であるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２では、ケイ素やホウ素などアルカリ金属と反応して不揮発性の酸化物を形成する元素の分析は可能であるが、アルカリ金属と反応しない元素や、反応しても揮発する元素については分析が難しいという問題があった。また、本文献の前処理方法は、アルカリ金属をコップ状に形成するなど前処理操作が非常に煩雑であり、分析に長時間を要するという問題もあった。さらに、本文献では、不純物の検出感度は不純物とアルカリ金属との反応性に依存するため、ケイ素の定量下限値が９．９μｇ／ｇであり、ホウ素の定量下限値が２．３μｇ／ｇである。したがって、例えば１μｇ／ｇ以下のレベルの微量成分の分析は困難であった。
【０００９】
本発明の目的は、迅速・簡便な操作が可能で、かつ元素分析装置において試料中に含まれる微量の元素を感度よく定量することが可能な元素分析用前処理装置及び元素分析用前処理方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、迅速・簡便な操作が可能で、かつ試料中に含まれる微量の元素を感度よく定量することが可能な元素分析システム及び元素分析方法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】
【００１０】
本発明者らは、以上の目的を達成するために、鋭意検討した結果、燃焼管式空気法による前処理において、試料を外部から加熱し、かつ発生した燃焼ガスを移送して吸収媒体と接触させることにより、迅速・簡便な操作が可能で、かつ元素分析装置において試料中に含まれる微量のケイ素又はホウ素を感度よく定量することが可能となることを見出し、本発明に至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、フッ素を含有する試料に含まれる元素を分析するための前処理を行う元素分析用前処理装置であって、前記元素は、ケイ素、ホウ素、ゲルマニウム、セレン、アンチモン、ヒ素、スズ、水銀、亜鉛、カドミウム、リン、硫黄、ルテニウム、レニウム、オスミウム、タングステンからなる群より選択される１種類以上の元素であり、前記試料を内部に収容可能な燃焼容器と、該燃焼容器を外部から加熱して前記試料を燃焼して燃焼ガスを発生させる加熱手段と、前記燃焼ガスに含まれる成分の少なくとも一部を吸収するための吸収媒体を充填した吸収容器と、前記燃焼容器から前記吸収容器内へ前記燃焼ガスを移送して前記吸収媒体と接触させるガス移送手段と、を含むことを特徴とする元素分析用前処理装置に関する。
【００１２】
このように、本発明によれば、燃焼容器の外部から試料を加熱して燃焼ガスを発生させ、発生した燃焼ガスを吸収容器に移送して吸収媒体と接触させている。このため、特許文献１のように燃焼容器内で試料に点火して燃焼させ、そのまま吸収媒体と接触させる方法と比較して、燃焼容器の損傷や、発生した燃焼ガスと燃焼容器との反応が少なく、したがって燃焼容器由来の成分による検出感度への悪影響が少ない。また、特許文献２のように容器を形成するなどの手間が不要であるため、前処理操作にかかる時間が少ない。さらには、特許文献２のように燃焼容器と燃焼ガスとを反応させる方法とは異なるため、試料中に含まれる微量のケイ素又はホウ素を分析することが可能である。
【００１３】
この場合において、前記ガス移送手段は、前記燃焼容器と前記吸収容器とを連通するチューブと、燃焼ガスを吸気又は送気するポンプと、を含んでおり、前記チューブは、前記燃焼容器で発生した前記燃焼ガスが外部に漏れることなく前記吸収容器に移送されるよう気密性を有することが好ましい。
【００１４】
また、上記の場合において、前記吸収媒体は、純水、酸性水溶液及びアルカリ性水溶液から選択される液体であり、有機溶媒をさらに含有することが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、上記の元素分析用前処理装置と、該元素分析用前処理装置で得られた前記吸収媒体を使用して前記試料の元素分析を行う元素分析装置とを含むことを特徴とする元素分析システムに関する。
【００１６】
さらに、本発明は、フッ素を含有する試料に含まれる元素を分析するための前処理を行う元素分析用前処理方法であって、前記元素は、ケイ素、ホウ素、ゲルマニウム、セレン、アンチモン、ヒ素、スズ、水銀、亜鉛、カドミウム、リン、硫黄、ルテニウム、レニウム、オスミウム、タングステンからなる群より選択される１種類以上の元素であり、燃焼容器の内部に前記試料を収容する収容工程と、前記燃焼容器を外部から加熱して前記試料を燃焼して燃焼ガスを発生させる加熱工程と、前記燃焼ガスに含まれる成分の少なくとも一部を吸収するための吸収媒体を吸収容器に充填する充填工程と、前記燃焼容器から前記吸収容器内へ前記燃焼ガスを移送して前記吸収媒体と接触させるガス移送工程と、を行うことを特徴とする元素分析用前処理方法に関する。
【００１７】
この場合において、前記ガス移送工程は、前記燃焼容器で発生した前記燃焼ガスが外部に漏れることなく前記吸収容器に移送することが好ましい。
【００１８】
本発明は、上記の分析用前処理方法と、該分析用前処理方法で得られた前記吸収媒体を使用して前記試料の元素分析を行う元素分析方法とを含むことを特徴とする元素分析方法に関する。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、迅速・簡便な操作が可能で、かつ元素分析装置において試料中に含まれる微量のケイ素又はホウ素を感度よく定量することが可能な元素分析用前処理装置及び元素分析用前処理方法を提供することができる。また、本発明によれば、迅速・簡便な操作が可能で、かつ試料中に含まれる微量のケイ素又はホウ素を感度よく定量することが可能な元素分析システム及び元素分析方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る元素分析用前処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部材の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２２】
本実施形態では、フッ素樹脂やフッ素化合物のようなフッ素含有試料中に含まれるケイ素やホウ素のような微量元素を検出する装置及び方法について説明する。
【００２３】
１．元素分析用前処理装置
図１に示すように、本実施形態の元素分析用前処理装置１０は、燃焼管式空気法による前処理装置であって、燃焼管１、試料ボート２、加熱炉３から構成される燃焼装置と、ジョイント４、チューブ５、ポンプ６、流量計７から構成されるガス移送手段と、吸収瓶８、吸収液９から構成される吸収装置と、を含んでいる。
【００２４】
燃焼管１は、試料Ｓを内部に収容な可能な容器であり、本発明の燃焼容器に該当する。燃焼管１の材質としては、セラミックス製、アルミナ製、サファイア製又はガラス製などを用いることができる。これらのうち、フッ素含有試料から発生するフッ素との反応性に乏しく微量元素の検出感度が向上しやすい点から、セラミックス製、アルミナ製又はサファイア製が好ましく、特にアルミナ製又はサファイア製が好ましい。本発明の燃焼容器としては、本実施形態のように管状のものに限定されず、箱型、筒形など任意の形状のものを使用することができる。燃焼管１に含まれるケイ素又はホウ素の含有量は、燃焼管１由来の成分の空試験値を低減して検出感度を向上させる観点から、１０ｐｐｍ以下であることが好ましく、５ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１ｐｐｍ以下であることが特に好ましい。
【００２５】
試料ボート２は、試料Ｓを載置することが可能な皿状部材である。試料ボート２の上で試料Ｓを燃焼することで、燃焼管１と試料Ｓとが直接接触することがないため、燃焼管１に由来する成分の影響を受けにくくすることができる。試料ボート２の材質としては、セラミックス製、ガラス製、金属製などを用いることができる。これらのうち、フッ素含有試料から発生するフッ素との反応性に乏しく微量元素の検出感度が向上しやすい点から、白金製が好ましい。
【００２６】
加熱炉３は、燃焼管１の外部に設けられ、燃焼管１の外部から試料Ｓを加熱して燃焼することで燃焼ガスを発生させる手段である。加熱炉３は、本発明の加熱手段に該当する。加熱炉３の内部は、燃焼管１が貫通しており、燃焼管１の外部から加熱することが可能となっている。なお、加熱炉３としては、公知の炉を用いることができ、例えば電気炉、ガス炉、電気及びガスのハイブリッド炉などを挙げることができる。加熱炉３は、単基のみでもよく、複数基設けてもよい。複数基の加熱炉３を設ける場合、一部を試料Ｓ側に設けて昇温用とし、残りをジョイント４側（下流側）に設けて温度を固定して定温加熱用としてもよい。
【００２７】
本実施形態において、加熱炉３の加熱温度は、試料Ｓの材質や状態、検出対象の元素の種類などに応じて適宜設定することができる。例えば、フッ素含有試料の場合、フッ素樹脂やフッ素化合物の分解温度以上に加熱する必要があるため、加熱温度は３００℃以上に加熱することが好ましいく、７００℃〜１０００℃の範囲であることがより好ましく、９００℃前後が特に好ましい。また、加熱時間は、特に制限はないが、通常は１秒から１時間の範囲であり、１〜１０分の範囲内が好ましい。
【００２８】
本実施形態において、ジョイント４、チューブ５、ポンプ６、流量計７、吸収瓶８、吸収液９からなるガス移送・吸収装置は、燃焼装置により燃焼管１内で発生した燃焼ガスを外部に取り出して移送し、吸収液９に吸収させるための装置である。なお、ジョイント４、チューブ５、ポンプ６及び流量計７は、本発明のガス移送手段に該当する。
【００２９】
ジョイント４は、燃焼管１とチューブ５とを接続するための部材である。ジョイント４の材質としては、任意の樹脂製を用いることができるが、フッ素樹脂がより好ましい。ジョイント４は、図示するように均一の径を有するものでもよいが、チューブ５側に向かうにつれて階段状又はテーパ状に縮径するものでもよい。このように、縮径するジョイントを使用することで、燃焼ガスをスムーズにチューブ５に移送することができる。
【００３０】
チューブ５は、吸収瓶８に連通する部材であり、燃焼ガスの流路となる。本実施形態では、吸収瓶８が複数設けられており、チューブ５は、ジョイント４から第１の吸収瓶８（最上流側の吸収瓶）に連通するものと、複数の吸収瓶８間を連通するものと、第２の吸収瓶８（最下流側の吸収瓶）からポンプ６に連通するものから構成されている。チューブ５の材質としては、任意の樹脂製を用いることができるが、フッ素樹脂がより好ましい。
【００３１】
ポンプ６は、燃焼管１内で発生した燃焼ガスを吸引し、ジョイント４、チューブ５を通じて吸収瓶８に移送するための手段である。また、流量計７は、ポンプ６を通過するガスの流量を計測し、ポンプ６を駆動制御するための手段である。本実施形態では、ポンプ６と流量計７により、燃焼ガスが一定の流量で吸引され、燃焼管１に接続されたジョイント４からチューブ５を通り、吸収瓶８に充填された吸収液９に吸収される。なお、ポンプ６で吸引される燃焼ガスの流量は、上記のように一定であっても変動してもよい。
【００３２】
吸収瓶８は、吸収液９が内部に充填されており、本発明の吸収容器に該当する。吸収瓶８の材質は、ガラス製、樹脂製などを挙げることができるが、フッ素樹脂がより好ましい。本実施形態では、吸収容器として瓶を使用しているが、これに限定されず、フラスコ、コップなどであってもよい。
【００３３】
本実施形態において、吸収瓶８は  燃焼管１の出口のジョイント４に取り付けられたチューブ５と接続されており、燃焼により発生した不純物元素を含むガスの吸収に用いられる。吸収瓶８としては、１つのみ使用してもよく、図１に示したように吸収瓶８を直列に複数個設置してもよい。このように複数の吸収瓶８を連結することで、吸収液９による燃焼ガスの吸収効率を高くして元素の分析感度を向上させることができる。吸収瓶８の設置個数は、吸収液９による元素の吸収効率によって決まり、任意であるが、好ましくは２個の吸収瓶を直列につなぐことがよい。
【００３４】
吸収液９は、燃焼ガスに含まれる成分の少なくとも一部を吸収するための媒体であり、本発明の吸収媒体に該当する。本実施形態において、吸収液９として、（超）純水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液を用いることができる。酸として硫酸、硝酸、塩酸、フッ化水素酸、過塩素酸などが考えられ、アルカリとして水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどが考えられ、濃度は０．１％〜１０％が好ましい。
【００３５】
また、吸収液９に有機溶媒を加えることで、元素の回収率を向上させることができ、有機溶媒として水溶性の有機溶媒を使用することが好ましく、さらにはメタノールやエタノールなどのアルコール系の有機溶媒が好ましい。有機溶媒を添加する量としては、吸収液９の１００ｍＬに対して有機溶媒は１ｍＬ以上が好ましく、さらには１０ｍＬ〜２０ｍＬの範囲であることが好ましい。
【００３６】
本発明の吸収媒体としては、上述した液体に限定されず、元素分析装置や元素分析方法に応じて他の媒体を使用することができる。他の媒体としては、粉末、ビーズなどの固体の媒体を挙げることができる。
【００３７】
本実施形態において、吸収瓶８に入れる吸収液９の量は、１０ｍＬ〜１００ｍＬの範囲であることが好ましいが、さらには５０ｍＬ以下であることが好ましい。また、発生ガスを吸引する流量は、０．１ｍＬ／分以上であることが好ましく、さらには０．２ｍＬ／分〜１．０ｍＬ／分の範囲であることが好ましい。
【００３８】
以上、本発明の一実施形態に係る元素分析用前処理装置１０について説明した。なお、ガス移送手段としては、上記の実施形態のようにポンプ６で燃焼ガスを吸引するものに限定されず、上流側から空気や不活性ガスを送風して燃焼ガスを吸収液９に押し出す手段なども含まれる。
【００３９】
２．元素分析用前処理方法
次に、本実施形態の元素分析用前処理装置１０を使用した元素分析用前処理方法について説明する。まず、試料Ｓを試料ボート２に載置し、これを燃焼管１の加熱炉３内に挿入する（収容工程）。なお、燃焼管１や試料ボート２は、検出元素のブランクを低減する目的で、あらかじめ希フッ酸溶液（例えば、１％ＨＦ）に浸して洗浄しておくことが好ましい。また、元素分析用前処理装置１０を組み立てた後、フッ素樹脂又は希フッ酸を燃焼させてクリーニングしてもよい。
【００４０】
次に、燃焼管１に上流側から空気を送りながら、加熱炉３で試料Ｓを燃焼管１の外部から加熱する（加熱工程）。試料Ｓの燃焼は、試料Ｓが完全に分解して燃焼ガスとなる温度及び時間で行う。ここで、フッ素含有試料からは、フッ素や試料中の微量元素を含む燃焼ガスが生成する。例えば、試料がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で分析対象の微量元素がケイ酸（ＳｉＯ２）の場合、燃焼ガスとして、フッ化水素（ＨＦ）、フッ化カルボニル（ＣＯＦ２）、六フッ化炭素（ＣＦ６）、二酸化炭素（ＣＯ２）などの燃焼ガスが発生するとともに、ケイ酸とフッ化水素とが反応して四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）が発生する。また、分析対象の微量元素がホウ素の場合、燃焼ガスとしてテトラフルオロホウ酸（ＢＦ４）が発生する。ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、ヒ素（Ａｓ）、スズ（Ｓｎ）についても同様にフッ化物を生成して揮散するため、本発明で検出可能である。また、水銀（Ｈｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、タングステン（Ｗ）は、９００℃で加熱することによって酸化物で揮散するため、本発明で検出可能である。
【００４１】
一方、吸収瓶８には、あらかじめ吸収液９が充填されている（充填工程）。燃焼管１内で発生した燃焼ガスは、ポンプ６による吸引力で、ジョイント４、チューブ５を通じて吸収瓶８に移送され、吸収液９と接触する（ガス移送工程）。以上の手順で、試料Ｓの前処理が行われ、燃焼ガスの少なくとも一部の成分が吸収液９内に吸収される。
【００４２】
本実施形態において、加熱炉３における試料Ｓの加熱時間や吸収液９における燃焼ガスの吸収時間は、いずれも１０分以内であることが好ましく、さらには５分以内であることが好ましい。これらの時間が５分以内であると、１時間で１０回以上の試料Ｓの燃焼が可能であり、特許文献２と比較して、迅速・簡便にフッ素樹脂・フッ素化合物の前処理が可能である。
【００４３】
なお、上記では、本実施形態の元素分析用前処理装置１０を用いた元素分析用前処理方法について説明したが、本発明の元素分析用前処理方法としては、上記の元素分析用前処理装置１０を用いた方法に限定されない。元素分析用前処理装置１０における工程の一部を人手で行う方法も包含している。例えば、元素分析用前処理装置１０を使用した方法では、ガス移送工程をチューブ５、ポンプ６等を用いて機械的に行っていたが、例えば燃焼管１で発生した燃焼ガスをピペットなどの器具を使用して人手で取り出して吸収液９に接触させる方法なども含まれる。なお、本発明における充填工程は、ガス移送工程の前であれば任意の段階で行うことができ、例えば収容工程の前などであってもよい。
【００４４】
３．元素分析システム及び元素分析方法
本発明の元素分析用前処理装置は、得られた吸収媒体を使用して元素分析を行う元素分析装置と組み合わせて、元素分析システムとすることができる。すなわち、本実施形態において、試料Ｓの加熱及び発生ガスの吸引操作を行った後、吸収瓶の中の吸収液９を一定量にメスアップし、元素分析装置を用いて試料Ｓ中の不純物元素の分析を行うことができる。元素分析装置としては、例えば、誘導結合プラズマ発光分光分析装置、誘導結合プラズマ質量分析装置、原子吸光分析装置、紫外可視分光光度計などを挙げることができる。上記のポリテトラフルオロエチレンの例では、例えば微量元素の燃焼ガスである四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）をアルゴンプラズマ中で原子化・励起したＳｉの発光強度を測定することで、試料中に含まれるケイ素の含有量を分析することができる。他の微量元素についても同様の方法で定量することができる。
【００４５】
以上、本実施形態によれば、迅速・簡便に前処理が可能であり、試料Ｓ中の不純物元素分析が可能である。特に、フッ素含有試料においてケイ素やホウ素などの元素の定量分析に優れた効果を発揮する。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明の実施例に基づいて具体的に説明するが、これらは本発明の目的を限定するものではない。
【００４７】
サファイア製の燃焼管１（（株）オルベ・パイオニア製：Ｓｉ含有量１ｐｐｍ未満）、白金製の試料ボート２、フッ素樹脂製のジョイント４、フッ素樹脂製のチューブ５、フッ素樹脂製の吸収瓶８及び加熱炉３、ポンプ６、流量計７からなる図１の装置を用いて、市販テフロン（登録商標）チューブ及び市販テフロン容器中のケイ素分析の前処理を行った。
【００４８】
吸収液９には、水酸化ナトリウム濃度が０．２％、エタノールの濃度が１２．５％となるように調整した水溶液を使用し、吸収瓶８に４０ｍＬ入れた。また、発生ガスの吸収率を高めるため、吸収瓶を直列に２個接続した。
【００４９】
加熱炉の加熱温度を９００℃とし、ポンプの流量を０．２５Ｌ／分とし、試料ボート２に試料を約１ｇ載せ、燃焼管中に挿入した。ここで、急激な燃焼と急激なガスの発生を抑制するために、３分程かけて徐々に燃焼管中に挿入し、合計５分間加熱を行った。燃焼及び吸引操作終了後、吸収瓶２個の吸収液を合わせて１００ｍＬに定容した。
【００５０】
吸収液中のケイ素濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置で測定し、試料中のケイ素濃度を求めた。また、空試験を行い、空試験値から定量下限値を求めた。ここで、定量下限値は、空試験値の標準偏差（ｎ＝５）×試料希釈倍率（＝１００）から算出した。
【００５１】
表１に、市販テフロンチューブ及び市販テフロン容器中のケイ素の分析結果を示す。市販テフロンチューブ中のケイ素濃度は定量下限値（１．１μｇ／ｇ）未満であり、本発明は、フッ素樹脂中の微量ケイ素の分析が可能である。
【００５２】
【表１】
2018066627.tif 000003
【００５３】
また、市販テフロン容器中のケイ素濃度は２８μｇ／ｇであり、３回繰り返しのバラツキはほとんどなく、本発明は、高精確な分析が可能である。
【００５４】
さらに、ケイ素の添加回収実験を行った。市販テフロンチューブにケイ素標準的を添加し、実施例に従って前処理を行い、添加回収率を求めた。その結果を表２に示す。表２に示すように、回収率は９６％であり、本発明は、定量的にケイ素を回収することが可能である。
【００５５】
【表２】
2018066627.tif 000004
【符号の説明】
【００５６】
１  燃焼管（燃焼容器）、２  試料ボート、３  加熱炉（加熱手段）、４  ジョイント（ガス移送手段）、５  チューブ（ガス移送手段）、６  ポンプ（ガス移送手段）、７  流量計（ガス移送手段）、８  吸収瓶（吸収容器）、９  吸収液（吸収媒体）、１０  元素分析用前処理装置、Ｓ  試料
【図１】
2018066627.tif 000005