(57)【要約】 【課題】複数の集光部によって原子発光線の周囲に存在するバックグランドを除去してＳ／Ｂ比の向上を図ることができるＩＣＰ発光分光分析装置を提供する。【解決手段】ＩＣＰ発光分光分析装置１は、誘導結合プラズマ発生部１０と、集光部２０と、分光器３０と、制御部５０とから概略構成されている。集光部２０は、誘導結合プラズマ発生部１０と分光器３０との間に配置され、第１の集光部２１と、第２の集光部２２と、集光部２０と分光器３０の境界部にスリット型入射窓２３と、第１の集光部２１と第２の集光部２２との間に入射スリット２４と、を備えている。少なくとも２つの集光部２１、２２と入射スリット２４を設けることにより、原子発光線の周囲に存在するバックグランドを除去して原子発光線の信号対バックグランドの比（Ｓ／Ｂ）を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析対象の元素を誘導結合プラズマにより原子化またはイオン化し、原子発光線を得る誘導結合プラズマ発生部と、
前記原子発光線を集光する集光部と、
前記原子発光線を入射窓を介して取り入れた後、分光して検出する分光器と、
を備えるＩＣＰ発光分光分析装置であって、
前記集光部が、少なくとも二つの独立した第１の集光部と第２の集光部とを含むとともに、
前記第１の集光部と前記第２の集光部との間に、前記第１の集光部を通過した前記原子発光線を通過させ、前記第２の集光部に送る少なくとも一つの入射スリットが設けられる、ＩＣＰ発光分光分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＩＣＰ発光分光分析装置であって、
前記第１の集光部および前記第２の集光部の各々が集光レンズを含む、ＩＣＰ発光分光分析装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＩＣＰ発光分光分析装置であって、
前記第１の集光部および前記第２の集光部の各々が凹面鏡および平面鏡を含む、ＩＣＰ発光分光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液試料に含まれる元素（例えば微量不純物元素）の分析を行うＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma；誘導結合プラズマ）発光分光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣＰ発光分光分析での溶液試料を、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）で原子化あるいはイオン化し、その際、発光する原子発光線（スペクトル線）を分光分析して微量不純物の定量分析・定性分析を行うのがＩＣＰ発光分光分析装置である。そして、発光する原子発光線は誘導結合プラズマの中心部にあるが、誘導結合プラズマの外周でアルゴン等のプラズマ形成ガスが強く発光し、原子発光線に対して強いバックグランドを形成している。そのため、分光分析する際に原子発光線の信号対バックグランドの比（Ｓ／Ｂ）が低下するが、Ｓ／Ｂを改善する技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１は、誘導結合プラズマを形成させる高周波電力を振幅変調し、この高周波電力によって形成された誘導結合プラズマから放射される光を分析し、その検出信号から上記振幅変調周波数と同じ周波数の信号成分を除いて、それを測定出力とするＩＣＰ発光分光分析装置である。そして、高周波電力を変調させるだけで、装置構造として複雑化することなしに測定のＳ／Ｂを向上させることができ、ＩＣＰ発光分光分析の感度向上が得られることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２０６３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された原子発光線から分光器までの経路にある集光部は、一つの集光部のみであり、バックグランドの光を完全に除去することは困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の集光部によって原子発光線の周囲に存在するバックグランドを除去してＳ／Ｂ比の向上を図ることができるＩＣＰ発光分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】
【０００７】
本発明のＩＣＰ発光分光分析装置は、分析対象の元素を誘導結合プラズマにより原子化またはイオン化し、原子発光線を得る誘導結合プラズマ発生部と、前記原子発光線を集光する集光部と、前記原子発光線を入射窓を介して取り入れた後、分光して検出する分光器と、を備えるＩＣＰ発光分光分析装置であって、前記集光部が、少なくとも二つの独立した第１の集光部と第２の集光部とを含むとともに、前記第１の集光部と前記第２の集光部との間に、前記第１の集光部を通過した前記原子発光線を通過させ、前記第２の集光部に送る少なくとも一つの入射スリットが設けられる。
【０００８】
本発明のＩＣＰ発光分光分析装置の一態様として例えば、前記第１の集光部および前記第２の集光部の各々が集光レンズを含む。
【０００９】
本発明のＩＣＰ発光分光分析装置の一態様として例えば、前記第１の集光部および前記第２の集光部の各々が凹面鏡および平面鏡を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の集光部と第２の集光部を設け、第１の集光部と第２の集光部の間に入射スリットを設けることにより、原子発光線の周囲に存在するバックグランドを除去して原子発光線の信号対バックグランドの比（Ｓ／Ｂ）を向上させたＩＣＰ発光分光分析装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るＩＣＰ発光分光分析装置の一例を示す概念図。
【図２】本発明に係るＩＣＰ発光分光分析装置の集光部の第１の実施形態の一例を示す模式図。
【図３】本発明に係るＩＣＰ発光分光分析装置の集光部の第２の実施形態の一例を示す模式図。
【図４】本発明に係るＩＣＰ発光分光分析装置の光学シミュレーションによる光源サイズを示す模式図。
【図５】本発明に係るＩＣＰ発光分光分析装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るＩＣＰ発光分光分析装置の好適な実施形態を、図１〜図６に基づいて詳述する。
【００１３】
図１は、本発明に係るＩＣＰ発光分光分析装置の一例を示す概念図である。
【００１４】
ＩＣＰ発光分光分析装置１は、誘導結合プラズマ発生部１０と、集光部２０と、分光器３０と、制御部５０とから概略構成されている。誘導結合プラズマ発生部１０は、スプレーチャンバ１１と、ネブライザー１２と、プラズマトーチ１３と、高周波コイル１４と、ガス制御部１５と、高周波電源１６とから概略構成されている。集光部２０は、誘導結合プラズマ発生部１０と分光器３０との間に配置され、第１の集光部２１と、第２の集光部２２と、スリット形状の入射窓（スリット型入射窓）２３と、入射スリット２４とを備えている。
【００１５】
分光器３０は、回折格子、ミラー等の光学部品３１と、検出器３３とを備えている。
【００１６】
ネブライザー１２内に供給されたキャリアガス（アルゴンガス）は、スプレーチャンバ１１内にネブライザー１２の先端から噴出され、キャリアガスの負圧吸引によって試料容器１７の溶液試料１７ａが吸い上げられ、ネブライザー１２の先端から試料が噴射される。噴射された溶液試料１７ａは、スプレーチャンバ１１内で粒子の均一化と気流の安定化が図られ、ガス制御部１５でコントロールされプラズマトーチ１３に導かれる。そして、高周波コイル１４に高周波電源１６から高周波電流を流し、溶液試料１７ａの試料分子（又は原子）は加熱・励起されて発光し、プラズマトーチ１３の上方で誘導結合プラズマ１８（以下、プラズマと述べる）を生成する。
【００１７】
溶液試料１７ａの分析対象となる元素をプラズマ１８により原子化又はイオン化された原子発光線は、原子発光線を集光する集光部２０に入射し、第１の集光部２１から入射スリット２４を通過して、第２の集光部２２およびスリット型入射窓２３を通過した後、分光器３０内に入射する。入射スリット２４は、第１の集光部２１を通過した原子発光線を通過させ、第２の集光部２２に送る役目をしている。
【００１８】
図２に示される第１の実施形態では、二つの独立した第１の集光部２１および第２の集光部２２の各々が集光レンズを含む。また、第１の集光部２１と第２の集光部２２との間に入射スリット２４が設けられ、集光部２０と分光器３０との境界部にスリット型入射窓２３が設けられている。
【００１９】
各構成の位置関係等の一例は以下の通りである。原子発光線の位置をＺ＝０とした場合、第１の集光部２１の位置はＺ＝９２．４１４ｍｍ、入射スリット２４の位置はＺ＝２５５ｍｍ、第２の集光部２２の位置はＺ＝２９７．８６１ｍｍ、スリット型入射窓２３の位置はＺ＝３１５ｍｍである。また、第１の集光部２１および第２の集光部２２の集光レンズは石英レンズを使用し、第１の集光部２１の集光レンズは曲率半径５５ｍｍ、厚み１５ｍｍ、焦点ｆ＝５８．９、有効口径２５ｍｍで、第２の集光部２２の集光レンズは曲率半径１０ｍｍ、厚み１０ｍｍ、焦点ｆ＝１２．２、有効口径８ｍｍである。
【００２０】
尚、上述の数値は一例であり、限定されない。
【００２１】
図３に示される第２の実施形態では、二つの独立した第１の集光部２１および第２の集光部２２の各々が、一つの凹面鏡２６と二つの平面鏡２７を含む。第１の実施形態と同様に、第１の集光部２１と第２の集光部２２との間に入射スリット２４が設けられ、集光部２０と分光器３０との境界部にスリット型入射窓２３が設けられている。
【００２２】
図４、表１および表２は光学シミュレーションに基づく内容並びに結果を示している。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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【００２５】
具体的に図４は、光学シミュレーションで用いた信号源のサイズとバックグランド源のサイズを示しており、信号である原子発光源のサイズは、縦４ｍｍ、横１０μｍの面光源を想定し、バックグランド発光源のサイズを、縦４ｍｍ、横５０００μｍの面光源を想定した。また、スリット型入射窓２３および入射スリット２４の大きさは、４ｍｍ×１０μｍを想定した。
【００２６】
表１は、光学シミュレーションの結果を示しており、信号強度は縦４ｍｍ、横１０μｍの面光源から４πＳｒの方位に合計２５Ｗの光が放射され、バックグランド強度は縦４ｍｍ、横５０００μｍの面光源から４πＳｒの方位に合計１Ｗの光が放射されるとして、入射スリット２４およびスリット型入射窓２３に入る信号強度とバックグランド強度を示している。
表２は、表1で計算されたＳ（＝信号強度）とＢ（＝バックグランド強度）からＳ／Ｂ比（＝Ｓ／Ｂ）の結果を示しており、入射スリット２４で得られるＳ／Ｂ比１．２２と較べてスリット型入射窓２３ではＳ／Ｂ比１３．６７となり約１０倍強のＳ／Ｂ比向上になる。
【００２７】
複数の集光部を構成する第１の集光部２１と第２の集光部２２を設け、第１の集光部２１と第２の集光部２２の間に入射スリット２４を設けることにより、原子発光線の周囲に存在するバックグランドを除去して原子発光線の信号対バックグランドの比（Ｓ／Ｂ）を向上させたＩＣＰ発光分光分析装置１を提供できる。
【００２８】
また、第１の集光部２１および第２の集光部２２について述べたが、Ｓ／Ｂ比を向上させるため一又は複数の他の集光部（第３の集光部、第４の集光部・・・）および他の入射スリットを設けても良い。
【００２９】
図６は、本発明に係るＩＣＰ発光分光分析装置のブロック図である。
【００３０】
分析対象となる元素をプラズマ１８により原子化又はイオン化された原子発光線は、原子発光線を集光する集光部２０に入射し、第１の集光部２１から入射スリット２４を通過して、第２の集光部２２およびスリット型入射窓２３を通過した後、分光器３０内に入射する。分光器３０を通過し、検出器３３で増幅信号に変換された原子発光線は、増幅演算部５１で演算され、制御部５０に測定データとして記録される。増幅演算部５１は、分光器３０に対しては波長掃引制御を行い、検出器３３に対しては検出器電圧や積分時間などの制御を行う。
【００３１】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係るＩＣＰ発光分光分析装置は、原子発光線の信号対バックグランドの比（Ｓ／Ｂ）向上させる用途に適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１：ＩＣＰ発光分光分析装置
１０：誘導結合プラズマ発生部
１８：誘導結合プラズマ
２０：集光部
２１：第１の集光部
２２：第２の集光部
２３：スリット型入射窓（入射窓）
２４：入射スリット
３０：分光器
３３：検出器
５０：制御部
【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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