(57)【要約】【課題】  補正用ランプを使用せずに、現実の測定状態に近い状態で波長補正を行なうことが可能な原子吸光分光光度計の波長補正方法、及びこの波長補正方法を用いた原子吸光分析法を提供する。【解決手段】  分析時のガスと同一ガスである燃焼ガス及び助燃ガスを一定流量でガス混合部２６に供給し、このガス混合部２６が生成したフレーム燃焼部２２の発光スペクトルを測定するステップと、発光スペクトルと分光器２３の設定波長とを比較するステップと、この比較により得られた波長のずれ量と、分光器２３に固有の補正式とを用い、分光器２３の設定波長の補正を行なうステップとを含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析時のガスと同一ガスである燃焼ガス及び助燃ガスを一定流量でガス混合部に供給し、該ガス混合部が生成したフレーム燃焼部の発光スペクトルを測定するステップと、
前記発光スペクトルと分光器の設定波長とを比較するステップと、
該比較により得られた波長のずれ量と、分光器に固有の補正式とを用い、前記分光器の設定波長の補正を行なうステップ
とを含むことを特徴とする原子吸光分光光度計の波長の補正方法。
【請求項２】
前記発光スペクトルの測定は、前記分析時に用いる燃焼ガス及び助燃ガスの流量と同じ流量で、前記燃焼ガス及び前記助燃ガスを前記ガス混合部に供給しながら実行することを特徴とする請求項１に記載の原子吸光分光光度計の波長の補正方法。
【請求項３】
前記分光器の設定波長と比較される前記発光スペクトルは、
分析すべき目的元素の固有波長に最も近いピーク波長を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の原子吸光分光光度計の波長の補正方法。
【請求項４】
燃焼ガスと助燃ガスとを一定流量でガス混合部に供給し、該ガス混合部が生成したフレーム燃焼部の発光スペクトルを測定するステップと、
前記発光スペクトルと分光器の設定波長とを比較するステップと、
該比較により得られた波長のずれ量と、分光器に固有の補正式とを用い、前記分光器の設定波長の補正を行なうステップと、
前記燃焼ガスと前記助燃ガスとが前記ガス混合部に供給され、前記フレーム燃焼部が形成されている状態において、測定試料を霧化して前記フレーム燃焼部に供給するステップと、
目的元素に固有の波長の光を前記フレーム燃焼部に当て、吸収される光量を測定するステップ
とを含み、前記吸収される光量から前記測定試料の濃度を定量することを特徴とする原子吸光分析法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原子吸光分光光度計に関し、特に、霧化した液体試料と燃焼ガス及び助燃ガスを混合して燃焼して、試料を原子化して分光分析するフレーム式原子吸光分光光度計の波長の補正方法、及びこのフレーム式原子吸光分光光度計の波長の補正方法を用いた原子吸光分析法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子吸光分光光度計の分光器として特定波長の単色光を得るためにモノクロメータが用いられる。一般的にモノクロメータは、回折格子やプリズムなどの波長分散素子と、入射光に対して波長分散素子の角度を変えるための回転駆動機構とを含んで構成されており、回転駆動機構により波長分散素子を回転させ、固定した出口スリットを介して所望の波長の単色光を取り出すようになっている。
【０００３】
モノクロメータにおける回折格子の回転駆動機構としては、サインバー機構による直線運動から回転運動への変換によるものや、ステッピングモータと減速ギア機構とを組み合わせた開ループ制御によるもの、或いは、ＤＣサーボモータを用いた閉ループ制御によるものなどが実用されている。
【０００４】
例えば、ステッピングモータと減速ギア機構とを組み合わせた回転駆動機構を有する構成では、回折格子の角度と出射光の波長との関係を示す光学的理論式と、ステッピングモータのモータ軸の回転角度とギア減速機構の出力である回転角度との設計上の関係とに基づき、モータの制御指示量である駆動パルス数と取り出される単色光の波長との理想的な対応関係を計算により求めることができる。
【０００５】
しかしながら、回転駆動機構の機械的な精度誤差や回折格子の格子定数やプリズムの屈折率の誤差、光学部品の設置誤差などの様々な要因から、取り出される波長の精度が損なわれることがあり、この対策として、重水素ランプの零次光と輝線スペクトル、或いは水銀ランプの数本の輝線スペクトルといった既知の波長を有するスペクトルを利用して、回転駆動機構系の制御指示値（例えば駆動ステッピングモータに送出する駆動パルス信号の個数）に対応して実際に得られるずれ量から、波長を補正する方法が一般的に行なわれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、原子吸光分光光度計では装置の小型化が進んでいる。それに伴って燃焼部やモータ、光源ランプなどの熱源と分光器との距離が必然的に近くなり、分光器や光学部品がそれらの発熱の影響を受けて、熱膨張や熱歪をおこして、波長精度を悪化させやすくさせている。
【０００７】
分光器が熱の影響を受けないようにするためには、断熱材を用いて熱影響を低減させる方法や、分光器自体を一定温度に温調させる方法などがあるが、いずれの方法もコストが掛かるといった問題を持っている。
【０００８】
そこで、燃焼状態で、重水素ランプや水銀ランプを用いた波長補正を行なうことで、熱影響も含めた波長補正を行なうことが考えられるが、この場合に、燃焼部の炎による輝線スペクトルの吸収がおこるため、この結果、波長補正そのものの精度が悪化してしまう。
【０００９】
一方、従来波長補正に使用されている重水素ランプや水銀ランプには、廃棄物処理法や電気・電子機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する欧州議会及び理事会指令（ＲｏＨＳ指令）に指定される環境規制対象物質が含まれているため、可能であるならばその使用を控えたい。
【００１０】
上記問題点を鑑み、本発明は、補正用ランプを使用せずに、且つ現実の測定状態に近い状態で、波長補正を行なうことが可能な原子吸光分光光度計の波長補正方法、及びこの波長補正方法を用いた原子吸光分析法を、従来の原子吸光分光光度計のハードウェア構成を何ら変更せずに、提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、（イ）分析時のガスと同一ガスである燃焼ガス及び助燃ガスを一定流量でガス混合部に供給し、このガス混合部が生成したフレーム燃焼部の発光スペクトルを測定するステップと、（ロ）発光スペクトルと分光器の設定波長とを比較するステップと、（ハ）この比較により得られた波長のずれ量と、分光器に固有の補正式とを用い、分光器の設定波長の補正を行なうステップとを含む原子吸光分光光度計の波長の補正方法であることを要旨とする。
【００１２】
本発明の第２の態様は、（イ）燃焼ガスと助燃ガスとを一定流量でガス混合部に供給し、このガス混合部が生成したフレーム燃焼部の発光スペクトルを測定するステップと、（ロ）発光スペクトルと分光器の設定波長とを比較するステップと、（ハ）この比較により得られた波長のずれ量と、分光器に固有の補正式とを用い、分光器の設定波長の補正を行なうステップと、（ニ）燃焼ガスと助燃ガスとがガス混合部に供給され、フレーム燃焼部が形成されている状態において、測定試料を霧化してフレーム燃焼部に供給するステップと、（ホ）目的元素に固有の波長の光をフレーム燃焼部に当て、吸収される光量を測定するステップとを含み、吸収される光量から測定試料の濃度を定量する原子吸光分析法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、補正用ランプを使用せずに、且つ現実の測定状態に近い状態で、波長補正を行なうことが可能な原子吸光分光光度計の波長補正方法、及びこの波長補正方法を用いた原子吸光分析法を、従来の原子吸光分光光度計のハードウェア構成を何ら変更せずに、提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１５】
又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１６】
（原子吸光分光光度計のハードウェア構成）
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る原子吸光分光光度計は、目的元素の共鳴線を含む輝線スペクトルを有する光を放出する光源ランプ２７と、光源ランプ２７からの光が通過するフレーム燃焼部２２と、フレーム燃焼部２２を形成するガス混合部（バーナ）２６と、フレーム燃焼部２２から輝線スペクトルを得る分光器２３と、分光器２３からの光を検知するための検出器２４と、装置全体を制御する制御部（ＣＰＵ／ＰＯＷＥＲ）２９と、分析結果を表示する表示部１３とを備える。光源ランプ２７には、一般には、中空陰極ランプや無電極放電管が用いられる。図示を省略しているが、光源ランプ２７には光源用電源が接続されていることは勿論である。
【００１７】
制御部（ＣＰＵ／ＰＯＷＥＲ）２９は、検出器２４で得た信号を増幅する信号処理部を内蔵している。図示を省略しているが、制御部（ＣＰＵ／ＰＯＷＥＲ）２９には、制御部（ＣＰＵ／ＰＯＷＥＲ）２９を介して分光器２３を制御操作する操作部が接続されている。ガス混合部（バーナ）２６には、ガス混合部（バーナ）２６に供給されるガスを制御するガスコントロール部２５が接続され、ガスコントロール部２５には燃料ガスと助燃ガスが供給される。燃料ガスとしては、例えばアセチレンガス（Ｃ2Ｈ2）、第１助燃ガスとして例えば空気、第２助燃ガスとして例えば一酸化二窒素ガス（Ｎ2Ｏ）が用いられる。フレーム燃焼部２２の近傍には点火部２８が配置され、所定混合比のアセチレンと空気をガス混合部（バーナ）２６に供給して、点火部２８により、点火される。
【００１８】
図示していないが、ガス混合部（バーナ）２６の近傍にはフレーム燃焼部２２に測定試料を供給するための試料供給装置が設けられている。測定試料は、試料供給装置で霧化され、燃焼ガス及び助燃ガスと混合し、これをガス混合部（バーナ）２６で燃焼する。一つの炎の中で温度が異なるので、元素によって分析しやすい箇所がある。このため、ガス混合部（バーナ）２６の高さは調整可能なようになっている。
【００１９】
光源ランプ２７から出射した目的元素に固有の波長の光はフレーム燃焼部２２により原子化された試料を通過し、その際に試料の種類に応じた波長で、試料の量に応じた量の吸収を受ける。制御部（ＣＰＵ／ＰＯＷＥＲ）２９に内蔵された信号処理部は、この検出信号を基に特定波長光に対する吸光度を算出し、更に所定の演算処理を行なうことにより定量分析を実行する。使用者は、入力装置を通じて制御部（ＣＰＵ／ＰＯＷＥＲ）２９に指示を与え、表示部１３により分析結果等を見る。
【００２０】
（原子吸光分光光度計の波長補正方法）
次に、本発明の実施の形態に係る原子吸光分光光度計の波長補正方法を説明する：
（イ）  光源ランプ２７を消灯し、ガスコントロール部２５において燃焼ガスとして使用するアセチレンガスと、助燃ガスとして使用する空気の流量を予め定めた値に設定し、これらのガスをガス混合部２６に供給する。アセチレンガス及び空気は、例示であり、他のガスとの組み合わせ等でも構わない。ただし、この燃焼ガス及び助燃ガスは、分析時の燃焼ガス及び助燃ガスと同一のガスとするのが好ましい。その後、点火部２８によって、ガス混合部２６に点火を行ない、燃焼を開始してフレーム燃焼部２２を形成する。
【００２１】
（ロ）  予め定めた時間（熱影響が安定する時間）の後、分光器２３の出力光を検出器２４で検出し、フレーム燃焼部２２における炎の発光スペクトルを測定する。
【００２２】
（ハ）  その後、制御部（ＣＰＵ／ＰＯＷＥＲ）２９において、予めインプットされた分光器２３の設定波長と、実測された炎の発光スペクトルの波長を比較する。
【００２３】
（ニ）  この比較により得られた波長のずれ量と、分光器２３に固有の補正式とを用い、分光器２３の設定波長の補正を行なうステップ。分光器２３に固有の補正式は、制御部（ＣＰＵ／ＰＯＷＥＲ）２９に、予めインプットしておく。
【００２４】
図２は、燃焼ガスとしてアセチレンを１．８L/min、助燃ガスとして空気を１５Ｌ／minで供給した場合のフレーム燃焼部２２における炎の発光スペクトルを示す。図２中、黒塗りの四角形はバーナ高さ２ｍｍの場合であり、黒塗りの菱形はバーナ高さ７ｍｍの場合である。波長３１０ｎｍにおいてＯＨ帯スペクトルが、波長３９０ｎｍにおいてＣＮ帯スペクトルが、波長４７０ｎｍにおいてＣ２帯スペクトルが、波長５１０ｎｍにおいてＣ２帯スペクトルが、波長５５０ｎｍにおいてＣ２帯スペクトルが、それぞれ観測される。したがって、予めインプットされた分光器２３の設定波長と、図２に示すように実測された炎の発光スペクトルの波長とのずれ量を比較し、予めインプットされた補正式に従い分光器２３の設定波長の補正を行なうことができる。
【００２５】
図２では、５つの主ピーク波長を示したが、設定波長の補正に際しては、この５つの主ピーク波長をすべて用いても良く、その一部の主ピーク波長を用いても良い。簡単には、各元素毎の測定波長は決まっているので、分析すべき目的元素の測定波長に最も近い主ピーク波長を選んで設定波長の補正をすれば良い。
【００２６】
例えば、測定波長λMES＝３２８．１ｎｍの銀（Ａｇ）や、測定波長λMES＝３２４．８ｎｍの銅（Ｃｕ）を測定する場合は、この波長に最も近いＯＨ帯スペクトル（３１０ｎｍ付近）を用いて分光器の設定波長の補正を行なえば良い。同様に、測定波長λMES＝４６０．７ｎｍのストロンチウム（Ｓｒ）を測定する場合は、この波長に最も近いＣ２帯スペクトル（４７０ｎｍ付近）を用いて分光器の補正を行ない、測定波長λMES＝５８９．０ｎｍのナトリウム（Ｎａ）を測定する場合は、この波長に最も近いＣ２帯スペクトル（５５０ｎｍ付近）で分光器の設定波長の補正を行なうようにすれば良い。
【００２７】
又、測定波長λMES＝３５７．９ｎｍのクロム（Ｃｒ）を測定する場合は、この波長に近いＯＨ帯スペクトル（３１０ｎｍ付近）又はＣＮ帯スペクトル（３９０ｎｍ付近）のいずれか、又は両方を用いて分光器の補正を行なうようにすれば良く、測定波長λMES＝４２２．７ｎｍのカルシウム（Ｃａ）を測定する場合は、この波長に近いＣＮ帯スペクトル（３９０ｎｍ付近）又はＣ２帯スペクトル（４７０ｎｍ付近）のいずれか、又は両方を用いて分光器の補正を行なうようにすれば良い。即ち、原子吸光分光光度計の機種にもよるが、原子吸光分析で測定可能な特定元素は６０種程度あるが、各元素毎の測定波長は決まっているので、これらの波長に最も近い炎の発光スペクトルを用いて分光器の補正を行なえば良い。このとき、ガスの流量等の燃焼条件も分析すべき目的元素の測定条件と同等な条件で行なえば、より信頼性の高い波長補正が可能になる。
【００２８】
但し、図２から、バーナ高さ２ｍｍの場合の方が、バーナ高さ７ｍｍの場合よりも発光エネルギが大きいことがわかる。このため、波長補正時のバーナ高さは、一般に各元素の測定条件として定められているバーナ高さよりも低めの高さで測定するのが好ましい。
【００２９】
図示を省略しているが、制御部（ＣＰＵ／ＰＯＷＥＲ）２９は記憶装置を備える。この記憶装置に各元素の測定条件（燃焼条件）と、波長補正時の燃焼条件を記憶しておき、制御部（ＣＰＵ／ＰＯＷＥＲ）２９により、ガス混合部（バーナ）２６とガスコントロール部２５とを自動的に制御するようにしても良い。
【００３０】
フレーム式原子吸光分光光度計では、分析感度や安全性、使いやすさ、コストなどの点が考慮された結果、燃焼ガスとしてはアセチレンや水素が使用され、助燃ガスとしては、空気もしくは亜酸化窒素を使用することが一般的となっている。これらの燃焼ガスと助燃ガスの混合気体を燃焼させた際には、図２に示すように、Ｎ2、ＣＯ、Ｈ2Ｏなどの様々な分子が生成されるが、この内ＯＨやＣＮ、Ｏ2については、原子吸光分光光度計を使用する紫外〜可視の波長域において強い発光を示す分子であり、燃焼ガスと助燃ガスを一定のガス混合比で燃焼させれば、その発光スペクトルを複数の特定波長において確認することができる。よって、重水素ランプ又は水銀ランプの輝線スペクトルの代わりに、フレーム燃焼部２２における炎の発光スペクトルを用いることによって、分光器の波長補正を行なうことが可能となる。
【００３１】
図２においては、燃焼ガスと助燃ガスをアセチレンガスと空気に特定したが、装置に複数の燃焼ガスと助燃ガスを使用することがある場合には、それらの組合せと、混合比とそのときに得られる発光スペクトルを予め求めておくことで、実際に測定で使用する燃焼ガスと助燃ガスを選択して補正を行なうことが可能となる。
【００３２】
特に、ガスの種類によって燃焼部の温度が変わり、熱影響も変わってくるので、実際に測定で使用するガスを用いることで、より正確な補正が可能となる。
【００３３】
以上のように、本発明の実施の形態に係る原子吸光分光光度計の波長補正方法によれば、フレーム式原子吸光分光光度計が通常装備するハードウェアをそのまま利用して、実際の測定条件と等価な状況で波長補正を行なうことが可能なので、フレーム燃焼部２２や各部品から発熱の影響を含めた分光器２３の設定波長の補正を、安価に、環境規制対象物質を含んだランプを使用することなく実施することが可能となる。
【００３４】
（原子吸光分析法）
次に、本発明の実施の形態に係る原子吸光分光光度計の波長補正方法を用いた原子吸光分析法を説明する：
（イ）  先ず、光源ランプ２７を消灯し、ガスコントロール部２５を用いて、燃焼ガスと助燃ガスとを一定流量でガス混合部２６に供給し、このガス混合部２６が生成したフレーム燃焼部２２の発光スペクトルを分光器２３を介して検出器２４で測定する。
【００３５】
（ロ）  次に、この発光スペクトルと分光器２３の設定波長とを比較する。
【００３６】
（ハ）  更に、この比較により得られた波長のずれ量と、分光器２３に固有の補正式とを用い、分光器２３の設定波長の補正を行なう。
【００３７】
（ニ）  フレーム燃焼部２２の高さ及び角度の調整が必要な場合は、必要に応じて一旦、フレーム燃焼部２２を消火し、必要な調整を行なう。その後、燃焼ガス及び助燃ガスとを、ガスコントロール部２５を用いて一定流量として、ガス混合部２６に再び供給し、再点火し、ガス混合部２６で燃焼させフレーム燃焼部２２を再形成する。更に、測定試料を試料供給装置（図示省略）で霧化してフレーム燃焼部２２に供給する（なお、フレーム燃焼部２２の高さ及び角度の調整が不要な場合は、設定波長の補正後もフレーム燃焼部２２の燃焼状態を維持し、直ちに、測定試料を霧化してフレーム燃焼部２２に供給しても良い。）。
【００３８】
（ホ）  そして、光源ランプ２７を点灯し、目的元素に固有の波長の光をフレーム燃焼部２２に当て、吸収される光量を分光器２３を介して検出器２４で測定し、吸収される光量から測定試料の濃度を、制御部（ＣＰＵ／ＰＯＷＥＲ）２９が内蔵する信号処理部で定量する。
【００３９】
以上のように、本発明の実施の形態に係る原子吸光分析法によれば、フレーム式原子吸光分光光度計が通常装備するハードウェアをそのまま利用して、実際の測定条件と等価な状況で波長補正を行ない、その波長補正された分光器を用いて原子吸光分析が可能となるので、フレーム燃焼部２２や各部品から発熱の影響を含めた分光器２３の設定波長の補正を、実際の原子吸光分析の状況と同じ状態で実行することが可能になるので、信頼性の高い原子吸光分析が実現できる。
【００４０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係る原子吸光分光光度計の構造の概略を説明する模式なブロック図である。
【図２】燃焼ガスとしてアセチレンを、助燃ガスとして空気を用いた場合のフレーム燃焼部における炎の発光スペクトルである。
【符号の説明】
【００４２】
１３…表示部
２２…フレーム燃焼部
２３…分光器
２４…検出器
２５…ガスコントロール部
２６…ガス混合部
２７…光源ランプ
２８…点火部
２９…制御部（ＣＰＵ／ＰＯＷＥＲ）
【図１】
2008224237.tif 000003
【図２】
2008224237.tif 000004