(57)【要約】【課題】捕集管を冷却槽から引き上げて昇温する際に捕集管の外面に付着する霜による昇温速度の変化を抑制し、分析精度を高める。【解決手段】捕集用のＵ字管３１が引き上げられた位置で該Ｕ字管３１に空気流を送るファン３４を設け、分析が終了して次の分析のためにＵ字管３１が液体窒素槽３０に浸漬される前に、ファン３４によりＵ字管３１外面に付着している霜を除去して乾燥させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的元素の水素化物を生成する水素化物生成手段と、生成された水素化物をごく低い温度で冷却・液化させることで捕集し、その後に昇温することで前記水素化物を気化させる捕集手段と、その気化した水素化物を原子化して原子吸光を測定する分析手段と、を具備する水素化物発生原子吸光分析装置において、前記捕集手段は、
ａ）流通する水素化物を吸着する吸着材を充填した捕集用管路と、
ｂ）該捕集用管路を冷却するための冷却槽と、
ｃ）前記捕集用管路を前記冷却槽に出し入れするべく少なくともいずれか一方を移動させる駆動手段と、
ｄ）前記捕集用管路が前記冷却槽の外側に出された状態で該管路の外面を乾燥させる乾燥手段と、
を備えたことを特徴とする水素化物発生原子吸光分析装置。
【請求項２】
前記駆動手段により捕集用管路を冷却槽の外側に取り出し、その捕集用管路内の吸着材に捕集されていた水素化物の分析を分析手段により終了する毎に、前記乾燥手段を作動させることによって前記捕集用管路の外面を乾燥させる制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の水素化物発生原子吸光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目的元素の水素化物を生成する水素化物発生装置と原子吸光光度計とを組み合わせた水素化物発生原子吸光分析装置に関し、更に詳しくは、超低温での冷却・液化により目的元素の水素化物を一旦捕集し、その後に該成分を気化させて分析する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
砒素、アンチモン、セレン等の半金属元素を分析するために、従来より、水素化物発生原子吸光分析法が一般に利用されている。（例えば、非特許文献１参照）。図４は、従来知られている水素化物発生原子吸光分析装置の概略構成図である。この装置は、大別して、反応部１、除湿部２、捕集部３、及び分析部４から成る。分析部４はファーネス式原子吸光光度計である。
【０００３】
反応部１において、塩酸等の緩衝液を満たした反応槽１０にシリンジ１２により一定量のサンプル溶液を注入し、これに水素化硼素ナトリウム等の還元剤を添加する。すると、発生した水素により目的元素が還元されて水素化物ガスが発生する。反応槽１０にはキャリアガス供給管１１により略一定流量でキャリアガスとしてヘリウム（Ｈｅ）が送給され、このキャリアガスに乗って水素化物ガスが反応槽１０から除湿部２を経て捕集部３へと運ばれる。除湿部２では、冷却された不凍液等によって管路が冷却されており、流通するガス中に含まれる水分はここで結露して除去される。捕集部３においては、石英ウール等の吸着材３２が充填されたＵ字管３１が液体窒素槽３０に浸漬されることで極めて低い温度（水素化物の沸点以下）に冷却されており、Ｕ字管３１に水素化物ガスが到達すると、そのガス中の水素化物は液化して吸着材３２に捕集される。
【０００４】
充分に水素化物が捕集された後に、Ｕ字管３１は液体窒素槽３０から大気雰囲気中に引上げられる。すると、Ｕ字管３１の温度は徐々に上昇してゆき、吸着材３２に捕集されていた水素化物はその沸点に達した時点で気化し、キャリアガスに乗って分析部４の原子化部４１に設けられた加熱石英管４２の内部に導入される。導入された水素化物は加熱石英管４２の内部で原子化され、光源４０から発して加熱石英管４２の内部を通過する光のうちその元素に特有な波長の光を吸収する。従って、分光器４３によりこの波長の光を取り出して検出器４４で検出し、データ処理部４５においてその検出信号をデータ処理することにより、水素化物を検出することができる。
【０００５】
【非特許文献１】
“超低温捕集を用いた水素化物発生−原子吸光法によるＳｂ，Ｓｅの高感度分析”、島津アプリケーションニュース，Ｎｏ．Ａ３３３、［Ｏｎｌｉｎｅ］、株式会社島津製作所、［平成１５年１月２２日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｈｉｍａｄｚｕ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｕｐｐｏｒｔ／ｌｉｂ／ａｎ／２００２０９／ａ３３３．ｐｄｆ〉
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成において、吸着材３２に沸点の相違する複数の元素の水素化物が捕集されている場合、吸着材３２が昇温される過程で、その沸点の相違に応じて時間的にずれて各成分が検出される。これを利用することにより、目的元素と不所望の夾雑成分とを分離したり、或いは化学的な形態の相違する複数の成分を分離したりすることが可能である。図２は本装置で砒素の形態別分析を行った場合に得られるグラフの一例である。無機砒素（ｉＡｓ）、モノメチル化砒素（ＭＭＡ）、ジメチル化砒素（ＤＭＡ）、トリメチル化砒素（ＴＭＡ）はそれぞれ異なる沸点を有するため、図２に明らかなように、砒素の各形態は時間的に分離して現れる。
【０００７】
このような場合、沸点の相違する複数の成分がそれぞれ検出されるまでの時間（つまり保持時間）は、Ｕ字管３１を液体窒素槽３０から引き上げた後の昇温速度の関数となる。ところが、液体窒素槽３０から引き上げた直後のＵ字管３１はきわめて低温になっているため、室温に戻す過程でＵ字管３１の外面に触れた大気中の水蒸気が急速に冷却されて氷結する。複数の試料を連続的に測定するような場合、Ｕ字管３１の外面に氷（霜）が付着した状態で再び液体窒素槽３０に浸漬されるため、こうした繰り返しによってＵ字管３１の外面の氷は徐々に堆積して厚くなる。こうした状態に至ると、Ｕ字管３１を引き上げた後の昇温速度が遅くなるため、これが保持時間の変動の一因となって定性分析等に支障をきたす恐れがある。
【０００８】
本発明はかかる課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、Ｕ字管等の捕集部の昇温速度の変化を抑制し、それによって各成分の分析の精度を向上させることができる水素化物発生原子吸光分析装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明は、目的元素の水素化物を生成する水素化物生成手段と、生成された水素化物をごく低い温度で冷却・液化させることで捕集し、その後に昇温することで前記水素化物を気化させる捕集手段と、その気化した水素化物を原子化して原子吸光を測定する分析手段と、を具備する水素化物発生原子吸光分析装置において、前記捕集手段は、
ａ）流通する水素化物を吸着する吸着材を充填した捕集用管路と、
ｂ）該捕集用管路を冷却するための冷却槽と、
ｃ）前記捕集用管路を前記冷却槽に出し入れするべく少なくともいずれか一方を移動させる駆動手段と、
ｄ）前記捕集用管路が前記冷却槽の外側に出された状態で該管路の外面を乾燥させる乾燥手段と、
を備えたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態、及び効果】
本発明の好ましい一実施形態として、前記駆動手段により捕集用管路を冷却槽の外側に取り出し、その捕集用管路内の吸着材に捕集されていた水素化物の分析を分析手段により終了する毎に、前記乾燥手段を作動させることによって前記捕集用管路の外面を乾燥させる制御手段を備える構成とするとよい。
【００１１】
本発明に係る水素化物発生原子吸光分析装置では、捕集用管路を冷却槽に収容した状態で該管路に水素化物ガスを流すと、その水素化物は液化して吸着材に捕集される。その後に駆動手段により捕集用管路を冷却槽から取り出すと、捕集用管路は徐々に温度が上昇し、吸着材に捕集されていた水素化物はその沸点に達すると気化して分析手段の原子化部へと導入される。そうした昇温の過程で、大気中の水分が捕集用管路の外面に氷結し、霜状に成長する。例えば上記実施形態の構成では、制御手段の制御の下に、乾燥手段は、例えば１回の分析が終了する毎に、つまりは早くとも目的元素の水素化物が気化して吸着材から運び去られた後に作動して、上記のように管路の外面に付着している霜を除去する。そして、霜がほぼ完全に又はその殆どが除去された状態で、引き続いて次の試料の分析を行うために、駆動手段により捕集用管路は再び冷却槽に収容される。
【００１２】
従って、本発明に係る水素化物発生原子吸光分析装置によれば、捕集用管路が冷却槽から取り出されて霜が付着する度に次に冷却槽に収容される前にそれが除去されるので、捕集用管路の外面に氷が堆積して厚くなることを回避することができる。それによって、各分析毎の捕集用管路の昇温速度が安定するので、同一成分に対する保持時間の変動を抑制することができ、定性分析を始めとする分析精度の向上を図ることができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の一実施例である水素化物発生原子吸光分析装置について図１及び図３を参照して説明する。図１は本実施例の水素化物発生原子吸光分析装置の概略構成図、図３は本装置の特徴的な動作を示すフローチャートである。なお、既に説明した図４と同一の構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。
【００１４】
この水素化物発生原子吸光分析装置では、図１に示すように、制御部５により制御される昇降駆動部３３によってＵ字管３１は液体窒素槽３０に出し入れされるが、図１中に示す位置ａまでＵ字管３１が上昇した状態で該Ｕ字管３１が空気流に晒されるようにファン３４が設置されている。
【００１５】
図３に従って動作を説明する。初期状態として、昇降駆動部３３によりＵ字管３１は液体窒素槽３０に浸漬されているものとする。まず、反応部１の反応槽１０内での還元反応により、サンプル溶液に含まれる目的元素の水素化物ガスを発生させる。そして、キャリアガス供給管１１より略一定流量で供給するキャリアガスに乗せて、水素化物ガスを捕集部３まで運ぶ。水素化物ガスはＵ字管３１内で急速に冷却されて液化し、吸着材３２に捕集される（ステップＳ１）。
【００１６】
次に、昇降駆動部３３によりＵ字管３１は液体窒素槽３０から位置ａまで引上げられる（ステップＳ２）。その直後から、Ｕ字管３１の温度は徐々に上昇してゆき、吸着材３２に捕集されていた水素化物はその沸点に達した時点で気化し、キャリアガスに乗って分析部４の加熱石英管４２に導入され、原子吸光分析が行われる（ステップＳ３）。目的元素が複数存在する場合には、図２で説明したように、それぞれの沸点の相違によって順番に吸着材３２から気化し、原子吸光分析が行われる。
【００１７】
一連の分析が終了すると、制御部５はファン３４を作動させてＵ字管３１に空気流を送る（ステップＳ４）。即ち、上記ステップＳ２でＵ字管３１を引き上げたときにＵ字管３１は非常に低温となっているから、室温まで昇温される過程で周囲の空気中の水蒸気は急速に冷却されて氷結し、Ｕ字管３１の外面に霜状に付着する。こうして一旦付着した霜は単にＵ字管３１が略室温に戻ったとしてもすぐには昇華しないが、ファン３４により積極的に空気流を当てることによって昇華を促進させ、迅速に霜を除去することができる。また、こうしたＵ字管３１の乾燥と並行して、反応槽１０に入っていた緩衝液を一旦廃棄し、洗浄液を反応槽１０に導入して洗浄を行う（ステップＳ５）。これによって、次の分析の準備を行う。
【００１８】
そして、所定時間Ｕ字管３１を乾燥させ、反応槽１０の準備も整うと、緩衝液を反応槽１０に導入し、Ｕ字管３１を液体窒素槽３０に浸漬させて次の分析を開始する。このように複数回分析を繰り返しても、その分析の度にＵ字管３１は乾燥されて霜が除去されるので、Ｕ字管３１の外面に霜が堆積して厚くなることがなく、各分析の昇温速度を安定させることができる。なお、ファン３４からの送風によってＵ字管３１の外面を乾燥させているので、Ｕ字管３１やその内部の吸着材３２の温度が室温以上に上昇することもなく、次にＵ字管３１を液体窒素槽３０に浸漬させたときの降温にも支障をきたすことがない。
【００１９】
なお、上記実施例はいずれも本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行えることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による水素化物発生原子吸光分析装置の概略構成図。
【図２】水素化物発生原子吸光分析装置で砒素の形態別分析を行った場合に得られるグラフの一例。
【図３】本実施例による水素化物発生原子吸光分析装置の特徴的な動作を示すフローチャート。
【図４】従来の水素化物発生原子吸光分析装置の概略構成図。
【符号の説明】
１…反応部
１０…反応槽
１１…キャリアガス供給管
１２…シリンジ
２…除湿部
３…捕集部
３０…液体窒素槽
３１…Ｕ字管
３２…吸着材
３３…昇降駆動部
３４…ファン
４…分析部
４０…光源
４１…原子化部
４２…加熱石英管
４３…分光器
４４…検出器
４５…データ処理部
５…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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