(57)【要約】【課題】半金属元素を高感度で分析でき、目的成分を形態別に定量分析が可能な水素化物導入システムを提供する。【解決手段】水素化物発生器１で生成した水素化物はキャリアガスにより除湿部３に導入される。除湿部３で除湿された水素化物を含むキャリアガスは捕集部５に導入され、水素化物は捕集管６で捕集される。捕集管６は気化部７に移動され、温度調節器８により気化部７の温度を上昇させていき、水素化物の沸点より高温に達すると、吸着された水素化物が気化し、原子吸光分光光度計やＩＣＰ発光分光分析装置等の検出器１０に導入される。水素化物は化合物が異なると沸点も異なるため、気化部７の温度を上昇させていくと、沸点の低い化合物から順に気化され、形態別に定量を行うことが可能となる。また、捕集部５で捕集される水素化物の量は、水素化物発生器１に導入される試料量に比例するため、試料の導入量を増やすことにより感度の向上が可能となる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体試料中の元素を還元して水素化物に変換する水素化物発生器と、該水素化物発生器で試料から発生した水素化物の沸点より低温に設定した捕集部と、該捕集部で捕集された水素化物を気化するための温度調節機能を有した気化部とを備えたことを特徴とする水素化物導入システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は原子吸光分光光度計、ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光分析装置等の元素分析装置の試料導入システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣＰ発光分光分析装置においては、溶液試料を霧化し、この霧化試料を高周波コイルによる高周波磁界により励起発光させて分析を行う。ところが、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｂｉなどの半金属元素は、霧化試料を高周波コイルによる高周波磁界により励起発光させるだけでは感度が不足し、分析ができない。このため、かかる元素の分析では、水素化物発生器を用いた水素化物導入システムによって元素を還元し、気体の水素化物に変換して分析する必要がある（たとえば【特許文献１】参照）。
【０００３】
この従来における水素化物発生器の部分を取り出してその構成を示すと図２のとおりである。水素化物発生器２０のジョイント部２５に液体試料２１、水素化剤、およびキャリアガスを共に導入すると、反応管２６を通過する際に液体試料２１と水素化剤の大部分は反応して水素化物が生成するとともに、未反応の一部の水素化剤や液体試料はそのまま気液分離室２８内に導入される。気液分離室２８は、反応管２６で得られる水素化物２９と反応残留液３０とを分離するとともに、分析感度を安定化させるためのものであり、この気液分離室２８から気体の水素化物２９がプラズマトーチに向けて送出されるものである。なお、気液分離室２８の下部には、液面レベル調整用のＳ字管３２と、試料液交換時に反応残留液３０を排出する急速排出管３３の各一端がそれぞれ接続され、Ｓ字管３２と急速排出管３３との各他端は、いずれもドレインタンク３５に開口している。また、急速排出管３３の途中には、反応残留液３０の強制排出用のペリスタル式のポンプ３４が設けられている。
【０００４】
液体試料２１は連続的に反応管２６に送り込まれ、気液分離室２８で水素化物２９と反応残留液３０に分離された後、随時ＩＣＰ発光分光分析装置の検出器に導入される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２４９７８３号公報（第２−３頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水素化物発生器を用いた原子吸光分光光度計やＩＣＰ発光分光分析装置では、装置の検出感度は試料中の目的成分が水素化物発生器の反応部で水素化物に変化するまでに要する時間、並びに水素化物の発生量に依存するため、自ずと限界値を持つ。また、試料に対しては、通常予備還元等の前処理が施されるため、試料中における目的成分の化学種が変化し、その形態分析は困難となる。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、原子吸光分光光度計やＩＣＰ発光分光分析装置等の元素分析装置において、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｂｉなどの半金属元素を高感度で分析でき、目的成分を形態別に定量分析が可能な水素化物導入システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明の水素化物導入システムは、液体試料中の元素を還元して水素化物に変換する水素化物発生器と、水素化物発生器で試料から発生した水素化物の沸点より低温に設定した捕集部と、捕集部で捕集された水素化物を気化するための温度調節機能を有した気化部とを備えている。
【０００９】
水素化物発生器で発生した水素化物を、その沸点より低温に設定された捕集部に導入することにより、水素化物を凝縮して捕集する。これにより水素化物を濃縮することができる。捕集される水素化物の量は、水素化物発生器に導入される試料量に比例するため、濃縮することにより試料の導入量を増やすことができ、分析を高感度で行うことを可能とする。次に、捕集した水素化物を温度調節された気化部に導入する。形態の異なる各種水素化物は異なった沸点を有しており、気化部の温度を順次上昇させていくことにより、沸点の低い水素化物から順に気化され、検出されることとなる。よって、検出される信号の出現時間が異なるため、それぞれの信号を処理することで形態別の定量を行うことが可能となる。また、捕集部に低温で吸着された水素化物は気化部で脱着されるが、この気化部を温度調節することにより、得られる検出信号の再現性と安定性が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の水素化物導入システムの一実施例の概略構成図を示したものであり、水素化物発生器１と、除湿部３と、捕集部５と、気化部７および検出器１０から構成されている。水素化物発生器１は図２に示したものと同様の構成であり、液体試料２１と水素化剤、キャリアガス等の導入機構、反応管２６、生成した水素化物と反応残留液とを分離する気液分離室２８等を有している。捕集部５は石英ウールなどの表面積の大きな吸着剤を内部に持つ捕集管６を有している。気化部７は温度調節器８により温度調節が行われる。捕集部５と気化部７は連結管９により連結されている。検出器１０は原子吸光分光光度計やＩＣＰ発光分光分析装置等の検出器である。
【００１１】
水素化物発生器１で生成した水素化物はキャリアガスにより除湿部３に導入される。キャリアガスは発生した水素化物以外に水分を含むため、そのまま捕集部５に導入されると氷結し、部品の破損や測定上のトラブルの原因となる。これを防ぐため、冷却した不凍液や乾燥剤等を用いてキャリアガスの除湿を行う。除湿部３で除湿された水素化物を含むキャリアガスは捕集部５に導入される。捕集部５内の捕集管６は液体窒素で冷却され、各種水素化物の沸点より低温の状態に保たれており、捕集管６で水素化物は凝縮し吸着される。ここで、各種水素化物を捕集管６で濃縮することができる。
【００１２】
水素化物を吸着した捕集管６は連結管９を通って気化部７へと移動される。捕集管６に吸着された水素化物の脱着を安定化するため、気化部７は温度調節器８を有している。温度調節器８により気化部７の温度を上昇させていき、水素化物の沸点より高温に達すると、吸着された水素化物が気化し、キャリアガスにより原子吸光分光光度計やＩＣＰ発光分光分析装置等の検出器１０に導入される。水素化物は化合物が異なると沸点も異なるため、気化部７の温度を上昇させていくと、沸点の低い化合物から順に気化されるため、検出器１０で得られる信号の出現時間も異なる。よって、気化部７の温度上昇時間と検出器１０で得られる信号の出現時間のそれぞれの信号を処理することで、どのような水素化物の信号であるかという、形態別に定量を行うことが可能となる。
【００１３】
捕集部５で捕集される水素化物の量は、水素化物発生器１に導入される試料量に比例するため、試料の導入量を増やすことにより感度の向上が可能となる。また、捕集部５に低温で吸着された水素化物は気化部７で脱着されるが、この気化部７を温度調節器８で温度調節することにより、得られる信号の再現性と安定性を向上させることができる。
【００１４】
捕集管６は複数本用意されており、１本の捕集管６が気化部７に移動した後は、新たな捕集管６が除湿部３より導入される水素化物を捕集する。これにより、試料から発生する水素化物を連続して捕集することができ、試料の連続分析が可能となる。
【００１５】
本発明の水素化物導入システムを原子吸光分光光度計に接続し、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｅ化合物を測定したときの測定結果を図３、４および５に示す。すべての測定とも気化部７は室温である。図３は４種類のＡｓ化合物を分析した例である。それぞれ濃度１０ｐｐｂの液を１ｍｌ混合し導入した。その結果、４つのピークが現れており、異なる化合物を完全に分離して測定が可能であることを示している。図４は、Ｓｂ化合物の濃度１０ｐｐｂの液を０．５ｍｌ導入したときの結果である。きれいなピークが得られていることがわかる。図５は、Ｓｅ化合物の濃度１０ｐｐｂの液を０．５ｍｌ導入したときの結果である。この場合もきれいなピークが得られていることがわかる。
【００１６】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行うことができる。例えば、捕集部５に冷却機能と加熱機能の両方を備えることにより、捕集部５に気化部７の機能も持たせることができ、捕集部５と気化部７を一体化させることができる。この場合には試料を連続して分析する能力は損なわれるが、捕集管６を移動させる必要が無く、装置の構成も簡単にできる。沸点が大きく異なる混合物を分析する場合、気化部７の温度を低くして分析を開始するが、温度が低い状態が長いと高沸点成分の信号はブロードになってしまい、感度が低下してしまう。このような場合には気化部７の温度制御を可変とし、プログラムにより温度の上昇速度を制御可能とすることにより、高沸点成分の測定のタイミングで気化部７の温度を上昇させ、信号強度を増大させることができる。また、測定後に気化部７を高温にするようプログラムすることにより、捕集管６のクリーンアップと、不可避的に取り込まれる水分の速やかな乾燥を促すことが可能となる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、水素化物発生器で発生した水素化物を、その沸点より低温に設定された捕集部に導入して濃縮し、捕集した水素化物を温度調節された気化部で気化するので、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｅ等の半金属元素を高感度で形態別に再現性よく分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水素化物導入システムの一実施例の概略構成図である。
【図２】従来の水素化物発生器の構成図である。
【図３】本発明の水素化物導入システムを原子吸光分光光度計に接続し、Ａｓ化合物を分析した時の結果である。
【図４】本発明の水素化物導入システムを原子吸光分光光度計に接続し、Ｓｂ化合物を分析した時の結果である。
【図５】本発明の水素化物導入システムを原子吸光分光光度計に接続し、Ｓｅ化合物を分析した時の結果である。
【符号の説明】
１−−−水素化物発生器
３−−−除湿部
５−−−捕集部
６−−−捕集管
７−−−気化部
８−−−温度調節器
１０−−−検出器
【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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