(57)【要約】【課題】本発明は、分析操作の手順が簡単であり、短時間に分析ができ、また、低コストで分析処理を実現することのできる成分分析方法及び成分分析装置を提供すること。【解決手段】本発明の成分分析方法及び成分分析装置においては、被分析対象物体に近接して配置された大気圧プラズマ源２にヘリウムガスを供給しつつ、電源４より高周波電力を供給することにより、プラズマ５を発生させて、プラズマ５にさらされた被分析対象物体を発光させる。その光は光ファイバ６を通じてフィルタ７、フォトダイオード８に導かれて光電変換される。光電変換された信号が制御装置９に送られ、制御装置９は被分析対象物体に特定の元素が含まれているか否かを判定するよう構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の元素に対して大気圧下でプラズマを照射したときの波長と発光強度との関係から発光強度のピーク値を有する特定の波長を選定する選定ステップ、
大気圧下でプラズマを被分析対象物体に照射し、前記選定ステップで選定された波長において前記被分析対象物体の発光強度を測定するモニタリングステップ、及び
前記モニタリングステップにおける測定された発光強度と、前記選定ステップにおける波長の発光強度とを比較して、前記被分析対象物体に含まれる前記元素の有無を判定する判定ステップ、
を有することを特徴とする成分分析方法。
【請求項２】
前記特定の元素が鉛元素であり、前記特定の波長が４２７ｎｍ、６６６ｎｍ若しくは７３０ｎｍであり、前記特定の波長において発光強度が発光ピークを有するとき、前記被分析対象物体が鉛元素を含むと判定する請求項１に記載の成分分析方法。
【請求項３】
前記モニタリングステップにおいて、前記放電電極のアーク放電により前記被分析対象物体の発光強度を測定する請求項１に記載の成分分析方法。
【請求項４】
前記モニタリングステップにおいて、複数の波長における前記被分析対象物体の発光強度のそれぞれを測定し、前記判定ステップにおいて、前記被分析対象物体に含まれる複数の元素のそれぞれの有無を判定する請求項１に記載の成分分析方法。
【請求項５】
前記モニタリングステップの前段階において、前記被分析対象物体を研磨する研磨ステップを有し、前記研磨ステップにおいて前記被分析対象物体の表面に研磨粉が分散配置される請求項１に記載の成分分析方法。
【請求項６】
前記モニタリングステップの前段階において、前記被分析対象物体を研磨具を用いて研磨する研磨ステップを有し、前記モニタリングステップにおいて、前記研磨ステップで用いた前記研磨具の研磨面にある前記被分析対象物体に前記プラズマを照射して、前記プラズマによる前記被分析対象物体の発光強度を測定する請求項１に記載の成分分析方法。
【請求項７】
前記判定ステップにおいて前記元素の有無を判定した後、当該判定結果に応じて外部に報知する報知ステップを有する請求項１に記載の成分分析方法。
【請求項８】
前記判定ステップにおいて前記元素の有無を判定した後、当該判定結果に応じて被分析対象物体に特定のマークを施すマークステップを有する請求項１に記載の成分分析方法。
【請求項９】
前記モニタリングステップの前段階において、被分析対象物体にプラズマを照射して前記被分析対象物体表面の汚れを除去するステップを有する請求項１に記載の成分分析方法。
【請求項１０】
被分析対象物体を載置する試料台、
内部にガス流路を有する放電電極、
前記放電電極にガスを供給するガス供給部、
前記放電電極に電力を供給する電源、
前記放電電極と前記被分析対象物体との間に生じるプラズマに近接して配置される発光入力部を有し、プラズマの照射により生じる前記被分析対象物体からの光を透過する透光材料で形成された透光部、
前記透光部からの光における特定の波長の光のみを透過するフィルタ、及び
前記フィルタを透過した光の発光強度を測定し、前記被分析対象物体に含まれる特定の元素の有無を判定する制御装置、
を具備することを特徴する成分分析装置。
【請求項１１】
前記特定の元素が鉛元素であり、前記特定の波長が４２７ｎｍ、６６６ｎｍ若しくは７３０ｎｍであり、前記特定の波長において発光強度が発光ピークを有するとき、前記制御装置は前記被分析対象物体が鉛元素を含むと判定し、当該データを記憶するよう構成された請求項１０に記載の成分分析装置。
【請求項１２】
前記放電電極が前記電源から高周波電力が供給される電極であり、前記放電電極のプラズマに対向する端部に誘電体が形成された請求項１０に記載の成分分析装置。
【請求項１３】
前記透光部が、透過波長の異なる複数のフィルタのそれぞれに被分析対象物体からの光を入射するよう構成され、前記フィルタを透過したそれぞれの光について前記制御装置により発光強度が測定されて、前記被分析対象物体に含まれる検出すべき複数の元素のそれぞれの有無を検知するよう構成された請求項１０に記載の成分分析装置。
【請求項１４】
前記放電電極の外周面に光を透過する材料で形成された透光部が設けられ、かつ前記放電電極のプラズマに対向する端部に光を透過する材料で形成された発光入力部が形成され、前記発光入力部からの光が前記透光部を介してフィルタに入射するよう構成された請求項１０に記載の成分分析装置。  
【請求項１５】
前記放電電極の外周面覆うように光を透過する材料で形成された筒状の透光部が設けられ、かつ前記放電電極のプラズマに対向する端部に光を透過する材料で形成された発光入力部が形成されており、さらに前記透光部の外周面を覆うように接地された導体部が設けられた請求項１０に記載の成分分析装置。
【請求項１６】
前記放電電極のプラズマに対向する端部が被分析対象物体に対して所望の距離を有するよう前記放電電極にスペーサを設けた請求項１０に記載の成分分析装置。
【請求項１７】
前記放電電極のプラズマに対向する端部にスイッチが設けられており、前記スイッチが検査時に被分析対象物体に接触して分析処理が稼動するよう構成された請求項１０に記載の成分分析装置。
【請求項１８】
前記放電電極の外部に排気路を有し、一体的に構成された請求項１０に記載の成分分析装置。
【請求項１９】
前記放電電極のプラズマに対向する端部にミラー、レンズ、及び光検知素子を有するモニター部を設けた請求項１０に記載の成分分析装置。
【請求項２０】
前記制御装置が前記元素の有無を判定した後、当該判定結果に応じて外部に報知する報知手段をさらに有する請求項１０に記載の成分分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の元素の成分分析方法及び成分分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気・電子製品に使用される一般的な回路基板において、プリント基板やフィルム基板上に実装された様々な回路部品ははんだを用いて接続されている。このような回路部品を基板に接続するためのはんだとしては、作業性および製品の信頼性の点から、鉛を多く含有する錫・鉛共晶はんだが広く使われてきた。
【０００３】
このような鉛を含有するはんだを使用した回路基板を持つ使用済の電気・電子製品を廃棄する場合、屋外に放置したり、埋立て処分とすると、廃棄された製品から溶け出した鉛によって、地下水が汚染されて飲料水に混入し、人体に悪影響を及ぼす恐れがある。したがって、鉛を含有するはんだを使用した回路基板を持つ使用済の電気・電子製品は、鉛を含む汚染水が漏出しないよう、管理された管理型処分場に埋立て処分されている。
環境汚染をより確実に防止するためには、使用済の電気・電子製品を解体して分別し、回路基板を取り出した後、その回路基板から鉛を分離回収することが好ましい。しかし、鉛の分離回収には時間と労力が必要であり、リサイクルした鉛はかなり高い分離回収コストがかかっていた。
【０００４】
近年、使用済の電気・電子製品を解体して取り出した廃棄すべき回路基板（以下、廃回路基板と略称する）を破砕した後、そこで得られた破砕物を乾留して回収する化学的な回収方法が用いられてきている。この化学的な回収方法によって、配線材料やメッキ材料として用いられている金、銀、銅、パラジウムといった比較的高価な金属（有価金属）を回収するリサイクルが行われ始めている。この際、廃回路基板に通常含まれるガラス等のケイ素化合物が、スラグとして回収される。このスラグは、例えばセメント原料等として有効にリサイクルすることができる。しかし、廃回路基板が鉛を含む場合、スラグに鉛が混入する。そのため、このスラグをセメント原料等として有効に活用するためには、鉛を分離回収する必要がある。しかしながら、現在のところ、このような鉛を含むスラグも、鉛の分離回収コストの問題から、リサイクルされずに管理型処分場に埋立てされているのが現状である。
【０００５】
そこで、近年、環境汚染を確実に防止し、リサイクルを容易に行うことができるよう、錫・鉛共晶はんだから、鉛を含有しないはんだ、いわゆる鉛フリーはんだへの切替えが進められている。特に、回路基板の製造会社では各社とも、錫・鉛共晶はんだから鉛フリーはんだへの切替えを精力的に進めている。鉛フリーはんだを使用した廃回路基板を破砕して乾留すれば、有価金属を回収することができると共に鉛を含まないスラグを回収することができる。このため、回収されたスラグをセメント原料等として有効に活用することができる。
【０００６】
現在知られている実用的な鉛フリーはんだは、錫・鉛共晶はんだと比べて融点が高い。例えば、現在鉛フリーはんだの主流になると考えられているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系鉛フリーはんだは融点が２１６〜２２０℃であり、錫・鉛共晶はんだは融点が１８３℃程度である。このように、鉛フリーはんだは錫・鉛共晶はんだと比べて融点が高いため、鉛フリーはんだを用いた場合には高い温度ではんだ付け作業を行う必要がある。したがって、回路部品の中には、従来のはんだ付け作業温度に対しては耐熱性を有しているものであっても、このような高いはんだ付け作業温度に対しては耐熱性に問題がある回路部品も存在する。また、回路部品のリードの材料や形状によってははんだ付け作業後に個別に信頼性試験による確認が必要な場合がある。
【０００７】
したがって、回路基板やそれを用いた製品に使用するはんだの全てを鉛フリーはんだに置換えることは難しく、一部の回路基板においては鉛含有はんだが使用されている。また、既に製造されて使用されている電気・電子製品には鉛含有はんだを用いた製品が数多く存在する。このために、使用済の電気・電子製品を解体して分別し、回路基板を取出す作業現場においては、鉛含有はんだを用いた回路基板と鉛フリーはんだを用いた回路基板とが混在することは避けられない状況である。
【０００８】
鉛フリーはんだを使用した廃回路基板を分別する有効な手段がなければ、鉛含有はんだを用いた回路基板と鉛フリーはんだを用いた回路基板とが混在したままでリサイクルや廃棄処理を行うことになる。このような処理を行う結果、次のような問題が生じる。
まず、鉛フリーはんだを用いた廃回路基板のみであれば、廃回路基板の破砕および乾留によって得られるスラグを、例えばセメント原料等として有効に活用することができる。しかしながら、鉛フリーはんだを用いた廃回路基板と鉛含有はんだを用いた回路基板が混在していると、スラグに鉛が混入し、セメント原料等として有効に活用できなくなる。したがって、せっかく鉛フリーはんだを使用した回路基板も、有価金属を回収した後、鉛含有はんだを使用した廃回路基板の残滓と一緒に管理型処理場に埋立てざるを得なくなる。
【０００９】
また、廃回路基板の破砕、乾留、そして有価金属の回収によって得られるスラグから鉛を回収処理する場合、鉛含有はんだの中に鉛フリーはんだが混在していると、鉛の含有率が低下し、かえって鉛の分離回収コストが高くなるという問題もある。
したがって、低コストで簡易に鉛含有はんだを用いた回路基板と鉛フリーはんだを用いた回路基板とを選別する方法の実現が望まれている。
【００１０】
鉛含有はんだや鉛フリーはんだは共に錫を主成分としていることから、極くわずかに光沢に差はあるが、目視で見分けることは困難である。そこで、回路基板に識別マークやバーコード等を設けることにより、鉛含有はんだを用いた回路基板と鉛フリーはんだを用いた回路基板とを選別する方法が、例えば、日本の特開２０００−２６９６１４号公報に開示されている。
【００１１】
しかしながら、識別マークやバーコード等による選別方法では、軽量化、薄型化、そして小型化が要望される電気・電子製品において、回路基板に識別マークやバーコード等を設けるためのスペースを確保できない場合がある。また、識別マークやバーコード等が小さくなり識別が困難になる場合も考えられる。さらに、回路基板の作製工程において、識別マークやバーコード等を設けるための工程が必要となり、製造コストが高くなるという問題がある。
【００１２】
また、使用済の電気・電子製品を解体・分別して回路基板を取出す作業においては、多数の製造会社の製品や回路基板が混在する。そのため、特開２０００−２６９６１４号公報に開示された選別方法は、識別マークやバーコード等の標準化が必須である。しかし、このような標準化は容易に実現できるものではなく、また早期に達成できる確実な方法と言えるものでもなかった。
【００１３】
また、鉛フリーはんだであっても回路部品の中にはリード線に鉛含有はんだメッキを施しているものが多数存在している。これらが一時期に同時に全て鉛フリーに置き換わることは現実的に不可能である。したがって、鉛含有はんだメッキの回路部品と鉛フリーメッキの回路部品が混在することが予測される。しかし、識別マークやバーコード等だけでこれらを表すことは現実的に不可能である。
【００１４】
また、廃回路基板には、鉛とは別に廃棄物の焼却処理段階においてダイオキシン発生の心配のある臭素に関する問題を有している。
回路基板における回路部品が搭載されるプリント基板には、通常、合成樹脂を主成分とする絶縁性材料が用いられる。この絶縁性材料は、一般に、使用時の安全性、例えばＵＬ規格（米国の安全規格）に定められた難燃性の要求基準を満たすために、その大半が、臭素を含むハロゲン系難燃剤（臭素化ジフェニルエーテル系化合物や臭素化ビフェニル化合物など）を含んでいる。このような臭素を含むハロゲン系難燃剤は、回路基板を廃棄物として焼却した場合に、不完全燃焼によりダイオキシンを発生する可能性がある。そのため、このような臭素を含む回路基板は、焼却せずに埋め立てるか、或いはダイオキシンを発生させないように燃焼条件を厳重に管理して焼却処理を行う必要がある。
【００１５】
近年、臭素を含まないハロゲンフリーのプリント基板の開発が進んでいる。このようなプリント基板では、焼却時にダイオキシンを発生する心配がない。しかしながら、既に製造されて使用されている電気・電子製品には臭素を含むハロゲン系難燃剤を用いた製品が数多く存在する。このため、使用済の電気・電子製品を解体および分別して回路基板を取出す作業現場では、臭素を含むハロゲン系難燃剤を用いた回路基板とハロゲンフリーの回路基板とが混在することは避けられない。
【００１６】
ハロゲンフリーの回路基板の中に臭素を含むハロゲン系難燃剤を用いた回路基板が混入していると、焼却時にダイオキシンを発生する心配がある。また、ダイオキシンを発生させないような処理を行うと、処理コストが嵩むことになる。
そのため、ダイオキシンの発生を未然に防ぐ観点や、処理コストを低減する観点から、回路基板の廃棄処理段階で、臭素を含む回路基板と臭素を含まない回路基板とを分別して廃棄処理することが、望ましい。
従来の廃棄物の分別方法としては、蛍光Ｘ線を用いた分別方法が知られている。例えば、特開平１０−２６７８６８号公報には、廃棄物に一次Ｘ線を照射し、廃棄物から発生する固有Ｘ線に基づいて廃棄物の識別を行う部材識別装置が提案されている。また、特開２００２−３１０９５２号公報には、廃回路基板表面を蛍光Ｘ線分析装置で分析し、その分析結果に基づいて鉛の含有の有無を判定し、鉛を含有する廃回路基板と表面に特定元素を含有しない廃棄物とを分別する方法が提案されている。これらの従来の装置は、ベルトコンベヤ上の廃棄物を密閉室内で分析して識別する大型の装置である。
【００１７】
さらに、特開２０００−２５８３４７号公報には、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：高周波誘導結合プラズマ）発光分析技術が開示されている。この発光分析技術においては、分析対象であるはんだサンプルを作成して用いている。作成されたはんだサンプルが混入したキャリアガスを管に流し、その管の外側に巻いたコイルに高周波電流を流すことによってプラズマを作り出し、当該サンプルを発光させることによって分光分析を行うものである。
【特許文献１】特開平１０−２６７８６８号公報
【特許文献２】特開２００２−３１０９５２号公報
【特許文献３】特開２０００−２５８３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記の従来の分析技術においては、分析操作の手順が複雑であり、分析処理に長時間がかかり、また、高価な分析設備を必要とするという問題点があった。また、分析に真空処理を要するため、頑丈な真空容器やそのための真空ポンプを必要とし、装置が大型化するという問題点があった。
本発明は、上記の従来技術における問題点に鑑み、分析操作の手順が簡単であり、短時間に分析ができ、また、低コストで分析処理を実現することのできる成分分析方法及び成分分析装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明に係る成分分析方法は、特定の元素に対して大気圧下でプラズマを照射したときの波長と発光強度との関係から発光強度のピーク値を有する特定の波長を選定する選定ステップ、
大気圧下でプラズマを被分析対象物体に照射し、前記選定ステップで選定された波長において前記被分析対象物体の発光強度を測定するモニタリングステップ、及び
前記モニタリングステップにおける測定された発光強度と、前記選定ステップにおける波長の発光強度とを比較して、前記被分析対象物体に含まれる前記元素の有無を判定する判定ステップ、を有する。
上記の処理工程を有する本発明に係る成分分析方法によれば、分析操作の手順が簡単で、短時間に分析ができ、また、安価な分析を実現できる。また、本発明に係る成分分析方法によれば、被分析対象物体の分別を容易に、且つ確実に行うことが可能となる。
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明に係る成分分析装置は、被分析対象物体を載置する試料台、
内部にガス流路を有する放電電極、
前記放電電極にガスを供給するガス供給部、
前記放電電極に電力を供給する電源、
前記放電電極と前記被分析対象物体との間に生じるプラズマに近接して配置される発光入力部を有し、プラズマの照射により生じる前記被分析対象物体からの光を透過する透光材料で形成された透光部、
前記透光部からの光における特定の波長の光のみを透過するフィルタ、及び
前記フィルタを透過した光の発光強度を測定し、前記被分析対象物体に含まれる特定の元素の有無を判定する制御装置、を具備する。
上記のように構成された本発明に係る成分分析装置によれば、分析操作の手順が簡単で、短時間に分析ができ、かつ、低コストの分析を実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、小型の装置により、分析操作の手順が簡単で、短時間に分析ができる。また、本発明の成分分析方法及び成分分析装置を用いることにより、低コストの分析を実現することができる。したがって、家電などの廃棄物を処理する現場で簡単にプリント基板などの分別を行うことができる。また、定量的な分析が不要な場合において、ある元素が主成分として含まれているか否かを簡易的に評価する方法として、広範に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の成分分析方法及びその成分分析方法を用いた成分分析装置の好適な実施例を添付の図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
《第１実施例》
以下、本発明の第１実施例について、添付の図１から図６を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施例において用いた第１の成分分析装置を示す概略構成図である。図２は第１実施例の第１の成分分析装置におけるプラズマを発生させている部分を示す拡大断面図である。第１実施例においては検査対象が回路基板におけるプリント基板の場合について説明するが、検査対象がフィルム基板であっても同じである。
【００２４】
図１は、検査対象である廃棄されたプリント基板１が第１実施例の第１の成分分析装置２００によりはんだの成分分析検査を行っている状態を示す図である。図１に示すように、第１の成分分析装置２００は、プラズマを発生させるプラズマ発生部２００Ａとプラズマを受光して成分を分析する成分分析部２００Ｂとにより構成されている。プラズマ発生部２００Ａは、大気圧プラズマ源２、ガス供給装置３、電源４、及び排気装置５５を具備している。成分分析部２００Ｂは透光部６、フィルタ７、フォトダイオード８、制御装置９、スピーカ１０、及びインジケータ１１を具備している。なお、第１実施例においては大気圧にてプラズマを発生させる構成であり、ここで大気圧とは０．８気圧から１．２気圧［ａｔｍ］の間をいう。以下の実施例においても同様である。
【００２５】
図２に示すように、プラズマ発生部２００Ａの大気圧プラズマ源２は、ガス流路１４を内部に有しており、実質的に円筒形状を有する放電電極１３と、その放電電極１３の先端を覆う誘電体１２と、放電電極１３の外周面を被覆する絶縁体５３と、絶縁体５３を覆う金属製のカバー５４と、を有している。この大気圧プラズマ源２とガス供給装置３との間は、ステンレス管７１により接続されており、ステンレス管７１内のガス流路７３が大気圧プラズマ源２内のガス流路１４と連通するよう構成されている。大気圧プラズマ源２の放電電極１３とステンレス管７１とは、絶縁物を介してボルト５０により接続されている。ボルト５０は、ステンレス管７１のフランジに取付けられたセラミックブッシュ５１、及びステンレス管７１のフランジと放電電極１３のフランジとの間のセラミックリング５２を貫通して、放電電極１３にねじ込まれている。また、セラミックリング５２の中央部分には多孔質で通気性のある多孔質セラミック７２が設けられている。このように多孔質セラミック７２が設けられているため、大気圧プラズマ源２は配管内での放電防止効果を有する。この結果、ステンレス管７１のフランジと放電電極１３のフランジとは絶縁状態で互いに固着されている。第１実施例におけるセラミックリング５２及び多孔質セラミック７２の材料は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いた。しかし、セラミックリング５２及び多孔質セラミック７２の材料は、その他のセラミックを用いることが可能であり、例えば、ジルコニア（ＺｒＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、及び炭化シリコン（ＳｉＣ）を用いて形成することが可能である。なお、大気圧プラズマ源２とステンレス管７１における継ぎ手近傍の配管内における放電防止効果をさらに向上させる構成としては、図３に示す構成がある。図３において、図２に示した構成と異なる点は、多孔質セラミック７２Ａの形状である。図３に示すように、セラミックリング５２の中央部分に設けられた多孔質で通気性のある多孔質セラミック７２Ａの一方の端部は、放電電極１３の内部に突出している。また、多孔質セラミック７２Ａの他方の端部はステンレス管７１の内部に突出している。このように構成された多孔質セラミック７２Ａは、継ぎ手近傍の配管内において優れた放電防止効果を有する。
【００２６】
大気圧プラズマ源２の放電電極１３は電源４に接続されており、高周波電力が供給されている。一方、大気圧プラズマ源２の外皮となるカバー５４は接地されており、かつステンレス管７１も接地されている。したがって、大気圧プラズマ源２は、検査対象であるプリント基板１に対して検査官が手で持って操作できる優れた操作性を有する構成であり、プリント基板１の所望の位置に容易に配置できる。
図２に示すように、成分分析部２００Ｂにおける透光部６は、光ファイバ６Ａ、その外周面を覆うバッファコーティング層６Ｂ、及び金属製のカバー６Ｃにより構成されている。上記のように構成された透光部６は、屈曲性を有しており、検査官が手で持って所望の位置に配置できる。
【００２７】
次に、上記のように構成された第１実施例の第１の成分分析装置２００を用いて廃棄されたプリント基板１におけるはんだの成分分析検査を行う方法について説明する。
検査対象である廃棄されたプリント基板１が試料台１８上に配置される。この試料台１８はベルトコンベヤであり、検査対象のプリント基板１が検査位置に順次搬送されるよう構成されている。
【００２８】
図２に示すように、プリント基板１には電子部品１６が実装されており、プリント基板１のランド１５に電子部品１６の端子がはんだ１７により接続されている。このはんだ１７を被分析対象物体として、検査官ははんだ１７が付着しているランド１５に近接して大気圧プラズマ源２の先端を配置する。また、透光部６の先端もランド１５に近接して配置する。このとき、排気装置５５の排気ノズルもランド１５の方向に向けて配置する。プリント基板１は試料台１８上にはんだ１７が上向きとなるよう載置されている。この試料台１８は樹脂で形成した例で説明するが、導電体の構成でもよい。その場合には、試料台１８を接地して使用する。
【００２９】
図２に示すように、大気圧プラズマ源２において、被分析対象物体であるはんだ１７に最も近接してプラズマ５に接触する部分が誘電体１２により構成されている。この誘電体１２は放電電極１３のプラズマ側先端に設けられており、高周波電力が供給される放電電極１３が直接的に被分析対象物体と対向しないよう構成されている。ガス供給装置３からの不活性ガス、例えばヘリウムガスは、ステンレス管７１のガス流路７３、通気性を有する多孔質セラミック７２及び放電電極１３内のガス流路１４を矢印のように流れる。
【００３０】
上記のように、大気圧プラズマ源２、透光部６及び排気装置５５の排気ノズルを配置した後、ガス供給装置３より大気圧プラズマ源２に不活性ガス、例えばヘリウムガスを１０００ｓｃｃｍ（１００ｓｃｃｍ以上１０ｓｌｍ以下程度が望ましい）の量を供給しつつ、電源４より周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力２００Ｗ（１０Ｗ以上５００Ｗ以下が望ましい）を供給する。この結果、大気圧プラズマ源２とランド１５間にプラズマ５が発生する。プラズマ５により照射された被分析対象物体からの光は、透光部６の光ファイバ６Ａを通じて波長６６６ｎｍの光を透過するフィルタ７に導かれる。フィルタ７を通過した光はフォトダイオード８に導かれてモニタリングされる。透光部６の光ファイバ６Ａのプラズマ側の先端が、プラズマ５により照射された被分析対象物体からの光が入射される発光入力部１００となる。
【００３１】
光ファイバ６Ａを通りフォトダイオード８で光電変換された信号は、成分分析部２００Ｂの制御装置９に送られる。制御装置９はプラズマ５の発光から被分析対象物体であるはんだ１７に含まれる元素を判別する。重金属元素は高温に加熱されると励起されて発光する。その波長はその元素固有のものであり、その強度は含有量に比例する。したがって、はんだ１７が励起されて生じたプラズマ５の光を分光分析することにより、被分析対象物体が鉛を含有するはんだか、若しくは鉛フリーはんだかが判別される。すなわち、特定の波長におけるプラズマ５の発光強度があらかじめ定めた値よりも高ければ、被分析対象物体であるはんだ１７は鉛を含有すると判定する。同時に、はんだが鉛を含むと判定されると、スピーカ１０から検出音が発せられるとともに、インジケータ１１が点灯して、検査者にその旨を通知する。すなわち、図１に示した第１の成分分析装置２００は、特定の元素、例えば鉛を検出したとき、その旨を音及び／又は光で検査者に知らせるための報知部が成分分析部２００Ｂに備えられている。
【００３２】
図１に示した第１の成分分析装置２００は、被分析対象物体において含有するか否かを判定する元素の発光ピークがあらかじめ明らかとなっている場合に用いることができる。第１の成分分析装置２００においては、フィルタ７によって特定波長の光を取り出し、その光の発光強度を測定する方法である。したがって、第１の成分分析装置２００は、極めて低コストで成分分析装置を構成することが可能となるとともに、取り扱いの容易な小型の装置となる。
なお、被分析対象物体において判定する元素の発光ピークをあらかじめ明らかにするためには、図４に示す第２の成分分析装置３００が用いられる。第２の成分分析装置３００において、前述の第１の成分分析装置２００と異なるところは成分分析部３００Ｂの構成である。したがって、第２の成分分析装置３００のプラズマ発光部３００Ａは、第１の成分分析装置２００のプラズマ発光部２００Ａと同じ構成である。このため、第２の成分分析装置３００において、第１の成分分析装置２００の構成と同じ機能を有するものには同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００３３】
図４に示す第２の成分分析装置３００においては、透光部６の光ファイバからの光がそのまま分光装置１９に供給されて、第１の成分分析装置２００より広い波長範囲の発光強度を測定する。なお、第２の成分分析装置３００は、成分が全く未知の物体の成分分析にも用いることができる。
図５は、第２の成分分析装置３００において、鉛を含有するはんだを用いて電子部品が実装されたプリント基板を分析したときの発光スペクトルである。また、図６は、第２の成分分析装置３００において、鉛フリーはんだ（錫−銀−銅を主成分とするもの）を用いて電子部品が実装されたプリント基板を分析したときの発光スペクトルである。図５及び図６を比較すると、鉛を含有するはんだの場合にのみ見られる発光ピークがいくつかあることがわかる。すなわち、波長が４２７ｎｍ（図５における“Ａ”で囲むピーク）、６６６ｎｍ（図５における“Ｂ”で囲むピーク）、７３０ｎｍ（図５における“Ｃ”で囲むピーク）である。これらの波長は、いずれも鉛特有の発光であると考えられる。したがって、これらの波長のいずれかを、モニタリングすることにより、検査対象のプリント基板において用いられているはんだが、鉛を含有するはんだか、鉛フリーはんだかを判別することが可能となる。より簡便にその判別を行うには、図１に示した構成の装置を用いて、フィルタ７の透過波長を４２７ｎｍ、６６６ｎｍ、または７３０ｎｍとすればよい。
なお、図６には銀や銅の発光ピークが現れていないが、これは、銀や銅の沸点が鉛よりも高いため、プラズマ中に揮発する量が少なかったためと考えられる。鉛の沸点は１７５０℃、銀の沸点は２１８４℃、銅の沸点は２５８０℃である。
【００３４】
被分析対象物体に特定の元素が含まれているか否かを判定する基準としては、ある特定の波長におけるあらかじめ定めた発光強度の値を用いる。例えば、測定された発光強度の値が、あらかじめ定めたしきい値よりも大きいか小さいかで、特定の元素が含まれるか否かを判別する。或いは、２つ以上の波長における発光強度を測定し、それらの発光強度比が、あらかじめ定めたしきい値よりも大きいか小さいかで、特定の元素が含まれるか否かを判別することができる。この場合に、発光強度比の基準となる発光ピークとしては、ガス供給装置３から供給する不活性ガス、例えばヘリウムの発光ピーク（７０６ｎｍなど）を用いることができる。この場合、光ファイバを２本、フィルタを２つ、フォトダイオードを２つ用いて２つの波長における発光強度を測定する。または、一本の光ファイバ６に取り込んだ光を、光ディバイダで２つに分岐させ、それぞれをフィルタ、フォトダイオードを用いてモニタリングしてもよい。このように発光強度比を算出した場合には、インジケータにおいてその大小を表示できるよう構成してもよい。
【００３５】
また、不活性ガスの発光ピークを基準とする場合は、その発光強度の値がゼロでないため、発光強度比を算出することにより正常に放電が生じたか否かを判別することができる。このため、成分分析の信頼性が高まるという利点がある。
【００３６】
《第２実施例》
以下、本発明の第２実施例の成分分析装置について、図７を参照して説明する。
図７は、本発明の第２実施例の成分分析装置における、プラズマを発生させている部分の拡大断面図である。第２実施例において、前述の第１実施例における要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付してその説明は省略する。第２実施例の成分分析装置において、第１実施例の成分分析装置と異なる点は大気圧プラズマ源２Ａの構成である。
【００３７】
図７に示すように、大気圧プラズマ源２Ａは、被分析対象物体（はんだ１７）にもっとも近接する部分、すなわちプラズマ５に接触する部分に高周波電力が供給される放電電極１３が設けられている。すなわち、第２実施例においては、放電電極１３の先端部分には誘電体が形成されていない構成である。
第２実施例の成分分析装置において、不活性ガスは、放電電極１３内のガス流路１４を矢印のように流れて、その開口部分からはんだ１７に直接吹付けられている。検査対象であるプリント基板１上に実装されている電子部品１６の端子は、プリント基板１に形成されたランド１５にはんだ１７により接合されている。また、プリント基板１は試料台１８上に載置されている。
【００３８】
上記のように構成された第２実施例の成分分析装置においては、発生するプラズマ５がアーク放電になりやすいという特性がある。アーク放電はその不安定性から制御が困難である。しかし、アーク放電を用いることにより、接合に用いられているはんだ１７の一部が、プラズマ５中に比較的多量に飛び出してくるため、分析感度の向上が図れるという利点がある。ただし、高い放電電流による大気圧プラズマ源２や電源４の損傷を防ぐためには、連続放電時間は１秒以下にすることが好ましい。成分分析においては、このような短時間でも十分に分析可能である。
【００３９】
第２実施例の成分分析装置においては、大気圧プラズマ源２Ａの放電電極１３は電源４に接続されており。高周波電力が供給されるよう構成されている。一方、大気圧プラズマ源２Ａの外皮となるカバー５４は接地されている。したがって、大気圧プラズマ源２Ａは、検査対象であるプリント基板１に対して検査官が手で持って移動できる構成であり、プリント基板１の所望の位置に容易に配置できる構造を有している。
【００４０】
《第３実施例》
以下、本発明の第３実施例の成分分析装置について、図８を参照して説明する。図８は、本発明の第３実施例の成分分析装置を示す概略構成図である。第３実施例において、前述の第１実施例における要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付してその説明は省略する。第３実施例の成分分析装置４００において、第１実施例の第１の成分分析装置２００と異なる点は成分分析部４００Ｂの構成である。大気圧プラズマ源４００Ａは、第１実施例の大気圧プラズマ源２００Ａと同じ構成である。
【００４１】
図８に示すように、第３実施例の成分分析装置４００においては、透光部６Ｄの出口が３つに分岐している。各出口にはそれぞれの光軸に合わせてフィルタ２０，２２，２４が設けられており、各フィルタ２０，２２，２４を通過した光はそれぞれフォトダイオード２１，２３，２５に導かれてモニタリングされる。フォトダイオード２１，２３，２５で光電変換された信号は、成分分析部４００Ｂの制御装置９に送られる。第３実施例の成分分析装置４００において、３つのフィルタ２０，２２，２４はそれぞれ異なる波長の光を通過するものである。制御装置９はプラズマ５の発光からの３つの波長に関する発光強度から被分析対象物体における３つの元素の有無を判別することができる。被分析対象物体がそれぞれの元素を含むと判別されると、対応するスピーカ２６，２８，３０から検出音が発せられるとともに、対応するインジケータ２７，２９，３１が点灯する。
【００４２】
以下、上記のように構成された第３実施例の成分分析装置４００の具体的な動作について説明する。
図８に示すように、プリント基板１上のはんだを被分析対象物体として、このはんだが付着しているランドに近接して大気圧プラズマ源２Ｂを配置する。ガス供給装置３より大気圧プラズマ源２Ｂに不活性ガス、例えばヘリウムガスを１０００ｓｃｃｍ供給しつつ、電源４より周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力２００Ｗを供給する。この結果、大気圧プラズマ源２Ｂとランド間にプラズマ５が発生する。発生したプラズマ５の光は、透光部６Ｄの光ファイバに導かれて、途中で３つに分岐される。光ファイバにより第１のフィルタ２０に導かれた光は、第１のフィルタ２０を通過して第１のフォトダイオード２１に達してモニタリングされる。
【００４３】
光ファイバにより第２のフィルタ２２に導かれた光は、第２のフィルタ２２を通過して第２のフォトダイオード２３に達してモニタリングされる。光ファイバにより第３のフィルタ２４に導かれた光は、第３のフィルタ２４を通過して第３のフォトダイオード２５に達してモニタリングされる。なお、光ファイバのプラズマ側の先端部が発光入力部１００である。各フォトダイオード２１、２３及び２５で光電変換された信号は、成分分析部４００Ｂの制御装置９に送られ、制御装置９は、プラズマ５の光から被分析対象物体に含まれる元素を判定する。ここでは、透過波長の異なる３つのフィルタ２０，２２，２４を用いることにより、３つの元素の有無を判別することが可能となる。ある特定の元素が含まれていることが判別されると、第１のスピーカ２６から検出音が発せられるとともに、第１のインジケータ２７が点灯して、検査者にその元素が含まれていることを通知する。別の元素が検出されると、第２のスピーカ２８から検出音が発せられるとともに、第２のインジケータ２９が点灯して、検査者にその元素が含まれていることを通知する。更に別の元素が検出されると、第３のスピーカ３０から検出音が発せられるとともに、第３のインジケータ３１が点灯して、検査者にその元素が含まれていることを通知する。
【００４４】
なお、第３実施例の成分分析装置４００を用いて被分析対象物体が特定の１つの元素、例えば鉛を含有するか否かを検出することも可能である。すなわち、特定した３つの波長におけるプラズマ５の発光強度があらかじめ定めた値よりもそれぞれにおいて高ければ、被分析対象物体にはその特定の元素が確実に含まれると判定することができる。例えば、被分析対象物体をはんだとして、判定元素を鉛とすると、３つの波長としては、４２７ｎｍ（図５における“Ａ”）、６６６ｎｍ（図５における“Ｂ”）、７３０ｎｍ（図５における“Ｃ”）である。このように３つの波長における発光強度において被分析対象物体を判定することにより、より精度の高い判定が可能となる。
【００４５】
《第４実施例》
以下、本発明の第４実施例の成分分析装置について、図９を参照して説明する。図９は、本発明の第４実施例の成分分析装置における、プラズマを発生させている部分の拡大断面図である。第４実施例において、前述の第１実施例における要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付してその説明は省略する。第４実施例の成分分析装置において、第１実施例の第１の成分分析装置２００と異なる点はプラズマ発生部における大気圧プラズマ源２Ｃの構成である。第４実施例の成分分析装置においては、大気圧プラズマ源２Ｃに透光部が設けられている。
【００４６】
図９において、大気圧プラズマ源２Ｃは、物体にもっとも近接してプラズマ５に接触する先端部分３２が透明材料、例えば、石英ガラスなどにより構成されている。この先端部分３２は放電電極１３のプラズマ側端部に固定されており、電力はこの放電電極１３に供給される。不活性ガス、例えばヘリウムガスは、放電電極１３内のガス流路１４を矢印のように流れる。プリント基板１上に設けられたランド１５に位置決めされて実装されている電子部品１６の端子は、はんだ１７によってランド１５に接合されている。また、プリント基板１は試料台１８上に載置されている。放電電極１３の周りには透明筒３３が設けられている。先端部分３２は発光入力部１００としての機能を有し、透明筒３３は光路としての機能を有する。透明筒３３に入射したプラズマ５からの光は、その透明筒３３に接続された図示しない光ファイバに導かれる。そして、光ファイバに導かれた光はフィルタを介してフォトダイオードに達し、光電変換される。光電変換された信号は制御装置に入力され特定の波長の発光強度が測定される。または、光ファイバに導かれた光は分光装置に入り広い波長範囲の発光強度をモニタリングできるよう構成することも可能である。
【００４７】
上記のように構成された第４実施例の成分分析装置においては、大気圧プラズマ源２Ｃを被分析対象物体に対して斜めに当てる必要がなくなるとともに、発光入力部１００を確実にプラズマ５に近接させることが可能となる。このため、第４実施例の成分分析装置は分析結果の信頼性をさらに向上させることができる。
【００４８】
《第５実施例》
以下、本発明の第５実施例の成分分析装置について、図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の第５実施例の成分分析装置を示す概略構成図である。
第５実施例において、前述の第１実施例における要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付してその説明は省略する。第５実施例の成分分析装置において、第１実施例の第１の成分分析装置２００と異なる点はプラズマ発生部における大気圧プラズマ源の構成である。第５実施例の成分分析装置においては、大気圧プラズマ源が筐体内に配置された構成である。
【００４９】
図１０において、真空容器３４内に被分析対象物体としてプリント基板１を載置する。そして、真空容器３４内に不活性ガスとしてのヘリウムガスを１０００ｓｃｃｍ供給しつつ、排気装置としてのポンプ３５により真空容器３４内から排気し、そして電源４より周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、試料電極１８に３００Ｗ供給する。これにより、真空容器３４内にはプラズマ５が発生する。プラズマ５の発光は、透光部６の光ファイバに導かれ、光ファイバを通じて波長６６６ｎｍの光を透過するフィルタ７に導かれる。フィルタ７を通過した光はフォトダイオード８に導かれてモニタリングされる。光ファイバのプラズマ側の先端部は、真空容器３４の壁面に形成された孔内に配設されている。この真空容器３４の壁面の孔に設けた光ファイバの先端部が発光入力部１００である。
【００５０】
フォトダイオード８で光電変換された信号は、成分分析部の制御装置９に送られ、制御装置９は、プラズマ５の光から被分析対象物体に含まれる元素を判定する。すなわち、発光強度があらかじめ定めた値よりも高ければ、被分析対象物体はある特定の元素、例えば鉛を含有すると判定する。ある特定の元素が含まれていることが判定されると、スピーカ１０から検出音が発せられるとともに、インジケータ１１が点灯して、検査者にその旨を通知する。すなわち、第５実施例の成分分析装置は、特定の元素を検出した際に、その旨を音または光で検査者に知らせるための報知部が備えられている。
【００５１】
第５実施例の成分分析装置の構成においては、大気圧プラズマを用いた場合の利点である、密閉容器やポンプが不要、極めて安価、局所的な分析が容易、短時間での分析などは失われるものの、任意形状の被分析対象物体に対して安定してプラズマ５を発生させることができるという優れた利点がある。すなわち、第５実施例の成分分析装置は、大気圧プラズマ源や発光入力部１００の位置を被分析対象物体に応じて設定する必要がなく、被分析対象物体に対してプラズマ５を安定して、且つ容易に生成することが可能であり、信頼性の高い成分分析を行うことができる。
【００５２】
《第６実施例》
以下、本発明の第６実施例の成分分析装置及び成分分析方法について、図１１を参照して説明する。第６実施例の成分分析装置は前述の第１実施例の成分分析装置と同じ構成であり、第１実施例と異なる点は成分分析装置を用いて行う成分分析方法である。したがって、前述の第１実施例における要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付してその説明は省略する。
【００５３】
図１１において、大気圧プラズマ源２は、被分析対象物体であるはんだにもっとも近接する部分、すなわちプラズマ５に接触する部分に誘電体１２が設けられている。この誘電体１２は放電電極１３のプラズマ側端部に設けられている。高周波電力は放電電極１３に供給される。不活性ガス、例えばヘリウムガスは、放電電極１３内のガス流路１４を矢印のように流れる。検査対象であるプリント基板１は試料台１８上に載置されて搬送されるよう構成されている。プリント基板１上に設けられたランド１５に位置決めされて実装されている電子部品１６の端子は、はんだ１７によってランド１５に接合されている。
【００５４】
第６実施例の成分分析方法においては、まず、被分析対象物体であるはんだ１７を研磨して、このはんだ１７の表面に研磨屑３６を形成する（研磨ステップ）。次に、前述の第１実施例で説明したように成分分析装置を用いて、被分析対象物体であるはんだ１７を励起してプラズマ５を発光させる。第６実施例の成分分析方法においては、研磨ステップで研磨屑３６がはんだ１７の表面に付着しているため、図１１に示すように、はんだ１７の表面の研磨屑３６が励起してプラズマを発光させる。
【００５５】
以上のように、第６実施例の成分分析装置を用いた成分分析方法においては、プラズマ５に接触する被分析対象物体の表面積が大きくなり、検出感度がさらに向上している。
なお、第６実施例の成分分析方法においては、第１実施例の成分分析装置を用いて行った例について説明したが、前述の第２実施例から第４実施例、及び後述する第８実施例から第１１実施例の成分分析装置を用いて行うことも可能である。
【００５６】
《第７実施例》
以下、本発明の第７実施例の成分分析装置及び成分分析方法について、図１２を参照して説明する。第７実施例の成分分析装置は前述の第１実施例の成分分析装置と同じ構成であり、第１実施例と異なる点は成分分析装置を用いて行う成分分析方法である。したがって、前述の第１実施例における要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付してその説明は省略する。
【００５７】
図１２において、大気圧プラズマ源２は、被分析対象物体であるはんだにもっとも近接する部分、すなわちプラズマ５に接触する部分に誘電体１２が設けられている。この誘電体１２は放電電極１３のプラズマ側端部に設けられている。高周波電力は放電電極１３に供給される。不活性ガス、例えばヘリウムガスは、放電電極１３内のガス流路１４を矢印のように流れる。
第７実施例においては検査対象であるプリント基板１を直接検査するのではなく、プリント基板１における被分析対象物体であるはんだを研磨してその研磨くずを検査対象とする。
【００５８】
第７実施例の成分分析方法においては、まず、被分析対象物体であるはんだを研磨する（研磨ステップ）。この研磨ステップにおいて用いた研磨パッド３７の表面には研磨屑３６が形成される。ここで用いた研磨パッド３７は布やすりであるが、鉛を含まない砥石を用いることも可能である。
次に、図１２に示すように、大気圧プラズマ源２を用いて研磨パッド３７の表面に形成した研磨屑３６に対してプラズマ５を生成する。このプラズマ５を生成するために、誘電体１２は放電電極１３のプラズマ側端部に設けられており、電力は放電電極１３に供給される。また不活性ガス、例えばヘリウムガスは、放電電極１３内のガス流路１４を矢印のように流れている。このプラズマ５の生成により生じた光を分光分析して被分析対象物体を検査する。
【００５９】
このような分析方法を用いることにより、プラズマ５に接触する被分析対象物体と同一材料からなる物質（研磨屑）の表面積が大きくなるため、被分析対象物体に対する検出感度が大幅に向上する。
【００６０】
《第８実施例》
以下、本発明の第８実施例の成分分析装置について、図１３を参照して説明する。図１３は、本発明の第８実施例において用いた成分分析装置における、プラズマを発生させている部分の拡大断面図である。
【００６１】
第８実施例において、前述の第１実施例における要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付してその説明は省略する。第８実施例の成分分析装置において、第１実施例の第１の成分分析装置２００と異なる点はプラズマ発生部における大気圧プラズマ源２Ｄの構成である。
【００６２】
図１３において、第８実施例の成分分析装置における大気圧プラズマ源２Ｄは、被分析対象物体にもっとも近接してプラズマ５に接触する先端部３２が透明材料、例えば、石英ガラスなどによって構成されている。石英ガラスは不純物の含有が少ないため発光スペクトルの乱れがなく精度の高い検査が可能となる。また、石英ガラスはプラズマ５によるエッチングに耐えるため、長期間の使用が可能となる。石英ガラスで構成された先端部３２は放電電極１２のプラズマ側端部に設けられており、電力は放電電極１３に供給される。不活性ガス、例えばヘリウムガスは、放電電極１３内のガス流路１４を矢印のように流れる。プリント基板１上に設けられたランド１５に位置決めされて実装されている電子部品１６の端子は、はんだ１７によってランド１５に接合されている。また、プリント基板１は試料台１８上に載置されている。放電電極１３の周りには透明な光を透過する樹脂材の透明筒３３が設けられており、先端部３２と透明筒３３が発光入力部１００の機能を有する。先端部３２を介して透明筒３３に入射した光は、図示しない光ファイバに導かれて、発光状態をモニタリングする機器、すなわち図１に示したフィルタ７、フォトダイオード８、及び制御装置９などで構成された成分分析部２００Ｂ、又は図４に示した分光装置などで構成された成分分析部３００Ｂに送られる。また、透明筒３３の外周面には、透明筒３３に入射した光が漏洩しないよう材質の異なる透光性を有する樹脂でコーティング層５６が形成されており、さらにその外周面には接地された導体筒３８Ａが設けられている。
【００６３】
このように構成された第８実施例の成分分析装置は、放電電極１３が先端部３２、透明筒３３、及び接地された導体筒３８Ａなどによって放電電極１３が囲われているため、高周波ノイズの漏洩が抑制されるとともに、検査者に対する安全性の向上が図られている。
【００６４】
《第９実施例》
以下、本発明の第９実施例の成分分析装置について、図１４を参照して説明する。図１４は、本発明の第９実施例の成分分析装置における大気圧プラズマ源であるプラズマを発生させている部分を拡大して示した断面図である。第９実施例において、前述の第１実施例における要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付してその説明は省略する。第９実施例の成分分析装置における大気圧プラズマ源２Ｅは、図１４に示すように、図１３に示した本発明の第８実施例の成分分析装置における導体筒３８Ａの先端が延びた形状を有している。すなわち、第９実施例の成分分析装置における導体筒３８Ｂは、プラズマ発生方向に突出しており、検査対象であるプリント基板面に接触するよう構成されている。
【００６５】
上記のように第９実施例の成分分析装置においては、大気圧プラズマ源２Ｅの導体筒３８Ｂの先端が検査対象の表面に接触する構造を有しているため、検査対象であるプリント基板１と放電電極１３との間が常に一定の距離（Ｌ）に保たれている。この結果、被分析対象物体と放電電極との間を所定の距離に保つことができ、適切な放電ギャップでプラズマ処理することが可能となる。すなわち、第９実施例の成分分析装置における導体筒３８Ｂの先端部分は、所定の放電ギャップを保つためのスペーサとしての機能を有している。このため、第９実施例の成分分析装置によれば、確実に、かつ安定してプラズマ処理を行うことができるという利点がある。
【００６６】
図１５は、第９実施例の成分分析装置を持ち運びが可能なハンディタイプに構成した外観図である。図１５に示すハンディタイプの成分分析装置における大気圧プラズマ源２Ｅは検知ヘッドであり、フレキシブルケーブル７０により本体８０に接続されている。フレキシブルケーブル７０内には、不活性ガスのガス流路と、光ファイバによる光路と、そして電気配線が設けられている。この成分分析装置における本体８０には報知部としてのスピーカ１０とインジケータ１１が設けられている。このように構成されたハンディタイプの成分分析装置を用いることにより、被分析対象物体の検査を時間と場所を選ぶことなく容易に行うことが可能となる。
【００６７】
図１６は、第９実施例の成分分析装置の大気圧プラズマ源２Ｅにスタートスイッチ１２０を設けた例を示す図である。図１６に示すように、スタートスイッチ１２０には下方に突出したボタン１２１が設けられている。このボタン１２１は検知ヘッドとして大気圧プラズマ源２Ｅが検査対象に接触したとき押圧されて、成分分析装置をオン状態とする。成分分析装置がオン状態になると、不活性ガスが検知ヘッドから吐出されるとともに、検知ヘッド内の放電電極に高周波電力が印加される。このように構成された成分分析装置においては、スタートスイッチ１２０が検知ヘッドである大気圧プラズマ源２Ｅに設けられているため、検査官が検知ヘッドを手で持って操作する際、成分分析処理を確実に、かつ容易に行うことが可能となる。また、第９実施例の成分分析装置は、高価な不活性ガスの使用時間を短くし、そして電力の消費量を最小にできるという優れた効果を有する。
【００６８】
《第１０実施例》
以下、本発明の第１０実施例の成分分析装置について図１７を参照して説明する。図１７は、本発明の第１０実施例の成分分析装置におけるプラズマを発生させている部分の拡大断面図である。図１７に示す第１０実施例の成分分析装置は、前述の図１３に示した本発明の第８実施例における成分分析装置における大気圧プラズマ源２Ｄに排気機構を設けたものである。
【００６９】
図１７に示すように、第１０実施例の成分分析装置の大気圧プラズマ源２Ｆには、導体筒３８Ａの外側に排気路１３０が形成されている。大気圧プラズマ源２Ｆの外周面は樹脂製の外筒１１０で構成されている。この外筒１１０は石英ガラスで形成された先端部３２より突出しており、大気圧プラズマ源２Ｆの先端部分を検査対象に接触させて検査できるよう構成されている。
【００７０】
このように第１０実施例の成分分析装置においては、大気圧プラズマ源２Ｆの外筒１１０の先端が検査対象の表面に接触する構造を有しているため、検査対象であるプリント基板１と放電電極１３との間は常に所定の距離に保たれる。この結果、第１０実施例の成分分析装置は、適切な放電ギャップでプラズマ処理することが可能となる。すなわち、第１０実施例の成分分析装置における外筒１１０は排気路１３０を形成するとともに、その先端部分は、放電ギャップの保つためのスペーサとしての機能を有している。このため、第１０実施例の成分分析装置においては、排気が確実に行われるとともに、安定したプラズマ処理を行うことができるという優れた利点を有する。
【００７１】
《第１１実施例》
以下、本発明の第１１実施例の成分分析装置について、図１８を参照して説明する。図１８は、本発明の第１１実施例の成分分析装置におけるプラズマを発生させている部分の拡大断面図である。
【００７２】
図１８に示すように、第１１実施例の成分分析装置における大気圧プラズマ源２Ｇには、前述の図１３に示した本発明の第８実施例における成分分析装置の大気圧プラズマ源２Ｄにミラー３９を設けている。この大気圧プラズマ源２Ｇでは、ミラー３９で反射した被分析対象物体からの光をレンズ４０を通してＣＣＤ４１により受像するよう構成されている。第１１実施例の成分分析装置におけるミラー３９、レンズ４０、ＣＣＤ４１によりモニター部５０が構成されている。このように構成された第１１実施例の成分分析装置においては、上記のモニター部５０を用いて、被分析対象物体の状態を画像と計測値とをあわせて制御装置９の記録部（図示なし）に記録することが可能となる。また、プラズマ５の光を直接的に目視しながら検査することが可能となる。
このような構成された第１１実施例の成分分析装置は、測定場所をモニタリングすることができるため、リアルタイムに発光状態を測定することや、分析結果と画像とを組み合わせて記録することができる。
【００７３】
また、第１１実施例の成分分析装置は、図１５に示したように大気圧プラズマ源２Ｇを直径が１０〜５０ｍｍのハンディタイプの検知ヘッドとすることが可能である。この場合、検知ヘッドから導出する光ファイバ及び電気配線は図１５に示したようなフレキシブルケーブル７０で構成される。
【００７４】
以上述べた本発明に係る各実施例においては、プラズマ源としていくつかの構成例を示したが、その他の様々なプラズマ発生装置を用いることが可能な構成である。
各実施例においては、放電ガスとして不活性ガスであるヘリウムガスの場合を例示したが、他の希ガス、例えばネオン、アルゴン、キセノンなどの希ガスを混合したガスを用いることも可能である。希ガスを用いることにより、発光ピークが単純になること、大気圧プラズマを発生させやすいこと、安全性が確保できること、などの利点がある。
【００７５】
各実施例においては、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を用いてプラズマを発生させる場合を例示したが、数百ｋＨｚから数ＧＨｚまでの高周波電力を用いてプラズマを発生させることが可能である。或いは、放電電極１３に対して直流電力を供給する構成でも良く、パルス電力を供給することも可能である。パルス電力を用いた場合は、大気圧プラズマの発生において不活性ガスが不要（空気でも放電が可能）になるという利点がある。なお、直流電力を用いる場合には、試料台１８を導電体で構成して接地することが好ましい。
【００７６】
各実施例においては、放電電極に電力を供給する場合を主に例示したが、試料台を試料電極として構成して、この試料電極に電力を供給する構成とすることも可能である。また、被分析対象物体に直接的に電力を供給する構成も可能である。
前述の第１実施例においては、鉛を検出するのに適した発光波長として、４２７ｎｍ、６６６ｎｍ、７３０ｎｍを例示したが、ＩＣＰ発光分析で用いられている２２０ｎｍなど、他の波長を利用することも可能である。
【００７７】
前述の第３実施例においては、光ファイバを分岐して複数の元素を分析する場合を例示したが、光路を分岐せずに透過波長の異なる複数のフィルタを順次切り替えることによって、複数の元素を分析できるよう構成することも可能である。
前述の各実施例においては、大気圧プラズマを用いる場合と、真空プラズマを用いる場合（第５実施例）を例示した。大気圧近傍で発生させたプラズマを用いた場合には、密閉容器やポンプが不要となり、極めて安価で、局所的な分析が容易となり、短時間での分析が可能となるなど、利点が多い。
【００７８】
本発明においては、被分析対象物体を研磨してその被分析対象物体の表面に研磨屑を形成したものを真空容器内に載置し、真空容器内にプラズマを発生させてプラズマの発光をモニタリングし、プラズマの発光から物体に含まれる元素を判定することも可能である。この場合、物体を研磨せずに真空容器内に載置した場合に比べて、プラズマに接触する物体の表面積が大きくなるため、検出感度が向上する。この場合には、研磨パッドが設けられた研磨部と、真空容器と、真空容器内に試料を載置するための試料電極と、試料電極に電力を供給する電源と、発光入力部と、発光分析部とを備えた成分分析装置を利用することができる。
【００７９】
各実施例においては、鉛を検出する場合を例示したが、検出する元素を銀、ビスマス、またはインジウムとしてもよい。この用に構成された場合には、これらの高価な元素を含むプリント基板等を分別回収することが可能となる。
また、本発明の成分分析方法及び成分分析装置においては、検出する元素は臭素であってもよい。この場合には、被分析対象物体が、例えば廃棄すべき回路基板における絶縁性材料であり、この絶縁性材料に対して直接プラズマを照射する。このように回路基板等の成分分析を行うことにより、廃棄すべき回路基板等を焼却処理する際にダイオキシン発生するものとしないものとを分別回収することが可能となる。
【００８０】
本発明において、検査対象である回路基板のプリント基板等にはんだの成分を分析するために特別に設けた分析用ランドを形成することにより、分析時の操作性を向上させることが可能となる。この場合、分析用ランドの大きさが、直径０．５ｍｍの円よりも大きく、直径１０ｍｍの円よりも小さいことが望ましい。分析用ランドが小さすぎると、大気圧プラズマ源の位置決めが困難となる。逆に分析用ランドが大きすぎると、例えばプリント基板上において不要な領域が増加し、経済的でない。
【００８１】
上記の各実施例において用いた光ファイバは、高屈折率のガラス製のコアと樹脂製のクラッドにより構成されているが、本発明においてはプラスチック光ファイバを用いることが可能である。例えばアクリル樹脂製のコアとフッ素系樹脂製のクラッドにより構成されたプラスチック光ファイバを用いることが可能である。このようにプラスチック光ファイバを用いることにより、低コストで操作性のさらに優れた成分分析装置となる。
【００８２】
上記の各実施例において、報知部のインジケータ１１は複数の発光ダイオードで構成してもよい。このように構成することにより、成分分析結果において、所定の波長における発光強度の強弱を複数の発光ダイオードで示すことが可能となる。発光強度が弱い火分析対象物体については、再度の成分分析処理を行って確認することが可能となる。
また、成分分析を行った後、判別した元素に応じて、その元素に固有に割り当てた特定の印をプリント基板に施すことによって、分析結果を確実に検査対象物に残すことができる。印は塗料の塗布、シールの貼付など、簡便な方法を選択することが可能である。
【００８３】
また、分析すべき部分に数秒から数分間プラズマを照射し、分析すべき部分の表面に付着した有機物、フラックスなどの汚れを除去した後に発光分析を行うことにより、分析における検出感度またはＳ／Ｎ比を向上させることも可能である。この場合、一つの大気圧プラズマ源を用いて、汚れの除去（洗浄、クリーニング）と分光分析の両方の処理を行うことにより、分析の簡便性を高めることができる。また、汚れを除去する際に、酸素またはフッ素を含むガスのプラズマを照射することにより、汚れの除去速度を高めることも効果的である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の成分分析方法及び成分分析装置は、低コストで成分分析が実現でき、家電などの廃棄物を処理する現場で簡単にプリント基板などの分別を行うことができるため有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施例において用いた第１の成分分析装置の概略構成を示す図
【図２】本発明の第１実施例の第１の成分分析装置におけるプラズマを発生させている部分を示す拡大断面図
【図３】第１実施例の第１の成分分析装置の別の構成を示す拡大断面図
【図４】本発明の第１実施例において用いた第２の成分分析装置の概略構成を示す図
【図５】鉛はんだを用いて電子部品が実装されたプリント基板を分析したときの発光スペクトル
【図６】鉛フリーはんだを用いて電子部品が実装されたプリント基板を分析したときの発光スペクトル
【図７】本発明の第２実施例の成分分析装置のプラズマを発生させている部分の拡大断面図
【図８】本発明の第３実施例の成分分析装置の概略構成を示す図
【図９】本発明の第４実施例の成分分析装置のプラズマを発生させている部分の拡大断面図
【図１０】本発明の第５実施例の成分分析装置の概略構成を示す図
【図１１】本発明の第６実施例において用いた成分分析装置のプラズマを発生させている部分の拡大断面図
【図１２】本発明の第７実施例の成分分析装置のプラズマを発生させている部分の拡大断面図
【図１３】本発明の第８実施例の成分分析装置のプラズマを発生させている部分の拡大断面図
【図１４】本発明の第９実施例の成分分析装置のプラズマを発生させている部分の拡大断面図
【図１５】本発明の第９実施例の成分分析装置の構成を示す図
【図１６】本発明の第９実施例の成分分析装置の別の構成を示す図
【図１７】本発明の第１０実施例の成分分析装置のプラズマを発生させている部分の拡大断面図
【図１８】本発明の第１１実施例の成分分析装置のプラズマを発生させている部分の拡大断面図
【符号の説明】
【００８６】
１  プリント基板
２  大気圧プラズマ源
３  ガス供給装置
４  電源
５  プラズマ
６  透光部
７  フィルタ
８  フォトダイオード
９  制御装置
１０  スピーカ
１１  インジケータ
５５  排気装置
７１  ステンレス管
２００  成分分析装置
２００Ａ  プラズマ発生部
２００Ｂ  成分分析部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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