(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第一の容器と、第二の容器と、前記容器から液体を吸引する手段とを備え、ある前記第一の容器に入れられた試料を前記吸引手段で吸引した後、別の前記第一の容器に入れられた前記試料を吸引する前に前記吸引手段を前記第二の容器に入れ、前記第二の容器に入れられた洗浄液で前記吸引手段を洗浄する試料連続分析装置において、前記試料を連続して分析する方法であって、
前記第一の容器から前記試料を前記吸引手段で吸引したまま高周波誘導結合プラズマ質量分析計内のプラズマ発生電力を変化させて、同一試料についてクールチューニングモードとホットチューニングモードのそれぞれにおける測定データを得る処理を１回又は複数回行なうことを特徴とする試料連続分析方法。
【請求項２】
前記クールチューニングモードとホットチューニングモードのそれぞれにおける測定データを得る際に、前記高周波誘導結合プラズマ質量分析計内のプラズマ発生電力に加えて、前記高周波誘導結合プラズマ質量分析計内のプラズマ・ノズル間距離を変化させることを特徴とする請求項１記載の試料連続分析方法。
【請求項３】
前記クールチューニングモードとホットチューニングモードのそれぞれにおける測定データを得る際に、前記高周波誘導結合プラズマ質量分析計内のプラズマ発生電力に加えて、前記高周波誘導結合プラズマ質量分析計内のアルゴンガス流量を変化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料連続分析方法。
【請求項４】
複数の第一の容器と、第二の容器と、前記容器から液体を吸引する手段とを備え、ある前記第一の容器に入れられた試料を前記吸引手段で吸引した後、別の前記第一の容器に入れられた前記試料を吸引する前に前記吸引手段を前記第二の容器に入れ、前記第二の容器に入れられた洗浄液で前記吸引手段を洗浄する試料連続分析装置において、
前記第一の容器から前記試料を前記吸引手段で吸引したまま高周波誘導結合プラズマ質量分析計内のプラズマ発生電力を変化させて、同一試料についてクールチューニングモードとホットチューニングモードのそれぞれにおける測定データを得る処理を１回又は複数回行なう手段とを具備することを特徴とする試料連続分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は試料連続分析方法及び試料連続分析装置に関し、更に詳しくは分析条件自動切り替えによる試料連続分析方法及びそれを用いた試料連続分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、試料中に含まれる元素を測定する装置として、高周波誘導結合プラズマ質量分析計が用いられている。図２は高周波誘導結合プラズマ質量分析計の構成図である。この高周波誘導結合プラズマ質量分析計は、高周波誘導結合プラズマを用いて試料を励起させ、生じたイオンをノズルとスキマーからなるインターフェースを介して質量分析計に導いて電気的に検出し、該イオン量を精密に測定することにより、試料中の被測定元素を高精度に分析する装置である。
【０００３】
この図において、プラズマトーチ１の外室１ｂと最外室１ｃにはガス調節計２を介してアルゴンガス供給源３からアルゴンガスが供給されている。また、試料容器４内の試料はネプライザ４’で霧化された後アルゴンガスによってスプレーチャンバ５（例えばガラス製スプレーチャンバ本体５ａ）内に搬送される。
【０００４】
ここで、スプレーチャンバ本体５ａは冷却ジャケットのついた三重管内に配置されており、該三重管の最外管５ｃには冷却水が流れてスプレーチャンバ本体５ａを冷却するようになっている。また、このようにして冷却された試料は、再びアルゴンガスによってスプレーチャンバ５の出口を通ってプラズマトーチ１の内室に１ａへと導入される。
【０００５】
一方、プラズマトーチ１に巻回された高周波誘導コイル６には高周波電源１０によって高周波電流が流され、該コイル６の周囲に高周波磁界（図示せず）が形成されている。この高周波磁界の近傍でアルゴンガス中に電子かイオンが植え付けられると、該高周波磁界の作用によって瞬時に高周波誘導結合プラズマ７が発生する。
【０００６】
また、ノズル８とスキマー９に挟まれたフォアチャンバ本体１１内は、真空ポンプ１２によって例えば１３３Ｐａに吸引されている。更に、センターチャンバ１３内には中心軸上に光の侵入を阻止する小円板１４ａと該小円板と一定距離を保つように配置されたイオンレンズ１４ｂ、１４ｃが設けられると共に、該センターチャンバ１３の内部は第１油拡散ポンプ１５によって例えば１３３×１０-4Ｐａに吸引され、マスフィルタ（例えば四重極マスフィルタ）１６を収容しているリアチャンバ１７内は第２油拡散ポンプ１８によって例えば１３３×１０-5Ｐａに吸引されている。
【０００７】
上記プラズマ７内のイオンは、ノズル８やスキマー９を経由してのち例えば小円板１４ａとイオンレンズ１４ｂ、１４ｃ（若しくは四重極レンズ）の間を通って集束されたのちマスフィルタ１６を通り、二次電子増倍管１９に導かれて検出され、該検出信号が信号処理部２０に送出されて演算・処理されることによって前記試料中の被測定元素分析値が求められるようになっている。
【０００８】
試料を測定する場合、測定したい元素をより高精度で測定できるように装置の分析条件を最適化する。この時の分析条件をチューニングという。例えば、ある元素はプラズマ発生電力を１６００Ｗにすると高精度で測定でき、また他のある元素はプラズマ発生電力を６００Ｗにすると高精度で測定できるとする。
【０００９】
ここで、プラズマ発生電力１６００Ｗの条件をホット（ＨＯＴ）チューニング、６００Ｗの条件をクール（ＣＯＯＬ）チューニングと呼ぶことにする。１つの容器の試料液の中にホットチューニングで測定したい元素が２０個、クールチューニングで測定したい元素が１０個あった場合、最初の２０個についてはホットチューニングモードで測定し、残りの１０個についてはクールチューニングモードで測定する。
【００１０】
図３は連続元素分析システムの概念図である。図において、２１は試料液が入れられた第１の容器で、該第１の容器２１としては、例えば上面が開口しているガラス容器が用いられる。この第１の容器２１としては、図に示す場合には、例えば１００個設けられる。２２は第１の容器２１の測定を行なう度に管２３を洗浄する洗浄液が入った第２の容器である。３０は元素の分析を行なう元素分析装置で、例えば前述した高周波誘導結合プラズマ質量分析計で、第１の容器２１に管２３を入れて、試料液を吸引し、元素分析装置３０に導かれ、該元素分析装置３０で試料液中の元素が分析される。
【００１１】
このようなシステムの分析動作について説明する。先ず、第１の容器２１の１番目の中に管２３を入れて、試料液をポンプ（図示せず）で吸引し、元素分析装置３０に与える。元素分析装置３０側では、ホットチューニングモードであるものとする。元素分析装置３０は入力された試料液からホットチューニングモードで測定される元素を検出する。
【００１２】
次に、管２３は第２の容器２２の洗浄液に入れられ、洗浄される。洗浄が終了したら、今度は第１の容器２１の２番目の容器に管２３を入れて試料液を吸引し、続く元素分析装置３０で元素検出処理が行なわれる。このような操作を必要な容器２１の数だけ繰り返す。ホットチューニングモードで第１の容器２１中の試料液の分析処理が終了すると、分析結果が例えばプリンタを用いて出力される。
【００１３】
今度は元素分析装置３０をクールチューニングモードに設定して第１の容器２１の１番目から試料液を吸引して元素分析装置３０に導き、クールチューニングモードにおける試料液の分析が行なわれる。この場合において、管２３を第２の容器２２の洗浄液中に入れて管２３内部の洗浄を行なう。洗浄が終了した管２３は今度は２番目の試料液を吸引して元素分析装置３０に導き、クールチューニングモードにおける試料液の分析が行なわれる。このようにして所定数の第１の容器２１中の試料液がクールチューニングモードで分析され、分析結果は例えばプリンタを用いて出力される。
【００１４】
このように、同一の容器の試料液を２種類のモードで測定するのは、それぞれの測定モードが測定できる元素の種類が異なるからである。例えば、３０個の元素を測定しようとすると、２０個はホットチューニングモードで測定され、残りの１０個はクールチューニングモードで測定される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方式では、以下のような問題があった。
▲１▼ 従来装置の場合、元素２０個検出用のレポートと元素１０個検出用のレポートとが得られるので、試料毎にオペレータが手操作で１枚のレポートに作成し直す必要があるので、手間がかかるという問題があった。
【００１６】
▲２▼ 従来の方式では、２０個用のモード（ホットチューニングモード）及び１０個用のモード（クールチューニングモード）それぞれにおける測定において、洗浄液をその都度用いる必要があるが、管の洗浄は１〜２分程度かかり１００個のオーダの容器２１の分析を行なうとすると、相当の処理時間がかかるという問題があった。
【００１７】
▲３▼ １つの試料の測定を終了し、次の試料へ行く場合には管２３は洗浄されるが、それでも完全には洗浄されず、次の試料を汚染する。管２３の移動回数が減ることにより汚染される機会も減少される。
【００１８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、試料毎にレポートが１枚ですみ、且つ処理時間が短くできる試料連続分析方法及び試料連続分析装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１記載の発明は、複数の第一の容器と、第二の容器と、前記容器から液体を吸引する手段とを備え、ある前記第一の容器に入れられた試料を前記吸引手段で吸引した後、別の前記第一の容器に入れられた前記試料を吸引する前に前記吸引手段を前記第二の容器に入れ、前記第二の容器に入れられた洗浄液で前記吸引手段を洗浄する試料連続分析装置において、前記試料を連続して分析する方法であり、前記第一の容器から前記試料を前記吸引手段で吸引したまま高周波誘導結合プラズマ質量分析計内のプラズマ発生電力を変化させて、同一試料についてクールチューニングモードとホットチューニングモードのそれぞれにおける測定データを得る処理を１回又は複数回行なうことを特徴とする。
【００２０】
このように構成すれば、複数の測定モードにおける元素分析を行なうことができるので、複数のモードにおけるレポートが１枚ですみ、且つ洗浄液の使用が１回ですむので、処理時間を短かくすることができ、且つ試料の汚染の危険を減少することができる。
【００２１】
（２）請求項２記載の発明は、前記クールチューニングモードとホットチューニングモードのそれぞれにおける測定データを得る際に、前記高周波誘導結合プラズマ質量分析計内のプラズマ発生電力に加えて、前記高周波誘導結合プラズマ質量分析計内のプラズマ・ノズル間距離を変化させることを特徴とする。このように構成すれば、精度よく元素の分析を行うことができる。
【００２２】
（３）請求項３記載の発明は、前記クールチューニングモードとホットチューニングモードのそれぞれにおける測定データを得る際に、前記高周波誘導結合プラズマ質量分析計内のプラズマ発生電力に加えて、前記高周波誘導結合プラズマ質量分析計内のアルゴンガス流量を変化させることを特徴とする。このように構成すれば、精度よく元素の分析を行うことができる。
【００２３】
（４）請求項４記載の発明は、複数の第一の容器と、第二の容器と、前記容器から液体を吸引する手段とを備え、ある前記第一の容器に入れられた試料を前記吸引手段で吸引した後、別の前記第一の容器に入れられた前記試料を吸引する前に前記吸引手段を前記第二の容器に入れ、前記第二の容器に入れられた洗浄液で前記吸引手段を洗浄する試料連続分析装置であり、前記第一の容器から前記試料を前記吸引手段で吸引したまま高周波誘導結合プラズマ質量分析計内のプラズマ発生電力を変化させて、同一試料についてクールチューニングモードとホットチューニングモードのそれぞれにおける測定データを得る処理を１回又は複数回行なう手段とを具備することを特徴とする。このように構成すれば、複数の測定モードにおける元素分析を行なうことができるので、複数のモードにおけるレポートが１枚ですみ、且つ洗浄液の使用が１回ですむので、処理時間を短かくすることができ、且つ試料の汚染の危険を減少することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明の動作の一実施の形態例を示すフローチャートである。連続元素分析システムとしては、図３に示すシステムを用いる。先ず、元素分析装置３０を第１のモード（例えばホットチューニングモード）に設定する（Ｓ１）。次に、容器２１から試料液を吸引して元素分析装置３０に与える（Ｓ２）。吸引はモータ（図示せず）により行なわれる。
【００２５】
元素分析装置３０では、プラズマ中に試料液を噴射してイオン化し、イオン化した元素の分析を行なう（Ｓ３）。この元素分析により、例えば前述したような２０個の元素の定性や定量を行なうことができる。
【００２６】
次に、管２３による試料液の吸引状態はそのままにして、元素分析装置３０を第２のモード（例えばクールチューニングモード）に設定する（Ｓ４）。次に、容器２１から吸引している試料液を元素分析装置３０に与える（Ｓ５）。元素分析装置３０では、プラズマ中に試料液を噴射してイオン化し、イオン化した元素の分析を行なう（Ｓ６）。この元素分析により、例えば前述したような１０個の元素の定性や定量を行なうことができ、第１のモードで測定したデータと第２のモードで測定したデータを合わせてレポートを出力する（Ｓ７）。
【００２７】
次に、全ての容器についての元素分析が終了したかどうかチェックする（Ｓ８）。全ての容器について元素分析が終了していない場合、容器２１からの吸引を止め、管２３を容器２２の洗浄液に入れて洗浄を行ない（Ｓ９）、その後ステップＳ１に戻って次の容器２１から試料を吸引しその試料液の元素分析を行なう。このような元素分析処理を所定回数繰り返すと、例えば１００個の容器２１について元素分析を行なうことができる。全ての容器２１について元素分析が終了すると、装置全体としての動作が終了する。
【００２８】
このように、本実施の形態例によれば、容器２１から試料液を吸引した状態で少なくとも２種類のモードの測定を行なうことにより、管２３の洗浄を行なうこと無しに元素分析を行なうことができるので、処理時間が短くてすむ。また、処理が終了した時には、少なくとも２種類のモードにおける元素分析結果が１枚のレポートとして出力されるので、今までのようにオペレータが手作業で１枚のレポートを作成するに要した時間が不要となる。また、試料が前の試料で汚染される危険も減少される。
【００２９】
ここで、前記元素分析装置３０としては、各種の測定原理に基づく装置を用いることができるが、高周波誘導結合プラズマ質量分析計を用いれば、精度よく元素の分析を行なうことができる。
【００３０】
また、実施の形態例では、２種類のモードとしてプラズマ発生電力を切り替えるホットチューニングモードと、クールチューニングモードを用いて説明したが、切り替えることのできるチューニングモードは、プラズマ発生電力に限らず、イオンレンズ電圧、アルゴンガス流量、プラズマ・ノズル間距離など変更可能なパラメータならいずれでもよく、１つのパラメータを変化させたり、複数のパラメータを同時に変化させてもよい。
【００３１】
上述の実施の形態例では、元素分析装置として２種類のモードの切り替えができるものを用いた場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、３種類以上のモードの切り替えを行なうようにすることもできる。その場合には、複数のモードに対して１枚のレポートが作成される。また、レポートが１枚に入らない場合には、複数枚になってもよい。
【００３２】
また、上述の実施の形態例では、全ての容器の試料を分析する場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、所望の容器（１又は２以上）内の試料だけを分析する場合についても本発明を適用することができる。
【００３３】
【実施例】
半導体製造に用いる硝酸を本発明を用いて分析した結果、ホットチューニングにてＢ、Ｚｎ、クールチューニングにおいてＮａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｂが検出され、１枚のレポートとして印刷することができた。
【００３４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
【００３５】
（１）請求項１記載の発明によれば、複数の測定モードにおける元素分析を行なうことができるので、複数のモードにおけるレポートが１枚ですみ、且つ洗浄液の使用が１回ですむので、処理時間を短かくすることができる。また、試料が汚染される危険を減少することができる。
【００３６】
（２）請求項２記載の発明によれば、元素分析装置として高周波誘導結合プラズマ質量分析計を用いて、精度よく元素の分析を行なうことができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、複数の測定モードにおける元素分析を行なうことができるので、複数のモードにおけるレポートが１枚ですみ、且つ洗浄液の使用が１回ですむので、処理時間を短かくすることができ、且つ試料の汚染の危険を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動作の一実施の形態例を示すフローチャートである。
【図２】高周波誘導結合プラズマ質量分析計の構成図である。
【図３】連続元素分析システムの概念図である。
【符号の説明】
２１  第１の容器
２２  第２の容器
２３  管
３０  元素分析装置
【図１】
0004592881.tif 000002
【図２】
0004592881.tif 000003
【図３】
0004592881.tif 000004