(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を導入する第１の開口部と
圧縮した気体を導入する第２の開口部と
該気体および該液体を放出する第３の開口部と
を持つチャンバを備え、
該第１の開口部と該第３の開口部の間で該液体を送液する複数の管と、
該チャンバの内部に固定されて該管の端部を支持する支持体を備え、
該第３の開口部は該複数の管に対応した複数の開口部をもち、
該支持体は該複数の管に対応する複数の開口と、該気体を通過させる気体通過用開口部を備え、
該支持体により該複数の管の端部が該第３の複数の開口部に挿入されるように配置され、
該第３の複数の開口部から該気体が超音速で放出されることを特徴する噴霧器。
【請求項２】
請求項１に記載の噴霧器において、
前記チャンバは第１、第２の部材で構成され、
該第１の部材には前記第１、第２の開口部と、さらに第４の開口部があり、
該第２の部材には前記第３の開口部と、さらに該第４の開口部に勘合する第５の開口部があり、
該第１の部材から該第２の部材に該第４、第５の開口部を通して前記気体が導入され、
前記支持体が該第２の部材に設置されていることを特徴とする噴霧器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の噴霧器において、
前記液体を前記複数の管に分離して送液する固定管と、
前記複数の管と前記固定管を連結する連結管とをさらに備え、
前記チャンバの前記第１の開口部に該固定管を挿入して構成したことを特徴とする噴霧器。
【請求項４】
請求項１から３に記載の噴霧器において、
前記複数の管の端部は、前記第３の開口部の面と実質的に同一の面内に配置されていることを特徴とする噴霧器。
【請求項５】
請求項１から４に記載の噴霧器において、
前記支持体は、前記複数の開口と前記気体を通過させる開口部を備えた板であることを特徴とする噴霧器。
【請求項６】
請求項１から５に記載の噴霧器において、
前記支持体は、前記第３の開口部から上流側に1ｍｍ以上15ｍｍ以下の範囲で設置されていることを特徴とする噴霧器。
【請求項７】
請求項１から６に記載の噴霧器において、
前記圧縮気体は４気圧以上７気圧以下の圧力で前記チャンバに導入されることを特徴とする噴霧器。
【請求項８】
請求項１から７に記載の噴霧器において、
前記第３の開口部は複数の開口を有する板を前記チャンバに固定して形成され、
該板の厚みが０．１mm以上１．５mm以下の範囲であることを特徴とする噴霧器。
【請求項９】
請求項１から８に記載の噴霧器において、
前記第３の開口部から放出される気体がマッハ１より大きくマッハ２以下の範囲内であることを特徴とする噴霧器。
【請求項１０】
請求項１から９に記載の噴霧器において、
前記第３の開口部の前記気体が放出される部分が,１L／分の気体流量あたり１．８×１０４から２．５３×１０４μm２の断面積を持つことを特徴とする噴霧器。
【請求項１１】
請求項１から１０に記載の噴霧器において、
前記第３の開口部の前記気体が放出される部分が、１L／分の気体流量あたり３．６×１０６から５．１×１０６μm３の範囲であり、
前記第３の開口部から放出される気体の流量が０．５L／分から１．５L／分の範囲であることを特徴とする噴霧器。
【請求項１２】
請求項１から１１に記載の噴霧器において、
前記液体の前記チャンバからの放出量が７から２５０μL／分の範囲であり、
前記放出量の安定性が、信号強度の相対標準偏差で３％以下であることを特徴とする噴霧器。
【請求項１３】
試料溶液を蓄える容器と、
圧縮気体のガス圧を制御するバルブと、
該容器から該溶液を送液するポンプと、
該溶液と該圧縮気体を導入されて放出する噴霧器と、
該噴霧器から放出された噴霧物を導入して分析する噴霧物導入部と分析部と
を備える分析装置において、
該噴霧器は、
該液体を導入する第１の開口部と
該圧縮気体を導入する第２の開口部と
該気体および該液体を放出する第３の開口部と
を持つチャンバを備え、
該第１の開口部と該第３の開口部の間で該液体を送液する複数の管と、
該チャンバの内部に固定されて該管の端部を支持する支持体を備え、
該第３の開口部は該複数の管に対応した複数の開口部をもち、
該支持体は該複数の管に対応する複数の開口と、該気体を通過させる気体通過用開口部を備え、
該支持体により該複数の管の端部が該第３の複数の開口部に挿入されるように配置され、
該第３の複数の開口部から該気体が超音速で放出され、
該噴霧物導入部は、
前記噴霧物を選別する選別部を備え、
該分析部は、該噴霧物から選別された分析対象物を分析する
ことを特徴とする分析装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の分析装置において、
前記選別部は、噴霧物を導入される噴霧チャンバ部と、該噴霧チャンバ部の温度制御装置とを備えることを特徴とする分析装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の分析装置において、
前記選別部は、さらに、分離膜を備えることを特徴とする分析装置。
【請求項１６】
請求項１３から１５に記載の分析装置において、
前記噴霧物から前記選別部により選別された分析対象物を原子化、イオン化、または励起するプラズマ部と、
該イオン化された該分析対象物の質量分析を行う質量分析部、
または該励起された輻射光を分光する分光部と、
該イオンまたは該輻射光を検出する検出部と、
該検出結果を処理するデータ処理部とを備えることを特徴とする分析装置。
【請求項１７】
請求項１３から１６に記載の分析装置において、
前記試料溶液を分離して前記容器に導入するための溶液分離部をさらに備え、
該溶液分離部は、
化学形態分離を含む化学分離用セミミクロカラムまたは他のカラムを用いる液体クロマトグラフシステム、
または、電気泳動（ＣＥ）装置、
または、フローインジェクション（ＦＩＡ）装置
であることを特徴とする分析装置。
【請求項１８】
請求項１３に記載の分析装置において、
前記圧縮気体として助燃ガスを導入し、
さらに、
前記噴霧物導入部に噴霧チャンバ部を備え、
さらに、
燃料ガス導入部と、
該噴霧物から選別した分析対象物を燃焼し原子化するバーナー部と、
該分析対象物に吸収される光を供給する光源部と、
該分析対象物による該光の吸光度を測定する分光器と検出部と、
該検出結果を処理するデータ処理部と
を備え、原子吸光分析を行うことを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体を高効率で噴霧する噴霧器に関し、特に無機物質の分析に用いられる誘導結合プラズマ／質量分析装置（ICP-MS）、誘導結合プラズマ（ICP）発光分析装置及び原子吸光分析装置における噴霧器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導結合プラズマ−質量分析（ICP-MS）や誘導結合プラズマ発光分析（ICP-AES）などの分析装置では、噴霧器により液体サンプルからエアロゾルを生成させ、そのエアロゾルをプラズマに導入する。そこで、分析対象物質は原子化され、励起、イオン化される。そのイオンに対する質量分析または励起原子やイオンからの発光の分光分析により、液体サンプル中に存在する分析対象物質の同定及び定量が実現する。噴霧器には、同軸状のガラス製噴霧器が用いられることが多い。例えば、アナリティカル・ケミストリー第５４巻(1982年)第533項から537項 (Analytical Chemistry、54(1982) p.533ーp.537)には、ICP-AESに関する記述がある。噴霧管末端部では、噴霧ガスにより気圧が1気圧以下になる。その圧力差を利用し、液体試料は容器から噴霧器に吸引される。ガスの流量は1.0 Ｌ／分で、液体の流量は1.0 mＬ／分程度である。
【０００３】
ジャーナル オブ アナリティカル アトミック スペクトロメトリー 第１１巻 (1996年)第713項から720項 (Journal of Analytical Atomic Spectrometry、11(1996) p.713ーp.720)には、ICP-MSに関するマイクロ・コンセントリック噴霧器（MCN）の記述がある。液体試料を一本のキャピラリーへ運び、その末端部の周囲で通過するガスにより噴霧する。ガス流量は1.0 Ｌ／分程度である。ガスの速度は同軸状のガラス製噴霧器より速いため、噴霧効率が比較的高い。しかし、高効率噴霧が実現する試料溶液の導入流量は限られており、50μＬ／分以上では噴霧効率が低下する。
【０００４】
特開平8−99051では、切消加工や研磨加工等での発熱による金属の溶着を防止する必要があり、冷却を目的とした霧状体供給装置に関する記述がある。液体を霧状にすれば、より効果的な冷却ができる。その装置は、液体の流れる細管と噴霧ガス（空気）の出る噴射穴を有する。冷却用の液体は複数の細管に分流され、複数の細管の末端は束状にされる。一つの噴射穴から放出される空気流により、複数の細径管末端において液体は噴霧される。 ノズルは先すぼまり状である。
【０００５】
特開平７−３０６１９３号には、ソニックスプレーイオン化技術の記載がある。液体が導入される石英キャピラリー（内径０．１ｍｍ、外径０．２ｍｍ）はその末端が開口部（内径０．４ｍｍ）に挿入される。イオン源内部に導入される高圧窒素ガスは開口部から大気中に放出され、その時に形成される音速ガス流により液体は噴霧される。噴霧により生成されるエアロゾルには、気体状イオンが生成される。このイオン化法では、音速ガス流による微細液滴の生成が本質的に重要な役割を果たす。音速ガス流中の液体は、速度の速いガス流により引き千切られ、液滴が生成される。噴霧により最初に生成される液滴中の正負イオン濃度不均一性は液滴サイズが微細になると顕著になり、その液滴表面から液体の一部がガス流により分離されることにより、帯電した微細液滴が生成される。このような微細液滴は短時間で蒸発し、気体状イオンが生成される。生成される液滴のサイズはガス流速が増加すると減少するが、ガス流速が超音速領域に入ると液滴サイズは増加する。超音速流では衝撃波が発生し、微細液滴の生成が抑制されるためである。そのため、ソニックスプレーイオン化法ではガス流速が音速の場合に、最も微細な液滴が生成され、生成されるイオン量は最大となる。噴霧ガスの流量は3 Ｌ／分の場合に音速ガス流が形成されることが開示されている。
【０００６】
アナリティカル ケミストリー第７１巻(1999年)第427項から432項 (Analytical Chemistry、71(1999) p.427ーp.432)には、ソニックスプレー噴霧器の記載がある。噴霧器の構造はソニックスプレーイオン化イオン源と同様である。樹脂製オリフィス内径は０．２５ｍｍであり、石英キャピラリー（内径０．０５ｍｍ、外径０．１５ｍｍ）が使用される。この噴霧器では、噴霧ガスに音速ガス流を用いるため、極めて微細な液滴が生成できる。その結果、噴霧液体の噴霧効率は従来のガラス製噴霧器に比較して格段に向上する。ソニックスプレー噴霧器では、ガスの流量を音速ガス流発生の条件に固定し、液体試料の流量はポンプで制御される。ガスの流量は1.0 〜 1.4 Ｌ／分 で、液体の流量は1 〜 90μＬ／分である。
【０００７】
一方、特開平6−238211及び米国特許第5,513,798号には、超音速ガス流を用いた噴霧器の記載がある。螺旋状のガス通路により、キャピラリー末端部の液体の出口付近に螺旋状に超音速ガス流が発生される点が特徴的である。さらに、円筒状の通路がオリフィス部より下流側に設置され、通路内面で超音速ガス流の衝撃波が反射を繰り返す。通路内中心部において衝撃波が液体流に多数回衝突するため、粉砕される液体から液滴が効率良く生成される。円筒状の通路の長さ（キャピラリー末端部から円筒状通路の大気との接触面までの距離）は円筒状通路の直径の2倍程度である。ガスの流量は50 〜 60 Ｌ／分 で、液体の流量は91 〜 100 mＬ／分である。噴霧ガスは螺旋状に旋回するため、上記従来の技術にあるようにキャピラリーと同軸状にガス流が形成される訳ではない。噴霧ガスの流速はキャピラリー軸に対して水平方向と垂直方向に分解される。そして、ガス流速は超音速だが、キャピラリー軸に水平な流速成分は音速以下と考えられる。液滴の生成過程では、液体への衝撃波の照射が重要であり、高速ガス流による液体の引きちぎりは重視されない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
液体の気化において、20℃の飽和蒸気圧から計算すれば、ガスの流量1 Ｌ／分あたり、完全に気化できる水の流量はせいぜい約20 Ｌ／分である。そのため、理想的な噴霧器では、ガス流量が流量1 Ｌ／分程度の場合に、20 μＬ／分以上の流量の試料水を噴霧器に導入すると、噴霧効率は低減するはずである。しかし、実際の噴霧器では、試料流量が20 μＬ／分以上であっても、分析感度は向上する傾向が見られる。液体の噴霧効率が理想的なレベルに到達していないためと考えられる。
【０００９】
同軸状のガラス製噴霧器では、液体が自動的に吸引させる場合、液体流量は約５００ μＬ／分程度である。そのため、流量が1 Ｌ／分程度のガス流では液体の完全な気化は不可能である。構造的には、ガスの流通路が狭く長いため、噴霧器に導入されるガスは噴霧口近傍において顕著な圧力損失を受ける。その結果、噴霧ガスの流速は音速よりかなり低くなり、生成される液滴のサイズは10μｍ程度である。噴霧により生成される液滴の大半は凝集することにより、エアロゾルから離脱し液体に戻る。そのため、液体の噴霧効率は非常に低くなり、1 〜 3%とされる。また、この噴霧器では、ポンプを使用することによりサンプル液体の流量を適当に設定することができる。しかし、300μＬ／分以下のサンプル導入流量の場合には、噴霧が不安定になり、使用できないという問題がある。そのため、セミミクロ液体クロマトグラフ(200 μＬ／分程度の液体流量)に噴霧器を結合することができない。（元素分析装置を用いて元素分析のみならず、化学的形態分析を行うことがある。その場合、サンプル液体をセミミクロ液体クロマトグラフで分離し、分離した液体を噴霧器に導入する。）また、液体サンプルの流量を400 から 1000 μＬ／分の範囲で増加させでも、分析装置の感度は殆ど増加しない。このことは、プラズマに導入される実質的なサンプルの量は増加しないことを示す。
【００１０】
マイクロ・コンセントリック噴霧器は同軸状のガラス製噴霧器と異なり、液体サンプル流量を低減し、噴霧効率を向上させている。ガス流速が同軸状ガラス製噴霧器に比較して、高いためと考えられる。そのため、微量にしか入手できない液体サンプルの分析ができる点が特徴的である。しかし、高い噴霧効率を維持できる液体サンプル流量は50 μＬ／分以下である。それ以上の流量では、分析装置の感度は殆ど増加しない。その結果、同軸状ガラス製噴霧器を用いた場合に比較して、同一濃度の液体サンプルを分析する場合、分析装置の感度は低いという問題を有する。特に、セミミクロ液体クロマトグラフを併用した化学的形態分析を行う場合には液体流量が200 μＬ／分程度となり、分析装置の感度が不充分であるという問題がある。
【００１１】
ソニックスプレー噴霧器もマイクロ・コンセントリック噴霧器と同様の問題を有する。微量流量の液体を高効率で導入できる噴霧器であるが、液体噴霧に音速ガス流を使用する。広いガスの流通路を有するので、ガスの圧力損失は非常に低く、容易に音速ガス流を形成することができる。また、液体が導入されるキャピラリーの末端はガス噴出口であるオリフィスの中心部に設置されるため、噴霧効果は極めて高い。しかし、マイクロ・コンセントリック噴霧器と同様に、ソニックスプレー噴霧器では高噴霧効率が実現する液体サンプルの流量は約60 μＬ／分以下である。それよりも高い流量では、噴霧効率が低減し、分析装置の感度が顕著に増加しない。
【００１２】
前述の様に、同軸状のガラス製噴霧器、マイクロ・コンセントリック噴霧器、ソニックスプレー噴霧器では、高速（音速）のガス流を用いて液体を噴霧する。これらの噴霧器は単一の噴霧口により噴霧を行うが、液体流量が約60 μＬ／分以上では、流量の増加に対して噴霧効率は低減するという問題がある。また、プラズマ質量分析計やプラズマ発光分析装置に設置する場合には、液体サンプルの流量に応じてガラス製噴霧器などと噴霧器を使い分ける必要があり、不便である。特に、液体流量が約200 μＬ／分であるセミミクロ液体クロマトグラフを併用した化学的形態分析を行う場合、噴霧が不安定になり使用できなかったり、噴霧効率が低いなどの問題を有する。
【００１３】
ソニックスプレーイオン化技術に示されるように、生成される液滴サイズはガス流速に依存する。そして、噴霧ガスの流量が充分に高い場合には、音速ガス流による液体の引き千切り効果により、音速ガス流の場合に噴霧効率が最高となり、液体の噴霧効率が高い。特開平9−239298では、ガス流量が３Ｌ／分の場合に音速ガス流が形成されることが開示されている。このように、液体流量に対するガス流量に制限がない場合には、噴霧により生成される液滴のサイズは音速時に最小になり、０．７μｍ程度のサブミクロンサイズの液滴が多量に生成される。実際には、音速より多少高速のガス流を用いる場合、液滴サイズは平均的に増加する傾向があるが、サブミクロンサイズの液滴は生成される。しかし、実際の噴霧器では、使用できる噴霧ガスの流量に制約を受ける場合が少なくない。例えば、プラズマの発光分析や質量分析装置では、噴霧ガスの流量は1 Ｌ／分程度に予め設定される。ガス流量が一定である条件下で、液体の噴霧効率を最大限に増加させるためには、液体流量に対するガス流量に制限が生じる。その結果、液滴のサイズは音速ガス流ではなく超音速ガス流が形成される場合に最小となる。液滴の微細化を抑制する衝撃波が形成されても、音速より高速のガス流を形成した方が、ガス流の引き千切り効果による微細液滴の生成は有効となるからである。即ち、一定のガス流量でサブミクロンサイズの液滴を多量に生成し、液体の噴霧効率を最大限に増加させるためには、ガス流速が音速以下であるより超音速である方が望ましい。
【００１４】
多量の液体を多量のガスで噴霧する目的の米国特許第5,513,798号記載の噴霧器では、超音速の噴霧ガス流が使用される。この噴霧器では、上記従来の技術にあるようにキャピラリーと同軸状にガス流が形成される訳ではなく、噴霧ガスは螺旋状に旋回する。そして、高速ガス流による液体の引き千切り効果ではなく、液体に衝撃波を照射することにより２〜１０μｍの液滴が生成される。液滴サイズが大きくミクロンサイズであるため、本噴霧器を分析装置や計測装置の噴霧器として利用しても、装置の高感度化を実現することは困難である。さらに、螺旋状ガス流を形成するために、ガス流通路の構造は狭く複雑であり、噴霧器に導入されるガスの圧力はかなり高圧になる。このような噴霧器はガス流量が低い場合に適用させるには製作上問題がある。特に、ＩＣＰ発光分析装置やＩＣＰ−ＭＳの噴霧器ではガス流量が１L／分に設定されるが、このような低いガス流量に対応した噴霧器を製作することは極めて困難である。螺旋状ガス流形成のために、ガス流路には高精度の微細加工が要求されるからである。また、高圧ガスを使用するため、噴霧器のみならずガス供給手段も高耐圧性が要求されるという問題がある。
【００１５】
また、特開平8−99051に記載される噴霧器では、導入される液体は多数の細管に分流される。そして、多数の細管の末端は束状に固定され、一つの噴射口から放出されるガス流により液体は噴霧される。ところが、束の中心部にある細管はガス流に接触し難くなり、噴霧効率が比較的低くなる。また、先すぼまり状のノズル構造は圧力損失が顕著となり、高速のガス流を発生し難い。
【００１６】
これまで述べたように、従来の噴霧器では、サブミクロンサイズの液滴を多量に生成するという観点から、必ずしも充分な噴霧効率が得られないうえ、適用できる液体流量範囲に制約があった。
【００１７】
本発明の目的は、限られたガス流量の下で、広い範囲の液体流量から多量のサブミクロンサイズの液滴を生成できる、高噴霧効率の噴霧器を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、キャピラリー(流通路)軸方向の超音速噴霧ガス流を用いて、ガス流の運動量を効果的に液体の噴霧に活用する噴霧器が提供される。さらに、複数の噴霧ユニットを設けた噴霧器が提供される。
【００１９】
圧縮気体を利用した液体の噴霧では、限られた時間あるいは空間で、如何に噴霧ガスと液体との衝突機会を増やすことが非常に重要である。そこで、溶液と ガスを均一に各噴霧ユニットに分配することにより、溶液とガスとの接触の確率を増加させることができる。
【００２０】
限られた噴霧ガスは各噴霧ユニットに分配すると、その流量が一段と低くなる。噴霧ガスと液体との衝突効果を良くするためには、音速ガス流より多くの運動量の持つ超音速ガス流を用いることにより、効率よく微細な液滴を生成させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施例1）    図1に、本発明の一実施例に基づく超音速アレイ噴霧器の断面図を示す。また、図2は、図1の開口部の拡大図を示す。この噴霧器は超音速領域ガスによる噴霧する点と複数の噴霧ユニットを有する点が特徴的である。各噴霧ユニットは噴霧ガスまたは加圧気体の出る開口部4とサンプル液体が導入される管（キャピラリー）5から構成される。超音速領域噴霧ガスは開口部4と管5の間の隙間（噴出口）から噴出する。液体サンプルはいくつかの噴霧ユニットに分割され、同時に噴霧される。噴霧ユニットが単一の場合に比較して、各噴霧ユニットに導入される液体サンプルの流量が低減するため、全体として高効率噴霧が実現する。また、高効率噴霧が実現する液体流量範囲は拡大する。
【００２２】
噴霧器は第１の部材を第２の部材にネジ３により結合することにより構成される。開口部４には、サンプル液体が導入される管５の末端部分が挿入され、その管５の末端部分は開口部４の外側とほぼ同一面上に配置される。ガス供給手段により供給されるガスはガス導入口６から導入され、開口部４から噴出し、溶液を噴霧する。オリフィス部材７の上流側にある固定板８により、管５は固定される。噴霧ガスをオリフィス部材７に導入するため、固定板8にはガスが通り抜ける部位がある。また、管５は固定管９に接着剤10を用いて固定され、噴霧ガスの噴霧器外部への漏れや液体溶液の管5と管9の隙間からの漏れを阻止する。第１の部材や第２の部材において、噴霧器内部では、ガス流通路が広いため、ガス供給手段から開口部４までガス圧力の損失が殆ど発生しない。ガス供給手段におけるガス圧力が5気圧の場合、噴霧器内部の圧力は4.8気圧である。また、オリフィス部材７の厚さは通常1.5 mm以下である。以上のような構造では、ガス源の圧力は4 〜 5気圧程度に設定すると、オリフィス部材７から超音速領域ガス流を形成させることができる。このような噴霧器においては、高速ガス流による液体の引き千切り効果が有効に作用し、サブミクロンサイズの液滴を多量に生成することができると考えられる。
【００２３】
プラズマ発光分析装置に適用する噴霧ガスの流量は通常0.5 〜 1.5 L／分で、非常に限られている。水の飽和蒸気圧を考えると、液体流量／ガス流量の比が5 x10-5 より大きい場合、ガス流速は超音速領域であることが望ましい。より多くのエネルギーを液体の噴霧に用いることができ、噴霧の噴霧効率を向上させることができる。
【００２４】
開口部から噴出される噴霧ガスの流速は、開口部上流側のガス圧力やオリフィス部材の厚さなどに依存する。オリフィス部材の厚みが無視できる場合には、開口部上流側ガス圧力が1.9気圧に達すると噴霧ガスの流速はほぼ音速（マッハ１）に達し、７．８気圧ではマッハ２の超音速流が形成される。ところが、オリフィス部材の厚みが2 mm以上であると、オリフィス部材でのガスの圧力損失が著しくなり、開口部上流のガス圧力をかなり高圧に設定しない限り音速ガス流は形成されない。超音速流の形成にはより高圧が必要になる。一般的に用いられるガスボンベのレギュレーター等ガスの供給部ではガス圧力がせいぜい５気圧程度とされる。そのため、開口部の厚みは1.5 mm以下が望ましい。一方、オリフィス部材の厚みが0.1 mm以下では強度的に破損する問題が生じる。そのため、オリフィス部材の厚みは０１ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることが現実的に望ましい。本実施例では、オリフィス部材の厚みは0.2 mm とし、ガスの供給部におけるガス圧力を5気圧に設定した。
【００２５】
噴霧ガスは開口部と管との間（空間）を通して、噴出する。超音速ガス流を形成するためには、図２３に示す空間の体積（断面積×オリフィス部材の厚さ）が重要である。実際には、各噴霧ユニットでは、1Ｌ/分の噴霧ガス流量あたりの空間体積を、3.6 x 106から5.1 x 106 オm3の範囲内設定することが望ましい。空間体積が 3.6 x 106 オm3 以下であると、7気圧以上のガス圧力を印加しない限り、超音速ガス流を形成することができない。そのため、噴霧器周辺の機器が高圧に耐える頑丈なものにする必要が生じ、システム全体が大型化、高コスト化する。また、ガス圧力が7気圧以下であると、現実的にはマッハ２以上の流速の超音速ガス流を生成することは原理的に不可能である。そのため、ガス圧力は１．９気圧〜７気圧の範囲で使用することが望ましく、生成されるガス流の流速はマッハ１〜２の範囲に入る。
【００２６】
一方、5.1 x 106 オm3 以上の場合には、ガスの速度が低下し、超音速領域に達しない。一般的なプラズマ質量分析装置あるいはプラズマ発光分析装置に用いられる噴霧器では、ガスの流量は通常0.5 L/分から1.4 L/分である。そのため、管と開口部の間の総体積が1.8 x 106から7.1 x 106 μm3の範囲にあることが必要となる。なお、体積の見積もりには、管と開口部とが最も接近している部位の開口部の長さを、μリフィス部材の厚さとしてもよい。本実施例では、μリフィス部材は厚さ0.2 mmの板から構成されている。
【００２７】
μリフィス部材の厚さｔが1.5 ｍｍ以下の場合に、様々なサイズの開口部や管を組み合わせた噴霧器を製作し、分析装置に設置して評価した。噴霧器に導入されるガス流量はほぼ一定とした。その結果を纏めて図３に示す。ここで、図3中の断面積とは、管と開口部が最も接近している領域におけるガス流の断面積であり、開口部の直径Ｄと管の直径ｄを用いて断面積＝｛π（Ｄ2−ｄ2）／４｝と計算される。開口部の加工には、ドリルを使用する場合もあれば、レーザー光照射やエッチングによる場合もある。そのため、図２３に示すように、開口部４におけるガスが通過する最も狭い領域（長さｔ）では、加工手段や加工精度により開口部の内径が必ずしも一定ではない。図３の結果は、ガスが通過する最も狭い部位の内径をＤと定義し、μリフィス部材の厚さｔの領域には２０％程度内径がＤよりも大きい領域を含めたものである。良好な結果が得られなかった噴霧器例のデータを記号AとBで示す。Ａの場合、1Ｌ/分の噴霧ガス流量あたりの面積は6.2 x 104 μm2である。霧のサイズが大きく、低い噴霧効率であることが示された。その面積を3.5 x 104 μm2まで低減すると（Ｂの場合）、噴霧高率は向上し、霧のサイズがかなり微細になった。しかし、Bの条件を満たす噴霧器をプラズマ発光分析計に設置して評価実験を行った結果、実線の下方にある場合の結果に比べ、分析感度はその半分に過ぎなかった。図3の実線の傾きを計算することにより、1Ｌ/分の噴霧ガス流量あたりの面積は2.3 x 104 μm2以下であれば、噴霧ガスの速度は超音速領域である。10%程度の加工誤差が避けられない場合が多いので、超音速領域に入るため断面積は2.53 x 104 μm2以下であることが望ましい。噴霧器に使用できるガス圧力が１０気圧以上の高圧になると、システム全体が耐圧性の高い頑丈なものにする必要がある。そのことを考慮すると、1Ｌ/分の噴霧ガス流量あたりの面積を、1.8 x 104から2.53 x 104 μm2の範囲内設定することが望ましい。
【００２８】
超音速アレイ噴霧器は複数の管を用いるが、管5の内径が5μｍ以下になると、ゴミなどの粒子により管5が詰まる可能性が高くなり実用面で問題が生じる。また、内径が200μｍ以上であれば、管の中心部分の液体がガス流により引き千切られる効率が低下する。その結果、噴霧器から生成される液滴のサイズは大きくなり、噴霧による液体の噴霧効率は低下する。液滴サイズが微細であるほど、液体は気化し易いためである。そのため、液体の高い噴霧効率を得るためには、管5の内径は5〜200μｍの範囲内にあることが必要である。また、液体の噴霧効率は一本の管5に導入される液体の流量にも依存する。そのため、一本の管5あたりの液体流量は100μＬ／分以下に設定することが望ましい。また、噴霧による液体の噴霧効率は管5の肉圧（外径と内径との差の1/2）にも依存し、薄い方が噴霧効率は高くなる。しかし、肉圧が5ミクロン以上でないと一般的に強度面での問題が生じるが、肉圧が100μｍ以上であると噴霧効率の低減は著しい。管5の位置を固定する固定板8はμリフィス部材7から1 〜 15ｍｍの距離に設置される。20 ｍｍ以上に設定すれば、管5の振動が著しくなり、噴霧に悪影響を与える。1 ｍｍ以下の場合、製作が困難になるうえ、固定板と開口部の間の空間は小さいため、噴霧ガスの圧力損失が顕著になる恐れがある。
【００２９】
この実施例では、μリフィス部材7には三つの開口部がある。固定板8には上記と同数の穴がある。管5は外径127 μm、内径50 μm、長さ80 mmの溶融シリカキャピラリー(流通路)である。直径170 μmの三つの開口部4は0.2 mm厚さの表面が耐蝕コートされたステンレス材質の円盤7で2 mmの等しい間隔で三角形の頂点で設けられる。開口部4から固定板8までの距離は5 ｍｍである。第２の部材の先端部分は円柱状で、外径は9 ｍｍである。その先端部分をスプレチャンバーカーバの密閉Ｏリーグの付けるカバーに挿入し、噴霧器とスプレチャンバーと連結される。
【００３０】
図4に、プラズマ発光分析装置を用いて得られた信号強度のサンプル流量依存性を示す。噴霧効率が一定であれば、サンプル流量と信号強度は比例関係になるはずである。ところが、実際にサンプル流量が高くなると、噴霧効率が低減するため、比例関係はなくなる傾向がある。ガラス製同軸噴霧器のサンプル流量を300から400μＬ／分に増加しても、信号強度（分析装置の感度）はさして増加しない。特に、400μＬ／分以上の場合には、殆ど強度は増加しない。一方、300μＬ／分以下の場合には、噴霧が不安定になり分析が困難になる。また、ソニックスプレー噴霧器は微小流量のサンプルを高効率で噴霧することができるが、60μＬ／分以上では分析装置の信号強度が殆ど増加しない。その結果、図に示すように、100から300μＬ／分のサンプル流量範囲では、高感度分析に用いることができる噴霧器がないという問題がある。例えば、セミミクロカラムの液体流量は約200μＬ／分であり、セミミクロカラムを分析装置の上流側に結合して化学形態分析を行う場合には、高感度分析が実際には困難である。超音速アレイ噴霧器を使用した場合には、サンプル導入流量が300μＬ／分まで信号強度の増加が顕著である。ガラス製同軸噴霧器と比較して超音速アレイ噴霧器を使用した場合には、最大の信号強度は約２倍程度増加することが示される。上記のように、超音速アレイ噴霧器を用いれば、ごく微小流量から数百μＬ／分まで、一つの噴霧器で対応ができる。信号強度の相対標準偏差 (RSD, relative standard deviation)が３％以下であると、分析装置を定量分析に利用することができると認識されている。そこで、液体流量に対する噴霧の安定性（ＲＳＤ）を１０回連続測定により調べた結果を表１に示す。７〜２５０μＬ／分のサンプル流量に対し、ＲＳＤは最大２．６１であることが示される。この結果は、上記の流量範囲において噴霧の安定性が充分に高く、定量分析に使用することができることを示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
（実施例2）  本発明の別の一実施例に基づく超音速アレイ噴霧器の概観図を示す（図5）。基本的な構造は図1のように設けられるが、開口部4には、樹脂製チューブをスライスしたものを用いた例を示す。図6は図5の開口部の拡大図である。開口部4の内径と同じ（例えば170 μｍ）のプラスチックチューブを0.5 mmの厚さで切断し、得られた3枚のプラスチックチューブの円盤14はそれぞれ第２の部材の先端部にある三つの穴にはめ込まれ、接着剤で固定される。これは径170 μm、厚さ0.5 mmのμリフィス部材に当たる。三つの開口部は4 mmの等しい間隔で三角形の頂点で設けられる。
【００３３】
（実施例3）  図7及び図8に、本発明の別の一実施例に基づく超音速アレイ噴霧器の開口部の拡大図を示す。噴霧器の基本的な構造は図5に示す実施例と同様だが、μリフィス部材７はセラミック材質で製造される。図7には、内径170 μｍの開口部を有するルビー製μリフィス部材15（直径2 mm、厚さ0.3 mm）を示す。３枚の円盤をそれぞれ第２の部材の三つの穴に固定する。３つの開口部は4 mmの等しい間隔で固定される。一方、図8には、大型のルビーμリフィス部材１６（直径6 mm、厚さ0.3 mm）を示す。
【００３４】
（実施例4） プラズマ発光分析、プラズマ質量分析装置においては、先ず溶液サンプルを噴霧器で噴霧し、エアロゾルを生成させる。次に、そのエアロゾルをプラズマに導入し、原子化、励起またはイμン化し、イμンまたは輻射光を分析する。そのため、噴霧器において微細なエアロゾルを生成し、サンプルを効率よくプラズマに導入することが重要である。さらに、大量の溶媒（分子）をプラズマに導入すると分析に悪影響を与えることがあり、エアロゾル中の溶媒を積極的に除去することが必要となる場合がある。大量の溶媒によりプラズマの温度が低下したり、溶媒由来の分子イμンの生成、溶媒分子からの輻射が分析感度を低下させるからである。図9及び図10に、本発明の一実施例に基づく溶媒除去過程を含めた超音速アレイ噴霧器によるサンプル導入システムの構成図を示す。サンプル溶液17はポンプ18により超音速アレイ噴霧器19へ導入される。そこで上記溶液17はボンベ20から減圧バルブ21により5気圧に制御されて導入されるガスにより噴霧される。エアロゾル中の溶媒分子を除去する手法は２通り考えられる。図9に示す溶媒除去方法では、エアロゾルを加熱し蒸発させるとともに、膜により溶媒を分離させる。約150 ℃に加熱される噴霧チャンバー22では、エアロゾル中の液滴は完全に気化され、膜分離器24に導入される。溶媒しか通せない性質の膜を用いることにより分析を妨害する溶媒分子を除去する。残った分析対象物質はキャリアガスとともにプラズマに導入され、原子化、イμン化される。一方、図10に示す方法は、噴霧チャンバー22を−５℃まで冷却し、蒸発し溶媒分子や液滴を噴霧チャンバー22表面で捕獲する。このことにより、溶媒分子の除去が実現する。
【００３５】
（実施例5） 図11に、本発明の一実施例に基づくセミミクロカラムを結合した超音速アレイ噴霧器を用いる誘導結合プラズマ質量分析 (ICP-MS)装置構成図を示す。サンプル溶液17はセミミクロカラム27により化学形態の分離あるいは通常の化学分離、濃縮が行われ、超音速アレイ噴霧器19へ導入される。そこで上記溶液17はボンベ20から、減圧バルブ21による制御された噴霧ガス（４．５気圧）により噴霧される。噴霧により生成されるエアロゾルは冷却された噴霧チャンバー22に導入されることにより溶媒除去され、残ったエアロゾルをプラズマ28へ導入する。プラズマでイμン化された分析物は質量分析部29により分別、検出される。通常セミミクロカラムの溶液流量は約200 μＬ／分で、同軸状ガラス製噴霧器は対応ができない。超音速アレイ噴霧器を使うことにより、セミミクロカラムの使用が可能となる。また、このようなシステムにより、例えばヒ素やセレンなどの化学形態分析ができ、元素の総量だけでなく毒性の高さに関する情報も得ることが出来る。環境分野を始め医学、毒物学など分野で幅広く応用が期待される。図11に示すように、カラムの分離を必要としない場合、バルブ31を切り替えて、ペリスタリックポンプ18によるサンプル溶液17を直接超音速アレイ噴霧器19へ導入する。噴霧チャンバー22を冷却装置25により−5℃まで冷却し、溶媒を除去する。サンプル流量が400 μＬ／分である通常同軸状噴霧器を用いる場合に比べ、分析感度が約3倍向上した。
【００３６】
（実施例6） 図12に、本発明の一実施例に基づく多数のセミミクロカラムを超音速アレイ噴霧器に連結したシステムを示す。通常カラムの分離は数分から十数分がかかるが、分離液体の溶出時間（バンドピーク）の時間幅は１分程度である。そのため、数分間隔で多数のセミミクロカラムを同時に使用することにより、ハイスループット分析が実現する。
【００３７】
（実施例7） 図13に、本発明の別の一実施例に基づく超音速アレイ噴霧器を用いる誘導結合プラズマ質量分析装置図を示す。質量分析装置には三次元四重極（四重極イμントラップ）質量分析計34が使用される。質量分析部は一対のお椀状のエンドキャップ電極35と、ドーナツ状のリング電極36から構成される。リング電極に高周波電圧Ｖが印加されると、その電圧に対応して特定の質量数以上のイμンが電極内に取り込まれる。取り込んだ後、Ｖを低電圧から高電圧へと掃引することにより、低質量数イμンから順次不安定化され、電極外部へ放出され、検出される。検出イμンの質量数とＶとの関係により、イμンの質量数を決定することができる。また、検出シグナル強度により、イμン量の定量が実現する。このシステムでは、フローインジェクション装置32により、サンプル溶液17と溶媒(水)33は交替で超音速アレイ噴霧器19に導入され、噴霧される。生成されたエアロゾルは噴霧チャンバー22に導入される。加熱制御器23により150 ℃に加熱された噴霧チャンバー22では蒸発した水分子を水蒸気しか通さない分離膜24により除去する。残る分析対象物質はプラズマ（ＩＣＰ）28に導入されイμン化される。そして、生成されたイμンは質量分析計34へ導入される。三次元四重極（四重極イμントラップ）質量分析計では、分子イμンを解離することができ、同一質量の異種イμンを除去することができる。さらに、三次元四重極によるイμン濃縮効果により、高感度分析が実現する。噴霧ガス圧力が４気圧、噴霧ガスの流量が1 Ｌ／分、サンプル導入流量が250 μＬ／分の場合、サンプル導入流量の400 μＬ／分のガラス製噴霧器を用いる場合に比べ、検出イμン強度が4倍増加した。
【００３８】
（実施例8）  図14に、本発明の別の一実施例に基づく超音速アレイ噴霧器を用いる化学形態分析用誘導結合プラズマ質量分析装置図を示す。このシステムはキャピラリー電気泳動（CE）により各種化学形態物質を分離し、ICP-MSで検出する。AsO2-、 AsO3-、 SeO32-、SeO42-を含むサンプルを長さ30 ｃｍの三本の分離キャピラリー35(外径 127 μm、内径 50 μm.)に導入する。キャピラリー37の一端は緩衝溶液38に、他端は導電性補助溶液39に浸される。キャピラリーの両端間には高電圧供給装置40により10 - 25 ｋＶの電圧が印加され、電気泳動が実現する。分離されたサンプルは噴霧器19へ導入され、噴霧される。電気泳動により得られた高分離能が低下することを防止するため、連結チューブ41によりエアロゾルを直接プラズマ28へ導入し、分析を行う。緩衝溶液は濃度0.075 mol／Ｌの NaH2PO4 と濃度0.0025 mol／ＬNa2B4O7 (pH = 7.65)からなり、印加電圧が20 kVの条件下で実験をした例では、電気泳動を開始してから約15分間で、上記成分の分離及び検出が完了する。検出限界の濃度は約 0.08 ng／ｍＬ である。
（実施例9）  図15に、本発明の一実施例に基づく超音速アレイ噴霧器を用いる誘導結合プラズマ発光分析装置の構成図を示す。サンプル溶液17はマイクロチューブポンプ18により超音速アレイ噴霧器19に導入される。ボンベ20のアルゴン噴霧ガスは減圧バルブ21による４気圧に制御され、超音速アレイ噴霧器に供給される。噴霧チャンバー22において、噴霧により生成されたエアロゾルはに含まれるやや大きい液滴を除去し、廃液溜め26に排除する。残るエアロゾルはプラズマ28に導入される。分析対象物質はプラズマ28で原子化されたのち、励起され、発光する。その発光はは分光計42において波長分離され、検出器43により検出される。パソコン30による装置制御、データ処理を行う。
【００３９】
噴霧ガス圧力が４．５気圧、噴霧ガスの流量が 1 Ｌ／分で行った実験の測定結果を図16に示す。250 μＬ／分以下では、サンプル流量の増加とともに信号強度が増加する。この傾向は超音速アレイ噴霧器の特徴である。同軸状のガラス製噴霧器を用いる場合の流量（830 μＬ／分）に比較して、流量は大幅に低減するが、分析装置の感度は約2倍向上した（波長：Sn 189.989 nm; Cr 205.552 nm; Zn 213.856 nm; Pb 220.353 nm; Cd 228.802 nm; Mn 257.61 nm; Mg 279.553 nm; Cu 324.754 nm）。さらに、超音速アレイ噴霧器の方が安定性も高いことも明らかになった。サンプル導入流量は250 μＬ／分、サンプル溶液に分析物の濃度は1 μg/mLの場合、十回連続測定の相対標準誤差 (RSD) は１．５ %以下である。 （実施例10）   図17に、本発明の一実施例に基づく超音速アレイ噴霧器を用いる原子吸光分析装置の構成図を示す。ここでは、十数Ｌ／分の助燃ガス（空気）を噴霧ガスとして用いて、溶液サンプルを噴霧する。
【００４０】
図17に示す様に、空気ボンベ44から減圧バルブ21で減圧され、超音速アレイ噴霧器45に入る。自己吸引により、サンプル溶液は噴霧器45へ導入され、複数の開口部に末端が挿入された複数の管（キャピラリー）へ分配される。そこで、各開口部から生成される超音速領域助燃ガス流により噴霧される。噴霧チャンバー22ではエアロゾルに含まれる比較的に大きい液滴を除去し、廃液溜め26に排出する。アセチレンボンベ46からでる燃料ガスはチャンバー22でエアロゾルと混合された後、バーナー47で燃焼される。2000 ℃を超えるプラズマ（アセチレンー空気の炎）46で、液滴は気化され、分析対象物質は原子化される。中空陰極ランプ49からの輻射光ビームをプラズマ（アセチレンー空気の炎）48に照射することにより、原子化された分析対象物質の吸光度を分光計４２および検出器４３により測定する。サンプル溶液の導入手段では、自己吸引のみならず、ペリスタリックポンプ18による導入も利用できる。μリフィス部材の厚さは1.5 mmである。16本の溶融シリカ管(内径200 μm 、外径 100 μm)と１６個の開口部（内径250 μm）からなるアレイ噴霧器を偏光ゼーマン原子吸光分析装置に装着し、評価実験を行った。その結果、サンプル液体流量は1 mＬ／分(通常の五分の一)にも関わらず、通常噴霧器の同等感度が得られた。さらに、ペリスタリックポンプ18を用いて流量5 mＬ／分のサンプル溶液を導入した結果、通常噴霧器に比べ、原子吸光分析装置の分析感度が約2倍向上した。
【００４１】
（実施例11）    図18に、本発明の別の一実施例に基づく超音速噴霧器の断面図を示す。この超音速噴霧器は図1に示す噴霧器と構造的に似ているが、噴霧ユニットは一個である。しかし、この噴霧器も超音速領域ガスにより噴霧する。図19は図18の開口部の拡大図を示す。図20には、図18に似ているが、固定板を使わない。噴霧口から5 ｍｍ離れる所まで伸びた固定管9により、管5を支持する。
【００４２】
（実施例12）  図21に、本発明のさらに別の一実施例に基づく超音速アレイ噴霧器の断面図を示す。噴霧ガスはガス導入口6から導入され、螺旋状のガス通路で回旋させられ、開口部4から噴出し、マッハ１以上の超音速になる。その超音速ガス流により管5の末端から出るサンプル溶液を噴霧する。管5の末端からμリフィス部材の外側までの距離は2 mm以下である。従って、超音速ガス流の衝撃波を反射することなく、噴出方向のガスの速度により液体表面を引きちぎり、微細液滴を生成する。
【００４３】
（実施例13）   図22に、本発明のさらに別の一実施例に基づく超音速アレイ噴霧器の組み立て方法を簡単に示す。図1に示すように、超音速アレイ噴霧器は第１の部材と第２の部材から構成される。そして、組み立て手順としては、管5を第２の部材に固定した後、第１の部材と結合させる手順で組み立てる。μリフィス部材7外側面に対する管5の末端の位置を精度良く固定するために、組み立て過程では治具51が使用される。その持具の中央には、高さLの円柱がある。第２の部材の先端は治具51に隙間無く差し込まれ、その先端面はμリフィス部材7の外側面に接触させる。この結果、管5の末端の位置をμリフィス部材7の外側面に接触させることができる。管5の末端をμリフィス部材7外側面から一定の距離だけ突出させる場合には、治具51の円柱の高さをＬより小さくすればよい。
【００４４】
以下では、治具51を使用した具体的な組み立て過程を述べる。先ず、μリフィス部材7を第２の部材に接着剤10で固定する。μリフィス部材7と第２の部材との隙間からガスが漏れないように注意する。次に、固定板8を接着剤10で固定する。その後、管5を開口部4と固定板8の穴に挿入し、治具51により管５の位置が決定される。そして、接着剤10により、固定板8に管5を固定する。次に、管5を第１の部材に固定られた固定管9に入れ、管5と管9との隙間に接着剤を入れ、第１の部材と第２の部材をねじ3で結合させる（図1）。接着剤が固まる前にねじ3で固定すると、管５が破損し難く、便利である。最後に、第１の部材の外にある固定管9と管5との隙間に接着剤を埋めて密閉する。固定管9の両端とも接着剤で密閉するのは、高圧ガスの漏洩を阻止するために必要である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明では、超音速領域のガス流を用いて液体の噴霧を効率よく行う。また、アレイ噴霧器によると、サンプル液体を複数の管（キャピラリー）に分割して導入し、各々の管の末端において超音速ガス流により高噴霧効率で噴霧させる。このことにより、高い液体流量の場合でも、噴霧効率の低減を抑制する。特に、高感度分析装置の噴霧器として利用した場合、装置の感度は顕著に増大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音速アレイ噴霧器の断面図。
【図２】図1の開口部の拡大図。
【図３】噴霧ガス通る開口部の断面積と噴霧ガスの流量との関係図。
【図４】超音速アレイ噴霧器、ソニックスプレイー噴霧器及びガラス製同軸噴霧器の液体流量範囲の比較図。
【図５】樹脂製チューブをμリフィス部材に利用した超音速アレイ噴霧器の断面図。
【図６】図5の開口部の拡大図。
【図７】数枚のセラミック製円盤をμリフィス部材に利用した超音速アレイ噴霧器の拡大図。
【図８】一枚のセラミック製円盤をμリフィス部材に利用した超音速アレイ噴霧器の拡大図。
【図９】膜分離器の溶媒除去部分を含む超音速アレイ噴霧器を用いるサンプル導入システム。
【図１０】冷却により溶媒除去部分を含む超音速アレイ噴霧器を用いるサンプル導入システム。
【図１１】セミミクロカラムを結合した超音速アレイ噴霧器を用いる誘導結合プラズマ質量分析 (ICP-MS)装置構成図。
【図１２】多数のセミミクロカラムを超音速アレイ噴霧器に連結したシステム示す図。
【図１３】フローインジェクション分析装置に連結した超音速アレイ噴霧器を用いる誘導結合プラズマ質量分析装置図。
【図１４】超音速アレイ噴霧器を用いる化学形態分析用誘導結合プラズマ質量分析装置図。
【図１５】超音速アレイ噴霧器を用いる誘導結合プラズマ発光分析装置の構成図。
【図１６】超音速アレイ噴霧器を用いる誘導結合プラズマ発光分析の実験結果。
【図１７】超音速アレイ噴霧器を用いる原子吸光分析装置の構成図。
【図１８】単一開口部の超音速噴霧器の断面図。
【図１９】図18の先端部分の拡大図。
【図２０】固定板のない単一開口部の超音速噴霧器の断面図。
【図２１】噴霧ガスは噴出方向軸を螺旋状で回す超音速噴霧器の断面図。
【図２２】持具を用いる超音速アレイ噴霧器の組み立て方法の示す図。
【図２３】開口部の形状についての示す図。
【符号の説明】
1: 第１の部材； 2: 第２の部材； 3: ねじ； 4: 開口部； 5: 管； 6: ガス導入口； 7: μリフィス部材； 8: 固定板； 9: 固定管； 10: 接着剤； 11: SL型ジョウイント；  12: 送液用プラスチックチューブ； 13:連結管； 14: プラスチューク円盤； 15:小さいルビー円盤；16:大きいルビー円盤； 17:サンプル溶液；18:ポンープ； 19: 超音速アレイ噴霧器； 20: ボンベ； 21: 減圧バルブ； 22: 噴霧チャンバー； 23: 加熱制御器； 24: 膜分離器； 25: 冷却制御器； 26: 廃液； 27: セミミクロカラム； 28: プラズマ； 29: 質量分析部； 30: 計算機による制御部； ３１: 切り替えバルブ； ３２: フローインジェクション装置； ３３: 溶媒(水)； ３４:３DQ質量分析部； ３５: エンドキャップ電極; ３６：リング電極;３８：キャピラリー； ３８: 緩衝溶液； ３９: 導電性補助溶液； ４０: 高電圧供給装置； ４１: 連結チューブ； ４２: 分光計； ４３： 検出器； ４４：空気ボンベ； ４５：原子吸光用超音速アレイ噴霧器； ４６：アセチレンボンベ； ４７：バーナー； ４８：アセチレンー空気の炎； ４９：中空陰極ランプ；５０：螺旋状ガス通路; 51: 治具。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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