(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波誘導結合プラズマ発生装置と、プラズマへ試料を導入する試料導入装置と、プラズマからの発光を入口スリットへ導く入射光学系と、入口スリットからの光を平行光線に変換するコリメーティングミラーと、平行光線を分光するグレーティングと、分光された光を結像するカメラミラーと、結像面に配置され分光された光を検出する二次元面検出器と、二次元面検出器の直前に配置され二次元面検出器への光の入射を制御する光遮断装置とから構成される高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置において、結像する前の分光された光を別方向に分割する光軸上に配置された光分割装置と、分割された光路上に光遮断装置と二次元面検出器を複数個備えることを特徴とする高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置。
【請求項２】
前記光分割装置が光軸上に４５度の角度で配置される鏡で、透過光と反射光に分割できるハーフミラーであることを特徴とする請求項１記載の高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置。
【請求項３】
前記光分割装置が光軸上に４５度の角度で配置され、反射面と開口が交互に配置されている円盤を回転することにより透過光と反射光に分割できる光チョッパーであることを特徴とする請求項１記載の高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置。
【請求項４】
前記光分割装置の透過光／反射光の比が１以上であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置に関し、特に二次元面検出器を用いた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、二次元面検出器ではなく光電子増倍管を用いた装置が使われていた。光電子増倍管を用いた装置では、ある特定波長の光強度しか測定できないため、近傍の波長の光強度を測定する際には、分光器の波長を微小に動かす必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光電子増倍管を用いる場合には、分析する光のみが検出器に入射するように分光器が構成される。したがって、目的波長の近傍のデータを取得するためには、分光器の波長を微少に駆動する必要がある。単純に光電子増倍管を二次元面検出器に置き換えた場合には分析する光の近傍の光がすべて入射できるが、光電子増倍管で短時間に測定が可能であるのに対し、二次元面検出器では、露光後電荷を転送する時間が必要となるので、データの取得に時間がかかる。また、強い光のピークの近傍に弱い光のピークがある場合には、露光時間を強い光用と弱い光用に分けて２回露光する必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
結像する前の分光された光を別方向に分割するために光軸上に光分割装置を配置し、分割された光路上に光遮断装置と二次元面検出器を複数個備える手段である。
【０００５】
【作用】
複数個の光遮断装置と二次元面検出器を用い、強い光用と弱い光用の露光時間で各々測定することにより、一度に目的波長の近傍の測定を行うことができる。また片方の二次元面検出器が電荷を転送している間に、もう一方の露光が行えるため測定時間の短縮が計れる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下実施例に基づき、詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例である。図示しないプラズマ発生装置によってプラズマ１が生成し、図示しない試料導入装置によってプラズマ１に試料が導入され、プラズマ１から分析に供される光が発光する。プラズマ１から出た光は、レンズ２により入口スリット３に集光され、コリメーティングミラー４により平行光線となり、平行光線はグレーティング５により分光され、分光された光はカメラミラー６により結像される。結像される直前の光路上に光分割装置７を配置し、透過した光は光遮断装置Ａ８を通り二次元面検出器Ａ９に結像し、反射した光は光遮断装置Ｂ１０を通り二次元面検出器Ｂ１１に結像する。
【０００７】
光分割装置７として石英板にアルミニウムを蒸着したハーフミラーを用いた。アルミニウムの蒸着膜の厚さを変えることにより、透過と反射の比を変更することができる。また、別の方法として鏡面を有する円盤の一部を短冊状に複数切り取り、中心にモーターを取り付け回転させた。切り取る部分を多くすることで、透過と反射の比を変更することができる。
【０００８】
光遮断装置８および１０は機械的シャッターを用い、二次元面検出器９および１１はＣＣＤ（電荷結合素子）を用いた。検出器としては、ＣＩＤ、ダイオードアレイでもよく、ＣＣＤに限定されるものではない。
はじめに、透過光と反射光の比が１（透過光：反射光＝１：１）である場合について説明する。
【０００９】
複数の分析線を測定する場合、二次元検出器を用いると電荷の転送に時間がかかるため測定時間がより多くかかってしまう。そこで図３に示したように、光遮断装置Ａ８を開閉し二次元面検出器Ａ９の露光終了後電荷を読み出している間に、グレーティング５を駆動し波長を動かした後、光遮断装置Ｂ１０を開閉し二次元面検出器Ｂ１１で露光する事ができる。二次元面検出器Ｂ１１で露光終了後電荷を読み出している間に、再度グレーティング５を駆動し波長を動かした後、光遮断装置Ａ８を開閉し二次元面検出器Ａ９で露光することができる。この様に複数個の光遮断装置と二次元検出器を交互に露光し電荷を読み出すことにより測定時間の短縮が計れる。
【００１０】
二次元面検出器の測定される範囲に強い光と弱い光が混在した場合、強い光を基準に露光した場合は弱い光が十分な強度で検出できず、逆に弱い光を基準に露光した場合は強い光は飽和してしまい測定できない。このため２回露光して読み出さねばならず測定に時間がかかる。このとき図４に示したように、光遮断装置Ａ８の開時間を長くして二次元面検出器Ａ９の露光時間を弱い光用として長く設定し、光遮断装置Ｂ１０の開時間を短くして二次元面検出器Ｂ１１の露光時間を強い光用として短く設定することにより、一度の露光で強い光と弱い光のデータを得ることができ、測定時間の短縮が計れる。
【００１１】
実際の測定データを図６に示した。これはＡが２秒露光、Ｂが１秒露光した時の結果である。２秒露光（Ａ）した場合一番右のピークは飽和してしまっているが、２番目のピークはほぼ最大の強度を示している。また、２秒露光（Ａ）のピークは、１秒露光（Ｂ）のピークの２倍となっており、測定がきちんと行われた事が確認できた。
【００１２】
つぎに、透過光と反射光の比が４（透過光：反射光＝４：１）である場合について説明する。透過光と反射光の比は１以上であればいくつでもよく、限定されるものではない。
前述したように、二次元面検出器の測定される範囲に強い光と弱い光が混在した場合、強い光を基準に露光した場合は弱い光が十分な強度で検出できず、逆に弱い光を基準に露光した場合は強い光は飽和してしまい測定できない。異なる露光時間で測定しても良い結果が得られるが、片方の露光終了後にもう一方がまだ露光している間に時間的揺らぎが発生する場合がある。そのため、図５に示したように同じ露光時間で同じ時刻に測定する。光分割装置７を透過した光は光遮断装置Ａ８を通り二次元面検出器Ａ９に結像する。反射した光は光遮断装置Ｂ１０を通り二次元面検出器Ｂ１１に結像する。この時の光強度は透過／反射比と同じになりＡ：Ｂ＝４：１となる。すなわち、露光時間が同じ二次元面検出器Ａ９と二次元面検出器Ｂ１１の光強度比は４：１となる。この場合でも、一度の露光で強い光と弱い光のデータを得ることができ、時間的揺らぎに左右される事のないデータが得られる。
【００１３】
【発明の効果】
複数の二次元面検出器を用いることにより、短時間で多くの波長の強度を測定することができる。また、強い光強度のピークと弱い光強度のピークを同時に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である。
【図２】従来の実施例である。
【図３】逐次測定時のタイミングチャートである。
【図４】異なる露光時間の場合のタイミングチャートである。
【図５】光分割装置７の分割比が異なる場合のタイミングチャートである。
【図６】実際のスペクトルデータである。
【符号の説明】
１  プラズマ
２  レンズ
３  入口スリット
４  コリメーティングミラー
５  グレーティング
６  カメラミラー
７  光分割装置
８  光遮断装置Ａ
９  ２次元面検出器Ａ
１０  光遮断装置Ｂ
１１  ２次元面検出器Ｂ
１２  出口スリット
１３  光電子増倍管
【図１】
0004116214.tif 000002
【図２】
0004116214.tif 000003
【図３】
0004116214.tif 000004
【図４】
0004116214.tif 000005
【図５】
0004116214.tif 000006
【図６】
0004116214.tif 000007