(57)【要約】   グロー放電管内の圧力調整を効果的にかつ迅速に行うことを可能にするグロー放電発光分析方法及びグロー放電発光分析装置を提供する。  グロー放電管と、該グロー放電管の内部を減圧する減圧部と、前記グロー放電管の内部へガスを供給するガス供給部とを備えるグロー放電発光分析装置を用いたグロー放電発光分析方法において、上限圧力、下限圧力、及び最終圧力を任意に指定し、前記減圧部及び前記ガス供給部を制御することにより、前記グロー放電管の内部を減圧し、指定された上限圧力及び下限圧力の間で前記グロー放電管の内部の圧力を増減させ、その後、前記グロー放電管の内部の圧力を、指定された最終圧力に調整し、前記グロー放電管の内部の圧力を前記最終圧力に調整した後、グロー放電を発生させる。
2020031770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グロー放電管と、該グロー放電管の内部を減圧する減圧部と、前記グロー放電管の内部へガスを供給するガス供給部とを備えるグロー放電発光分析装置を用いたグロー放電発光分析方法において、
上限圧力、下限圧力、及び最終圧力を任意に指定し、
前記減圧部及び前記ガス供給部を制御することにより、前記グロー放電管の内部を減圧し、指定された上限圧力及び下限圧力の間で前記グロー放電管の内部の圧力を増減させ、
その後、前記グロー放電管の内部の圧力を、指定された最終圧力に調整し、
前記グロー放電管の内部の圧力を前記最終圧力に調整した後、グロー放電を発生させること
を特徴とするグロー放電発光分析方法。
【請求項２】
前記グロー放電管の内部の圧力を増減させる回数を任意に指定し、
指定された前記回数だけ、前記グロー放電管の内部の圧力の増減を繰り返すこと
を特徴とする請求項１に記載のグロー放電発光分析方法。
【請求項３】
前記グロー放電管の内部の圧力を前記下限圧力から前記上限圧力まで増加させるためにかけるべき第１時間、及び前記グロー放電管の内部の圧力を前記上限圧力から前記下限圧力まで減少させるためにかけるべき第２時間を任意に指定し、
前記グロー放電管の内部の圧力を前記下限圧力まで減少させ、
指定された第１時間の間、前記グロー放電管の内部の圧力を増加させ、
指定された第２時間の間、前記グロー放電管の内部の圧力を減少させること
を特徴とする請求項１又は２に記載のグロー放電発光分析方法。
【請求項４】
前記グロー放電管は電極を有しており、
前記電極と同じ成分でなる模擬試料を前記電極に対向して配置した状態で、前記電極と前記模擬試料との間でグロー放電を発生させ、
前記模擬試料を取り外し、
前記電極に対向するように試料を配置し、
前記電極と前記試料との間でグロー放電を発生させ、グロー放電発光分析を行うこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のグロー放電発光分析方法。
【請求項５】
前記模擬試料及び前記試料を保持し、保持した前記模擬試料及び前記試料を移動させる試料移動部を用い、
前記試料移動部により、前記模擬試料を前記電極に対向した位置に配置し、
前記電極と前記模擬試料との間でグロー放電を発生させた後で、前記試料移動部により、前記模擬試料を前記位置から取り外し、前記試料を前記電極に対向した位置に配置すること
を特徴とする請求項４に記載のグロー放電発光分析方法。
【請求項６】
前記模擬試料を前記電極に対向して配置したときと、前記試料を前記電極に対向して配置したときとで、前記ガス供給部により前記グロー放電管の内部へ供給するガスの種類を変更すること
を特徴とする請求項４又は５に記載のグロー放電発光分析方法。
【請求項７】
グロー放電管と、該グロー放電管の内部を減圧する減圧部と、前記グロー放電管の内部へガスを供給するガス供給部と、制御部とを備えるグロー放電発光分析装置において、
前記制御部は、
上限圧力、下限圧力、及び最終圧力の指定を任意の値で受け付け、
前記減圧部及び前記ガス供給部を制御することにより、指定された上限圧力及び下限圧力の間で前記グロー放電管の内部の圧力を増減させ、その後、前記グロー放電管の内部の圧力を、指定された最終圧力に調整し、
前記グロー放電管の内部の圧力を前記最終圧力に調整した後、グロー放電を発生させること
を特徴とするグロー放電発光分析装置。
【請求項８】
前記グロー放電管は電極を有しており、
前記電極と同じ成分でなる模擬試料及び試料を保持し、保持した前記模擬試料及び前記試料を移動させる試料移動部を更に備え、
前記試料移動部は、前記模擬試料を前記電極に対向した位置に配置し、
前記制御部は、前記模擬試料を前記位置に配置した状態で、前記電極と前記模擬試料との間でグロー放電を発生させ、
前記試料移動部は、前記模擬試料を前記位置から取り外し、前記試料を前記電極に対向した位置に配置し、
前記制御部は、前記試料を前記位置に配置した状態で、前記電極と前記試料との間でグロー放電を発生させ、グロー放電発光分析を行うこと
を特徴とする請求項７に記載のグロー放電発光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グロー放電発光分析方法及びグロー放電発光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料に含まれる成分を分析するために、グロー放電を利用して成分の分析を行うグロー放電発光分析が行われている。グロー放電を発生させるためのグロー放電管は、円筒部を有する電極を備えている。分析対象の試料が円筒部に対向するように配置され、グロー放電管内へ不活性ガス等のガスが供給され、電極の円筒部と試料との間に電圧が印加されることでグロー放電が発生する。グロー放電によって発生したプラズマにより試料の表面はスパッタリングされ、スパッタリングによって試料から放出された原子又は分子等の粒子は励起されて発光する。発生した光を分光することにより、試料の成分分析が行われる。【０００３】
グロー放電を行った後は、スパッタリングによって試料から放出された物質が電極に付着する。次の試料の分析を行う前には、電極を清掃する必要がある。清掃では、ブラシ等の清掃具を用いて電極に付着した物質を除去する。この際に、大気中に存在する炭化水素等の物質が電極に付着することがある。電極に付着した物質が原因でプラズマの発生が不安定になり、また、電極に付着した物質が試料の成分として検出されてしまうことがある。【０００４】
そこで、試料のグロー放電発光分析を行う前に、成分の判明している模擬試料を用いてグロー放電を行うことにより、模擬試料から放出される物質で電極をコーティングする技術が開発されている。模擬試料を用いたグロー放電の後に、試料を用いたグロー放電発光分析を行う。電極がコーティングされることにより、プラズマの発生が安定し、試料の成分分析への影響が小さくなる。特許文献１には、模擬試料として金板を用いた技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−９１４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数の試料についてグロー放電発光分析を行うためには、電極の清掃、模擬試料を用いたグロー放電、及び試料の分析を繰り返す。電極の清掃時、及び模擬試料を分析用の試料へ交換する際には、グロー放電管内の圧力を大気圧にする必要がある。また、模擬試料を用いたグロー放電、及び試料の分析の際には、グロー放電管内を減圧し、グロー放電管内へガスを供給する。複数の試料を分析するためには、減圧及びガスの供給によるグロー放電管内の圧力調整を何度も行う必要がある。このため、圧力調整は迅速に行うことが望ましい。【０００７】
グロー放電発光分析の際にグロー放電管内に大気が残留している場合は、プラズマの発生が不安定になり、また、試料の成分分析に悪影響が出る。そこで、供給した不活性ガスによって大気を押し出すポンピングを行うことがある。しかしながら、無暗なポンピングを行った場合は、不活性ガスの消費量が大きくなり、また、グロー放電管内の圧力調整に要する時間が長くなる。【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、グロー放電管内の圧力調整を効果的にかつ迅速に行うことを可能にするグロー放電発光分析方法及びグロー放電発光分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るグロー放電発光分析方法は、グロー放電管と、該グロー放電管の内部を減圧する減圧部と、前記グロー放電管の内部へガスを供給するガス供給部とを備えるグロー放電発光分析装置を用いたグロー放電発光分析方法において、上限圧力、下限圧力、及び最終圧力を任意に指定し、前記減圧部及び前記ガス供給部を制御することにより、前記グロー放電管の内部を減圧し、指定された上限圧力及び下限圧力の間で前記グロー放電管の内部の圧力を増減させ、その後、前記グロー放電管の内部の圧力を、指定された最終圧力に調整し、前記グロー放電管の内部の圧力を前記最終圧力に調整した後、グロー放電を発生させることを特徴とする。【００１０】
本発明においては、減圧及びガスの供給によるグロー放電管内の圧力調整のための上限圧力、下限圧力、及び最終圧力を任意に指定する。圧力調整では、グロー放電管内の圧力を減圧し、上限圧力及び下限圧力の間で圧力を増減させ、圧力を最終圧力に調整する。圧力調整の後、グロー放電を発生させる。上限圧力、下限圧力、及び最終圧力を任意に指定することにより、圧力調整時に行われるポンピングの条件を調整することができる。ポンピングの条件を調整することにより、適切な条件でポンピングを行うことが可能となる。【００１１】
本発明に係るグロー放電発光分析方法は、前記グロー放電管の内部の圧力を増減させる回数を任意に指定し、指定された前記回数だけ、前記グロー放電管の内部の圧力の増減を繰り返すことを特徴とする。【００１２】
本発明においては、グロー放電管内の圧力を上限圧力及び下限圧力の間で増減させる回数を任意に指定する。圧力を増減させる回数を指定することにより、ポンピングの条件をより詳細に調整することができる。【００１３】
本発明に係るグロー放電発光分析方法は、前記グロー放電管の内部の圧力を前記下限圧力から前記上限圧力まで増加させるためにかけるべき第１時間、及び前記グロー放電管の内部の圧力を前記上限圧力から前記下限圧力まで減少させるためにかけるべき第２時間を任意に指定し、前記グロー放電管の内部の圧力を前記下限圧力まで減少させ、指定された第１時間の間、前記グロー放電管の内部の圧力を増加させ、指定された第２時間の間、前記グロー放電管の内部の圧力を減少させることを特徴とする。【００１４】
本発明においては、グロー放電管内の圧力を下限圧力から上限圧力まで増加させるためにかけるべき第１時間と、圧力を上限圧力から下限圧力まで減少させるためにかけるべき第２時間とを任意に指定する。圧力の増加及び減少にかかる時間を指定することにより、ポンピングの条件をより詳細に調整することができる。【００１５】
本発明に係るグロー放電発光分析方法は、前記グロー放電管は電極を有しており、前記電極と同じ成分でなる模擬試料を前記電極に対向して配置した状態で、前記電極と前記模擬試料との間でグロー放電を発生させ、前記模擬試料を取り外し、前記電極に対向するように試料を配置し、前記電極と前記試料との間でグロー放電を発生させ、グロー放電発光分析を行うことを特徴とする。【００１６】
本発明においては、グロー放電管の電極と同じ成分でなる模擬試料を電極に対向させた状態でグロー放電を発生させることにより、模擬試料の構成物質で電極をコーティングする。その後、分析対象の試料を電極に対向させた状態で、グロー放電発光分析を行う。大気中に存在する炭化水素等の物質が清掃時に電極に付着したとしても、コーティングにより、付着した物質は放出され難くなる。このため、付着した物質がグロー放電発光分析に影響を及ぼすことが抑制される。【００１７】
本発明に係るグロー放電発光分析方法は、前記模擬試料及び前記試料を保持し、保持した前記模擬試料及び前記試料を移動させる試料移動部を用い、前記試料移動部により、前記模擬試料を前記電極に対向した位置に配置し、前記電極と前記模擬試料との間でグロー放電を発生させた後で、前記試料移動部により、前記模擬試料を前記位置から取り外し、前記試料を前記電極に対向した位置に配置することを特徴とする。【００１８】
本発明においては、試料移動部が模擬試料の配置及び取り外し並びに試料の配置を行う。模擬試料の配置及び取り外し並びに試料の配置が自動で行われる。複数の試料のグロー放電発光分析を行う際には、複数の試料の配置が順次行われる。【００１９】
本発明に係るグロー放電発光分析方法は、前記模擬試料を前記電極に対向して配置したときと、前記試料を前記電極に対向して配置したときとで、前記ガス供給部により前記グロー放電管の内部へ供給するガスの種類を変更することを特徴とする。【００２０】
本発明においては、模擬試料を電極に対向させてグロー放電を発生させるときと、試料のグロー放電発光分析を行うときとで、グロー放電管の内部へ供給するガスの種類を変更する。ガスの種類を変更することにより、模擬試料を用いたグロー放電の発生と、試料のグロー放電発光分析とを、夫々に適切な条件で実行することができる。【００２１】
本発明に係るグロー放電発光分析装置は、グロー放電管と、該グロー放電管の内部を減圧する減圧部と、前記グロー放電管の内部へガスを供給するガス供給部と、制御部とを備えるグロー放電発光分析装置において、前記制御部は、上限圧力、下限圧力、及び最終圧力の指定を任意の値で受け付け、前記減圧部及び前記ガス供給部を制御することにより、指定された上限圧力及び下限圧力の間で前記グロー放電管の内部の圧力を増減させ、その後、前記グロー放電管の内部の圧力を、指定された最終圧力に調整し、前記グロー放電管の内部の圧力を前記最終圧力に調整した後、グロー放電を発生させることを特徴とする。【００２２】
本発明においては、グロー放電発光分析装置は、グロー放電管内の圧力調整のための上限圧力、下限圧力、及び最終圧力の指定を任意の値で受け付ける。グロー放電発光分析装置は、圧力調整では、グロー放電管内の圧力を減圧し、上限圧力及び下限圧力の間で圧力を増減させ、圧力を最終圧力に調整する。上限圧力、下限圧力、及び最終圧力を任意に指定することにより、圧力調整時に行われるポンピングの条件を調整することができる。ポンピングの条件を調整することにより、グロー放電発光分析装置は、適切な条件でポンピングを行うことができる。【００２３】
本発明に係るグロー放電発光分析装置は、前記グロー放電管は電極を有しており、前記電極と同じ成分でなる模擬試料及び試料を保持し、保持した前記模擬試料及び前記試料を移動させる試料移動部を更に備え、前記試料移動部は、前記模擬試料を前記電極に対向した位置に配置し、前記制御部は、前記模擬試料を前記位置に配置した状態で、前記電極と前記模擬試料との間でグロー放電を発生させ、前記試料移動部は、前記模擬試料を前記位置から取り外し、前記試料を前記電極に対向した位置に配置し、前記制御部は、前記試料を前記位置に配置した状態で、前記電極と前記試料との間でグロー放電を発生させ、グロー放電発光分析を行うことを特徴とする。【００２４】
本発明においては、グロー放電管の電極と同じ成分でなる模擬試料を電極に対向させた状態でグロー放電を発生させ、その後、分析対象の試料を電極に対向させた状態で、グロー放電発光分析を行う。模擬試料の構成物質で電極がコーティングされ、清掃時に電極に付着した物質が放出され難くなる。また、試料移動部が、模擬試料の配置及び取り外し並びに試料の配置を行う。模擬試料の配置及び取り外し並びに試料の配置が自動で行われる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明にあっては、適切な条件でポンピングを行うことが可能となり、効果的にかつ迅速にグロー放電内の圧力調整を行うことが可能になる等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１に係るグロー放電発光分析装置の構成を示すブロック図である。
【図２】グロー放電管の内部構成の例を示す断面図である。
【図３】制御部の構成例を示すブロック図である。
【図４】グロー放電発光分析方法の概要を示す概念図である。
【図５】ガス供給部の構成の例を示すブロック図である。
【図６】グロー放電発光分析のために制御部が実行する処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】パラメータの指定を受け付けるための受付画面の例を示す模式図である。
【図８】圧力調整の例を模式的に示すグラフである。
【図９Ａ】グロー放電発光分析の結果の例を示すグラフである。
【図９Ｂ】グロー放電発光分析の結果の例を示すグラフである。
【図１０】実施形態２に係るグロー放電発光分析装置１０の構成を示すブロック図である。
【図１１】サンプルプレートを示す模式的斜視図である。
【図１２】グロー放電が行われる際の実施形態２に係るサンプルプレート及びグロー放電管の配置例を示す断面図である。
【図１３】グロー放電発光分析のために制御部が実行する実施形態２に係る処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】清掃時の実施形態２に係るグロー放電管、サンプルプレート及び清掃具の位置関係を示す模式図である。
【図１５】模擬試料を用いたグロー放電を行う際の実施形態２に係るグロー放電管、サンプルプレート及び清掃具の位置関係を示す模式図である。
【図１６】グロー放電発光分析を行う際の実施形態２に係るグロー放電管、サンプルプレート及び清掃具の位置関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係るグロー放電発光分析装置１０の構成を示すブロック図である。グロー放電発光分析装置１０は、グロー放電管１、分光測定器４１、電源部４２、及び制御部２を備えている。グロー放電管１はグロー放電を発生させる。分光測定器４１は、グロー放電により発生する光を分光して光の強度を測定する。電源部４２は、グロー放電を発生させるための高周波電圧を発生させる。制御部２は、グロー放電発光分析装置１０の全体的な制御を行う。分析対象の試料５１は、押圧電極４３でグロー放電管１に押圧して配置される。押圧電極４３は、ブロック状に形成されており、電源部４２に接続されている。
【００２８】
グロー放電発光分析装置１０は、減圧部４４、ガス供給部３、及び圧力センサ４５を更に備えている。減圧部４４は、グロー放電管１の内部を減圧する。減圧部４４は、例えば、真空ポンプを含んでいる。減圧部４４とグロー放電管１との間には、減圧用の配管が配置されている。ガス供給部３は、グロー放電管１の内部へ不活性ガスを含むガスを供給する。ガス供給部３は、ガスを充填したボンベを含んでいる。ガス供給部３からグロー放電管１まで、ガスを供給するための配管が配置されている。圧力センサ４５は、グロー放電管１の内部の圧力を測定する。分光測定器４１、電源部４２、減圧部４４、ガス供給部３及び圧力センサ４５は、制御部２に接続されている。制御部２は、分光測定器４１、電源部４２、減圧部４４及びガス供給部３の動作を制御する。
【００２９】
図２は、グロー放電管１の内部構成の例を示す断面図である。グロー放電管１は短円柱状のランプボディ１１、陽極１２、セラミック部材１３、及び押圧ブロック１５が組み合わされて構成されている。陽極１２は、電極に対応する。
【００３０】
ランプボディ１１は、押圧ブロック１５が組み合わされる端面１１ａの中心箇所に陽極１２を取り付けるための窪部１１ｂが凹設されている。窪部１１ｂの中心部には中心孔１１ｃが穿設されている。ランプボディ１１には、周壁部１１ｄから中心へ向けて減圧用の吸引孔１１ｅ、１１ｆが複数設けられている。一部の吸引孔１１ｅは中心孔１１ｃと連通しており、他の吸引孔１１ｆは窪部１１ｂ側に連通している。吸引孔１１ｅ、１１ｆには、減圧部４４に連結した配管が連結されている。また、ランプボディ１１には、周壁部１１ｄから中心へ向けて、ガス供給用のガス供給孔１１ｇが中心孔１１ｃと連通するように形成されている。ガス供給孔１１ｇには、ガス供給部３に連結した配管が連結されている。更に、ランプボディ１１は、アース線が接続されてアース電位となっている。
【００３１】
ランプボディ１１の窪部１１ｂに収められる陽極１２は、円板部１２ａの中心から円筒部１２ｂが突出した形状になっている。円筒部１２ｂの内部から円板部１２ａを貫通する貫通孔１２ｃが穿設されている。また、円板部１２ａにも穴１２ｄが形成されている。陽極１２がランプボディ１１の窪部１１ｂに取り付けられた状態では、ランプボディ１１の中心孔１１ｃと貫通孔１２ｃとは実質的に同軸に連通している。陽極１２は、ランプボディ１１の窪部１１ｂに取り付けられると、ランプボディ１１を介してアース電位になる。また陽極１２がランプボディ１１に取り付けられた状態では、円筒部１２ｂがランプボディ１１の端面１１ａから突出した状態となる。陽極１２が収められた状態でランプボディ１１の中心孔１１ｃ及び陽極１２の貫通孔１２ｃの密閉性を維持するために、Ｏリングがランプボディ１１及び陽極１２の間に取り付けられている。
【００３２】
ランプボディ１１の中心孔１１ｃの、陽極１２の貫通孔１２ｃに連通した端とは逆の端には、光を透過させる窓１６が備えられている。窓１６の外側には、分光測定器４１が連結されている。分光測定器４１は、窓１６を透過して分光測定器４１内へ入射した光を回折格子等を用いて分光し、分光した各波長の光の強度を光電子増倍管等を用いて測定する。分光測定器４１は、制御部２に動作を制御されると共に、測定結果を制御部２へ入力する。
【００３３】
陽極１２を被うように配置されるセラミック部材１３は、絶縁性のセラミックで構成されている。セラミック部材１３は、厚みのある円板状に形成されてあり、陽極１２の円板部１２ａを被うフランジ部１３ｄを有している。セラミック部材１３の中心となる箇所には、陽極１２の円筒部１２ｂを挿通させる挿通孔１３ｃが形成されている。セラミック部材１３は、陽極１２の円板部１２ａに対向して配置され、円板部１２ａとの間には密閉性維持のためにＯリングが取り付けられている。セラミック部材１３が配置された状態では、挿通孔１３ｃと陽極１２の円筒部１２ｂとの間に所定の隙間が形成されている。
【００３４】
陽極１２及びセラミック部材１３をランプボディ１１に固定するための押圧ブロック１５は、絶縁性の材料で環状に形成された部材である。押圧ブロック１５は、内周縁側の突出部１５ａでセラミック部材１３のフランジ部１３ｄをランプボディ１１側へ押圧するようにしている。押圧ブロック１５自体は、ボルトによりランプボディ１１の端面１１ａに取り付けられている。押圧ブロック１５はランプボディ１１の端面１１ａから突出して取り付けられており、押圧ブロック１５の内側にセラミック部材１３と陽極１２の円筒部１２ｂとが配置された構成となっている。セラミック部材１３の端面１３ａには、挿通孔１３ｃが開口しており、挿通孔１３ｃの中に陽極１２の円筒部１２ｂが配置されている。挿通孔１３ｃの開口端は、グロー放電管１の開口部１３ｂであり、開口部１３ｂは円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向した位置にある。
【００３５】
セラミック部材１３の端面１３ａには、開口部１３ｂを囲繞したＯリング１７が配置されている。試料５１は、Ｏリング１７に表面が当接するように配置される。例えば、試料５１は平板状である。試料５１の外形は、Ｏリング１７の外径を超過する大きさである。試料５１の裏側には押圧電極４３が押し当てられ、試料５１がグロー放電管１へ押圧される。押圧電極４３は、図示しない所定の係止手段により、試料５１をグロー放電管１へ押圧している。このようにして、試料５１は開口部１３ｂを塞ぐように配置され、試料５１の表面は、陽極１２の円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向する。
【００３６】
開口部１３ｂを塞ぐように試料５１を配置した状態で、グロー放電管１の内部を減圧部４４で減圧する。減圧部４４がグロー放電管１の内部を減圧することで、試料５１は固定される。ガス供給部３は、グロー放電管１の内部へガスを供給する。供給されるガスは、グロー放電の発生を可能にするガスであり、例えばアルゴンガスである。電源部４２は、押圧電極４３に高周波電圧を供給する。押圧電極４３に高周波電圧が供給されることにより、陽極１２と試料５１との間に電圧が印加される。
【００３７】
陽極１２の円筒部１２ｂの先端１２ｅと試料５１との間の空間にガスが随時供給され、陽極１２と試料５１との間に電圧が印加されることにより、陽極１２と試料５１との間でグロー放電が発生する。グロー放電が発生することにより、ガスイオンを含んだプラズマが生成する。ガスイオンは電圧によって貫通孔１２ｃ内で加速し、円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向した試料５１の表面へ衝突し、スパッタリングが行われる。スパッタリングにより、試料５１の構成物質が粒子となって放出される。放出された粒子は、グロー放電によって励起され、粒子に含まれる元素に固有の波長の光が発光する。発光した光は窓１６を透過して分光測定器４１へ入射され、分光測定器４１は入射された光を分光し、各波長の光の強度を測定し、測定結果を制御部２へ入力する。制御部２は、分光測定器４１から入力された測定結果に基づいて、試料５１に含まれる成分の定性分析又は定量分析を行う。このようにして、試料５１に対するグロー放電発光分析が行われる。
【００３８】
図３は、制御部２の構成例を示すブロック図である。制御部２は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いて構成されている。制御部２は、演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit ）２１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２と、ドライブ部２３と、入力部２４と、記憶部２５と、表示部２６とを備えている。ＲＡＭ２２は、演算に伴って発生する一時的な情報を記憶する。ドライブ部２３は、光ディスク等の記録媒体２０から情報を読み取る。入力部２４は、使用者が操作することによる各種の処理指示等の情報を入力される。例えば、入力部２４はキーボード又はポインティングデバイスである。記憶部２５は不揮発性であり、例えばハードディスク又は不揮発性メモリを用いてなる。表示部２６は各種の情報を表示する。例えば、表示部２６は液晶ディスプレイである。
【００３９】
ＣＰＵ２１は、記録媒体２０からコンピュータプログラム２５１をドライブ部２３に読み取らせ、読み取ったコンピュータプログラム２５１を記憶部２５に記憶させる。ＣＰＵ２１は、必要に応じてコンピュータプログラム２５１を記憶部２５からＲＡＭ２２へロードし、ロードしたコンピュータプログラム２５１に従って制御部２に必要な処理を実行する。なお、制御部２はドライブ部２３を備えていなくてもよい。コンピュータプログラム２５１は、図示しない外部のサーバ装置から制御部２へダウンロードされて記憶部２５に記憶されてもよい。また、制御部２は、外部からコンピュータプログラム２５１を受け付けるのではなく、コンピュータプログラム２５１を記録した記録媒体を内部に備えた形態であってもよい。
【００４０】
制御部２は、インタフェース部２７を更に備えている。インタフェース部２７には、分光測定器４１、電源部４２、減圧部４４、ガス供給部３及び圧力センサ４５が接続されている。ＣＰＵ２１は、インタフェース部２７を通じて分光測定器４１、電源部４２、減圧部４４及びガス供給部３の動作を制御するための処理を行う。制御部２は、分光測定器４１から入力される測定結果をインタフェース部２７で受け付ける。圧力センサ４５は、測定した圧力を示す情報を制御部２へ入力し、制御部２は、圧力を示す情報をインタフェース部２７で受け付ける。
【００４１】
本実施形態に係るグロー放電発光分析方法を説明する。図４は、グロー放電発光分析方法の概要を示す概念図である。まず、ブラシ等の清掃具５２を用いて、グロー放電管１の陽極１２を清掃する。清掃により、陽極１２の貫通孔１２ｃの内面に付着した物質を除去する。グロー放電発光分析を行った後は、試料５１から放出された物質が貫通孔１２ｃの内面に付着しているので、これらの物質を取り除く。この後にグロー放電を発生させる際には、プラズマの発生が安定し、以前に分析した試料５１に含まれる物質が以後に行われる分析の結果に及ぼす影響が小さくなる。
【００４２】
次に、分析対象の試料５１とは異なる模擬試料５３をグロー放電管１に装着し、グロー放電を発生させる。模擬試料５３は、陽極１２と同じ成分で構成されている。例えば、陽極１２及び模擬試料５３は、銅で構成されている。模擬試料５３は、成分分析の対象ではない。模擬試料５３は、図２に示した試料５１と同様に、開口部１３ｂを塞ぐように配置される。模擬試料５３の表面は、円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向する。模擬試料５３を配置した状態で、グロー放電管１の内部を減圧部４４が減圧し、ガス供給部３はグロー放電管１の内部へガスを供給する。この際に、グロー放電管１内の圧力を調整することによって、グロー放電管１内の大気をガスで押し出すポンピングを行う。電源部４２は押圧電極４３に高周波電圧を供給し、陽極１２と模擬試料５３との間でグロー放電が発生する。
【００４３】
グロー放電が発生することにより、模擬試料５３に対してスパッタリングが行われる。スパッタリングにより、模擬試料５３の構成物質が粒子となって飛び出す。飛び出した粒子は、陽極１２の貫通孔１２ｃの内面に付着する。このため、模擬試料５３の構成物質によって貫通孔１２ｃの内面がコーティングされる。分光測定器４１は光の測定を行わなくてもよい。前述の清掃の際に、大気中に存在する炭化水素等の物質が、陽極１２の貫通孔１２ｃの内面に付着する。コーティングは、貫通孔１２ｃの内面に付着した物質の上から行われる。このため、以降は、貫通孔１２ｃの内面に付着した物質は放出され難い。
【００４４】
次に、グロー放電管１の内部の圧力を大気圧へ戻し、模擬試料５３をグロー放電管１から取り外す。更に、清掃を行わずに、分析対象の試料５１をグロー放電管１に装着する。清掃を行わないことにより、陽極１２の貫通孔１２ｃの内面に大気中の物質が更に付着することが防止される。開口部１３ｂを塞ぐように試料５１が配置された状態で、減圧部４４はグロー放電管１の内部を減圧し、ガス供給部３はグロー放電管１の内部へガスを供給する。この際に、ポンピングを行う。陽極１２と試料５１との間でグロー放電が発生し、試料５１に対するグロー放電発光分析が行われる。
【００４５】
コーティングのため、貫通孔１２ｃの内面に付着した物質は放出され難いので、グロー放電発光分析の最中には、プラズマの発生が安定する。貫通孔１２ｃの内面に付着した物質が放出され、励起されて発光する可能性は低く、この光が分光測定器４１で測定される可能性は低い。このため、貫通孔１２ｃの内面に付着した物質がグロー放電発光分析により試料５１の成分として検出されてしまう可能性は低い。貫通孔１２ｃの内面をコーティングした模擬試料５３の構成物質は、グロー放電発光分析の際に、貫通孔１２ｃの内面から放出され得る。模擬試料５３の構成物質は陽極１２の構成物質と同一であるので、模擬試料５３の構成物質が試料５１の成分分析へ与える影響は、陽極１２の構成物質による影響と同じである。即ち、貫通孔１２ｃの内面をコーティングした物質によって試料５１の成分分析への影響が増加することは無い。
【００４６】
試料５１に対するグロー放電発光分析が行われた後は、グロー放電管１の内部の圧力を大気圧へ戻し、陽極１２の清掃が行われる。陽極１２の清掃、模擬試料５３を用いたグロー放電、及び試料５１の分析を繰り返すことにより、複数の試料５１に対するグロー放電発光分析が行われる。清掃具５２を用いた清掃、並びに模擬試料５３及び試料５１のグロー放電管１への脱着は、人の手によって行われる。
【００４７】
本実施形態では、模擬試料５３を用いたグロー放電を行うときと、試料５１のグロー放電発光分析を行うときとで、ガス供給部３から供給するガスの種類を変更することができる。図５は、ガス供給部３の構成の例を示すブロック図である。ガス供給部３は、模擬試料５３を用いたグロー放電を行うときのためのガスを充填した第１ボンベ３１と、試料５１のグロー放電発光分析を行うときのためのガスを充填した第２ボンベ３２とを備えている。第１ボンベ３１には電磁弁３１１が連結され、第２ボンベ３２には電磁弁３２１が連結されている。電磁弁３１１及び３２１は、グロー放電管１へガスを供給するための配管３０に配置されている。電磁弁３１１及び３２１は、制御部２に接続され、制御部２に動作を制御される。電磁弁３１１が開放され、電磁弁３２１が閉鎖された状態で、第１ボンベ３１に充填されたガスは、電磁弁３１１及び配管３０を通ってグロー放電管１の内部へ供給される。また、電磁弁３２１が開放され、電磁弁３１１が閉鎖された状態で、第２ボンベ３２に充填されたガスは、電磁弁３２１及び配管３０を通ってグロー放電管１の内部へ供給される。
【００４８】
一般的に、模擬試料５３を用いたグロー放電を行うために適切なガスと、試料５１のグロー放電発光分析を行うために適切なガスとは異なる。模擬試料５３を用いたグロー放電を行うためには、用いるガスはスパッタリングを起こしやすいガスであればよい。例えば、模擬試料５３を用いたグロー放電を行うためのガスは、アルゴンガスである。第１ボンベ３１にはアルゴンガスが充填されている。模擬試料５３を用いたグロー放電を行うためのガスは、ネオンガスであってもよい。この場合、第１ボンベ３１にはネオンガスが充填されている。
【００４９】
試料５１のグロー放電発光分析を行うためには、用いるガスは、ガスイオンがスパッタリングによって試料５１を適度のレートで掘削することができるガスであることが望ましい。掘削のレートが低い場合は、スパッタリングによって試料５１から放出される物質の量が少なく、発光強度が小さくなり、分析の精度が低い。試料５１が炭素を含む物質で構成されている場合は、用いられるガスには酸素が含まれていることが望ましい。例えば、試料５１がＤＬＣ（Diamond-like Carbon ）である場合は、グロー放電発光分析のために用いるガスは、アルゴンガス及び酸素ガスの混合ガスである。第２ボンベ３２には、アルゴンガス及び酸素ガスの混合ガスが充填されている。また例えば、試料５１が、ＤＬＣに１％以下の微量のフッ素が含有してなる場合は、用いるガスはネオンガスである。第２ボンベ３２には、純粋なネオンガスが充填されている。また例えば、試料５１が、ＤＬＣに数％以上の微量のフッ素が含有してなる場合は、用いるガスは、ネオンガス及び酸素ガスの混合ガスである。第２ボンベ３２には、ネオンガス及び酸素ガスの混合ガスが充填されている。
【００５０】
模擬試料５３を用いたグロー放電と、試料５１のグロー放電発光分析とで、ガスの種類を変更することができれば、適切なガスを選択することが可能となる。適切なガスを選択することにより、模擬試料５３を用いたグロー放電と、試料５１のグロー放電発光分析とを、夫々に適切な条件で実行することができる。このため、グロー放電が安定して発生する。また、試料５１を適度のレートで掘削することができるガスを用いた場合は、スパッタリングによって試料５１から適度の量の物質が放出され、発光強度が向上し、精度の良いグロー放電発光分析を行うことが可能となる。
【００５１】
図６は、実施形態１に係るグロー放電発光分析のために制御部２が実行する処理の手順を示すフローチャートである。以下、ステップをＳと略す。制御部２のＣＰＵ２１は、コンピュータプログラム２５１に従って、以下の処理を実行する。グロー放電管１の陽極１２を清掃した段階で、ＣＰＵ２１は、グロー放電管１の内部の圧力調整のためのパラメータの指定を受け付ける処理を行う（Ｓ１）。Ｓ１では、ＣＰＵ２１は、パラメータの指定を受け付けるための受付画面を表示部２６に表示し、使用者の操作によりパラメータの入力を入力部２４で受け付ける。
【００５２】
図７は、パラメータの指定を受け付けるための受付画面の例を示す模式図である。本実施形態に係る圧力調整では、グロー放電管１内の圧力を複数回増減させる。受付画面には、圧力増減の繰り返し回数が入力される入力欄が含まれている。使用者は、入力部２４を操作して、繰り返し回数を数字で指定し、ＣＰＵ２１は、繰り返し回数の指定を受け付ける。受付画面には、圧力を増減させる際の下限圧力及び上限圧力、並びに最終的に圧力を合わせるべき最終圧力が入力される入力欄が更に含まれている。使用者は、入力部２４を操作して、下限圧力、上限圧力及び最終圧力を数字で指定し、ＣＰＵ２１は、下限圧力、上限圧力及び最終圧力の指定を受け付ける。
【００５３】
受付画面には、グロー放電管１内の圧力を下限圧力から上限圧力まで増加させるためにかけるべき時間である第１時間、及び圧力を上限圧力から下限圧力まで減少させるためにかけるべき時間である第２時間が入力される入力欄が更に含まれている。受付画面には、圧力の増減を完了してから圧力を最終圧力にするまでにかけるべき時間である第３時間が入力される入力欄が更に含まれている。使用者は、入力部２４を操作して、第１時間、第２時間及び第３時間を数字で指定し、ＣＰＵ２１は、第１時間、第２時間及び第３時間の指定を受け付ける。
【００５４】
Ｓ１では、使用者は、繰り返し回数、下限圧力、上限圧力、最終圧力、第１時間、第２時間及び第３時間を含むパラメータを、任意に指定することができ、ＣＰＵ２１は、パラメータを任意の数値で受け付ける。Ｓ１により、これらのパラメータが任意に指定される。最終圧力は、グロー放電が発生し得る圧力に指定される必要がある。ＣＰＵ２１は、指定されたパラメータを記憶部２５に記憶させる。Ｓ１では、ＣＰＵ２１は、記憶部２５に記憶されているパラメータを読み出し、読み出したパラメータの値を含む受付画面を表示部２６に表示してもよい。また、ＣＰＵ２１は、パラメータの値をランダムに生成し、生成したパラメータの値を含む受付画面を表示部２６に表示してもよい。Ｓ１の処理は、陽極１２の清掃と並行して行われてもよく、陽極１２の清掃よりも前に予め行われていてもよい。
【００５５】
ＣＰＵ２１は、次に、グロー放電管１の内部へ供給すべきガスとして、模擬試料５３用のガスを選択する（Ｓ２）。即ち、ＣＰＵ２１は、模擬試料５３を用いたグロー放電を行うときのためのガスを選択する。本実施例では、ＣＰＵ２１は、第１ボンベ３１に充填されたガス（例えば、アルゴンガス）を選択する。模擬試料５３用のガスの種類は予め設定されており、ガスの種類を示す設定情報が予め記憶部２５に記憶されている。なお、Ｓ２では、制御部２は、ガスの指定を入力部２４で受け付け、指定されたガスを選択する処理を行ってもよい。
【００５６】
模擬試料５３が開口部１３ｂを塞ぐように配置された状態で、ＣＰＵ２１は、グロー放電管１の内部の圧力を調整する（Ｓ３）。ＣＰＵ２１は、圧力センサ４５が測定した圧力の値に基づいて、減圧部４４及びガス供給部３を制御する。より詳しくは、ＣＰＵ２１は、減圧部４４の動作を制御し、減圧部４４がグロー放電管１から排出するガスの量を調整する。また、ＣＰＵ２１は、電磁弁３２１を閉鎖し、電磁弁３１１の開放度を制御することにより、第１ボンベ３１から配管３０を通ってグロー放電管１へ流入するガスの量を調整する。
【００５７】
図８は、圧力調整の例を模式的に示すグラフである。図８の横軸は経過時間を示し、縦軸はグロー放電管１内の圧力を示す。圧力調整を開始する時点では、グロー放電管１内の圧力は大気圧とほぼ同一である。ＣＰＵ２１が減圧部４４を動作させ、減圧部４４がグロー放電管１の内部を減圧することにより、グロー放電管１内の圧力は減少する。ＣＰＵ２１は、圧力センサ４５が測定した圧力の値に基づき、指定された下限圧力まで圧力が減少するように、減圧部４４を制御する。次に、ＣＰＵ２１がガス供給部３を制御し、ガス供給部３がグロー放電管１の内部へガスを供給することにより、グロー放電管１内の圧力は増加する。
【００５８】
ＣＰＵ２１は、圧力センサ４５が測定した圧力の値に基づき、圧力の増加が指定された上限圧力で停止するようにガス供給部３を制御する。このとき、ＣＰＵ２１は、グロー放電管１内の圧力が下限圧力になっている時点から第１時間の間、グロー放電管１内の圧力が増加し、第１時間が経過した時点で圧力が上限圧力となるように、減圧部４４及びガス供給部３を制御する。
【００５９】
ＣＰＵ２１は、次に、減圧部４４にグロー放電管１の内部を減圧させることにより、グロー放電管１内の圧力を減少させる。このとき、ＣＰＵ２１は、グロー放電管１内の圧力が上限圧力になっている時点から第２時間の間、グロー放電管１内の圧力が減少し、第２時間が経過した時点で圧力が下限圧力となるように、減圧部４４を制御する。ＣＰＵ２１は、同様にして、指定された繰り返し回数だけ、圧力の増減を繰り返す。
【００６０】
ＣＰＵ２１は、次に、減圧部４４及びガス供給部３を制御して、グロー放電管１内の圧力を指定された最終圧力に調整する。このとき、ＣＰＵ２１は、グロー放電管１内の圧力が下限圧力になっている時点から第３時間の間、グロー放電管１内の圧力が増加し、第３時間が経過した時点で圧力が最終圧力となるように、減圧部４４及びガス供給部３を制御する。
【００６１】
グロー放電管１内の圧力が増加する際に、供給されたガスは、グロー放電管１内に残留している大気を押し出し、圧力が減少する際に、押し出された大気がグロー放電管１から排出される。このようにして、ポンピングが行われる。グロー放電管１から大気が効果的に排出され、ガス供給部３から供給されるガスの純度がグロー放電管１内で低下し難い。
【００６２】
ＣＰＵ２１は、次に、模擬試料５３を用いたグロー放電を発生させる（Ｓ４）。Ｓ４では、ＣＰＵ２１は、電源部４２に押圧電極４３へ高周波電圧を供給させる。陽極１２と模擬試料５３との間でグロー放電が発生し、模擬試料５３に対してスパッタリングが行われ、陽極１２の貫通孔１２ｃの内面が模擬試料５３の構成物質によってコーティングされる。
【００６３】
ＣＰＵ２１は、次に、減圧部４４及びガス供給部３を制御して、グロー放電管１内の圧力を大気圧へ戻す（Ｓ５）。Ｓ５では、ＣＰＵ２１は、ガス供給部３からのガスの供給を停止する。例えば、ＣＰＵ２１は、電磁弁３１１を閉鎖する。また、ＣＰＵ２１は、減圧部４４に、減圧を停止させ、グロー放電管１の内部を外気に通じさせる。
【００６４】
使用者は、模擬試料５３をグロー放電管１から取り外し、清掃を行わずに、分析対象の試料５１をグロー放電管１に装着する。ＣＰＵ２１は、次に、グロー放電管１の内部の圧力調整のためのパラメータの指定を受け付ける処理を行う（Ｓ６）。Ｓ６では、ＣＰＵ２１は、Ｓ１と同様に、受付画面を表示部２６に表示し、使用者の操作によりパラメータの入力を入力部２４で受け付ける。
【００６５】
Ｓ６では、使用者は、繰り返し回数、下限圧力、上限圧力、最終圧力、第１時間、第２時間及び第３時間を含むパラメータを、任意に指定することができ、ＣＰＵ２１は、パラメータを任意の数値で受け付ける。パラメータの値は、Ｓ１で受け付けるパラメータの値と同じであってもよく、異なっていてもよい。ＣＰＵ２１は、指定されたパラメータを記憶部２５に記憶させる。Ｓ６では、ＣＰＵ２１は、記憶部２５に記憶されているパラメータを読み出し、読み出したパラメータの値を含む受付画面を表示部２６に表示してもよい。また、ＣＰＵ２１は、ランダムに生成したパラメータの値を含む受付画面を表示部２６に表示してもよい。Ｓ６の処理は、より前の段階で予め行われていてもよい。例えば、Ｓ６の処理は、Ｓ１の処理と並行して行われていてもよい。
【００６６】
ＣＰＵ２１は、次に、グロー放電管１の内部へ供給すべきガスとして、分析用のガスを選択する（Ｓ７）。即ち、ＣＰＵ２１は、試料５１のグロー放電発光分析を行うときのためのガスを選択する。本実施例では、ＣＰＵ２１は、第２ボンベ３２に充填されたガス（例えば、アルゴンガス及び酸素ガスの混合ガス）を選択する。分析用のガスの種類は予め設定されており、ガスの種類を示す設定情報が予め記憶部２５に記憶されている。なお、Ｓ７では、制御部２は、ガスの指定を入力部２４で受け付け、指定されたガスを選択する処理を行ってもよい。
【００６７】
試料５１が開口部１３ｂを塞ぐように配置された状態で、ＣＰＵ２１は、グロー放電管１の内部の圧力を調整する（Ｓ８）。ＣＰＵ２１は、Ｓ３と同様に、圧力センサ４５が測定した圧力の値に基づいて、減圧部４４及びガス供給部３を制御する。より詳しくは、ＣＰＵ２１は、減圧部４４の動作を制御し、電磁弁３１１を閉鎖し、電磁弁３２１の開放度を制御することにより、第２ボンベ３２から配管３０を通ってグロー放電管１へ流入するガスの量を調整する。グロー放電管１内の圧力は、Ｓ３と同様に、下限圧力まで一旦減少し、下限圧力と上限圧力との間で繰り返し回数だけ増減を繰り返す。これにより、ポンピングが行われる。グロー放電管１内の圧力は、その後、最終圧力に調整される。
【００６８】
ＣＰＵ２１は、次に、試料５１のグロー放電発光分析を行う（Ｓ９）。Ｓ９では、ＣＰＵ２１は、電源部４２に押圧電極４３へ高周波電圧を供給させる。陽極１２と試料５１との間でグロー放電が発生し、試料５１に対してスパッタリングが行われ、試料５１から放出された粒子は、励起され発光する。光は分光測定器４１へ入射し、分光測定器４１は、入射した光を分光し、各波長の光の強度を測定し、測定結果を制御部２へ入力する。制御部２は、分光測定器４１から入力された測定結果をインタフェース部２７で受け付け、記憶部２５に記憶する。ＣＰＵ２１は、測定結果に基づいて、試料５１に含まれる成分の定性分析又は定量分析を行う。定性分析又は定量分析の処理は、後で行われてもよい。ＣＰＵ２１は、分析結果を表示部２６に表示してもよい。このようにして、試料５１に対するグロー放電発光分析が行われる。
【００６９】
ＣＰＵ２１は、次に、減圧部４４及びガス供給部３を制御して、グロー放電管１内の圧力を大気圧へ戻す（Ｓ１０）。Ｓ１０では、例えば、ＣＰＵ２１は、電磁弁３２１を閉鎖することにより、ガス供給部３からのガスの供給を停止する。また、ＣＰＵ２１は、減圧部４４に、減圧を停止させ、グロー放電管１の内部を外気に通じさせる。制御部２は、以上でグロー放電発光分析のための処理を終了する。
【００７０】
複数の試料５１に対するグロー放電発光分析を行う場合には、制御部２は、Ｓ１〜Ｓ１０の処理を繰り返す。Ｓ１〜Ｓ１０の処理を２回目以降に行う際には、制御部２は、以前に指定されたパラメータの値を利用することとして、Ｓ１又はＳ６の処理を省略してもよい。また、試料５１が変更される都度、Ｓ６にて異なるパラメータの値が指定されてもよい。
【００７１】
なお、本実施形態では、試料５１及び模擬試料５３を押圧電極４３でグロー放電管１に対して押し付ける形態を示したが、グロー放電発光分析装置１０は、試料５１及び模擬試料５３を保持するホルダを備えた形態であってもよい。ホルダは、開口部１３ｂを塞ぐ機能を有していてもよい。また、減圧部４４の動作の制御、又はガス供給部３が供給するガスの選択は、使用者が手動で行ってもよい。また、グロー放電発光分析装置１０は、三種類以上のガスを使用する形態であってもよい。例えば、ガス供給部３は充填されたガスが異なる三個以上のボンベを有していてもよい。制御部２は、複数の試料５１の夫々について異なるガスを選択してもよい。また、ガス供給部３は、複数のガスを混合する機構を有し、グロー放電発光分析装置１０は、混合するガスの種類及び比率を調整することにより、グロー放電管１へ供給するガスの種類を変更する形態であってもよい。
【００７２】
グロー放電発光分析装置１０は、陽極１２の清掃又は模擬試料５３若しくは試料５１の脱着を自動で行う試料交換部を備えていてもよい。例えば、試料交換部は、模擬試料５３及び試料５１を載置する載置部と、載置部に載置された模擬試料５３又は試料５１を移動させる駆動部とを含んでいる。駆動部は、模擬試料５３又は試料５１を、円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向し、開口部１３ｂを塞ぐ位置まで移動させる。試料交換部は、制御部２に接続されている。駆動部は、制御部２からの制御信号に従って、模擬試料５３及び試料５１の位置を自動的に変更する。試料交換部を用いることにより、グロー放電発光分析装置１０は、模擬試料５３を用いたグロー放電と、試料５１のグロー放電発光分析とを連続的に実行することができる。
【００７３】
以上のように、本実施形態においては、圧力調整のための繰り返し回数、下限圧力、上限圧力、最終圧力、第１時間、第２時間及び第３時間を含むパラメータを、任意に指定することができる。圧力調整の際にポンピングを行うことは従来行われていたものの、適切なポンピングの条件は不明確である。例えば、グロー放電管１の構造、大気の状態、又はグロー放電管１へ供給されるガスの種類等によって、適切なポンピングの条件は変化する可能性がある。本実施形態では、パラメータを任意に指定することにより、ポンピングの条件を調整することができる。なお、第１時間、第２時間及び第３時間とは異なる時間を指定することにより、圧力の増減に関する時間を指定してもよい。例えば、第１時間及び第２時間の和に対応する時間、圧力が最初に下限圧力に達してから最終圧力になるまでの時間、又は、減圧を開始してから圧力が最終圧力になるまでの時間を指定してもよい。
【００７４】
ポンピングの条件を調整することにより、適切な条件でポンピングを行うことが可能となり、効果的にグロー放電管１内の圧力調整が行われる。適切なポンピングを行うことにより、グロー放電管１から大気が効果的に排出され、グロー放電管１内のガスに混入する大気の量が低下する。このため、グロー放電の発生及びプラズマの発生が安定し、安定的にグロー放電発光分析を行うことが可能となる。また、分析の際に大気に含まれる成分が試料５１の成分として検出されることが抑制され、グロー放電発光分析の精度が向上する。また、適切なポンピングを行うことにより、無暗なポンピングを行うことが無くなる。無暗なポンピングを行わないので、ガスの消費量が抑制され、圧力を調整するために要する時間の長大化が防止される。従って、迅速に、グロー放電管１内の圧力調整が行われる。特に、複数の試料５１のグロー放電発光分析を行うために必要な時間が短縮される。
【００７５】
また、本実施形態においては、模擬試料５３を用いたグロー放電を行うことにより、模擬試料５３の構成物質で陽極１２の貫通孔１２ｃの内面をコーティングする。大気中に存在する炭化水素等の物質が清掃時に貫通孔１２ｃの内面に付着したとしても、コーティングにより、付着した物質は放出され難くなる。このため、付着した物質がグロー放電発光分析により試料５１の成分として検出されてしまう可能性は低い。また、模擬試料５３の構成物質は陽極１２の構成物質と同一であるので、貫通孔１２ｃの内面をコーティングした物質によって試料５１の成分分析への影響が増加することは無い。従って、グロー放電発光分析の精度が向上する。
【００７６】
図９Ａ及び図９Ｂは、グロー放電発光分析の結果の例を示すグラフである。図９の横軸は試料５１のスパッタリングを開始してから経過した時間を示し、縦軸は、各時点において夫々の元素に起因する発光強度を示す。図９Ａは、シリコン（Ｓｉ）の板を試料５１として従来の方法でグロー放電発光分析を行った結果を示す。従来の方法では、陽極１２の貫通孔１２ｃの内面のコーティング及びポンピングを行っていない。図９Ｂは、Ｓｉの板を試料５１として本実施形態に係るグロー放電発光分析を行った結果を示す。図９Ａ及び図９Ｂには、Ｓｉ、窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）及びアルゴン（Ａｒ）の夫々の元素に起因する発光強度を示している。
【００７７】
検出された元素の内、Ｓｉは試料５１に由来し、Ａｒはグロー放電管１へ供給されたガスに由来する。Ｈ、Ｃ及びＯは、大気に含まれる成分に由来する。図９Ｂに示すように、本実施形態では、Ｈ、Ｃ及びＯに起因する発光強度が確実に減少する。即ち、本実施形態では、分析の際に大気に含まれる成分が検出されることが減少し、グロー放電発光分析の精度が向上していることが明らかである。
【００７８】
＜実施形態２＞
【００７９】
図１０は、実施形態２に係るグロー放電発光分析装置１０の構成を示すブロック図である。グロー放電発光分析装置１０は、試料５１及び模擬試料５３を保持するためのサンプルプレート６１と、サンプルプレート６１を保持するプレート保持部６２とを備えている。サンプルプレート６１は、プレート保持部６２に対して着脱可能である。プレート保持部６２は、サンプルプレート６１を固定することができる。プレート保持部６２には、プレート駆動部６３が連結されている。プレート駆動部６３は、モータ等の駆動機構によって、プレート保持部６２を移動させる。プレート駆動部６３は、プレート保持部６２を移動させることにより、プレート保持部６２に保持されたサンプルプレート６１を移動させる。プレート駆動部６３は、グロー放電管１の開口部１３ｂに対して離隔する方向、及びセラミック部材１３の端面１３ａに沿った方向に、サンプルプレート６１を移動させることができる。プレート駆動部６３は、制御部２に接続されている。制御部２は、プレート駆動部６３の動作を制御する。
【００８０】
サンプルプレート６１及びプレート保持部６２は、導電性の部材で構成されている。プレート保持部６２は、電源部４２に接続されている。電源部４２は、プレート保持部６２に高周波電圧を供給する。プレート保持部６２に高周波電圧が供給されることにより、サンプルプレート６１へも高周波電圧が供給される。サンプルプレート６１、プレート保持部６２及びプレート駆動部６３は、試料移動部に対応する。
【００８１】
更に、グロー放電発光分析装置１０は、陽極１２を清掃するための清掃具５２を備えている。清掃具５２には、清掃具駆動部６４が連結されている。清掃具駆動部６４は、モータ等の駆動機構によって、清掃具５２を移動させる。清掃具駆動部６４は、清掃具５２を、グロー放電管１の開口部１３ｂに対して離隔する方向に移動させることができる。また、清掃具駆動部６４は、清掃具５２を移動させて陽極１２の貫通孔１２ｃへ挿入させることができる。清掃具駆動部６４は、清掃具５２が貫通孔１２ｃへ挿入した状態で、清掃具５２を回転させ、貫通孔１２ｃの内面を清掃する。清掃具駆動部６４は、その他の動きを清掃具５２にさせることにより、陽極１２の貫通孔１２ｃを清掃してもよい。清掃具駆動部６４は、制御部２に接続されている。制御部２は、清掃具駆動部６４の動作を制御する。グロー放電発光分析装置１０の他の部分の構成は、実施形態１と同様である。
【００８２】
図１１は、サンプルプレート６１を示す模式的斜視図である。サンプルプレート６１は、導電性の部材で構成され、矩形平板状に形成されている。サンプルプレート６１の表面には、複数の試料付着部６１１が設けられている。試料付着部６１１は、サンプルプレート６１の表面が窪んだ部分である。いずれかの試料付着部６１１に模擬試料５３が付着し、他の試料付着部６１１に試料５１が付着する。試料５１及び模擬試料５３は、載置、塗布、接着又は圧着等の方法で、試料付着部６１１に付着させられる。試料付着部６１１に試料５１及び模擬試料５３が付着することによって、サンプルプレート６１は、試料５１及び模擬試料５３を保持する。試料付着部６１１は、窪んでいなくてもよい。
【００８３】
サンプルプレート６１が試料５１及び模擬試料５３を保持した状態で、サンプルプレート６１がプレート保持部６２に保持され、プレート駆動部６３がサンプルプレート６１を移動させる。制御部２は、プレート駆動部６３を制御することにより、サンプルプレート６１の位置を調整し、サンプルプレート６１に保持された試料５１及び模擬試料５３の位置を調整する。制御部２は、グロー放電管１の開口部１３ｂをサンプルプレート６１が塞ぎ、陽極１２の円筒部１２ｂの先端１２ｅに試料５１又は模擬試料５３が対向するように、サンプルプレート６１の位置を調整することができる。
【００８４】
図１２は、グロー放電が行われる際の実施形態２に係るサンプルプレート６１及びグロー放電管１の配置例を示す断面図である。グロー放電が行われる際には、グロー放電管１の開口部１３ｂを塞ぐ位置にサンプルプレート６１が配置され、陽極１２の円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向する位置に試料５１又は模擬試料５３が配置される。サンプルプレート６１は、Ｏリング１７に表面が当接するように配置される。試料５１又は模擬試料５３は、円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向する位置に配置される。図１２には、試料５１が円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向している状態を示す。プレート駆動部６３がサンプルプレート６１をグロー放電管１へ向けて押すことにより、サンプルプレート６１はグロー放電管１へ押圧される。サンプルプレート６１は、図示しない所定の押圧手段によりグロー放電管１へ押圧されてもよい。電源部４２によってサンプルプレート６１へ高周波電圧が供給されることにより、サンプルプレート６１に保持された試料５１又は模擬試料５３と陽極１２との間に電圧が印加される。
【００８５】
次に、実施形態２に係るグロー放電発光分析方法を説明する。使用者は、まず、試料５１及び模擬試料５３をサンプルプレート６１に保持させる。具体的に、使用者は、少なくとも一つの試料５１をいずれかの試料付着部６１１に付着させ、少なくとも一つの模擬試料５３を他の試料付着部６１１に付着させる。複数の試料５１がサンプルプレート６１に保持されてもよい。例えば、互いに異なる複数の試料５１の夫々が異なる試料付着部６１１に付着される。複数の模擬試料５３がサンプルプレート６１に保持されてもよい。使用者は、試料５１及び模擬試料５３を保持したサンプルプレート６１を、プレート保持部６２に装着する。
【００８６】
図１３は、グロー放電発光分析のために制御部２が実行する実施形態２に係る処理の手順を示すフローチャートである。試料５１及び模擬試料５３を保持したサンプルプレート６１がプレート保持部６２に装着された状態で、制御部２のＣＰＵ２１は、コンピュータプログラム２５１に従って、以下の処理を実行する。ＣＰＵ２１は、グロー放電発光分析で使用する試料５１及び模擬試料５３の指定を受け付ける処理を行う（Ｓ２１）。Ｓ１では、ＣＰＵ２１は、受付画面を表示部２６に表示し、使用者の操作により、使用すべき試料５１及び模擬試料５３の指定を入力部２４で受け付ける。例えば、複数の試料付着部６１１には夫々番号が付与されており、試料５１又は模擬試料５３が付着した試料付着部６１１の指定が受け付けられる。複数の試料５１についてグロー放電発光分析が行われる順番も指定されてもよい。試料付着部６１１はどのような方法で指定されてもよい。例えば、分析が行われる順番を指定するために、横、縦、斜め若しくは円弧状の順番、一つ飛ばし、又はランダムな順番等、様々な順番で夫々の試料付着部６１１が指定されてもよい。これにより、例えば、隣り合った試料付着部６１１の一方に付着した試料５１の分析が行われる際に他方に付着した試料５１に影響が出る場合に、一方の試料５１が付着した試料付着部６１１からある程度離れた試料付着部６１１に他方の試料５１を付着させ、夫々の試料付着部６１１を指定することにより、影響を最小限にとどめることができる。ＣＰＵ２１は、指定された内容を表す情報をＲＡＭ２２又は記憶部２５に記憶する。
【００８７】
ＣＰＵ２１は、次に、グロー放電管１の内部の圧力調整のためのパラメータの指定を受け付ける処理を行う（Ｓ２２）。Ｓ２２では、ＣＰＵ２１は、実施形態１と同様にパラメータの指定を受け付ける。例えば、ＣＰＵ２１は、図７に示した受付画面と同様の受付画面を表示部２６に表示し、使用者の操作によりパラメータの入力を入力部２４で受け付ける。例えば、繰り返し回数、下限圧力、上限圧力、最終圧力、第１時間、第２時間及び第３時間を含むパラメータが指定される。複数の試料５１及び模擬試料５３の夫々について異なるパラメータが指定されてもよく、複数の試料５１及び模擬試料５３について共通のパラメータが指定されてもよい。ＣＰＵ２１は、指定されたパラメータを表す情報をＲＡＭ２２又は記憶部２５に記憶する。Ｓ２１及びＳ２２の処理は、サンプルプレート６１がプレート保持部６２に装着される前に行われてもよい。
【００８８】
ＣＰＵ２１は、次に、陽極１２の清掃を行う（Ｓ２３）。図１４は、清掃時の実施形態２に係るグロー放電管１、サンプルプレート６１及び清掃具５２の位置関係を示す模式図である。ＣＰＵ２１は、プレート駆動部６３に、グロー放電管１の開口部１３ｂを塞がない位置にサンプルプレート６１を配置させ、清掃具駆動部６４に清掃具５２を陽極１２の貫通孔１２ｃへ挿入させ、清掃を行う。清掃により、陽極１２の貫通孔１２ｃの内面に付着した物質が除去される。
【００８９】
ＣＰＵ２１は、次に、模擬試料５３を陽極１２の円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向する位置に配置させる（Ｓ２４）。このとき、ＣＰＵ２１は、清掃具５２をグロー放電管１から離隔させ、サンプルプレート６１を、グロー放電管１の開口部１３ｂを塞ぎ、模擬試料５３が先端１２ｅに対向するような位置に、配置する。サンプルプレート６１はグロー放電管１へ押圧される。ＣＰＵ２１は、次に、グロー放電管１の内部へ供給すべきガスとして、模擬試料５３用のガスを選択する（Ｓ２５）。Ｓ２５では、ＣＰＵ２１は、実施形態１と同様にガスを選択する。ＣＰＵ２１は、次に、グロー放電管１の内部の圧力を調整する（Ｓ２６）。Ｓ２６では、ＣＰＵ２１は、実施形態１と同様に、指定されたパラメータに従って、圧力センサ４５が測定した圧力の値に基づき、圧力を調整する。圧力の調整により、ポンピングが行われ、グロー放電管１から大気が効果的に排出され、ガス供給部３からグロー放電管１へガスが供給される。
【００９０】
ＣＰＵ２１は、次に、模擬試料５３を用いたグロー放電を発生させる（Ｓ２７）。図１５は、模擬試料５３を用いたグロー放電を行う際の実施形態２に係るグロー放電管１、サンプルプレート６１及び清掃具５２の位置関係を示す模式図である。清掃具５２は、グロー放電管１から離隔した位置に配置される。サンプルプレート６１はグロー放電管１の開口部１３ｂを塞いでおり、サンプルプレート６１の保持する模擬試料５３が陽極１２に対向している。ＣＰＵ２１は、電源部４２にプレート保持部６２へ高周波電圧を供給させる。陽極１２と模擬試料５３との間でグロー放電が発生する。模擬試料５３に対してスパッタリングが行われ、陽極１２の貫通孔１２ｃの内面が模擬試料５３の構成物質によってコーティングされる。
【００９１】
ＣＰＵ２１は、次に、減圧部４４及びガス供給部３を制御して、グロー放電管１内の圧力を大気圧へ戻す（Ｓ２８）。ＣＰＵ２１は、次に、試料５１を陽極１２の円筒部１２ｂの先端１２ｅに対向する位置に配置させる（Ｓ２９）。このとき、ＣＰＵ２１は、サンプルプレート６１を移動させることにより、模擬試料５３を、先端１２ｅに対向する位置から取り外す。また、ＣＰＵ２１は、サンプルプレート６１が開口部１３ｂを塞ぎ、試料５１が先端１２ｅに対向するように、サンプルプレート６１の位置を調整する。サンプルプレート６１はグロー放電管１へ押圧される。
【００９２】
ＣＰＵ２１は、次に、グロー放電管１の内部へ供給すべきガスとして、分析用のガスを選択する（Ｓ３０）。Ｓ３０では、ＣＰＵ２１は、実施形態１と同様にガスを選択する。ＣＰＵ２１は、次に、グロー放電管１の内部の圧力を調整する（Ｓ２６）。ＣＰＵ２１は、実施形態１と同様に、指定されたパラメータに従って、圧力センサ４５が測定した圧力の値に基づき、圧力を調整する。圧力の調整により、ポンピングが行われ、その後、グロー放電管１内の圧力は、最終圧力に調整される。
【００９３】
ＣＰＵ２１は、次に、試料５１のグロー放電発光分析を行う（Ｓ３２）。図１６は、グロー放電発光分析を行う際の実施形態２に係るグロー放電管１、サンプルプレート６１及び清掃具５２の位置関係を示す模式図である。清掃具５２は、グロー放電管１から離隔した位置に配置される。サンプルプレート６１は、模擬試料５３を用いたグロー放電を行う場合とは異なる位置に配置されており、サンプルプレート６１の保持する試料５１が陽極１２に対向している。Ｓ３２では、ＣＰＵ２１は、電源部４２にプレート保持部６２へ高周波電圧を供給させる。陽極１２と試料５１との間でグロー放電が発生し、試料５１に対してスパッタリングが行われ、試料５１から放出された粒子は、励起され発光する。分光測定器４１は、入射した光を分光し、各波長の光の強度を測定し、測定結果を制御部２へ入力する。制御部２は、測定結果を記憶部２５に記憶する。ＣＰＵ２１は、測定結果に基づいて、試料５１に含まれる成分の定性分析又は定量分析を行う。このようにして、試料５１に対するグロー放電発光分析が行われる。
【００９４】
ＣＰＵ２１は、次に、減圧部４４及びガス供給部３を制御して、グロー放電管１内の圧力を大気圧へ戻す（Ｓ３３）。ＣＰＵ２１は、次に、グロー放電発光分析のための処理を終了するか否かを判定する（Ｓ３４）。例えば、ＣＰＵ２１は、サンプルプレート６１に保持された全ての試料５１についてグロー放電発光分析が行われた場合に、処理を終了すると判定する。例えば、ＣＰＵ２１は、グロー放電発光分析がまだ行われていない試料５１が残っている場合に、処理を終了しないと判定する。ＣＰＵ２１は、使用者の操作により処理を終了するか否かの指示を入力部２４で受け付け、受け付けた指示に従って判定を行ってもよい。処理を終了しないと判定した場合は（Ｓ３４：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ２３へ戻す。サンプルプレート６１が複数の試料５１を保持している場合、Ｓ２３〜Ｓ３４の処理が繰り返され、各試料５１についてグロー放電発光分析が行われる。処理を終了すると判定した場合は（Ｓ３４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、グロー放電発光分析のための処理を終了する。
【００９５】
以上のように、実施形態２においても、グロー放電発光分析を行う際に、ポンピングの条件を調整することにより、適切な条件でポンピングを行うことが可能となり、効果的にグロー放電管１内の圧力調整が行われる。また、模擬試料５３を用いたグロー放電を行うことにより、陽極１２の貫通孔１２ｃの内面がコーティングされた状態でグロー放電発光分析が行われる。安定的にグロー放電発光分析を行うことが可能となり、グロー放電発光分析の精度が向上する。更に、実施形態２においては、サンプルプレート６１、プレート保持部６２及びプレート駆動部６３により、模擬試料５３の配置及び取り外し並びに試料５１の配置が自動で行われる。複数の試料５１のグロー放電発光分析を行う際には、複数の試料５１の配置が順次行われる。使用者による作業の量が減少し、迅速にグロー放電発光分析が行われる。特に、複数の試料５１のグロー放電発光分析を行うために必要な時間が短縮される。
【００９６】
実施形態２においては、圧力調整のためのパラメータの指定を一括して行う例を示したが、グロー放電発光分析装置１０は、夫々の試料５１についてのグロー放電発光分析を行う際に逐一パラメータの指定を受け付けてもよい。また、実施形態２においては、試料移動部が矩形平板状のサンプルプレート６１、プレート保持部６２及びプレート駆動部６３で構成された形態を示したが、試料移動部はその他の構成であってもよい。例えば、サンプルプレート６１の形状は、円板等、矩形平板以外の形状であってもよい。例えば、試料移動部は、試料５１及び模擬試料５３を保持する試料保持部と、試料保持部を駆動して試料５１及び模擬試料５３を移動させる駆動部とを含んで構成されてもよい。試料移動部は、試料５１及び模擬試料５３を載置するターンテーブルを含んだ形態であってもよい。試料移動部は、把持等の付着以外の方法で試料５１及び模擬試料５３を保持する形態であってもよい。
【００９７】
本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９８】
１  グロー放電管
１０  グロー放電発光分析装置
１２  陽極（電極）
１２ｃ  貫通孔
１３ｂ  開口部
２  制御部
２１  ＣＰＵ
２４  入力部
２５  記憶部
２６  表示部
３  ガス供給部
４１  分光測定器
４２  電源部
４３  押圧電極
４４  減圧部
５１  試料
５２  清掃具
５３  模擬試料
６１  サンプルプレート
６２  プレート保持部
６３  プレート駆動部
【図１】
2020031770.tif 000003
【図２】
2020031770.tif 000004
【図３】
2020031770.tif 000005
【図４】
2020031770.tif 000006
【図５】
2020031770.tif 000007
【図６】
2020031770.tif 000008
【図７】
2020031770.tif 000009
【図８】
2020031770.tif 000010
【図９Ａ】
2020031770.tif 000011
【図９Ｂ】
2020031770.tif 000012
【図１０】
2020031770.tif 000013
【図１１】
2020031770.tif 000014
【図１２】
2020031770.tif 000015
【図１３】
2020031770.tif 000016
【図１４】
2020031770.tif 000017
【図１５】
2020031770.tif 000018
【図１６】
2020031770.tif 000019
【国際調査報告】
2020031770.tif 000020
2020031770.tif 000021
2020031770.tif 000022
2020031770.tif 000023