(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射スリットを有する光学放射プラズマ・スペクトロメーターにおけるラジアル方向のプラズマの状態を監視及び／又は制御する方法であって、
プラズマの画像データを獲得し、
また、スペクトロメーター入射スリットの画像データを獲得し、
さらに、少なくとも
（ａ）獲得されたプラズマの画像データからのプラズマの画像と、獲得された入射スリットの画像データからの入射スリットの画像とをディスプレイ装置の上に同時に表示すること、
（ｂ）獲得されたプラズマの画像データと獲得された入射スリットの画像データとを同時に、測定されたデータと一緒にコンピュータ・ユニットの中に記憶する
のいずれか一方を含む方法。
【請求項２】
獲得されたプラズマの画像データが、強度の画像、強度の輪郭、色の輪郭、強度のアウトライン、前記画像データの時間ベースの変動の少なくともいずれか一つを得るように処理され、処理されたデータがプラズマの最適条件データ・セットと比較される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ディスプレイ装置及び／又はコンピュータ・ユニットが、スペクトロメーターから遠隔の場所に置かれている、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
更に、プラズマ音データを獲得し、登録されたプラズマ音データからプラズマ音をディスプレイ装置上に再生し、及び／又はプラズマ音データをコンピュータ・ユニットの中へ記憶することを含む、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
プラズマ生成装置のエンクロージャに取り付けられたビデオカメラを含む光学放射プラズマ・スペクトロメーターであって、前記ビデオカメラは、少なくともディスプレイ装置又はコンピュータ・ユニットのいずれか一方へ結合されており、前記プラズマは、前記プラズマ・スペクトロメーターの光学軸に関してラジアル方向に向かい、前記ビデオカメラは、このビデオカメラを通じてスペクトロメーターの入射スリットの画像データとプラズマの画像データとが同時に獲得されるように、スペクトロメーターの光学軸に関して垂直方向にあるスペクトロメーター。
【請求項６】
入射スリットを照明するためのランプが設けられている請求項５に記載の光学放射スペクトロメーター。
【請求項７】
更に、プラズマ音データを獲得するため、プラズマ生成装置のエンクロージャに固定されたマイクロフォンを含み、前記マイクロフォンは、プラズマ音データの記憶及び／又は処理を行うため、コンピュータ・ユニットへ結合されている、請求項５又は６に記載のスペクトロメーター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ・スペクトロメーター、例えば、プラズマ光学放射スペクトロメーター（ＩＣＰ−ＯＥＳ）におけるプラズマの状態を監視及び／又は制御する方法、及びそのような方法を実行するスペクトロメーターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特に誘導結合された高周波プラズマ光学放射スペクトロメーター（ＩＣＰ−ＯＥＳ）のようないわゆる「プラズマ光学放射スペクトロメーター」、又は例えば質量スペクトロメーター、特に誘導結合された高周波プラズマ質量スペクトロメーター（ＩＣＰ−ＭＳ）のような原子スペクトロメーターを使用して材料のサンプルを分析することは、ごく普通に行われている。
【０００３】
これらの装置の全てにおいて、分析される材料サンプルのプラズマが得られ、プラズマによって生成された光又はプラズマ中で形成された化学種が、光学放射スペクトロメーター又は質量スペクトロメーターを介して分析される。
【０００４】
分析の正確性は、プラズマの状態、及びその生成条件に大きく依存する。
【０００５】
プラズマの状態とは、例えば、特にスペクトロメーターの入射スリットに対するプラズマ位置、プラズマの形状及び／又は輪郭、プラズマの強度及び／又は色、及び特にプラズマの最も強い部分の位置、及びこれら特性の変動のようなプラズマの物理特性を意味する。
【０００６】
特に、プラズマの位置及びプラズマの形状及び／又は輪郭は、スペクトロメーターの分析パフォーマンスに大きな影響を与える。
【０００７】
これらのパラメータが安定である限り、同じパフォーマンスが得られる。しかし、これらのパラメータはプラズマトーチ構造及びガス給送レートによって影響される。それは、スペクトロメーターが異なると、同じタイプであっても、また、同じ給送条件であっても、プラズマ特性が大きく変動することを意味する。
【０００８】
現在、条件が変化したとき、作業者は機器の前に立って、トーチボックスの中のプラズマを観察し、通常、プラズマが最適条件にあるかどうかを目で見て決定しなければならない。
【０００９】
更に、プラズマの安定性は、分析データの正確性に影響を与える。幾つかのスペクトロメーターは、目盛りに関連づけられるかモータ付きプラズマトーチホルダと一緒に使用されるトーチ搭載の位置を示すための手段を備えている。しかし、目盛り又はモータ付きホルダの位置は、常にプラズマの位置を指示するとは限らない。更に、プラズマトーチの変動を、ホルダ位置から監視することはできない。従って、分析データの変動が、プラズマ変動によって生じたものと判断される場合でも、それを示す証明が存在しない。
【００１０】
前述したように、スペクトロメーターの入射スリットに関連するプラズマ位置は、分析のパフォーマンスに深く影響する。今まで、プラズマ位置を考慮してスペクトロメーターの入射スリット位置を決定する手段は存在していないので、分析結果をレビューする場合に観察位置を考慮することができない。
【００１１】
プラズマの形状は、ガス給送条件及びトーチ構造によって影響を受ける。
【００１２】
更に、プラズマの形状は、分析のパフォーマンスに影響を与える。給送ガス条件は、多くの場合、同じ条件と一緒に後で分析するため、又は後のデータ・レビューのため、測定条件として記憶される。しかし、プラズマトーチが取り替えられたとき、トーチ構造の小さな変化により、最適化のためにガス条件が変更されるかも知れない。最適化された条件におけるプラズマ画像の記録が存在しないので、前のプラズマ条件を再生する方法は存在しない。
【００１３】
最後に、作業者が、プラズマについて或るトラブル、例えば、位置又は形状の変動、又は異常な音の生成を検出したとき、プラズマ画像の存在なしに状況を製造業者へ説明することは殆ど不可能である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、プラズマ光学放射スペクトロメーター内のプラズマの状態を監視及び／又は制御する方法であって、従来技術の欠点を克服した方法を提供することである。
【００１５】
更に、本発明は、プラズマ状態監視及び／又は制御方法を実行する手段を組み込んだプラズマ・スペクトロメーターに関する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的は、入射スリットを有する光学放射プラズマ・スペクトロメーターにおけるラジアル方向のプラズマの状態を監視及び／又は制御する方法であって、
プラズマの画像データを獲得し、
また、スペクトロメーター入射スリットの画像データを獲得し、
さらに、少なくとも
（ａ）獲得されたプラズマの画像データからのプラズマの画像と、獲得された入射スリットの画像データからの入射スリットの画像とをディスプレイ装置の上に同時に表示すること、
（ｂ）獲得されたプラズマの画像データと獲得された入射スリットの画像データとを同時に、測定されたデータと一緒にコンピュータ・ユニットの中に記憶する
ことのいずれか一方を含む方法を提供することによって、本発明に従って達成される。
【００１７】
スペクトロメーターは、光学放射スペクトロメーター（ＯＥＳ）であってよく、特に誘導結合された高周波プラズマ光学放射スペクトロメーターであってよい。
【００１８】
本発明のプロセスの好ましい実施形態においては、監視装置を介してプラズマ音も記録及び監視され、及び／又は音データとしてコンピュータの中央ユニットの中に記憶される。
【００１９】
本発明において、プラズマの状態、例えば、プラズマの位置、プラズマの形状及び輪郭、プラズマの強度及び／又は色は、同じ監視装置、例えば、コンピュータ・ユニットの監視画面の上でオンラインで監視及び表示させることができる。二者択一的又は同時に、プラズマ画像データは、測定されたデータと一緒にコンピュータ・ユニットのメモリの中に記憶して処理させることができる。画像データの処理は、強度の画像、強度の輪郭、色の輪郭、強度のアウトライン、及び画像データの時間ベースの変動の取得を含んでよい。従って、プラズマの画像データ及び測定データは、後で容易にレビューされることができる。更に、プラズマ画像データ及びプラズマ測定データは、プラズマを遠隔場所から監視することができるように、遠隔場所へ送ることができる。
【００２０】
これは、プラズマ音を記録する場合でも同じである。更に、画像データは、最適データ・セットを確立するため、コンピュータ・ユニットを介して処理することができる。例えば、画像データは、アウトライン形状、及び強度、色分析、及び光度分析、例えば、プラズマの輪郭を使用して、プラズマ内の最も強い位置を得るように処理することができる。
【００２１】
本発明の方法は、分析結果の継続的オンライン監視及び／又は分析結果の継続的オンライン記憶を可能にする。従って、画像分析に基づくプラズマ画像特性の変動、例えば、最も強い位置の変動又はプラズマ形状の変動を、計算及び表示及び／又は記憶することができる。同様に、プラズマ音は、一度記録されると、もし必要ならば、例えば、周波数分布又は時間領域周波数分布の変化を決定するため、処理することができる。
【００２２】
この情報の全ては、プラズマが必要な条件にあるかどうかを正規の分析で即時に決定するため、又は最適プラズマ条件を後でセットアップするため、作業者が使用することができる。
【００２３】
スペクトロメーターが光学放射スペクトロメーターであるとき、周知のように、プラズマは、スペクトロメーターの光学軸に関して２つの異なった方位に配置され、通常、これらの方位は、ラジアルプラズマ及びアキシャルプラズマと呼ばれる。ラジアルプラズマは、プラズマがスペクトロメーターの光学軸に関して垂直方向であり、スペクトロメーターの検出装置によって横方向で観察されることを意味する。言い換えれば、スペクトロメーターの光学軸、実際には、スペクトロメーターの検出装置の光学軸は、プラズマ方向に対して垂直である。
【００２４】
他方では、アキシャルプラズマは、プラズマが水平方向にあり、スペクトロメーターの検出装置によってアキシャル方向で観察されることを意味する。言い換えれば、プラズマは、スペクトロメーターの検出装置の光学軸に沿ってアキシャル方向を向いている。
【００２５】
本発明のプラズマはラジアルプラズマであり、この場合、プラズマがスペクトロメーターの光学軸に関して垂直方向に向いているので、プラズマの撮像は、例えば、ビデオカメラをスペクトロメーターの光学軸と整列させて配置することによって、光学軸と整合するように行われる。従って、プラズマはビデオカメラの焦点に置かれる。その場合、スペクトロメーターの検出装置の入射スリットも、ビデオカメラによって観察され、プラズマと同時にビデオカメラによって撮像されることができる。後者の場合、スペクトロメーターの検出装置の入射スリットは、プラズマにフォーカスされ、またビデオカメラの焦点に置かれる。
【００２６】
好ましくは、より良好に撮像するため、入射スリットは照明されることができる。入射スリットの照明は、例えば、スペクトロメーター検出装置のモノクロメータの内部又は外部にあるランプを使用することによって、外部又は内部から行われることができる。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
前述したように、プラズマ音の記録は、プラズマ・エンクロージャの中に配置及び固定されたマイクロフォンによって行われることができる。マイクロフォンは、プラズマ音の良好な記録を得ることのできるエンクロージャ内の任意の位置に置かれてよい。特に、マイクロフォンは、最終的には、ビデオカメラに組み込まれてよい。
【００３１】
更に、本発明は、前述の方法を実行するプラズマ・スペクトロメーターに関する。このプラズマ・スペクトロメーターは、プラズマ、好ましくは、誘導結合された高周波プラズマのエンクロージャに固定されたビデオカメラを含む。このビデオカメラは、プラズマを撮像し、及び／又はプラズマ画像データを記憶するためディスプレイ装置及び／又はコンピュータ・ユニットへ結合される。
【００３２】
スペクトロメーター内のプラズマがラジアルプラズマである事実に依存して、ビデオカメラは、スペクトロメーターの光学軸に関してアキシャル方向に配置される。カメラの光学軸は、プラズマ軸に対して常に垂直である。ビデオカメラがラジアルプラズマ・スペクトロメーターの光学軸の上でアキシャル方向に配置される場合、プラズマ及びスペクトロメーターの入射スリットを同時に撮像する可能性が存在する。
【００３３】
そのような場合、入射スリット及びプラズマは、整合位置に置かれるので、スリットの画像を観察及び記録することができる。プラズマがオンにされたとき、入射スリットの記録された画像を、監視されたプラズマ画像の上に重ねることによって、プラズマ内のスリット位置を観察することができ、それによって、プラズマ内の分析位置を確かめることができる。明らかに、重ねられた画像は、以後のデータ・レビューのために分析データとして記録されることもできる。
【００３４】
プラズマの位置及びプラズマの形状は、スペクトロメーターの分析パフォーマンスに影響を与える。それらのパラメータが安定である限り、同じパフォーマンスを得ることができる。しかし、それらのパラメータは、プラズマトーチの構造及びガスの給送レートによって影響される。
【００３５】
スペクトロメーターが異なったものであるとき、同じ形式であっても、また同じ給送条件であっても、プラズマ特性は常に類似しているとは限らない。本発明の方法及びスペクトロメーターの場合、プラズマの画像データは、表示及び／又は記憶されることができる。これは、２つの異なったプラズマ画像又はプラズマ画像データの比較を可能にする。従って、プラズマのために最良の画像又は最良の画像データが記録された後、プラズマトーチが取り替えられたとき、又は他の器械がスペクトロメーターに取り付けられたとき、新しい設定パラメータを容易に得て、それらのパラメータが、表示又は記録された最適画像特性に従ってプラズマの同じ形状、輪郭、強度、及び位置を再生するようにすることができる。
【００３６】
プラズマ音の記録の場合も同様である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
これから、本発明を図面と関連させて説明する。図１は、本発明に係るラジアル形式の誘導結合高周波プラズマ光学放射スペクトロメーターの略図である。
【００３８】
図１を参照すると、そこには、本発明に係る誘導結合高周波プラズマ光学放射スペクトロメーターの略図が示される。典型的なスペクトロメーターは、プラズマ生成装置１及び検出装置２を含む。検出装置２は、検出器４へ光学的に結合された入射スリット３を含む。図１に示されたスペクトロメーターは、ラジアルプラズマ形式であって、プラズマ装置１の中で生成されたプラズマは、スペクトロメーター検出装置の光学軸（ＯＡ）に垂直に配向される。通常のように、検出装置はプラズマ１の上にフォーカスされる。典型的には、リレーレンズ６は、プラズマと、検出装置２の入射スリット３との間に置かれる。本発明に従えば、ビデオカメラ７はプラズマ装置のエンクロージャに固定され、カメラのレンズはスペクトロメーター検出装置の光学軸ＯＡと整列し、プラズマ１はビデオカメラ７の焦点に存在する。そのような構成では、ビデオカメラ７は、プラズマ及びスペクトロメーター検出装置２の入射スリット３の双方を撮像することができる。
【００３９】
スペクトロメーター検出装置２の入射スリット３の撮像を改善するため、ランプ５が検出装置の内部又は外部に置かれ、入射スリット３を照明してよい。更に、マイクロフォン８が、プラズマ生成装置１のエンクロージャにおけるプラズマ音の記録を可能にする位置へ取り付けられる。ビデオカメラ７及びマイクロフォン８の双方は、コンピュータ・ユニット９へ接続され、このコンピュータ・ユニット９を介してディスプレイ装置１０、例えば監視画面へ接続される。可能性として、コンピュータ・ユニット９は、線１１を介してローカル・データ・ネットワークへ接続されてよい。
【００４０】
上記のスペクトロメーターは、画像データを獲得し、画像をモニタ上で表示し、またコンピュータ・ユニット９を介して画像データを処理することを可能にする。更に、画像データは、コンピュータ・ユニット９の中に記録及び記憶されることができる。画像データは、コンピュータ・ユニット９から検索され、必要なとき、スペクトル又は分析データと一緒に最終的に処理される。更に、これらの画像データは、ローカル・ネットワークを介して他のコンピュータへ転送されることができる。
【００４１】
開示された上記のスペクトロメーターによって、プラズマから、またスペクトロメーター検出装置２の入射スリット３から、画像データを獲得することができる。
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るラジアル形式の誘導結合高周波プラズマ光学放射スペクトロメーターの略図である。
【符号の説明】
７…ビデオカメラ、９…コンピュータ・ユニット、１０…ディスプレイ装置。
【図１】
0003851556.tif 000002