(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料溶液中の微量不純物の分析するための誘導結合プラズマ分析装置用の試料溶液導入装置であって、
前記試料溶液を入れる試料容器と、
前記試料溶液中に浸して前記試料溶液を吸入して前記誘導結合プラズマ分析装置に導くノズルと、
前記試料溶液を前記誘導結合プラズマ分析装置に導入していない時に前記ノズルから吸入して前記誘導結合プラズマ分析装置までの中を洗浄するための洗浄液を入れた洗浄液槽と、
前記ノズルを支持するアームと、
前記アームを駆動して前記ノズルを前記試料容器と前記洗浄液槽との間で移動させるための駆動装置と、
前記駆動装置の制御を行なう制御装置と、
前記駆動装置を動かす時間を管理するタイマーを備え、
前記駆動装置が動作する時間により前記誘導結合プラズマ分析装置に前記試料溶液を導入する量を制御し、
前記駆動装置が、前記ノズルの前記試料容器への上部に水平移動が完了した信号あるいは前記ノズルの前記試料容器への下降動作が完了した信号を制御装置に送信したタイミングを基準にして、該完了した信号を制御装置に送信したタイミングから信号強度のピークの立ち上がり迄の一定の時間後に得られる信号を前記試料溶液の信号として測定を行うことを特徴とする誘導結合プラズマ分析装置用の試料導入装置。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導結合プラズマ分析装置用の試料導入装置を備えたことを特徴とする誘導結合プラズマ分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、試料溶液中の微量不純物元素の同定・定量を行う誘導結合プラズマ発光分光分析装置（以下ＩＣＰ−ＡＥＳと呼ぶ）または誘導結合プラズマ質量分析装置（以下ＩＣＰ−ＭＳと呼ぶ）に試料溶液を導入する試料導入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術を図２を用いて説明する。
図２において、１は洗浄液、２は試料溶液、３ａおよび３ｂは送液ポンプ、４ａ、４ｂおよび４ｃはチューブ、５は六方バルブ、６はローター、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆは継ぎ手、８は試料ループ、９はネブライザーである。
【０００３】
洗浄液１は送液ポンプ３ａおよびチューブ４ａを通して六方バルブ５の継ぎ手７ａに達する。また試料溶液２は送液ポンプ３ｂおよびチューブ４ｂを通して六方バルブ５の継ぎ手７ｂに達する。送液ポンプ３ａおよび３ｂは、ペリスタルティックポンプといった「しごき」型のポンプが使用される。洗浄液１をネブライザー９に導くときは図２のように、洗浄液１は継ぎ手７ａから六方バルブ５およびローター６に開けられた穴をを通して継ぎ手７ｆに至り、チューブ４ｃを通してネブライザー９に達する。このとき試料溶液２は、継ぎ手７ｃから継ぎ手７ｂ、試料ループ８、継ぎ手７ｅ、継ぎ手７ｄの順に流れて、試料ループ８内を試料溶液２で満たす。試料溶液２の分析は、試料ループ８に満たされた試料溶液を誘導結合プラズマ分析装置に導いて行う。このときはローター６が回転して、図３のように六方バルブ５内で継ぎ手７ａと７ｂ、継ぎ手７ｃと７ｄおよび継ぎ手７ｅと７ｆがつながる。そして試料ループ８内の試料溶液は送液ポンプ３ａによって押し流されてネブライザー９に至る。
【０００４】
誘導結合プラズマ分析装置は、ネブライザー９、スプレーチャンバー１０、プラズマトーチ１１、ワークコイル１２、高周波電源１３、分析管１４で構成される。ネブライザー９は、導かれた試料溶液２や洗浄液１を霧状に噴霧する働きをしている。スプレーチャンバー１０は、噴霧された霧の粒径を分級する働きをしている。ただし最近の誘導結合プラズマ分析装置では、スプレーチャンバー１０を省略してネブライザー９で発生した霧を直接プラズマトーチに導くものもある。プラズマトーチ１１の先端にはワークコイル１２が巻かれており、ワークコイル１２には高周波電源１３により２７ＭＨｚや４０ＭＨｚの高周波電力が印加される。この高周波電力により、プラズマトーチ１１に導入された試料溶液２の霧は同時に導入されるアルゴン等のガス（図示せず）と共にプラズマ１５となる。分析管１４はプラズマ１５中の試料溶液中の不純物元素のイオンや光を分析するものである。分析管１４は、ＩＣＰ−ＡＥＳでは光の波長から不純物元素の同定を行い強度から定量を行う、ＩＣＰ−ＭＳではイオンの質量から不純物元素の同定を行い強度（イオン計数率やカウント数）から定量を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の技術には次のような課題がある。第一はメモリー効果である。従来の試料導入装置では、試料溶液は複数の継ぎ手や六方バルブ内のローターの境を通過するが、継ぎ手やローターの境には液が滞留しやすい。そのため複数の試料溶液を分析するときに滞留して残った試料溶液によって以後の試料の分析結果に影響を及ぼしてしまう。この問題は、ＩＣＰ−ＭＳのようにｐｐｔレベルの超高感度分析を行う装置では特に重大である。第二に誘導結合プラズマ分析装置に導入する試料溶液の量の変更の問題である。
【０００６】
従来の試料導入装置では、導入する試料溶液の量は試料ループを交換しなければならかった。この作業は煩雑であるばかりでなく、作業によって試料導入装置が外部の環境た作業者自身によって汚染してしまう危険がある。
本発明は以上のような課題を解決して、メモリー効果や汚染の心配がなく、しかも容易に誘導結合プラズマ分析装置に導入する試料溶液量を変更できる試料導入装置を提供するものである。また試料溶液中の微量不純物の信号を確実に検出することのできる誘導結合プラズマ分析装置用の試料導入装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は試料溶液中の微量不純物の分析を行う誘導結合プラズマ分析装置に前記試料溶液を導入する装置で、前記試料溶液を入れる試料容器と、前記試料溶液中に浸して前記試料溶液を吸入して前記誘導結合プラズマ分析装置に導くノズルと、前記試料溶液を前記誘導結合プラズマ分析装置に導入していない時に前記ノズルから吸入して前記誘導結合プラズマ分析装置までの中を洗浄するための洗浄液を入れた洗浄液槽と、前記ノズルを支持するアームと、前記アームを駆動して前記ノズルを前記試料容器と前記洗浄液槽との間で移動させるための駆動装置と、前記駆動装置を動かす時間を管理するタイマーを備え、前記誘導結合プラズマ分析装置に前記試料溶液を導入する量を前記ノズルを前記試料溶液に浸すために前記駆動装置が動作する時間によって制御したことを特徴とする前記誘導結合プラズマ分析装置用の試料導入装置である。
【０００８】
また前記ノズルを前記試料溶液に浸すために前記アームを動かしたタイミングを基準にして、前記誘導結合プラズマ分析装置は一定の時間後に得られる信号を前記試料溶液の信号として測定を行ったことを特徴とする誘導結合プラズマ分析装置用の試料導入装置である。
【０００９】
【作用】
本発明によると、六方バルブの継ぎ手やローターの境等の試料溶液が滞留する場所が存在しないため、分析に悪影響を及ぼすメモリー効果がない。また試料溶液の導入量は、ノズルの試料溶液に浸す時間で制御するため、試料溶液が通るチューブや継ぎ手等を作業者が触ることなく容易に変更できるとともに、本試料導入装置が外部の環境や作業者自身によって汚染することがない。
【００１０】
さらにノズルを試料溶液に浸すために前記アームを動かしたタイミングを基準にして、前記誘導結合プラズマ分析装置は一定の時間後に得られる信号を前記試料溶液の信号として測定を行ったことにより、測定すべき微量不純物を確実に検出することができる。
【００１１】
【実施例】
以下に図１を用いて本発明の実施例を説明する。
図１において、誘導結合プラズマ分析装置は、ネブライザー９、スプレーチャンバー１０、プラズマトーチ１１、ワークコイル１２、高周波電源１３、分析管１４で構成されている。なお従来の技術で述べたように、スプレーチャンバー１０は、省略されることがある。１５は洗浄液槽で、中に洗浄液１を入れている。１６は試料容器で、中に試料溶液２が入っている。１７は試料台で、試料容器１６を装着するようになっている。試料台１７は図１のように試料容器１６を複数個装着させることも可能である。
【００１２】
４ｄはチューブで洗浄液１や試料溶液２をネブライザー９に導くための管である。チューブ４ｄは、内径０．５ｍｍから１．５ｍｍ程度で、材質はＰＴＦＥ等のフッ素系の樹脂が使用される。３ｃは送液ポンプで、洗浄液１や試料溶液２をネブライザー９に流す働きをしている。ただしネブライザー９はコンセントリックネブライザーのように自身で溶液を吸い込めるものもあるため、送液ポンプ３ｃは省略することもある。１８はノズルである。ノズル１８は洗浄液１や試料溶液２を吸入するための穴が開いた構造をしており、チューブ４ｄの先端を切っただけのものでも、チューブ４ｄとは別に装着する管状のものでもかまわない。１９はアームで、先端にノズル１８を固定している。
【００１３】
２０は駆動装置である。駆動装置２０はアーム１９を駆動して、ノズル１８を洗浄液槽１５と試料容器１６の上部で水平移動させたり、ノズル１８を洗浄液１や試料溶液２に浸したりする上下方向の移動をさせる働きをする。２１は制御装置、２２はタイマー、２３は通信装置である。制御装置２１は駆動装置２０と通信装置２３を介して通信できるようになっている。制御装置２１は通信装置２３によって、駆動装置２０にアーム１９を移動させる制御信号を送信したり、駆動装置２０からアーム１９の移動動作が完了した信号を受信する。タイマー２２は制御信号の時間を管理するためのものである。制御装置２１およびタイマー２２は、コンピューターとして一体となることもる。また誘導結合プラズマ質量分析装置を制御するコンピューターが制御装置２１およびタイマー２２の働きを兼ねてもかまわない。
【００１４】
試料溶液２はノズル１８が試料容器１６の位置で下降して試料溶液２に浸っているときに誘導結合プラズマ分析装置に送液される。従って誘導結合プラズマ分析装置に送液する試料溶液２の量は、ノズル１８が試料容器１６の位置で下降している時間を制御装置２１および／またはタイマー２２によって制御することにより自由に設定できるようになる。例えば、送液ポンプ３ｃの送液速度が２ミリリットル毎分で０．１ミリリットルの試料溶液を誘導結合プラズマ質量分析装置に導入したいときは、ノズル１８が試料溶液１６中に下降している時間を０．０５分に設定すれば良い。
【００１５】
次に本発明の試料導入装置を使用した誘導結合プラズマ質量分析装置で行う分析の流れを説明する。
最初はノズル１８は通常洗浄槽１５の位置で下降して洗浄液が誘導結合プラズマ分析装置に送られている。分析が始まると、ノズル１８は洗浄槽１５中から上昇し、次に指定された試料容器１６の上部に水平移動しする。そしてノズル１８を下降させて試料溶液２に浸らせ、試料溶液の導入量に対応した時間の後に上昇、水平移動して洗浄槽１５の位置で下降する。ノズル１８の試料容器１６への上部に水平移動が「完了した信号」あるいはノズル１８の試料容器１６への下降動作が「完了した信号」を、駆動装置２０は制御装置２１に送信する。この「完了した信号」を受信したタイミングを基準にして、誘導結合プラズマ分析装置は一定時間の「待ち時間」の後に検出される信号を目的の微量不純物の信号として測定する。この「待ち時間」は、試料溶液２がチューブ４ｄを移動して分析管１４に信号として検出される迄の時間に対応しており、主にチューブ４ｄの容積および送液ポンプ３ｃの送液速度に依存している。
【００１６】
図４は、目的の微量不純物の信号強度の経時変化を示すグラフである。図４に示されたピークが試料溶液２に含まれる微量不純物の信号に相当する。「完了した信号」からこのピークの立ち上がり迄の時間が「待ち時間」に相当する。誘導結合プラズマ分析装置では、図４に示されたピークの高さあるいは面積から、目的の微量不純物の濃度を求めることになる。前記「待ち時間」を設定することにより、目的の微量不純物のピークを確実に捉えることができて、信頼性の高い分析を行うことができるようになる。目的の微量不純物の検出が終了すると、試料導入装置のノズル１８は、次の試料容器１６に移動して、上記した手順を繰り返して、分析を続けてゆく。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によると、分析に悪影響を及ぼすメモリー効果がない。また試料溶液の導入量を変更が、試料溶液が通るチューブや継ぎ手等を作業者が触ることなく容易に行えるとともに、本試料導入装置が外部の環境や作業者自身によって汚染されることがない。さらに、確実に測定すべき微量不純物を確実に検出することができる。このようにして、信頼性の高い分析が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による誘導結合プラズマ分析装置用の試料導入装置の図。
【図２】従来の技術を説明する図。
【図３】従来の技術を説明する図。
【図４】目的の微量不純物の信号の経時変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１  洗浄液
２  試料溶液
３ａ、３ｂ、３ｃ  送液ポンプ
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  チューブ
５  六方バルブ
６  ローター
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ  継ぎ手
８  試料ループ
９  ネブライザー
１０  スプレーチャンバー
１１  プラズマトーチ
１２  ワークコイル
１３  高周波電源
１４  分析管
１５  プラズマ
１６  試料容器
１７  試料台
１８  ノズル
１９  アーム
２０  駆動装置
２１  制御装置
２２タイマー
２３  通信装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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