JP2014190833A

JP2014190833A - Ｉｃｐ分析装置

Info

Publication number: JP2014190833A
Application number: JP2013066578A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Tanabe; 英規田邉
Original assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Analysis Corp
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-06

Abstract

【課題】廃液の流れの変動を抑制し、比較的安価なＩＣＰ分析装置を提供する。
【解決手段】ＩＣＰ分析装置１は、スプレーチャンバ１０と、ネブライザ２０と、プラズマトーチ３０と、試料容器４０と、ドレイン管５０と、から概略構成されている。スプレーチャンバ１０の排出口１５の内壁面１０ａ、排出管１６の内壁面１６ａ及びドレイン管５０の内壁面５０ａには、毛管作用を備えた廃液捕捉部６０が設けられている。即ち、廃液捕捉部６０は、スプレーチャンバ１０の排出口１５の近傍に設けられている。廃液捕捉部６０は、スプレーチャンバ１０内で生じた廃液４１ｄが排出口１５流れてきた時、毛細管現象によって廃液４１ｄを捕えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光分析装置およびＩＣＰ−質量分析装置（ＭＳ）として使用されるＩＣＰ分析装置に関する。

ＩＣＰ分析装置において、ＩＣＰ分析を精度良く行うにはプラズマの安定が必要であり、そのためにはスプレーチェンバ内の圧力を一定に保つことが重要である。スプレーチェンバ内の圧力を変動させる要因の一つに廃液の処理の問題がある。この廃液の処理方法を改善した提案がなされている（特許文献１参照）。図３に示される特許文献１には、スプレーチェンバ１０１とこのスプレーチェンバ１０１に貯溜する液面の高さを一定に保つために設けられたＵ字管１０２との間に上部が密閉された廃液溜となるバッフア容器１０３を設置し、スプレーチェンバ１０１の液面の上下変動が抑えられ、圧力変動が低減されたＩＣＰ分析装置１００が開示されている。

特開平１１−４４６４４号公報

しかしながら、特許文献１では、スプレーチェンバ１０１に貯溜する液面の高さを一定に保つためにバッファ容器１０３が必要であり、バッファ容器１０３を設置するための空間を設けなければならずＩＣＰ分析装置１００全体が大型化してしまい、また、部材を多く使用することによりコストアップになるという問題を生じていた。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、廃液の流れの変動を抑制し、比較的安価なＩＣＰ分析装置を提供することにある。

本発明のＩＣＰ分析装置は、ネブライザで溶液試料をスプレーチャンバを経てプラズマトーチに導入し、前記溶液試料の成分を分析するＩＣＰ分析装置であって、スプレーチャンバから廃液を排出する排出口に接続された管の内壁面に、毛細管現象によって廃液を捕える廃液捕捉部が設けられている。

前記ＩＣＰ分析装置は、前記管は略Ｓ字型に湾曲されたドレイントラップ部を含み、前記廃液捕捉部が前記排出口と前記ドレイントラップ部との間に設けられていることが好ましい。

前記ＩＣＰ分析装置は、前記廃液捕捉部が前記内壁面に貼付された繊維シートにより構成されていることが好ましい。

前記ＩＣＰ分析装置は、前記廃液捕捉部が前記内壁面に形成された溝により構成されることが好ましい。

本発明によれば、毛管作用を備える廃液捕捉部をスプレーチャンバの排出口に接続された管の内壁面に設けることにより、毛細管現象によって廃液の液滴が緩やかに廃液捕捉部伝わって、ドレイントラップに落ちていくため、廃液の急激な変動が抑えられ、スプレーチャンバやプラズマトーチ内の体積変動が極めて少なく、ＩＣＰ分析装置による分析に影響を与えることがない。また、廃液捕捉部を管の内壁面に設けるだけで良く、ＩＣＰ分析装置全体の形状や大きさを変える必要がなく、簡単な繊維シートの貼付や溝の加工等で済み、比較的安価で分析精度の向上したＩＣＰ分析装置を提供できる。

本発明に係るＩＣＰ分析装置の一例を示す概念図。本発明に係る廃液捕捉部の一例、（ａ）第１の実施例を示す図１のＡ部拡大図、（ｂ）第２の実施例を示す部分拡大斜視図。従来技術のＩＣＰ分析装置の概念図。

以下、本発明に係るＩＣＰ分析装置の好適な実施形態を、図１〜図２に基づいて詳述する。

図１は、本発明に係るＩＣＰ分析装置の一例を示す概念図である。

ＩＣＰ分析装置１は、ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光分析装置およびＩＣＰ−質量分析装置（ＭＳ）等であり、スプレーチャンバ１０と、ネブライザ２０と、プラズマトーチ３０と、試料容器４０と、ドレイン管５０と、から概略構成されている。

スプレーチャンバ１０は有底円筒形状を成し、スプレーチャンバ１０の開放端には、ネブライザ２０を保持したネブライザアダプタ２１が密着し、スプレーチャンバ１０内の気密性が確保されている。また、スプレーチャンバ１０の上部には試料導入出口１１が設けられ、高周波コイル３１を備えるプラズマトーチ３０と気密的に接続されている。ネブライザ２０の他端部は、スプレーチャンバ１０内にキャリアガス（アルゴンガス等）を導入する導入管２２が接続され、更に、試料容器４０の溶液試料４１内にその先端が浸漬するように配置され試料容器４０内の溶液試料４１をスプレーチャンバ１０内に導入する試料導入管４２が接続されている。

そして、スプレーチャンバ１０の他端（開放端と反対側）の下部には、溶液試料４１の廃液４１ｄが排出される排出口１５を備える排出管１６が設けられ、排出管１６はＳ字状のドレイン管５０と気密的に接続されている。ドレイン管５０は、廃液４１ｄを一時的に溜めるドレイントラップ部５１を備え、ドレイン管５０の先端はドレインタンク５２に連結されている。また、スプレーチャンバ１０の排出口１５の内壁面１０ａ、排出管１６の内壁面１６ａ及びドレイン管５０の内壁面５０ａには、毛管作用を備えた廃液捕捉部６０が設けられている。即ち、図１において廃液捕捉部６０の上端位置は、スプレーチャンバ１０の排出口１５の近傍になる。また、廃液４１ｄがドレイン管５０内に導入された際、廃液捕捉部６０の少なくとも一部がドレイン管５０によってトラップされた廃液４１ｄの内部に浸るように、廃液捕捉部６０の形成位置、特に図１での下端位置が規定される。廃液捕捉部６０は、スプレーチャンバ１０内で生じた廃液４１ｄが排出口１５から流れてきた時、毛細管現象によって廃液４１ｄを捕えることができる。

キャリアガス（アルゴンガス）が導入管２２から供給され、スプレーチャンバ１０内にキャリアガスがネブライザ２０の先端から噴出され、負圧吸引によって試料容器４０の溶液試料４１が吸い上げられ、試料導入管４２を通ってネブライザ２０の先端から試料が噴射される。噴射した試料は、スプレーチャンバ１０で粒子の均一化と気流の安定化が図られ、プラズマトーチ３０に導かれる。そして、プラズマトーチ３０の先端部において高周波コイル３１に高周波電流を流し、キャリアガスが電離されてプラズマを発生させ、溶液試料４１の試料分子（又は原子）は加熱・励起されて発光する。この発光光を取り出して、スペクトル線の波長から資料に含まれる元素の定性分析とスペクトル線の強度から元素の定量分析を行う。

噴出した溶液試料４１のうち所定の粒径以上の溶液試料４１の大部分は、廃液４１ｄとなって排出口１５から排出し、排出管１６及びドレイン管５０を通ってドレイントラップ部５１に一時的に溜まり、所定の量以上になるとドレインタンク５２に排出される。

図２は、本発明に係る廃液捕捉部の一例で、（ａ）は第１の実施例を示す図１のＡ部拡大図、（ｂ）は第２の実施例を示す部分拡大斜視図である。

廃液捕捉部６０の第１の実施例は、毛管作用のある繊維シート６１である。繊維シート６１としては、例えば無機質繊維を主体とする毛管保水性の不織布よりなる補水材（セラミックペーパー等）であり、例えば、厚さ１ｍｍ、かさ密度０．２５ｇ／ｃｍ^３の材質が選択可能である。繊維シート６１は、スプレーチャンバ１０の排出口１５の内壁面１０ａ、排出管１６の内壁面１６ａ及びドレイン管５０の内壁面５０ａに、接着材等で貼付されている。

廃液捕捉部６０の第２の実施例は、毛管作用のある凹凸形状の溝６２である。溝６２は、スプレーチャンバ１０の排出口１５の内壁面１０ａ、排出管１６の内壁面１６ａ及びドレイン管５０の内壁面５０ａを加工して螺旋状に形成される。また、溝６２の大きさは、毛管作用の効率を良好とするために、例えば、深さＤ１が０．２ｍｍ、山幅Ｄ２と谷幅Ｄ３が０．１ｍｍであることが好ましい。

ドレイン管５０のＳ字形状（サイホン構造）によりスプレーチャンバ１０内の圧力が一定に保たれてはいるが、廃液４１ｄが所定以上の大きさとなってドレイントラップ部５１に落ちるとスプレーチャンバ１０の体積変動が大きくなり、ひいては試料導入出口１１等を介して繋がっているプラズマトーチ３０にも体積変動が伝わり、分析に影響を与えることになる。本発明では、毛細管現象によって廃液４１ｄの液滴が緩やかに伝わる廃液捕捉部６０が設けられており、廃液４１ｄの急激な変動が抑えられ、体積変動が極めて少なく、分析に影響を与えることがないＩＣＰ分析装置を提供できる。

廃液捕捉部６０は、スプレーチャンバ１０の排出口１５の近傍に設けられていることを上述した。この近傍とは、スプレーチャンバ１０の排出口１５に至る部分から排出口１５の先端及び排出口１５と接続するドレイン管５０を含む領域である。また、廃液捕捉部６０は排出口１５からドレイントラップ部５１間のどの部分に設けられていても良く、また、全体、部分的、所定の幅毎、等、自由に設けることが可能である。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。例えば、図１に示した廃液捕捉部６０は、ドレイン管５０の内壁面５０ａ全体に設けられてもよい。

本発明に係るＩＣＰ分析装置は、例えば、廃液をスプレーチャンバからドレイントラップ部に毛細管現象を利用して緩やかに滴下できる用途に適用可能である。

１：ＩＣＰ分析装置
１０：スプレーチャンバ
１０ａ：内壁面
１５：排出口
１６：排出管
１６ａ：内壁面
２０：ネブライザ
３０：プラズマトーチ
４０：試料容器
４１：溶液試料
４１ｄ：廃液
５０：ドレイン管
５０ａ：内壁面
５１：ドレイントラップ部
６０：廃液捕捉部
６１：繊維シート
６２：溝

Claims

ネブライザで溶液試料をスプレーチャンバを経てプラズマトーチに導入し、前記溶液試料の成分を分析するＩＣＰ分析装置であって、
スプレーチャンバから廃液を排出する排出口に接続された管の内壁面に、毛細管現象によって廃液を捕える廃液捕捉部が設けられた、ＩＣＰ分析装置。
請求項１に記載のＩＣＰ分析装置であって、
前記管は略Ｓ字型に湾曲されたドレイントラップ部を含み、前記廃液捕捉部が前記排出口と前記ドレイントラップ部との間に設けられた、ＩＣＰ分析装置。
請求項１または２に記載のＩＣＰ分析装置であって、
前記廃液捕捉部が前記内壁面に貼付された繊維シートにより構成される、ＩＣＰ分析装置。
請求項１または２に記載のＩＣＰ分析装置であって、
前記廃液捕捉部が前記内壁面に形成された溝により構成される、ＩＣＰ分析装置。