JP2803982B2 - グロー放電発光分光分析の定量方法 - Google Patents
グロー放電発光分光分析の定量方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多元系の元素からなる
材料の組成分析および表面からの深さ方向分析を行うた
めのグロー放電発光分光分析の定量方法に関する。
材料の組成分析および表面からの深さ方向分析を行うた
めのグロー放電発光分光分析の定量方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】グロー放電発光分光分析は、比較的平滑
な材料表面から深さ方向への元素の分布について調べる
方法である。工業的には、種々の鋼板などの合金の表層
における元素の深さ方向への分析など、金属性の薄い板
の評価に対するこの分析方法の応用範囲はきわめて広
い。
な材料表面から深さ方向への元素の分布について調べる
方法である。工業的には、種々の鋼板などの合金の表層
における元素の深さ方向への分析など、金属性の薄い板
の評価に対するこの分析方法の応用範囲はきわめて広
い。
【０００３】グロー放電発光分光分析では、通常試料を
陰極とし放電管の中の電極を陽極とし、放電管を真空に
排気後、その中に数Torrの不活性ガスを導入し陰極と陽
極間に高電圧を加え、生じるグロー放電で発生する光を
分光器で検出する。その際、グロー放電の時間に対し
て、いくつかの元素からの特定波長の光の強度を測定
し、データとする。放電を起こさせるときの電極間の電
圧の加え方によって、通常定電圧法（電圧一定）および
定電流法（電流一定）がある。
陰極とし放電管の中の電極を陽極とし、放電管を真空に
排気後、その中に数Torrの不活性ガスを導入し陰極と陽
極間に高電圧を加え、生じるグロー放電で発生する光を
分光器で検出する。その際、グロー放電の時間に対し
て、いくつかの元素からの特定波長の光の強度を測定
し、データとする。放電を起こさせるときの電極間の電
圧の加え方によって、通常定電圧法（電圧一定）および
定電流法（電流一定）がある。
【０００４】さらに、これらのデータから定量的な組成
を算出する方法としてはいくつかの方法が提案されてい
る。たとえば、ある元素の波長ｍの発光強度Ｉm を次の
式で表す。 Ｉm ＝ｋm ・ｃA ・ＣQM・ｉ2 ・（Ｕ−Ｕo ）x 〔７〕 ここで、ｋm は装置などに関する因子、ｃA は元素Ａの
濃度、ＣQMはマトリックスに関係した定数、ｉは電流、
Ｕo はスパッタリングのしきい値電圧、Ｘは実験的に求
める指数である。この関係における定数をいくつかの元
素に対し求め、それらの定数を用いて未知の組成を有す
る試料の濃度を求める方法がある。これらの方法は、た
とえば Spectrochimica, Acta, 40B巻，1985年， 631頁
に書かれている。
を算出する方法としてはいくつかの方法が提案されてい
る。たとえば、ある元素の波長ｍの発光強度Ｉm を次の
式で表す。 Ｉm ＝ｋm ・ｃA ・ＣQM・ｉ2 ・（Ｕ−Ｕo ）x 〔７〕 ここで、ｋm は装置などに関する因子、ｃA は元素Ａの
濃度、ＣQMはマトリックスに関係した定数、ｉは電流、
Ｕo はスパッタリングのしきい値電圧、Ｘは実験的に求
める指数である。この関係における定数をいくつかの元
素に対し求め、それらの定数を用いて未知の組成を有す
る試料の濃度を求める方法がある。これらの方法は、た
とえば Spectrochimica, Acta, 40B巻，1985年， 631頁
に書かれている。
【０００５】一方、定電圧のグロー放電の条件下でのス
パッター速度をｖ（ｇ・ｓ-1）、ある元素の発光強度を
Ｉm 、濃度をｃi （重量分率）としたとき、標準試料を
用いて有効な発光収率Ｒi を Ｒi ＝Ｉm ／ｃi ｖi 〔８〕 のように求め、未知の組成の試料のある時間にスパッタ
ーされる重量Ｗi をＩi／Ｒi なる関係から求め、濃度
ｃi を
パッター速度をｖ（ｇ・ｓ-1）、ある元素の発光強度を
Ｉm 、濃度をｃi （重量分率）としたとき、標準試料を
用いて有効な発光収率Ｒi を Ｒi ＝Ｉm ／ｃi ｖi 〔８〕 のように求め、未知の組成の試料のある時間にスパッタ
ーされる重量Ｗi をＩi／Ｒi なる関係から求め、濃度
ｃi を
【数７】 から求める方法もある。これらの方法は、たとえば鉄と
鋼７３巻，１９８７年，５６５頁などに示されている。
鋼７３巻，１９８７年，５６５頁などに示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のグロー放電発光
分光分析の定量方法においては、必ずしもグロー放電の
基本的な特性を考慮して、定量が行われていない。その
ため、定量化に曖昧な点があり、定量性が必ずしも優れ
ていない。
分光分析の定量方法においては、必ずしもグロー放電の
基本的な特性を考慮して、定量が行われていない。その
ため、定量化に曖昧な点があり、定量性が必ずしも優れ
ていない。
【０００７】たとえば、式〔７〕に基づく定量方法で
は、それぞれのパラメーターを一定の測定条件下で求め
なければならず、求めたパラメーターの内容は必ずしも
明らかでない。そのため、いろいろな組成の試料に対し
て、この方法を適用するには問題があり、この方法は汎
用性に乏しい。一方、式
は、それぞれのパラメーターを一定の測定条件下で求め
なければならず、求めたパラメーターの内容は必ずしも
明らかでない。そのため、いろいろな組成の試料に対し
て、この方法を適用するには問題があり、この方法は汎
用性に乏しい。一方、式
〔９〕の有効な発光収率に基づ
く方法では、発光強度を濃度とスパッター速度で規格化
しているが、定電圧での放電中の電流の変化などの補正
が行われていない。したがって、この定量方法において
も不明瞭な点がある。
く方法では、発光強度を濃度とスパッター速度で規格化
しているが、定電圧での放電中の電流の変化などの補正
が行われていない。したがって、この定量方法において
も不明瞭な点がある。
【０００８】本発明は、これらのグロー放電発光分光分
析の定量方法において、合金のバルク濃度および合金の
表面からの深さ方向への濃度分布の定量性に優れた定量
方法を提供することを目的としている。
析の定量方法において、合金のバルク濃度および合金の
表面からの深さ方向への濃度分布の定量性に優れた定量
方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するために、グロー放電発光分光分析において、原
子分率ｆS i の元素ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を有する標準試料
Ｓを定電流モードでスパッターし、前記元素ｉのスペク
トル線ｍの発光強度がＩmS i 、スパッター速度がｖ(mol
・ｓ-1）であるとき、前記元素ｉの有効な発光収率Ｒm
i （ｓ・ mol-1）をＩmS i ／ｖｆS i で与え、前記スパ
ッター条件下での前記元素ｉの固体純物質の放電電圧を
ＶS i （Ｖ）とし、次に測定試料Ｘを前記スパッター条
件下でスパッターするときの前記元素ｉの発光強度がＩ
mX i であるとき、前記測定試料中の前記元素ｉの原子分
率ｆx i を〔１〕式から求めることを特徴とするグロー
放電発光分光分析の定量方法、
解決するために、グロー放電発光分光分析において、原
子分率ｆS i の元素ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を有する標準試料
Ｓを定電流モードでスパッターし、前記元素ｉのスペク
トル線ｍの発光強度がＩmS i 、スパッター速度がｖ(mol
・ｓ-1）であるとき、前記元素ｉの有効な発光収率Ｒm
i （ｓ・ mol-1）をＩmS i ／ｖｆS i で与え、前記スパ
ッター条件下での前記元素ｉの固体純物質の放電電圧を
ＶS i （Ｖ）とし、次に測定試料Ｘを前記スパッター条
件下でスパッターするときの前記元素ｉの発光強度がＩ
mX i であるとき、前記測定試料中の前記元素ｉの原子分
率ｆx i を〔１〕式から求めることを特徴とするグロー
放電発光分光分析の定量方法、
【数８】
【００１０】および、グロー放電発光分光分析におい
て、原子分率ｆS i の元素ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を有する標
準試料Ｓを定電流モードでスパッターし、前記元素ｉの
スペクトル線ｍの発光強度がＩmS i 、スパッター速度が
ｖ(mol・ｓ-1）であるとき、前記元素ｉの有効な発光収
率Ｒm i （ｓ・ mol-1）をＩmS i ／ｖｆS i で与え、前
記スパッター条件下での前記元素ｉの固体純物質の放電
電圧をＶS i （Ｖ）とし、次に測定試料Ｘを前記スパッ
ター条件下で時間Δｔk （ｓ）（ｋ＝１〜ｐ）ずつスパ
ッターするときの前記元素ｉの発光強度がＩmXk i 、放
電電圧がＶXk（Ｖ）であるとき、前記測定試料中の前記
元素ｉの原子分率ｆxk i を〔２〕式から求め、さらに前
記元素ｉの純物質の固体状態での密度をρi （ｇ・
ｍ-3）、原子量をＭi （ｇ・ mol-1）、放電面積をＡ
（ｍ2 ）とするとき、前記時間Δｔk （ｓ）でのスパッ
ター深さΔｄk （ｍ）を〔３〕式から求めることによっ
て、前記測定試料の表面からの深さ
て、原子分率ｆS i の元素ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を有する標
準試料Ｓを定電流モードでスパッターし、前記元素ｉの
スペクトル線ｍの発光強度がＩmS i 、スパッター速度が
ｖ(mol・ｓ-1）であるとき、前記元素ｉの有効な発光収
率Ｒm i （ｓ・ mol-1）をＩmS i ／ｖｆS i で与え、前
記スパッター条件下での前記元素ｉの固体純物質の放電
電圧をＶS i （Ｖ）とし、次に測定試料Ｘを前記スパッ
ター条件下で時間Δｔk （ｓ）（ｋ＝１〜ｐ）ずつスパ
ッターするときの前記元素ｉの発光強度がＩmXk i 、放
電電圧がＶXk（Ｖ）であるとき、前記測定試料中の前記
元素ｉの原子分率ｆxk i を〔２〕式から求め、さらに前
記元素ｉの純物質の固体状態での密度をρi （ｇ・
ｍ-3）、原子量をＭi （ｇ・ mol-1）、放電面積をＡ
（ｍ2 ）とするとき、前記時間Δｔk （ｓ）でのスパッ
ター深さΔｄk （ｍ）を〔３〕式から求めることによっ
て、前記測定試料の表面からの深さ
【数９】 における原子分率ｆxp i を求めることを特徴とするグロ
ー放電発光分光分析の定量方法、
ー放電発光分光分析の定量方法、
【数１０】
【００１１】および、グロー放電発光分光分析におい
て、原子分率ｆS i の元素ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を有する標
準試料Ｓを定電圧モードでスパッターし、前記元素ｉの
スペクトル線ｍの発光強度がＩmS i 、スパッター速度が
ｖ(mol・ｓ-1）であるとき、前記元素ｉの有効な発光収
率Ｒm i （ｓ・ mol-1）をＩmS i ／ｖｆS i で与え、前
記スパッター条件下での前記元素ｉの固体純物質の放電
電流をｉS i （Ａ）とし、前記有効発光収率の放電電流
依存性をａｉS i ＋ｂ（ａとｂは定数）で表し、次に測
定試料Ｘを前記スパッター条件下でスパッターするとき
の発光強度がＩmX i であるとき、前記測定試料中の元素
ｉの原子分率ｆx i を〔４〕式から求めることを特徴と
するグロー放電発光分光分析の定量方法、
て、原子分率ｆS i の元素ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を有する標
準試料Ｓを定電圧モードでスパッターし、前記元素ｉの
スペクトル線ｍの発光強度がＩmS i 、スパッター速度が
ｖ(mol・ｓ-1）であるとき、前記元素ｉの有効な発光収
率Ｒm i （ｓ・ mol-1）をＩmS i ／ｖｆS i で与え、前
記スパッター条件下での前記元素ｉの固体純物質の放電
電流をｉS i （Ａ）とし、前記有効発光収率の放電電流
依存性をａｉS i ＋ｂ（ａとｂは定数）で表し、次に測
定試料Ｘを前記スパッター条件下でスパッターするとき
の発光強度がＩmX i であるとき、前記測定試料中の元素
ｉの原子分率ｆx i を〔４〕式から求めることを特徴と
するグロー放電発光分光分析の定量方法、
【数１１】
【００１２】および、グロー放電発光分光分析におい
て、原子分率ｆS i の元素ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を有する標
準試料Ｓを定電圧モードでスパッターし、前記元素ｉの
スペクトル線ｍの発光強度がＩmS i 、スパッター速度が
ｖ(mol・ｓ-1）であるとき、前記元素ｉの有効な発光収
率Ｒm i （ｓ・ mol-1）をＩmS i ／ｖｆS i で与え、前
記スパッター条件下での前記元素ｉの固体純物質の放電
電流をｉS i （Ａ）とし、前記有効発光収率の放電電流
依存性をａi ｉS i ＋ｂi （ａi とｂi は定数）で表
し、次に測定試料Ｘを前記スパッター条件下で時間Δｔ
k （ｓ）（ｋ＝１〜ｐ）ずつスパッターするときの前記
元素ｉの発光強度がＩmXk i 、放電電流がｉXk（Ａ）で
あるとき、前記測定試料中の前記元素ｉの原子分率ｆxk
i を〔５〕式から求め、さらに前記元素ｉの純物質の固
体状態での密度をρi （ｇ・ｍ-3）、原子量をＭi （ｇ
・ mol-1）、放電面積をＡ（ｍ2 ）とするとき、前記時
間Δｔk（ｓ）でのスパッター深さΔｄk （ｍ）を
〔６〕式から求めることによって、前記測定試料の表面
からの深さ
て、原子分率ｆS i の元素ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を有する標
準試料Ｓを定電圧モードでスパッターし、前記元素ｉの
スペクトル線ｍの発光強度がＩmS i 、スパッター速度が
ｖ(mol・ｓ-1）であるとき、前記元素ｉの有効な発光収
率Ｒm i （ｓ・ mol-1）をＩmS i ／ｖｆS i で与え、前
記スパッター条件下での前記元素ｉの固体純物質の放電
電流をｉS i （Ａ）とし、前記有効発光収率の放電電流
依存性をａi ｉS i ＋ｂi （ａi とｂi は定数）で表
し、次に測定試料Ｘを前記スパッター条件下で時間Δｔ
k （ｓ）（ｋ＝１〜ｐ）ずつスパッターするときの前記
元素ｉの発光強度がＩmXk i 、放電電流がｉXk（Ａ）で
あるとき、前記測定試料中の前記元素ｉの原子分率ｆxk
i を〔５〕式から求め、さらに前記元素ｉの純物質の固
体状態での密度をρi （ｇ・ｍ-3）、原子量をＭi （ｇ
・ mol-1）、放電面積をＡ（ｍ2 ）とするとき、前記時
間Δｔk（ｓ）でのスパッター深さΔｄk （ｍ）を
〔６〕式から求めることによって、前記測定試料の表面
からの深さ
【数１２】 における原子分率ｆxp i を求めることを特徴とするグロ
ー放電発光分光分析の定量方法、
ー放電発光分光分析の定量方法、
【数１３】 を提供する。
【００１３】
【作用】本発明の定量方法の作用について説明する。ま
ず、定電流モードでスパッターする場合について述べ
る。標準試料Ｓがｎ種類の元素からなっており、各元素
ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の原子分率をｆS i とする。標準試料
に含まれる元素の種類はｎより少なくても良く、そのと
きは複数の標準試料に含まれるそれぞれの元素に注目し
て測定すれば良い。ガス圧などの測定条件を一定にし
て、標準試料Ｓを定電流でスパッターしたとき、各元素
ｉのスペクトル線ｍの発光強度がＩmS i 、そしてスパッ
ター速度がｖ(mol・ｓ-1）であるとする。また、元素ｉ
の固体純物質の放電電圧がＶS i （Ｖ）であるとする。
固体純物質が得られないときは、標準試料の放電電圧の
組成依存性から固体純物質に放電電圧を外押して、見か
けの放電電圧を求めても良い。スパッター速度ｖは試料
の組成に依存するが、次のような元素ｉの有効な発光収
率Ｒm i （ｓ・ mol-1）を用いると、その効果は有効な
発光収率に含めることができる。 Ｒm i ＝ＩmS i ／ｖi ｆS i 〔１０〕 で与える。
ず、定電流モードでスパッターする場合について述べ
る。標準試料Ｓがｎ種類の元素からなっており、各元素
ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の原子分率をｆS i とする。標準試料
に含まれる元素の種類はｎより少なくても良く、そのと
きは複数の標準試料に含まれるそれぞれの元素に注目し
て測定すれば良い。ガス圧などの測定条件を一定にし
て、標準試料Ｓを定電流でスパッターしたとき、各元素
ｉのスペクトル線ｍの発光強度がＩmS i 、そしてスパッ
ター速度がｖ(mol・ｓ-1）であるとする。また、元素ｉ
の固体純物質の放電電圧がＶS i （Ｖ）であるとする。
固体純物質が得られないときは、標準試料の放電電圧の
組成依存性から固体純物質に放電電圧を外押して、見か
けの放電電圧を求めても良い。スパッター速度ｖは試料
の組成に依存するが、次のような元素ｉの有効な発光収
率Ｒm i （ｓ・ mol-1）を用いると、その効果は有効な
発光収率に含めることができる。 Ｒm i ＝ＩmS i ／ｖi ｆS i 〔１０〕 で与える。
【００１４】次にｎ種類の元素よりなる測定試料Ｘを定
電流モードでスパッターしたときの元素ｉの発光強度が
ＩmX i 、放電電圧がＶX （Ｖ）であったとき、本発明で
は測定試料中の元素ｉの原子分率ｆx i を
電流モードでスパッターしたときの元素ｉの発光強度が
ＩmX i 、放電電圧がＶX （Ｖ）であったとき、本発明で
は測定試料中の元素ｉの原子分率ｆx i を
【数１４】 のような関係から求める。定電流モードでは有効な発光
収率は電圧依存性を示し、そのための補正が必要である
が、〔１〕式を用いることによってその補正がなされ
る。
収率は電圧依存性を示し、そのための補正が必要である
が、〔１〕式を用いることによってその補正がなされ
る。
【００１５】さらに、深さ方向への定量すなわち各スパ
ッター段階での組成と深さは次のようにして行う。測定
試料Ｘを定電流モードでスパッターしたときの時間Δｔ
k （ｓ）（ｋ＝１〜ｐ）ずつスパッターしたときの前記
元素ｉの発光強度がＩmXk i、放電電圧がＶxk（Ｖ）で
あるとする。各スパッター段階での元素ｉの原子分率ｆ
Xk i を
ッター段階での組成と深さは次のようにして行う。測定
試料Ｘを定電流モードでスパッターしたときの時間Δｔ
k （ｓ）（ｋ＝１〜ｐ）ずつスパッターしたときの前記
元素ｉの発光強度がＩmXk i、放電電圧がＶxk（Ｖ）で
あるとする。各スパッター段階での元素ｉの原子分率ｆ
Xk i を
【数１５】 なる値から求め、組成を決定することができる。さらに
元素ｉの純物質の固体状態での密度をρi （ｇ・
ｍ-3）、原子量をＭi （ｇ・ mol-1）、放電面積をＡ
（ｍ2 ）としたとき、時間Δｔk （ｓ）でのスパッター
深さΔｄk （ｍ）を
元素ｉの純物質の固体状態での密度をρi （ｇ・
ｍ-3）、原子量をＭi （ｇ・ mol-1）、放電面積をＡ
（ｍ2 ）としたとき、時間Δｔk （ｓ）でのスパッター
深さΔｄk （ｍ）を
【数１６】 なる値から求め、スパッターによる有効な深さを求め
る。これらの手順によって、測定試料の表面からの深さ
と組成（原子分率）の関係を求めることができる。
る。これらの手順によって、測定試料の表面からの深さ
と組成（原子分率）の関係を求めることができる。
【００１６】一方、定電圧モードでスパッターする場合
について述べる。標準試料Ｓが定電流の場合と同様に種
類の元素からなっており、各元素ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の原
子分率をｆS i とする。ガス圧などの測定条件を一定に
して、標準試料Ｓを定電圧でスパッターしたとき、各元
素ｉのスペクトル線ｍの発光強度がＩms i 、そしてスパ
ッター速度がｖ(mol・ｓ-1）であるとする。元素ｉの放
電電流ｉS i （Ａ）は標準試料の組成に依存するので、
各元素の固体純物質相当の放電電流ｉS i を固体純物質
の放電電流から求めるか、放電電流の組成依存性から固
体純物質の放電電流を外挿して求める。元素ｉの有効な
発光収率Ｒm i （ｓ・ mol-1）を、定電流モードの場合
と同様に、次のようにして求める。 Ｒm i ＝ＩmS i ／ｖi ｆS i 〔１０〕 さらに、この有効発光収率の放電電流に伴う変化を僅か
にガス圧を変えることによって求め、有効発光収率の放
電電流依存性を次のように表す。 Ｒm i ＝ａi ｉS i ＋ｂi 〔１１〕 ここで、ａi とｂi は定数である。
について述べる。標準試料Ｓが定電流の場合と同様に種
類の元素からなっており、各元素ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の原
子分率をｆS i とする。ガス圧などの測定条件を一定に
して、標準試料Ｓを定電圧でスパッターしたとき、各元
素ｉのスペクトル線ｍの発光強度がＩms i 、そしてスパ
ッター速度がｖ(mol・ｓ-1）であるとする。元素ｉの放
電電流ｉS i （Ａ）は標準試料の組成に依存するので、
各元素の固体純物質相当の放電電流ｉS i を固体純物質
の放電電流から求めるか、放電電流の組成依存性から固
体純物質の放電電流を外挿して求める。元素ｉの有効な
発光収率Ｒm i （ｓ・ mol-1）を、定電流モードの場合
と同様に、次のようにして求める。 Ｒm i ＝ＩmS i ／ｖi ｆS i 〔１０〕 さらに、この有効発光収率の放電電流に伴う変化を僅か
にガス圧を変えることによって求め、有効発光収率の放
電電流依存性を次のように表す。 Ｒm i ＝ａi ｉS i ＋ｂi 〔１１〕 ここで、ａi とｂi は定数である。
【００１７】次に測定試料Ｘを定電圧モードでスパッタ
ーとしたときの発光強度がＩmX i 、放電電圧がＶ
X （Ｖ）であったとき、本発明では測定試料中の元素ｉ
の原子分率ｆx i を
ーとしたときの発光強度がＩmX i 、放電電圧がＶ
X （Ｖ）であったとき、本発明では測定試料中の元素ｉ
の原子分率ｆx i を
【数１７】 のような関係から求める。定電圧モードでは有効な発光
収率は電流依存性を示し、そのための補正が必要である
が〔１０〕式を用いることによってその補正がなされ
る。
収率は電流依存性を示し、そのための補正が必要である
が〔１０〕式を用いることによってその補正がなされ
る。
【００１８】さらに、深さ方向への定量すなわち各スパ
ッター段階での組成と深さは次のようにして行う。測定
試料Ｘを定電圧モードでスパッターしたときの時間
ッター段階での組成と深さは次のようにして行う。測定
試料Ｘを定電圧モードでスパッターしたときの時間
【数１８】 ずつ連続的にスパッターしたときの発光強度が
ＩmXk i 、放電電流がｉXk（Ａ）、測定試料中の元素ｉ
の原子分率ｆxk i を
ＩmXk i 、放電電流がｉXk（Ａ）、測定試料中の元素ｉ
の原子分率ｆxk i を
【数１９】 なる関係から求める。さらに、元素ｉの純物質の固体状
態での密度をρi （kg・ｍ-3）、原子量をＭ（ｇ・ mol
-1）、放電面積をＡ（ｍ2 ）としたとき、時間Δｔ
k （ｓ）でのスパッター深さΔｄi （ｍ）を
態での密度をρi （kg・ｍ-3）、原子量をＭ（ｇ・ mol
-1）、放電面積をＡ（ｍ2 ）としたとき、時間Δｔ
k （ｓ）でのスパッター深さΔｄi （ｍ）を
【数２０】 の関係から求めることができる。これによって、測定試
料の表面からの深さと組成の関係を求めることができ
る。
料の表面からの深さと組成の関係を求めることができ
る。
【００１９】
【実施例】本発明のグロー放電発光分光分析の定量方法
により定量分析を行った例を示す。６種類の組成を有す
るＦｅ−Ｃｒ合金のグロー放電発光分光分析を、アルゴ
ンガス圧８Torr、３０mAの定電流モードで行った。図１
はそれらの試料のＣｒ原子分率を化学分析で求めた値
（Ｃｒ原子分率（化学分析））と本発明の請求項１によ
る定電流による定量方法で求めた値（Ｃｒ原子分率（Ｇ
ＤＳ））の関係を示す。この関係の直線性は良く、本発
明の定量方法が優れていることがわかる。
により定量分析を行った例を示す。６種類の組成を有す
るＦｅ−Ｃｒ合金のグロー放電発光分光分析を、アルゴ
ンガス圧８Torr、３０mAの定電流モードで行った。図１
はそれらの試料のＣｒ原子分率を化学分析で求めた値
（Ｃｒ原子分率（化学分析））と本発明の請求項１によ
る定電流による定量方法で求めた値（Ｃｒ原子分率（Ｇ
ＤＳ））の関係を示す。この関係の直線性は良く、本発
明の定量方法が優れていることがわかる。
【００２０】Ｚｎを約１．８μｍの厚さにめっきした薄
鋼板のグロー放電発光分光分析を、アルゴンガス圧１０
Torr、４０mAの定電流モードで行った。図２は表面から
の深さ方向の濃度分布を本発明の請求項２による定電流
による深さ方向定量方法で分析を行った結果を示す。こ
の図から、各スパッター深さでの組成だけでなく、深さ
の定量も行うことができることがわかる。
鋼板のグロー放電発光分光分析を、アルゴンガス圧１０
Torr、４０mAの定電流モードで行った。図２は表面から
の深さ方向の濃度分布を本発明の請求項２による定電流
による深さ方向定量方法で分析を行った結果を示す。こ
の図から、各スパッター深さでの組成だけでなく、深さ
の定量も行うことができることがわかる。
【００２１】５種類の組成を有するＦｅ−Ｎｉ合金のグ
ロー放電発光分光分析を、アルゴンガス圧１０Torr、６
００Ｖの定電圧モードで行った。図３はＮｉの原子分率
を化学分析で求めた値（Ｎｉ原子分率（化学分析））と
本発明の請求項３による定電圧による定量方法で求めた
値（Ｎｉ原子分率（ＧＤＳ））の関係を示す。この関係
の直線性は広い範囲にわたって優れている。
ロー放電発光分光分析を、アルゴンガス圧１０Torr、６
００Ｖの定電圧モードで行った。図３はＮｉの原子分率
を化学分析で求めた値（Ｎｉ原子分率（化学分析））と
本発明の請求項３による定電圧による定量方法で求めた
値（Ｎｉ原子分率（ＧＤＳ））の関係を示す。この関係
の直線性は広い範囲にわたって優れている。
【００２２】Ｓｎを約１μｍの厚さだけめっきした薄鋼
板のグロー放電発光分光分析を、アルゴンガス圧８Tor
r、５５０Ｖの定電圧モードで行った。図４は深さ方向
の濃度分布を本発明の請求項４による定電流による深さ
方向定量方法で分析を行った結果を示す。この方法で
も、各スパッター深さでのＳｎの組成だけでなく、深さ
の定量も行うことができる。
板のグロー放電発光分光分析を、アルゴンガス圧８Tor
r、５５０Ｖの定電圧モードで行った。図４は深さ方向
の濃度分布を本発明の請求項４による定電流による深さ
方向定量方法で分析を行った結果を示す。この方法で
も、各スパッター深さでのＳｎの組成だけでなく、深さ
の定量も行うことができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明のグロー放電発光分光分析の定量
方法により、鋼板などの表面分析の定量性、たとえばめ
っき材や被覆材の表層および酸化膜などの濃度の評価方
法が一段と向上する。特に、深さ方向に不均一な組成を
持つ皮膜の分析が可能になり、従来得られなかった詳細
な分析ができるようになった。これにより、この分析方
法の汎用性が著しく拡大し、材料を評価する上での効果
がきわめて大きい。
方法により、鋼板などの表面分析の定量性、たとえばめ
っき材や被覆材の表層および酸化膜などの濃度の評価方
法が一段と向上する。特に、深さ方向に不均一な組成を
持つ皮膜の分析が可能になり、従来得られなかった詳細
な分析ができるようになった。これにより、この分析方
法の汎用性が著しく拡大し、材料を評価する上での効果
がきわめて大きい。
【図１】６種類の組成を有するＦｅ−Ｃｒ合金中のＣｒ
の原子分率を化学分析で求めた値（Ｃｒ原子分率（化学
分析））と本発明の請求項１による定電流による定量方
法で求めた値（Ｃｒ原子分率（ＧＤＳ））を示す。
の原子分率を化学分析で求めた値（Ｃｒ原子分率（化学
分析））と本発明の請求項１による定電流による定量方
法で求めた値（Ｃｒ原子分率（ＧＤＳ））を示す。
【図２】Ｚｎを約１．８μｍの厚さにめっきした薄鋼板
の表面からの深さ方向の濃度分布を本発明の請求項２に
よる定電流による深さ方向定量方法で分析を行った結果
を示す。
の表面からの深さ方向の濃度分布を本発明の請求項２に
よる定電流による深さ方向定量方法で分析を行った結果
を示す。
【図３】５種類の組成を有するＦｅ−Ｎｉ合金中のＮｉ
の原子分率を化学分析で求めた値（Ｎｉ原子分率（化学
分析））と本発明の請求項３による定電圧による定量方
法で求めた値（Ｎｉ原子分率（ＧＤＳ））示す。
の原子分率を化学分析で求めた値（Ｎｉ原子分率（化学
分析））と本発明の請求項３による定電圧による定量方
法で求めた値（Ｎｉ原子分率（ＧＤＳ））示す。
【図４】Ｓｎを約１μｍの厚さだけめっきした薄鋼板の
深さ方向の濃度分布を本発明の請求項４による定電圧に
よる深さ方向定量方法で分析を行った結果を示す。
深さ方向の濃度分布を本発明の請求項４による定電圧に
よる深さ方向定量方法で分析を行った結果を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 薫 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 昭60−203838（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−149879（ＪＰ，Ａ) 分析化学、第35巻（1986年）、第８ 号、673−680頁 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/62 - 21/74
Claims (4)
- 【請求項１】 グロー放電発光分光分析において、原子
分率ｆS i の元素ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を有する標準試料Ｓ
を定電流モードでスパッターし、前記元素ｉのスペクト
ル線ｍの発光強度がＩmS i 、スパッター速度がｖ(mol・
ｓ-1）であるとき、前記元素ｉの有効な発光収率Ｒm i
（ｓ・ mol-1）をＩmS i ／ｖｆS i で与え、前記スパッ
ター条件下での前記元素ｉの固体純物質の放電電圧をＶ
S i （Ｖ）とし、次に測定試料Ｘを前記スパッター条件
下でスパッターするときの前記元素ｉの発光強度がＩmX
i であるとき、前記測定試料中の前記元素ｉの原子分率
ｆx i を〔１〕式から求めることを特徴とするグロー放
電発光分光分析の定量方法。 【数１】 - 【請求項２】 グロー放電発光分光分析において、原子
分率ｆS i の元素ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を有する標準試料Ｓ
を定電流モードでスパッターし、前記元素ｉのスペクト
ル線ｍの発光強度がＩmS i 、スパッター速度がｖ(mol・
ｓ-1）であるとき、前記元素ｉの有効な発光収率Ｒm i
（ｓ・ mol-1）をＩmS i ／ｖｆS i で与え、前記スパッ
ター条件下での前記元素ｉの固体純物質の放電電圧をＶ
S i （Ｖ）とし、次に測定試料Ｘを前記スパッター条件
下で時間Δｔk （ｓ）（ｋ＝１〜ｐ）ずつスパッターす
るときの前記元素ｉの発光強度がＩmXk i 、放電電圧が
ＶXk（Ｖ）であるとき、前記測定試料中の前記元素ｉの
原子分率ｆxk i を〔２〕式から求め、さらに前記元素ｉ
の純物質の固体状態での密度をρi （ｇ・ｍ-3）、原子
量をＭi （ｇ・ mol-1）、放電面積をＡ（ｍ2 ）とする
とき、前記時間Δｔk （ｓ）でのスパッター深さΔｄk
（ｍ）を〔３〕式から求めることによって、前記測定試
料の表面からの深さ 【数２】 における原子分率ｆxp i を求めることを特徴とするグロ
ー放電発光分光分析の定量方法。 【数３】 - 【請求項３】 グロー放電発光分光分析において、原子
分率ｆS i の元素ｉ（ｉ＝１〜n)を有する標準試料Ｓを
定電圧モードでスパッターし、前記元素ｉのスペクトル
線ｍの発光強度がＩmS i 、スパッター速度がｖ(mol・ｓ
-1）であるとき、前記元素ｉの有効な発光収率Ｒ
m i （ｓ・ mol-1）をＩmS i ／ｖｆS i で与え、前記ス
パッター条件下での前記元素ｉの固体純物質の放電電流
をｉS i （Ａ）とし、前記有効発光収率の放電電流依存
性をａi ｉS i ＋ｂi （ａi とｂi は定数）で表し、次
に測定試料Ｘを前記スパッター条件下でスパッターする
ときの発光強度がＩmX i であるとき、前記測定試料中の
元素ｉの原子分率ｆx i を〔４〕式から求めることを特
徴とするグロー放電発光分光分析の定量方法。 【数４】 - 【請求項４】 グロー放電発光分光分析において、原子
分率ｆS i の元素ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を有する標準試料Ｓ
を定電圧モードでスパッターし、前記元素ｉのスペクト
ル線ｍの発光強度がＩmS i 、スパッター速度がｖ(mol・
ｓ-1）であるとき、前記元素ｉの有効な発光収率Ｒm i
（ｓ・ mol-1）をＩmS i ／ｖｆS i で与え、前記スパッ
ター条件下での前記元素ｉの固体純物質の放電電流をｉ
S i （Ａ）とし、前記有効発光収率の放電電流依存性を
ａi ｉS i ＋ｂi （ａi とｂiは定数）で表し、次に測
定試料Ｘを前記スパッター条件下でΔｔk （ｓ）（ｋ＝
１〜ｐ）ずつスパッターするときの前記元素ｉの発光強
度がＩmXk i 、放電電流がｉXk（Ａ）であるとき、前記
測定試料中の前記元素ｉの原子分率ｆxk i を〔５〕式か
ら求め、さらに前記元素ｉの純物質の固体状態での密度
をρi （ｇ・ｍ-3）、原子量をＭi （ｇ・ mol-1）、放
電面積をＡ（ｍ2 ）とするとき、前記時間Δｔk （ｓ）
でのスパッター深さΔｄk （ｍ）を〔６〕式から求める
ことによって、前記測定試料の表面からの深さ 【数５】 における原子分率ｆxp i を求めることを特徴とするグロ
ー放電発光分光分析の定量方法。 【数６】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24553293A JP2803982B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | グロー放電発光分光分析の定量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24553293A JP2803982B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | グロー放電発光分光分析の定量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07103898A JPH07103898A (ja) | 1995-04-21 |
| JP2803982B2 true JP2803982B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=17135099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24553293A Expired - Fee Related JP2803982B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | グロー放電発光分光分析の定量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2803982B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114113291A (zh) * | 2020-08-25 | 2022-03-01 | 江苏隆达超合金航材有限公司 | 一种比例系数修正辉光质谱法测定多元合金中主量元素含量的方法 |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP24553293A patent/JP2803982B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 分析化学、第３５巻（１９８６年）、第８号、６７３−６８０頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07103898A (ja) | 1995-04-21 |
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