JP3725218B2 - 誘導プラズマ光源からの選択可能な放射を持つスペクトロメータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光放射を発生させ且つ長さ方向軸を有する誘導結合型のプラズマ発生器と、スペクトル波長に関連して放射を検出するための検出器装置と、検出器装置にプラズマ発生器から放出された放射を向けさせるようプラズマ発生器および検出器装置と共動するように配置された光学装置とを含む原子放出スペクトロメータ、特定化すればプラズマ源からの軸方向放射または半径方向放射を選択可能なスペクトロメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
無機分析のための一般的なスペクトロメータは、光放射の誘導結合型のプラズマ（ＩＣＰ）源を持つ原子放出スペクトロメータである。誘導プラズマ発生器は、ガスをプラズマに励起するために高い周波数で高パワーを供給する電気的な誘導コイルを用いる。霧状にされたサンプル材料がプラズマ内に注入され、そこにおいてサンプル材料は原子に分離され、この原子がプラズマ内で励起されてサンプル内の原子素子のスペクトル線特性を含む放射を放出する。そのような誘導プラズマ装置の１つの例は、（モリスロ他による）米国特許第４，７６６，２８７号において開示されている。
【０００３】
ＩＣＰからの光放射は、標準的にはモノクロメータまたはポリクロメータを組み入れている検出器装置内に入れられる。モノクロメータは選択された放射の波長を、（スミス他による）米国特許第４，３２６，８０２号に説明されているように、検出器に渡す。ポリクロメータは放射を検出された１つの帯域または多くの波長に散乱させる。精密なポリクロメータの１つの例は、（バーナードによる）米国特許第４，８２０，０４８号に説明されているような、スペクトル線の２次元表示を発生させる十字格子を持つ階段格子装置である。スペクトル線は対応する線の強度に比例する信号を発生する２次元半導体電荷伝送装置から形成される検出器上に焦点合わせされる。コンピュータは信号情報を処理し、背景に関する補正を行い、校正を加えて、サンプル内の原子粒子の濃度の形式で結果を表示する。
【０００４】
標準的には、ＩＣＰはスペクトロメータに取り付けられ、その結果ＩＣＰから（このＩＣＰの長さ方向軸に対する）半径方向に放出される放射（以下では半径方向放射と称する）が前に指摘した米国特許第４，３２６，８０２号において描かれているように検出器装置内に向けられる。ここにおいて開示された実施例においては、ミラーが半径方向の放射を受け取り、このミラーおよび組み合わされたレンズコンポーネントは原子放出の場所を最適化するために長さ方向的に調節可能な位置を有している。
【０００５】
ＩＣＰはまたＩＣＰの中心軸に沿った放射を検出器装置に向けるために長さ方向的に取り付けられている。長さ方向に沿った放射（以下では軸方向放射と称する）は、プラズマプルームにおいて比較的長い長さ方向パスに沿ってより多くの自己吸収を持ち、またサンプル材料が最大に原子化されていないプラズマにおける外辺ゾーンからの軸方向放射において化学的な干渉が存在するので、分析の正確さのためには半径方向放射が好ましい。しかしながら軸方向放射は、低い放出レベルに対してより大きい感度を提供する比較的長い放出パスを有している。したがって、ＩＣＰに関する長さ方向的な取り付けは、試験されるサンプル内に低レベルの原子素子がある場合にはしばしば望ましいものである。より高い正確性またはより高い感度のいずれかを選択するために柔軟性が求められている所では、ＩＣＰの取り付け位置を変更する必要がある。このことは一般的には、取り付けの反復性に基づき実際的な処理とは言えず、また２つのスペクトロメータを使用することは価格を押し上げる。
【０００６】
光学的なスイッチングのために種々の装置が用いられている。例えば、前に指摘した米国特許第４，３２６，８０２号は、ＩＣＰからの半径方向放射と光の校正源との間に選択的に回転することによって位置決めすることができるミラーの使用を開示している。（ステファンスキー他による）米国特許第４，６２２，４６８号は、ハロゲンランプ光源を持つ蛍光検出装置におけるビームスプリッタおよびシャッタの使用を説明している。（ワグナによる）米国特許第４，２６１，６８３号において開示されているように、凹状のミラーが中心軸に平行なオフセット軸方向に回転可能な形で設けられている。他の光学的スイッチは、（クルティスによる）米国特許第５，００５，９３４号に開示されているような回転ペリスコープおよびポロ反射器を含んでいる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述の刊行物のいずれもＩＣＰからの半径方向放射または軸方向放射のいずれかの選択については開示していない。したがって本発明の目的は、ＩＣＰからの半径方向放射または軸方向放射のいずれかを選択することができる、改善された原子放出スペクトロメータを提供することである。別の目的は、最大限の正確性と最大限の感度との間の選択を有する改善されたＩＣＰ原子放出スペクトロメータを提供することである。さらに別の目的は、選択を行う際の速度および便利さを有するスペクトロメータを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述の課題および別の目的は、放射が長さ方向軸に沿ってプラズマ発生器から放出された軸方向放射と、長さ方向軸に全体的に垂直にプラズマ発生器から放出された半径方向放射とを含み、光学装置が検出器装置に軸方向放射または半径方向放射のいずれかを選択的に向けさせるための光学的な選択装置を含むことによって解決される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
有利な実施例においては、軸方向放射および半径方向放射のうちの一方が線形パスラインを持つ１次放射として選択され、他方は２次放射として選択される。選択装置は、１次放射を受け取ることができるよう線形パスライン上においてプラズマ発生器から空間的に隔てられた回転可能な第１反射器を含んでいる。選択装置はさらに、２次放射を受け取りこの２次放射を１次放射が第１反射器に向かう角度とは異なる角度で第１反射器に向かわせる反射装置を含んでいる。第１反射器は第１方向または第２方向に回転され、ここで第１方向は１次放射を検出器装置内に反射させ、第２方向は２次放射を検出器装置内に反射させる。更に有利には第１反射器は長さ方向軸上でプラズマ発生器から空間的に隔てられており、ここでは軸方向放射が１次放射として前もって決められており、半径方向放射が２次放射として前もって決められている。
【００１０】
より明確な実施例においては、反射装置が半径方向放射のための一連の反射器を含んでいる。第２反射器がパスラインの横、すなわち側方に配置されており、その結果プラズマ発生器からの２次放射は第１反射器に向かうパスラインに平行な方向に反射される。第３反射器がパスラインの側方に配置されており、その結果第２反射器からの放射はプラズマ発生器と第１反射器との間のパスラインに近い中心点に向かって反射される。第４反射器は１次放射に隣接するがこの１次放射を妨害しなように中心点に設けられ、それによって第３反射器からの２次放射は第１反射器に反射される。
【００１１】
【実施例】
図１は本発明を利用するための一般的な原子放出スペクトロメータ１０を概略的に描いている。そのような計器の一例は、パーキンエルマー社によって市販されているＯｐｔｉｍａ^ＴＭ３０００スペクトロメータである。その計器の３つの主要なコンポーネントは、光放射を発生させる誘導結合プラズマ発生器１２、スペクトル波長に関する放射を検出するための検出器装置１４、およびプラズマ発生器から検出器装置へのパス１９に沿って放射１８を通過させ、そして焦点合わせするよう構成された中間的に設けられた光学装置１６である。
【００１２】
誘導プラズマ発生器（ＩＣＰ）１２は、水晶管２３の末端内またはわずかにそれを越える領域においてガスをプラズマ２２に励起するための誘導コイル２０を用いる、一般的な、または他の望ましい型式のものである。発生器は、プラズマ内に霧状にされたサンプル材料２６を注入するためのインジェクタ２４を含んでいる。分離されて原子となった材料はプラズマ内で励起されて、サンプル内の原子素子のスペクトル線特性を含む放射を放出する。そのようなＩＣＰ発生器および関連する高周波電源の一例は、本明細中に基準として取り込まれている、前に説明された米国特許第４，７６６，２８７号において開示されている。本発明の目的から、サンプルインジェクタは後者特許において開示されたように調節することもでき、または固定することもできる。パワー発生器の型式はここでは重要ではなく、また例えば、その周波数がＩＣＰコイルを含むＬＣ回路のそれと整合するようなフローティング発信器を持つ一般的な回路であることができる。ＩＣＰは一般的に、スパイラルコイル２０を除いて軸対称となっている。放射はプラズマ領域から、発生器の長さ方向軸３０に沿って軸的な放射すなわち軸方向放射２８、および管２３における開口部２９を通して検出される半径方向成分１８を含む長さ方向軸に全体的に垂直な方向のスパンにある放射状の放射すなわち半径方向放射を含めた全ての方向に放出されている。検出されるべき光放射は、全体的には赤外線、可視光線および紫外線の範囲内にある。
【００１３】
検出器装置１４は、標準的にモノクロメータまたはポリクロメータを組み込むスペクトロメータの目的で用いられる、どのような一般的なまたは他の望ましい型式のものであっても良い検出器装置３１を含んでおり、これらの詳細は本発明には重大なものではない。適切な例は、実質的に、本発明において基準として組み込まれている、前に説明された米国特許第４，８２０，０４８号において説明されているような、スペクトル線の２次元表示を発生させるための十字格子（および／または１つまたはそれ以上のプリズム）を持つ（図２において単に概略的に示されている）階段格子装置３３を持つ前に説明されたＯｐｔｉｍａ３０００の精密ポリクロメータである。検出器装置３１は対応する線の強度に比例する信号を発生する２次元半導体「ＣＣＤ」検出器３７などを含んでいる。コンピュータ３２は信号情報を処理し、背景に関する補正を行い、校正を行ってサンプル内の原子素子の濃度としてモニタ３４および／またはプリンタ上に結果を表示する。前に説明された特許においてそれらが説明されているため、光学散乱素子および検出器は、ここでは詳細には示されていない。（ここにおいて、および特許請求の範囲において用いられているように、術語「検出器装置」は、波長フィルタまたは散乱のためのコンポーネントのグループと、フィルタまたは散乱された放射を検出する１つまたは複数の検出器と、組み合わせられたトレインにおいて反射し、そして焦点合わせするための光学素子と、処理しそして結果を表示するための装置とを包含している）
【００１４】
上述したように、中間的に設けられた光学装置１６は、プラズマ２２からの放射を検出器装置３１に向ける。（例えば前に説明されたパーキンエルマーＯｐｔｉｍａ３０００のような）一般的なスペクトロメータにおいては、プラズマから検出された放射は（図１に示されているような）直角に方向付けされたＩＣＰ発生器からパスライン１９に沿った半径方向放射１８かまたは（図１には示されていない）軸的に整列されたＩＣＰ発生器からの軸方向放射２８のいずれかである。いずれの場合にも、約４５゜に向けられているミラー３６は放射を受け取る。ミラーは放射３９をやはり４５゜に向けられている凹状のミラー３８に反射し、このミラー３８はミラー３６と共に、プラズマ源内の前もって決められた放出ポイント４２のイメージとしての放射を、検出器装置への入り口に設けられた（本実施例における図面に垂直なスリットである）開口部４０に焦点合わせする。ミラー３６は平坦であっても良いが、有利には凹状であり、最も有利には水平面およびおよび垂直面（図面は水平面である）からの焦点合わせを等化するような凹状の環状面である。同様に凹状のミラー３８も同じ理由により凹状の環状面であるべきである。「放出ポイント」４２は、実際には、軸方向および半径方向のパスに放射するプラズマ内の放出領域の有限長における中心点である。
【００１５】
精密さのためにミラー３６はミラーの実効平面またはその付近において心棒４６についてわずかにミラーを回転させるためのスッテパモータ４４と結合され、プラズマからの放射のポイントをスリット上に焦点合わせするよう整列または選択することができるようにされる。（示されていない）第２モータが、さらに別の整列のために直交軸上のミラーを回転させるために設けられる。それらのモータは有利には、自動的にまたは操作者入力のいずれかによって信号を最適化するために、スペクトロメータのコンピュータ３２によって制御される。この実施例においては、第１ミラー３６の方向は整列に関するわずかな補正をもって公称的に４５゜であるが、プラズマ発生器１２および凹状のミラー３８との相対的な位置に依存する別の角度にすることもできる。別の変形においては、第１ミラーはスリットにおいて焦点合わせするためにその凹みがより深く、またミラー３８は平坦でもよい。あるいは凹状のミラー３６、３８は、光学パス内の１つまたはそれ以上のレンズによって置換される。（示されていない）他の曲がっているミラーは必要または希望によって使用することができる。
【００１６】
（図２の）本発明によれば、光学装置４８はプラズマ発生器１２と検出器装置１４との間に設けられおり、長さ方向軸３０上の軸方向放射２８または半径方向パス１９に沿った半径方向放射１８のビームのうちのいずれかを選択的に、プラズマ発生器１２から検出器装置３１へと方向付ける。この装置４８は図１の中間光学装置１６に置換されるが、有利には同じ光学素子（例えばミラー３６、３８）が使用される（コンポーネントおよび外形が図１におけるものと有利には同じである場合には、同じ参照番号がここでも用いられている）。軸方向放射２８は直接的にプラズマ２２から第１ミラー３６に向けられ、第１ミラー３６はこの放射をミラー３８に、したがってスリットに反射させる。有利にはミラー３６は（図１の）一般的な計器におけるものと同じであり、またスリットに放射を入力するよう整列されるためにステッパモータ４４と結びついている。しかしながら択一的には、ノブまたはレバーによってミラーが手動で回転される。
【００１７】
光学装置４８の有利な実施例においては、第２ミラー５０がプラズマ発生器１２の側方に、有利には４５゜に方向付けられて設けられており、その結果開口部２９を通った半径方向放射１８を、長さ方向軸３０に平行であり、且つ一般的には第１ミラー３６の方向にあるパス５２に向けて反射させる。やはり有利には４５°に方向付けられている第３ミラー５４が長さ方向軸の側方で、この長さ方向軸についての距離および半径方向は第２ミラーと同じであるように設けられており、その結果第２ミラーからの放射を、プラズマ発生器１２と第１ミラー３６との間の長さ方向軸３０に近い（しかし一致はしていない）中心点５８に向かうパス５６内の中心線６４に反射させる。（この実施例では放射を反射させために平坦なミラーを使用しているが、実質的にミラーと等価である内部反射面を備えた直角プリズムのようなプリズムも反射器として使用される）。
【００１８】
第４ミラー６０は軸方向放射２８に隣接して設けられており、第３ミラー５４からのパス５６上の半径方向放射を第１ミラー３６に向かうパス６２内に反射する。中心点５８は第４ミラー６０上にあるように規定され、また第４ミラー６０の前および後ろの半径方向放射の中心線６４、６６の交点によって決められる。第４ミラー６０は直接的に第１ミラー３６に達する軸方向放射との実質的なミラー干渉がないように、可能な限り軸方向放射２８の開口ビームに接近すべきである。このことを達成するために、第４ミラー６０は開口軸方向ビーム２８の外側にあるか、または少なくとも約１０％よりも多く切り取られることがないようにすべきである。以下に説明される角度を最小とするため、第４ミラー６０もまた、これによって著しく加熱されることのないよう、実際的な妥当な形でプラズマ発生器１２に接近させるべきである。
【００１９】
角度が付けられた線６６は、長さ方向軸３０と第１ミラー３６の交点である軸ポイント６８および中心点５８によって規定され、この線６６は第４ミラー６０の干渉のないような最小角度Ａとされるべきである。第４ミラー６０が軸３０に垂直な線６４上の第３ミラー５４からの放射を受ける場合には第４ミラー６０は軸に対しておよそ４５゜となるが、軸からのオフセットに関して補正される実際的な角度にされる。最も有利には、第３ミラー５４からの放射が第４ミラーに達するために長さ方向軸３０を横断し、スリットへの放射の軸方向パスおよび半径方向パスの全ての光学軸が、共通平面（図面の平面）に存在する。しかしながら、本発明のより広い特色においては、これらパスはこれからいくらか偏っており、４５゜のミラー方向は限界的ではない。しかも、他の中間的な屈折ミラーも必要によって使用することができ、例えば放射が前述のミラーの内の１つから、そのような別のミラーを介して次のミラーに渡されることもあり得る。
【００２０】
二重の選択を達成するために、第１ミラー３６は例えば必要に応じて操作者入力によってコンピュータ３２の制御の基で、２つの方向のいずれかにモータ４４によってその軸４６上で回転させられる。（示されているようなミラーの位置である）第１方向においては、ミラーはプラズマ２２からの軸方向放射３０を検出器装置１４内に反射し、そして（破線で示される）第２の方向７０においては、第４ミラー６０からのその中心線６６上の半径方向放射が検出器装置内に反射される。第１ミラーに関する同じ取り付けおよび制御が、（図１の）二重選択なしの整列装置をすでに持っているスペクトロメータに関しても有利には利用でき、選択に関する２つの方向付けは整列に関して微細に調整される。
【００２１】
軸３０からの第４ミラーの角度Ａは実質的に可能な限り小さく、望ましくは約１゜〜１０゜の間、有利には約２゜〜５゜の間であるべきであり、それによって光学パス差異および光学収差を最小とし、第１ミラーを整列させるために設けられるものとして、小さなモータ駆動範囲を利用することができる。例えば第４ミラーの中心点への線に関する３．３゜の角度は実際的であり、単に１．６５゜のミラー切り替え角度Ｂ（角度Ａの半分）を提供する。このことは既に、プラズマ発生器と第１ミラーとの間の３０ｃｍの間隔、発生器と第４ミラーとの間の８ｃｍ、および第４ミラーにおける１ｃｍの軸方向放射ビーム幅でもって容易に達成される。
【００２２】
他の寸法の例は、凹状の第１ミラー３６と凹状のミラー３８との間が３８ｃｍであり、ミラー３８と開口部４０との間の距離（中心線の距離）が１０ｃｍである。第２ミラー５０および第３ミラー５４は、有利には長さ方向軸から８ｃｍの位置に設けられ、プラズマ発生器管２３は２ｃｍの直径を有している。前述の場所寸法に関しては、放出ポイント４２を開口部４０に焦点合わせするために垂直面および水平面（水平は図面の平面）におけるそれぞれの凹状の環状面半径は、ミラー３６に関して３５．２３ｃｍおよび５６．８８ｃｍ、およびミラー３８に関して１８．１４ｃｍおよび３９．００ｃｍである。
【００２３】
軸方向放射は、プラズマ内の前もって決められた放出ポイント４２からの軸に沿って入り口開口部（スリット）４０へと伸びる第１光学パス長を有している。半径方向放射は、同じ放出ポイント４２から中間ミラーを介して開口部までの第２光学パス長を有している。ここでは、第２光学パス長は第１光学パス長よりも長い。ミラー３６、３８（または代わりのレンズ）は、軸方向放射または半径方向放射のいずれかをスリットに焦点合わせするための共通装置を構成している。軸方向放射および半径方向放射の光学パス長の間の差異は、放出ポイントおよび開口部が軸方向放射および半径方向放射の両方に関して共役焦点となるよう、検出器装置３１の入り口スリット４０上にいずれかのパスによってプラズマ内の放出ポイント４２の焦点合わせが提供されるよう補償されるべきである。このことは有利には僅かに凸状である第４ミラーを用いることによって達成される。このミラーは球面的に凸状であるが、より正確には、必要とされる焦点パス長を与えるためにセットされた垂直面における焦点長によって、２倍の平方根として計算される（図面の）水平面においてより長い焦点長を持つ環状面を有している。前述の場所寸法に関しては、凸状の第４ミラー６０に関する曲面の環状半径は１５２．９ｍｍおよび４１９．７ｍｍである。他の凸状のミラーの１つを作るか、または第２トレインに凸状のレンズを挿入するかのような、補償のための他の装置もまた用いられる。その代わりに、プラズマ２２と第１ミラーとの間に凹状のレンズを使用すると、軸方向放射焦点長は短くなる。
【００２４】
第１方向または第２方向を選択するための装置を持つのに加えて、第１ミラーは軸４６上でその第１方向を微細に調整するための回転よりもさらに大きく回転することが望ましく、そのようにして軸方向放射を開口４０に整列させ、その結果選択された放出ポイントが軸３０上に（または選択的に近接して）設けられるようにする。これは、（図１の）一般的な計器に関するのと同じ調節の型式である。同様に、第２方向もまた、半径方向放射に関する放射の放出ポイントの軸に沿って、範囲７４から位置を選択するために微細な調節を可能とすることが必要であり、この選択された放出ポイントはサンプル材料が理想的に原子化されて励起されている場所である。これらの調節は、検出器信号を最大とさせるフィードバックを持つプログラムまたは操作者入力のいずれかによって、コンピュータ３２の制御の基で行われることが望ましいモータ４４によって実行される。しかし、マイクロメータノブなどによる手動調節にも変更できる。
【００２５】
ミラーハウジング７６には、半径方向放射の余分なパス長内における酸素による放射のいかなる吸収も最小となるよう窒素または他の不活性ガスを含むために、放射用の入り口個所において、溶解された水晶などの窓８０が設けられている。出口開口部８１においてハウジングは、検出器装置３１に導きまたこれを形成する（ミラー３６、３８を含む）他の全ての光学コンポーネントを含む１つのハウジング（または複数のハウジング）８２にハーメチックシール８３によって接続されている。これらのハウジングは窒素またはアルゴンのようなガスで満たされているが、放射の吸収を避けるために酸素では満たされていない。ガスのための小さな通気出口が入り口開口部８０に設けられる。通常の場合、プラズマガスからハウジングへの熱は、プラズマコイル２０の末端から約２〜３ｃｍに、軸３０に垂直な窒素ガスの十字ファンが設けられる（示されていない、図面の平面の上に設けられる）平坦なノズルによってブロックされる。
【００２６】
図２を基にして説明された装置が中間光学装置の有利な実施例を表すとはいっても、検出器装置への軸方向放射または半径方向放射のいずれかを選択的に通過させるために他の装置を備えることもできる。例えば、図２に示された全てのミラーに関して、第１ミラー３６は固定され（または整列のためだけに可動する）、第４ミラー６０は軸方向放射のパスの中および外（この場合角度Ａはゼロ）にミラーを移動させる台上に設けることもできる。別の実施例としては、第３ミラーおよび第４ミラーが除去され、第２ミラーが軸に関して大きな角度になるとはいえ、半径方向放射を直接的に第１ミラーに反射するような角度にされる。さらに別の変更においては、第３および第４ミラーが除去され、第２ミラーが長さ方向軸に平行に半径方向放射を反射するよう４５゜に保たれ、第１ミラーが放射パス間を選択するように光学スイッチによって置換される。しかしながらこれらの実施例または他の変更実施例のいずれにおいても、プラズマ発生器は固定されたままであり、光学装置はモードを選択するために用いられる。
【００２７】
（図３の）さらに別の変更された装置では、第１ミラーへの軸方向放射のパスと半径方向放射のパスとが逆になっている。そのような特色は、図２において示されている装置からＩＣＰ１２が９０゜回転させられており、その結果第１ミラー３６は半径方向放射の線形パスライン１９上で直接的に半径方向放射１８を受け取り、軸方向放射２８は反射器装置を介する第１ミラーへの角度で通過する。望ましい実施例においては、反射器装置は再び第２ミラー５０、第３ミラー５４および第４ミラー６０で形成されている。ミラー５０、５４は、半径方向放射の線形パスラインから等距離にあることが望ましく、また第４ミラー６０は半径方向放射１８のちょうど外側にあるように放射方向の線形パスライン１９からオフセットされていることが望ましい。図３の装置の他のコンポーネントおよび機能は図２における装置と同様であるので同じ参照番号が付されている。
【００２８】
こうしてより一般的に言えば、軸方向放射および半径方向放射のいずれか一方が線形パスライン上で１次放射として前もって決められ、このパスラインは長さ方向軸のパスまたは半径方向放射のパスである。他方の放射（半径方向放射または軸方向放射）は２次放射として前もって決められる。第１ミラーはパスラインに沿った１次放射を直接的に受け取る。反射器装置は可能な限り低い角度であることが望ましいパスラインへの角度において第１ミラーに２次放射を向ける。図２の特色においては、軸方向放射２８が１次放射であり、半径方向放射１８が２次放射である。図３の特色においては、半径方向放射１８が１次放射であり、軸方向放射２８が２次放射である。いずれの特色に関しても、有利な実施例においては、第２ミラー５０および第３ミラー５４はパスラインから等距離にあり、第４ミラー６０はわずかな角度だけパスラインからオフセットされている。
【００２９】
上記においては本発明を特定の実施例を参照しながら詳細に説明したが、本発明の精神および特許請求の範囲に含まれる種々の変更と変化が当業技術者にとっては明らかとなるであろう。したがって本発明は特許請求の範囲およびこれと等価のものによってのみ制限されることを意図している。
【００３０】
【発明の効果】
ＩＣＰからの半径方向放射または軸方向放射のいずれかを選択することができる、改善された原子放出スペクトロメータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 誘導結合プラズマ発生器の部分的な長さ方向断面図、および光放射を検出するための装置および発生器から装置へ放射を通過させるための光学装置の概略図を含む、一般的な原子放出スペクトロメータの図。
【図２】 誘導結合プラズマ発生器の部分的な長さ方向断面図、および光放射を検出するための装置および検出器から装置へ放射を通過させるための光学装置の概略図を含む、本発明による原子放出スペクトロメータの図。
【図３】 プラズマ発生器に関して異なる方向を持つ、図２の装置と類似する原子放出スペクトロメータの別の実施例の図。
【符号の説明】
１０ 原子放出スペクトロメータ、 １２ プラズマ発生器、 １４ 検出器装置、 １６ 光学装置、 １８ 半径方向放射、 １９ 線形パスライン、 ２０ スパイラルコイル、 ２２ プラズマ、 ２３ 管、 ２４ インジェクタ、 ２６ サンプル材料、 ２８ 軸方向放射、 ２９ 開口部、 ３０ 長さ方向軸、 ３１ 検出器装置、 ３２ コンピュータ、 ３３ 階段格子装置、 ３４ モニタ、 ３６ ミラー、 ３７ 検出器、 ３８ 凹状のミラー、 ３９ 放射、 ４０ 入り口開口部、 ４２ 放出ポイント、 ４４ ステッパモータ、 ４６ 心棒、 ４８ 光学装置、 ５０ 第２ミラー、 ５２ パス、 ５４ 第３ミラー、 ５６ パス、 ５８ 中心点、 ６０ 第４ミラー、 ６２ パス、 ６４ 中心線、 ６６ 中心線、 ６８ 軸ポイント、 ７０ 第２の方向、 ７４ 範囲、 ７６ ミラーハウジング、 ８０ 窓、 ８１ 出口開口部、 ８２ ハウジング、 ８３ ハーメチックシール

Claims (12)

1. 光放射を発生させ且つ長さ方向軸を有する誘導結合型のプラズマ発生器と、スペクトル波長に関連して放射を検出するための検出器装置と、前記検出器装置に前記プラズマ発生器から放出された前記放射を向けさせるよう前記プラズマ発生器および前記検出器装置と共動するように配置された光学装置とを含む、原子放出スペクトロメータにおいて、
   前記放射は、前記長さ方向軸に沿って前記プラズマ発生器から放出された軸方向放射と、前記長さ方向軸に全体的に垂直にプラズマ発生器から放出された半径方向放射とを含み、
   前記光学装置は、前記検出器装置に軸方向放射または半径方向放射のいずれかを選択的に向けさせるための光学的な選択装置を含むことを特徴とする、原子放出スペクトロメータ。
2. 前記軸方向放射と前記半径方向放射の一方が線形パスラインを持つ１次放射として前もって選択され、他方が２次放射として前もって選択され、前記選択装置は、前記１次放射を直接的に受け取るよう前記線形パスライン上においてプラズマ発生器から空間的に隔てられた回転可能な第１反射器と、前記２次放射を受け取り、且つ該２次放射を前記１次放射が前記第１反射器に向けられている角度とは異なる角度において前記第１反射器に向けさせるために設けられた反射器装置と、第１方向または第２方向に前記第１反射器を回転させるための回転装置とを含み、前記第１方向は前記１次放射を前記検出器装置内に反射させ、前記第２方向は前記２次放射を前記検出器装置内に反射させる、請求項第１項記載のスペクトロメータ。
3. 前記反射器装置は前記１次放射に隣接して該１次放射を妨害しないよう設けられている、請求項第２項記載のスペクトロメータ。
4. 前記反射器装置は、前記第１反射器に向かう前記線形パスラインに平行な方向で前記プラズマ発生器からの前記２次放射を反射させるために前記線形パスラインの側方に設けられた第２反射器と、前記プラズマ発生器と前記第１反射器との間の前記線形パスラインに近い中心点に向けて前記第２反射器からの放射を反射させるようパスラインの側方に設けられた第３反射器と、前記第１反射器への前記第３反射器からの前記２次放射を反射させるために、前記１次放射を妨害しないよう該１次放射に隣接した前記中心点に設けられた第４反射器とを含む、請求項第３項記載のスペクトロメータ。
5. 前記第２反射器および前記第３反射器はそれぞれ平坦であり、前記線形パスラインに対して４５゜の角度で向けられている、請求項第４項記載のスペクトロメータ。
6. 前記第１反射器は前記長さ方向軸上において前記プラズマ発生器から空間的に隔てられており、前記軸方向放射は前記１次放射として前もって決められており、前記半径方向放射は前記２次放射として前もって決められている、請求項第４項記載のスペクトロメータ。
7. 前記検出器装置は、前記第１反射器からの放射を受け取る入り口開口部を有し、前記１次放射のための第１光学パス長が、前記入り口開口部への前記プラズマ発生器による放射の選択された放出ポイントから規定され、前記２次放射のための第２光学パス長が、前記入り口開口部への前もって決められた放出ポイントから規定され、前記第２光学パス長は前記第１光学パス長よりも長く、
   前記光学装置は、前記放出ポイントからの前記選択装置によって向けられた前記１次放射を前記入り口開口部に焦点合わせし、前記放出ポイントからの選択装置によって向けられた前記２次放射を前記入り口開口部に焦点合わせするための共通焦点合わせ装置を含み、前記光学装置はさらに前記第１パス長よりも長い前記第２パス長に関する補償のために焦点合わせするよう設けられ、前記放出ポイントおよび前記入り口開口部が前記軸方向放射および前記半径方向放射に関する共役焦点となるような補償装置を含む、請求項第４項記載のスペクトロメータ。
8. 前記補償装置は凸状の第４反射器を含む、請求項第７項記載のスペクトロメータ。
9. 前記共通焦点合わせ装置が凹状の第１反射器を含み、さらに該第１ミラーと前記開口との間に光学的に設けられた別の凹状の反射器または凸状のミラーを含む、請求項第７項記載のスペクトロメータ。
10. 前記線形パスラインは軸ポイントにおいて前記第１反射器と交差し、前記中心点は前記第４ミラーによって反射される前記２次放射について第４反射器の中心にあり、前記軸ポイントと前記中心点との間に延びる線と、前記線形パスラインとがなす角度は約１゜から１０゜の間にある、請求項第４項記載のスペクトロメータ。
11. 前記角度は約２゜から５゜の間にある、請求項第１０項記載のスペクトロメータ
12. 前記検出器装置は、前記第１反射器からの放射を受け取る入り口開口部と、前記回転装置は前記第１ミラーが前記軸方向放射を前記入り口開口部内に反射させるような方向を有する場合に前記軸方向放射を前記入り口開口部内に整列させるよう前記第１ミラーを調節するための第１装置と、前記第１ミラーが前記半径方向放射を前記入り口開口部内に反射させるための方向を有する場合に前記半径方向放射に関する放射の放出ポイントの軸に沿って位置を選択するよう前記第１ミラーを調節するための第２装置とを含む、請求項第４項記載のスペクトロメータ。

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