JPH01321340A - Laser double stage excitation emission analysis method and apparatus - Google Patents
Laser double stage excitation emission analysis method and apparatusInfo
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- JPH01321340A JPH01321340A JP15590488A JP15590488A JPH01321340A JP H01321340 A JPH01321340 A JP H01321340A JP 15590488 A JP15590488 A JP 15590488A JP 15590488 A JP15590488 A JP 15590488A JP H01321340 A JPH01321340 A JP H01321340A
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- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
- G01N21/718—Laser microanalysis, i.e. with formation of sample plasma
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明はレーザ発光分析方法に係シ、物質を高精度、高
感度に定性及び定量分析するレーザ二段励起発光分析方
法及び装置の改良に関する。[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a laser emission analysis method, and relates to improvements in a laser two-stage excitation emission analysis method and apparatus for qualitative and quantitative analysis of substances with high accuracy and sensitivity. .
く将来の技術及び発明が解決しようとする問題点〉
近年、レーザ技術の進歩により、多角的にこの技術を産
業へ取り込むことがなされている。レーザ発光分析にお
いては、1960年代にレーザマイクロプローブという
装置が開発され、電気伝導性のない物質の発光分析でも
簡単に行われるようになった。この方法は物質をパルス
レーザによって蒸発・励起し、スパーク放電によって成
分の定性及び定量分析を行うものであった。また、溶鋼
をそのまま分析するという目的で、ジャイアントパルス
レーザビームを溶鋼表面に照射し、生成されたプラズマ
光を測光して成分分析する方法が過去に行われていた。Problems to be Solved by Future Technologies and Inventions In recent years, with advances in laser technology, this technology is being incorporated into industry from multiple angles. In laser emission analysis, a device called a laser microprobe was developed in the 1960s, and it became possible to easily perform emission analysis of non-electrically conductive substances. This method vaporizes and excites the substance using a pulsed laser, and performs qualitative and quantitative analysis of the components using spark discharge. Furthermore, for the purpose of analyzing molten steel as it is, a method has been used in the past in which the surface of molten steel is irradiated with a giant pulse laser beam and the generated plasma light is photometered to analyze its components.
この方法では原子スペクトル光の放射の他に強い白色光
の放射が発生し、分析精度に悪影響を与えた。この影響
を抑圧するため、特開昭57−100623において測
光開始時間を遅延させる方法が提案された。また、原子
スペクトル光を増大させるため特開昭58−76744
において、レーザ光のエネルギー密度を強くする方法が
提案された。ま念、特開昭56−114746及び特開
昭58−219440においてレーザ出力のモード制御
、信号処理を行うことによって精度の向上を図ることが
提案されている。しかしながら、これらの方法はプラズ
マからの光を取シ込む技術に主眼をおいたものであり、
プラズマからの発光強度を増大させる目的のものではな
かった。In addition to the atomic spectrum light emission, this method also generated strong white light emission, which had a negative impact on analytical accuracy. In order to suppress this influence, a method of delaying the photometry start time was proposed in JP-A-57-100623. Also, in order to increase the atomic spectrum light, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-76744
proposed a method to increase the energy density of laser light. As a matter of fact, it has been proposed in JP-A-56-114746 and JP-A-58-219440 to improve accuracy by controlling the mode of laser output and performing signal processing. However, these methods focus on technology that captures light from plasma;
It was not intended to increase the intensity of light emitted from plasma.
そこで、このレーザ発光分光分析の実用化を自相して、
出願人は既に特開昭62−85847及び特開昭62−
188919において、レーザ・パルスの多段励起によ
って、分析試料を蒸発・励起すれば、標的分析元素の発
光線スペクトルのうち波長200 nm以上の長波長成
分を特に強く発光させることができるということを提案
をしたが、いかにして効率よくレーザ多段励起を行うが
ということが問題となっていた。Therefore, we decided to put this laser emission spectrometry into practical use.
The applicant has already filed JP-A-62-85847 and JP-A-62-85847.
No. 188,919 proposed that if an analysis sample is evaporated and excited by multistage excitation of laser pulses, it is possible to emit light particularly strongly in the long wavelength component of 200 nm or more in the emission line spectrum of the target analysis element. However, the problem has been how to perform multistage laser excitation efficiently.
〈発明の目的〉
本発明はレーザ発光分光分析において高精度で正確度の
よい分析を行うため、発光強度が強く、安定した原子ス
ペクトルを発生させるレーサ二段励起発光分析方法及び
装置に関するものである。<Object of the Invention> The present invention relates to a laser two-stage excitation emission spectrometry method and apparatus that generates a stable atomic spectrum with strong emission intensity in order to perform highly accurate and accurate analysis in laser emission spectrometry. .
く問題点を解決する手段〉
本発明は第1のレーザ・パルスにより物質上に蒸気雲を
発生させ、第2のレーザ・パルスにより蒸気雲を励起し
、高い効率で原子スペクトルを発生させ、高精度なレー
ザ二段励起発光分析方法を提供することにある。レーザ
・パルスのパルス幅は2〜50ns の範囲にあり、レ
ーザ・パルス1発当りの光エネルギーが10mJ〜1J
であるものを用い、第1と第2のレーザ・パルスの発射
の時間間隔を10ns〜10μsの範囲にする。ま念、
分析試料を不活性ガス雰囲気に保つ。さらに本発明によ
れば、第1のレーザ・パルスと第2のレーザ・パルスの
発射タイミングを電子回路により制御し、レーザ光用反
射鏡あるいはプリズムを介して、第1のレーザ拳パルス
をレンズにより物質表面上に集光し、第2のレーザ・パ
ルスをレーザ光用反射鏡あるいはプリズムを介して、第
1のレーザ・パルスによって形成された蒸気雲のプラズ
マ光受光側に照射されるようにレンズによって集光する
。これによって物質の一部が蒸発・励起され生成された
プラズマ光をプラズマ光用反射鏡、レンズ、および/ま
たは光ファイバーにより分光器へ導き光検出器により、
原子スペクトル強度を測定することにより、成分及び成
分量を測定するレーザ二段励起発光分析装置を提供する
ことにある。Means for Solving Problems> The present invention generates a vapor cloud on a substance with a first laser pulse, excites the vapor cloud with a second laser pulse, generates an atomic spectrum with high efficiency, and generates a high The object of the present invention is to provide an accurate two-stage laser excitation emission analysis method. The pulse width of the laser pulse is in the range of 2 to 50 ns, and the optical energy per laser pulse is 10 mJ to 1 J.
is used, and the time interval between firing of the first and second laser pulses is in the range of 10 ns to 10 μs. Sincerely,
Keep the analytical sample in an inert gas atmosphere. Furthermore, according to the present invention, the emission timing of the first laser pulse and the second laser pulse is controlled by an electronic circuit, and the first laser fist pulse is emitted by the lens through the laser light reflector or prism. A lens so that the light is focused on the material surface and the second laser pulse is irradiated to the plasma light receiving side of the vapor cloud formed by the first laser pulse through a laser light reflecting mirror or prism. The light is focused by As a result, a part of the substance is evaporated and excited, and the generated plasma light is guided to a spectrometer using a plasma light reflector, a lens, and/or an optical fiber, and is detected by a photodetector.
An object of the present invention is to provide a two-stage laser excitation emission spectrometer that measures components and amounts of components by measuring atomic spectrum intensity.
本発明のし〜ザ二段励起発光分析装置は、光検出器とし
て光電子増倍管又は撮像管又はイメージインテンシフア
イアと7オトダイオードアレイを組み合わせ之ものを使
用することを特徴とする。The two-stage excitation emission spectrometer of the present invention is characterized in that it uses a combination of a photomultiplier tube, an image pickup tube, or an image intensifier and a 7-otodiode array as a photodetector.
く作 用〉
物質にジャイアントパルスレーザピームラ集光すると、
物質の一部は蒸発・励起されプラズマ状態となる。この
プラズマからは物質を構成する元素の原子スペクトルと
黒体放射や制動放射等による波長に連続な白色光が放出
される。これらの放射光のうち元素に固有な原子スペク
トルを測定することにより分析を行うのがレーザ発光分
析である。Effect〉 When the giant pulse laser beam is focused on a substance,
A part of the substance is evaporated and excited and becomes a plasma state. This plasma emits white light that is continuous in wavelengths due to the atomic spectrum of the elements constituting the substance, black body radiation, bremsstrahlung radiation, etc. Laser emission analysis is a method of analyzing these emitted lights by measuring the atomic spectra specific to the elements.
原子スペクトルは電子が励起されて高いエネルギー準位
から低いエネルギー準位に遷移する時に放射される。そ
の時の波数は次式によって表される。Atomic spectra are emitted when electrons are excited and transition from a higher energy level to a lower energy level. The wave number at that time is expressed by the following equation.
ここで、シmn:原子スペクトルの波数、Tm:高いエ
ネルギー準位、Tn:低いエネルギー準位、hニブラン
ク定数、C:光速塵である。Here, smn: wave number of atomic spectrum, Tm: high energy level, Tn: low energy level, h blank constant, C: speed-of-light dust.
この原子スペクトルの放射強度Irは高い準位にある原
子数Nmと放射に対する遷移確率Amnによって次式で
表される。The radiation intensity Ir of this atomic spectrum is expressed by the following equation using the number Nm of atoms in a high level and the transition probability Amn for radiation.
Ir =NmnAmn hCνm n (21
よって原子スペクトル強度は励起状態にある原子数と遷
移確率の積に比例する。従って原子スペクトル強度を強
めるには高いエネルギー準位の原子数を増加させるか、
遷移確率を高めればよい。高いエネルギー準位の原子数
を増加させるためには多量の物質を蒸発・励起させる方
法があるが、これではプラズマの単位体積当りの発光量
は変化せず、受光側の対物レンズのスポット径が一定と
考えれば、あまり効果のある方法とは言えない。Ir = NmnAmn hCνm n (21
Therefore, the atomic spectral intensity is proportional to the product of the number of atoms in the excited state and the transition probability. Therefore, to strengthen the atomic spectrum intensity, either increase the number of atoms in high energy levels, or
All you have to do is increase the transition probability. One way to increase the number of atoms in high energy levels is to evaporate and excite a large amount of material, but this does not change the amount of light emitted per unit volume of the plasma, and the spot diameter of the objective lens on the light receiving side increases. Considering that it is constant, it cannot be said that it is a very effective method.
そこで、本発明ではプラズマの単位体積当りの発光量を
多くするために、第1のレーザ・パルスにより物質を蒸
発させ、蒸気雲を形成させる。さらに、この蒸気雲のプ
ラズマ光受光側に第2のレーザ・パルス分照射する。こ
うすることにょシ、第2のレーザ・パルスはプラズマ光
受光側の蒸気雲の励起だけにエネルギーを使うことによ
って、高いエネルギー準位の原子数を増加させることが
出来るとともに、原子スペクトルが蒸気雲によって再び
吸収されるエネルギーを出来るだけ少なくすることが出
来るので原子スペクトル強度を増大させることが可能と
なった。Therefore, in the present invention, in order to increase the amount of light emitted per unit volume of plasma, the first laser pulse evaporates the substance and forms a vapor cloud. Furthermore, the plasma light receiving side of this vapor cloud is irradiated with a second laser pulse. By doing this, the second laser pulse uses energy only for excitation of the vapor cloud on the plasma light receiving side, thereby increasing the number of atoms in high energy levels and changing the atomic spectrum from the vapor cloud. This makes it possible to increase the atomic spectrum intensity by minimizing the amount of energy that is reabsorbed.
本方法では第1及び第2のレーザ・パルス幅を2〜50
nsとし、レーザ働パルス1発当すノ光エネルギーを1
0mJ〜1J であるものを使用する。これは高いエネ
ルギー準位の原子数を多くするためレーザ・パルスの尖
頭出力を5x10W以上にする必要があるためである。In this method, the first and second laser pulse widths are between 2 and 50
ns, and the light energy of one laser working pulse is 1.
Use one that is between 0 mJ and 1 J. This is because the peak output of the laser pulse needs to be 5x10W or more in order to increase the number of atoms in the high energy level.
また、第1のレーザ・パルスと第2のレーザ・パルスの
時間間隔を10ns〜10μs とする。これは、原子
スペクトルにより遷移確率が異なり、分析元素種によっ
て第1と第2のレーザ・パルスの時間間隔を変更する必
要があるためである。Further, the time interval between the first laser pulse and the second laser pulse is set to 10 ns to 10 μs. This is because the transition probability differs depending on the atomic spectrum, and it is necessary to change the time interval between the first and second laser pulses depending on the type of element to be analyzed.
また、分析試料を不活性ガス雰囲気中に保持することに
よって試料面上にプラズマを形成させると酸素等のガス
による反応を抑えることができ、効率よく原子を励起す
ることが可能となる。特に、アルゴンガス中でプラズマ
を形成させると、ペニングイオン効果等の作用が加わっ
て発光する原子スペクトル強度が増大する。Further, by forming plasma on the sample surface by holding the analysis sample in an inert gas atmosphere, reactions caused by gases such as oxygen can be suppressed, and atoms can be excited efficiently. In particular, when plasma is formed in argon gas, the intensity of the emitted atomic spectrum increases due to effects such as the Penning ion effect.
本発明によるレーザ二段励起発光分析装置は第1のレー
ザ・パルスと第2のレーザ・パルスの時間間隔を制御す
るために電子回路によって発射信号を各々のレーザ装置
に送信し、発射され念レーザ・パルスは誘電体多層膜等
によるレーザ光反射鏡あるいは石英等によるプリズムを
介して、第1のレーザ・パルスを石英等によるレンズに
より物質表面上に集光し、第2のレーザ・パルスを誘電
体多層膜等によるレーザ光反射鏡あるいは石英等による
プリズムを介して、第1のレーザ・パルスによって形成
された蒸気雲のプラズマ光受光側に照射されるように石
英等によるし/ズにより集光し、効率よく励起し、□形
成されたプラズマ光をM等によるプラズマ光用反射鏡、
石英等によるレンズあるいは石英等による光ファイバー
にて分光器に導き、原子スペクトルの発生する波長領域
において高感度な光検出器によって、原子スペクトルの
光強度を測定することにより、成分及び成分量を測定す
ることを特徴とする。光検出器としては発生する原子ス
ペクトルの波長領域で感度のよい光電面を有した光電子
増倍管あるいは撮像管、またはイメージインテンシファ
イアを使用し、イメージインテンシファイアを用いた場
合はフォトダイオードアレイにてイメージインテンシフ
ァイアから発生する光を受光する。なお、分光器は光電
子増倍管を用いた場合、凹面回折格子を用いて、ローラ
ンド円上の対象とする原子スペクトル線の各波長位置に
それぞれ光電子増倍管を配置することによって多元素を
同時に分析する方法をとると、分析時間の短縮化が可能
となる。The two-stage laser excitation emission spectrometer according to the present invention transmits a firing signal to each laser device by an electronic circuit in order to control the time interval between the first laser pulse and the second laser pulse.・Pulses pass through a laser beam reflection mirror made of a dielectric multilayer film or a prism made of quartz, etc., the first laser pulse is focused onto the material surface by a lens made of quartz, etc., and the second laser pulse is focused on a material surface using a lens made of quartz or the like. The light is focused by a mirror made of quartz or the like so that the plasma light receiving side of the vapor cloud formed by the first laser pulse is irradiated through a laser beam reflecting mirror made of a multilayer film or a prism made of quartz or the like. □The formed plasma light is efficiently excited and reflected by a plasma light reflecting mirror such as M,
Components and their amounts are measured by guiding them to a spectrometer through a lens made of quartz or an optical fiber made of quartz, etc., and measuring the light intensity of the atomic spectrum using a highly sensitive photodetector in the wavelength range where the atomic spectrum occurs. It is characterized by As a photodetector, use a photomultiplier tube or image pickup tube with a photocathode that is sensitive in the wavelength range of the generated atomic spectrum, or an image intensifier. If an image intensifier is used, a photodiode array is used. receives the light generated from the image intensifier. When using a photomultiplier tube as a spectrometer, a concave diffraction grating is used to analyze multiple elements simultaneously by placing the photomultiplier tube at each wavelength position of the target atomic spectral line on the Rowland circle. By using this method, analysis time can be shortened.
く実 施 例〉
以下、図面の参照により、本発明のレーザ二段励起発光
分析方法による実施例を説明する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the two-stage laser excitation emission spectrometry method of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図はレーザ二段励起発光分析方法及び装置の一実施
例である。まず、コントロール部1よりスイッチング回
路6と電気的遅延回路2にレーザ発射のトリガをかける
。スイッチング回路3は第1のレーザ装置4に発射の信
号を送シ、第1のレーザ・パルス5が発射される。電気
的遅延回路2はコントロール部1からのトリガを受けて
から内部のLC回路等により10ns〜10μsの時間
をおいて、スイッチング回路6′にレーザ発射のトリガ
をかけ、第2のレーザ装置4′から第2のレーザ・パル
ス5′が発射される。ゆえに第1と第2のレーザ・パル
スの時間間隔は10ns〜10μsとなる。FIG. 1 shows an embodiment of the laser two-stage excitation emission analysis method and apparatus. First, the control unit 1 triggers the switching circuit 6 and the electrical delay circuit 2 to emit a laser beam. The switching circuit 3 sends a firing signal to the first laser device 4 and the first laser pulse 5 is fired. After receiving the trigger from the control section 1, the electrical delay circuit 2 waits 10 ns to 10 μs using an internal LC circuit, etc., and then triggers the switching circuit 6' to emit a laser beam, and the second laser device 4' A second laser pulse 5' is emitted from. Therefore, the time interval between the first and second laser pulses is between 10 ns and 10 μs.
第1のレーザ・パルス5はレーザ光反射鏡6により反射
され、集光レンズ7により分析試料8に集光され蒸気雲
を形成する。第2のレーザ・パルス5′はその蒸気雲か
らプラズマ光分光器への光軸の方向に約10の角度をも
って照射するようにレーザ光反射鏡6′により反射させ
、集光レンズ7′により第1のレーザ・パルスによって
形成された蒸気雲のプラズマ光受光側に僅かに片寄った
位置で集光させ、高励起プラズマを形成させた。The first laser pulse 5 is reflected by a laser light reflecting mirror 6 and focused onto an analysis sample 8 by a condensing lens 7 to form a vapor cloud. The second laser pulse 5' is reflected by a laser beam reflector 6' so as to irradiate the plasma light spectrometer from the vapor cloud at an angle of about 10 in the direction of the optical axis, and the second laser pulse 5' is reflected by a condensing lens 7'. The vapor cloud formed by the laser pulse No. 1 was focused at a position slightly biased toward the plasma light receiving side to form highly excited plasma.
このプラズマから放出される光はレンズ9によって分光
器10のスリット11上に結像される。The light emitted from this plasma is imaged by a lens 9 onto a slit 11 of a spectroscope 10.
スリット11上に結像された光はコツメータ鏡12によ
って回折格子16へ反射され、回折格子13では光の回
折により原子スペクトルの波長を選択して、カメラ鏡1
4に反射し、平面鏡15により、イメージインテンシフ
ァイア16の光電面上にプラズマの波長分解後の像を結
像させる。The light imaged on the slit 11 is reflected by the cotmeter mirror 12 to the diffraction grating 16, and the diffraction grating 13 selects the wavelength of the atomic spectrum by diffraction of the light.
4, and a plane mirror 15 forms a wavelength-resolved image of the plasma on the photocathode of an image intensifier 16.
イメージインテンシファイア16では光電面で光を電子
に変換し、マイクロチャンネルプレートにより電子を増
倍し、螢光面にて再度光に変換し、フォトダイオードア
レイ17により原子スペクトルが測光される。また、イ
メージインテンシファイア16はゲート回路19により
電気的に測光時間が制御され雑音成分の除去を行うこと
が可能で、ゲート回路19は第2のレーザeパルスの発
射タイミングに同期して作動するように設定したため、
スイッチング回路6′からのトリガを分割し、ゲート回
路19に信号を受信させた。なお、ゲート回路19は測
光開始時刻の遅延及び測光時間幅を任意に変化させるこ
とが可能である。The image intensifier 16 converts light into electrons with a photocathode, multiplies the electrons with a microchannel plate, converts them into light again with a fluorescent surface, and measures an atomic spectrum with a photodiode array 17. Further, the image intensifier 16 can electrically control the photometry time by a gate circuit 19 to remove noise components, and the gate circuit 19 operates in synchronization with the emission timing of the second laser e-pulse. Because I set it like this,
The trigger from the switching circuit 6' was divided to cause the gate circuit 19 to receive the signal. Note that the gate circuit 19 can arbitrarily change the delay of the photometry start time and the photometry time width.
フォトダイオードアレイ17から出力される信号は信号
処理部18に入り、原子スペクトル線の光強度比を計算
し、予め標準試料で作成しておいた検量線により、被分
析元素の濃度を表示部20に出力させる。The signal output from the photodiode array 17 enters the signal processing section 18, which calculates the light intensity ratio of the atomic spectral lines, and displays the concentration of the analyte element on the display section 20 using a calibration curve prepared in advance using a standard sample. Output to .
なお、分析している間は常時ケース21にアルゴンなど
の不活性ガスを301/minの流量で不活性ガス吹込
口22から流し込み、プラズマ光の光路を不活性ガス雰
囲気に保持し、はこシや酸素などの影与によるプラズマ
光強度の減衰を防いでいる。また、レーザ照射中はプラ
ズマ発生部分に不活性ガス吹込管26よシアルボンなど
の不活性ガスを101/minの流量で吹き付け、局部
的に酸素などの不純物ガス濃度を少くさせることによっ
て、プラズマ光の強度の低下を防止させた。During analysis, an inert gas such as argon is constantly injected into the case 21 from the inert gas inlet 22 at a flow rate of 301/min to maintain the optical path of the plasma light in an inert gas atmosphere. This prevents the plasma light intensity from attenuating due to the influence of oxygen and other factors. Also, during laser irradiation, an inert gas such as sialbone is blown into the plasma generation area at a flow rate of 101/min through the inert gas blowing pipe 26 to locally reduce the concentration of impurity gases such as oxygen, thereby suppressing the plasma light. Prevented strength from decreasing.
図1に示す装置によって得られたデータを図2に示す。The data obtained by the apparatus shown in FIG. 1 is shown in FIG.
第1及び第2のレーザ装置としてQスイッチ付YAGレ
ーザ装置を用い、スイッチング回路3及び6′からYA
Gレーザ装置のボッケルセルにトリガをかけることによ
って、第1及び第2のレーザ・パルスの発射時刻を制御
した。そのため、ジッターはZns 以内であった。YAG laser devices with Q switches are used as the first and second laser devices, and YAG laser devices with Q switches are used as the first and second laser devices.
The firing times of the first and second laser pulses were controlled by triggering the Bockel cell of the G laser device. Therefore, the jitter was within Zns.
第2図及び第6図において縦軸は相対光強度、横軸は波
長である。中心波長を380 nmとし約4.5nmの
波長領域を一度に測光した。第2図は第2のレーザ・パ
ルスを発射せずに第1のレーザ・パルスのエネルギーを
4.20mJ/pulseに設定して測光した標準試料
の発光スペクトルである。In FIGS. 2 and 6, the vertical axis represents relative light intensity, and the horizontal axis represents wavelength. The center wavelength was set to 380 nm, and a wavelength region of about 4.5 nm was photometered at once. FIG. 2 is an emission spectrum of a standard sample measured by setting the energy of the first laser pulse to 4.20 mJ/pulse without emitting the second laser pulse.
薦3図は本発明のレーザ二段励起発光分析装置で第1の
レーザ・パルスのエネルギーを340mJ/pulse
、 第2のレーザ・パルスのエネルギーを80mJ
/ pulseで第1及び第2のレーザ・パルスの出力
パワーの合計が第2図の方法と同じ420mJになるよ
うに設定して測光した標準試料の発光スペクトルである
。また、第1と第2のレーザ・パルスの時間間隔は30
0 ns とした。Recommendation Figure 3 shows the laser two-stage excitation emission spectrometer of the present invention, in which the energy of the first laser pulse is 340 mJ/pulse.
, the energy of the second laser pulse is 80 mJ
/ pulse so that the sum of the output power of the first and second laser pulses is 420 mJ, which is the same as the method shown in FIG. 2. Also, the time interval between the first and second laser pulses is 30
It was set to 0 ns.
第2図及び第6図は実施に際してそれぞれ100回の測
光を行った後、積算し平均化したものである。In FIGS. 2 and 6, photometry was carried out 100 times each, then integrated and averaged.
この結果、第3図に示す発光スペクトル強度の方が第2
図に示す発光スペクトル強度より約5〜10倍大きいこ
とがわかる。As a result, the emission spectrum intensity shown in Figure 3 is higher than the second one.
It can be seen that the emission spectrum intensity is about 5 to 10 times greater than the intensity shown in the figure.
これをS/B値と変動係数により比較したのが以下の表
1である。Table 1 below compares this using the S/B value and coefficient of variation.
Feスペクトルの波長における相対光強度のピーク値を
Sとし、原子スペクトルのない波長における相対光強度
をBとし、S/B値を表した。なお、パックグランド(
B)は378.3nmとしFeスペクトルは測光波長内
に現れたものを任意に選択した。また、第2図と第6図
の測定を各々10回繰り返したときのFeスペクトル線
強度の変動係数も比較した。The peak value of the relative light intensity at the wavelength of the Fe spectrum was designated as S, and the relative light intensity at the wavelength without the atomic spectrum was designated as B, and the S/B value was expressed. In addition, pack ground (
B) was set to 378.3 nm, and the Fe spectrum that appeared within the photometric wavelength was arbitrarily selected. Furthermore, the coefficient of variation of the Fe spectral line intensity when the measurements in FIGS. 2 and 6 were repeated 10 times each was compared.
この結果1本発明によるレーゴ二段励起発光分析による
ものは、従来のレーザー段励起のものと比較してS/B
値で6.7〜7.8倍程度、変動係数で2.4倍程度改
善されていることがわかる。Results 1: The laser two-stage excitation emission analysis according to the present invention has a higher S/B ratio than the conventional laser-stage excitation method.
It can be seen that the value has been improved by about 6.7 to 7.8 times, and the coefficient of variation has been improved by about 2.4 times.
〈本発明の効果〉
本発明によれば固体あるいは溶融状態にある金属中に含
まれかつ可視及び紫外部に発光スペクトル線を有するす
べての元素について、とくに従来の方法では困難とされ
てきた軽元素及び低含有率の場合であっても定量分析が
高精度にかつ迅速にできる。また、可視領域では発光ス
ペクトル線強度が小さいために分析困難とされていたが
、レーザ二段励起を行うことによって可視領域の発光ス
ペクトル線強度を増大させることが可能となシ、レーザ
照射によって得られたプラズマ光を光フフイパーを用い
て分光器へ導き、可視領域においても高精度な定量分析
ができるという優れた効果を有する。<Effects of the present invention> According to the present invention, all elements contained in metals in a solid or molten state and having emission spectrum lines in the visible and ultraviolet regions, especially light elements, which have been considered difficult to use with conventional methods, can be used. Quantitative analysis can be performed with high precision and quickly even at low content rates. In addition, analysis was considered difficult due to the low intensity of emission spectral lines in the visible region, but it is now possible to increase the intensity of emission spectral lines in the visible region by performing two-step laser excitation. The generated plasma light is guided to a spectrometer using an optical fiber, which has the excellent effect of allowing highly accurate quantitative analysis even in the visible region.
本発明の実施の態様は次の通りである。The embodiments of the present invention are as follows.
■ 第1のレーザ発振器からの第1のレーザ・パルスを
分析対象物質に集光し、物質の一部を蒸気雲とし、この
蒸気雲が消失しないうちに、第2のレーザ・パルスを該
蒸気雲に集光し、生成されたプラズマ光を分光分析法に
より分析し、該分析対象物質の成分分析を行う方法にお
いて、第2のレーザ・パルスを第1のレーザ・パルス軸
からプラズマ受光分光器への光軸にそって、その方向に
僅かに偏移した位置で、第1のレーザ・パルスによって
形成された蒸気雲に対し第1と第2のレーザ・パルス時
間間隔が1On3〜10μsで照射することを特長とす
るレーザ二段励起発光分析方法。■ A first laser pulse from a first laser oscillator is focused on a substance to be analyzed to form a vapor cloud in part of the substance, and before this vapor cloud disappears, a second laser pulse is focused on the substance to be analyzed. In a method for analyzing the components of the substance to be analyzed by concentrating the light on a cloud and analyzing the generated plasma light using a spectroscopic analysis method, a second laser pulse is transmitted from the first laser pulse axis to a plasma receiving spectrometer. The vapor cloud formed by the first laser pulse is irradiated with the first and second laser pulses at a position slightly shifted in that direction along the optical axis with a time interval of 1On3 to 10μs. A two-stage laser excitation emission analysis method.
■ 第1と第2のレーザV(ルスの照射軸がたがいに平
行であるか、或は、プラズマ光受光器への光軸の方向へ
、0から9口の角度をもった特許請求範囲第一項記載の
方法。■ The irradiation axes of the first and second lasers V (Russ) are parallel to each other, or have an angle of 0 to 9 in the direction of the optical axis to the plasma light receiver. The method described in paragraph 1.
■ 第1と第2のレーザ・パルスのパルス幅が2〜50
ns、レーザ・パルス1発光りの光エネルギーが10m
J〜1Jである特許請求範囲第一項記載の方法。■ The pulse width of the first and second laser pulses is 2 to 50
ns, the light energy of one laser pulse is 10m
J to 1J, the method according to claim 1.
■ プラズマ光の発生部分及び光路を不活性ガス雰囲気
に保持するようにし、被照射体に対し第1のレーザ・パ
ルスと第2のレーザ・パルスを、その発射のタイミング
を電子回路により開票し、2段で生成されたプラズマ光
を反射鏡、レンズおよび/または光フプイパーにて分光
器に導き、光検出器により、原子スペクトル強度を測定
することによp、成分及び成分量を測定することを特徴
とする特許請求範囲第一のレーザ二段励起発光分析装置
。■ The plasma light generation part and the optical path are maintained in an inert gas atmosphere, and the timing of emitting the first laser pulse and the second laser pulse to the irradiated object is counted by an electronic circuit, The plasma light generated in the two stages is guided to a spectrometer using a reflecting mirror, lens, and/or optical fiber, and the atomic spectrum intensity is measured using a photodetector to measure p, components, and component amounts. A laser two-stage excitation emission spectrometer according to the first claim.
■ 光検出器として光電子増倍管又は撮像管又はイメー
ジインテンシフアイアとフォトダイオードアレイを組合
わせたものを使用することを特徴とする特許精求範囲第
4項記載の装置。(2) The device according to item 4 of the patent scope, characterized in that a photomultiplier tube, an image pickup tube, or a combination of an image intensifier and a photodiode array is used as a photodetector.
第1図はレーザ二段励起発光分析方法及び装置の実施例
を示す説明図、第2図はレーザー段励起発光分析方法で
測定したFe発光スペクトル図、第6図はレーザ二段励
起発光分析方法で測定したFe発光スペクトル図である
。
特許出願人 大阪酸素工業株式会社
(外4名)Figure 1 is an explanatory diagram showing an example of the laser two-stage excitation emission spectrometry method and apparatus, Figure 2 is a Fe emission spectrum diagram measured by the laser two-stage excitation emission analysis method, and Figure 6 is the laser two-stage excitation emission analysis method. It is a Fe emission spectrum diagram measured in . Patent applicant: Osaka Sanso Kogyo Co., Ltd. (4 others)
Claims (2)
を分析対象物質に集光し、不活性ガス雰囲気下で物質の
一部を蒸気雲とし、この蒸気雲が消失しないうちに、第
2のレーザ・パルスを該蒸気雲に集光し、生成されたプ
ラズマ光を分光分析法により分析し、該分析対象物質の
成分分析を行う方法において、第2のレーザ・パルスを
第1のレーザ・パルス軸からプラズマ受光分光器への光
軸にそって、その方向に僅かに偏移した位置で、第1の
レーザ・パルスによって形成された蒸気雲に対し第1と
第2のレーザ・パルス時間間隔が10ns〜10μsで
照射することを特長とするレーザ二段励起発光分析方法
。(1) A first laser pulse from a first laser oscillator is focused on a substance to be analyzed, a part of the substance is turned into a vapor cloud in an inert gas atmosphere, and before this vapor cloud disappears, a second laser pulse is In the method, the second laser pulse is focused on the vapor cloud, the generated plasma light is analyzed by spectrometry, and the component of the substance to be analyzed is analyzed. the first and second laser pulses relative to the vapor cloud formed by the first laser pulse at a position slightly offset in that direction along the optical axis from the pulse axis to the plasma receiver spectrometer; A two-stage laser excitation emission analysis method characterized by irradiation at a time interval of 10 ns to 10 μs.
置に連結した第2のレーザ発信器を固定し、前記第1の
レーザ発振器の出射口近傍に必要に応じて光路変更のた
めのプリズムおよび/または誘電体多層膜鏡を固定し、
第2のレーザ・パルスが第1のレーザ・パルスから偏移
した位置に照射されるように第2のレーザ発振器の出射
口近傍に必要に応じて光路変更のためのプリズムおよび
/または誘電体多層膜鏡を固定し、プラズマ光の発生部
分及び光路を覆うケース、そのケースに不活性ガス出入
口を設け、第1のレーザ・パルスと第2のレーザ・パル
スを、その発射のタイミングを制御する電子回路、二段
で生成されたプラズマ光を分光分析器に導くための反射
光、レンズおよび/または光ファイバーからなるレーザ
二段励起発光分析装置。(2) A spectroscopic analyzer, a first laser oscillator, and a second laser oscillator connected to an electrical delay device are fixed, and an optical path changer is installed near the emission port of the first laser oscillator as necessary. Fix the prism and/or dielectric multilayer mirror,
A prism and/or dielectric multilayer for changing the optical path as necessary near the exit of the second laser oscillator so that the second laser pulse is irradiated at a position shifted from the first laser pulse. A case that fixes the film mirror and covers the plasma light generation part and the optical path, an inert gas inlet and outlet is provided in the case, and an electronic device that controls the timing of emission of the first laser pulse and the second laser pulse. A two-stage laser excitation emission spectrometer consisting of a circuit, reflected light, a lens, and/or an optical fiber for guiding the plasma light generated in the two stages to a spectroscopic analyzer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15590488A JPH01321340A (en) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | Laser double stage excitation emission analysis method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15590488A JPH01321340A (en) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | Laser double stage excitation emission analysis method and apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01321340A true JPH01321340A (en) | 1989-12-27 |
Family
ID=15616056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15590488A Pending JPH01321340A (en) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | Laser double stage excitation emission analysis method and apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01321340A (en) |
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