JPH0147729B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気誘導によつて熱したるつぼ内に
置いた試料の構成物質の溶解希釈工程による分析
機の試料自動調整装置に関するものである。

この種のタイプの装置では、イルシツドによつ
て1977年２月21日に提出されたフランス国特許第
2381303号に記載の自動装置が特に知られている。
この装置は基本的に、 高周波発生器で電流を供給誘導するコイルを有
し、試料を構成する溶解すべき混合物の収容に当
て、強く酸化するのに適した溶解希釈部内に配置
した試料採取を一定の割合で構成するるつぼを取
り囲む溶解段および −容器のような手段を有し、るつぼ内に含む溶解
物質を受取り試料調整を終える下部の鋳込段 の重ね合せた２段を支える構造である。

装置の特徴の１つは、熱と電気の両方に両導性
を示し、また化学的に非常に不活性を示すよう
に、一般に白金または白金合金の貴金属製の溶解
るつぼに由来することである。

しかし、るつぼ内で連続溶解する物質に関して
白金の湿潤性に比例して、この物質は鋳込みの際
に必ずしも容易に全部を回収することができな
い。

これは装置の可能性を制限し、全部の試料採取
を必要としない分析、例えばＸ線蛍光（FRX）
分析等の分析技術に供する試料に合せて製造する
ことになる。

本発明の目的は、原子吸収またはプラズマ励起
を伴う光学発光器（SEO）のようなFRX以外の
分析技術に対して同じ装置で製造できる試料の等
級を広げることにある。

このために、本発明は高周波発生器の電流を供
給誘導するコイル、およびこのコイル内に配置さ
れ試料を構成する溶解すべき混合物を収容するた
めのるつぼを設けた溶解段およびるつぼから流出
する溶解物質を受取り試料調整を完了するための
容器を設けた下部鋳込段段の２段を重ね合せて支
えるフレームを具えた分析機の試料自動調整装置
において、該るつぼの構造が分離できる同心の２
層から成り、外層は貴金属製であり、内層は砕け
やすくないガラス状炭素のような耐火物製で、熱
の良導体であり試料の構成物質に関して非湿潤性
を示すことを特徴とする。

本発明の範囲では「貴金属」の語は空気と接触
して加熱し酸化することができないかまたは極め
て僅かに酸化するすべての金属を含む。

上記のように、特に、熱と電気の両方に良導性
を示す白金が好ましい。

本発明の特徴によれば、鋳込の際、磁気かきま
ぜ機の上に容器を置き、中に沈めた磁化棒をかき
まぜ機で回転させて、溶媒をかきまぜる。

実施例によれば、るつぼを構成する外部容器と
特に同じ性質の貴金属製の鋳込みボートを有し溶
解物質の凝固に用いられる取りはずし可能または
引つこめられるユニツト、および前記ボートを支
えるボート予熱手段を容器の上に置く。

本発明の基本思想の１は、白金または白金合金
製の外層およびガラス状炭素製の内層の同心円状
の２層からなる溶解るつぼの特殊な複合構造にあ
る。

好ましくは、これらの層の一方を他方から分離
し、この場合に、一方を他方に嵌め込んだ２個の
容器が簡単にるつぼを構成する。これは、この種
の白金製およびガラス状炭素製の容器が処理し易
くあるいは市販品を入手し易いため、るつぼの実
施水準を保ち簡便である長所を示す。また、白金
よりも早く消耗してしまう炭素の取り替えを極め
て容易に保証することができる。

さらに、ガラス状炭素のような砕けやすくなく
湿らない材質を選択すると、鋳込の際に試料塊の
全部およびこの塊の全部を回収することができ
る。この特性は誘導溶解による分析機の試料自動
分離装置に新しい可能性を与え、特に、上記フラ
ンス国特許第2381303号に記載されたタイプの装
置のるつぼは、完全に適合した付属品を構成す
る。

実際に、この種のるつぼに装備した装置類は
FRX分析に供する固体ペースト（ビード）状の
簡単な試料調整にまで及び、今後他の分析技術、
例えば原子吸収またはプラズマ励起を伴う光学発
光分光器に供する液体状の（特に酸性溶液で）試
料調整を含む。

るつぼ内に溶かした試料構造物質を、ビードを
固化するための白金ボートではなく、るつぼの下
に配置したビーカのような容器に容れたやや酸性
の水（例えば塩酸）のような適当な溶媒に鋳込む
ことが必要である。

本発明は、実際の原子吸収による分析装置およ
びプラズマによるSEOの実際の開発の重要性の
多くを考慮して、上述の装置類の実際の市場をか
なり広げることができる。

また、凝固ボートまたは溶解液体中の鋳込は、
互いに排他的ではないが、本発明の実施例に従つ
て、重複した傾向の鋳込段の実際に備えて単独の
多価装置の真中に集め直すことが可能である。

以下、本発明を図面につき説明する。

図において、本発明の実施例による装置は箱を
形成するフレーム１を構成する。このフレームの
前面２に重ね合せた２段を具える。溶解段３（上
段）および鋳込段４（下段）の２段である。

各段について詳述する。

溶解段３は中心線６の垂直誘導コイル５を具
え、このコイル内に溶解るつぼ７を配置する。こ
のアンサンブルを、支持板８および、固定部１０
に固定した引下げることできる蓋９を含む可動装
置に取付ける。固定部１０を横木１１によつて管
状軸１２に固定し、管状軸フレームの前面２に特
に用意した軸受１３で支える。

管状軸を有歯ピニオン１５が可逆電動機１４に
接続する。ピニオンに電動鎖１６を噛み合わせ
る。電子制御装置１７が電動機１４を制御する。

るつぼ７を中心線１８と６の双方で制御される
振幅上下動に委ねるように、可動部は軸１２の中
心線１８のまわりに交互に正逆転する。

ソレノイドを硬い銅管で形成し、その延長部１
９は軸１２の長さ方向に横たわり、以下に詳述す
る装置によつて高周波電流発生器２０に連結す
る。

固定部１０に固定した小さい埋込金部２１はコ
イルを保持する。ジヤケツト２２をコイルとるつ
ぼの間に設ける。このジヤケツトは耐火性で電気
を絶縁し、この実施例ではシリカを基礎としてお
り、二重の保護機能を満足する。保護機能の１つ
はコイルとるつぼの外壁との間の偶然の接触を防
ぐ電気的保護であり、１つはるつぼの極めて大き
な熱の消費を防ぐ熱的保護である。付帯してジヤ
ケツトをるつぼの支持に使い、フランジジ２３に
よつてジヤケツトとの上縁にるつぼを支え、るつ
ぼの底と支持板８との間に断熱空間部２４を設け
る。

ヒンジ２５によつて引下げることのできる蓋９
は、この蓋９に固定したピポツトの周りに弁２６
を支える。この弁２６は支柱２８に支えられて、
るつぼより上の位置にあり、るつぼの断熱を補
う。蓋を、板８に固定した弾性クリツプ２９によ
つて閉鎖した位置に閉じ込める。

本発明の実施例では円筒状のるつぼを７を互い
に嵌め合せた２個の容器で形成した。外側の容器
３０は白金−金の合金で、フランジ２３を具え、
内側の容器３１はガラス状炭素製である。これら
の容器は、必要の時には内側の容器を引離せるよ
うに、双方の間に十分な機能上の簡単な遊びを有
する。

鋳込段４は、一方を他方の下に配置した２個の
ユニツトから構成する。るつぼ７に下に位置する
上部ユニツト３２の機能部３３は取外し可能であ
り、もう１個の下部ユニツト３４は固定する。

上部ユニツト３２は基本的には白金合金製の鋳
込ボート３５を含み、このボートの形状は幅広い
縁の小さい皿状であり、平たい誘導コイル３６は
螺旋形に巻いた銅管で構成し鋳込む前にボートを
予熱するのに用いる。ボートを支える円形の支え
面３８を有するセラミツク製の環状ブロツク３７
にコイル３６を合体して製造する。また、ボート
をコイル３６の上に配置し、コイルの接触しない
ようにすぐ近くに配置する。コイル３６とボート
３５を装備したブロツク３７は上述の取りはずせ
る部分３３を含む。実際に、装置のフレームの前
面２にリブ４０で固定したブラケツト３９上にブ
ロツク３７を簡単に据え、面２の端子４２に連結
したブロツク３７上に簡単な牽引で容易に分解で
きる迅速連結手段４１を介して、高周波電流発生
器２０に予熱コイル３６を連結する。

ブラケツト３９はブロツク３７の高に〓間４３
があり、この〓間の付近および下方にノズル４４
を通し、ボート３５に向けて冷却空気を送風す
る。下部ユニツト３４は基本的には、やや酸性の
水４６（H₂OにHClを溶かした溶液）を一定量含
有するビーカ４５および小さい磁気スターラ４７
を具える。

このビーカは上記のボート３５の様に、溶解コ
イル５の中心線６の上または少なくともその付近
に中心を定め、従来のタイプの磁気かきまぜ機４
８の上に配置する。かきまぜ機を第２のリブ５０
によつてフレームの前面に固定した台４９で支え
る。

ビーカの配置または回収は、ビーカを収めるた
め操作部５３に取付けたバンド５２によつて、床
５１の上に滑らせて行う。床５１にはブラケツト
３９の境界を越えてビーカを容易に滑らせるよう
にかきまぜ機４８を水平にする〓間５４がある。

実施例において、ビーカ４５の上端をブラケツ
ト３９の〓間４３に係合する。この状態で、るつ
ぼを配置するかまたは鋳込後に回収する際に、ビ
ーカが通り易いように、〓間４３を細長いノツチ
状にする。試料の溶融コイル５および鋳込ボート
の予熱コイル３６はこれらのコイルの間で、同様
に銅管から構成され高周波発生器２０と共にフレ
ーム１の内側に配置された接続部５５を介して直
列に接続する。管状の導電体内部の水の循環によ
り２つの上記コイル冷却する。矢印で示したよう
に中心線１８の周りでるつぼの構造体の可動装置
の振動運動ができるように、延長部の管１９の端
部を銅製の柔軟なパツキング５６により接続部の
固定管５５に接続し、同様に柔軟な継手５７、例
えば冷却循環の気密を保つゴムで囲む。

次に、分析試料を調整する装置の基本操作法を
述べる。

コイル５を発生器２０で与える高周波電流（数
メガヘルツ）により励起すると、誘導電流の同期
化は白金合金製の外部容器３０の水準で行われ、
輻射により基本操作される熱交換で、ガラス状炭
素製の内部容器３１の温度と迅速に釣合せる。内
部容器の間接的電気加熱により中に含まれる試料
（例えば、リチウムテトラボレートのような強く
酸化する希釈剤を一定割合で混合した試料）を構
成する物質５８を望み通りに溶解できる。この溶
解は、るつぼを揺動すると速くなり、白金だけの
るつぼを使用する従来の実施例（数分程度）より
も著しく速い。

一旦溶解すると、可動部を十分に回転させて
（約120゜）、鋳込に対してるつぼの揺動を自動化す
る。

FRXによる分析のための固体試料または原子
吸収または例えばプラズマのSEOによる分析の
ための液体試料を調整しようとする場合、鋳込段
の選択について、２つの可能性がある。

第１の場合、取りはずし可能な部分３３はるつ
ぼの下にあり、ビーカ４５はノズル４４による空
気の送風を妨げないように取出される。

約２秒で鋳込を終了すると直ぐに、コイル３６
の電圧を失わせて、その瞬間からノズル４４から
吹出る冷風によつて、ボートの中でビートを迅速
に固化する。

ボートは手を使つてピンセツトでつかみ、分析
に供されるビードはボートをひつくり返すだけで
回収する。

第２の場合、連結手段４１を引離すように上部
の部分３３をブロツク３７による簡単な牽引で引
出し、図示外のＵ字状の管状安全機を端子４２に
配置して電気循環路に用い冷却水の内部循環を確
保する。

一定量の酸性溶液H₂O−HClと磁気スターラ４
７を含むビーカ４５を、〓間４３の奥に操作部５
３により押込む。

鋳込の際に、液４６を効果的に撹拌するよう
に、磁気かきまぜ機４８を運動させて、回転スタ
ーラ４７を動かす。溶解物質の試料５８をビーカ
に流し込み室温で溶液４６と接触させて細分する
ようにかきまぜて分散を容易にし酸性溶液にす
る。かきまぜ機を自動的に分離した後、ビーカを
引出して加熱溶解を終了後、原子吸収またはICP
特にプラズマSEOにより分析するための試料を
採取する。

ガラス状炭素製の内部るつぼは鋳込を酸性溶液
中で行う場合に必要であり、FRXのためのビー
ド調整のためのボートで鋳込む場合は厳密には必
要ではない。この場合は、るつぼ内の溶解物質の
全部をボートに回収する必要は必ずしもないから
である。

しかし、別の理由、例えば試料を構成する溶解
物質が劣化し易い性質である場合に白金が変質す
ることがないようにする等の理由で内部容器を保
持することができ、特にこの物質が亜鉛のような
金属または還元相を含む場合に有効である。炭素
製の容器からのビードの鋳込は、鉄およびさらに
一般的には酸化可能の試料元素すべてについて分
析の結果に一定の分散を生じさせる。これは炭素
の存在による還元雰囲気が溶剤の酸化成分、例え
ばリチウムボレート（Li₂B₄O₇）等の試薬の酸化
を若干拘束することができるからである。この拘
束は溶媒を含むビーカに鋳込む場合に勿論見出さ
れるが、これらの影響による乱れは酸性溶液中の
標準化作用のため殆ど皆無である。

常にガラス状炭素製の内部容器を必須とする場
合、白金製の外部容器３０に関しては同じではな
い。これには理由がある。

主な理想は誘導溶解による分析試料の調整装置
が一般に白金るつぼ一炭素るつぼの臨時交替をう
まく適合しないためである。この種の装置では、
白金るつぼを炭素るつぼで置換することおよびそ
の逆は難しい。その理由は誘導コイルを連結する
高周波発生器が、構造によつて、しかも一般に白
金による一定の性質の電機子にしか同調しないこ
とにある。これらの状態では、発生器は炭素製電
器子に対しては同調しない。上記のような多価装
置の場合、実際上、強制的に白金製にする必要の
ある鋳込みボートの予熱コイルを、いざという時
は供給するので、前述のようなことはあり得な
い。

２個の発生器の装置を具えると、確かに問題を
別の方法で解決することができるが、これには欠
点があり、特に装置の費用が著しく増える。

他の理由は、白金製の外部容器が型にはまつて
いるため、炭素製内部容器が大気接触により熱酸
化する危険を防ぐことにある。また、別の解決法
として炭素製るつぼを中性雰囲気中に配置するこ
とができるが、複雑になる欠点があり、１つの解
決に複数の別の欠点を生じさせることになる。

さらに他の理由は安全性の機能に在り、これ
は、比較的自然の脆性を有するガラス状炭素製容
器は穿孔または破損の危険があるのに対して、白
金製外部容器はこれを補う。

既に述べたように、本発明の決定的な長所の１
つは誘導による加熱るつぼに溶解希釈する分析機
の試料調整装置の応用範囲を広げたことである。

この長所は鋳込段階で変更が可能なために得ら
れ、本発明の特徴は正に、この変更により、連結
された２層あるいは別々の嵌合可能な２個の容器
にあり、白金とガラス状炭素の複合したるつぼに
ある。

特に別々の嵌合可能な２個の容器で実現する場
合、複合るつぼに直接由来する他の長所は、収益
にあり、特に、試料溶解の統一的費用を水準を節
約できることにある。

白金単独のるつぼによる上記方法（フランス国
特許第2381303号）では、白金加工者による使用
済のるつぼの回収は金属の価格の約75％で行われ
る。従つて利用者はるつぼの価格の1/4を理論的
に失い、このるつぼを用いて実現される多数の溶
解用の工業費用がこれに加わる。このようにし
て、溶解の元価における白金の影響は、貴金属の
実際の相場でフランスでは10フラン以上に正当評
価される。

本発明の特性に一致する複合るつぼで実現され
る実施例では、厚さ１mmのガラス状炭素製の内部
容器のために、取替える前に、20回以上溶解を行
うことができる。白金製容器の改善された耐久
性、および白金に比較してガラス状炭素容器の比
較的僅かな費用を考慮すると、試料溶解の単価に
おけるるつぼの影響を約70％減らす。

本発明は図面に基づく実施例に制限されるもの
ではなく、鋳込段階に関して溶解用の複合るつぼ
に多くの変更例を示すことができる。

また、複合るつぼはどんな幾何学的形状もとる
ことができる。るつぼを２個の嵌合可能な容器で
考案する場合、その幾何学的形状は、構成する容
器が分離し易く、新しく組合せられるように決め
るのが好ましい。最も有利な形状は円筒状であ
り、コイル軸のまわりを回転する方が好ましく、
しかも、コイルの〓間を最小にし従つて電磁結合
を最適化し、その結果るつぼの加熱の電気効率を
最適にすることができる。

同様に、内部容器は外部容器より僅かに高く
（例えば数mm）、つかみ易く、また外部容器に入れ
易く、あるいは回収し易い。このような配置に加
えて、鋳込工程で白金容器の縁にに溶解物質の鋳
ばりを残す危険が避けられ、特に、試料を構成す
る全量の回収を複雑にすることがない。

また、嵌合した２個の容器は容器間に単純な機
能上の遊び、または一層重要な分離空間を示す。
この場合、フランジ２３に類似のフランジを内部
容器に用意すると有利である。このフランジは外
部容器２２と共同して、分離空間の空気を密閉
し、外壁の酸化によつて炭素製容器が時間尚早に
変質することを防げるようにする。

鋳込段階については、FRX分析用のビードの
分離に取つて置いた引込められる部分３３を、上
記実施例のように取り外せるようにするか、単に
支持ブラケツト３９の上に転置することができ、
ビーカに鋳込可能にするため〓間４３を解放する
ようにする。この場合、取外せる連結部４１と４
２を、図面で示した（符号５６−５７）と同様の
柔軟な継手の一組の銅のパツキングに替えること
ができる。

なお、本発明の装置は強制的に多価である必要
はなく、例えば原子吸収またはプラズマのSEO
に当てる溶媒中に単に溶解した試料の調整に専用
の装置であつてもよい。

この場合、取外せる部分３３、支持ブラケツト
３９および送風ノズル４４を含む上部ユニツト３
２は簡単に除去される。

また、多価装置の場合、取外せる部分３３が引
込んでいるときに端子４２を短絡させる図示外の
安全機を、複数の同等の物で置換することがで
き、例えば、簡単な３経路の仕切弁を予熱コイル
３６を溶解コイル５に連結した接続部５５に配置
する。

同様に、平たい誘導コイル３６を複数の他の同
等の物で代用し、鋳込ボートを予熱する。

適当する溶媒は勿論、溶解すべき試料の性質に
依存する。場合によつては、やや酸性の水だけで
なく、中性の水または適切な溶液となる媒質を用
いることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明実施例による装置の溶解コイルの中
心線を通る垂直面での縦断面図である。 １……フレーム、２……前面、３……溶解段、
４……鋳込段、５……誘導コイル、６，１８……
中心線、７……溶解るつぼ、８……支持板、９…
…蓋、１０……固定部、１１……横木、１２……
管状軸、１３……軸受、１４……電動機、１５…
…有歯ピニオン、１６……伝導鎖、１７……電子
制御装置、１９……延長部、２０……高周波電流
発生器、２１……埋込金部、２２……ジヤケツ
ト、２３……フランジ、２４……空間部、２５…
…ヒンジ、２６……弁、２８……支柱、２９……
クリツプ、３０，３１……容器、３２，３４……
ユニツト、３３……機能部、３５……鋳込ボー
ト、３６……コイル、３７……ブロツク、３８…
…支え面、３９……ブラケツト、４０，５０……
リブ、４１……連結手段、４２……端子、４３，
５４……〓間、４４……ノズル、４５……ビー
カ、４６……水、４７……スターラ、４８…かき
まぜ機、４９…台、５１……床、５２……バン
ド、５３……操作部、５５……接続部、５６……
パツキング、５７……継手、５８……試料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高周波発生器の電流を供給誘導するコイル、
   およびこのコイル内に配置され試料を構成する溶
   解すべき混合物を収容するためのるつぼを設けた
   溶解段およびるつぼから流出する溶解物質を受取
   り試料調整を完了するための容器を設けた下部鋳
   込段の２段を重ね合せて支えるフレームを具えた
   分析機の試料自動調整装置において、該るつぼの
   構造が分離できる同心の２層から成り、外層は貴
   金属製であり、内層は砕けやすくないガラス状炭
   素のような耐火物製で、熱の良導体であり試料の
   構成物質に関して非湿潤性を示すことを特徴とす
   る分析機の試料自動調整装置。 ２ るつぼを構成する外部容器が白金または白金
   の合金製である特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３ るつぼを、一方を他方に嵌合する別々の２個
   の容器で構成する特許請求の範囲第１項又は第２
   項に記載の装置。 ４ 鋳込段に用意した収納部が磁気かきまぜ機を
   有し、このかきまぜ機の上に溶解物質を受入れる
   容器を配置し、前記容器が溶解物質の溶解に適し
   た溶媒を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ５ 鋳込段が、溶媒を含む容器の上に、高周波発
   生器の電流を供給誘導する加熱手段、および該加
   熱手段の上に配置した貴金属製の鋳込ボートを有
   し、かつ前記加熱手段を装置のフレームに取りは
   ずし可能なように取付ける特許請求の範囲第１項
   から第４項のいずれか１項に記載の装置。 ６ 鋳込ボートを支える誘導加熱手段を、らせん
   構造の平たいコイルで構成し、取外し可能な継手
   を介して高周波発生器に連結する特許請求の範囲
   第５項記載の装置。 ７ るつぼを取り囲む垂直コイルおよびボートを
   支える平たいコイルを高周波発生器の出力側に直
   列接続し、コイルを銅管の巻線で構成し、銅管の
   内部に冷却水を循環するための手段を用意する特
   許請求の範囲第６項記載の装置。