JPH04501602A - 原子吸光光度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 原子吸光光度計 技術分野 本発明は、 （ａ）　線スペクトルを発する第１光源と、（ｂ）　測定光束を発生させ、この 測定光束に試験空間を貫通させ、光電検出器へ導くような光学装置と、 （ｃ）　測定光束が貫通する霧化範囲内で試料の成分が原子の形態をとるように 、試料を霧化させるために試験空間内に備えられた霧化装置と、（ｄ）　連続ス ペクトルを発し、光束の発生点となる第２光源と、 （ｅ）　第２光源からの光束が基準光束として、測定光束（１８）の光路内に入 射するように光束を通す光束分割器（ビームスプリッタ）と、（ｆ）　２つの光 源（１６，７０）を交互に切替えられるような切替手段と を含む原子吸光光度計に関するものである。

原子吸光光度計は、試料中の請求める元素の量または濃度を測定するために用い る。この目的のため、線スペクトル光源、たとえば中空陰極ランプから、測定光 束を光電検出器へと導く。この測定光束の光路には、霧化装置が取付けられてい る。この霧化装置内で、試料はその成分が原子状態となるように霧化される。測 定光束は請求める元素の共鳴線を含んでいる。測定光束内のこの共鳴線は、原子 煙霧中の、元素の原子によって吸収され、理想的な場合には試料中に含まれる他 の元素は測定光束に影響を及ぼさない。従って、測定光束は減衰し、このような 減衰は測定光束の行程内にある元素の原子の数について、つまり試料中の請求め る元素の濃度または量についての目安を提供する。しかし、測定光束が受ける吸 収は、ただ単にめる元素の原子によって行われるだけではない。たとえば、分子 によって光が吸収される「バックグラウンド吸収（潜在吸収）」がある。このバ ックグラウンド吸収は、とくに高感度測定の場合には補整しなくてはならない。

霧化装置としては火焔を用いることができ、これに試料を溶液の形で噴射する。

しかし、高感度測定のためには電熱式霧化を用いるとよい。すなわち、試料を炉 内に入れ、電流を通して高温加熱する。これによって試料は炉内でまず乾燥し、 次に灰化し、最後に霧化する。炉内には「原子煙霧」が形成され、その中ではめ る元素は原子の形で存在する。この炉内に測定光束を通す。炉は各種形態のもの を用いることができる。通常は黒鉛製のものを使用する。

バックグラウンド吸収量の測定と補整のためには、主として２つの方法がある。

その１つでは、線スペクトル光源からの測定光束と交互に、スペクトル線幅に対 して帯域幅の太きい連続スペクトル光源からの基準光束に、火焔または原子煙霧 中を通過させることにより、原子吸光とバックグラウンド吸収による測定光束の 吸収が起こり、一方、基準光束の吸収は、実際にはバックグラウンド吸収のみに よって定まる。

バックグラウンド吸収を測定するもう１つの方法は、ゼーマン効果に基づくもの である。すなわち、試料上に磁界を設定することによって、試料中の目的とする 元素の吸収スペクトルが測定光束のスペクトル線に対して移動し、磁界の試料中 では原子吸光は行われず、バックグラウンド吸収だけが測定される。磁界を入れ たり、切ったりすることによってバックグラウンド吸収に応じて補整される原子 吸光量を測定できる。

本発明は連続スペクトル光源からの基準光束によってバックグラウンド吸収を測 定するための原子吸光光度計に関するものである。

背景技術 線スペクトル光源から測定光束が出され、それが電熱式霧化のための火焔または 炉内を通過して、検出器に導かれるような原子吸光光度計、および目的とする元 素の線スペクトルを含む測定光束と交互に、連続スペクトル光源からの基準光束 が有効に働くような原子吸光光度計が知られている。このような基準光束は光束 分割器によって測定光束の光路に照射される。この場合、光束分割器は通常は半 透明鏡である。この鏡には均等に分けられた反射面と透明面があり、測定光束の ５０％は透明面部分を通過し、基準光束の５０％は反射面部分を測定光束の方向 に反射される。測定光束と基準光束の交替は２つの光源を切替えることによって 行う。

このような既知の装置では各光束は５０％ずつ減衰する。

このためにＳ／Ｎ比（信号対雑音比）が低下し、これは高感度測定にとっては致 命的である。

ＤＥ−Ａｓ　１９６４４６９によって、１つの原子吸光光度計が知られている。

この原子吸光光度計では唯一の、線スペクトル投射器として形成された放線投射 源から光線が発せられ、試料を通過する光線は縦方向ゼーマン効果によって周波 数変調される。この既知の原子吸光光度計には電磁石の磁極片の間に中空陰極ラ ンプが、設けられている。磁極片のうちの１個には孔があり、ここを測定光束が 通過する。そのあと測定光束は霧化装置の役を果たす火焔とモノクロメータを通 過し、光電検出器へと導かれる。電磁石は電流を入れたり切ったりでき、電磁石 の大切時の信号の差からバックグラウンド吸収に応じて補整された試料原子の原 子吸光度を測定することができる。電磁石の巻線は磁極片上にある。

既知の原子吸光光度計の場合、線スペクトル光源の発光スペクトルはゼーマン効 果によって周期的に移動し、発せられる光は周波数変調されるが、試料の吸収ス ペクトルは変調されない。

入切する電磁石の磁界を、光源の代わりに霧化装置に、つまり霧化された試料上 に設定した装置が、ＤＥ−ＰＳ　２１６５１０６によって知られている。この場 合、霧化装置は火焔である。

磁界は測定光束の進行方向に対して垂直に設定されている。

「横方向」ゼーマン効果によって吸収スペクトルは分裂し、測定光束の発光スペ クトルと試料の吸収スペクトルは相対的に移動する。磁界を入れたり切ったりす ることによって請求める元素の原子による原子吸光と、非特異的パックグラウン ド吸収を区別することができる。

横方向ゼーマン効果によって、スペクトルは、磁界を切った場合の関連スペクト ルの移動しない波長に対応するような波長をもつ中央スペクトルと、高い波長と 低い波長へ移動した側方スペクトルに分裂する。中央スペクトルと側方スペクト ルでは偏光が異なっている。従って、中央スペクトルの影響を偏光子によってな くすことができる。しかし、このような偏光子によって光損失は５０％となる。

バックグラウンド吸収がすばやく変化するときは、ゼーマン効果を利用したバッ クグラウンド吸収の補整は困難である。

電磁石の自己インダクタンスのために磁界の大切頻度に限界があるからである。

発明の開示 本発明の課題は、はじめに述べたような装置でバックグラウンド吸収の測定をき わめて柔軟に行うことができ、上記のような状況で最適の信号水準で作業を行え るよう保証することにある。

本発明によれば、このような課題は、選択に応じて、光束分割器を光路から動か せるようにすることによって達成される。

選択によって、バックグラウンド吸収の測定と補整を連続スペクトル光源によっ て行うことができ、この場合、測定光束の減衰を考慮に入れる。しがし、たとえ ば高感度を達成しようとするときは、完全無減衰測定光束を用いることができ、 基準光束の入射は行わない。またバックグラウンド吸収がとくにすばやく変化し ないときには測定光束を光束分割器によって付加的に減衰させることなく、ゼー マン効果を利用してバックグラウンド吸収の測定を行うことができる。縦方向ゼ ーマン効果を利用するときは、当初の線スペクトルのところには吸収スペクトル に現れず、横方向ゼーマン効果の場合に必要な偏光子による光減衰もなくなる。

本発明の各態様は従属請求項に述べた通りである。

本発明の１つの実施例を、以下に添付図面を用いて詳しく説明する。

図面の簡単な説明 図は、バックグラウンド吸収を縦方向ゼーマン効果を用いて補整するような原子 吸光光度計の構造を略図で示したものである。

発明の好ましい実施例 図は原子吸光光度計の略図である。

原子吸光光度計にはケース１０があり、この中にランプ、光学装置および感光性 検出器が設けられている。ケース１゜は試験空間１２を形成している。試験空間 １２内には、霧化装置１４が取付けられている。

原子吸光光度計には、第１の光源１６として中空陰極ランプ１６がある。光源１ ６は線スペクトルを発し、これは一定の、目的とする元素の共鳴線に対応してい る。光源１６からは測定光束１日が出る。測定光束１８は平面鏡２ｏによって方 向を変えられ、凹面鏡２２によってケース１ｏの孔２４を通り、試験空間の中央 に集められる。測定光束はそのあと孔２４と１列に並んだケース１０の孔２θを 通過し、第２の凹面鏡２８へと導かれる。測定光束１８は第２の凹面鏡２８から 、平面鏡３０を経てモノクロメータ３４の入口スリット３２に集められる。モノ クロメータ３４の出口スリットの後には光電検出器３８がある。光電検出器３８ の信号は、信号処理回路４０へ送られる。

霧化装置１４には、電熱式霧化のための炉があり、このうち第１図には本来の炉 体４２だけが示されている。また試料のところに磁界を発生させるための切替え 可能な電磁石４４が含まれている。電磁石４４には、２個の１列にそろった磁極 片４６と４８があり、その間に炉体４２が設けられている。

磁極片４６と４８には、１列にそろった孔５ｏと５２がある。

孔５０と５２は、炉体４２の縦孔５４と１列にそろっている。

測定光束１８は、孔５０と５２および炉体の縦孔を通過する。

磁極片５０と５２は、コイル取付部５６と５８を備えている。

このコイル取付部５６と５８に、電磁石４４のコイル６０と６２が巻付けられて いる。６４は炉体４２に電流を通すネット部である。図に示されたように、電流 は測定光束１８の進行方向に対して横方向に供給され、筒状炉体４２を周囲方向 に流れる。電磁石４４．は、磁界を交互に入れたり切ったりできるように、磁石 制御部６６によって制御される。電磁石４４の磁界は、炉体内の試料のところで は測定光束１８の進行方向に走っている。従って、磁界を入れると試料原子上で は縦方向ゼーマン効果が生じる。つまり、試料原子の吸収スペクトルは２つの線 スペクトルに分裂し、当初の吸収スペクトルの方へ移動する。当初の吸収スペク トルの波長のところでは試料の原子吸光はもはや行われない。従って請求める元 素の原子も測定光束１８を吸収することはない。この測定光束は、その元素につ いて、移動しない共鳴線だけを含んでいるからである。そこで、磁界を入れた場 合にはバックグラウンド吸収だけが測定される。磁界を入れたり切ったりして測 定することによって、バックグラウンド吸収について補整した純粋原子吸光だけ を測定することができる。電磁石４４の大切のサイクル操作は、この目的のため に導線６８を通じて信号処理回路４０に与えられる。縦方向ゼーマン効果を用い ることによって、光路内の偏光子は不要となり、有効信号は向上する。

ケース１０内には、連続スペクトルを発する第２の光源７０がある。この第２光 源は重水素ランプである。第２光源７０は、光束７２を送り出す。第２光源７０ のこの光束７２は光路内にあり、選択に応じて切替えることのできる光束分割器 ７４を経て、測定光束１８の光路に向けることができる。

第１光源１６と第２光源７０は、すばやく交互に切替えることができ、第１光源 （中空陰極ランプ）１６からの線スペクトルの測定光束１８、または第２光源（ 重水素ランプ）からの連続スペクトルの測定光束が交互に炉体内に形成された原 子煙霧内を通過する。この状態で光束分割器７４を入れ、電磁石を切る。第１光 源のごく狭いスペクトルの吸収と、線スペクトルに比べて幅が広く、モノクロメ ータ３４によって定められた連続スペクトルの吸収とを交互に測定することによ って、バックグラウンド吸収を測定することができる。第１光源１６と第２光源 ７０の切替は、周波数５００ヘルツ以上、できれば１０００ヘルツで行う。連続 スペクトルを発する第２光源を基準光源とすることによって、ゼーマン効果を用 いて、電磁石４４によって把握できないようなバックグラウンド吸収の相対的に 敏速な変化を測定することができる。電磁石４４は、かなり不活発であり、原子 吸光度測定とバックグラウンド吸収測定の切替頻度には、限界がある。縦方向ゼ ーマン効果を用いることによって、光路内の偏光子は不要となる。

従って、電磁石を切ったあとは、原子吸光光度計は連続スペクトルを発する第２ 光源７０で作動し、偏光子と光束分割器７４による二重の光減衰は起こらない。

また、電磁石４４を切り、同時に光束分割器７４を光路から取外すこともできる 。しかし、この場合には、バックグラウンド補整なしで、測定光束の光度をいっ ばいにして行われる。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８の規定による補正書）平成２年９月１８日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）線スペクトルを発する第１光源（１６）と、（ｂ）測定光束１８を発 生させ、この測定光束（１８）に試験空間（１２）内を貫通させ、光電検出器（ ３８）へと導くための光学装置（２０、２２、２８、３０、３４）と、 （ｃ）測定光束（１８）が貫通する霧化部分内で、試料の成分が原子の形態とな るように試料を霧化するため、試験空間内に配置した霧化装置（１４）と、 （ｄ）連続スペクトルを発し、光束（７２）を送り出す第２光源（７０）と、 （ｅ）第２光源（７０）からの光束を基準光束として測定光束（１８）の光路内 に入射させるような光束分割器（７４）と、 （ｆ）２つの光源（１６、７０）を交互に切替えることのできる切替手段 とによって構成される原子吸光光度計において、（ｇ）光束分割器（７４）が、 選択によって、光路から取外すことができることを特徴とする、原子吸光光度計 。
2. ２．測定光束の線スペクトルと、試料中の、目的とする元素の吸収スペクトルを 反対方向に移動させるための付加装置を含むことを特徴とする、請求項１記載の 原子吸光光度計。
3. ３．前記装置が、霧化された試料のところで磁界を発生させるような入切可能な 電磁石によって形成されることを特徴とする、請求項２記載の原子吸光光度計。
4. ４．電磁石によって発生させた磁界が測定光束の方向と平行に走り、縦方向ゼー マン効果によるスペクトル分裂が行われることを特徴とする、請求項３記載の原 子吸光光度計。