JPH0583865B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、るつぼ内に金属やセラミツクスの試
料を入れ、前記るつぼに直接通電して前記試料を
融解し、そのとき発生するガスを分析して試料中
に含まれる元素を分析する方法に関する。

＜従来の技術＞ 一般に、るつぼを用いた試料中の元素の分析に
おいては、Sn、Ni、Fe、Pt等の金属をフラツク
ス（融剤）として予めるつぼ内に入れておき、ま
ずるつぼに分析時より大なる電力を長時間印加し
てるつぼ及びフラツクスの脱ガスを行ない、次い
で試料を前記るつぼ内に投入し、再びるつぼに電
力を印加して該試料をフラツクスの存在下で溶融
するようにしている（第７図参照）。

このようにフラツクスを用いた場合、試料内
の元素とフラツクスとを結合させ所謂合金状態と
することにより融点を下げ、元素をガスとして抽
出し易くなること、溶融された試料とフラツク
スとが混じり合うことにより、粘度が下がり、ガ
ス等の抽出が促進されること、Mn等の金属に
おいては、高温（2500〜3000℃）になると、その
金属蒸気は他の金属蒸気と再結合する所謂ゲツタ
ー現象を生ずるが、このような場合フラツクスと
してSnを用いその蒸気圧を高くすることによつ
て前記ゲツター現象の発生を効果的に防止するこ
とができ、ガス等の抽出が円滑に行なわれる、等
の効果があり、該分析におけるガス抽出の円滑
化、効率化が図られる。

しかしながら、従来のこの種分析においては、
フラツクスを脱ガス開始時からるつぼ内に入れこ
れを大電力で長時間加熱しているので、例えば
Snの如き低融点、低沸点のフラツクスにおいて
は、加熱溶融中に激しく飛散し、又、Ni、Fe、
Pt等のフラツクスでは加熱溶融中にるつぼに浸
透したり飛散する等して、分析時に融剤としての
機能を十分に果すことができず、その結果、ガス
抽出が円滑に行なわれず、分析に重大な影響を及
ぼすことがあつた。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 本発明は、上述の事柄に留意してなされたもの
で、分析に際してるつぼ内に予め投入されるフラ
ツクスが加熱によつて過剰に飛散したり、るつぼ
に過剰に浸透する等しないようにしてフラツクス
の融剤としての機能を十分に発揮させ、これによ
つて試料中の元素分析を円滑かつ精度よく行なえ
るようにすることを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 上述の目的を達成するため、本発明において
は、まず、るつぼのみを2500℃〜3000℃の高温で
加熱して一次脱ガスを行ない、次いでフラツクス
を前記るつぼ内に投入し前記一次脱ガス時よりも
低い2000℃〜2500℃で加熱して二次脱ガスを行な
うようにしている。

＜作用＞ このように、最初にるつぼのみを分析時の温度
より高温（2500℃〜3000℃）に加熱して一次脱ガ
スを行ない、次にフラツクスをるつぼ内に投入し
一次脱ガス時よりも低温（2000℃〜2500℃）で加
熱することにより、フラツクスの加熱時間を少な
くし、かつ、加熱温度を下げることができるの
で、フラツクスの飛散やるつぼへの浸透がきわめ
て低減される。その結果、フラツクスは分析時に
おいて融剤としての機能を十分に果たすすること
ができるのである。

＜実施例＞ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図乃至第４図は、本発明方法を実施するた
めの試料中の元素分析装置、特に、るつぼ内にフ
ラツクスＦ及び試料Ｓを投入する投入装置近傍を
示すものである。

１０は抽出炉本体１によつて固定された上部電
極、２０はシリンダー２によつて昇降駆動される
下部電極である。上部電極１０にはるつぼＣの開
口縁に接触する電極面１１が、また、下部電極２
０にはるつぼＣの底に接触する電極面２１がそれ
ぞれ形成されていて、両電極面１１，２１間でる
つぼＣを挾持し、該るつぼＣに直接通電してジユ
ール熱を発生させ、るつぼＣ内に収容した試料Ｓ
をフラツクスＦの存在下で溶融し、発生したガス
を不活性のキヤリアガスにのせて図外の分析計へ
と送り出すよう構成されている。１２は上部電極
１０内に設けられた降下孔である。

３０は前記上部電極１０の上部に設けられる投
入機ブロツクで、その前面側（第２図におけるＸ
側）から後面側（同じくＹ側）に亘つて水平に貫
通する互いに平行な２つの横孔３１，３２と、上
面側（第２図におけるＵ側）から下方（第２図に
おけるＶ側）に向い横孔３１，３２とそれぞれ交
わる上部堅孔３３Ｕ，３４Ｕと更に下方に向つて
延び合流して１つの垂直孔３５を形成する下部堅
孔３３Ｄ，３４Ｄとが開設されている。尚、上、
下部堅孔（３３Ｄと３３Ｄ、３４Ｕと３４Ｄ）を
あわせたものを単に堅孔（前者は３３、後者は３
４）と称する。

又、垂直孔３５は前記上部電極１０の降下孔１
２と連通している。そして、これら堅孔３３，３
４、垂直孔３５、降下孔１２は後述するローダ４
０Ｆ，４０Ｓによつて投下されるフラツクスＦ、
試料Ｓが通過するための孔であるとともに、前述
のキヤリアガスの流通路としての機能をも有して
いる。

４０Ｆ，４０Ｓは前記横孔３１，３２内に嵌入
装着されるローダで、後述する投入部から投入さ
れるフラツクスＦ、試料Ｓを一時的に保持し、更
に前記堅孔３３，３４、垂直孔３５、降下孔１２
を介して前記フラツクスＦ、試料ＳをるつぼＣ内
に投入するものである。両ローダ４０Ｆ，４０Ｓ
は同一部品より成り同一構成とされるため、便宜
上、試料側のローダ４０Ｓについてのみ説明す
る。

４１はガイド軸で前端にはフランジ４１ａを有
し、後端には雄ねじ部４１ｂ、切込み部４１ｃが
形成されている。そして、軸中間部には直径方向
に保持孔４１ｄが貫設されている。４２は前記ガ
イド軸４１に対しスライドし得るように套嵌され
た筒状シヤツタで、その前端にはばね受け４２ａ
が設けられ、後端には連結棒４３が支持ピン４４
を介して接続されている。そして、筒状シヤツタ
４２の外周壁４２′の180°異なつた位置には上部
長孔４２ｂと下部開口４２ｃとが開設されてい
る。４５は前記ガイド軸４１の段部４１ｅと筒状
シヤツタ４２のばね受け４２ａとの間に介装さ
れ、筒状シヤツタ４２をＹ方向に押圧付勢するば
ね、４６はガイド軸４１の雄ねじ部４１ｂに螺着
され筒状シヤツタ４２のＹ方向への抜けを防止す
る抜け止め環、４７はＯリングである。

上述のように構成されたローダ４０Ｓは前記投
入機ブロツク３０の横孔３２内に嵌入装着され、
止めねじ４８によつて投入機ブロツク３０に固定
される。そして、ガイド軸４１の保持孔４１ｄの
上部側は筒状シヤツタ４２の上部長孔４２ｂを介
して上部堅孔３４Ｕと常時連通しているが、保持
孔４１ｄの下部側は筒状シヤツタ４２の周壁によ
つて閉塞されており、前記筒状シヤツタ４２をＸ
方向へ所定距離スライドさせたときのみ下部開口
４２ｃを介して下部堅孔３４Ｄの上方側と連通す
るように、保持孔４１ｄ、上部長孔４２ｂ及び下
部開口４２ｃが位置決めされている。また、支持
ピン４４はガイド軸４１の切込み部４１ｃによつ
て案内保持され、筒状シヤツタ４２の回転を防止
するように構成されている。

５０Ｆ，５０Ｓは前記ローダ４０Ｆ，４０Ｓの
筒状シヤツタ４２を互いに独立して水平方向にス
ライドさせるためのシリンダで、投入機ブロツク
３０の後面側に設けられ、各ロツド５１Ｆ，５１
Ｓはローダ４０Ｆ，４０Ｓの連結棒４３にそれぞ
れ接続されている。

６０は投入機ブロツク３０の上方に設けられる
投入部で、フラツクスＦ、試料Ｓを前記ローダ４
０Ｆ，４０Ｓに投入するもので、例えば次のよう
に構成されている。６１は投入機ブロツク３０の
上面に形成された係合部３６，３７によつて固定
されるベース板で、フツ素樹脂等表面が滑らかな
樹脂材より成る。このベース板６１の上面には凸
平面６１ａ、凹平面６１ｂが互いに隣接するよう
形成され、凸平面６１ａの端部には傾斜部６１
a′が形成されている。また、凹平面６１ｂには、
投入機ブロツク３０の上部堅孔３３Ｕ，３４Ｕに
連通する開口６１b′，６１b′が開設され、それぞ
れの開口６１b′，６１b′の周囲にはＯリング溝６
１b″，６１ｂ″が設けられている。６２，６２は
Ｏリングである。

６３は前記ベース板６１の凹凸面上をスライド
し、前記開口６１b′，６１b′を開閉する板状シヤ
ツタである。この板状シヤツタ６３の下面には前
記ベース板６１の凹凸面と略同形状の凹平面６３
ａ、凸平面６３ｂが形成されている。そして、凹
平面６３ａには、前記ベース板６１の凹平面６１
ｂに形成された開口６１b′，６１b′に対応して開
口６３a′，６３a′が開設されている。６３ｃはシ
リンダ７０のロツド７１が接続される連結部で、
例えばロツド７１の端部を嵌着するように凹入部
６３c′が形成されている。

６４は押え部材で、その平面部６４ａにはフラ
ツクスＦ、試料Ｓの投入口６４b′，６４c′を備え
た投入筒６４ｂ，６４ｃが立設され、更に前記平
面部６４ａの両側には下方へ垂直に延びるスカー
ト部６４ｄ，６４ｄが形成されている。前記スカ
ート部６４ｄ，６４ｄは前述のベース板６１、板
状シヤツタ６３の側部を規制するものである。

６５は押え板で、その平面部６５ａには前記投
入筒６４ｂ，６４ｃがそれぞれ貫挿する孔６５
ｂ，６５ｃが設けられると共に、両側部にはフツ
ク部を有する係止具６５ｄ，６５ｄが設けられて
おり、該係止具６５ｄ，６５ｄは投入機ブロツク
３０の上面に立設された一対のガイド６６，６７
に設けられた止め金６６ａ，６７ａと係合するよ
う構成されている。前記ガイド６６，６７は板状
シヤツタ６３の横方向のズレを防止するものであ
る。６８は押え板６５と押え部材６４との間に介
装されるばねであり、このばね６８，６８の下方
への押圧力により押え部材６４が板状シヤツタ６
３の上面部６３ｄに押しつけられ、前記板状シヤ
ツタ６３と一体的にスライドする。なお、６９は
投入機ブロツク３０の上部堅孔３３Ｕ，３４Ｕの
上部入口周面に形成されるＯリング溝３８，３９
に嵌着されるＯリングである。

次に、上述のように構成した装置の作動につい
て、第５図及び第６図をも参照して説明する。

(1) 初期状態においてはローダ４０Ｆ，４０Ｓの
それぞれの筒状シヤツタ４２，４２の下方開口
４２ｃ，４２ｃはいずれも下部堅孔３３Ｄ，３
４Ｄの上部側とは非連通の位置にあるため、前
記筒状シヤツタ４２，４２は閉状態となつてい
る。一方、板状シヤツタ６３もその開口６３
a′，６３a′がベース板６１の開口６１b′，６１
b′と非連通の位置にあるため、閉状態となつて
いる（第５図Ａ参照）。

(2) 次にシリンダ７０が動作して、第２図のＸ方
向に板状シヤツタ６３が所定距離スライドする
と、前記開口６３a′，６３a′と６１b′，６１
b′とは連通状態となり、板状シヤツタ６３は開
状態となる。その結果、投入筒６４ｂ，６４ｃ
−開口６３a′，６３a′−開口６１b′、６１b′−
上部堅孔３３Ｕ，３４Ｕ−保持孔４１ｄ，４１
ｄは連通状態となる。勿論このとき筒状シヤツ
タ４２，４２の下方は閉状態である（第５図
Ｂ、第２図参照）。

上述のように、板状シヤツタ６３がスライド
するとき、該シヤツタ６３の下面及びベース板
６１の上面には凹凸面が形成されているため、
ベース板６１のＯリング溝６１ｂ″，６１ｂ″
内に設けられているシール用のＯリング６２，
６２は前記板状シヤツタ６３の下面に擦られる
ことがない。

(3) 上記板状シヤツタ６３が開状態にあるとき、
投入口６４b′，６４c′からそれぞれフラツクス
Ｆ、試料Ｓを投入すると、これらフラツクス
Ｆ、試料Ｓはガイド軸４１の保持孔４１ｄ，４
１ｄの下方側が閉じていることにより、ローダ
４０Ｆ，４０Ｓ内に一時的に保持された状態と
なる（第５図Ｂ参照）。

(4) 次いで、下部電極２０をシリンダ２によつて
下降させ、分析用のるつぼＣを電極面２１上に
載置し、シリンダ２を上昇させて上部電極１０
と下部電極２０との間にるつぼＣを挾持させる
ようにして、両電極１０，２０を閉じる。

そして、図外の制御スイツチをONさせて、
るつぼＣに通電を行なう。この場合、るつぼＣ
の加熱に供される電力は分析時のそれよりも大
きく、また、長時間通電される（第６図参照）。
このようにして一次脱ガスが行なわれるが、そ
の温度は大体2500〜3000℃である。

一方、前記上部電極１０、下部電極２０が閉
じ終わると同時に、シリンダ７０を復帰させ板
状シヤツタ６３をＹ方向にスライドさせて、再
びこれを閉状態とする。このスライド時におい
ても、板状シヤツタ６３の下面はＯリング６
２，６２を擦することがないことは勿論であ
る。このようにして板状シヤツタ６３を閉状態
とし、その状態で、上部堅孔３３Ｕ，３４Ｕ内
にキヤリアガスを送ることにより、ローダ４０
Ｆ，４０Ｓ内のフラツクスＦ、試料Ｓは該キヤ
リアガスによつてパージされる。

(5) 前記一次脱ガスが完了すると、シリンダ５０
Ｆを動作させ、ローダ４０Ｆの筒状シヤツタ４
２はＸ方向に所定距離だけスライドさせてその
下部開口４２ｃがガイド軸４１の保持孔４１ｄ
の下部側及び投入機ブロツク３０の下部堅孔３
３Ｄの上部側と一致するように、筒状シヤツタ
４２を開状態とすると、保持孔４１ｄは上部電
極１０の降下孔１２を介してるつぼＣの開口と
連通される。この結果、前記保持孔４１ｄ内に
保持されていたフラツクスＦは十分加熱された
るつぼＣ内に落下する（第５図Ｃ参照）。そし
て、このフラツクスＦのるつぼＣへ投入後は、
二次脱ガスが引続いて行なわれるが、一次脱ガ
ス時よりも低電力でしかも短かい時間通電が行
なわれ、フラツクスの脱ガスが完了する（第６
図参照）。この二次脱ガスの温度は一次脱ガス
の温度より相対的に低い温度、たとえば約2000
〜2500℃である。

なお、フラツクスＦの投入後は筒状シヤツタ
４２は再び閉状態に復帰する。

(6) 次いで試料分析のため、再度るつぼＣを加熱
するときは、今度はシリンダ５０Ｓが動作して
前述のフラツクス投入時と同様にローダ４０Ｓ
の筒状シヤツタ４２が開状態となり、試料Ｓが
るつぼＣ内に落下する（第５図Ｄ参照）。そし
て、既にるつぼＣ内に収容されているフラツク
スＦとともに加熱され（約2000〜2500℃。尚、
この実施例では、第６図に示すように二次脱ガ
ス時の温度と略同じとしているが、必ずしも略
同じ温度とする必要はない。）融解してガスを
発生する。この発生ガスはキヤリアガスにのせ
られて図外の分析計に送られ、所定のガス分析
が行なわれる。

上述の実施例において、試料Ｓとしては金属の
ほか、セラミツクス等他の材料を用いることがで
きる。また、キヤリアガスとしてはヘリウム等の
不活性なガスが用いられる。

又、上述の実施例においては、個別に駆動され
る２つのローダ４０Ｆ，４０Ｓを設け、るつぼＣ
への通電前に、フラツクスＦ、試料Ｓを各別に収
容するようにしているが、１つのローダのみを設
け、まずフラツクスＦをローダ内に収容した状態
でるつぼＣを加熱して一次脱ガスを行ない、この
脱ガス完了後、前記フラツクスＦをるつぼＣ内に
投入して引続き二次脱ガスを行なう一方、試料Ｓ
をローダ内に投入し、二次脱ガス完了後前記試料
ＳをるつぼＣ内に投入してもよい。この場合、印
加電力、通電時間は上述の実施例と同様に設定さ
れる。

尚、本発明方法は、上記実施例に記載したもの
に限らず、たとえば下記の如き変形例を含む。

一次脱ガス、二次脱ガス終了後、試料るつぼ
に投入するさい、当該試料のみならず第２のフ
ラツクス（二次脱ガス時に投入したものとは別
のフラツクス）を投入してもよい。

一次脱ガス終了後、フラツクスを投入すると
きに、同時に試料を投入してもよい。この場
合、二次脱ガス時において、試料中のバツクグ
ラウンドの消去（干渉成分の除去）をも行なえ
る利点がある。尚、この場合は、二次脱ガス時
の温度は、その後に行なわれる試料分析時の温
度よりも必らず低温とし、二次脱ガス時におい
て試料中の測定対象成分がガスとなつて発生し
ない温度にする必要がある。

＜発明の効果＞ 以上詳述したように、本発明方法においてはま
ず、るつぼのみを高温で加熱して一次脱ガスを行
ない、次いでフラツクスを前記るつぼ内に投入し
前記一次脱ガス時よりも低温で加熱して二次脱ガ
スを行なうようにしているので、一次脱ガス時は
主としてるつぼ自体の脱ガスが、又、二次脱ガス
時は主としてフラツクスを主体として脱ガスが行
なわれるため、脱ガスが効果的に行なわれること
となる。しかも、フラツクス投入後の二次脱ガス
は一次脱ガスに比して低電力で行なわれるため従
来のように、溶融されたフラツクスがるつぼ外に
飛散したり、或いはるつぼに浸透するといつたこ
ともなくなる。このため、試料の分析時において
フラツクスが融剤としての機能を十分に発揮する
ことができ、分析が円滑にかつ精度よく行なわれ
ることとなる。本発明方法によれば、高純度、高
品質のフラツクス以外にも使用できるフラツクス
が多くあり、フラツクスのブランク値をきわめて
低減できるので分析精度の向上はいうに及ばず分
析のランニングコストを低減することができるの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明方法を実施するため
の元素分析装置の要部構成を示すもので、第１図
は断面正面図、第２図は断面側面図、第３図は一
部を断面した平面図、第４図は投入装置の要部構
成を示す分解斜視図、第５図、第６図は動作説明
図、第７図は従来方法を説明するための図であ
る。 １０……上部電極、２０……下部電極、Ｃ……
るつぼ、Ｓ……試料、Ｆ……フラツクス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上部電極と下部電極との間に挟持されるるつ
   ぼ内に金属もしくはセラミツクスの試料とフラツ
   クスとを入れ、前記るつぼに直接通電してこれを
   加熱して前記試料を溶融し、該試料中の元素を分
   析する方法において、まず、るつぼのみを2500℃
   〜3000℃の高温で加熱して一次脱ガスを行ない、
   次いでフラツクスを前記るつぼ内に投入し前記一
   次脱ガス時よりも低い2000℃〜2500℃で加熱して
   二次脱ガスを行なうことを特徴とするるつぼを用
   いた試料中の元素分析方法。