JPH0666719A - 電気加熱噴霧化のための内部固定試料台を備える管状炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分析試料の電気加熱による噴霧化のための試
料台内蔵管状炉において、電気抵抗加熱及び炉壁からの
熱伝導による試料台の試料支持部分の望ましくない温度
上昇を防止し、分析精度及び検出感度を改善する。 【構成】 試料台１の収容のための溝１３、１３′が管
状炉９の一方の開口１０から始まって炉長の３分の１以
内で延び、試料台１が溝１３、１３′中に固定された保
持部分２と片持ちで試料台１４に触れることなく試料送
り込み孔１２の下方まで延びる試料支持部分３とから成
り、保持部分２の溝１３、１３′に係合する側面が開口
１０に向かってくさび形に幅広く又は厚くなり、試料台
１がこの形により生じるくさび作用により溝１３、１
３′中に強固な締まりばめにより固定保持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、分析試料の電気加熱
による噴霧化のための内部に固定された試料台を備える
管状炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】炉内部へ分析試料を導入するために管状
炉の外被の中央領域に設けた貫通孔と、試料台を収容す
るために管状炉の内壁に設けられた二つの溝とを備え、
これらの溝が管状炉の端面の二つの開口のうちの一つを
出発点として管状炉の中心長手軸線に対し平行に延び、
かつ管状炉をその長手方向に水平にかつ中心で貫く仮想
の平面の下方で分析試料を送り込む孔に向かい合うか又
はほぼ向かい合う管状炉の半部に配置され、ほぼ平らな
板状の試料台が管状炉の内壁上に設けられた溝の中に支
持され、試料台が分析試料を収容するための少なくとも
一つの凹所を有し、その際この凹所が炉外被に分析試料
の送り込みのために設けられた孔の下方に配置されてい
るような前記の種類の管状炉が知られており、また更
に、炉内部へ分析試料を導入するために管状炉の外被の
中央領域に設けた貫通孔と、管状炉の内壁上でそれぞれ
周回線に沿って延び各二つの溝を有する桟とを備え、こ
れらの溝が管状炉の長手方向に延びる中心線を水平に貫
く平面の下方にかつこの面に対し平行に設けられた仮想
の平面の高さに配置され、これらの溝の中に試料台が管
状炉の長手方向に対し平行な姿勢で支持され、その際ほ
ぼ平らな板状の試料台が、二つの管状炉開口のうちの一
つのそばに配置されてそこに固定された幅の広い方の部
分と、この部分に接続し分析試料の収容のための少なく
とも一つの凹所を備えた幅の狭い方の部分とから成り、
幅の狭い方の部分は内壁から間隔を置いて管状炉の内部
で分析試料を送り込む孔の下方に桟の溝中に支持されて
いるような前記の種類の管状炉が知られている。

【０００３】例えば広範囲に無火炎原子吸光分析の際に
又は発光スペクトル分析の際にも実施されるような元素
の含有量測定のための電気加熱による噴霧化の場合に、
管状炉内部の温度が安定したときに初めて分析試料の気
化及び噴霧化を行うために、管状炉が温度上昇に関して
試料台中の温度上昇に先行するように管状炉及びこの管
状炉中に設けられた試料台から成る噴霧化室を加熱する
ことは、再現可能な測定値及び鋭敏な測定信号の獲得の
ために有利である。それゆえにルボブ（Ｌ′ｖｏｖ）に
より管状炉及び試料気化のための分離された加熱回路を
備える分析装置が提案され、この分析装置は測定を十分
に規定された再現可能な条件のもとで可能にしたが、し
かし装置価格が高いゆえに例えば流れ作業式分析のよう
な絶え間ない使用に対しては用いることができなかっ
た。それゆえに試料台が固有の加熱回路を有せず放射、
熱伝導及び或る量のジュール熱により加熱されるような
噴霧化炉が開発された。しかしながら最良の結果は、試
料台上に置かれ場合によっては前処理されたすなわち乾
燥及びガス抜きされた分析試料が周囲の管状炉から来る
放射だけにより加熱されるときに得られる（ファルク
（H. Falk ）及びグリスマン、フレゼニウス（A. Glism
ann, Fresenius）の論文「ツァイトシュリフトデル ア
ナリティッシェ ヘミー（Z. Anal. Chem.）」１９８６
年、第３２３巻、第７４８〜７５３ページ、及びシュト
ラー（I. L. Shuttler）及びデルベス（H.T. Delves ）
の論文「ジャーナル オブ アナリティカル アトミッ
ク スペクトロメトリ（J. Analyt. Atomic Spectromet
ry）」１９８７年、第２巻、第１７１ページ参照）。こ
のための前提は管状炉内での試料台の相応の支持であ
る。このために管状炉と試料台との間の強制的に与えら
れる接触は、試料台が実際上加熱電流により貫流されず
また熱伝導により加熱されることもできるだけ少ないよ
うになっていなければならない。更に試料台はゼーマン
・バックグラウンド補正の際のような強い磁界中でも位
置が安定しているために、試料台を良好に管状炉中に固
定すべきである。

【０００４】この条件の実現のために、例えば試料台が
炉の内側円筒面上のピン状の支柱の上に置かれる「ピン
・プラットホーム」のような別の管状炉／試料台装置の
ほかに、平らな板状の試料台が管状炉内部に設けられた
溝にはめ込まれるか又は取り付けられている解決策が提
案された。

【０００５】ドイツ連邦共和国特許第2924123 号明細書
によれば、管状炉はこのためにその内壁上に長手方向に
延びる三角形の案内溝を有し、この案内溝中で台形断面
を備え平面図で方形の試料台が所定の位置にその全長に
わたり管状炉中に支持されかつ導かれている。ドイツ連
邦共和国実用新案登録第8714926.5 号明細書には、管状
炉の内壁に台形溝が設けられ、この溝中に同様に台形断
面を備え平面図で方形の試料台が押し込まれている装置
が記載されている。ドイツ連邦共和国特許第2924123 号
明細書に記載の装置とは対照的に、試料台はここでは一
直線に沿って管状炉と接触を有するにすぎない。なぜな
らば溝及び試料台の対応する面が平行でないからであ
る。この解決策の場合には管状炉壁の比較的鋭い多くの
場合鋭角の稜線を有する溝形の空所の存在が欠点であ
る。パルス状の加熱及びそれに続く冷却の際にこの内側
稜線に沿って応力が生じ、この応力は炉壁中に侵入発達
する亀裂を招き炉を早期に使用不能にするおそれがあ
る。更に試料台はその長辺に沿って炉体と接触し、ジュ
ール熱及び熱伝導により不利に著しく加熱されるおそれ
がある。最後に試料台の質量が分析試料の速やかな加熱
及び気化のためにはこの解決策の場合なお過大である。
試料台を備えこれに比べ改善された黒鉛製管状炉がドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第3823346 号明細書に記載さ
れている。この場合には試料台は、管状炉の内側円筒面
上を環状に延びる桟に切り込まれた溝形の支持部中に置
かれているにすぎない。管状炉の後ろ側部分の別の桟は
試料台のためのストッパとして働く。管状炉中の試料台
の再現可能な水平位置がそのようにして保証される。更
に試料台の質量はその操作のために用いられる端部にＵ
字形空所を設置することにより低減された。管状炉内壁
上に延びる桟は炉内部を炉端部に対して遮蔽するので、
炉中心の等温条件の調節が容易である。試料台はここで
は環状の桟での支持により炉壁から間隔を置いて保持さ
れ、それにより熱伝達橋絡が一層低減される。特に依然
として或る量だけジュール熱の発生が起こり得る。なぜ
ならば管状炉壁と材料的に結合された桟中の試料台の台
座が試料台の分析試料を収容する部分を囲むからであ
る。欧州特許出願公開第0442009 号明細書に記載され既
に改良されたこの構造形式の改良案の場合には、管状炉
が種々の壁厚を有する領域から構成されている。試料台
は、管状炉の中央領域に配置され分析試料の収容のため
に用いられる幅の狭い方の部分と、この部分に接続しほ
ぼＵ字形の形状によりばね弾性の少ない脚を備え管状炉
開口の側に配置された幅の広い方の始端部分とから成
る。試料台がここでも炉内部空間の周囲に間隔を置いて
配置された二つの環状桟に設けられた溝中に置かれる
が、しかし溝の特別の形状付与及び試料台の導入後に管
状炉内部の相応の桟状の突出部に当接する幅の広い方の
部分の肩又はほぞにより、空間の三つの方向への運動を
防止され炉開口から間隔を置いて保持されている。この
固定はとりわけ、溝が試料台を上下から抱え、試料台の
フォーク状の幅の広い方の部分の両脚が管状炉の内壁の
開口側の厚肉部を越えて押し込む際に若干圧縮され、厚
肉部を乗り越えた後に再び初期位置に跳ね戻り、内から
拘束されてこの厚肉部の内縁に当接することによりもた
らされる。試料台と管状炉の接触は試料台の炉内部に設
けられた重要な狭い領域において、四つの溝中の直線形
の接触領域だけに制限される。種々の壁厚を有する領域
に管状炉を分割することにより、端部の炉開口の方向の
ヒートシンクが回避されて、一層良好な温度分布を時間
経過及び炉空間にわたる広がりに関して調節することが
でき、また分析結果を損なうマトリックス効果がほぼ抑
制される。

【０００６】前記改良にもかかわらず、管状炉と試料台
とから成る噴霧化装置を更に改良することが実務者によ
り努力されている。最後に述べた装置は、試料支持部分
を囲む桟の溝中の試料台の四点式支持のゆえに、依然と
して或る量の貫流及び望ましくない領域でのジュール熱
及び直接熱伝導の発生を許し、このことは結局分析結果
の不正確さを招く。管状炉中への試料台の導入は比較的
多くの慎重さ及び巧みさを必要とし、かつ試料台の導入
及び固定のために必要な試料台及び管状炉の繊細な構造
の加工は比較的高い価格を招く。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、少
なくとも従来得られた長所を維持しながら、電気抵抗加
熱及び熱伝導による試料台の望ましくない温度上昇を試
料台の試料支持部分で防止し、分析精度及び検出感度を
改善し、挿入及び固定の際の試料台の取り扱いを簡単化
し、試料台及び管状炉の製作費を低減することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題はこの発明に基
づき前記第１の種類の管状炉において、試料台の収容の
ための溝が管状炉の一つの側面の開口から始まってそこ
から最大で管状炉の長さの３分の１の長さまで延び、試
料台は、溝が始まる端面の管状炉開口のそばに配置され
そこで溝中に固定された幅の広い方の保持部分と、この
保持部分に接続し片持ちで内壁から間隔を置いて管状炉
の内部に分析試料の導入のための孔の下方に設けられた
幅の狭い方の部分とから成り、試料台の幅の広い方の部
分の側面が溝に係合し、かつ炉内部に向かう領域を出発
点として試料台の幅の広い方の部分が始まる炉開口に向
かってくさび形に幅広く又は厚くなり、それにより試料
台が一方では幅の広い方の領域の全長にわたって溝によ
り導かれ、また他方では試料台の幅の広い方の又は厚い
方の部分の形により生じるくさび作用により溝中に強固
な締まりばめにより固定保持されることにより解決さ
れ、また更に前記第２の種類の管状炉において、管状炉
が一方の端から見て内壁の最初の３分の１の部分に相互
に間隔を置いてそれぞれ周回線に沿って延びる少なくと
も二つの桟を有し、これらの桟のそれぞれが下側の３分
の１の部分に試料台を保持する二つの溝を有し、管状炉
内部に最も近い桟から管状炉開口に最も近い桟までの距
離が、管状炉開口に最も近い桟の管状炉開口に向かう側
の境界面から管状炉内部に最も近い桟の炉内部に向かう
側の境界面まで測って、最大で試料台の幅の広い方の部
分の管状炉壁に向かう側面の長さに等しく、桟の一方が
管状炉開口に直接接するか又は管状炉開口から僅かな距
離を置いて設けられ、試料台の幅の広い方の部分の側面
が溝に係合し、かつ炉内部に向かう領域を出発点として
試料台の幅の広い方の部分が始まる炉開口に向かってく
さび形に広くなるか又は厚くなり、それにより試料台が
一方では溝により導かれ、また他方では試料台の幅の広
い又は厚い部分の形により生じるくさび作用により少な
くとも炉開口側の桟の溝中に強固な締まりばめにより固
定保持され、試料台の幅の狭い方の部分が片持ちで内壁
から間隔を置いて管状炉の内部空間中へ少なくとも分析
試料の導入のための孔の下方まで突入することにより解
決される。

【０００９】この発明のすべての構成にとって下記の特
徴の組み合わせが共通している。すなわち、 − 試料台の幅の広い方の部分が溝中に支持され、これ
らの溝は端面側の二つの管状炉開口のうちの一つを出発
点として、管状炉内壁に又は管状炉内壁上の環状の桟に
設けられて最大で全炉長の３分の１の領域にわたり延び
るにすぎず、 − 試料台は、内から試料台の端へ向かって幅の広がる
か又は厚くなる試料台の幅の広い方の部分のくさび作用
により溝の中で固定され、 − 試料台の分析試料を収容する幅の狭い方の部分が管
状炉内壁との接触を有せず、管状炉の気化領域及び噴霧
化領域中に片持ちで置かれる。

【００１０】管状炉内での試料台の片持ち装置は既にド
イツ連邦共和国特許出願公開第3545635 号及び同第3722
379 号明細書から知られている。しかしながらこれらの
装置は欠点を有する。ドイツ連邦共和国特許出願公開第
3545635 号明細書による試料台を備えた噴霧化装置の場
合には、皿形の試料台が試料台の下面に設けられ噴霧化
装置管の壁の適当な孔の中へ挿入可能なほぞにより保持
されている。この試料台の製作は費用がかかり、かつ取
り扱い補助具により行われるその取り扱いは難しい。ド
イツ連邦共和国特許出願公開第3722379 号明細書に記載
の装置では、幅の狭い方の試料支持部分と幅の広い方の
保持部分とから成るＴ字形の試料台が用いられる。幅の
広い方の部分は、一平面上に置かれ管状炉の一端面上に
設けられたスリットの中に正確に適合してはめ込まれ、
他方では幅の狭い部分が片持ちで炉内部中へ突入する。
この解決策の場合には保持スリット中での試料台の熱膨
張により誘起されて、スリットの根本に管状炉を使用不
能にする亀裂を引き起こす応力が発生するおそれがあ
る。これに反してスリット中への試料台の保持部分のは
め込みが正確でない場合には、内側のガス流と外側のガ
ス流との混合によるアーク及び分析障害が発生する。管
状炉の相応に成形されかつ配置された溝中での試料台の
締まりばめと関連して片持ちの試料支持部分を備える試
料台の組み合わせられた利用によって初めて、容易に取
り扱うことができ試料台の確実な座りを保証し故障しに
くくかつスペクトル分析の最近の必要条件にふさわしい
分析装置が提供される。

【００１１】この発明に基づく解決策のために用いられ
る管状炉は十分に純粋な電気黒鉛又は熱分解炭素を被覆
された同様な電気黒鉛から成るのが有利である。別の耐
高温性かつ十分な導電性の材料の使用も同様に可能であ
る。管状炉は丸い、方形の、正方形の又は他の多角形の
断面を備えた細長い形を有し、その際丸い断面が優先さ
れる。分析試料の送り込みのために管状炉は中央の外被
領域に炉外被を貫通する直径約０．５〜１．５ｍｍの小
さい孔を有する。この孔に向かい合って炉内部中に試料
台の分析試料を収容する部分が位置決めされる。端面の
開口には管状炉は分析装置の電気加熱装置と接触するた
めの面を有し、これらの面は多くの場合旋削加工された
面取り部の形に構成される。しかし炉は従来技術から知
られているように、側面の加熱のための外被面に設けら
れた接触個所又は接触片を備えることもできる。壁厚は
管状炉の長さにわたり一定とすることができるが、しか
し噴霧化領域で温度不変性を達成するためにドイツ連邦
共和国特許出願公開第2148777 号明細書又は欧州特許出
願公開第0442009 号明細書から知られているように領域
ごとに異なるようにすることもできる。

【００１２】試料台の収容及び保持のために管状炉の内
壁には、二つの端面開口のうちの一つを出発点として管
状炉の全長の最大で３分の１の長さ上に、赤道面の下方
にしかし赤道面に対し平行に延びる仮想面の縁に沿って
設けられ向かい合う溝が存在する。この仮想の補助面は
同時に管状炉中の試料台の位置を規定する。溝の長さは
試料台の保持部分の辺長に関係して、試料台が挿入の際
に後ろ側の溝壁に当接して管状炉内の所望の位置を正確
に取るように選ばれる。保持部分の辺長と溝長とは同一
であるのが有利である。試料台の狭い方の部分は試料台
を定められた通り押し込んだ場合に、管状炉壁中に設け
られた試料送り込み孔の垂直下方に来る。試料送り込み
孔は試料台上に立つ法線から若干外れた角度で配置され
ることもしばしばある。

【００１３】管状炉外被の弱化を避けかつ管状炉壁と試
料台の保持部分との接触を最小にするために、管状炉は
二つの端面の炉開口のうちの一つを出発点として管状炉
の全長の３分の１の範囲にわたり、それぞれ周回線上で
延びる一つ又は複数のしかし望ましくは二つの桟を有す
ることができ、この桟には試料台の幅の広い方の部分を
収容するための溝が設けられる。これらの溝は炉壁の中
までは延びない。その他の点では溝は空間的に先に説明
した炉壁中に設けられた溝のように配置されている。炉
内部に最も近い桟から炉開口に最も近い桟までの間隔は
更に試料台の幅の広い方の部分の辺長に合わせられる。
この間隔は最大で試料台の幅の広い方の部分の炉壁に向
かう側面の長さに等しいが、しかしそれ以下とすること
もできる。最大間隔とはここでは試料台の保持部分がま
だ完全に桟中に設けられた溝に載っている場合の距離を
いう。端面の炉開口から見て第１の桟は炉開口と共に終
わるか、又は１０分の数ｍｍだけ炉開口から離れている
のが有利である。これにより保持装置中への試料台の容
易な導入が可能となる。更に試料台が選択に応じて給電
装置の冷却装置と接触するか又は接触しないように、試
料台を位置決めすることができる。ただ一つの桟が設け
られている場合にはこの桟は、その中に設けられた溝が
管状炉の長手方向に見て試料台を内部で十分に保持でき
るような長さを有するような幅に構成されるべきであ
る。

【００１４】管状炉壁又は桟の中の溝又は内部に溝を備
えた桟は、これらがそこから始まる又はそれに沿って配
置されている端面の管状炉開口を出発点として、管状炉
の全長の２０％又は望ましくは１５％にわたり延びるこ
とができるにすぎない。そして試料台はその寸法に関し
てこの状況に相応に適合させられている。

【００１５】溝は試料台の保持をもたらすあらゆる形を
有することができる。溝は正方形、方形、三角形、台形
又は多角形から導かれた断面を有することができ、その
際常にこれらの断面の一部が溝開口により置き替えられ
ている。しかしながら亀裂発生の危険に対処するために
鋭い内隅を有しない溝が用いられるのが有利である。そ
れに応じて溝は少なくとも丸められた稜線又は角を有
し、しかしほぼ丸く試料台の底面すなわち下側載置面に
沿って水平面へ移行し炉内部へ向かって開放された断面
を有するのが有利である。更に溝は上に向かって開放で
き、それにより試料台を上から溝中へ押し込むこともで
きる。しかしながら管状炉中での試料台の確実な座りの
ために、溝が試料台の保持部分の側面を上方からも抱え
るのが有利である。このことは例えば運転の際にゼーマ
ン・バックグラウンド補正のような強い交番磁界中で有
利である。

【００１６】試料台は主として平らな板の形を有し、素
材上一体を成す二つの部分、すなわち保持部分と分析試
料を収容する部分とから構成される。保持部分は分析試
料を収容する部分より幅が広い。保持部分は、炉壁又は
桟に設けられ二つの端面の管状炉開口のうちの一つから
延びる溝の中に支持されてその位置に固定され、試料を
収容する又は支持する幅の狭い方の部分のための保持具
及び取り付け具として働く。試料を支持する幅の狭い方
の部分は片持ちで、すなわち台座又は炉壁に全く接触す
ることなく管状炉中へ突入し、炉の中央領域全体にわた
って延びる。試料支持部分は槽状又は盆状の中央の凹所
を有するのが有利であり、この凹所は炉壁に設けられた
試料送り込み孔と向かい合わせに配置されて分析液の収
容に用いられる。

【００１７】炉壁又は桟の溝中に置かれた保持部分の側
縁又は面、あるいは溝により抱えられた保持部分の稜線
又は側縁域は、溝の形に適応させられている。これらの
部分の形は溝の形に補完的とすることができる。しかし
これらの部分の形は熱橋絡をできるだけ小さく保つため
に、幅の狭い面だけに沿って溝に接触するように加工す
ることもできる。しかしながら溝中での試料台の保持部
分の以下に詳述するくさび作用のゆえに、溝中のほぼ直
線の台座に沿って応力を増幅するように働くような、溝
に係合する試料台側面の鋭い稜線を避けるべきである。

【００１８】管状炉中の試料台の強固なずれるおそれの
ない座りは試料台の保持部分の特別な形によりもたらさ
れる。試料台のこの部分は試料台の板面の平面図におい
てくさび形に構成され、くさびの幅の広い部分が試料台
の炉入口に設けられた始端を形成し、くさびの幅の狭い
部分が試料台の保持部分から試料を支持する狭い部分へ
の移行部のそばに置かれるようになっている。別の構成
によれば試料台の保持部分の幅は一定のままであるが、
しかしその厚さ又は太さが試料台の幅の狭い片持ちの部
分への移行部から保持部分の炉開口のそばに設けられた
側面へ向かって増加する。更になおくさび作用を発揮す
る相応に短い形を保持部分の溝に係合する領域に持たせ
ることも可能であり、最後に前記作用原理の裏返しで溝
をくさび形に加工することができる。そのとき管状炉内
部の方向に存在する溝の領域が例えば相応の溝開口のそ
ばに存在する領域より小さい高さを有する。試料台が管
状炉中への差し込み又は押し込みの際に溝の中でくさび
止めされ、その後は強固に溝中に保持されるということ
が容易に分かる。

【００１９】試料台の保持部分又は溝の種々のくさび形
の傾斜を規定し、一方では試料台の良好な固定を達成し
また他方では例えば亀裂による管状炉の損傷を回避する
傾斜角は、２°ないし４°の範囲にあるのが有利であ
る。

【００２０】有利な一構成によれば試料台は、溝が始ま
るか又は溝を備える桟が設けられた炉端部に向かう側
に、中央の長手軸線に対し対称に延び前記炉端部に向か
って開いたＵ字形空所を有する。試料台のこの領域に存
在する部分はこの場合には向かい合う二つの桟により構
成され、これらの桟は或る程度の弾性を有し、それゆえ
にＵ字形凹所の内側の方向へ少しだけ押すことができそ
の際折れることはない。試料台の幅の広い方の保持部分
の領域に設けられたこれらの脚の横に外側に向いた稜線
の部分が、管状炉の内壁上の溝に係合する。自由な端部
では向かい合う壁側の溝底の内法より若干幅の広い試料
台の保持部分のくさび形の形状のゆえに、試料台の脚の
ばね作用と関連して、保持部分中での試料台の特別に応
力の少ないしかし確実で強固な座りが得られる。この解
決策の場合に試料台の脚が管状炉壁上に加える圧力は、
脚の太さ及び長さの相応の選択により調節できかつ種々
の材料品質に調和させることができる。更にこの構成の
場合には、噴霧化領域の温度不変性を測定期間中に妨げ
るおそれのあるような、試料台の管状炉中央に存在する
部分からの過大な熱流出が防止される。

【００２１】試料台は熱分解黒鉛、又はスペクトルのき
れいな電気黒鉛、しかし望ましくは熱分解炭素を被覆さ
れた電気黒鉛から成る。試料台は例えばタンタル又はタ
ングステンのような高融点金属から成ることもできる。
従来の経験では、熱分解炭素被膜又は熱分解黒鉛被膜を
備える電気黒鉛から成る試料台は、通電により加熱され
るときに一般に十分に長い寿命を有しなかった。それゆ
えに実地の分析ではほとんど専ら中実の熱分解黒鉛から
成る試料台が使用された。なぜならばこの試料台は応力
に良好に耐えるからである。全体が熱分解黒鉛から成る
試料台の欠点は、その高価格のほかに明らかに熱分解黒
鉛の際立った層構造から生じるマトリックス効果の発生
であった。分析の異物元素又は残留元素が熱分解黒鉛の
層の間に沈積し、次に続く分析過程の際に制御不能に放
出された。意外にもこの発明に基づく分析装置を使用す
る場合には、熱分解黒鉛又は熱分解炭素を被覆されたス
ペクトルのきれいな電気黒鉛から成る試料台を使用する
ときに、下記の三つの長所が生じることが確かめられ
た。すなわち、 １． 熱分解炭素を被覆された試料台の寿命は熱分解黒
鉛から成る試料台の寿命を著しく超える。寿命は分析条
件に関係して２倍になる可能性がある。 ２． 分析信号の鋭さが劇的に上昇する。表１に示すよ
うにピークが３〜４倍に高められる。それにより分析精
度及び検出感度がかなり向上する。 分析液：０．０１μｇＣｒ／ｍｌ、 ５％ＨＮＯ₃ ／０．０５％Ｍｇ（ＮＯ₃ ）₂ により希釈 分析当たりの使用量：２０μｌ ２６５０°Ｃの噴霧化温度を必要とするＣｒ含有量のこ
れらの測定の場合にも、試料台の寿命は明らかに４００
サイクルを超えた。 ３． 実際上マトリックス効果は観察されなかった。

【００２２】別の長所は電気黒鉛から成り熱分解黒鉛を
被覆された試料台の経済性にある。この試料台は中実な
熱分解黒鉛から成る試料台より数倍安い。

【００２３】内部にこの発明に基づき固定された試料台
を備え試料台の挿入後に初めて少なくとも内部領域に熱
分解炭素又は熱分解黒鉛を被覆された管状炉は、加工技
術上有利であり特に機能上確実であることが判明した。
この状況のもとでは管状炉中での試料台の固定のための
くさび作用はごく僅かしか又は全く必要でない。なぜな
らば熱分解炭素層又は熱分解黒鉛層が試料台を強固に管
状炉と結合するからである。

【００２４】

【実施例】次にこの発明に基づく管状炉の複数の実施例
を示す図面により、この発明を詳細に説明する。

【００２５】図１に示された試料台１は、幅の広い方の
保持部分２と分析試料の収容のための凹所４を有する幅
の狭い方の部分３とから成る。幅の狭い方の部分３の炉
壁に向かう両方の長辺は面取り部５を有し、それにより
試料台１のこの部分を管状炉９の内壁１４から間隔を置
いて保持し、かつ幅の狭い方の部分３の質量を低減する
ことができる。一方では試料台の質量の低減のために、
また他方では幅の狭い方の部分３から幅の広い方の部分
２を通って試料台１の下まで延びる二つの脚６、６′の
形成のために、Ｕ字形空所７が用いられ、空所７はまた
試料台１の幅の狭い方の部分３の一部にもわたって延び
る。これらの脚６、６′は若干弾性があり、試料台１を
保持する溝１３、１３′の側面にばね弾性を持って押し
付けることができる。幅の広い方の保持部分２は、炉内
壁１４又は環状の桟１８、１８′に設けられた溝１３、
１３′、１７、１７′、１７″、１７″′に係合する側
面８、８′に僅かな傾斜を有し、この傾斜は角度αによ
り規定され、外から管状炉内部中へ又は試料台１の幅の
狭い方の部分３へ向かう方向へ延びるくさびの形を保持
部分２に与える。

【００２６】図２は、端部の開口１０、１１と、中央の
外被領域に配置され炉内部中へ分析試料を導入し試料を
試料台１の盆状の凹所４上に載せるための孔１２とを備
える管状炉９を示す。管状炉開口１０からは、管状炉内
壁１４上に延び管状炉の下側の３分の１の部分に配置さ
れ向かい合い相互に平行な二つの溝１３、１３′が始ま
り、これらの溝には試料台１の保持部分２のくさび形の
側面８、８′が係合し、試料台１をくさび作用により固
定する。試料台１の保持部分２は一方の側で炉開口１０
と共に終わり、また炉内部の方へは溝１３、１３′の端
まで延び、溝の後方の境界面１５では保持部分２がスト
ッパに突き当たり、それにより管状炉中での試料台の位
置を確定する。保持部分２には試料台１の分析試料を収
容する幅の狭い方の部分３が続いている。部分３は片持
ちですなわち炉内壁１４とまったく接触することなく管
状炉９の中へ突入し、分析試料を収容する凹所４が管状
炉外被１６中に設けられた試料送り込み孔１２の下方又
は斜め下方に、従って管状炉９の噴霧化領域に来るよう
になっている。

【００２７】図３に示された管状炉９は、炉内壁１４に
切り込まれた溝１３、１３′の代わりに、内壁１４上に
端面の管状炉開口１０の近くに周回線上で相互に間隔を
置いて延びる二つの桟１８、１８′を有し、これらの桟
のそれぞれが下側の３分の１の部分に配置され向かい合
う二つの溝１７、１７′、１７″、１７″′を有し、こ
れらの溝は管状炉９の長手方向に見て同じ高さに設けら
れている。一方の桟１８は炉開口１０のすぐ隣に設けら
れ、炉内部へ向かって次の桟１８′はこの炉開口１０か
ら管状炉の全長の最大で３分の１の距離だけ離して設け
られている。想像線で示されているにすぎない試料台１
はここでは図２に相応する方法で溝１７、１７′、１
７″、１７″′に支持され、図２に一層よく示されてい
るように試料台１の幅の広い方の部分２のくさび形に延
びる側面８、８′により固定されている。部分２が桟１
８、１８′での支持により溝１７、１７′、１７″、１
７″′中の接触面を除いて管状炉内壁１４から間隔を置
いて保持されていることは注目に値する。それに応じて
試料台１の幅の狭い方の部分３は図２及び図８に示すよ
うに、ここでも管状炉９の中央領域に来ており、かつ管
状炉内壁１４から距離を置いて片持ちで保持されてい
る。

【００２８】図４ないし図９は、試料台１の保持装置の
異なる実施例を備える管状炉９の正面図又は断面図を示
す。

【００２９】図４には、管状炉内壁１４に掘り込まれ上
部では丸く下部では水平に終わる溝１３、１３′が示さ
れている。

【００３０】図５は図４に相応ししかしながら試料台１
をはめ込まれた断面を示し、溝１３、１３′に接触する
試料台の側面８、８′は溝１３、１３′の形に補完的で
ある。試料送り込み孔１２及び試料台３の幅の狭い方の
部分又は分析試料を収容する凹所４上に立つ垂線に対し
僅かな角度を成す送り込み孔の位置も示されている。

【００３１】図６にはここでもほぼ丸くかつ底面で水平
に延びる溝１３、１３′の形が示されている。試料台１
の幅の広い方の部分２のこれらの溝１３、１３′に係合
する側面８、８′は多角形に構成され、溝１３、１３′
には所定の線１９、１９′又は面２０、２０′に沿って
接触するにすぎない。亀裂の発生を促進する管状炉壁中
の応力を避けるために、線１９、１９′に沿って接触す
る稜線はつぶされている。

【００３２】図７は、試料台１の幅の広い方の部分２の
溝１３、１３′に係合する側面８、８′の多角形の構成
を備える試料台１を示す。管状炉９の内壁１４の溝１
３、１３′は八角形の一部に相応する。試料台１の側面
８、８′は溝１３、１３′の四つの面のうちの二つと接
触するにすぎない。

【００３３】図８には管状炉内壁１４上を環状に延びる
桟１８、１８′を備える管状炉９が示され、これらの桟
のうち管状炉開口１０に最も近い桟だけが見える。この
場合には試料台を保持する溝１７、１７′、１７″、１
７″′は環状に延びる桟１８、１８′に設けられ、これ
らの溝のうち作図の理由からここでも管状炉開口１０に
最も近い溝しか見えない。これらの溝は管状炉内壁１４
には食い込まず、従って内壁を弱めずあるいは通電又は
伝熱の不均一性を引き起こさない。溝１７、１７′及び
見えない溝１７″、１７″′に係合する試料台１の幅の
広い方の部分２の側面部８、８′の形は、ここでは図７
に示された相応の部分に等しい。

【００３４】図９は内部に固定された試料台１を備える
管状炉９を示し、この場合にはガスに接触するすべての
部分が、管状炉９の溝１３、１３′に試料台１を固定し
た後に熱分解炭素から成る層２１を被覆される。試料台
１は溝１３、１３′中での機械的な固定に加えて熱分解
炭素層２１により材料の橋を介して管状炉１と結合され
ている。

【００３５】

【発明の効果】最後にこの発明の長所を要約する。すな
わち、 （１）試料台は、扱いやすいくさび構造又はばね作用と
組み合わせたくさび構造により、溝中に空間のすべての
３方向に動かないように確実に固定される。部品の取り
扱いは非常に簡単である。 （２）試料台は簡単で機械的負荷に対し丈夫な形を有す
る。 （３）試料台の価格は数分の１に低減される。 （４）試料台の分析試料を支持する部分はジュール熱に
より加熱されるおそれはない。なぜならば試料台の長手
方向に沿っては片持ち装置のゆえに電位降下が生じ得な
いからである。熱伝導による試料台のこの部分の影響は
無視できる量に低下している。別の公知の片持ち装置の
場合に観察される欠点はこの発明に基づく解決策の場合
には生じない。 （５）得られる分析信号の鋭さ従って検出感度は著しく
向上した。 （６）試料台は比較的長い寿命を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に基づく試料台の一実施例の斜視図。

【図２】図１に示す試料台をはめ込んだ管状炉の一実施
例の斜視図。

【図３】管状炉の異なる実施例の要部斜視図。

【図４】管状炉の異なる実施例の正面図。

【図５】図４に示す管状炉に試料台をはめ込んだ状態を
示す正面図。

【図６】管状炉の異なる実施例に試料台をはめ込んだ状
態を示す正面図。

【図７】図２に示す管状炉の正面図。

【図８】図３に示す管状炉に試料台をはめ込んだ状態を
示す正面図。

【図９】図５に示す管状炉に熱分解炭素を被覆した状態
を示す横断面図。

【符号の説明】

１ 試料台 ２ 幅の広い方の部分（保持部分） ３ 幅の狭い方の部分（試料支持部分） ６、６′ 脚 ７ 空所 ９ 管状炉 １０ 開口 １２ 孔 １３、１３′、１７、１７′、１７″、１７″′ 溝 １４ 内壁 １８、１８′ 桟 ２１ 熱分解炭素 α 傾斜角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルント シユミツト ドイツ連邦共和国 5300 ボン ２ ツア ンダーシユトラーセ ８

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分析試料の電気加熱による噴霧化のため
   の内部に固定された試料台を備える管状炉であって、炉
   内部へ分析試料を導入するために管状炉の外被の中央領
   域に設けた貫通孔と、試料台を収容するために管状炉の
   内壁に設けられた二つの溝とを備え、これらの溝が管状
   炉の端面の二つの開口のうちの一つを出発点として管状
   炉の中心長手軸線に対し平行に延び、かつ管状炉をその
   長手方向に水平にかつ中心で貫く仮想の平面の下方で分
   析試料を送り込む孔に向かい合うか又はほぼ向かい合う
   管状炉の半部に配置され、ほぼ平らな板状の試料台が管
   状炉の内壁上に設けられた溝の中に支持され、試料台が
   分析試料を収容するための少なくとも一つの凹所を有
   し、その際この凹所が炉外被に分析試料の送り込みのた
   めに設けられた孔の下方に配置されているものにおい
   て、試料台（１）の収容のための溝（１３、１３′）が
   管状炉（９）の一つの側面の開口（１０）から始まって
   そこから最大で管状炉（９）の長さの３分の１の長さま
   で延び、試料台（１）は、溝（１３、１３′）が始まる
   端面の管状炉開口（１０）のそばに配置されそこで溝
   （１３、１３′）中に固定された幅の広い方の保持部分
   （２）と、この保持部分（２）に接続し片持ちで内壁
   （１４）から間隔を置いて管状炉（９）の内部に分析試
   料の導入のための孔（１２）の下方に設けられた幅の狭
   い方の部分（３）とから成り、試料台（１）の幅の広い
   方の部分（２）の側面が溝（１３、１３′）に係合し、
   かつ炉内部に向かう領域を出発点として試料台（１）の
   幅の広い方の部分（２）が始まる炉開口（１０）に向か
   ってくさび形に幅広く又は厚くなり、それにより試料台
   （１）が一方では幅の広い方の領域（２）の全長にわた
   って溝（１３、１３′）により導かれ、また他方では試
   料台（１）の幅の広い方の又は厚い方の部分（２）の形
   により生じるくさび作用により溝（１３、１３′）中に
   強固な締まりばめにより固定保持されることを特徴とす
   る電気加熱噴霧化のための内部固定試料台を備える管状
   炉。
2. 【請求項２】 分析試料の電気加熱による噴霧化のため
   の内部に固定された試料台を備える管状炉であって、炉
   内部へ分析試料を導入するために管状炉の外被の中央領
   域に設けた貫通孔と、管状炉の内壁上でそれぞれ周回線
   に沿って延び各二つの溝を有する桟とを備え、これらの
   溝が管状炉の長手方向に延びる中心線を水平に貫く平面
   の下方にかつこの面に対し平行に設けられた仮想の平面
   の高さに配置され、これらの溝の中に試料台が管状炉の
   長手方向に対し平行な姿勢で支持され、その際ほぼ平ら
   な板状の試料台が、二つの管状炉開口のうちの一つのそ
   ばに配置されてそこに固定された幅の広い方の部分と、
   この部分に接続し分析試料の収容のための少なくとも一
   つの凹所を備えた幅の狭い方の部分とから成り、幅の狭
   い方の部分は内壁から間隔を置いて管状炉の内部で分析
   試料を送り込む孔の下方に桟の溝中に支持されているも
   のにおいて、管状炉（９）が一方の端（１０）から見て
   内壁（１４）の最初の３分の１の部分に相互に間隔を置
   いてそれぞれ周回線に沿って延びる少なくとも二つの桟
   （１８、１８′）を有し、これらの桟のそれぞれが下側
   の３分の１の部分に試料台（１）を保持する二つの溝
   （１７、１７′及び１７″、１７″′）を有し、管状炉
   内部に最も近い桟（１８′）から管状炉開口（１０）に
   最も近い桟（１８）までの距離が、管状炉開口（１０）
   に最も近い桟（１８）の管状炉開口（１０）に向かう側
   の境界面から管状炉内部に最も近い桟（１８′）の炉内
   部に向かう側の境界面まで測って、最大で試料台（１）
   の幅の広い方の部分（２）の管状炉壁（１４）に向かう
   側面の長さに等しく、桟（１８、１８′）の一方が管状
   炉開口（１０）に直接接するか又は管状炉開口（１０）
   から僅かな距離を置いて設けられ、試料台（１）の幅の
   広い方の部分（２）の側面が溝（１７、１７′、１
   ７″、１７″′）に係合し、かつ炉内部に向かう領域を
   出発点として試料台（１）の幅の広い方の部分（２）が
   始まる炉開口（１０）に向かってくさび形に広くなるか
   又は厚くなり、それにより試料台（１）が一方では溝
   （１７、１７′、１７″、１７″′）により導かれ、ま
   た他方では試料台（１）の幅の広い又は厚い部分（２）
   の形により生じるくさび作用により少なくとも炉開口側
   の桟（１８）の溝（１７、１７′、１７″、１７″′）
   中に強固な締まりばめにより固定保持され、試料台
   （１）の幅の狭い方の部分（３）が片持ちで内壁（１
   ４）から間隔を置いて管状炉（９）の内部空間中へ少な
   くとも分析試料の導入のための孔（１２）の下方まで突
   入することを特徴とする電気加熱噴霧化のための内部固
   定試料台を備える管状炉。
3. 【請求項３】 管状炉（９）が一方の端（１０）から見
   て内壁（１４）の最初の３分の１の部分に周回線に沿っ
   て延びる桟（１８）を有し、この桟が下側の３分の１の
   部分に試料台（１）を保持する二つの溝（１７、１
   ７′）を有することを特徴とする請求項２記載の管状
   炉。
4. 【請求項４】 試料台（１）の幅の広い方の部分（２）
   の溝（１３、１３′、１７、１７′、１７″、１
   ７″′）に係合する側面に設けられ管状炉（９）の内部
   から管状炉端部（１０）まで延びるくさび形幅拡大部又
   は肥厚部を画成する傾斜角（α）が２°ないし４°の範
   囲内にあることを特徴とする請求項１ないし３の一つに
   記載の管状炉。
5. 【請求項５】 管状炉（９）の溝（１３、１３′、１
   ７、１７′、１７″、１７″′）中での試料台（１）の
   強固な締まりばめは、管状炉（９）の壁（１４）又は桟
   （１８、１８′）に設けられた溝（１３、１３′、１
   ７、１７′、１７″、１７″′）の高さ又は深さが端面
   の炉開口（１０）を出発点として２°ないし４°の傾斜
   角により連続的に減少し、かつ試料台（１）の保持部分
   （２）がくさび形に形成されていないことにより達成さ
   れることを特徴とする請求項１ないし３の一つに記載の
   管状炉。
6. 【請求項６】 試料台（１）が押し込まれている溝（１
   ３、１３′、１７、１７′、１７″、１７″′）が角を
   有しないことを特徴とする請求項１ないし５の一つに記
   載の管状炉。
7. 【請求項７】 試料台（１）を保持する溝（１３、１
   ３′、１７、１７′、１７″、１７″′）が、ほぼ丸い
   しかしながら底面すなわち試料台（１）の下側の載置面
   では水平面へ移行し炉内部へ向かって開いた断面を有す
   ることを特徴とする請求項１ないし６の一つに記載の管
   状炉。
8. 【請求項８】 試料台（１）を保持する溝（１３、１
   ３′、１７、１７′、１７″、１７″′）が多角形断面
   を有し、その際角の角度が９０°より大きいことを特徴
   とする請求項１ないし５の一つに記載の管状炉。
9. 【請求項９】 試料台（１）の側面の溝（１３、１
   ３′、１７、１７′、１７″、１７″′）中に存在する
   領域が、溝（１３、１３′、１７、１７′、１７″、１
   ７″′）により上下を少なくとも部分的に包み込まれる
   ことを特徴とする請求項１ないし８の一つに記載の管状
   炉。
10. 【請求項１０】 試料台（１）の溝（１３、１３′、１
    ７、１７′、１７″、１７″′）に係合する側面が溝の
    形に補完的であることを特徴とする請求項１ないし９の
    一つに記載の管状炉。
11. 【請求項１１】 試料台（１）の溝（１３、１３′、１
    ７、１７′、１７″、１７″′）に係合する側面が、限
    られた領域に沿ってだけ溝の面に接触するにすぎないよ
    うに構成されていることを特徴とする請求項１ないし９
    の一つに記載の管状炉。
12. 【請求項１２】 試料台（１）は溝（１３、１３′、１
    ７、１７′、１７″、１７″′）が設けられ炉端部（１
    ０）に向かう側に中央の長手軸線に対し対称に延び前記
    炉端部（１０）に向かって開いたＵ字形の空所（７）を
    有し、それにより或る程度の弾性を有する二つの脚
    （６、６′）が生じ、これらの脚の炉壁側の領域が少な
    くとも部分的に溝（１３、１３′、１７、１７′、１
    ７″、１７″′）中に支持されていることを特徴とする
    請求項１ないし１１の一つに記載の管状炉。
13. 【請求項１３】 溝（１３、１３′）の長さが最大で管
    状炉（９）の長さの２０％であることを特徴とする請求
    項１あるいは４ないし１２の一つに記載の管状炉。
14. 【請求項１４】 試料台（１）を収容する桟（１８、１
    ８′）が配置されている管状炉内の領域が、最大で管状
    炉（９）の長さの２０％であることを特徴とする請求項
    ２ないし１２の一つに記載の管状炉。
15. 【請求項１５】 溝（１３、１３′）の長さが最大で管
    状炉の長さの１５％であることを特徴とする請求項１あ
    るいは４ないし１２の一つに記載の管状炉。
16. 【請求項１６】 試料台（１）の収容のための桟（１
    ８、１８′）が配置された管状炉（９）の領域が、最大
    で管状炉（９）の長さの１５％であることを特徴とする
    請求項２ないし１２の一つに記載の管状炉。
17. 【請求項１７】 試料台（１）の幅の広い方の部分
    （２）の長さが炉壁（１４）に設けられた溝（１３、１
    ３′）の長さに等しいことを特徴とする請求項１あるい
    は４ないし１３あるいは１５の一つに記載の管状炉。
18. 【請求項１８】 試料台（１）の幅の広い方の部分
    （２）の長さが、管状炉開口（１０）に近い方の桟（１
    ８）の管状炉開口（１０）に向かう側の境界面から炉内
    部に最も近い桟（１８′）の炉内部に向かう側の境界面
    まで測った桟（１８、１８′）の間隔に等しいことを特
    徴とする請求項２あるいは４ないし１２あるいは１４又
    は１６の一つに記載の管状炉。
19. 【請求項１９】 試料台（１）が熱分解炭素又は熱分解
    黒鉛を被覆された電気黒鉛から成ることを特徴とする請
    求項１ないし１８の一つに記載の管状炉。
20. 【請求項２０】 内部に固定された試料台（１）を備え
    る管状炉（９）が、少なくとも管状炉（９）の内部領域
    及び試料台（１）に関して、熱分解炭素（２１）を被覆
    されていることを特徴とする請求項１ないし１９の一つ
    に記載の管状炉。