JPH0750029B2 - グラフアイトプロ−ブおよび該プロ−ブを有する電熱アトマイザ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電熱アトマイザー用のステム部分とヘッド部分
を備えたグラファイトプローブに関するものである。

さらに、本発明は分光光度計用の電熱アトマイザーに関
するものであり、上記アトマイザーは、導電性材料の中
空体、中空体内部にプローブを挿入するためのプローブ
挿入手段、および電流を本体を介して通過させ中空体内
部をプローブ上に堆積する試料を噴霧するに足る温度ま
で加熱する手段を有し、但しプローブはステム部分と試
料を受けるためのヘッド部分を有する。

このようなプローブおよびアトマイザーは英国特許出願
第2136144A号明細書に開示されている。このアトマイザ
ーにおいては、プローブは好ましい形状の中空体（また
はキュベット）のような熱分解グラファイトで形成され
ている。前記アトマイザーも英国特許出願第2088582A号
明細書に開示されており、プローブ（または試料キャリ
ヤー）は特定されない型のグラファイトで形成されてい
る。英国特許出願第207184号明細書にはプローブがワイ
ヤー（タングステン）フィラメントの形状であるような
アトマイザーが開示されている。英国特許出願第211312
8A号明細書にはガラス質炭素で作られたプローブが開示
されている。

試料が約0.5％v/v以上の硝酸を含む場合には熱分解グラ
ファイトおよびガラス質炭素で作られたプローブおよび
熱分解グラファイトで被覆されたプローブは、試料が拡
がる即ち拡開するという欠点を有することを見出した。
かかる溶液の減少した表面張力により試料が乾燥段階に
プローブステム上に再現性なく拡開する。この問題を克
服するために種々の提案がされている。最初の実験は英
国特許出願第213644A号明細書に記載されているような
方法で壁の溝を通してキュベント中へ挿入されたプロー
ブで行なわれた。この構造では、乾燥段階の間プローブ
のみが多く加熱されるが、ステムはキュベットの外側で
低温のままである。プローブに沿った急な温度勾配は拡
開現象が原因であると考えられた。この理由は、液体試
料がキュベットの外側のより低温の区域へ移動する傾向
にあるからである。

その他の構造「エンドエントリー（end entry）」プロ
ーブ、はプローブをキュベットの長い軸に平行にキュベ
ットに差し込むことを許容する。従って、キュベット中
に溝を切る必要がなく、このようにして優れたキュベッ
ト寿命および優れた感度が期待される。プローブに沿っ
た温度勾配もそれほど険しくない。その理由はステム並
びにヘッドの大部分が加熱されるからである。従って拡
開問題は軽減され、若干の拡開が起こった場合でも、プ
ローブステムの大部分が噴霧段階中熱い区域に差し込ま
れるのでその影響はほとんど重要でないと考えられた。

このような配置が試みられ、熱分解グラファイト被覆し
たガラス質炭素プローブを使用する最初の結果は将来有
望であった。しかし測定を繰返すことで性能が低下し、
フロントエントリー系以上試料拡開の制御において重大
な改善がなくなることを見出した。

その他の試みられた研究方法は熱分解的に被覆したヘッ
ドまたはステムを有する微孔性ガラス質炭素プローブを
使用することであった。ヘッドを被覆し、ステムを未被
覆のままとすると全体に被覆したプローブより以上の著
しい利点を示さず、一方、ステムを被覆し、ヘッドを未
被覆のままとすると性能が劣ることを確かめた。さらに
その他の試みられた研究方法は熱いプローブの上に試料
を堆積することであった。しかし、プローブがキュベッ
トにより加熱される装置が使用される場合、実用向きで
ないことが見出された。その理由は試料がプローブ上に
堆積される以前にピペットの内側で沸騰するからであ
る。しかし、プローブがキュベットと別個に加熱される
場合には、この配置は利点があると考えられる。

さらに別の実験的に試みられていたことはステムがヘッ
ドより厚く、ヘッドとステムが合体する場所にステップ
を形成するプローブを提供することである。ステップの
目的は液体がステムの上に拡開することを防止すること
である。このことは若干の欠点を有することを見出し
た。ステップがキュベットの外側に位置する場合には、
試料はステップまで拡開し、この際試料の一部分はキュ
ベットの外側に噴霧され感度の降下を引き起こす。ある
いはまた、ステップをキュベットの内側に位置させる場
合には、２本のピークが得られる。このことはヘッドと
ステムの異なる大きさにより引起こされると考えられ
る。結果としてヘッドがステムより前に噴霧温度になる
ことを示す。従って、ステップまで拡開する試料はステ
ップから離間するヘッドの部分の試料より遅く噴霧され
る。

これらすべての試料の拡開の問題を解決する試みは不成
功を示しプローブ噴霧の使用を少数の実験的な試料を除
いてすべての試料に対し不満足にした。

本発明の目的は酸試料を取扱うことが可能な中空体中に
挿入されるプローブから試料を噴霧する電熱アトマイザ
ーを提供せんとするものである。

本発明は冒頭の節で述べたような電熱アトマイザー用の
グラファイトプローブにおいて、プローブのヘッド部分
はほぼ平坦な表面を有し、この表面上にリッジを備え、
このリッジは、リッジ以外のヘッドの台部分の加熱速度
と同じような加熱速度を有し、つプローブヘッド部分を
アトマイザー内部で加熱する場合に、液体試料のヘッド
部分からステム部分への拡開を防ぐ障壁が設けられるよ
うに寸法を決め、配置したことを特徴とする電熱アトマ
イザー用のグラファイトプローブを提供する。

リッジをヘッド部分のリッジ以外の台部分と同じような
比較的低い嵩に形成することにより２本のピークおよび
試料拡開の問題を両方とも軽減することができる。リッ
ジがプローブヘッドの台と熱的に完全に一致する場合に
は、２本のピークは生じない。この理由はリッジの温度
分布が前記ヘッドの台部分の温度分布と正確に一致し全
ての試料が同時に噴霧されるからである。プローブのヘ
ッド部分の温度は主に中空体またはキュベット壁からの
放射により噴霧温度に上昇する。

ステムの厚さをヘッドの厚さより大きくすることができ
る。このことはプローブのより丈夫な構造を可能にす
る。

ステムの厚さをヘッドとリッジの厚さの和より大きくす
ることができる。このことは、フロントエントリーアト
マイザーを使用する場合に、厚くしたステムを用いて管
壁の溝に近づけることができるという利点を有する。

本発明はさらに既に述べたような電熱アトマイザーにお
いて、プローブのヘッド部分はほぼ平坦な表面を有し、
この表面上にリッジを備え、このリッジは、リッジ以外
のヘッドの台部分の加熱速度と同じような加熱速度を有
し、且つプローブを中空体内部で加熱する場合に、液体
試料のヘッド部分からステム部分への拡開を防ぐ障壁が
設けられるように寸法を決め、配置し、かつリッジが中
空体内部に位置するようにプローブを中空体内部に挿入
するための上記プローブ挿入手段を配置したを特徴とす
る電熱アトマイザーを提供する。

かかるアトマイザーによりプローブ噴霧の利点を得るこ
とができ低い表面張力を有する液体で試料をプローブ噴
霧することに関連する問題即ち試料拡開または２本ピー
クを生ずることを軽減する。

以下、図面を参照して本発明を実施例により説明する。

第１および第２図はステム部分２とヘッド部分３を有す
るプローブ１の平面図および側面図を示す。ステム部分
２はヘッド部分３より厚く、ステムおよびヘッド部分は
ステップ４で合体している。ヘッド部分３は使用されて
いる場合にその表面から上方に延長しているリッジ５を
備える。リッジ５は図示する例ではヘッド部分の幅いっ
ぱい延びているが、試料がヘッド部分に沿ってステップ
４の方向へさらに拡がるのを効果的に防ぐのに必要であ
る幅に亘って延びていればよい。リッジ５の大きさおよ
び形状は、リッジが液体試料の拡開に対する有効な障壁
を形成するが、嵩を小さく維持してプローブが中空体に
挿入された場合にプローブヘッドのリッジ以外の台部分
と同じ速度で加熱されるようにする。

第３図と第４図はキュベット６に挿入されたプローブヘ
ッドを示し、そのキュベットは溝７および開口８を備え
る管状グラファイト体でプローブをその溝を通して挿入
し、開口８を通して試料をマイクロピペットにより手動
でまたは管９を通して自動試料採取器により自動的にプ
ローブヘッド３に堆積させることができる。管９は試料
を堆積させることだけのために開口８を通して挿入し、
試料の堆積が完了すると自動試料採取器の機構により引
抜かれる。試料はリッジ５に対しステップと反対側のヘ
ッド３の10の部分に堆積する。プローブ１はプローブを
キュベットに挿入した場合にステップ４が溝７に接近す
るような寸法とし、配置して溝７を通して噴霧試料が逃
散するのを最小にし、このようにして測定感度を最大に
する。

パイユニカム（Pye Unicam）GF8電熱噴霧器と一緒に使
用するために設計した実験的なプローブはステムの厚さ
1.5m、ヘッドの厚さ0.3mmおよびリッジの高さ0.7mmを有
した。ヘッドの長さは8mmでリッジはヘッドの自由端か
ら4mm離間しその厚さは0.5mmであった。

第5,6および７図はキュベット15、プローブ16および原
子吸光分光光度計のための噴霧器中または噴霧器上に装
着されたアクチュエーター17を示す。プローブ16は第１
図と第２図に記載したプローブの形状をとり、キュベッ
ト15は中空円筒状グラファイト体である。噴霧器は蝶番
式の戸21を有する本体20から成る。噴霧器本体20中の２
つの接触あごのうちの１つを22で示し、該あごはキュベ
ット15の各々の端を把持する。このあごは電気接続端子
を有し、そのうちの１つを23で示し、それに対し電流源
を接続し運転中、電流をキュベット15を介して流し、そ
の温度を噴霧温度まで上げる。接触あご22は固定した下
方部分24と枢着された上方部分22を備え、その枢着され
た上方部分は第７図に示す実施例では部材26を左側に水
平に本体20中に動かすことにより旋回可能である。アク
チュエーター17は本実施例中ではソレノイドの形態であ
るが、例えばモーターおよびカム駆動とすることがで
き、27〜30の４個のねじによって炉の戸21に固定し、プ
ローブ16は戸21の開口31を通過する。もう１つの開口32
を戸21の前面に備え、それを通して試料供給管18を挿入
してプローブ上に試料を堆積することができる。キュベ
ットを加熱し保護するガスの漏れを減少する場合には開
口32を閉じるのが好ましい。キュベット15は通常炭素で
作られているので3000℃の温度範囲とすることができる
噴霧温度に加熱する場合は急激な酸化を防止する必要が
ある。従って、通例、不活性ガス流をキュベット15上お
よびキュベット15を通して供給する。

戸21を底部ヘリに沿って蝶番をつけ、シャフト35により
２個の固定部材33と34の管に装着し、その端部は固定部
材33と34の中で回転自在である。戸21の開閉をロッド36
により行い、ロッド36を戸21の取手37に枢着し、シリン
ダ中のピストンにより操作する。石英窓の１つ39を示す
が石英窓は戸21の各側面中に配置し、石英窓を管状体15
の縦軸と一直線にする。戸21は通常閉じており、キュベ
ットが寿命になった場合にのみ開けてキュベットを取換
える。

記載した装置は英国特許出願第2136144A号明細書に開示
されているようなアトマイザーを示すが、本発明はこの
ような装置に限定されるものではない。第１図および第
２図に示す形状のプローブはプローブに試料を噴霧する
いかなるアトマイザーにも有効に適用できる。プローブ
のヘッド部分の特定の形状を堆積すべき試料の大きさに
適合するように順応させることもでき、例えばヘッド部
分をステム部分より広くし、平面図でＴ字型のプローブ
を作ることができる。機械加工の容易さのためにプロー
ブ材料をエレクトログラファイト（electrographite）
とするのがよく、次いで熱分解グラファイトで被覆し多
孔性を減ずることができる。あるいはまた、全体的に熱
分解グラファイトまたはガラス質炭素のプローブを使用
することができるが、これらは要求されるヘッドの輪郭
を得るための機械加工がさらに困難になる傾向がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のグラファイトプローブの平面図、 第２図は本発明のグラファイトプローブの側面図、 第３図は管状グラファイトキュベットに挿入された本発
明のグラファイトプローブの第４図のＸ−Ｘ線に沿った
断面図、 第４図は管状グラファイトキュベットに挿入された本発
明のグラファイトプローブの第３図のＹ−Ｙ線に沿った
断面図、 第５図は本発明の電熱アトマイザーの側面図、 第６図は本発明の電熱アトマイザーの正面図、 第７図は第６図のＺ−Ｚ線に沿い矢印の方向に見た断面
図を示す。 １……プローブ、２……ステム部分 ３……ヘッド部分、４……ステップ ５……リッジ、６……キュベット ７……溝、８……開口 ９……管、15……キュベット 16……プローブ、17……アクチュエーター 18……試料供給管、20……本体 21……戸、23……電気接続端子 24……固定された下方部分 25……枢着された上方部分 27〜30……ねじ、31……開口 32……開口、33……固定部材 34……固定部材、35……シャフト 36……ロッド、37……取手 39……石英窓

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステム部分とヘッド部分を備える電熱アト
   マイザー用グラファイトプローブにおいて、プローブの
   ヘッド部分はほぼ平坦な表面を有し、この表面上にリッ
   ジを備え、このリッジは、リッジ以外のヘッドの台部分
   の加熱速度と同じような加熱速度を有し且つプローブヘ
   ッド部分をアトマイザー内部で加熱する場合に、液体試
   料のヘッド部分からステム部分への拡開を防ぐ障壁が設
   けられるように寸法を決め、配置したことを特徴とする
   電熱アトマイザー用グラファイトプローブ。
2. 【請求項２】ステムの厚さがヘッドの厚さより大きい特
   許請求の範囲第１項記載のグラファイトプローブ。
3. 【請求項３】ステムの厚さがヘッドの厚さとリッジの厚
   さの和より大きい特許請求の範囲第２項記載のグラファ
   イトプローブ。
4. 【請求項４】導電性材料の中空体、プローブを中空体内
   部に挿入するためのプローブ挿入手段、および電流を本
   体を介して通過させ中空体内部を、プローブ上に堆積す
   る試料を噴霧するに足る温度まで加熱する手段を有し、
   但しプローブがステム部分と試料を受けるためのヘッド
   部分を有する分光度計用電熱アトマイザーにおいて、プ
   ローブのヘッド部分はほぼ平坦な表面を有し、この表面
   上にリッジを備え、このリッジは、リッジ以外のヘッド
   の台部分の加熱速度と同様の加熱速度を有し、かつプロ
   ーブを中空体内部で加熱する場合に、液体試料のヘッド
   部分からステム部分への拡開を防ぐ障壁が設けられるよ
   うに寸法を決め、配置し、かつリッジが中空体内部に位
   置するようにプローブを中空体内部に挿入するための上
   記プローブ挿入手段を配置したことを特徴とする分光度
   計用電熱アトマイザー。
5. 【請求項５】中空体が細長いグラファイト管である特許
   請求の範囲第４項記載の電熱アトマイザー。
6. 【請求項６】上記グラファイト管がその壁に溝を備え、
   プローブを溝を通じて上記グラファイト管内部に挿入す
   るためのアトマイザーのプローブ挿入手段を配置したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の電熱アトマ
   イザー。
7. 【請求項７】プローブのステム部分が溝の高さより厚
   く、ステップをヘッド部分とステム部分の間に形成し、
   プローブをグラファイト管内部に挿入するためのプロー
   ブ挿入手段を、上記グラファイト管の外側に隣接するが
   接触することなくステップを配置させて溝により形成さ
   れた開口をほぼ閉じさせるように設けた特許請求の範囲
   第６項記載の電熱アトマイザー。