JPH11316220A - 金属中微量元素の高精度分析方法および装置 - Google Patents
金属中微量元素の高精度分析方法および装置Info
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- JPH11316220A JPH11316220A JP11049896A JP4989699A JPH11316220A JP H11316220 A JPH11316220 A JP H11316220A JP 11049896 A JP11049896 A JP 11049896A JP 4989699 A JP4989699 A JP 4989699A JP H11316220 A JPH11316220 A JP H11316220A
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- chamber
- reaction chamber
- sputtering
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- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属中微量元素を簡便、迅速しかも高精度で
信頼性高く分析できる手段、特に試料調整段階で生ずる
表面汚染を除去し、その状態で分析しうる手段を提供す
る。 【解決手段】 金属中微量元素の分析方法を、不活性ガ
ス雰囲気の予備処理室内において試料表面に不活性ガス
スパッタリング処理を施して該試料のほぼ全表面の汚染
部をほぼ同時に除去する段階と、前記スパッタリング処
理終了後の試料を直接反応室に移して微量元素を定量す
る段階とを有してなるものとする。
信頼性高く分析できる手段、特に試料調整段階で生ずる
表面汚染を除去し、その状態で分析しうる手段を提供す
る。 【解決手段】 金属中微量元素の分析方法を、不活性ガ
ス雰囲気の予備処理室内において試料表面に不活性ガス
スパッタリング処理を施して該試料のほぼ全表面の汚染
部をほぼ同時に除去する段階と、前記スパッタリング処
理終了後の試料を直接反応室に移して微量元素を定量す
る段階とを有してなるものとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属中微量元素の高精度
分析方法および装置に係り、特に鉄鋼中の酸素、窒素、
炭素及び硫黄を、従来の分析方法および装置に比し、簡
便迅速にしかも高精度で定量できる分析方法および装置
に関する。
分析方法および装置に係り、特に鉄鋼中の酸素、窒素、
炭素及び硫黄を、従来の分析方法および装置に比し、簡
便迅速にしかも高精度で定量できる分析方法および装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属中の微量元素、特に鉄鋼中の酸素、
窒素、炭素及び硫黄は延性や加工性などの材料特性に大
きな影響を及ぼすために、正確な定量分析が必要であ
る。特に近年、鋼の高純度化に伴い鉄鋼中のこれらの微
量元素が重要視されるようになり、その高精度でしかも
迅速簡便な分析方法および分析装置が求められている。
窒素、炭素及び硫黄は延性や加工性などの材料特性に大
きな影響を及ぼすために、正確な定量分析が必要であ
る。特に近年、鋼の高純度化に伴い鉄鋼中のこれらの微
量元素が重要視されるようになり、その高精度でしかも
迅速簡便な分析方法および分析装置が求められている。
【０００３】しかし、鋼の高純度化が進むに従い、その
正確な分析には分析前に試料表面の汚染部を確実に除去
することが極めて重要となってきている。たとえば、酸
素分析の場合、表面に吸着した有機物や炭酸ガス、大気
等の周辺雰囲気による表面酸化物をあらかじめ除去しな
いと正確な分析値を得られない。そのため、近年の鉄鋼
中の微量酸素分析法として用いられる不活性ガス融解−
赤外線吸収法においては、試料表面の汚染部除去の前処
理法として、酸等を用いた電解研磨法や化学研磨法が報
告されている。
正確な分析には分析前に試料表面の汚染部を確実に除去
することが極めて重要となってきている。たとえば、酸
素分析の場合、表面に吸着した有機物や炭酸ガス、大気
等の周辺雰囲気による表面酸化物をあらかじめ除去しな
いと正確な分析値を得られない。そのため、近年の鉄鋼
中の微量酸素分析法として用いられる不活性ガス融解−
赤外線吸収法においては、試料表面の汚染部除去の前処
理法として、酸等を用いた電解研磨法や化学研磨法が報
告されている。
【０００４】例えば、特開昭６０−１８７５９号公報に
は、鋼中酸素を分析するための供試料を反応管内に収容
せしめると共に、該反応管内に還元性ガスを通入させ、
該還元性ガス雰囲気において５００℃以上に加熱し前記
供試料表面を還元処理することを特徴とする鋼中酸素分
析供試料の前処理法が開示されている。
は、鋼中酸素を分析するための供試料を反応管内に収容
せしめると共に、該反応管内に還元性ガスを通入させ、
該還元性ガス雰囲気において５００℃以上に加熱し前記
供試料表面を還元処理することを特徴とする鋼中酸素分
析供試料の前処理法が開示されている。
【０００５】しかし、上記方法によって表面付着汚染を
除去しても、前処理の時点から分析計で測定するまでの
間に、試料洗浄等による試料表面汚染もしくは再酸化な
どにより試料表面が再度汚染されるため、ｐｐｍレベル
もしくはそれ以下の定量分析に誤差が生ずる。特に清浄
な鉄の表面は、雰囲気の吸着や酸化が瞬時に起り易く、
汚染部の除去対策が強く望まれている。
除去しても、前処理の時点から分析計で測定するまでの
間に、試料洗浄等による試料表面汚染もしくは再酸化な
どにより試料表面が再度汚染されるため、ｐｐｍレベル
もしくはそれ以下の定量分析に誤差が生ずる。特に清浄
な鉄の表面は、雰囲気の吸着や酸化が瞬時に起り易く、
汚染部の除去対策が強く望まれている。
【０００６】この問題を解決するため、特開平３−１５
０４６２号公報には、鉄鋼中の微量酸素を加熱抽出して
測定する際に前処理として試料の電解研磨を行なう方法
において、酸素量測定前に１２００℃以上１４００℃以
下の温度で予備加熱を行なうことを特徴とする鉄鋼の微
量酸素分析方法が、特開平６−１４８１７０号公報に
は、鉄鋼試料表面をグラインダー、ヤスリ等で研削後、
該試料中の微量酸素を加熱抽出して測１４００℃以下の
温度で予備加熱を行なうことを特徴とする鉄鋼中の微量
酸素分析方法が開示されている。
０４６２号公報には、鉄鋼中の微量酸素を加熱抽出して
測定する際に前処理として試料の電解研磨を行なう方法
において、酸素量測定前に１２００℃以上１４００℃以
下の温度で予備加熱を行なうことを特徴とする鉄鋼の微
量酸素分析方法が、特開平６−１４８１７０号公報に
は、鉄鋼試料表面をグラインダー、ヤスリ等で研削後、
該試料中の微量酸素を加熱抽出して測１４００℃以下の
温度で予備加熱を行なうことを特徴とする鉄鋼中の微量
酸素分析方法が開示されている。
【０００７】また、日本鉄鋼協会会誌、ＣＡＭＰ−ＩＳ
ＩＪ Ｖｏｌ．５（１９９２）−４４０には、表面付着
炭素を４５０℃×１０分の加熱により除去する方法が開
示されており、また、特開平８−２１１０４３号公報に
は金属中の炭素分析試料を試料台に載せ、処理容器中で
低圧力の清浄なガスのもとで放電によりスパッターで試
料表面の汚染を取り除き、そのまま分析装置に移送して
微量元素の分析を行う方法が開示されている。
ＩＪ Ｖｏｌ．５（１９９２）−４４０には、表面付着
炭素を４５０℃×１０分の加熱により除去する方法が開
示されており、また、特開平８−２１１０４３号公報に
は金属中の炭素分析試料を試料台に載せ、処理容器中で
低圧力の清浄なガスのもとで放電によりスパッターで試
料表面の汚染を取り除き、そのまま分析装置に移送して
微量元素の分析を行う方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平３−１５０４５０号公報記載の方法は、単に電解研
磨液の残存による表面酸素を除くのみで電解研磨後の表
面に形成された酸化層を除去することができず、また、
特開平６−１４８１７０号公報記載の方法は、グライン
ダー研削の際に形成された表面酸素化物をるつぼのＣと
の反応によって還元除去するものであるが、試料溶解前
は還元反応が起りにくく、仮に起きてもるつぼに接触す
る部位のみに限定され、試料表面全体の還元反応による
汚染除去を期待することができないという問題がある。
さらに、表面付着酸素を４５０℃×１０分の加熱により
除去する方法は低温加熱時の有機物のグラファイト化お
よび鋼中最表面層の脱炭ににより分析精度が低下すると
いう問題が残っている。
開平３−１５０４５０号公報記載の方法は、単に電解研
磨液の残存による表面酸素を除くのみで電解研磨後の表
面に形成された酸化層を除去することができず、また、
特開平６−１４８１７０号公報記載の方法は、グライン
ダー研削の際に形成された表面酸素化物をるつぼのＣと
の反応によって還元除去するものであるが、試料溶解前
は還元反応が起りにくく、仮に起きてもるつぼに接触す
る部位のみに限定され、試料表面全体の還元反応による
汚染除去を期待することができないという問題がある。
さらに、表面付着酸素を４５０℃×１０分の加熱により
除去する方法は低温加熱時の有機物のグラファイト化お
よび鋼中最表面層の脱炭ににより分析精度が低下すると
いう問題が残っている。
【０００９】一方、特開平６−１４８１７０号公報記載
の方法には、上記のような問題はないが、試料台に載せ
られた試料の裏面清浄にするには試料台上で試料を回転
あるいは反転しなければならず、操作が複雑になり一様
な表面汚染の除去が困難になるとともに、迅速な処理が
できないという問題がある。
の方法には、上記のような問題はないが、試料台に載せ
られた試料の裏面清浄にするには試料台上で試料を回転
あるいは反転しなければならず、操作が複雑になり一様
な表面汚染の除去が困難になるとともに、迅速な処理が
できないという問題がある。
【００１０】本発明は、上記金属中微量酸素の分析方法
ならびに装置についての従来技術の欠点に鑑み、金属中
微量元素を簡便、迅速しかも高精度で信頼性高く分析で
きる手段を提供することを目的とする。
ならびに装置についての従来技術の欠点に鑑み、金属中
微量元素を簡便、迅速しかも高精度で信頼性高く分析で
きる手段を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、金属中微量元素の分析方法を、不活性ガ
ス雰囲気の予備処理室内において、試料表面に不活性ガ
ススパッタリング処理を施して該試料のほぼ全表面の汚
染部をほぼ同時に除去する段階と、前記スパッタリング
処理終了後の試料を直接反応室に移して微量元素を定量
する段階とを有することとするものである。また、その
際、不活性ガススパッタリング処理は試料を導電性試料
押さえによって点支持して行うことを好適とし、金属中
微量元素分析の一層の高精度化、迅速化を図るものであ
る。
決するために、金属中微量元素の分析方法を、不活性ガ
ス雰囲気の予備処理室内において、試料表面に不活性ガ
ススパッタリング処理を施して該試料のほぼ全表面の汚
染部をほぼ同時に除去する段階と、前記スパッタリング
処理終了後の試料を直接反応室に移して微量元素を定量
する段階とを有することとするものである。また、その
際、不活性ガススパッタリング処理は試料を導電性試料
押さえによって点支持して行うことを好適とし、金属中
微量元素分析の一層の高精度化、迅速化を図るものであ
る。
【００１２】また、本発明は、上記金属中微量元素の分
析装置を、試料の表面汚染部を不活性ガススパッタリン
グにより除去する予備処理室と、該予備処理室において
表面汚染部を除去された試料中の微量元素をガス化する
反応室と、該反応室から導かれるガスを分析定量する検
出装置とからなるものとし、かつ、前記予備処理室は、
上部に開閉自在の試料投入口、下部に前記反応室に通ず
る開閉自在のシャッターを具備してなり、かつ、スパッ
タリング用電源、不活性ガス源が接続されているものと
するものである。さらに上記装置において、予備処理室
は、試料を点支持し、陰極側に維持するる試料押さえ
と、陽極側に維持される内面壁とを有してなることを好
適とし、確実に前記分析方法が高精度で行われるように
するものである。なお、本発明は、特に、鉄鋼中の酸
素、窒素、炭素あるいは硫黄等の微量元素の定量に好適
である。
析装置を、試料の表面汚染部を不活性ガススパッタリン
グにより除去する予備処理室と、該予備処理室において
表面汚染部を除去された試料中の微量元素をガス化する
反応室と、該反応室から導かれるガスを分析定量する検
出装置とからなるものとし、かつ、前記予備処理室は、
上部に開閉自在の試料投入口、下部に前記反応室に通ず
る開閉自在のシャッターを具備してなり、かつ、スパッ
タリング用電源、不活性ガス源が接続されているものと
するものである。さらに上記装置において、予備処理室
は、試料を点支持し、陰極側に維持するる試料押さえ
と、陽極側に維持される内面壁とを有してなることを好
適とし、確実に前記分析方法が高精度で行われるように
するものである。なお、本発明は、特に、鉄鋼中の酸
素、窒素、炭素あるいは硫黄等の微量元素の定量に好適
である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、鉄
鋼中の微量元素の分析を例にとり、図面を参照して具体
的に説明する。図１は、鉄鋼中酸素あるいは窒素分析に
用いる本発明に係る分析装置を、図２は鉄鋼中炭素ある
いは硫黄の分析に用いる本発明に係る分析装置の一例を
示す。上記例に示すように、本発明における分析に当た
っては試料表面の汚染部を除去する予備処理と、予備処
理された試料を再汚染のない状態で反応室に移して分析
する２段階の処理がそれぞれ予備処理室４と反応室１５
に分けて行われる。
鋼中の微量元素の分析を例にとり、図面を参照して具体
的に説明する。図１は、鉄鋼中酸素あるいは窒素分析に
用いる本発明に係る分析装置を、図２は鉄鋼中炭素ある
いは硫黄の分析に用いる本発明に係る分析装置の一例を
示す。上記例に示すように、本発明における分析に当た
っては試料表面の汚染部を除去する予備処理と、予備処
理された試料を再汚染のない状態で反応室に移して分析
する２段階の処理がそれぞれ予備処理室４と反応室１５
に分けて行われる。
【００１４】上記予備処理室４において、試料２にはそ
の表面に不活性ガススパッタリング処理が施され、試料
表面の汚染部が除去される。不活性ガスとしては、アル
ゴンを用い、試料２を陰極側とし、予備処理室４の内壁
５を陽極として減圧下でグロー放電スパッタリングによ
りイオン化されたアルゴンを試料表面に高速で衝突させ
てスパッタリング処理を行う。気体の圧力および電圧は
所定時間内に試料表面の汚染が除去できるように選定す
ればよい。
の表面に不活性ガススパッタリング処理が施され、試料
表面の汚染部が除去される。不活性ガスとしては、アル
ゴンを用い、試料２を陰極側とし、予備処理室４の内壁
５を陽極として減圧下でグロー放電スパッタリングによ
りイオン化されたアルゴンを試料表面に高速で衝突させ
てスパッタリング処理を行う。気体の圧力および電圧は
所定時間内に試料表面の汚染が除去できるように選定す
ればよい。
【００１５】上記スパッタリングに当たっては、試料の
ほぼ全表面に亘って同時にガススパッタリングを施し、
試料表面の汚染部をほぼ同時に除去するようにする。こ
れにより、試料を試料台上で反転させるなど煩雑な操作
をおこなうことなく迅速かつ一様に汚染部の除去を行う
ことができ、分析時間の一層の短縮と精度の向上をはか
ることができる。具体的には、試料２を円錐形の支持棒
２０によって点支持することによって行うことができ
る。また、試料をその頂点あるいは稜線によって支持す
るなどの手段をとることができる。要するに、試料を支
持する際に支持手段が試料を覆う面積を極力小さくすれ
ばよい。要求される分析精度にもよるが、支持棒２０等
が試料表面を覆う面積が試料全表面のほぼ１０％以下で
あれば実用上問題がない。
ほぼ全表面に亘って同時にガススパッタリングを施し、
試料表面の汚染部をほぼ同時に除去するようにする。こ
れにより、試料を試料台上で反転させるなど煩雑な操作
をおこなうことなく迅速かつ一様に汚染部の除去を行う
ことができ、分析時間の一層の短縮と精度の向上をはか
ることができる。具体的には、試料２を円錐形の支持棒
２０によって点支持することによって行うことができ
る。また、試料をその頂点あるいは稜線によって支持す
るなどの手段をとることができる。要するに、試料を支
持する際に支持手段が試料を覆う面積を極力小さくすれ
ばよい。要求される分析精度にもよるが、支持棒２０等
が試料表面を覆う面積が試料全表面のほぼ１０％以下で
あれば実用上問題がない。
【００１６】上記スパッタリングにより表面汚染の除去
された試料は、直接反応室１５に移される。すなわち、
大気等に触れさせることなく、反応室１５へ移行させ
る。そのためには、予備処理室４と反応室１５との間に
スライドバルブ式のシャッター２６を設け、両室間の雰
囲気を同圧とした後、シャッター２６を開いて試料２を
反応室内に落下させるようにすればよい。
された試料は、直接反応室１５に移される。すなわち、
大気等に触れさせることなく、反応室１５へ移行させ
る。そのためには、予備処理室４と反応室１５との間に
スライドバルブ式のシャッター２６を設け、両室間の雰
囲気を同圧とした後、シャッター２６を開いて試料２を
反応室内に落下させるようにすればよい。
【００１７】反応室に移された試料は分析目的に応じて
キャリアガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ2など）の気流中で加熱
し、あるいは反応させて、微量元素をガス化させ、これ
を適切な検出装置３２によって検出して定量する。例え
ば、酸素はグラファイトるつぼ中で、ＡｒまたはＨｅを
キャリアガスとして用いて、発生するＣＯガスを赤外線
吸収法によって定量する。窒素はＨｅをキャリアガスと
して加熱処理し、発生する Ｎ2ガスを熱伝導測定法に
よって定量する。炭素、いおうは磁性るつぼ中で酸素ガ
スをキャリアガスとして燃焼させ、発生するＣＯあるい
はＳＯ2ガスを赤外線吸収法によって定量する。
キャリアガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ2など）の気流中で加熱
し、あるいは反応させて、微量元素をガス化させ、これ
を適切な検出装置３２によって検出して定量する。例え
ば、酸素はグラファイトるつぼ中で、ＡｒまたはＨｅを
キャリアガスとして用いて、発生するＣＯガスを赤外線
吸収法によって定量する。窒素はＨｅをキャリアガスと
して加熱処理し、発生する Ｎ2ガスを熱伝導測定法に
よって定量する。炭素、いおうは磁性るつぼ中で酸素ガ
スをキャリアガスとして燃焼させ、発生するＣＯあるい
はＳＯ2ガスを赤外線吸収法によって定量する。
【００１８】上記分析方法を実施するための分析装置に
は図１、図２に示すように、予備処理室４を設ける。予
備処理室４はアルゴンスパッタリングを完了するまでは
アルゴンガス源６からバルブ８を経由してアルゴンを導
入し、排気ポンプ１０によりバルブ１２を経由して排気
させるように構成されている。また、予備処理室４に
は、上部に開閉自在の試料投入口２４、下部に前記反応
室に通ずる開閉自在のスライドバルブ式のシャッター２
６を具備している。アルゴンは、切替バルブ２８を通じ
て反応室１５にも導かれるように構成されており、キャ
リアガスとして用いることもできるようになっている。
また、シャッター２６の開閉を容易にするため、アルゴ
ンを用いて予備処理室と反応室の雰囲気圧力を等しくす
ることもできる。
は図１、図２に示すように、予備処理室４を設ける。予
備処理室４はアルゴンスパッタリングを完了するまでは
アルゴンガス源６からバルブ８を経由してアルゴンを導
入し、排気ポンプ１０によりバルブ１２を経由して排気
させるように構成されている。また、予備処理室４に
は、上部に開閉自在の試料投入口２４、下部に前記反応
室に通ずる開閉自在のスライドバルブ式のシャッター２
６を具備している。アルゴンは、切替バルブ２８を通じ
て反応室１５にも導かれるように構成されており、キャ
リアガスとして用いることもできるようになっている。
また、シャッター２６の開閉を容易にするため、アルゴ
ンを用いて予備処理室と反応室の雰囲気圧力を等しくす
ることもできる。
【００１９】予備処理室４内には試料２を支持する試料
押さえ２０が進退自在に設けられており、試料２を把持
しあるいは開放することが可能になっている。この試料
押さえ２０は試料をマイナス（−）に帯電させるため、
導電性の物質により製作され、スパッタリング用電源２
２の陰極に接続されている。一方、予備処理室の内壁５
は導線を介してスパッタリング用電源２２の陽極に接続
されている。
押さえ２０が進退自在に設けられており、試料２を把持
しあるいは開放することが可能になっている。この試料
押さえ２０は試料をマイナス（−）に帯電させるため、
導電性の物質により製作され、スパッタリング用電源２
２の陰極に接続されている。一方、予備処理室の内壁５
は導線を介してスパッタリング用電源２２の陽極に接続
されている。
【００２０】したがって、予備処理室４の試料投入口２
４を開いて試料２を試料押さえ２０にセットし、スライ
ドバルブ式のシャッター２６を閉じ、バルブ８からアル
ゴンガスを導入し、排気ポンプ１０を作動させて、所定
圧力のアルゴン雰囲気とした後、スパッタリング用電源
２２から予備処理室４の内壁５および試料２の間に高電
圧を印加すれば、両者間にグロー放電が起こり、試料２
の表面は発生するアルゴンイオンによるスパッタリング
により清浄にされる。その際、試料押さえ２０が図に示
すように先端が尖った円錐形に構成されていれば、試料
２は点支持され、スパッタリングによる汚染除去は試料
全面に対し同時に行われることとなる。なお、すでに述
べたように、試料２の支持手段は、支持手段が試料表面
を覆う面積が充分に小さいもの、例えば10%以下となる
ようなものであれば、その手段を問うものではない。
４を開いて試料２を試料押さえ２０にセットし、スライ
ドバルブ式のシャッター２６を閉じ、バルブ８からアル
ゴンガスを導入し、排気ポンプ１０を作動させて、所定
圧力のアルゴン雰囲気とした後、スパッタリング用電源
２２から予備処理室４の内壁５および試料２の間に高電
圧を印加すれば、両者間にグロー放電が起こり、試料２
の表面は発生するアルゴンイオンによるスパッタリング
により清浄にされる。その際、試料押さえ２０が図に示
すように先端が尖った円錐形に構成されていれば、試料
２は点支持され、スパッタリングによる汚染除去は試料
全面に対し同時に行われることとなる。なお、すでに述
べたように、試料２の支持手段は、支持手段が試料表面
を覆う面積が充分に小さいもの、例えば10%以下となる
ようなものであれば、その手段を問うものではない。
【００２１】反応室１５は分析対象元素に応じて構成さ
れる。酸素または窒素の分析用には、内部にグラファイ
トるつぼ１６とその加熱用電源３０を備える。炭素、お
よび硫黄の分析用には、磁性るつぼ１７を備え、また試
料の加熱のため高周波電源３１を備える。本発明におい
ては、上記反応室１５は上部がシャッター２６を介して
予備処理室４に接続されており、また、キャリアガスが
切替バルブ２８を介して、予備処理室４および反応室１
５に導入されるようになっている。キャリアガスは、酸
素分析の場合にはＡｒまたはＨｅガス、窒素分析の場合
はＨｅガス、炭素または硫黄分析の場合はＯ2ガスであ
る。なお、酸素分析に際し、キャリアガスとしてＡｒガ
スを用いる場合には、図１におけるＨｅ導入管は不要と
なる。
れる。酸素または窒素の分析用には、内部にグラファイ
トるつぼ１６とその加熱用電源３０を備える。炭素、お
よび硫黄の分析用には、磁性るつぼ１７を備え、また試
料の加熱のため高周波電源３１を備える。本発明におい
ては、上記反応室１５は上部がシャッター２６を介して
予備処理室４に接続されており、また、キャリアガスが
切替バルブ２８を介して、予備処理室４および反応室１
５に導入されるようになっている。キャリアガスは、酸
素分析の場合にはＡｒまたはＨｅガス、窒素分析の場合
はＨｅガス、炭素または硫黄分析の場合はＯ2ガスであ
る。なお、酸素分析に際し、キャリアガスとしてＡｒガ
スを用いる場合には、図１におけるＨｅ導入管は不要と
なる。
【００２２】本発明装置を用いて試料２を反応室１５に
移すに当たっては、切替バルブ２８を操作して反応室１
５と予備処理室４との雰囲気、圧力が同一となるよう
に、反応室１５および予備処理室４にアルゴンガスまた
はキャリアガスを充たしてシャッター２６を開き、試料
押さえ２０を後退させて、試料２を反応室１５内に落下
させる。次いで、シャッター２６を閉じ、切替バルブ２
８を操作してキャリアガスを流通させ、加熱用電源３０
または高周波電源３１により試料２を加熱して抽出され
たガスを検出装置３２（ここでは赤外線吸収装置または
熱伝導測定装置）に導き定量する。
移すに当たっては、切替バルブ２８を操作して反応室１
５と予備処理室４との雰囲気、圧力が同一となるよう
に、反応室１５および予備処理室４にアルゴンガスまた
はキャリアガスを充たしてシャッター２６を開き、試料
押さえ２０を後退させて、試料２を反応室１５内に落下
させる。次いで、シャッター２６を閉じ、切替バルブ２
８を操作してキャリアガスを流通させ、加熱用電源３０
または高周波電源３１により試料２を加熱して抽出され
たガスを検出装置３２（ここでは赤外線吸収装置または
熱伝導測定装置）に導き定量する。
【００２３】上記構成により、スパッタリングにより表
面の酸素など不純物の除去された試料２は、空気に触れ
ることなく、予備処理室４から反応室１５内に直接落下
し、分析操作を受けることになる。例えば鋼中微量酸素
分析の場合には、試料は直接グラフアイトるつぼ１６を
有する反応室１５中に落下し、該反応室１５内で２，０
００〜２，５００℃に昇温され、微量酸素はすべて炭素
によって還元され、ＣＯガスとして公知の赤外線吸収装
置によって定量される。
面の酸素など不純物の除去された試料２は、空気に触れ
ることなく、予備処理室４から反応室１５内に直接落下
し、分析操作を受けることになる。例えば鋼中微量酸素
分析の場合には、試料は直接グラフアイトるつぼ１６を
有する反応室１５中に落下し、該反応室１５内で２，０
００〜２，５００℃に昇温され、微量酸素はすべて炭素
によって還元され、ＣＯガスとして公知の赤外線吸収装
置によって定量される。
【００２４】
【実施例】図３は試料２の表面をアルゴンスパッタリン
グした後の試料表面をオージエ電子分光法により分析し
た結果であり、横軸は電子エネルギーレベルを示し、縦
軸はオージエ微分スペクトルを表す。図３より明らかな
とおり、スパッタリングした後の試料２の表層部にはほ
とんど酸素が観測されないことから酸化膜による汚染が
完全に除去されていることがわかる。
グした後の試料表面をオージエ電子分光法により分析し
た結果であり、横軸は電子エネルギーレベルを示し、縦
軸はオージエ微分スペクトルを表す。図３より明らかな
とおり、スパッタリングした後の試料２の表層部にはほ
とんど酸素が観測されないことから酸化膜による汚染が
完全に除去されていることがわかる。
【００２５】比較例として、前記と同様に予備処理した
試料を大気中に１分間放置した後、深さ方向にオージエ
電子分光法による分析結果を図４として示した。図４に
は高い値の酸素が検出されており、大気暴露により試料
表面が再酸化されたことがわかる。これにより、酸素分
析値に１ｐｐｍ程度の誤差が生ずることが確認された。
試料を大気中に１分間放置した後、深さ方向にオージエ
電子分光法による分析結果を図４として示した。図４に
は高い値の酸素が検出されており、大気暴露により試料
表面が再酸化されたことがわかる。これにより、酸素分
析値に１ｐｐｍ程度の誤差が生ずることが確認された。
【００２６】なお、本発明の実施例を鉄鋼中の微量酸素
の高精度分析方法および装置について説明したが、上記
方法及び装置は鉄鋼以外の他の金属についても適用でき
ることができることが明らかである。その場合、分析対
象金属および分析元素によって反応室を含む分析装置を
適宜選択し本発明に係る予備処理室と結合させることが
できる。
の高精度分析方法および装置について説明したが、上記
方法及び装置は鉄鋼以外の他の金属についても適用でき
ることができることが明らかである。その場合、分析対
象金属および分析元素によって反応室を含む分析装置を
適宜選択し本発明に係る予備処理室と結合させることが
できる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は金属中微量元素の分析に当り、
不活性ガススパッタリング現象を利用し試料全表面の汚
染部の除去を同時に行い、これを直接反応室に導入する
こととしたから、再汚染のおそれがなく、金属中微量酸
素の定量を高精度かつ迅速に遂行することができる。ま
た、本発明を利用することにより金属中の微量元素の影
響を正確に知ることができるようになり、今後の高純度
材料の開発に著しく寄与できる。
不活性ガススパッタリング現象を利用し試料全表面の汚
染部の除去を同時に行い、これを直接反応室に導入する
こととしたから、再汚染のおそれがなく、金属中微量酸
素の定量を高精度かつ迅速に遂行することができる。ま
た、本発明を利用することにより金属中の微量元素の影
響を正確に知ることができるようになり、今後の高純度
材料の開発に著しく寄与できる。
【図１】本発明による鉄鋼中微量酸素または窒素の分析
装置の模式図の１例である。
装置の模式図の１例である。
【図２】本発明による鉄鋼中微量炭素または硫黄の分析
装置の模式図の１例である。
装置の模式図の１例である。
【図３】本発明により処理された試料をオージエ電子分
光法にて分析した結果である。
光法にて分析した結果である。
【図４】本発明に従う予備処理後、試料を大気中に１分
間放置した後、オージエ電子分光法によって分析した結
果である。
間放置した後、オージエ電子分光法によって分析した結
果である。
【符号の説明】 ２：試料 ４：予備処理室 ５：内壁 ６：アルゴンガス源 ８、１２：バルブ １０：排気ポンプ １５：反応室 １６：グラフアイトるつぼ １７：磁性るつぼ ２０：試料押さえ ２２：スパッタリング用電源 ２４：試料投入口 ２６：シヤッター ２８：バルブ ３０：加熱用電源 ３１：高周波電源 ３２：検出装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 31/00 Ｇ０１Ｎ 1/28 Ｇ (72)発明者 安原 久雄 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 志村 眞 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 安彦 兼次 宮城県仙台市泉区高森６丁目27番９ (72)発明者 森本 行俊 東京都品川区西五反田３−９−23 日本ア ナリスト株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 不活性ガス雰囲気の予備処理室内におい
て、試料表面に不活性ガススパッタリング処理を施して
該試料のほぼ全表面の汚染部をほぼ同時に除去する段階
と、前記スパッタリング処理終了後の試料を直接反応室
に移して微量元素を定量する段階と、を有することを特
徴とする金属中微量元素の高精度分析方法。 - 【請求項２】 不活性ガススパッタリング処理は、試料
を導電性試料押さえによって点支持して行うことを特徴
とする請求項１記載の金属中微量元素の高精度分析方
法。 - 【請求項３】 微量元素は鉄鋼中の酸素、窒素、炭素あ
るいは硫黄であることを特徴とする請求項１または２記
載の金属中微量元素の高精度分析方法。 - 【請求項４】 試料の表面汚染部を不活性ガススパッタ
リングにより除去する予備処理室と、該予備処理室にお
いて表面汚染部を除去された試料中の微量元素をガス化
する反応室と、該反応室から導かれるガスを分析定量す
る検出装置とからなり、 前記予備処理室は、上部に開閉自在の試料投入口、下部
に前記反応室に通ずる開閉自在のシャッターを具備して
なり、かつ、スパッタリング用電源、不活性ガス源が接
続されていることを特徴とする金属中微量元素の高精度
分析装置。 - 【請求項５】 予備処理室は、試料を点支持し陰極側に
維持する試料押さえと、陽極側に維持される内面壁とを
有してなることを特徴とする請求項４記載の金属中微量
元素の高精度分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11049896A JPH11316220A (ja) | 1998-02-26 | 1999-02-26 | 金属中微量元素の高精度分析方法および装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-62265 | 1998-02-26 | ||
| JP6226598 | 1998-02-26 | ||
| JP11049896A JPH11316220A (ja) | 1998-02-26 | 1999-02-26 | 金属中微量元素の高精度分析方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11316220A true JPH11316220A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=26390341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11049896A Pending JPH11316220A (ja) | 1998-02-26 | 1999-02-26 | 金属中微量元素の高精度分析方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11316220A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001343309A (ja) * | 2000-06-01 | 2001-12-14 | Kawasaki Steel Corp | 金属分析試料の予備処理方法および装置 |
| JP2002310959A (ja) * | 2001-04-16 | 2002-10-23 | Shimadzu Corp | 電子線分析装置 |
| US6726739B2 (en) | 2000-10-12 | 2004-04-27 | Jfe Steel Corporation | Method of treating metal analysis sample and device thereof |
| WO2007081610A1 (en) * | 2006-01-13 | 2007-07-19 | Honeywell International Inc. | Liquid-particle analysis of metal materials |
| JP2011056578A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 溶鋼の連続鋳造方法 |
| CN102445554A (zh) * | 2011-09-21 | 2012-05-09 | 河北省首钢迁安钢铁有限责任公司 | 炼钢炉前样品的全自动分析方法及其系统 |
| CN111351695A (zh) * | 2018-12-20 | 2020-06-30 | 株式会社堀场制作所 | 试样前处理装置和分析系统 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP11049896A patent/JPH11316220A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1160561A3 (en) * | 2000-06-01 | 2002-01-23 | Kawasaki Steel Corporation | Methods and apparatuses for pretreatment of metal samples |
| US6726739B2 (en) | 2000-10-12 | 2004-04-27 | Jfe Steel Corporation | Method of treating metal analysis sample and device thereof |
| EP1279958A4 (en) * | 2000-10-12 | 2005-02-23 | Jfe Steel Corp | METHOD FOR TREATING A METALLANALYSIS SAMPLE AND ESTABLISHMENT THEREFOR |
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| JP2009524018A (ja) * | 2006-01-13 | 2009-06-25 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 金属材料の液体−粒子分析 |
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| CN111351695A (zh) * | 2018-12-20 | 2020-06-30 | 株式会社堀场制作所 | 试样前处理装置和分析系统 |
| JP2020101416A (ja) * | 2018-12-20 | 2020-07-02 | 株式会社堀場製作所 | 試料前処理装置及び分析システム |
| US11105719B2 (en) | 2018-12-20 | 2021-08-31 | Horiba, Ltd. | Sample preprocessing device and analysis system |
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