JPS585632A

JPS585632A - 試料の原子吸収分析装置

Info

Publication number: JPS585632A
Application number: JP5647182A
Authority: JP
Inventors: ベルンハルト・フーバー
Original assignee: Bodenseewerk Perkin Elmer and Co GmbH
Current assignee: PE Manufacturing GmbH
Priority date: 1981-04-04
Filing date: 1982-04-05
Publication date: 1983-01-13
Also published as: GB2096315A; DE3113678A1

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】本発明はスペクトル線発生源によって形成される単一の
光源からの光を、試料を経て検串器に指向し、上記試料
または上記光源の場所で磁界を発生し、該磁界の磁力線
は上記光源から上記試料を通るように指向された光ビー
ムを横切り、そして上記磁界の強さは上記試料の場所ま
たは上記光源の場所で最大値と零の値との間で循環的に
交番変化し、以って、上記試料内の被探索元素の特性共
振スペクトルまだは上記光源によって発生されるスペク
トル線の周期的なゼーマン分割を惹起し、信号評価処理
回路において上記磁界の最大磁界強さにおける検出器信
号振幅と上記磁界の強さ零における検出器信号振幅との
差を求める型式の試料の原子吸収分析装置に関する。

原子吸収分光法は、標本もしくは試料中の被探索元素の
量を決定する方法である。元素の原子は、問題の元素の
共振スペクトルと称される成る波長で放射を吸収する。

この共振スペクトルの波長は、問題の元素に対して特性
的なものである。原子吸収分光法においては、例えば中
空陰極ランノのような光源を用いて、被探索元素に対し
特性的な共振スペクトル線を発生する。

この光源によって発生された光ビームは、試料成分の元
素が原子状態にある試料を通される。

例えば、光ビームは、試料流体が噴霧される炎に通すこ
とができる。試料はま庭グラファイート管アトマイデ内
で「無炎的に」霧化することもできる。光ビームの光は
光源のスペクトル線に対応する共振スペクトルを有する
被探索元素の原子によって吸収されるが、他の試料成分
の原子による影響は受けない。したがって光源から試料
を通し検出器に入射する光ビームの減衰が、試料内の被
探索元素の量を表わす尺ｉとなる。

しかしながら、被探索元素の原子による光ビームの吸収
には、例えば光の分散または分子吸収によって生ぜじめ
られる不特定の「背景吸収もしくはパックグランＰ吸収
」がしばしば重畳されている。

ゼーマン効果を用いて、同じ光源から、被探索元素の原
子による影響を受けず上記の背景吸収だけを受ける基準
光ビームを発生して、該背景吸収を補償することが知ら
れている。ここで「ゼーマン効果」とは、放出原子に作
用する磁界もしくは磁場によシスベクトル線が分岐する
ことである。正常ゼーマン効果では、スペクトル線は磁
界もしくは磁場によシ３つの線に分岐もしくは分割され
る。そのうちの１つの成分は波長を遷移されない状態に
留まる。この成分はπ成分と称される。他の２つの成分
、即ちσ１成分およびＯ成分は元の波長に対しくしたが
ってまたπ成分に対し）対称的に（移する。

「異常ゼーマン効果」ではより複雑な分岐が生ずる。π
成分は磁界の方・向に直線偏光されておシ、他方σ成分
は磁界の方向に垂直に偏光される。全π成分の強さは、
全、σ成分の強さと同じである。従来、この効果はいろ
いろな仕方で試料光ビームおよび基準光ビームを同じ光
源から同じ光路において発生するのに用いられている。

従来の装置（西独特許公報第１９６４４６９号明細書）
においては、磁界は光源に加えられてお９、その場合磁
界の磁力線は光ビームの軸に対して平行になるようにし
、そして磁界の強さは最大値と零の値との間で周期的に
変化せしめられる。したがって、放出されるスペクトル
線の変調のために、線形ゼーマン効果が縦方向の磁界で
利用される訳である。光源に加えられる磁界がその最大
値に達すると、放出されるスペクトル線は、それぞれ大
きな波長および小さい波長を有する２つのスペクトル線
に分割され元の放出スペクトル線は消える。このように
して得られる２つのスペクトル線は最早や被探索元素の
原子によって吸収されることはない。と言うのはこれら
スペクトル線が該原子の共振スペクトルに対して遷移さ
れているからである。

この状態において、光ビームは基準光：−ムトしての働
きをなす。磁界の強さが零の値に達すると、発生される
スペクトル線ならびに被探索原素の原子共振スペクトル
は一致する。この光ビームは上に述べた仕方で試料光ビ
ームとしての作用をなす。したがってこの動作モードに
は、光ビームの縦軸方向に平行に延びる磁力線を有する
磁界が要求される。しがしな力２工ら充分な強さを有す
るこのような磁界を発生することは困難である。と言う
のは、このようにした場合、光ビームの光路が磁石の磁
極による妨害を受は納置から新型の装置が知られており
、この装置においては、光源には、光ビームの軸線を横
切る方向の磁力線を有する定磁場が加えられるようにな
っている。このような定磁場によれば、既ニ述べたよう
に、光源から発生されるスペクトル線は定磁場に平行に
偏光されたπ成分および垂直に偏光されたσ成分に分割
される。π成分は、磁界が存在しないとした場合に発生
される元のスペクトル線の波長を有している。これに対
して、σ成分は被探索元素の共振スペクトルに対して遷
移されておシ、シたがって吸収されず、基準光ビーム・
とじて用いることができる。

試料光ビームと基準光ビームとを交番的に切換するため
に、周期的にかつ時間的に連続して作用し互いに垂直に
配位された偏光面を有する２つの偏光フィルタを、光源
と検出器との間に配置することができる。別法として、
単一の回転偏光器を光路に設けてもよい。

また、西独特許公報第１９６４４６９号明細書から、光
ビームの軸線に対し横切る方向の磁力線を有する磁界で
あって、その強さが最大値と零の値との間で周期的に変
わる磁界を光源に加える装置が知られている。固定の偏
光面を有する偏光フィルタが光源と検出器との間に配置
されている。この偏光フィルタは、その偏光面が磁力線
の方向に対して垂直になるように配位されている。した
がって磁力線の方向に平行に偏光されたπ成分は伝達さ
れず、他方磁力線の方向に垂直に偏光されだσ成分は透
過する。したがって、磁界を加えた場合、光ビームは波
長に関して遷移され、そして被探索元素の原子によシ吸
収されないσ成分を有している。磁界が零の値を取ると
、擾乱を受けずに放出されるスペクトル線は偏光フィル
タによシ偏光されて、測定光ビームとして検出器に入射
する。

上に述べた２つの従来の装置においては、ビーム軸を横
切る磁界が実際に用いられておって、磁界を発生する磁
石の磁極片が光ビームの光路を妨害しないようになって
いる。しかしながら、光路に偏光フィルタを設けること
が必要とされ、このような偏光フィルタを用いれば費用
がそれだけ嵩むだけではなく、さらに吸収測定の妨害要
因となり得る。

上に述べた全べての装置においては、磁界は光源に作用
して、光源から発生されるスペクトル線をゼーマン効果
により分岐もしくは分割している。

西独特許願公開公報第２１６５１［１６号明細書から・
、光ビームを横切る方向の磁力線を有する磁界を標本も
しくは試料の領域に発生することが知られている。この
装置においては、光源によって発生されるスペクトル線
がゼーマン効による分割もしくは分岐を受けるのではな
く、被探索元素の共振スペクトルがゼーマン分岐を受け
る。磁界を加えると、試料は、磁界の方向に平行に偏光
されて共振スペクトルの波長を有する光成分（π成分）
ならびに磁界の方向に対し垂直に偏光されて共振スペク
トルの波長に対し遷移された波長を有する光（σ成分）
を吸収する。磁界は零の強さと最大値との間で変調され
ている。試料と検出器との・間の光路には固定の偏光フ
ィルタが配置されており、このフィルタの偏光面は磁界
の方向に垂直に延びている。

磁界を加えると、試料内で共振スペクトル線の　、π、
酸成分よる吸収を受ける光ビームの偏光面は偏光フィル
タによシ伝達されない。他方、伝達される偏光面は、異
なった波長を有するのでπ成分により吸収されない。し
たがって磁界を加えると光ビームは基準光ビームとして
の作用をなす。磁界が零の強さになると、共振スペクト
ルの成分は再び一致して、偏光フィルタによシ伝達もし
くは透過される偏光面は通例のように被探索元素の原子
によって吸収される。したがってこの場合には光ビーム
は試料光ビームとしての作用をなす。

さらにまた、標本もしくは試料の場所に、光ビームの軸
を横切る方向の磁力線を有する定磁場を発生し、かつま
た光路に回転偏光フィルタを配置することも知られてい
る（日立製作所のパンフレット（’　Ｗｈａｔ工ｓ　Ｐ
ｏ１ａｒｉｚｅｄ　ＺｅｅｍａｎＦｉｆｆｅｃｔ　Ａ、
Ａ、Ｓ？Ｊ参照）。

磁界が標本もしくは試料の領域に印加されるこれら従来
装置の場合にも、偏光フィルタが用いられておって、装
置動作には本質的な要素と考えられる。

本発明の目的は冒頭に述べた型式の装置の構造もしくは
設計を簡単にし、従来の装置と比較して妨害を受けにく
い吸、収信号を得ることにある。

本発明によれば、上の目的は、光源と検出器との間で光
路に光学的偏光要素を設けないことによシ達成される。

　。

一驚に値いすることであ°るが、偏光フィルタを省略し
た場合でも、背景吸収の補償を可能にする信号が得られ
ることが判明した。そしてこのように背景吸収を補償す
ることによって、従来の装置に偏光フィルタを設けるこ
とにより惹起されていたような測定の擾乱もしくは妨害
は回避されるのである。さらに装置の構造も、偏　−光
フィルタを省略することによシ応分に簡略化される。

以下添付図面を参照し本発明の実施例に関し詳細に説明
する。

第１図を参照するに、光ビーム１０は中空陰極ランプの
形態にあるスペクトル線発生光源１２によって発生され
る。この光ビーム１０は略示したグラファイト管ア打マ
イデ（噴霧器）１４のグラファイト管を縦、軸方向に通
過する。

グラファイト管アトマイデは、周知の仕方で、２つの冷
却式環状電極間に保持されたグラファイト管を備えてい
る。被験試料はグラファイト管内に入れられている。グ
ラファイト管はそこで、電極およびグラファイト管を流
れる電流によシ強く加熱される。その結果試料もしくは
標本は分解して、霧化され、グラファイト管内部に「原
子の雲」を形成する。この原子の雲内においては、試料
もしくは標本の個々の成分は原子状態にある。

交流で付勢される電磁石１６によって、曲の箇所に磁界
が発生される。従ってグラファイト管アトマイデ１４内
で、この磁界の強さは最大値と零値の間で周期的に交番
変化する。

グラファイト管アトマイｆ１４から出る光ビーム１０は
モノクロメータト８を介して光増倍管の形態にある検出
器２０に差し向けられる。

検出器２０の出力信号は信号処理回路−２２に供給され
、この信号処理回路２２は背景吸収に関して補正された
原子吸収信号を発生し、そしてこの信号は例えば記録装
置２４によって記録される。

従来の装置とは対照的に、ここに開示した装置の光路は
偏光器や偏光フィルタを備えていない。

次に第２図および第６図を参照して上に述べた装置の動
作態様に関し説明する。被探索元素は光源１２によって
発生されるスペクトル線（第２図に参照数字２６で示さ
れている）と同じ共振スペクトルを有する。この波長で
、光ビーム１０は、磁界の強さが零である場合には、試
料内の被探索元素の原子によって吸収される。

この吸収は、本実施例の場合、偏光されていない光であ
る。光ビームの偏光面に関係なく生ずる。

試料に磁界が加わると、被探索元素の共振スペクトルは
、元共振スペクトル２６と同じ波長を有する「π成分」
２８および該π成分の両側に同じ間隔で位置する２つの
び成分、即ちσ成分３０およびσ−成分３２に分割され
る。π成分は磁界の方向に平行に偏光される。即ち、こ
の波長における被探索元素の原子は、磁界の方向に平行
に偏光されている光ビーム１０内の光成分だけを吸収す
る。σ成分は磁界の方向に対し垂直の方向に偏光されて
いる。従ってこの波長においては被探索元素の原子は、
磁界の方向に垂直に偏光されている光だけを吸収する。

第１図の装置における上記のような光の分割の効果に関
し第６図を参照し説明する。

ブロック３４には、強さ零の磁界から生ずる状態が示さ
れている。図中、３６は説明の便宜上、単一のスペクト
ル線として示されている光源１２の発光スペクトルを表
わす。光路における吸収プロファイルは曲線３８で示さ
れている。

この吸収プロファイルもしくは吸収スペクトルは、背景
吸収４０ならびに標本量の被探索元素の原子の共振スペ
クトルに起因する発光スペクトル３６のスペクトル線の
波長の吸収帯４２を含む。偏光面は何等関与しない。検
出器出力信号の振幅は、ブロック４０内に示しであるよ
うに、試料中の被探索元素の原子による原子吸収に背景
吸収を加えた吸収を表わす。

ブロック４６には、磁界を印加することから生ずる状態
が示されている。光源１２の発光プロファイルはこの場
合にも曲線３６で示されておシ、そして背景吸収は曲線
４０で表わされている。背景吸収４０に重畳された光路
の吸収プロファイル４８は、π成分２８に対応する帯域
５０ならびにその両側にあってσ成分に対応する帯域５
２および５４を含む。しかしながらゼーマン効果により
分割された共振スペクトルのπ成分２８は、磁界の方向
に対し平行に偏光されている光ビーム１０の部分しか吸
収しｔい。

光ビーム１０は偏光されていないので、帯域５０は帯域
４２の半分の高さしか有していない。

光ビーム１０は、その波長がσ成分３０および３２の波
長と同じでないので、σ成分３０，３２によシ吸収され
ることはない。

ブロック５６に示すように、印加された磁界で発生する
検出器信号も、背景吸収ならびに被探索元素の原子によ
る原子吸収の半分（磁界に平行な偏光面だけが吸収され
るので）を含んでいる。そこで５８で示すように、差を
形成することによって、背景吸収に対して補償されて、
試料中の被探索元素の原子による原子吸収を表わす信号
が得られる。

ＳＮ比は、偏光フィルタを用いない分だけ改善される。

従って背景補償された吸収信号および対応の１００チ信
号の比、即ち、吸収によって生ずる測定光ビームの背景
補償減衰と１００％の透過に対応するビームの強さの比
は０．５の係数だけ減少する。有意味な信号のこの減少
分は、上のようにＳＮ比が偏光フィルタを用いないこと
により改善されているので、対応の電子的増幅手段によ
シ補償することが可能であろう。

磁界が光源１２０箇所で作用した場合にも類似の考察が
当て嵌まるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は同じ光源によって発生されて、同じ光路に清っ
て延びる試料光ビームおよび基準光ビームを発生するた
めにゼーマン効果が利用されている原子吸収分光光度計
の構造を略示する図、第２図は通常のゼーマン効果によ
る被探索元素の共振スペクトルの分割を図解する図、そ
して第６図は標本光ビームおよび基準光ビームによる背
景吸収の補償を略解する図である。１０・・・光ビーム、１２・・・光源、１４・・・アト
マイザ、１６・・・磁石、１８・・・モノクロメータ、
２０・・・検出器、２２・・・信号処理回路、２４・・
・記録装置、２６・・・共振スペクトル、２８・・・π
成分、３０・・・σ成分、３６・・・発光スペクトル、
３８・・・曲線、４０・・・背景吸収、４２・・・吸収
帯、４８・・・吸収プロファイル、５０，５２．５４・
・・帯域。 −図面の浄書（内容に変更なし）手続補正書（方式）昭和５７年８　月ノ５日特許庁長官殿１、事件の表示　昭和５７年特許願第５６４７１号２、
発明の名称試料の原子吸収分析装置３、補正をする者事件との関係　％許出願人ソング昭和５７年７　月２７日　　（発送日）但し図面の浄書
（内容に変更なし）

Claims

【特許請求の範囲】

１、　スペクトル線発生源によって形成される単一の光
源（１２）からの光を、試料（１４）を経て検出器（２
０）に指向し、前記試料（１４）または前記光源（１２
）の場所で磁界を発生し、該磁界の磁力線は前記光源（
１２）から前記試料（１４）を通るように指向された光
ビーム（１０）を横切シ、そして前記磁界の強さは前記
試料（１４）の場所または前記光源（１２）の場所で最
大値と零の値との間で循環的に交番変化し、以って、前
記試料内の被探索元素の特性共振スペクトル線クトルま
たは前記光源（１２）によって発生されるスペクトル線
の周期的なゼーマン分割を惹起し、信号評価処理回路（
２２）において前記磁界の最大磁界強さにおける検出器
信号振幅と前記磁界の強さ零における検出器信号振幅と
の差を形成する型式の試料の原子吸収分析装置において
、前記光源（１２）と検出器（２０）との間の光路に光
学的偏光要素が含まれていないことを特グとする標本の
原子吸収分析装置。