JPS6149614B2 - - Google Patents

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JPS6149614B2
JPS6149614B2 JP18260281A JP18260281A JPS6149614B2 JP S6149614 B2 JPS6149614 B2 JP S6149614B2 JP 18260281 A JP18260281 A JP 18260281A JP 18260281 A JP18260281 A JP 18260281A JP S6149614 B2 JPS6149614 B2 JP S6149614B2
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JP
Japan
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heating
temperature
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control
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JP18260281A
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JPS5885143A (ja
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Kikuo Sasaki
Kenji Kawasaki
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Publication date
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Publication of JPS5885143A publication Critical patent/JPS5885143A/ja
Publication of JPS6149614B2 publication Critical patent/JPS6149614B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G01N21/74Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited using flameless atomising, e.g. graphite furnaces

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Analytical Chemistry (AREA)
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  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は原子吸光分析用加熱制御装置、特に
フレームレス原子吸光分析装置の原子吸光分析用
加熱制御装置に関する。
フレームレスの原子吸光分析装置には、ジユー
ル熱やアーク熱により試料を加熱し原子化するも
のがある。第1図にジユール熱を用いたフレーム
レス原子吸光分析装置の原理図を示している。こ
のフレームレス原子吸光分析装置は、加熱用のチ
ユーブ、たとえばグラフアイト・チユーブ1に注
入口2より試料3を注入し、加熱電源4よりグラ
フアイドチユーブ1に試料加熱用の電流を流す。
この電流値を制御することにより、試料3は乾
燥・灰化・原子化の3段階に加熱されて、分解・
原子化される。原子化されると、ホローカソード
ランプ5からの光が吸収されるので、分光器6を
経た光束より吸光量を測定することにより元素の
定量が行なわれる。この場合、グラフアイト・チ
ユーブ1の加熱温度は、定量すべき目的元素の種
類や試料の性質により最適に制御される必要があ
る。そのためグラフアイトチユーブ1の近傍に温
度センサ7を配し、グラフアイト・チユーブ1の
温度を検出し、加熱温度を制御可能なようにして
いる。このようなフレームレス原子吸光分析装置
において、原子吸光分析の信頼性を増すために、
多くの考慮する要素があるが、加熱温度の再現性
確保もその1つである。
しかしながら従来のフレームレスの原子吸光分
析用加熱制御装置のあるものは、1個の温度セン
サ出力で乾燥・灰化・原子化の各段階、すなわち
0゜〜3000℃までの加熱温度を制御することが困
難なところから温度センサの他に、加熱電源の電
流を検出する電流センサを設け、乾燥・灰化の低
温加熱領域では、この電流センサにより加熱電源
の電流を検出し、検出電流に応じた信号を加熱電
源に帰還して加熱制御(電流制御)を行ない、原
子化の高温加熱領域(1000℃〜3000℃)のみ温度
センサで加熱チユーブの温度を検出し、この検出
出力に対応した信号を加熱電源に帰還して加熱制
御(温度制御)をなすようにしているので、温度
センサによる加熱制御は常に温度そのものに依存
して制御されるから問題ないが電流センサによる
加熱制御に再現性上の問題があつた。すなわちい
かに加熱電流を一定値に制御しても、グラフアイ
ト・チユーブの抵抗値のバラツキ、雰囲気ガスや
冷却水の流量がバルツキによつてグラフアイト・
チユーブの加熱温度が変るので、一定温度値に制
御できないという欠点があつた。
この発明の目的は、上記従来の原子吸光分析用
加熱制御装置の欠点を解消し、乾燥・灰化の低温
領域を電流センサを用いて加熱制御し、原子化の
高温領域のみを温度センサを用いて加熱制御する
ものにおいても、加熱温度の再現性の高い原子吸
光分析用加熱制御装置を提供するにある。
以上の目的を達成するために、この発明の原子
吸光分析用加熱制御装置は、原子化段階すなわち
高温加熱時の温度制御用の温度センサ出力で、乾
燥・灰化段階すなわち低温加熱時の加熱制御用の
電流センサ出力を較正する回路手段を備えること
を特徴としている。
以下、図面に示す実施例に、この発明を詳細に
説明する。
第2図はこの発明が実施される前提となる原子
吸光分析用加熱制御装置を構成するブロツク図を
示しており、従来の原子吸光分析用加熱制御装置
に相当する。図において電源端子11a,11b
に加えられた交流信号が加熱電源トランス12を
介してグラフアイト・チユーブ13に加えられる
ように接続されており、グラフアイト・チユーブ
13には印加信号に応じた加熱電流が流れるよう
になつている。加熱電源トランス12の二次側1
2bには電流センサ14が結合されている。電流
センサ14は加熱電流Iを検出し、検出電流に応
じた信号増幅用のプリアンプ15に接続されてい
る。またグラフアイト・チユーブ13の近傍に
は、たとえばソーラセル(Solarcell)で構成され
る温度センサ16が配されている。温度センサ1
6はグラフアイト・チユーブ13が高温加熱され
ることにより発光される光を受けてグラフアイ
ト・チユーブ13の加熱温度を検出するものであ
る。グラフアイト・チユーブ13と温度センサ1
6とで試料の加熱炉17を構成している。温度セ
ンサ16は検出温度に応じた信号を増幅するプリ
アンプ18に接続されている。上記プリアンプ1
5は検出電流に応じた出力電圧Viを導出し、こ
の出力電圧Viが電流制御−温度制御切換スイツ
チ19の端子Aに加えられるように接続されてい
る。他方プリアンプ18は検出温度に応じた出力
電圧Vtを導出し、この出力電圧Vtが電流制御−
温度制御切換スイツチ19の端子Bに加えられる
ように接続されている。電流制御−温度制御切換
スイツチ19の共通端子Cは誤差増幅器20の入
力の一端に接続されている。誤差増幅器20のこ
の入力端には、電流制御−温度制御切換スイツチ
19が端子A(電流制御)側に倒されているとき
はプリアンプ15の出力Viが、逆に端子B(温
度制御)側に倒されているときはプリアンプ18
の出力Vtがそれぞれ加えられる。誤差増幅器2
0の入力の他端には、温度プログラマ21よりの
基準電圧Erを受けるように接続構成されてい
る。温度プログラマ21よりの基準電圧Erは、
目的元素、試料の性質、乾燥・灰化・原子化の各
段階等によりその値を連続的にあるいは段階的に
任意に設定できるようになつている。誤差増幅器
20は基準電圧Erとプリアンプ15(または1
8)の出力電圧Vi(またはVt)の差の電圧Voを
トリガパルス発生回路22に加える。トリガパル
ス発生回路22は差電圧Voに応じたタイミング
にトリガパルスPを発生し、このパルスPを加熱
電源トランス12の一次側12aに接続されてい
るトライアツク23に帰還して加え、トライアツ
ク23の点弧角を差電圧Voに応じて制御するよ
うにしている。
今、グラフアイト・チユーブ13の加熱につ
き、乾燥・灰化の場合すなわち低温領域加熱を想
定すると、加熱制御は電流制御下におかれる。す
なわち電流制御−温度制御切換スイツチ19は端
子A側に倒される。そのため電流センサ14で加
熱電流が検出され、この検出電流に応じた信号電
圧Viが電流制御−温度制御切換スイツチ19の
端子A、共通端子Cを経て誤差増幅器20の入力
の一端に加えられる。そして信号電圧Viが基準
電圧Erよりも大きい場合は加熱電流が小さくな
るように、逆に信号電圧Vi基準電圧Erよりも小
さい場合は、加熱電流が大きくなるように、信号
電圧Viと基準電圧Erの差電圧Voに応じたタイミ
ングのトリガパルスPをトライアツク23に加え
る。すなわち信号電圧Viに応じた信号を加熱電
源側に帰還する。原子化段階すなわち高温領域加
熱を行う場合には、加熱制御は温度制御下におか
れる。この場合電流制御−温度制御切換スイツチ
19は端子B側に倒される。そのため温度センサ
16で検出した温度に応じた信号電圧Vtが電流
制御−温度制御切換スイツチ19の端子B、共通
端子Cを経て誤差増幅器20の入力の一端に加え
られる。そして信号電圧Vtが、基準電圧Erより
も大きい場合は加熱温度が低くなるように、逆に
信号電圧Vtが基準電圧Erよりも小さい場合は、
加熱温度が高くなるように信号電圧Vtと基準電
圧Erの差電圧Voに応じたタイミングのトリガパ
ルスPをトライアツク23に加え、点弧角を変え
て加熱電流を制御することにより、加熱温度を制
御している。
第3図はこの発明の原子吸光分析用加熱制御装
置の実施例回路要部を示す回路ブロツク図であ
り、第2図に示す回路に付加的に接続構成される
ものである。第2図に示すものと同一番号は同一
の回路である。図において温度センサ16よりの
温度検出信号が入力されるプリアンプ18の出力
端は電流制御−温度制御切換スイツチ19の端子
Bに接続される他にコンパレータ30の入力の一
端に接続されており、コンパレータ30の入力の
他端には較正用の基準電圧Vrが加えられるよう
に接続されている。この基準電圧Vrは、電流制
御される温度範囲の最高温度(たとえば1000℃)
に相当する電圧に選定される。コンパレータ30
はプリアンプ18の出力信号電圧Vtが基準電圧
Vrより小さい時は出力信号を導出しないが、信
号電圧Vtが基準電圧Vrを越えると出力電圧を導
出するようになつており、この出力信号電圧が表
示器31に加えられるように出力端が表示器31
に接続されている。表示器31は信号電圧Vtが
基準電圧Vrよりも小さいと点灯しないが信号電
圧Vtの方が大きいと点灯表示し、信号電圧Vtと
基準電圧Vrが等しいと点滅するようになつてい
る。また電流センサ14よりの検出信号が入力さ
れるプリアンプ15にはゲイン調整器32が設け
られている。
ここで、加熱電流Iをグラフアイト・チユーブ
13に流し、時間tの経過に対する加熱温度Tの
関係を求めると、第5図に示すように時間tの経
過とともに温度Tも上昇しその後一定の温度に落
着く。この落着く温度は流す電流Iが大なる程大
となる。逆に他の条件が変らなければ、流す電流
値が同じであれば当然同じ温度に落着くことにな
る。しかし従来の加熱制御装置においては上述し
たように、加熱電流Iが同じであつても、グラフ
アイトチユーブの抵抗のバラツキや図示外の雰囲
気ガス、冷却水の流量の相違等が影響して温度T
が一定しない。たとえばI1なる加熱電流を流して
も加熱炉の状況により時間tと加熱温度Tの特性
曲線はたとえば第6図に示すI1a,I1b,I1cのよう
になる。第6図に示す特性曲線は流す加熱電流が
Iでも、最終的に落着く温度がI1aはTr,I1bは
Tu,I1cはTdでありそれぞれ加熱特性が相違する
ことを示している。このように同一加熱電流を流
しても常に同一加熱温度を得ることができないの
で第2図に示す加熱制御装置において、電流制御
で加熱温度の再現性を確保することは困難であ
る。そこで第3図に示す回路を付加し、ゲイン調
整器32を調節して、温度センサ出力により電流
センサ出力を較正する。
較正は温度プログラマ21より較正基準電圧
Vrに等しい基準電圧Erを出力するとともに、電
流制御−温度制御切換スイツチ19を端子A(電
流制御)側に倒した状態で行なわれる。
今、加熱電流I1を流したときのグラフアイト・
チユーブ13の温度がTrとなり、この温度に対
応するプリアンプ18の出力電圧VtがVt=Vrと
なる状態を標準状態とする。この場合加熱電流I1
の検出電流に対応するプリアンプ15の出力電圧
ViもVrに等しい。加熱制御装置がこのような標
準状態にある場合すなわち第6図の特性曲線I1a
の状態にある場合には安定状態で、プリアンプ1
8の出力電圧Vtと較正基準電圧Vrが等しくな
り、コンパレータ30は出力電圧を導出し、表示
器31が点滅動作するので特にゲイン調整器32
を調節する必要はない。
次に加熱電流I1に対して加熱温度Tが標準状態
時の温度Trより高くなる場合たとえば第6図の
特性曲線I1bの状態を想定すると、加熱温度Tuに
対応するプリアンプ18の出力電圧Vtは較正基
準電圧Vrよりも大となるので、表示器31は点
灯状態となる。それゆえゲイン調整器32を調節
してゲインを大きくし表示器31が点滅動作状態
になるまで加熱電流を下げる。電流を下げた結果
加熱電流Ioで表示器31が点滅動作に至つたとす
れば、この加熱電流Ioで、標準状態において加熱
電流I1を流した場合と同等の加熱温度特性が得ら
れる。すなわち較正される。逆に加熱電流I1が対
して加熱温度Tが標準状態時の温度Trより低く
なる場合たとえば第6図の特性曲線I1cの状態を
考えると、加熱温度Tdに対応するプリアンプ1
8の出力電圧Vtは較正基準電圧Vrよりも小とな
るので、コンパレータ30は出力電圧を導出せ
ず、したがつて表示器31は点灯しない。それゆ
えゲイン調整器32を調節してゲインを小さくし
表示器31が点滅状態となるまで加熱電流を大き
くする。加熱電流I2で表示器31が点滅動作に至
つたとすれば、この加熱電流I2で標準状態におい
て加熱電流I1を流した場合と同等の加熱温度特性
が得られる。すなわち較正される。
なお上記第3図実施例において表示器31は点
灯,点滅,無点灯の3段階表示を採用している
が、これは他の態様の表示たとえば色別表示であ
つてもよい。またさらにデジタル表示器を用いて
もよい。
また上記第3図実施例において電流制御系を較
正するのに表示器とゲイン調整器を用いて手動較
正しているが、これに替えて第4図に示す回路を
用いて自動較正を行なつてもよい。
第4図に示す回路も第2図に示す加熱制御装置
に付加されて実施されるものであり、第2図のも
のと同一番号は同一回路である。プリアンプ18
の出力端が電流制御−温度制御切換スイツチ19
の端子Bに接続される他、コンパレータ30の入
力の一端に接続されており、さらにコンパレータ
30の入力の他端に較正基準電圧Vrが加えられ
るように接続されている。そしてコンパレータ3
0の出力端はその出力が温度プログラマ33に加
えられるように接続されている。温度プログラマ
33は、コンパレータ30よりの信号を受けて基
準電圧Erを変化して誤差増幅器20の入力の他
端に加えるようになつている。
第4図に示す実施例回路における較正は、温度
プログラマ33より較正基準電圧Vrに等しい基
準電圧Erを出力するとともに、電流制御−温度
制御切換スイツチ19を端子A(電流制御)側に
倒した状態で行なわれる。加熱電流I1を流した時
温度がTrとなる標準状態では、プリアンプ18
の出力電圧Vtは較正基準電圧Vrと等しいのでコ
ンパレータ30よりの出力電圧を受けた温度プロ
グラマ33は基準電圧Erを変更しないで、電流
制御における基準電圧Erとしてそのまま誤差増
幅器20に加える。
次に加熱電流I1に対して加熱温度が標準状態時
の温度Trよりも高くなる場合たとえば第6図の
特性曲線I1bの状態のような場合であると、加熱
温度Tuに対応するプリアンプ18の出力電圧Vt
は較正基準電圧Vrよりも大となるので、コンパ
レータ30はVt>Vrを示す信号を温度プログラ
マ33に与える。温度プログラマ33はVt>Vr
を示す信号を受けるとVt=Vrとなるまで基準電
圧Erのレベルを下げる。そしてVt=Vrとなつた
時の基準電圧Erを電流制御における較正された
基準電圧とする。逆に加熱電流I1に対して加熱温
度が標準状態時の温度Trより低くなる場合は、
加熱温度Tdに対応するプリアンプ18の出力電
圧Vtは較正基準電圧Vrよりも小となるので、コ
ンパレータ30は出力を導出しない。それゆえ、
温度プログラマ33は加熱温度が上昇してVt=
Vrとなるまで基準電圧Erのレベルを上げる。そ
してVt=Vrとなつた時に基準電圧Erの上昇を止
めその時の基準電圧Erを電流制御における較正
された基準電圧とする。
以上のようにこの発明の原子吸光分析用加熱制
御装置は、原子化段階の温度制御用の温度センサ
出力で、乾燥・灰化段階の温度制御用の電流セン
サ出力を較正する回路手段を備えるものであるか
ら、たとえ加熱チユーブの抵抗やその他の要素の
変動で加熱特性がバラついても、温度較正がなさ
れた電流制御により、再現性の良い加熱特性を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はフレームレス原子吸光分析装置の原理
的構成を示す図、第2図はこの発明が実施例され
る前提となる原子吸光分析用加熱制御装置の構成
を示すブロツク図、第3図はこの発明の一実施例
の原子吸光分析用加熱制御装置の回路要部を示す
ブロツク図、第4図はこの発明の他の実施例の原
子吸光分析用加熱制御装置の回路要部を示すブロ
ツク図、第5図は第2図における時間−加熱温度
特性を示す図、第6図は第3図および第4図実施
例回路の較正動作を説明するための時間−加熱温
度特性および加熱温度−コンパレータ出力特性を
示す図である。 12……加熱電源トランス、13……グラフア
イト・チユーブ、14……電流センサ、15,1
8……プリアンプ、16……温度センサ、17…
…加熱炉、19……電流制御−温度制御切換スイ
ツチ、20……誤差アンプ、21,33……温度
プログラマ、22……トリガパルス発生回路、2
3……トライアツク、30……コンパレータ、3
1……表示器、32……ゲイン調整器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 内部に試料が注入され、加熱電源より電流が
    流されることにより試料に乾燥・灰化・原子化の
    3段階加熱を施す加熱チユーブと、この加熱チユ
    ーブの温度を検出する温度センサと、前記加熱電
    源の電流を検出する電流センサと、前記乾燥・灰
    化の低温加熱段階では前記電流センサの出力を前
    記加熱電源に帰還し、前記原子化の高温加熱段階
    では前記温度センサの出力を前記加熱電源に帰還
    して前記加熱チユーブの温度を制御する制御回路
    部とを備える原子吸光分析用加熱制御装置におい
    て、 前記温度センサの出力で前記電流センサ出力を
    較正する手段を備えたことを特徴とする原子吸光
    分析用加熱制御装置。
JP18260281A 1981-11-14 1981-11-14 原子吸光分析用加熱制御装置 Granted JPS5885143A (ja)

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JPS5885143A JPS5885143A (ja) 1983-05-21
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