JP2000028581A - Instrument for analyzing element in metal sample - Google Patents
Instrument for analyzing element in metal sampleInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば鉄鋼など
の金属材料中に微量に含まれるＣ（炭素）、Ｓ（硫
黄）、Ｎ（窒素）、Ｈ（水素）などの元素を分析する装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for analyzing elements such as C (carbon), S (sulfur), N (nitrogen) and H (hydrogen) contained in trace amounts in metallic materials such as steel. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、鉄鋼中に微量に含まれるＣ、Ｓ
の定量分析法としては、酸素気流中燃焼法と赤外線吸収
法とを組み合わせたものが一般に用いられ、また、鉄鋼
中に微量に含まれるＮ、Ｈの定量分析法としては、不活
性ガス中融解抽出法と赤外線吸収法または熱伝導度法と
を組み合わせたものが一般に用いられている。2. Description of the Related Art For example, C, S contained in trace amounts in steel
As a quantitative analysis method, a method in which a combustion method in an oxygen gas stream and an infrared absorption method are combined is generally used. As a quantitative analysis method for N and H contained in trace amounts in steel, melting in an inert gas is used. A combination of the extraction method and the infrared absorption method or the thermal conductivity method is generally used.
【０００３】すなわち、前記酸素気流中燃焼法と赤外線
吸収法とを組み合わせた手法は、加熱炉内に酸素ガスを
供給しながら試料としての鉄鋼を燃焼させ、そのとき発
生するＣＯ／ＣＯ2 およびＳＯ2 を含む燃焼ガスを非分
散型赤外線分析計（ＮＤＩＲ）において分析するもので
あり、不活性ガス中融解抽出法と赤外線吸収法または熱
伝導度法は、加熱炉内に試料を入れた黒鉛るつぼを配置
し、不活性ガスを供給しながら試料としての鉄鋼を加熱
融解し、そのとき発生するＮ2 やＨ2 については熱伝導
度法で分析するものである。[0003] That is, in the method combining the above-described oxygen gas flow combustion method and infrared absorption method, steel as a sample is burned while supplying oxygen gas into a heating furnace, and CO / CO 2 and SO2 generated at that time are burned. The method uses a non-dispersive infrared spectrometer (NDIR) to analyze the combustion gas containing 2 and the method of melting extraction in an inert gas and the infrared absorption method or the thermal conductivity method use a graphite crucible containing a sample in a heating furnace. Is placed, and the steel as a sample is heated and melted while supplying an inert gas, and N 2 and H 2 generated at that time are analyzed by a thermal conductivity method.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記い
ずれの手法においても、元素の検出下限は、約１ｗｔｐ
ｐｍである（Ｈについては、０．１ｗｔｐｐｍまで可
能）。ところで、金属試料は、近年、ますます高純度化
する傾向にあり、不純物としての上記元素はますます低
濃度になってきており、上記した従来の分析計では感度
不足であり、精密な定量を行うことができなくなってき
ている。また、黒鉛るつぼの汚染によるブランク値の問
題があり、微量域における測定が困難になっている。However, in any of the above methods, the lower limit of element detection is about 1 wtp.
pm (H can be up to 0.1 wtppm). By the way, in recent years, metal samples tend to be more and more purified, and the above-mentioned elements as impurities are becoming increasingly lower in concentration. You can't do that. In addition, there is a problem of a blank value due to contamination of the graphite crucible, which makes it difficult to measure in a trace amount region.
【０００５】これに対して、質量分析計を用いて、鉄鋼
などを分析する手法としての分析方法として、ＩＣＰ−
ＭＳ法などがあるが、材料の主成分（例えばＦｅ）が大
量に質量分析計に入ることにより、感度のよい測定が難
しく、質量分析計の優れた分解能やｐｐｂオーダーの優
れた感度を生かすことができない。On the other hand, as a method of analyzing steel or the like using a mass spectrometer, ICP-
Although there is an MS method, etc., a large amount of the main component (eg, Fe) of the material enters the mass spectrometer, making it difficult to perform high-sensitivity measurement, and taking advantage of the excellent resolution and excellent ppb order sensitivity of the mass spectrometer. Can not.
【０００６】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、鉄鋼などの金属試料に微量に含
まれるＣ、Ｓ、Ｎ、Ｈなどの元素を高感度に定量分析す
ることができる金属試料中の元素分析装置（以下、単に
元素分析装置という）を提供することである。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and has as its object to quantitatively analyze, with high sensitivity, elements such as C, S, N, and H contained in trace amounts of metal samples such as steel. It is an object of the present invention to provide an element analyzer for metal samples (hereinafter simply referred to as an element analyzer).
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明の元素分析装置は、高周波コイルを巻設
した抽出セルに対して不活性ガスまたは酸素ガスのいず
れかを供給する一方、前記高周波コイルに通電すること
により、前記抽出セル内において高周波浮揚によって金
属試料を空中に保持するとともにこの試料を加熱融解
し、そのときに発生するガスを不活性ガスまたは酸素ガ
スによって質量分析計に搬送供給し、この質量分析計に
おいて前記金属試料中に含まれる炭素、硫黄、窒素およ
び水素のうちの少なくとも一つを定量分析するようにし
ている（請求項１）。In order to achieve the above object, an element analyzer of the first invention supplies either an inert gas or an oxygen gas to an extraction cell in which a high-frequency coil is wound. By energizing the high-frequency coil, the metal sample is held in the air by high-frequency levitation in the extraction cell, and the sample is heated and melted, and the gas generated at that time is converted into a mass spectrometer by an inert gas or oxygen gas. The mass spectrometer quantitatively analyzes at least one of carbon, sulfur, nitrogen and hydrogen contained in the metal sample (claim 1).
【０００８】そして、第２の発明の元素分析装置は、高
周波コイルを巻設した抽出セルに対して酸素ガスを供給
する一方、前記高周波コイルに通電することにより、前
記抽出セル内において高周波浮揚によって金属試料を空
中に保持するとともにこの試料を加熱融解し、そのとき
に発生するガスを酸素ガスによって質量分析計に搬送供
給し、この質量分析計において前記金属試料中に含まれ
る炭素、硫黄および窒素のうちの少なくとも一つを定量
分析するようにしている（請求項２）。The element analyzer according to the second aspect of the present invention supplies oxygen gas to the extraction cell around which the high-frequency coil is wound, while energizing the high-frequency coil to cause high-frequency levitation in the extraction cell. While holding the metal sample in the air and heating and melting the sample, the gas generated at that time is transported and supplied to the mass spectrometer by oxygen gas, and the carbon, sulfur and nitrogen contained in the metal sample in the mass spectrometer are At least one of them is quantitatively analyzed (claim 2).
【０００９】さらに、上記各発明において、高周波コイ
ルが抽出セルに沿って上下動するようにしてあってもよ
い（請求項３）。Further, in each of the above-mentioned inventions, the high-frequency coil may move up and down along the extraction cell.
【００１０】上記いずれの元素分析装置においても、所
望の元素を高感度で定量分析することができる。そし
て、後述するダストフィルタ１５による酸化ダストの除
去や、除湿器１７による水蒸気（水分）の除去により、
質量分析計２２の優れた分解能を測定成分に絞ってさら
に感度よく測定することができる。In any of the above-mentioned elemental analyzers, a desired element can be quantitatively analyzed with high sensitivity. The removal of oxidized dust by the dust filter 15 described later and the removal of water vapor (moisture) by the dehumidifier 17
The excellent resolution of the mass spectrometer 22 can be narrowed down to the components to be measured for more sensitive measurement.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を、図面を参照
しながら説明する。図１および図２は、第１の実施の形
態を示すものである。この実施の形態における元素分析
装置は、Ｃ、Ｓ、ＮおよびＨの少なくともいずれか一つ
を定量分析することができる。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a first embodiment. The elemental analyzer in this embodiment can quantitatively analyze at least one of C, S, N, and H.
【００１２】図１において、１は円筒状の抽出セルで、
例えば内径２０ｍｍ、長さ１３０ｍｍの石英管よりな
り、上下方向に立設されている。２は抽出セル１の下部
開口を封止する部材を兼ねた試料ホルダで、上下動機構
３によって上下方向（矢印ＡまたはＢ方向）に移動し、
抽出セル１の下部開口を封止または開放する。４は金属
試料５を浮揚させ、その状態で加熱融解させるための高
周波コイル（レビテーションコイルともいう）で、上下
動機構６によって抽出セル１に沿って上下方向（矢印Ａ
またはＢ方向）に移動し、所望の位置に停止するように
構成されている。そして、この高周波コイル４には、図
示していない高周波電源が接続されている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a cylindrical extraction cell,
For example, it is made of a quartz tube having an inner diameter of 20 mm and a length of 130 mm, and is vertically erected. Reference numeral 2 denotes a sample holder which also functions as a member for sealing the lower opening of the extraction cell 1, and is moved in the vertical direction (the direction of arrow A or B) by the vertical movement mechanism 3,
The lower opening of the extraction cell 1 is sealed or opened. Reference numeral 4 denotes a high-frequency coil (also referred to as a levitation coil) for floating and melting the metal sample 5 in that state, and is vertically moved (arrow A) along the extraction cell 1 by a vertical movement mechanism 6.
Or B direction) and stop at a desired position. A high-frequency power source (not shown) is connected to the high-frequency coil 4.
【００１３】７は抽出セル１にガスを導入するガス吹き
出しノズルで、そのノズル端７ａは下方に向いており、
その上流側にはガス供給路８が接続されている。そし
て、このガス供給路８には、バルブ９，１０を介して不
活性ガスボンベ１１、酸素ガスボンベ１２が接続されて
いる。Reference numeral 7 denotes a gas blowing nozzle for introducing a gas into the extraction cell 1, the nozzle end 7a of which is directed downward.
The gas supply path 8 is connected to the upstream side. An inert gas cylinder 11 and an oxygen gas cylinder 12 are connected to the gas supply path 8 via valves 9 and 10.
【００１４】１３は抽出セル１において発生したガスを
導出するガス導出管で、その下流側に発生ガス流路１４
が接続されている。そして、この発生ガス流路１４に
は、発生ガス中に含まれる酸化鉄などの酸化ダストを除
去するダストフィルタ１５、三方電磁弁１６、発生ガス
中に含まれる水蒸気（水分）を除去する除湿器１７、三
方電磁弁１８、サンプリング部１９が設けられている。
そして、２０は除湿器１７をバイパスするように三方電
磁弁１６，１８間を接続するように設けられるガス流路
である。また、サンプリング部１９の下流側の一方は、
流路２１を介して質量分析計（例えばＱ−ＭＳ）２２に
接続され、他方は排気部（図示していない）に接続され
ている。Reference numeral 13 denotes a gas outlet pipe for outputting gas generated in the extraction cell 1, and a generated gas passage 14 is provided downstream thereof.
Is connected. The generated gas flow path 14 includes a dust filter 15 for removing oxidized dust such as iron oxide contained in the generated gas, a three-way solenoid valve 16, and a dehumidifier for removing water vapor (water) contained in the generated gas. 17, a three-way solenoid valve 18 and a sampling unit 19 are provided.
Reference numeral 20 denotes a gas passage provided to connect the three-way solenoid valves 16 and 18 so as to bypass the dehumidifier 17. One of the downstream sides of the sampling unit 19 is
A mass spectrometer (for example, Q-MS) 22 is connected via a flow path 21, and the other is connected to an exhaust unit (not shown).
【００１５】図２は、前記質量分析計２２の一例を概略
的に示すもので、この図において、２３はイオン化部
で、高真空に保持された容器２４内には、流路２１に連
なるガス導入口２５側に、フィラメント２６と、このフ
ィラメント２６を加熱したときに生ずる電子２７を集め
る集電子極２８とを対向配置するとともに、イオン押し
出し電極２９、引き出し電極３０などを設けてなり、イ
オン３１を発生する。なお、３２は容器２４内を高真空
に引くための排気ポンプ、３３は圧力計である。FIG. 2 schematically shows an example of the mass spectrometer 22. In this figure, reference numeral 23 denotes an ionization unit, and a gas 24 connected to a flow path 21 is placed in a container 24 maintained at a high vacuum. On the inlet 25 side, a filament 26 and a collector electrode 28 for collecting electrons 27 generated when the filament 26 is heated are arranged to face each other, and an ion push-out electrode 29, an extraction electrode 30 and the like are provided. Occurs. In addition, 32 is an exhaust pump for evacuating the inside of the container 24 to high vacuum, and 33 is a pressure gauge.
【００１６】そして、３４は前記イオン化部２３に連な
る分析部で、磁場を発生するマグネット３５が設けられ
ている。３６は分析部３４を経てきたイオン３１を集め
るイオンコレクタである。このイオンコレクタ３６で得
られるイオン電流は、図示してないが、プリアンプ、メ
インアンプやＡＤ変換器を経てコントロールユニット
（例えばコンピュータ）３７（図１参照）に入力され、
適宜処理される。Reference numeral 34 denotes an analyzer connected to the ionizer 23, which is provided with a magnet 35 for generating a magnetic field. Reference numeral 36 denotes an ion collector for collecting the ions 31 that have passed through the analyzer 34. Although not shown, the ion current obtained by the ion collector 36 is input to a control unit (for example, a computer) 37 (see FIG. 1) via a preamplifier, a main amplifier, and an AD converter.
Processed appropriately.
【００１７】次に、上記構成の元素分析装置の動作につ
いて説明する。今、金属試料５として鉄鋼を用いるもの
とする。分析対象の鉄鋼を切断機で切断して適宜大きさ
の円柱状または球状（重量は約１．５ｇ）とする。この
ような金属試料５を、試料ホルダ３に載せる。Next, the operation of the element analyzer having the above configuration will be described. Now, assume that steel is used as the metal sample 5. The steel to be analyzed is cut by a cutting machine into a columnar or spherical shape having an appropriate size (weight is about 1.5 g). Such a metal sample 5 is placed on the sample holder 3.
【００１８】そして、前記試料ホルダ２を矢印Ａ方向に
上昇し、金属試料５を抽出セル１内に収容するととも
に、抽出セル１の下部開口を閉じる。この状態で、バル
ブ９を開いて、不活性ガス（例えばヘリウムガス）をガ
ス吹き出しノズル７から抽出セル１内に供給する。Then, the sample holder 2 is moved up in the direction of arrow A to accommodate the metal sample 5 in the extraction cell 1 and close the lower opening of the extraction cell 1. In this state, the valve 9 is opened, and an inert gas (for example, helium gas) is supplied from the gas blowing nozzle 7 into the extraction cell 1.
【００１９】前記状態において、高周波コイル４を矢印
Ｂ方向に下降させ、金属試料５を高周波コイル４内に位
置させる。その状態で、高周波コイル４に高周波電流を
通電すると、金属試料５に誘起される誘導電流と高周波
コイル４の磁場との相互作用によって金属試料５に上向
き（矢印Ａ方向）の力が働き、これによって、金属試料
５は重力との釣合いを保ちながら抽出セル１内において
浮揚（高周波浮揚）する。そこで、高周波コイル４を上
方に移動し、前記高周波浮揚した金属試料５がヘリウム
ガスを吹き出しているガス吹き付けノズル７のノズル口
７ａの下方１０〜２０ｍｍの位置にくるようにする。In the above state, the high frequency coil 4 is lowered in the direction of arrow B, and the metal sample 5 is positioned in the high frequency coil 4. When a high-frequency current is applied to the high-frequency coil 4 in this state, an upward force (in the direction of arrow A) acts on the metal sample 5 due to the interaction between the induced current induced in the metal sample 5 and the magnetic field of the high-frequency coil 4. Thereby, the metal sample 5 floats (high-frequency floating) in the extraction cell 1 while maintaining balance with gravity. Therefore, the high-frequency coil 4 is moved upward so that the high-frequency levitated metal sample 5 comes to a position of 10 to 20 mm below the nozzle opening 7a of the gas spray nozzle 7 which blows out helium gas.
【００２０】一方、金属試料５は、前記浮揚と同時に、
誘導電流が金属試料５自身に流れてジュール熱が発生す
ることにより、加熱融解される。この金属試料５の加熱
は、高周波コイル４に通電される高周波電流の大きさを
制御することにより、１０００℃までにするのがよい。
このように、ヘリウムガス気流中で金属試料５が融解す
ることにより、金属試料５に含まれるＨがＨ2 ガスとな
って抽出される。On the other hand, the metal sample 5
When the induced current flows through the metal sample 5 itself to generate Joule heat, it is heated and melted. The heating of the metal sample 5 is preferably performed up to 1000 ° C. by controlling the magnitude of the high-frequency current supplied to the high-frequency coil 4.
As described above, when the metal sample 5 is melted in the helium gas stream, H contained in the metal sample 5 is extracted as H 2 gas.
【００２１】前述のようにして発生したＨ2 ガスは、キ
ャリアガスとしてのヘリウムガスとともにガス導出管１
３を経て発生ガス流路１４を流れる。このとき、発生ガ
ス流路１４における三方電磁弁１６，１８はいずれもオ
フで、バイパス流路２０側が開状態となっている。した
がって、前記Ｈ2 ガス等は、ダストフィルタ１５、三方
電磁弁１６、バイパス流路２０、三方電磁弁１８と流れ
てサンプリング部１９に至る。このとき、ダストフィル
タ１５において前記Ｈ2 ガスなどに含まれるダストが除
去される。したがって、サンプリング部２１の前段にお
けるガス中には、成分としてＨ2 が含まれている。The H 2 gas generated as described above is supplied to the gas outlet pipe 1 together with helium gas as a carrier gas.
3 and flows through the generated gas flow path 14. At this time, the three-way solenoid valves 16 and 18 in the generated gas flow path 14 are both off, and the bypass flow path 20 is open. Therefore, the H 2 gas flows through the dust filter 15, the three-way solenoid valve 16, the bypass passage 20, and the three-way solenoid valve 18 to reach the sampling unit 19. At this time, dust contained in the H 2 gas or the like is removed in the dust filter 15. Therefore, H 2 is contained as a component in the gas at the previous stage of the sampling unit 21.
【００２２】前記Ｈ2 を含むガスは、サンプリング部１
９によって一定のインターバルで一定量ずつサンプリン
グされ、質量分析計２２のイオン化部２３に供給され
る。そして、イオン化部２３において、Ｈ2 はＨ
2 + （ｍ／ｚ＝２）にイオン化され、分析部３４におい
て質量分析され、これに基づいてＨの量が得られる。The gas containing H 2 is supplied to the sampling section 1.
The sample is sampled by a fixed amount at regular intervals by 9 and supplied to the ionization unit 23 of the mass spectrometer 22. Then, in the ionization section 23, H 2 becomes H
It is ionized to 2 + (m / z = 2) and subjected to mass spectrometry in the analysis unit 34, based on which the amount of H is obtained.
【００２３】そして、１０００℃以下でのＨ2 の抽出が
終了すると、抽出セル１に供給するガスをヘリウムガス
から酸素ガスに切換える。すなわち、バルブ９を閉じ
て、バルブ１０を開くのである。When the extraction of H 2 at 1000 ° C. or less is completed, the gas supplied to the extraction cell 1 is switched from helium gas to oxygen gas. That is, the valve 9 is closed and the valve 10 is opened.
【００２４】前記抽出セル１にガス吹き付けノズル７を
介して酸素ガスを供給している状態においては、高周波
コイル４に通電する高周波電流を大きくし、１０００℃
以上で金属試料５を燃焼させる。このように、金属試料
５を酸素ガス気流中で燃焼させることにより、金属試料
５からＣＯx （ＣＯ、ＣＯ2 ）、ＳＯx （ＳＯ2 、ＳＯ
3 ）、ＮＯX （Ｎ2 Ｏ、ＮＯ、ＮＯ2 、……）が発生す
る。In a state where oxygen gas is supplied to the extraction cell 1 through the gas spray nozzle 7, the high-frequency current applied to the high-frequency coil 4 is increased to 1000 ° C.
Thus, the metal sample 5 is burned. Thus, by burning the metal sample 5 in the oxygen gas stream, CO x (CO, CO 2 ), SO x (SO 2 , SO
3 ), NO x (N 2 O, NO, NO 2 ,...) Are generated.
【００２５】前述のようにして発生したＣＯx 、Ｓ
Ｏx 、ＮＯX は、キャリアガスとしての酸素ガスととも
にガス導出管１３を経て発生ガス流路１４を流れる。こ
のとき、発生ガス流路１４における三方電磁弁１６，１
８はいずれもオンで、バイパス流路２０側が閉状態とな
っている。したがって、前記ＣＯx 、ＳＯx 、ＮＯX 等
は、ダストフィルタ１５、三方電磁弁１６、除湿器１
７、三方電磁弁１８と流れてサンプリング部１９に至
る。このとき、ダストフィルタ１５において前記Ｃ
Ｏx、ＳＯx 、ＮＯX などに含まれる酸化鉄などの酸化
ダストが除去され、除湿器１７において水蒸気が除去さ
れる。したがって、サンプリング部２１の前段における
ガス中には、成分としてＣＯx 、ＳＯx 、ＮＯX が含ま
れている。The CO x and S generated as described above
O x, NO X flows generated gas flow path 14 through the gas outlet pipe 13 with the oxygen gas as the carrier gas. At this time, the three-way solenoid valves 16, 1 in the generated gas flow path 14
8 are all on, and the bypass channel 20 side is in a closed state. Thus, the CO x, SO x, NO X and the like, a dust filter 15, three-way electromagnetic valve 16, the dehumidifier 1
7. Flows through the three-way solenoid valve 18 and reaches the sampling unit 19. At this time, in the dust filter 15, the C
O x, oxide dust such as iron oxide contained etc. SO x, NO X are removed, water vapor is removed in the dehumidifier 17. Therefore, CO x , SO x , and NO x are contained as components in the gas at the preceding stage of the sampling unit 21.
【００２６】前記ＣＯx 、ＳＯx 、ＮＯX を含むガス
は、サンプリング部１９によって一定のインターバルで
一定量ずつサンプリングされ、質量分析計２２のイオン
化部２３に供給され、分析部３４において質量分析さ
れ、これに基づいてＣ、ＳおよびＮの量が得られる。[0026] The CO x, SO x, a gas containing NO X is sampled by a predetermined amount at regular intervals by the sampling unit 19 are supplied to the ionization part 23 of the mass spectrometer 22, mass analyzed in the analysis unit 34 , Based on which the amounts of C, S and N are obtained.
【００２７】上述したように、この実施の形態における
元素分析装置においては、従来の元素分析装置のよう
に、秤量した金属試料を黒鉛るつぼに入れたりするので
はなく、不活性ガスまたは酸素ガス気流中において、金
属試料５にレビテーション融解し、そのとき発生するＨ
2 またはＣＯx 、ＳＯx 、ＮＯX を前記不活性ガスまた
は酸素ガスとともに、質量分析計２２に導くようにした
ものであるので、黒鉛るつぼなどを用いたときにおける
汚染によるブランク値の問題がなくなり、金属試料５中
にＣ、Ｓ、Ｎ、Ｈが微量（ｐｐｍ以下）にしか含まれな
いような場合であっても、これらを高精度に確実に定量
分析することができる。As described above, in the elemental analyzer according to the present embodiment, the weighed metal sample is not put into the graphite crucible, but the inert gas or the oxygen gas stream is used, unlike the conventional elemental analyzer. In the sample, the metal sample 5 undergoes levitation melting, and the H
2 or CO x, SO x, with said NO X inert gas or oxygen gas, since it is that to guide the mass spectrometer 22, there is no blank value due to contamination in when using a graphite crucible problem Even when C, S, N, and H are contained only in trace amounts (ppm or less) in the metal sample 5, they can be quantitatively and reliably analyzed with high accuracy.
【００２８】また、上述の実施の形態においては、ガス
成分を検出する検出部が、質量分析計２２一つでよく、
従来のように、測定原理の異なる分析部を複数設ける必
要がない。さらに、抽出セル１に対して供給するガスを
切換えるだけで、Ｃ、Ｓ、Ｎ、Ｈを一つの分析部で分析
できるといった大きな利点がある。In the above-described embodiment, the detection unit for detecting gas components may be one mass spectrometer 22.
Unlike the conventional case, there is no need to provide a plurality of analysis units having different measurement principles. Further, there is a great advantage that C, S, N, and H can be analyzed by one analysis unit only by switching the gas supplied to the extraction cell 1.
【００２９】さらに、上述の実施の形態においては、高
周波コイル４が抽出セル１に沿って上下動するようにし
ているので、金属試料５を高周波コイル４の所定の部位
に位置させるための手段を別途設ける必要がない。Further, in the above-described embodiment, since the high-frequency coil 4 moves up and down along the extraction cell 1, means for positioning the metal sample 5 at a predetermined portion of the high-frequency coil 4 is provided. There is no need to provide it separately.
【００３０】上述の実施の形態においては、抽出セル１
に対して不活性ガスと酸素ガスとを切換え供給するよう
にしていたが、これに代えて、抽出セル１に対して不活
性ガスと酸素ガスのうち一方のガスを供給するようにし
てもよい。図３は、例えば抽出セル１に対して酸素ガス
を供給するようにした元素分析装置の構成の一例を示す
もので、抽出セル１に接続されるガス供給路８に、酸素
ガスボンベ１２を接続したものである。このように構成
した場合、上述説明から理解されるように、金属試料５
中のＣ、Ｓ、Ｎの定量分析を行うことができ、発生ガス
流路１４における構成が簡単になる。In the above embodiment, the extraction cell 1
Although the inert gas and the oxygen gas are switched and supplied to the extraction cell 1, one of the inert gas and the oxygen gas may be supplied to the extraction cell 1 instead. . FIG. 3 shows an example of the configuration of an elemental analyzer that supplies oxygen gas to the extraction cell 1, for example. An oxygen gas cylinder 12 is connected to a gas supply path 8 connected to the extraction cell 1. Things. In the case of such a configuration, as understood from the above description, the metal sample 5
Quantitative analysis of C, S, and N therein can be performed, and the configuration in the generated gas flow path 14 is simplified.
【００３１】また、前記図３に示した元素分析装置にお
いて、酸素ガスボンベ１２に代えて、不活性ガスボンベ
を接続するとともに、除湿器１７を除去すれば、金属試
料５中のＨを定量分析することができる。In the elemental analyzer shown in FIG. 3, if an inert gas cylinder is connected instead of the oxygen gas cylinder 12 and the dehumidifier 17 is removed, H in the metal sample 5 can be quantitatively analyzed. Can be.
【００３２】この発明は、上述の実施の形態に限られる
ものではなく、例えば高周波コイル４を上下方向に移動
させる代わりに、これを固定的に設け、試料ホルダ２を
抽出セル１内においても上下動させるようにして、金属
試料５を高周波コイル４の所定の部位に位置させるよう
にしてもよい。The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, instead of moving the high-frequency coil 4 in the vertical direction, the high-frequency coil 4 is fixedly provided, and the sample holder 2 is moved vertically in the extraction cell 1. The metal sample 5 may be positioned at a predetermined portion of the high-frequency coil 4 by moving the metal sample 5.
【００３３】なお、上記各実施の形態において、質量分
析計２２として、上記所謂Ｑ−ＭＳタイプのものに代え
て、飛行時間型質量分析計（ＴＯＦ−ＭＳ）を用いても
よい。その場合、発生ガスＧを瞬間的にサンプリングす
る必要があるところから、例えば電場でイオン化すると
き、パルス状の電場を付与し、イオン化されたものだけ
がＴＯＦ−ＭＳに入るようにするのが好ましい。In each of the above embodiments, a time-of-flight mass spectrometer (TOF-MS) may be used as the mass spectrometer 22 instead of the so-called Q-MS type. In that case, since it is necessary to instantaneously sample the generated gas G, for example, when ionizing with an electric field, it is preferable to apply a pulsed electric field so that only the ionized gas enters the TOF-MS. .
【００３４】[0034]
【発明の効果】この発明の元素分析装置によれば、鉄鋼
を始めとする各種の金属に微量に含まれるＣ、Ｓ、Ｎ、
Ｈなどの元素を、ｗｔｐｐｍ以下、０．１〜０．０１ｐ
ｐｍといった高感度で確実に定量分析することができ
る。According to the elemental analysis apparatus of the present invention, C, S, N, and the like contained in trace amounts in various metals such as iron and steel.
Element such as H is not more than wtppm, 0.1-0.01p
Quantitative analysis can be performed with high sensitivity such as pm.
【図１】第１の実施の形態における元素分析装置の構成
を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an element analyzer according to a first embodiment.
【図２】前記元素分析装置に用いられる質量分析計の一
例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a mass spectrometer used in the element analyzer.
【図３】第２の実施の形態における元素分析装置の構成
を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of an element analyzer according to a second embodiment.
１…抽出セル、４…高周波コイル、５…金属試料、２２
…質量分析計。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Extraction cell, 4 ... High frequency coil, 5 ... Metal sample, 22
... Mass spectrometer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 右近 寿一郎 京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式会社堀場製作所内 Ｆターム(参考） 2G055 AA03 BA01 CA22 CA23 CA24 CA27 DA09 DA22 DA38 EA05 FA09 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Juichiro Ukon 2 Higashi-cho, Kichijoin-gu, Minami-ku, Kyoto, Kyoto F-term in HORIBA, Ltd. (Reference) 2G055 AA03 BA01 CA22 CA23 CA24 CA27 DA09 DA22 DA38 EA05 FA09
Claims (3)
て不活性ガスまたは酸素ガスのいずれかを供給する一
方、前記高周波コイルに通電することにより、前記抽出
セル内において高周波浮揚によって金属試料を空中に保
持するとともにこの試料を加熱融解し、そのときに発生
するガスを不活性ガスまたは酸素ガスによって質量分析
計に搬送供給し、この質量分析計において前記金属試料
中に含まれる炭素、硫黄、窒素および水素のうちの少な
くとも一つを定量分析するようにしたことを特徴とする
金属試料中の元素分析装置。1. While supplying either an inert gas or an oxygen gas to an extraction cell around which a high-frequency coil is wound, a current is supplied to the high-frequency coil so that a metal sample is floated in the extraction cell by high-frequency levitation. The sample is heated and melted while being held in the air, and the gas generated at that time is transported and supplied to the mass spectrometer by an inert gas or oxygen gas, and the carbon, sulfur, An element analyzer for analyzing a metal sample, wherein at least one of nitrogen and hydrogen is quantitatively analyzed.
て酸素ガスを供給する一方、前記高周波コイルに通電す
ることにより、前記抽出セル内において高周波浮揚によ
って金属試料を空中に保持するとともにこの試料を加熱
融解し、そのときに発生するガスを酸素ガスによって質
量分析計に搬送供給し、この質量分析計において前記金
属試料中に含まれる炭素、硫黄および窒素のうちの少な
くとも一つを定量分析するようにしたことを特徴とする
金属試料中の元素分析装置。2. An oxygen gas is supplied to an extraction cell on which a high-frequency coil is wound, and while the high-frequency coil is energized, a metal sample is held in the air by high-frequency levitation in the extraction cell. Is heated and melted, and the gas generated at that time is transported and supplied to the mass spectrometer by the oxygen gas, and the mass spectrometer quantitatively analyzes at least one of carbon, sulfur and nitrogen contained in the metal sample. An apparatus for analyzing an element in a metal sample.
するようにしてなる請求項１または２のいずれかに記載
の金属試料中の元素分析装置。3. The elemental analyzer in a metal sample according to claim 1, wherein the high-frequency coil moves up and down along the extraction cell.
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP10196254A JP2000028581A (en) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | Instrument for analyzing element in metal sample |
| US09/328,684 US6627155B1 (en) | 1998-06-12 | 1999-06-09 | Combustion furnace system for analyzing elements in a sample |
| EP99111433A EP0964248A1 (en) | 1998-06-12 | 1999-06-11 | System for analyzing elements in sample |
| US10/626,305 US20040247483A1 (en) | 1998-06-12 | 2003-07-24 | Combustion furnace system for analyzing elements in a sample |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP10196254A JP2000028581A (en) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | Instrument for analyzing element in metal sample |
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ID=16354760
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000028581A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010281704A (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Sumitomo Kinzoku Technol Kk | Nitrogen concentration analysis method and nitrogen concentration analyzer of metal sample |
| CN102803949A (en) * | 2010-02-18 | 2012-11-28 | 杰富意钢铁株式会社 | Method and device for analyzing sulfur in metal sample |
| CN112461736A (en) * | 2020-11-04 | 2021-03-09 | 苏州热工研究院有限公司 | Test equipment and test method for evaluating uniform corrosion of metal material |
-
1998
- 1998-07-10 JP JP10196254A patent/JP2000028581A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010281704A (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Sumitomo Kinzoku Technol Kk | Nitrogen concentration analysis method and nitrogen concentration analyzer of metal sample |
| CN102803949A (en) * | 2010-02-18 | 2012-11-28 | 杰富意钢铁株式会社 | Method and device for analyzing sulfur in metal sample |
| EP2538213A1 (en) * | 2010-02-18 | 2012-12-26 | JFE Steel Corporation | Method and device for analyzing sulfur in metal sample |
| EP2538213A4 (en) * | 2010-02-18 | 2013-07-10 | Jfe Steel Corp | Method and device for analyzing sulfur in metal sample |
| US8900874B2 (en) | 2010-02-18 | 2014-12-02 | Jfe Steel Corporation | Method and device for analyzing sulfur in metal sample |
| CN112461736A (en) * | 2020-11-04 | 2021-03-09 | 苏州热工研究院有限公司 | Test equipment and test method for evaluating uniform corrosion of metal material |
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