JP2001183297A - Inductively coupled plasma generator - Google Patents
Inductively coupled plasma generatorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導結合プラズマ
質量分析装置（ＩＣＰ／ＭＳ）や誘導結合プラズマ発光
分析装置（ＩＣＰ／ＡＥＳ）における誘導結合プラズマ
発生装置に関する。The present invention relates to an inductively coupled plasma generator in an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP / MS) or an inductively coupled plasma emission analyzer (ICP / AES).
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＩＣＰ／ＭＳおよびＩＣＰ／ＡＥＳは、
誘導結合プラズマを用いた元素分析装置である。前者
は、プラズマ中に生成されたイオンを測定し、後者は、
プラズマ中の励起原子から放射される光を測定すること
により、試料中の元素を分析するものであり、いずれも
確実にプラズマを点火する誘導結合プラズマ発生装置が
必要である。2. Description of the Related Art ICP / MS and ICP / AES are:
It is an elemental analyzer using inductively coupled plasma. The former measures the ions generated in the plasma, the latter
Measuring light emitted from excited atoms in the plasma to analyze the elements in the sample, all require an inductively coupled plasma generator that reliably ignites the plasma.
【０００３】一般的な誘導結合プラズマ発生装置は図２
に示すように、高周波発生部１，出力コイル２，トーチ
管３，イグナイタ５および高電圧側電極６で構成されて
いる。トーチ管３にアルゴンガスを流し、高周波発生部
１の出力を出力コイル２に供給したうえでイグナイタ５
をＯＮにすると、高電圧側電極６と出力コイル２の間で
放電が起きる。この放電で生じた電子群が高周波磁界に
より加速され、アルゴンガスを次々に電離し、プラズマ
１１を生成する。A general inductively coupled plasma generator is shown in FIG.
As shown in (1), it comprises a high frequency generator 1, an output coil 2, a torch tube 3, an igniter 5, and a high voltage side electrode 6. Argon gas is supplied to the torch tube 3, and the output of the high frequency generator 1 is supplied to the output coil 2.
Is turned on, a discharge occurs between the high voltage side electrode 6 and the output coil 2. The electrons generated by this discharge are accelerated by the high-frequency magnetic field, and ionize the argon gas one after another to generate plasma 11.
【０００４】上記の誘導結合プラズマ発生装置には、特
開平9−69397号公報に記載されている様な針状電極が、
イグナイタの電極としてよく使用されている。In the above-mentioned inductively coupled plasma generator, a needle-like electrode as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-69397 is provided.
It is often used as an igniter electrode.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】一般的に放電が発生す
る要素として、気体の種類・湿度・気圧、電極の形状・
配置場所などがある。確かな放電をさせるためには、高
電圧側電極６と出力コイル２間を近づける、または印加
電圧を大きくするといった方法がある。しかし、電極を
近づける場合は、トーチ管３外で高電圧側電極６と出力
コイル２との間で空気中放電を起こし、プラズマ１１が
点灯しないことがあった。また、印加電圧についても不
用意に電圧を上げれば、放電時のノイズが大きくなり、
制御系が誤動作することもあった。Generally, the factors that cause discharge include the type of gas, humidity and pressure, the shape of the electrode, and the like.
There is a place to arrange. In order to cause reliable discharge, there is a method of bringing the high voltage side electrode 6 closer to the output coil 2 or increasing the applied voltage. However, when the electrodes are brought close to each other, a discharge in the air occurs between the high voltage side electrode 6 and the output coil 2 outside the torch tube 3, and the plasma 11 may not be lit. Also, if the applied voltage is increased carelessly, the noise at the time of discharge increases,
The control system sometimes malfunctioned.
【０００６】また、ＩＣＰ／ＭＳにおいては、図１に示
すように出力コイル２の周囲に導電性のシールド（シー
ルド板１０とプラズマ室９）を挿入するケースが多い。
この様な場合に、出力コイル２へ高周波発生部１の出力
を供給すると、シールド板１０上で渦電流が発生するた
め高周波磁界が弱められる。よって、放電によって生じ
た電子群によるアルゴンガスの電離が少なく、プラズマ
が成長しにくいという問題もある。In the ICP / MS, a conductive shield (shield plate 10 and plasma chamber 9) is often inserted around the output coil 2 as shown in FIG.
In such a case, when the output of the high frequency generator 1 is supplied to the output coil 2, an eddy current is generated on the shield plate 10, so that the high frequency magnetic field is weakened. Therefore, there is also a problem that the ionization of the argon gas by the electron group generated by the discharge is small, and the plasma is difficult to grow.
【０００７】本発明の目的は、安価で出力電圧が低いイ
グナイタでも放電を起こし、確実にプラズマ点火が可能
な誘導結合プラズマ発生装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an inductively coupled plasma generator capable of initiating discharge even with an inexpensive igniter having a low output voltage and capable of reliably performing plasma ignition.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、高周波電力を発生する高周波発生
部，ガスを流すトーチ管、当該トーチ管の周囲に配置さ
れる出力コイル，放電するための電圧を発生するイグナ
イタ、当該イグナイタからの電圧が印加される高電圧側
電極を備えた誘導結合プラズマ発生装置において、前記
高電圧側電極の形状を板状にしたことである。SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, the present invention is characterized by a high-frequency generator for generating high-frequency power, a torch tube for flowing gas, an output coil disposed around the torch tube, and a discharger. In an inductively coupled plasma generator including an igniter for generating a voltage for performing the operation and a high-voltage-side electrode to which a voltage from the igniter is applied, the shape of the high-voltage-side electrode is plate-shaped.
【０００９】放電はトーチ管内で起こるため、高電圧側
電極は導電性のものであれば材質は問わない。また、金
属板だけではなく、金属粘着テープでも良い。Since the discharge occurs in the torch tube, the material of the high voltage side electrode is not limited as long as it is conductive. Further, not only a metal plate but also a metal adhesive tape may be used.
【００１０】また、前記トーチ管外周に金属蒸着を施
し、当該金属蒸着箇所を前記イグナイタからの電圧が印
加される高電圧側電極として用いても良い。[0010] Further, a metal deposition may be performed on the outer periphery of the torch tube, and the metal deposition portion may be used as a high voltage side electrode to which a voltage from the igniter is applied.
【００１１】本発明における高電圧側電極は、先端が尖
った針状の電極が複数本並んだのと同等であるため、確
実な放電を起こすことができる。また、高電圧側電極
は、イグナイタとはケーブルにて接続され、出力コイル
と空気中放電を起こさない十分離れた場所に配置される
ことが好ましい。Since the high-voltage side electrode in the present invention is equivalent to a plurality of needle-like electrodes having a sharp tip, a reliable discharge can be caused. Further, it is preferable that the high voltage side electrode is connected to the igniter by a cable, and is disposed at a place sufficiently distant from the output coil so as not to cause discharge in the air.
【００１２】トーチ管外周に金属蒸着を施し、高電圧側
電極として用いた場合には、金属蒸着は全体が非常に薄
く導電性であるため、上記の金属板，金属粘着テープと
同等の効果が得られる。蒸着位置は、上記の場合と同じ
ように、出力コイルと空気中放電を起こさないよう十分
離れた場所に配されるのが好ましく、また、イグナイタ
とはケーブルと接触用金具にて接続される。When a metal deposition is applied to the outer periphery of the torch tube and used as a high voltage side electrode, the metal deposition is very thin and conductive as a whole, so that the same effect as the above-mentioned metal plate and metal adhesive tape can be obtained. can get. As in the above case, the vapor deposition position is preferably arranged at a place sufficiently distant from the output coil so as not to cause discharge in the air, and is connected to the igniter by a cable and a contact fitting.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の説明
をする。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１４】図１に本発明の実施例１を示す。高周波発
生部１は周波数２７.１２ＭＨｚ，最大出力１.４ｋＷ
の能力を持ち、インピーダンスマッチング機能を内蔵す
る。高周波発生部１の出力は、出力コイル２に入力され
る。出力コイル２は、材料は直径３mmの銅パイプ、巻き
ピッチ４mmにて３回巻きとし、プラズマが発生する側の
シールド板１０より２mmの位置に配置し、一方は高周波
発生部１へ、もう一方は接地する。出力コイル２の中心
に石英製のトーチ管３を配置する。トーチ管３は三重構
造であり、中心から順にキャリアガス(約０.７ｌ／mi
n）,補助ガス（約１ｌ／min）,プラズマガス（約１６ｌ
／min）を流す。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The high frequency generator 1 has a frequency of 27.12 MHz and a maximum output of 1.4 kW.
With built-in impedance matching function. The output of the high frequency generator 1 is input to the output coil 2. The output coil 2 is made of a copper pipe having a diameter of 3 mm, and is wound three times at a winding pitch of 4 mm. The output coil 2 is disposed at a position 2 mm from the shield plate 10 on the side where plasma is generated. Is grounded. A quartz torch tube 3 is arranged at the center of the output coil 2. The torch tube 3 has a triple structure, and a carrier gas (about 0.7 l / mi) is sequentially arranged from the center.
n), auxiliary gas (about 1 l / min), plasma gas (about 16 l)
/ Min).
【００１５】プラズマを確実に点火するには、放電時に
生じる初期電子の数を多くすればよい。このためには、
電界を強くし、確実な放電を起こす、複数個所で放
電を起こす、という２つの条件が必要である。In order to reliably ignite the plasma, the number of initial electrons generated at the time of discharge may be increased. To do this,
Two conditions are required: strengthening the electric field, causing a reliable discharge, and causing a discharge at a plurality of locations.
【００１６】従来の技術で示した針状電極とイグナイタ
の組合わせでは、上記の条件を満たすことができず、プ
ラズマが点灯しにくい。In the combination of the needle electrode and the igniter shown in the prior art, the above condition cannot be satisfied, and the plasma is hardly lit.
【００１７】強い電界を生じさせる方法としては、電極
の先端は鋭く尖らせればよい。また、複数個所で放電を
起こさせるには、前記の電極を複数本、並列配置すれば
よい。As a method of generating a strong electric field, the tip of the electrode may be sharpened sharply. In order to cause a discharge at a plurality of locations, a plurality of the above electrodes may be arranged in parallel.
【００１８】前記の２つの条件を同時に満たすような電
極として、本発明においては、薄い板状の電極を高電圧
側電極６として用いる。この薄い板状の高電圧側電極６
は、先端が尖った電極が複数本並列配置されているのと
同等であり、複数の放電ポイントを有すことになる。板
の厚みを薄くする程強い電界を発生させることができ、
確実な放電が可能となる。また、複数の放電ポイントを
有したことより、放電時に生じる初期電子の数を多くす
ることができる。In the present invention, a thin plate-like electrode is used as the high voltage side electrode 6 as an electrode that satisfies the above two conditions simultaneously. This thin plate-like high voltage side electrode 6
Is equivalent to a plurality of sharp-pointed electrodes arranged in parallel, and has a plurality of discharge points. The thinner the plate, the stronger the electric field can be generated,
Reliable discharge becomes possible. In addition, since a plurality of discharge points are provided, the number of initial electrons generated at the time of discharge can be increased.
【００１９】また、高電圧側電極６は、出力コイル２と
空気中放電を起こさない十分離れた距離を保てる場所に
配置される。具体的には、トーチ管３の下部で出力コイ
ル２より３０mm離れた所に、イグナイタ５の高電圧側電
極６を配置する。高電圧側電極６には、厚さ０.２mm の
銅板を用い、サイズは１０mm×２０mm、形状はトーチ管
３に接するような半円筒形とし、トーチ管ホルダー４に
取り付けた。The high voltage side electrode 6 is arranged at a place where the output coil 2 can be kept at a sufficient distance from the output coil 2 so as not to cause discharge in the air. Specifically, the high voltage side electrode 6 of the igniter 5 is arranged at a position 30 mm away from the output coil 2 below the torch tube 3. The high voltage side electrode 6 was a copper plate having a thickness of 0.2 mm, a size of 10 mm × 20 mm, a semi-cylindrical shape in contact with the torch tube 3, and attached to the torch tube holder 4.
【００２０】イグナイタ５は、家庭用ストーブの点火用
として市販されているものを用いた。その仕様は、入力
電圧１.５Ｖ ，出力ピーク電圧１４ｋＶ、放電周期６Ｈ
ｚである。ケーブル７は、高耐圧ケーブル（耐圧２０ｋ
Ｖ）を使用する。これらの物は高周波発生部１とイグナ
イタ５を除き、プラズマ室９内に収納した。プラズマ室
９およびシールド板１０にアルミ板を使用し、共に接地
した。As the igniter 5, a commercially available igniter for igniting a household stove was used. The specifications are: input voltage 1.5V, output peak voltage 14kV, discharge cycle 6H
z. The cable 7 is a high withstand voltage cable (withstand voltage 20 k
V). These items were housed in the plasma chamber 9 except for the high frequency generator 1 and the igniter 5. An aluminum plate was used for the plasma chamber 9 and the shield plate 10, and both were grounded.
【００２１】動作の説明をする。トーチ管３にアルゴン
ガスを流す（トーチ管３内の空気が完全に抜け出るまで
流す）。次に高周波発生部１の出力を出力コイル２に供
給したうえでイグナイタ５をＯＮにすると、トーチ管３
内の高電圧側電極６と出力コイル２との間に複数本の放
電が起きる。この放電で生じた電子群が、出力コイル２
で作られる高周波磁界により加速され、周囲のアルゴン
と衝突を繰り返し、電離が次々に行われる。これによっ
てプラズマ１１が生成される。The operation will be described. An argon gas is flown into the torch tube 3 (until the air in the torch tube 3 completely escapes). Next, when the igniter 5 is turned on after supplying the output of the high frequency generator 1 to the output coil 2, the torch tube 3
A plurality of discharges occur between the high voltage side electrode 6 and the output coil 2. Electrons generated by this discharge are output coil 2
Is accelerated by the high-frequency magnetic field created by the above, and repeatedly collides with surrounding argon, and ionization is performed one after another. Thereby, the plasma 11 is generated.
【００２２】また、高電圧側電極６は、導電性のもので
あればよいため、ＥＭＣ対策用として市販されている金
属粘着テープ（厚さ２０μｍ程度）でも代用が可能であ
る。この場合、トーチ管３あるいはトーチ管ホルダー４
のどちらに貼付けてもよい。次に実施例２について説明
する。図３参照。Further, since the high-voltage side electrode 6 only needs to be conductive, a commercially available metal adhesive tape (about 20 μm thick) for EMC countermeasures can be substituted. In this case, the torch tube 3 or the torch tube holder 4
May be attached to either of them. Next, a second embodiment will be described. See FIG.
【００２３】トーチ管３に、アルミ蒸着（厚さ１０μ
ｍ）を施し、高電圧側電極６として用いた。蒸着は、出
力コイル３と空気中放電を起こさないよう十分離れた場
所に施される。Aluminum is deposited on the torch tube 3 (with a thickness of 10 μm).
m) and used as the high voltage side electrode 6. The vapor deposition is performed at a place sufficiently distant from the output coil 3 so as not to cause a discharge in the air.
【００２４】ケーブル７との接続は、アルミ蒸着部との
間に接触用金具８を設けることにより行われる。その他
の構成は、実施例１と同じである。The connection to the cable 7 is made by providing a contact fitting 8 between the cable 7 and the aluminum deposition section. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
【００２５】結果、材質が導電性であることと、全体の
厚さが非常に薄いことより、実施例１の金属板と同等の
放電を起こし、プラズマを安定に点火させることができ
た。以上の実施例に示されるように、イグナイタの高電
圧側電極を薄い板状にすることにより放電ポイントが多
くなるため、初期電子数が多くなり、シールド板を有す
る誘導結合プラズマ発生装置においても、確実に点火し
誘導結合プラズマが生成される。As a result, since the material was conductive and the overall thickness was very thin, a discharge equivalent to that of the metal plate of Example 1 was generated, and plasma could be ignited stably. As shown in the above embodiment, since the high voltage side electrode of the igniter has a thin plate shape, the number of discharge points increases, the initial number of electrons increases, and even in an inductively coupled plasma generator having a shield plate, The ignition is assured and an inductively coupled plasma is generated.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明により、シールド板を有する誘導
結合プラズマ発生装置においても、高電圧側電極を板状
にすることで、安価で出力電圧が低いイグナイタでも確
実に放電するため、確実に点火し誘導結合プラズマを生
成することが可能となる。According to the present invention, even in an inductively coupled plasma generator having a shield plate, since the high voltage side electrode is formed in a plate shape, even an inexpensive igniter having a low output voltage can be reliably discharged. Then, inductively coupled plasma can be generated.
【図１】本発明の実施例１の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.
【図２】従来技術の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional technique.
【図３】本発明の実施例２の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.
１…高周波発生部、２…出力コイル、３…トーチ管、４
…トーチ管ホルダー、５…イグナイタ、６…高電圧側電
極、７…ケーブル、８…接触用金具、９…プラズマ室、
１０…シールド板、１１…プラズマ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High frequency generation part, 2 ... Output coil, 3 ... Torch tube, 4
... torch tube holder, 5 ... igniter, 6 ... high voltage side electrode, 7 ... cable, 8 ... contact metal fittings, 9 ... plasma chamber,
10: shield plate, 11: plasma.
Claims (3)
を流すトーチ管、当該トーチ管の周囲に配置される出力
コイル，放電するための電圧を発生するイグナイタ、当
該イグナイタからの電圧が印加される高電圧側電極を備
えた誘導結合プラズマ発生装置において、 前記高電圧側電極の形状を板状にしたことを特徴とする
誘導結合プラズマ発生装置。A high-frequency generator for generating high-frequency power, a torch tube for flowing gas, an output coil disposed around the torch tube, an igniter for generating a voltage for discharging, and a voltage from the igniter are applied. An inductively coupled plasma generator having a high voltage side electrode, wherein the high voltage side electrode has a plate-like shape.
徴とする誘導結合プラズマ発生装置。2. The inductively coupled plasma generator according to claim 1, wherein a metal adhesive tape is used for the high voltage side electrode.
を流すトーチ管、当該トーチ管の周囲に配置される出力
コイル，放電するための電圧を発生するイグナイタを備
えた誘導結合プラズマ発生装置において、 前記トーチ管外周に金属蒸着を施し、当該金属蒸着箇所
を前記イグナイタからの電圧が印加される高電圧側電極
として用いたことを特徴とする誘導結合プラズマ発生装
置。3. An inductively coupled plasma generator comprising a high frequency generator for generating high frequency power, a torch tube for flowing gas, an output coil disposed around the torch tube, and an igniter for generating a voltage for discharging. An inductively coupled plasma generator, wherein metal deposition is performed on the outer periphery of the torch tube, and the metal deposition portion is used as a high voltage side electrode to which a voltage from the igniter is applied.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37268099A JP2001183297A (en) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | Inductively coupled plasma generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37268099A JP2001183297A (en) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | Inductively coupled plasma generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001183297A true JP2001183297A (en) | 2001-07-06 |
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ID=18500873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37268099A Pending JP2001183297A (en) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | Inductively coupled plasma generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
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