JP2006258633A

JP2006258633A - 分析装置

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Publication number: JP2006258633A
Application number: JP2005076958A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Omori; 敬久大森; Nobuhiko Nishi; 伸彦西
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2025-03-17
Also published as: JP4506524B2

Abstract

【課題】全ての試料において共通のバックグラウンド位置を自動的に設定することのできる分析装置を提供する。
【解決手段】ＩＣＰ発光分光分析装置において、複数の試料を測定する場合に、各試料毎にバックグラウンド位置の候補となる波長位置を選出する候補位置選出手段と、これらの候補位置の中から適当なものをバックグラウンド位置として決定するバックグラウンド位置決定手段を設ける。前記候補位置選出手段は、まず、測定波長位置の左側で最も発光強度の低い波長位置を検出し、その発光強度値Ｉ_ＢＧを基に評価基準値を算出する。次に、測定波長位置の左側で該評価基準値以下の発光強度を示す波長位置を全て選出してバックグラウンド候補位置とする。前記バックグラウンド位置決定手段は、これらの候補位置の中から全試料に共通して存在するものを選出し、バックグラウンド位置として決定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma；ＩＣＰ）発光分光分析装置等の分光分析装置や蛍光Ｘ線分析装置等の分析装置に関し、特にバックグラウンド補正機能を有する分析装置に関する。

ＩＣＰ発光分光分析装置は、試料を高温のプラズマで励起発光させ、得られたスペクトル線から試料に含まれる成分の分析を行う装置である。このようなＩＣＰ発光分光分析装置は、発光部、分光部、検出部、データ処理部等を備えており、発光部において高周波誘導によってプラズマ炎が生成され、該プラズマ中に霧化された試料が導入される。該試料に含まれる原子はプラズマの熱エネルギーによって励起されて発光し、その光が分光部に導入されて分光される。分光された光は検出部で検出され、その検出信号がデータ処理部に送られる。データ処理部では該検出信号を基に所定の演算が行われ、得られた原子スペクトルの波長及び強度から試料に含まれる元素の定量・定性分析が行われる（例えば、特許文献１を参照）。

上記のようなＩＣＰ発光分光分析装置による分析においては、分析対象試料に由来する信号以外に、アルゴン等のプラズマ形成ガスの発光や共存元素の発光、光検出器の暗電流などに起因する不所望の信号（バックグラウンド信号）が検出され、これが分析精度に大きく影響する。そのため、目的元素の発光強度信号からこのようなバックグラウンド信号を差し引くことによって、又は目的元素の発光強度信号とバックグラウンド信号との比をとることによって、バックグラウンド補正を行う必要がある。

通常、ＩＣＰ発光分光分析装置による定量分析を行う場合には、予め、目的元素の測定波長位置近傍で波長走査を行い、得られたスペクトルプロファイルに基づいてバックグラウンド補正のための波長位置（本発明では、これをバックグラウンド位置とよぶ）等の設定を行う。従来より、このようなバックグラウンド位置の設定を自動で行う機能を備えたＩＣＰ発光分光分析装置が知られており、このような装置においては、図３に示すように、測定波長位置の前後でそれぞれ最小の発光強度を示す波長位置が検出され、バックグラウンド位置として設定される。

特開平10-253540号公報（[0002], [0003], 図３）

正確な分析を行うためには、一度の分析で測定する全試料において、同一の波長位置をバックグラウンド位置として設定する必要がある。しかし、従来の装置においては、上記のようなバックグラウンド位置の自動決定は、各試料毎に行われるため、複数の試料について波長走査を行った際に、試料毎に異なるバックグラウンド位置が設定されてしまうことが多々あった。そのため、従来では、操作者（オペレータ）が手動でバックグラウンド位置を変更することによって、全ての試料に共通した波長位置を設定していた。

しかし、このように操作者がバックグラウンド位置の変更を行う場合、分析途中で人手による操作が必要となるため、完全な自動分析を行うことができなかった。また、波長位置の選択には相当の知識が必要であり、熟練した分析技術者でなければこれを行うことができないという問題があった。

これらのことは、上記ＩＣＰ発光分光分析装置に限らず、スペクトル分析によって試料の定量分析や定性分析を行う分析装置の多くに共通した課題であった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、全ての試料において共通のバックグラウンド位置を自動的に設定することのできる分析装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係る分析装置は、測定波長位置近傍の波長位置をバックグラウンド位置として設定し、該バックグラウンド位置における信号強度に基づいてバックグラウンド補正を行う機能を有する分析装置において、
a)複数の試料を測定する際に、各試料において信号強度が所定の条件を満たす波長位置をバックグラウンド候補位置として設定する候補位置選出手段と、
b)前記各試料におけるバックグラウンド候補位置の内、全ての試料に共通して存在するものをバックグラウンド位置として決定することを特徴とするバックグラウンド位置決定手段とを有することを特徴とする。

なお、本発明において「バックグラウンド位置における信号強度に基づいてバックグラウンド補正を行う」とは、例えば、測定波長位置における信号強度からバックグラウンド位置における信号強度を差し引くことでバックグラウンド補正を行うことや、測定波長位置における信号強度とバックグラウンド位置における信号強度との比をとることでバックグラウンド補正を行うことなどを含む。

なお、本発明に係る分析装置においては、上記バックグラウンド位置決定手段が、全ての試料に共通して存在するバックグラウンド候補位置が複数ある場合に、測定波長位置に最も近いものをバックグラウンド位置として決定するようにすることがより望ましい。

以上のような構成を有する本発明の分析装置によれば、複数の試料について波長走査を行った際に、装置が自動的に全ての試料において同一のバックグラウンド位置を設定するため、従来のように、分析過程に操作者による手動操作を介在させる必要がなく、完全な自動分析を行うことが可能となる。また、分析技術の熟練者でなくても、容易に正確な分析結果を得ることができるようになる。

以下、実施例に基づいて本発明を実施するための最良の形態について説明する。

［実施例］
図１に本発明の一実施例であるＩＣＰ発光分光分析装置の概略構成を示す。本実施例のＩＣＰ発光分光分析装置は、発光部１０、オートサンプラ２０、分光部３０、検出部４０、データ処理部５０、及び制御部６０から成る。

オートサンプラ２０から供給された試料溶液は、ネブライザ（図示略）で霧化された後、発光部１０に導入されプラズマ炎によって励起される。このとき発生した光は、集光レンズ３１によって集光されて分光部３０に入り、入口スリット３２に照射される。入口スリット３２のスリット開口を通過した光は、第１凹面鏡３３で反射されて平面回折格子３４に送られる。平面回折格子３４で波長分散された光は、更に、第２凹面鏡３５で反射されて出口スリット３６上に投影される。この分散光の内、出口スリット３６のスリット開口を通過した単色光のみが分光部３０の外部へと取り出される。平面回折格子３４の表面中心を通る軸を中心にして平面回折格子３４を回転させると（図１中の矢印Ａ）、出口スリット３６のスリット開口を通過する光の波長が変化するから、これにより波長走査を行って、発光部１０で生成される光の波長強度分布を測定することができる。

出口スリット３６を通過した光は、検出部４０の光電子増倍管４１によって検出され、その検出信号がデータ処理部５０に送られる。データ処理部５０は該検出信号をデジタルデータに変換し、所定のアルゴリズムに従って演算処理することにより、試料の定性分析や定量分析を実行する。上記各部の動作は制御部６０によって制御されており、制御部６０とデータ処理部５０の機能の多くは汎用コンピュータ７０で所定のコンピュータプログラムを実行することによって達成される。更に、汎用コンピュータ７０には、操作者が分析条件等を入力するためのキーボード等から成る入力部７１と、測定結果等を表示するためのディスプレイ等から成る表示部７２が接続される。

以下、本実施例のＩＣＰ発光分光分析装置において、２つの試料（試料１及び試料２））について、目的元素の測定波長位置近傍で波長走査を行い、その際の測定結果を基に、両試料について共通のバックグラウンド位置を設定する方法について説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、試料１において得られた測定データにおいて、目的元素の測定波長位置の左側（短波長側）で最小の発光強度（信号強度）値を示すポイントを選出する（該ポイントにおける発光強度値をＩ_ＢＧとする）。更に、測定波長位置における発光強度値からＩ_ＢＧを差し引いた値Ｉ_ｐを求める。

ここで、Ｉ_ＢＧ＋Ｉ_ｐ×（係数Ａ）＝（評価基準値Ａ）、Ｉ_ＢＧ×（係数Ｂ）＝（評価基準値Ｂ）とし、測定波長位置の左側において、発光強度が前記評価基準値Ａ又は評価基準値Ｂ以下のポイントを全て選出し、バックグラウンド候補位置とする（図２（ｂ））。同様にして、測定波長位置の右側（長波長側）においてもバックグラウンド候補位置を選出する。

同様の行程を試料２の測定データに対しても行い、測定波長位置の左側及び右側でバックグラウンド候補位置を選出する。次に、試料１及び試料２における左側候補位置の中で、両試料に共通して存在するものを選出し、バックグラウンド位置として決定する（図２（ｃ））。このとき、両試料に共通する候補位置が複数ある場合には、最も測定波長位置に近いものをバックグラウンド補正位置とする。同様にして、測定波長位置の右側においても両試料に共通のバックグラウンド位置を決定する。

なお、ここでは２種類の試料を分析する場合の例を用いて説明したが、本実施例のＩＣＰ発光分光分析装置においては、３種類以上の試料を分析する場合にも同様にバックグラウンド位置の設定を行うことができることは言うまでもない。

本実施例のＩＣＰ発光分光分析装置によれば、上記のような全試料に共通のバックグラウンド位置の指定を装置が自動的に行うため、完全な自動分析を実現することができ、分析技術の熟練者でなくても容易に正確な分析結果を得ることができる。

更に、本実施例のＩＣＰ発光分光分析装置は、新たに別の試料を追加測定する場合に、既に設定されたバックグラウンド位置を該試料の測定に適用可能か否かを判定できるようにしてもよい。この場合、まず追加測定する試料について波長走査を行い、その測定データを基に前記バックグラウンド位置における発光強度値が所定の条件を満たすか否か（例えば上述の評価基準値以下であるかどうか）を評価する。条件を満たさない試料については該バックグラウンド位置が適用できないと判断し、その旨を表示部に表示する。

以上、本発明を実施するための最良の形態について、実施例を用いて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が許容されるものである。例えば、本発明は上記のようなＩＣＰ発光分光分析装置のみに適用されるものではなく、レーザ励起プラズマ発光分光分析装置や固体発光分光分析装置、グロー放電発光分光分析装置等の種々の分光分析装置に適用することができる。また、上記実施例ではシーケンシャル型の分光分析装置を示したが、本発明は、半導体検出器を用いた多元素同時測光（マルチチャンネル）型の分光分析装置にも適用可能である。更に、本発明はこれらの分光分析装置だけでなく、例えば、蛍光Ｘ線分析装置等のバックグラウンド補正機能を備えたその他の分析装置にも適用することができる。

本発明の一実施例であるＩＣＰ発光分光分析装置の概略構成図。同実施例のＩＣＰ発光分光分析装置におけるバックグラウンド位置の決定方法を説明する図、(a)評価基準値の求め方を説明する図、(b)バックグラウンド候補位置の選出方法を説明する図、(c)バックグラウンド位置の決定方法を説明する図。従来のＩＣＰ発光分光分析装置におけるバックグラウンド位置の決定方法を説明する図。

符号の説明

１０…発光部
２０…オートサンプラ
３０…分光部
３１…集光レンズ
３２…入口スリット
３３…第１凹面鏡
３４…平面回折格子
３５…第２凹面鏡
３６…出口スリット
４０…検出部
４１…光電子増倍管
５０…データ処理部
６０…制御部
７０…汎用コンピュータ
７１…入力部
７２…表示部

Claims

測定波長位置近傍の波長位置をバックグラウンド位置として設定し、該バックグラウンド位置における信号強度に基づいてバックグラウンド補正を行う機能を有する分析装置において、
a)複数の試料を測定する際に、各試料において信号強度が所定の条件を満たす波長位置をバックグラウンド候補位置として設定する候補位置選出手段と、
b)前記各試料におけるバックグラウンド候補位置の内、全ての試料に共通して存在するものをバックグラウンド位置として決定することを特徴とするバックグラウンド位置決定手段と、
を有することを特徴とする分析装置。
上記バックグラウンド位置決定手段が、全ての試料に共通して存在するバックグラウンド候補位置が複数ある場合に、測定波長位置に最も近いものをバックグラウンド位置として決定することを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
更に、既に設定されたバックグラウンド位置が、新たに測定する試料に対して適用可能か否かを判定する機能を備えた請求項１又は２に記載の分析装置。