JP2017130255A - Inductively coupled plasma generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＩＣＰ（＝Inductively Coupled Plasma：誘導結合プラズマ）質量分析装置やＩＣＰ分光分析装置などのＩＣＰ分析装置において誘導結合プラズマを発生するための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 for generating inductively coupled plasma in an ICP analyzer such as an ICP (= Inductively Coupled Plasma) mass spectrometer or an ICP spectrometer.
ＩＣＰ質量分析装置では、誘導結合プラズマにより生成したプラズマ炎中に霧化した試料（主として金属等の無機物）を導入して該試料をイオン化し、それによって生成されたイオンを質量分析に供することで、試料の定性分析や定量分析が行われる。また、ＩＣＰ分光分析装置では、誘導結合プラズマにより生成したプラズマ炎中に霧化した試料を導入し、試料分子や原子が加熱・励起されて発光した発光光を分光分析することで、試料の定性分析や定量分析が行われる。ここでは、ＩＣＰ質量分析装置やＩＣＰ分光分析装置など、誘導結合プラズマ発生装置を利用した分析装置をＩＣＰ分析装置と総称する。 In an ICP mass spectrometer, an atomized sample (mainly an inorganic substance such as a metal) is introduced into a plasma flame generated by inductively coupled plasma, the sample is ionized, and ions generated thereby are subjected to mass spectrometry. Qualitative analysis and quantitative analysis of the sample are performed. The ICP spectroscopic analyzer introduces an atomized sample into a plasma flame generated by inductively coupled plasma, and performs spectroscopic analysis of the emitted light emitted by heating and exciting sample molecules and atoms, thereby qualifying the sample. Analysis and quantitative analysis are performed. Here, analyzers using inductively coupled plasma generators such as ICP mass spectrometers and ICP spectrometers are collectively referred to as ICP analyzers.
図５は特許文献１等に開示されている従来の誘導結合プラズマ発生装置の概略構成図である。誘導結合プラズマ発生装置は、同軸三重円筒管構造を有するプラズマトーチ３と、プラズマトーチ３の先端部外側に配置された誘導コイル５と、該誘導コイル５に高周波電力を供給する高周波電源１０１と、を備える。プラズマトーチ３内の最外周側の円筒管３ａに外部からアルゴン等の冷却ガス、その内側の円筒管３ｂに同じくアルゴン等であるプラズマガスが供給され、誘導コイル５に高周波電力（例えば、周波数17.12MHz、電力1.8kW）が供給されると、電磁誘導によってプラズマガスが電離し高温のプラズマ炎１００がプラズマトーチ３の先端に形成される。測定対象である試料は図示しないネブライザで霧化されキャリアガス（アルゴンガスなど）に乗せて最内周の円筒管３ｃを通してプラズマ炎１００中に導入され、該試料中の成分分子（又は原子）は加熱・励起されることで発光したり或いはイオン化されたりする。 FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional inductively coupled plasma generator disclosed in Patent Document 1 and the like. The inductively coupled plasma generator includes a plasma torch 3 having a coaxial triple cylindrical tube structure, an induction coil 5 disposed outside the tip of the plasma torch 3, a high frequency power source 101 for supplying high frequency power to the induction coil 5, Is provided. A cooling gas such as argon is supplied from the outside to the outermost cylindrical tube 3 a in the plasma torch 3, and a plasma gas such as argon is supplied to the inner cylindrical tube 3 b, and high frequency power (for example, a frequency of 17.12) is supplied to the induction coil 5. (MHz, power 1.8 kW) is supplied, the plasma gas is ionized by electromagnetic induction, and a high temperature plasma flame 100 is formed at the tip of the plasma torch 3. A sample to be measured is atomized by a nebulizer (not shown), is placed on a carrier gas (such as argon gas), and is introduced into the plasma flame 100 through the innermost cylindrical tube 3c, and component molecules (or atoms) in the sample are It emits light or is ionized by being heated and excited.
図６は従来の誘導結合プラズマ発生装置の斜視図である。台座１の上には、外形略円筒状であるプラズマトーチ３を略水平に保持するトーチホルダ２が取り付けられている。トーチホルダ２は図６では隠れていて見えない蝶番により連結されている絶縁性の下側ホルダ２１と上側ホルダ２２とから成る。プラズマトーチ３は外形略偏平略円環状である絶縁性のトーチアダプタ４に嵌挿されており、このトーチアダプタ４を下側ホルダ２１と上側ホルダ２２とで挟み込んだ状態でパチン錠２３を締めて上側ホルダ２２を下側ホルダ２１に対し固定することにより、プラズマトーチ３はトーチホルダ２に保持される。このとき、プラズマトーチ３の先端部は誘導コイル５の内側に挿入された状態である。また、プラズマトーチ３の下部から側方に突設されている２本の枝管３０１はそれぞれ、トーチ３内側の円筒管３ａ、３ｂに連通しており、その２本の枝管３０１にはそれぞれ冷却ガスとプラズマガスとが供給される可撓性のガス配管７が接続されている。 FIG. 6 is a perspective view of a conventional inductively coupled plasma generator. On the pedestal 1, a torch holder 2 that holds a plasma torch 3 having a substantially cylindrical outer shape substantially horizontally is attached. The torch holder 2 comprises an insulating lower holder 21 and an upper holder 22 which are connected by a hinge that is hidden and not visible in FIG. The plasma torch 3 is fitted and inserted into an insulating torch adapter 4 having a substantially flat outer shape, and with the torch adapter 4 sandwiched between the lower holder 21 and the upper holder 22, the snap lock 23 is tightened. The plasma torch 3 is held by the torch holder 2 by fixing the upper holder 22 to the lower holder 21. At this time, the tip of the plasma torch 3 is in a state of being inserted inside the induction coil 5. In addition, the two branch pipes 301 projecting laterally from the lower part of the plasma torch 3 communicate with the cylindrical pipes 3a and 3b inside the torch 3, respectively. A flexible gas pipe 7 to which cooling gas and plasma gas are supplied is connected.
なお、プラズマトーチ３の周面をホルダ２により直接保持するのではなくトーチアダプタ４を用いる理由は、外径の相違する複数種類のプラズマトーチ３に対しそれぞれ中央開口部の内径の相違するトーチアダプタ４を用いることで、共通のトーチホルダ２で以てトーチ３を保持可能とするためである。 The reason why the torch adapter 4 is used instead of directly holding the peripheral surface of the plasma torch 3 by the holder 2 is that the inner diameter of the central opening is different for each of the plural types of plasma torches 3 having different outer diameters. This is because the torch 3 can be held by the common torch holder 2 by using 4.
上述したような誘導結合プラズマ発生装置では、起動時等に誘導コイル５に単に通常のレベルの高周波電力を供給しただけではプラズマを生起させることはできず、一般には、放電によって、プラズマ点火に必要なプラズマガスの初期的なイオン化を引き起こす必要がある。そこで、従来の誘導結合プラズマ発生装置では例えば、プラズマトーチと電気的に接触した電極に共振変圧器の一種であるテスラコイルなどを含む点火回路から高電圧パルスを印加することでプラズマ点火を実施するようにしている。図５、図６に示した誘導結合プラズマ発生装置では、２本の枝管３０１の一方に、点火回路１０２に至るケーブル線６の末端に取り付けられたＲ型圧着端子８の円形開口部を挿通することで、該ケーブル線６の末端をプラズマトーチ３に接触させるようにしている。なお、プラズマ点火用の高電圧印加電極としては、特許文献２等に開示されているように、プラズマトーチに接触するように配置された針状電極や板状電極を用いる例もある。 In the inductively coupled plasma generator as described above, plasma cannot be generated simply by supplying a normal level of high frequency power to the induction coil 5 at the time of startup or the like, and is generally required for plasma ignition by discharge. It is necessary to cause initial ionization of the plasma gas. Therefore, in a conventional inductively coupled plasma generator, for example, plasma ignition is performed by applying a high voltage pulse to an electrode in electrical contact with a plasma torch from an ignition circuit including a Tesla coil that is a kind of resonant transformer. I have to. In the inductively coupled plasma generator shown in FIGS. 5 and 6, the circular opening of the R-type crimp terminal 8 attached to the end of the cable wire 6 leading to the ignition circuit 102 is inserted into one of the two branch pipes 301. By doing so, the end of the cable wire 6 is brought into contact with the plasma torch 3. In addition, as a high voltage application electrode for plasma ignition, as disclosed in Patent Document 2 and the like, there is an example in which a needle electrode or a plate electrode arranged so as to be in contact with the plasma torch is used.
しかしながら、上記従来の誘導結合プラズマ発生装置では、プラズマトーチ３を交換する際に、作業者はプラズマトーチ３の枝管３０１からＲ型圧着端子８を一旦取り外し、別のプラズマトーチ３をトーチホルダ２で保持したあとに該トーチ３の枝管３０１にケーブル線６末端のＲ型圧着端子８を取り付ける必要がある。そのため、プラズマトーチ３の交換作業に手間が掛かるという問題があった。 However, in the conventional inductively coupled plasma generator, when replacing the plasma torch 3, the operator once removes the R-type crimp terminal 8 from the branch tube 301 of the plasma torch 3, and attaches another plasma torch 3 with the torch holder 2. After the holding, it is necessary to attach the R-type crimp terminal 8 at the end of the cable wire 6 to the branch pipe 301 of the torch 3. Therefore, there is a problem that it takes time to replace the plasma torch 3.
また、プラズマトーチが直接載置される溝が形成されたトーチホルダの該溝の底部に、ケーブル線の末端に電気的に接続された、バネで付勢された高電圧印加用電極を設けた構成の誘導結合プラズマ発生装置も従来知られている。この装置では、プラズマトーチがトーチホルダの溝に載置されると、そのプラズマトーチの重量によって高電圧印加用電極を付勢するバネが押圧されてその付勢力によって該電極がプラズマトーチの周面に接触する。 In addition, a structure in which a spring-biased high voltage application electrode electrically connected to the end of the cable wire is provided at the bottom of the groove of the torch holder in which a groove on which the plasma torch is directly placed is formed. Such an inductively coupled plasma generator is also conventionally known. In this apparatus, when the plasma torch is placed in the groove of the torch holder, a spring for urging the high voltage applying electrode is pressed by the weight of the plasma torch, and the urging force causes the electrode to be applied to the circumferential surface of the plasma torch. Contact.
しかしながら、こうした構成では、プラズマトーチをトーチホルダの溝に載置した状態で、バネの付勢力が下からプラズマトーチに加わって該トーチが傾いてしまうことがある。そのため、トーチホルダに対するプラズマトーチの位置決めが行いにくいという問題がある。また、そもそも、こうした誘導結合プラズマ発生装置はその外径が１種類のみであるプラズマトーチに対応しており、外径の異なる複数種類のプラズマトーチに対応していないという問題もある。 However, in such a configuration, in a state where the plasma torch is placed in the groove of the torch holder, the biasing force of the spring may be applied to the plasma torch from below and the torch may be tilted. Therefore, there is a problem that it is difficult to position the plasma torch with respect to the torch holder. In the first place, such an inductively coupled plasma generator is compatible with plasma torches having only one type of outer diameter, and is not compatible with a plurality of types of plasma torches having different outer diameters.
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、外径の相違する複数種類のプラズマトーチに対応し、且つ、プラズマトーチの交換に際してプラズマ点火用のケーブル線末端の端子を該トーチに対して着脱する必要がない誘導結合プラズマ発生装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to cope with a plurality of types of plasma torches having different outer diameters and to replace a plasma ignition cable when replacing the plasma torch. It is an object of the present invention to provide an inductively coupled plasma generator that does not require a terminal at a line end to be attached to or detached from the torch.
上記課題を解決するために成された本発明は、外形が略円筒形状であるプラズマトーチの先端部外側に配設された誘導コイルに高周波電力を供給し、該トーチの先端に誘導結合プラズマ炎を形成する誘導結合プラズマ発生装置において、
a)前記プラズマトーチが嵌挿される開口部を有する絶縁性の略偏平円環状体であり、該開口部に面して一端が露出し他端が外周側に所定長だけ突出した導電性の棒体が埋設されたトーチアダプタと、
b)前記プラズマトーチが嵌挿された前記トーチアダプタを握持することで該プラズマトーチを略水平に保持するものであり、該トーチアダプタの下側を支え受ける下側ホルダと、該トーチアダプタの上側を抑える上側ホルダと、該トーチアダプタを挟み込んだ状態で前記上側ホルダを前記下側ホルダに対して固定する係合部と、を有するトーチホルダと、
c)プラズマ点火用の電圧を印加するためのケーブル線と電気的に接続されるとともに前記上側ホルダに設けられ、前記トーチアダプタの前記棒体の突出部が上を向くように該トーチアダプタが前記下側ホルダに置かれた状態で前記上側ホルダが閉じられ前記係合部による係合がなされた状態であるときに、該棒体に当接し弾性力により該棒体を下向きに押圧する接点部を有する導電性第一部材と、
を備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention provides a high-frequency power to an induction coil disposed outside a tip of a plasma torch having a substantially cylindrical shape, and an inductively coupled plasma flame is provided at the tip of the torch. In an inductively coupled plasma generator for forming
a) an electrically conductive rod having an insulating substantially flat annular body having an opening into which the plasma torch is inserted, the one end being exposed facing the opening and the other end projecting a predetermined length toward the outer periphery; A torch adapter with an embedded body,
b) Holding the plasma torch substantially horizontally by gripping the torch adapter into which the plasma torch is inserted; a lower holder for supporting the lower side of the torch adapter; and the torch adapter A torch holder having an upper holder that holds down the upper side, and an engaging part that fixes the upper holder to the lower holder while sandwiching the torch adapter;
c) The torch adapter is electrically connected to a cable line for applying a voltage for plasma ignition and is provided in the upper holder so that the protruding portion of the rod body of the torch adapter faces upward. A contact portion that abuts against the rod body and presses the rod body downward by an elastic force when the upper holder is closed and engaged by the engagement portion when placed on the lower holder. A conductive first member having
It is characterized by having.
本発明に係る誘導結合プラズマ発生装置は典型的には、ＩＣＰ質量分析装置やＩＣＰ分光分析装置などに利用されるものである。 The inductively coupled plasma generator according to the present invention is typically used for an ICP mass spectrometer, an ICP spectrometer, or the like.
本発明に係る誘導結合プラズマ発生装置において、プラズマトーチをトーチホルダに保持させる際に、プラズマトーチが嵌挿されたトーチアダプタは導電性の棒体の突出部が上（好ましくは真上）を向くように下側ホルダ上の所定位置に載置される。その状態でトーチアダプタを上下から挟み込むように上側ホルダを閉めると、トーチアダプタの棒体の突出部先端は上側ホルダに設けられている導電性第一部材に当接する。少なくとも該導電性第一部材にあって棒体の突出部が当接する接点部は弾性力を有しているため、棒体から上向きの力を受けて弾性力により逆に棒体を下向きに押圧する。弾性力によって上記導電性第一部材の接点部は棒体の先端に押し付けられるため、両者の間の十分な電気的接触が確保される。これによって、該導電性第一部材及び棒体を介して、プラズマ点火用の電圧を印加するためのケーブル線はプラズマトーチの外面に電気的に接続され、プラズマ点火のための高電圧をプラズマトーチに印加することができる。また、このとき、導電性第一部材によりトーチアダプタは上から下側ホルダに対して押さえつけられるので、プラズマトーチの位置ずれが生じにくく安定的にホルダに保持される。 In the inductively coupled plasma generator according to the present invention, when the plasma torch is held by the torch holder, the torch adapter into which the plasma torch is inserted is such that the protruding portion of the conductive rod body faces upward (preferably directly above). Is placed at a predetermined position on the lower holder. When the upper holder is closed so that the torch adapter is sandwiched from above and below in this state, the tip of the protruding portion of the rod body of the torch adapter comes into contact with the conductive first member provided on the upper holder. At least the contact portion of the first conductive member that contacts the protruding portion of the rod body has an elastic force, so it receives an upward force from the rod body and presses the rod body downward by the elastic force. To do. Since the contact portion of the conductive first member is pressed against the tip of the rod body by the elastic force, sufficient electrical contact between the two is ensured. As a result, the cable wire for applying the voltage for plasma ignition is electrically connected to the outer surface of the plasma torch via the conductive first member and the rod, and the high voltage for plasma ignition is supplied to the plasma torch. Can be applied. At this time, since the torch adapter is pressed against the lower holder from above by the conductive first member, the plasma torch is not easily displaced and is stably held by the holder.
即ち、本発明に係る誘導結合プラズマ発生装置においては、上側ホルダに設けられた導電性第一部材が、プラズマトーチの外面にプラズマ点火用の高電圧を印加するための配線としての機能を有する。 That is, in the inductively coupled plasma generator according to the present invention, the conductive first member provided in the upper holder functions as a wiring for applying a high voltage for plasma ignition to the outer surface of the plasma torch.
なお、本発明に係る誘導結合プラズマ発生装置において、上記トーチアダプタは、使用するプラズマトーチの外径に応じた開口部の内径を有し、略偏平円環状体であるその外径はプラズマトーチの外径に依らず共通である構成とするとよい。 In the inductively coupled plasma generator according to the present invention, the torch adapter has an inner diameter of an opening corresponding to the outer diameter of the plasma torch to be used, and the outer diameter of the substantially flat annular body is that of the plasma torch. It is preferable to adopt a common configuration regardless of the outer diameter.
この構成によれば、外径が相違する複数種類のプラズマトーチが利用される場合でも、それぞれのプラズマトーチに合わせたトーチアダプタを用いるだけで、それ以外の構成はプラズマトーチの外径に依らず全く共通とすることができる。これにより、コスト増加を抑えつつ、外径の相違する複数種類のプラズマトーチに対応することができる。 According to this configuration, even when a plurality of types of plasma torches having different outer diameters are used, only the torch adapter adapted to each plasma torch is used, and other configurations are independent of the outer diameter of the plasma torch. It can be quite common. Thereby, it is possible to cope with a plurality of types of plasma torches having different outer diameters while suppressing an increase in cost.
また、本発明に係る誘導結合プラズマ発生装置における一態様として、前記上側ホルダは前記下側ホルダに対し略水平な軸を中心に蝶動自在に取り付けられ、前記係合部は前記上側ホルダを前記下側ホルダに対して閉じた状態で両者を係合するパチン錠である構成とすることができる。 Further, as one aspect of the inductively coupled plasma generating apparatus according to the present invention, the upper holder is attached to the lower holder so as to be swingable about a substantially horizontal axis, and the engaging portion attaches the upper holder to the upper holder. It can be set as the structure which is a snap lock which engages both in the state closed with respect to the lower holder.
この構成によれば、作業者は、プラズマトーチを下側ホルダ上に所定位置に載せ、上側ホルダを下側ホルダの上に被せるように回動させてパチン錠を締めるだけで、プラズマトーチをトーチホルダに装着することができるから、作業が簡単である。 According to this configuration, the operator simply puts the plasma torch on the lower holder, rotates the upper holder so as to cover the lower holder, and fastens the snap lock. Because it can be attached to, it is easy to work.
また、本発明に係る誘導結合プラズマ発生装置における一態様として、
プラズマ点火用の電圧を印加するためのケーブル線と電気的に接続された上下方向に延伸する導電性第二部材が前記下側ホルダに設けられ、
前記導電性第一部材は、前記上側ホルダが閉じられ前記係合部による係合がなされた状態であるときに、前記導電性第二部材の上端に当接し弾性力により該第二部材を下向きに押圧する接点部を有する構成とすることができる。
Moreover, as one aspect in the inductively coupled plasma generator according to the present invention,
A conductive second member extending in the vertical direction and electrically connected to a cable line for applying a voltage for plasma ignition is provided in the lower holder,
When the upper holder is closed and engaged by the engaging portion, the conductive first member contacts the upper end of the conductive second member and faces the second member downward by elastic force. It can be set as the structure which has a contact part which presses.
この構成では、導電性第二部材、導電性第一部材、及び棒体を介して、ケーブル線はプラズマトーチの外面に電気的に接続される。この場合、ケーブル線の末端は上側ホルダではなく下側ホルダに対し固定することができる。例えば上述したように上側ホルダが下側ホルダに対し蝶動自在であって、下側ホルダが台座等に対し固定されている場合、プラズマトーチの交換の度に、上側ホルダは回動されることになる。そのため、上側ホルダにケーブル線の末端が固定されていると、プラズマトーチの交換の度に、ケーブル線に引っ張り等の負荷が掛かるが、上記構成によれば、下側ホルダにケーブル線の末端が固定されていることで、ケーブル線に掛かる負荷を軽減し断線などを起こりにくくすることができる。 In this configuration, the cable wire is electrically connected to the outer surface of the plasma torch via the conductive second member, the conductive first member, and the rod. In this case, the end of the cable wire can be fixed to the lower holder instead of the upper holder. For example, as described above, when the upper holder is swingable with respect to the lower holder and the lower holder is fixed to the pedestal or the like, the upper holder is rotated each time the plasma torch is replaced. become. Therefore, if the end of the cable wire is fixed to the upper holder, a load such as pulling is applied to the cable wire every time the plasma torch is replaced. According to the above configuration, the end of the cable wire is attached to the lower holder. By being fixed, it is possible to reduce the load applied to the cable line and to prevent disconnection.
本発明に係る誘導結合プラズマ発生装置によれば、作業者がプラズマトーチを交換するに際し、新たに装填するプラズマトーチをトーチホルダで保持させるような作業を行うと、それに伴いプラズマトーチの外面と点火回路からのケーブル線末端との確実な電気的導通が確保され、該点火回路から高電圧パルスをプラズマトーチに印加することが可能な状態となる。これにより、プラズマトーチの交換に際し、点火回路からのケーブル線末端の着脱の作業が全く不要になり、作業者の手間が軽減され作業効率が向上する。また、そうした確実な電気的導通を確保した状態ではプラズマトーチは安定的に保持され、誘導コイル等に対するプラズマトーチの位置も決まるので、例えば誘導コイルとプラズマトーチとの間隔を適切に維持して良好なプラズマ炎を形成することができる。 According to the inductively coupled plasma generating apparatus of the present invention, when the operator replaces the plasma torch, when the work to hold the newly loaded plasma torch with the torch holder is performed, the outer surface of the plasma torch and the ignition circuit are accordingly accompanied. Thus, reliable electrical continuity with the end of the cable line is ensured, and a high voltage pulse can be applied from the ignition circuit to the plasma torch. As a result, when replacing the plasma torch, the work of attaching and detaching the end of the cable line from the ignition circuit is completely unnecessary, so that the labor of the operator is reduced and the work efficiency is improved. In addition, the plasma torch is stably held in such a state where reliable electrical continuity is ensured, and the position of the plasma torch with respect to the induction coil etc. is also determined. For example, the distance between the induction coil and the plasma torch is appropriately maintained. Can form a simple plasma flame.
以下、本発明の一実施例である誘導結合プラズマ発生装置について添付図面を参照して説明する。図１は本実施例の誘導結合プラズマ発生装置の斜視図、図２は上側ホルダを透視した状態の斜視図、図３はトーチホルダ部分のＹ−Ｚ平面での断面図、図４は上側ホルダ開放時及び閉鎖時の導電性板バネの状態を示す概略断面図である。便宜上、図１〜図４では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示するように定める。既に説明した図５、図６と同一又は対応する構成要素には同一符号を付してある。 Hereinafter, an inductively coupled plasma generator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a perspective view of the inductively coupled plasma generating apparatus of the present embodiment, FIG. 2 is a perspective view of the upper holder in a transparent state, FIG. 3 is a sectional view of the torch holder portion in the YZ plane, and FIG. It is a schematic sectional drawing which shows the state of the conductive leaf | plate spring at the time of closing and closing. For convenience, in FIGS. 1 to 4, the X axis, the Y axis, and the Z axis that are orthogonal to each other are determined to be illustrated. Constituent elements that are the same as or correspond to those in FIGS. 5 and 6 described above are denoted by the same reference numerals.
従来と同様の同軸三重円筒管構造である石英ガラス製のプラズマトーチ３は、外形略偏平円環形状であるトーチアダプタ４に嵌挿されている。トーチアダプタ４はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等の絶縁体から成り、図３、図４に示すように、トーチアダプタ４には、一端が中央開口部の内周面面に露出し他端が外周面から外方に突出している導電性の棒体４１がその半径方向に延伸するように埋設されている。プラズマトーチ３はこのトーチアダプタ４の中央開口部に嵌挿されているため、棒体４１の内周側の先端はプラズマトーチ３の外周面に接触している。プラズマトーチ３には外径が相違する複数の種類が存在するが、それぞれの外径に対応した内径の中央開口部を有する一方、外径は同一（共通）である複数のトーチアダプタ４が用意されており、プラズマトーチの外径に合わせたトーチアダプタが使用される。そのため、いずれの種類のプラズマトーチを用いる場合でも、トーチアダプタ４の外径や該アダプタ４の外周面からの棒体４１の突出長は同じである。 A quartz glass plasma torch 3 having the same coaxial triple cylindrical tube structure as that of the prior art is fitted into a torch adapter 4 having a substantially flat annular shape. The torch adapter 4 is made of an insulator such as polytetrafluoroethylene (PTFE) resin. As shown in FIGS. 3 and 4, the torch adapter 4 has one end exposed at the inner peripheral surface of the central opening and the other end. Is embedded so as to extend in the radial direction of the conductive rod 41 protruding outward from the outer peripheral surface. Since the plasma torch 3 is fitted into the central opening of the torch adapter 4, the tip on the inner peripheral side of the rod body 41 is in contact with the outer peripheral surface of the plasma torch 3. There are a plurality of types of plasma torches 3 having different outer diameters, but a plurality of torch adapters 4 having a central opening having an inner diameter corresponding to each outer diameter and having the same (common) outer diameter are prepared. A torch adapter adapted to the outer diameter of the plasma torch is used. Therefore, even when any kind of plasma torch is used, the outer diameter of the torch adapter 4 and the protruding length of the rod 41 from the outer peripheral surface of the adapter 4 are the same.
トーチホルダ２は、台座１に対し取付金具３０を介して金具固定ネジ３１で以て固定されている下側ホルダ２１と、該下側ホルダ２１に対し蝶番２４により蝶動自在に取り付けられている上側ホルダ２２と、から成る。下側ホルダ２１及び上側ホルダ２２は例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂などの絶縁体から成る。なお、図３から分かるように、ここでは下側ホルダ２１は一つの部材ではなく複数の部材が組み合わせられたものであるが、これが一つの部材から成るものであってもよいことは当然である。上側ホルダ２２は蝶番２４の軸Ａ（本例ではＸ軸に平行）を中心に下側ホルダ２１に対して蝶動自在であり、上側ホルダ２２が下側ホルダ２１との間にトーチアダプタ４を挟み込むように閉じられた状態で、上側ホルダ２２を下側ホルダ２１に対し固定するようにパチン錠（本発明における係合部に相当）２３が設けられている。これは図６に示した従来の構成と同様である。 The torch holder 2 includes a lower holder 21 fixed to the pedestal 1 via a mounting bracket 30 with a bracket fixing screw 31, and an upper side that is swingably attached to the lower holder 21 with a hinge 24. And a holder 22. The lower holder 21 and the upper holder 22 are made of an insulator such as polyethylene terephthalate (PET) resin. As can be seen from FIG. 3, here, the lower holder 21 is not a single member but a combination of a plurality of members, but it is natural that this may be a single member. . The upper holder 22 is swingable with respect to the lower holder 21 around the axis A of the hinge 24 (parallel to the X axis in this example), and the torch adapter 4 is placed between the upper holder 22 and the lower holder 21. A snap lock (corresponding to an engaging portion in the present invention) 23 is provided so as to fix the upper holder 22 to the lower holder 21 in a state of being closed so as to be sandwiched. This is the same as the conventional configuration shown in FIG.
上側ホルダ２２が閉じられたときに、下側ホルダ２１と上側ホルダ２２との間に形成される間隙に収まるように、下側ホルダ２１の上面には断面略Ｌ字状である金属板部材（本発明における導電性第二部材に相当）２５が取り付けられている。点火回路に一端が接続されたケーブル線６の末端は、金属板部材２５とその上に重ねて配置される配線固定板２６との間に挟まれた状態で、配線固定板固定ネジ２７によって下側ホルダ２１に対し固定されている。これにより、ケーブル線６を通して点火回路と金属板部材２５との電気的な接続が確保されている。 When the upper holder 22 is closed, a metal plate member (substantially L-shaped in cross section) is formed on the upper surface of the lower holder 21 so that the upper holder 22 fits in a gap formed between the lower holder 21 and the upper holder 22. (Corresponding to the conductive second member in the present invention) 25 is attached. The end of the cable wire 6, one end of which is connected to the ignition circuit, is sandwiched between the metal plate member 25 and the wiring fixing plate 26 arranged so as to be overlaid by the wiring fixing plate fixing screw 27. It is fixed to the side holder 21. Thereby, the electrical connection between the ignition circuit and the metal plate member 25 is ensured through the cable line 6.
上側ホルダ２２は、該上側ホルダ２２が閉じられた状態で略水平となる水平部２２ａと傾斜している傾斜部２２ｂとを一体に有しており、水平部２２ａと傾斜部２２ｂの下面（該上側ホルダ２２が閉じられた状態で内側になる面）にはそれぞれ凹部２２ｃ、２２ｄが形成されている。水平部２２ａ側の凹部２２ｃは、上側ホルダ２２が閉じられたときに、下側ホルダ２１に保持されているトーチアダプタ４から真上に突出する棒体４１の突出部が収まる位置に形成されている。一方、傾斜部２２ｂ側の凹部２２ｄは、上側ホルダ２２が閉じられたときに、下側ホルダ２１に固定されている金属板部材２５の鉛直に立ち上がる立上り片部の先端が収まる位置に形成されている。 The upper holder 22 integrally includes a horizontal portion 22a that is substantially horizontal when the upper holder 22 is closed, and an inclined portion 22b that is inclined, and the lower surface of the horizontal portion 22a and the inclined portion 22b (the Concave portions 22c and 22d are respectively formed on the inner surface when the upper holder 22 is closed. The concave portion 22c on the horizontal portion 22a side is formed at a position where the protruding portion of the rod body 41 protruding right above the torch adapter 4 held by the lower holder 21 is accommodated when the upper holder 22 is closed. Yes. On the other hand, the concave portion 22d on the inclined portion 22b side is formed at a position where the tip of the rising piece portion that rises vertically of the metal plate member 25 fixed to the lower holder 21 is accommodated when the upper holder 22 is closed. Yes.
上側ホルダ２２の傾斜部２２ｂの下面には、断面くの字状に折り曲げられた導電性の板バネ部材（本発明における導電性第一部材）２８が板バネ固定ネジ２９により固定されている。板バネ部材２８の一方の可撓片２８ａは水平部２２ａ側の凹部２２ｃをほぼ覆う位置まで、また該板バネ部材２８の他方の可撓片２８ｂは傾斜部２２ｂ側の凹部２２ｄをほぼ覆う位置まで延出している。 On the lower surface of the inclined portion 22b of the upper holder 22, a conductive leaf spring member (conductive first member in the present invention) 28 bent in a cross-section is fixed by a leaf spring fixing screw 29. One flexible piece 28a of the leaf spring member 28 reaches a position substantially covering the recess 22c on the horizontal portion 22a side, and the other flexible piece 28b of the leaf spring member 28 substantially covers the recess 22d on the inclined portion 22b side. It extends to.
プラズマトーチ３をトーチホルダ２に装着する際に、作業者は、パチン錠２３が解錠され上側ホルダ２２が下側ホルダ２１の上方を覆わないように開放された状態で、棒体４１の突出部がほぼ真上を向くように、プラズマトーチ３が中央開口部に嵌挿されたトーチアダプタ４を下側ホルダ２１の支え受け部２１ａに載置する。そして、図４（ｂ）に示すように上側ホルダ２２を閉じパチン錠２３を締めると、トーチアダプタ４を介してプラズマトーチ３はトーチホルダ２に保持される。このとき、棒体４１の突出部先端は板バネ部材２８の一方の可撓片２８ａを上向き（Ｚ軸方向）に押し上げ、該可撓片２８ａは撓んで凹部２２ｃ内に入り込む。撓んだ可撓片２８ａの弾性力によって棒体４１は下向きに押されるから、板バネ部材２８と棒体４１とが当接する接点部を介しての電気的な導通が確実に確保される。また、トーチアダプタ４は上方から下側ホルダ２１の支え受け部２１ａに押し付けられるため位置ずれ等が生じにくく安定的に保持される。 When attaching the plasma torch 3 to the torch holder 2, the operator can project the protruding portion of the rod body 41 in a state where the snap lock 23 is unlocked and the upper holder 22 is opened so as not to cover the upper side of the lower holder 21. Is placed on the support receiving portion 21a of the lower holder 21 so that the plasma torch 3 is inserted into the central opening. When the upper holder 22 is closed and the snap lock 23 is tightened as shown in FIG. 4B, the plasma torch 3 is held by the torch holder 2 via the torch adapter 4. At this time, the tip of the protruding portion of the rod 41 pushes up one flexible piece 28a of the leaf spring member 28 upward (Z-axis direction), and the flexible piece 28a is bent and enters the recess 22c. Since the rod body 41 is pushed downward by the elastic force of the flexed flexible piece 28a, electrical conduction through the contact portion where the plate spring member 28 and the rod body 41 abut is ensured. Further, since the torch adapter 4 is pressed from above to the support receiving portion 21 a of the lower holder 21, the torch adapter 4 is hardly held and is stably held.
一方、金属板部材２５の立上り片部の上端は板バネ部材２８の可撓片２８ｂを上向きに押し上げ、該可撓片２８ｂは撓んで凹部２２ｄ内に入り込む。つまり、凹部２２ｃ、２２ｄはいずれも、板バネ部材２８の可撓片２８ａ、２８ｂが撓む際の逃げの空間である。撓んだ可撓片２８ｂの弾性力により金属板部材２５の立上り片部は下向きに押されるから、板バネ部材２８と金属板部材２５とが当接する接点部を介しての電気的導通も確実に確保される。これにより、プラズマトーチ３を適切に装填しパチン錠２３を締めた状態では、板バネ部材２８を介した金属板部材２５と棒体４１との電気的導通が確保され、点火回路からプラズマトーチ３外周面までの電気的な導通経路が確保される。その結果、点火回路において高電圧パルスが生成されたとき該高電圧パルスは確実にプラズマトーチ３に印加され、プラズマを点火させることができる。 On the other hand, the upper end of the rising piece portion of the metal plate member 25 pushes up the flexible piece 28b of the plate spring member 28, and the flexible piece 28b is bent and enters the recess 22d. That is, the recesses 22c and 22d are both escape spaces when the flexible pieces 28a and 28b of the leaf spring member 28 are bent. Since the rising piece portion of the metal plate member 25 is pushed downward by the elastic force of the bent flexible piece 28b, electrical conduction through the contact portion where the plate spring member 28 and the metal plate member 25 abut is ensured. Secured. Thereby, in a state where the plasma torch 3 is properly loaded and the snap lock 23 is fastened, electrical conduction between the metal plate member 25 and the rod body 41 via the leaf spring member 28 is ensured, and the plasma torch 3 is supplied from the ignition circuit. An electrical conduction path to the outer peripheral surface is ensured. As a result, when a high voltage pulse is generated in the ignition circuit, the high voltage pulse is reliably applied to the plasma torch 3 and the plasma can be ignited.
本実施例の誘導結合プラズマ発生装置では、従来装置とは異なり、プラズマトーチ３を交換する際に、プラズマ点火用のケーブル線６を付け換える作業は全く不要であるため、交換作業を効率良く行うことができる。これはプラズマトーチを外径が相違するものに交換する場合でも同様である。 In the inductively coupled plasma generator of this embodiment, unlike the conventional apparatus, when replacing the plasma torch 3, there is no need to replace the cable wire 6 for plasma ignition, so the replacement work is performed efficiently. be able to. This is the same even when the plasma torch is replaced with one having a different outer diameter.
上記実施例は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜に変更や修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。 The above-described embodiment is an example of the present invention, and it is obvious that the present invention is encompassed by the claims of the present application even if changes, modifications, and additions are appropriately made within the scope of the present invention.
例えば上記実施例では、ケーブル線６の末端を下側ホルダ２１に対し固定し、下側ホルダ２１に取り付けられた金属板部材２５、上側ホルダ２２に取り付けられた板バネ部材２８、及びトーチアダプタ４に埋設された棒体４１を介して、ケーブル線６とプラズマトーチ３との間の電気的導通を確保していたが、ケーブル線６の末端を上側ホルダ２２に対し固定し、金属板部材２５を介することなくケーブル線６が板バネ部材２８に対し電気的に接続されるようにしても構わない。ただし、その場合、上側ホルダ２２を開閉するに伴い、ケーブル線６に無用な負荷が掛かることになる。したがって、望ましくは、ケーブル線６の末端は上側ホルダ２２ではなく下側ホルダ２１に固定されているほうがよい。 For example, in the above embodiment, the end of the cable wire 6 is fixed to the lower holder 21, the metal plate member 25 attached to the lower holder 21, the leaf spring member 28 attached to the upper holder 22, and the torch adapter 4. The electrical continuity between the cable wire 6 and the plasma torch 3 is ensured through the rod body 41 embedded in the metal plate member 25, but the end of the cable wire 6 is fixed to the upper holder 22 and the metal plate member 25. The cable wire 6 may be electrically connected to the leaf spring member 28 without going through. However, in that case, an unnecessary load is applied to the cable wire 6 as the upper holder 22 is opened and closed. Therefore, the end of the cable wire 6 is preferably fixed to the lower holder 21 instead of the upper holder 22.
また、上側ホルダ２２を閉じたときに該上側ホルダ２２を下側ホルダ２１に対し固定する手段はパチン錠２３に限るものではなく、作業者の所定の操作、作業によって確実な係合が可能である他の係合手段を用いてもよい。 Further, the means for fixing the upper holder 22 to the lower holder 21 when the upper holder 22 is closed is not limited to the snap lock 23, and can be reliably engaged by the operator's predetermined operation and work. Some other engagement means may be used.
１…台座
２…トーチホルダ
２１…下側ホルダ
２２…上側ホルダ
２２ａ…水平部
２２ｂ…傾斜部
２２ｃ、２２ｄ…凹部
２３…パチン錠
２４…蝶番
２５…金属板部材
２６…配線固定板
２７…配線固定板固定ネジ
２８…板バネ部材
２８ａ、２８ｂ…可撓片
２９…板バネ固定ネジ
３…プラズマトーチ
４…トーチアダプタ
４１…棒体
５…誘導コイル
６…ケーブル線
７…ガス配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base 2 ... Torch holder 21 ... Lower holder 22 ... Upper holder 22a ... Horizontal part 22b ... Inclined part 22c, 22d ... Recessed part 23 ... Click lock 24 ... Hinge 25 ... Metal plate member 26 ... Wiring fixing board 27 ... Wiring fixing board Fixing screw 28 ... leaf spring members 28a, 28b ... flexible piece 29 ... leaf spring fixing screw 3 ... plasma torch 4 ... torch adapter 41 ... rod body 5 ... induction coil 6 ... cable wire 7 ... gas piping
Claims (4)
a)前記プラズマトーチが嵌挿される開口部を有する絶縁性の略偏平円環状体であり、該開口部に面して一端が露出し他端が外周側に所定長だけ突出した導電性の棒体が埋設されたトーチアダプタと、
b)前記プラズマトーチが嵌挿された前記トーチアダプタを握持することで該プラズマトーチを略水平に保持するものであり、該トーチアダプタの下側を支え受ける下側ホルダと、該トーチアダプタの上側を抑える上側ホルダと、該トーチアダプタを挟み込んだ状態で前記上側ホルダを前記下側ホルダに対して固定する係合部と、を有するトーチホルダと、
c)プラズマ点火用の電圧を印加するためのケーブル線と電気的に接続されるとともに前記上側ホルダに設けられ、前記トーチアダプタの前記棒体の突出部が上を向くように該トーチアダプタが前記下側ホルダに置かれた状態で前記上側ホルダが閉じられ前記係合部による係合がなされた状態であるときに、該棒体に当接し弾性力により該棒体を下向きに押圧する接点部を有する導電性第一部材と、
を備えることを特徴とする誘導結合プラズマ発生装置。 In an inductively coupled plasma generator for supplying high frequency power to an induction coil disposed outside the tip of a plasma torch having a substantially cylindrical shape and forming an inductively coupled plasma flame at the tip of the torch,
a) an electrically conductive rod having an insulating substantially flat annular body having an opening into which the plasma torch is inserted, the one end being exposed facing the opening and the other end projecting a predetermined length toward the outer periphery; A torch adapter with an embedded body,
b) Holding the plasma torch substantially horizontally by gripping the torch adapter into which the plasma torch is inserted; a lower holder for supporting the lower side of the torch adapter; and the torch adapter A torch holder having an upper holder that holds down the upper side, and an engaging part that fixes the upper holder to the lower holder while sandwiching the torch adapter;
c) The torch adapter is electrically connected to a cable line for applying a voltage for plasma ignition and is provided in the upper holder so that the protruding portion of the rod body of the torch adapter faces upward. A contact portion that abuts against the rod body and presses the rod body downward by an elastic force when the upper holder is closed and engaged by the engagement portion when placed on the lower holder. A conductive first member having
An inductively coupled plasma generator characterized by comprising:
前記トーチアダプタは、使用するプラズマトーチの外径に応じた開口部の内径を有し、略偏平円環状体であるその外径はプラズマトーチの外径に依らず共通であることを特徴とする誘導結合プラズマ発生装置。 The inductively coupled plasma generator according to claim 1,
The torch adapter has an inner diameter of an opening corresponding to an outer diameter of a plasma torch to be used, and the outer diameter which is a substantially flat annular body is common regardless of the outer diameter of the plasma torch. Inductively coupled plasma generator.
前記上側ホルダは前記下側ホルダに対し略水平な軸を中心に蝶動自在に取り付けられ、前記係合部は前記上側ホルダを前記下側ホルダに対して閉じた状態で両者を係合するパチン錠であることを特徴とする誘導結合プラズマ発生装置。 The inductively coupled plasma generator according to claim 1 or 2,
The upper holder is attached to the lower holder so as to be swingable about a substantially horizontal axis, and the engaging portion is a snap that engages both the upper holder and the lower holder in a closed state. An inductively coupled plasma generator characterized by being a tablet.
プラズマ点火用の電圧を印加するためのケーブル線と電気的に接続された上下方向に延伸する導電性第二部材が前記下側ホルダに設けられ、
前記導電性第一部材は、前記上側ホルダが閉じられ前記係合部による係合がなされた状態であるときに、前記導電性第二部材の上端に当接し弾性力により該第二部材を下向きに押圧する接点部を有することを特徴とする誘導結合プラズマ発生装置。 The inductively coupled plasma generator according to any one of claims 1 to 3,
A conductive second member extending in the vertical direction and electrically connected to a cable line for applying a voltage for plasma ignition is provided in the lower holder,
When the upper holder is closed and engaged by the engaging portion, the conductive first member contacts the upper end of the conductive second member and faces the second member downward by elastic force. An inductively coupled plasma generator comprising a contact portion that presses against the inductive plasma.
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