JP2643031B2

JP2643031B2 - Solid-state emission spectrometer

Info

Publication number: JP2643031B2
Application number: JP3077753A
Authority: JP
Inventors: 菅沼隆; 後藤浩仁
Original assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Current assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Priority date: 1991-04-10
Filing date: 1991-04-10
Publication date: 1997-08-20
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: JPH05107186A

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、発光分光分析装置に関
し、特に、固体試料のプラズマ発光分光分析装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an emission spectrometer, and more particularly to a plasma emission spectrometer for a solid sample.

【０００２】[0002]

【従来の技術】発光分光分析（ｅｍｉｓｓｉｏｎｓｐ
ｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ）は、
放電又は炎を用いて分析試料を励起させ、発光したスペ
クトル線（放出スペクトル）の位置から試料中に含まれ
ている元素の種類を判定し、スペクトル線の強度から各
元素の含有量を定量する分析法であり、分析試料は固
体、液体何れでもよく、試料特性に従ってプラズマ、ア
ーク、スパーク等の発光条件が選択される。アーク放電
は微量分析に優れ、定量分析に優れている。定量分析
は、予め各元素又は特定元素の含有量の分かっている標
準試料との比較分析で行われる。2. Description of the Related Art Emission spectroscopy (emission sp.
electrochemical analysis)
The analysis sample is excited using discharge or flame, the type of element contained in the sample is determined from the position of the emitted spectral line (emission spectrum), and the content of each element is determined from the intensity of the spectral line. This is an analysis method, and an analysis sample may be either a solid or a liquid, and light emission conditions such as plasma, arc, and spark are selected according to the characteristics of the sample. Arc discharge is excellent for trace analysis and excellent for quantitative analysis. The quantitative analysis is performed by comparative analysis with a standard sample in which the content of each element or specific element is known in advance.

【０００３】ところで、従来、固体試料の発光分光分析
には、直流アーク発光分光分析法（ＤＣＡ）や高圧スパ
ーク発光分光分析法（ＨＶＳ）が用いられるが、これら
は試料形態や形状の制約を受ける他、試料の完全蒸発に
時間がかかり、分析感度、精度に問題があり、最近で
は、例えば誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ）
等のプラズマ発光分光分析法に転換されつつある。しか
し、ＩＣＰは液体試料分析装置として開発されたもので
あり、固体試料の直接分析には適用できなかった。Conventionally, direct-current arc emission spectroscopy (DCA) and high-pressure spark emission spectroscopy (HVS) have been used for emission spectroscopy of a solid sample, but these are limited by the shape and shape of the sample. In addition, complete evaporation of the sample takes time, and there are problems in analytical sensitivity and accuracy. Recently, for example, inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP)
Etc. are being converted to plasma emission spectroscopy. However, ICP was developed as a liquid sample analyzer and could not be applied to direct analysis of solid samples.

【０００４】図５に従来のＩＣＰ発光分光分析装置の概
略の構成を示す。この装置は、ＩＣＰトーチのプラズマ
炎中で励起発光した試料からの光をマルチチャネル分光
器で分光して、その分光検出信号をマルチチャネルモジ
ュールを経てコンピュータに入力して元素の判定と定量
分析を行うもので、ＩＣＰトーチは石英ガラス製の３重
管構造からなり、外側及び中間の管にアルゴンガスを流
しながら誘導コイルに高周波電流を加えることによって
プラズマ炎を発生させる。試料は、固体の場合、化学的
な処理によって溶液化し、アルゴンガスを導入しながら
ネブライザでエアロゾル化し、スプレーチャンバで一定
の粒径のエアロゾルを選別して、ＩＣＰトーチの中心の
試料導入管へ導入する。導入された試料はプラズマ炎の
中で励起発光され、上記のようにして発光分光分析され
る。なお、同図中には、高周波電源からの電流を誘導コ
イルにマッチングさせるためのマッチングユニット、コ
ンピュータによる分光分析結果を記憶し出力するレコー
ダ、プリンタを図示してある。FIG. 5 shows a schematic configuration of a conventional ICP emission spectrometer. This device uses a multi-channel spectrometer to split light from a sample excited and emitted in a plasma flame of an ICP torch, and inputs the spectral detection signal to a computer via a multi-channel module to perform element determination and quantitative analysis. The ICP torch has a triple tube structure made of quartz glass, and generates a plasma flame by applying a high-frequency current to the induction coil while flowing argon gas through the outer and middle tubes. When the sample is a solid, it is converted into a solution by chemical treatment, aerosolized with a nebulizer while introducing argon gas, aerosol with a certain particle size is selected in a spray chamber, and introduced into the sample introduction tube at the center of the ICP torch. I do. The introduced sample is excited and emits light in a plasma flame, and is subjected to emission spectral analysis as described above. FIG. 1 shows a matching unit for matching a current from a high-frequency power supply to an induction coil, a recorder for storing and outputting a result of spectral analysis by a computer, and a printer.

【０００５】このようなＩＣＰ等のプラズマ発光分光分
析法は、操作が簡単で、検出感度が高く、また、分析対
象範囲が広い等の利点を有しており、核廃棄物等の高放
射性物質を取り扱うホットセル（遮蔽室）内での分析法
としても利用されている。したがって、ホットセル内で
溶液化が可能な固体試料の分析は可能である。[0005] Such plasma emission spectroscopy such as ICP has advantages such as easy operation, high detection sensitivity, and a wide range of analysis. It is also used as a method of analysis in a hot cell (shielded room) that handles. Therefore, it is possible to analyze a solid sample that can be turned into a solution in a hot cell.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＩＣＰ
等のプラズマ発光分光分析法では、不溶解残渣等の難溶
解物質やガラス等の溶解不能物質（ガラスはフッ酸等の
ハロゲン化物で溶解できるが、フッ酸等はホットセル内
のステンレス等のライニング材を侵すため、実質的に使
用不可能である。）の分析は困難であり、分析対象元素
が限定される他、分析廃液が発生するため、化学的な試
料分解を伴わない固体試料の直接発光分光分析装置の開
発が必要である。SUMMARY OF THE INVENTION However, the ICP
In plasma emission spectroscopy methods such as the above, hardly soluble substances such as insoluble residues and insoluble substances such as glass (glass can be dissolved with halides such as hydrofluoric acid, but hydrofluoric acid etc. can be used as a lining material such as stainless steel in a hot cell. Is difficult to use, and the analysis is difficult, and the analysis target element is limited. In addition, since the analysis waste liquid is generated, the direct emission of a solid sample without chemical sample decomposition is performed. Development of a spectrometer is required.

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、ＩＣＰ等のプラズマ発光分光
分析装置において、難溶解物質等からなる固体試料を化
学的な試料分解を伴わないで直接プラズマ発光装置中に
導入させて発光させる固体発光分光分析装置を提供する
ことである。The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a plasma emission spectrometer such as an ICP which does not involve a chemical sample decomposition of a solid sample composed of a hardly soluble substance or the like. The present invention provides a solid-state emission spectrometer that directly introduces light into a plasma light-emitting device to emit light.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の固体発光分光分析装置は、誘導結合プラズマ、直流
プラズマ等のプラズマ励起発光源を備え、前記プラズマ
励起発光源への試料導入部に連通して、固体試料を収容
しキャリアガス導入口を有する試料セルを備え、さら
に、前記試料セル中の固体試料に赤外線レーザ光を集光
照射するレーザ光照射手段を設けた発光分光分析装置に
おいて、試料セル中の固体試料の複数点に複数に分岐さ
れたレーザ光を同時に又は時間差をおいて照射するよう
に構成されていることを特徴とするものである。According to the present invention, there is provided a solid-state emission spectrometer comprising a plasma-excited light source such as an inductively-coupled plasma or a DC plasma. An emission spectrometer that communicates with a sample cell containing a solid sample and having a carrier gas inlet, and further provided with laser light irradiation means for focusing and irradiating the solid sample in the sample cell with infrared laser light. In addition, a plurality of points of the solid sample in the sample cell are irradiated with a plurality of branched laser beams simultaneously or with a time difference.

【０００９】この場合、複数に分岐されたレーザ光を固
体試料の複数点へ同時に集光照射することによって、固
体試料中の平均元素濃度を求めるようにしてもよい。In this case, the average element concentration in the solid sample may be determined by simultaneously irradiating a plurality of branched laser beams onto a plurality of points of the solid sample.

【００１０】また、複数に分岐されたレーザ光を固体試
料の複数点へ時間差をおいて集光照射することによっ
て、固体試料中の偏析の度合いを求めるようにしてもよ
い。Further, the degree of segregation in the solid sample may be determined by irradiating the laser beam branched into a plurality of beams onto a plurality of points of the solid sample with a time difference.

【００１１】[0011]

【作用】本発明の固体発光分光分析装置においては、誘
導結合プラズマ、直流プラズマ等のプラズマ励起発光源
を備え、前記プラズマ励起発光源への試料導入部に連通
して、固体試料を収容しキャリアガス導入口を有する試
料セルを備え、さらに、前記試料セル中の固体試料に赤
外線レーザ光を集光照射するレーザ光照射手段を設けて
いるので、分析感度、精度等、ＩＣＰ等のプラズマ発光
分光分析装置の優れた特徴を活かした固体試料の直接発
光分光分析ができる。また、従来の発光分光分析装置で
は不可能であったホットセル内でのガラス中のナトリウ
ム分析や不溶解残渣中の元素分析が可能となる。そし
て、分析廃液を全く発生させない完全な乾式のＩＣＰ発
光分光分析が可能となり、分析試料の調整や化学的前処
理が排除され、発光分光分析の迅速化、省力化が達成で
きる。また、従来技術では不可能であった固体試料局所
の発光分光分析が可能となる。さらに、特別な試料処理
設備（化学分析室等）を必要としないので、現場でのオ
ンライン分析にも適用できる。しかも、固体試料の複数
点に複数に分岐されたレーザ光を同時に又は時間差をお
いて照射するように構成されているので、ガラス試料等
の熱歪みによる破損が起こり得る試料については、一点
への熱の集中を避けることができ、試料の破壊防止を図
ることができる。偏析等の試料に不均一な分布があって
もその平均元素濃度を求めることができる（同時の場
合）。逆に、試料に不均一な偏析がある場合にその偏析
の度合いを求めることができる（時間差がある場合）。
さらに、時間差をおいて複数に分岐されたレーザ光を照
射する場合には、レーザ発生装置の最大出力を各点に照
射できるので、大出力の照射を必要とする高沸点金属等
の分析に有効である。The solid-state emission spectrometer according to the present invention includes a plasma-excited light source such as inductively coupled plasma or DC plasma. Since a sample cell having a gas inlet is provided, and a laser beam irradiation means for condensing and irradiating an infrared laser beam onto the solid sample in the sample cell is provided, analysis sensitivity, accuracy, etc., plasma emission spectroscopy such as ICP Direct emission spectroscopy of solid samples can be performed by utilizing the excellent features of the analyzer. Further, it becomes possible to analyze sodium in glass and elemental analysis in undissolved residue in a hot cell, which were impossible with a conventional emission spectrometer. Further, complete dry ICP emission spectroscopy without generating any analytical waste liquid can be performed, and preparation of an analysis sample and chemical pretreatment are eliminated, so that emission spectroscopy can be speeded up and labor can be saved. In addition, it becomes possible to perform emission spectroscopy analysis of a local portion of a solid sample, which was impossible with the prior art. Further, since no special sample processing equipment (chemical analysis room or the like) is required, the present invention can be applied to on-line online analysis. In addition, since a plurality of points of the solid sample are irradiated with laser beams branched into a plurality of points simultaneously or with a time lag, a sample such as a glass sample which may be damaged by thermal strain is provided with only one point. Concentration of heat can be avoided, and destruction of the sample can be prevented. Even if a sample such as segregation has a non-uniform distribution, the average element concentration can be determined (at the same time). Conversely, when the sample has non-uniform segregation, the degree of the segregation can be determined (when there is a time difference).
Furthermore, in the case of irradiating a plurality of branched laser beams with a time difference, the maximum output of the laser generator can be applied to each point, which is effective for the analysis of high-boiling metals that require high-output irradiation. It is.

【００１２】[0012]

【実施例】以下、図面を参照にしながら本発明の実施例
について説明する。図１は本発明を誘導結合プラズマ
（ＩＣＰ）発光分光分析装置に適用した場合の構成を示
すもので、装置は主としてＩＣＰトーチ１、マルチチャ
ンネル分光器１０、コンピュータ１２からなり、ＩＣＰ
トーチ１のプラズマ炎４中で励起発光した試料からの光
をレンズ７又は光ファイバケーブル等（図示なし）を介
してマルチチャネル分光器１０に入力して分光し、その
分光検出信号をマルチチャネルモジュール１１を経てコ
ンピュータ１２に入力して元素の判定と定量分析を行う
点、及び、ＩＣＰトーチ１は石英ガラス製の３重管構造
からなり、外側及び中間の管にアルゴンガスを流しなが
ら、高周波電源５からマッチングユニット６を介して誘
導コイル３に高周波電流を加えることによってプラズマ
炎４を発生させる点は、図５の従来のものと同様であ
る。なお、同図中に、コンピュータによる分光分析結果
を記憶し出力するレコーダ１３、プリンタ１４を図示し
てある。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration in which the present invention is applied to an inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometer. The apparatus mainly includes an ICP torch 1, a multi-channel spectrometer 10, and a computer 12,
Light from the sample excited and emitted in the plasma flame 4 of the torch 1 is input to the multi-channel spectroscope 10 via the lens 7 or an optical fiber cable or the like (not shown) to be split, and the spectral detection signal is input to the multi-channel module. 11 is input to the computer 12 through the interface 11 for element determination and quantitative analysis, and the ICP torch 1 has a triple-tube structure made of quartz glass. The point that the plasma flame 4 is generated by applying a high-frequency current to the induction coil 3 from the apparatus 5 through the matching unit 6 is the same as the conventional apparatus of FIG. In FIG. 1, a recorder 13 and a printer 14 for storing and outputting a result of spectral analysis by a computer are shown.

【００１３】本発明においては、ＩＣＰトーチ１の試料
導入管２に試料を導入する点において、従来のものと大
きく異なる。すなわち、本発明においては、固体試料Ｓ
にＮｅ−ＹＡＧレーザ装置２５からの光を集光して当て
ることにより、固体試料Ｓを蒸発させて気化し、その蒸
気２４を試料導入管２を経てプラズマ炎４中に導入して
励起発光させる。そのために、図１の実施例において
は、固体試料Ｓを載置する載置台と、キャリアガスであ
るアルゴンガスを導入するキャリアガス導入口２２と、
試料の蒸気２４をＩＣＰトーチ１の試料導入管２に導く
試料蒸気ガス導出口２３と、レーザ光を試料Ｓに照射す
る照射窓２１とを有する試料セル２０を設け、また、加
熱源としてのＮｄ−ＹＡＧレーザ装置２５を用い、この
Ｎｄ−ＹＡＧレーザ装置２５からの光（波長：１．０６
μｍ）をレーザ分岐装置２６により複数方向に分岐し、
各分岐光を光ファイバケーブル２７により試料セル２０
まで導き、各光ファイバケーブル２７の出射端に設けら
れたレーザ出射装置２８によりガイドされたレーザ光を
試料Ｓ上に集光させて加熱する。加熱されて発生した試
料Ｓの蒸気２４は、試料蒸気ガス導出口２３、試料導入
管２を経てキャリアガスによって搬送され、ＩＣＰトー
チ１のプラズマ炎４中に導入されて励起発光する。以後
は、図５の場合と同様に分光分析される。The present invention is significantly different from the conventional one in that a sample is introduced into the sample introduction tube 2 of the ICP torch 1. That is, in the present invention, the solid sample S
The solid sample S is evaporated and vaporized by condensing and applying light from the Ne-YAG laser device 25, and the vapor 24 is introduced into the plasma flame 4 via the sample introduction tube 2 to excite and emit light. . For this purpose, in the embodiment of FIG. 1, a mounting table for mounting the solid sample S, a carrier gas inlet 22 for introducing an argon gas as a carrier gas,
A sample cell 20 having a sample vapor gas outlet 23 for guiding the sample vapor 24 to the sample introduction tube 2 of the ICP torch 1 and an irradiation window 21 for irradiating the sample S with laser light is provided. Using the Nd-YAG laser device 25, the light (wavelength: 1.06
μm) is branched in a plurality of directions by a laser branching device 26,
Each branch light is transmitted to the sample cell 20 by the optical fiber cable 27.
The laser light guided by the laser emission device 28 provided at the emission end of each optical fiber cable 27 is focused on the sample S and heated. The vapor 24 of the sample S generated by heating is conveyed by the carrier gas through the sample vapor gas outlet 23 and the sample introduction pipe 2 and introduced into the plasma flame 4 of the ICP torch 1 to emit light by excitation. Thereafter, spectral analysis is performed in the same manner as in the case of FIG.

【００１４】上記において、レーザ分岐装置２６として
は、公知の種々の光分岐法を採用することができるが、
４つに分岐する例を図２と図３に示す。図２の場合は、
Ｎｄ−ＹＡＧレーザ装置２５からの光は、順に配置した
ハーフミラーＨＭ１〜ＨＭ３によって同時に４本の光に
分けられる。各ビームの強度を等しくするには、ハーフ
ミラーＨＭ１の反射率を２５％、ハーフミラーＨＭ２の
反射率を３３％、ハーフミラーＨＭ３の反射率を５０％
に調節すればよい。Ｍ４は反射率１００％のミラーであ
る。なお、レンズＬ１は、分岐されたレーザ光を各光フ
ァイバケーブル２７の入射端に集光して効率よく結合す
るためのものである。また、図３の例は、Ｎｄ−ＹＡＧ
レーザ装置２５からの光を４本の光に時間的に順次切り
換えて光ファイバケーブル２７に入射させるものであ
り、反射鏡Ｍ１〜Ｍ３を両矢符のように時間差をおいて
光路中に出し入れするものである。分岐数にかかわら
ず、レーザ２５からの各チャンネルでのパルス光の尖頭
値は等しくなる。なお、図２、図３において、各光ファ
イバケーブル２７の前に配置したレンズＬ１は、分岐さ
れたレーザ光を各光ファイバケーブル２７の入射端に集
光して効率よく結合するためのものである。In the above, various known optical branching methods can be adopted as the laser branching device 26.
An example of branching into four is shown in FIGS. In the case of FIG.
The light from the Nd-YAG laser device 25 is simultaneously divided into four lights by half mirrors HM1 to HM3 arranged in order. To make the intensities of the beams equal, the reflectance of the half mirror HM1 is 25%, the reflectance of the half mirror HM2 is 33%, and the reflectance of the half mirror HM3 is 50%.
It should be adjusted to. M4 is a mirror having a reflectance of 100%. The lens L1 is for condensing the split laser light on the incident end of each optical fiber cable 27 and efficiently coupling the laser light. FIG. 3 shows an example of Nd-YAG
The light from the laser device 25 is time-sequentially switched to four light beams to be incident on the optical fiber cable 27, and the reflecting mirrors M1 to M3 are put in and out of the optical path with a time difference as indicated by double arrows. Things. Regardless of the number of branches, the peak value of the pulse light in each channel from the laser 25 becomes equal. In FIGS. 2 and 3, a lens L1 disposed in front of each optical fiber cable 27 is for condensing the branched laser light to the incident end of each optical fiber cable 27 and efficiently coupling them. is there.

【００１５】また、上記のレーザ出射装置２８は、各光
ファイバケーブル２７の出射端から出た光を試料Ｓ上に
集光させるためのもので、例えば図４に示したように、
光ファイバケーブル２７の出射端の前に集光レンズＬ２
を配置して、出射端から出る発散光を試料Ｓ上に集光さ
せるようにすればよい。The above-mentioned laser emitting device 28 is for condensing light emitted from the emitting end of each optical fiber cable 27 onto the sample S. For example, as shown in FIG.
Before the exit end of the optical fiber cable 27, the condenser lens L2
May be arranged so that the divergent light emitted from the emission end is focused on the sample S.

【００１６】レーザとしては、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ以外
に種々の赤外線レーザ、例えば炭酸ガスレーザ、アルゴ
ンイオンレーザ等を用いることができる。なお、例えば
ガラス中のナトリウムの分析のためには、レーザ出力
は、０．３５ジュール／パルス程度で充分である。As the laser, various infrared lasers other than the Nd-YAG laser, such as a carbon dioxide gas laser and an argon ion laser, can be used. For example, for analysis of sodium in glass, a laser output of about 0.35 joules / pulse is sufficient.

【００１７】ところで、上記において、Ｎｄ−ＹＡＧレ
ーザ装置２５からの光をレーザ分岐装置２６により複数
方向に分岐して固体試料Ｓに当てている。このようにす
ると、試料Ｓの複数の点から蒸気が発生してプラズマ炎
４中に導入されるので、試料Ｓに不均一な組成分布（例
えば、偏析）があっても蒸気成分は平均化され、分析誤
差が複数点の同時分析によって補正され、従来のような
並行分析を排除することができる。また、図３のような
レーザ分岐装置２６を用いて時間差をおいて照射する場
合は、一つの試料Ｓの複数の点の偏析の度合いを求める
こともできる。これらの点は本発明の大きな特徴であ
る。さらに、ガラス試料等の熱歪みによる破損が起こり
得る試料Ｓについては、図２、図３のようなレーザ分岐
装置２６を用いて照射することにより、一点への熱の集
中を避けることができ、試料Ｓの破壊防止を図ることが
できる。また、図３のようなレーザ分岐装置２６を用い
て時間差をおいて複数に分岐されたレーザ光を照射する
場合には、レーザ発生装置の最大出力を各点に照射でき
るので、大出力の照射を必要とする高沸点金属等の分析
に有効である。また、固体試料Ｓの特定の単一点の局所
分析をする場合には、レーザ分岐装置２６の１本の出力
のみを開放して照射し、他の出力を閉じるようにする
か、又は、各レーザ出射装置２８からの試料Ｓ上の集光
点が同じになるように調節して照射すればよい。Incidentally, in the above, the light from the Nd-YAG laser device 25 is branched in a plurality of directions by the laser branching device 26 and is applied to the solid sample S. In this way, since vapor is generated from a plurality of points of the sample S and introduced into the plasma flame 4, even if the sample S has a non-uniform composition distribution (for example, segregation), the vapor components are averaged. In addition, the analysis error is corrected by the simultaneous analysis of a plurality of points, so that the conventional parallel analysis can be eliminated. In the case of irradiating with a time difference using the laser branching device 26 as shown in FIG. 3, the degree of segregation at a plurality of points of one sample S can be obtained. These points are major features of the present invention. Further, for a sample S such as a glass sample which may be damaged by thermal distortion, irradiation with a laser branching device 26 as shown in FIGS. 2 and 3 can avoid concentration of heat at one point. The destruction of the sample S can be prevented. When a plurality of laser beams are irradiated with a time difference by using the laser branching device 26 as shown in FIG. 3, the maximum output of the laser generator can be applied to each point. It is effective for the analysis of high boiling point metals and the like that require a. When performing a local analysis of a specific single point of the solid sample S, only one output of the laser branching device 26 is opened and irradiated, and the other output is closed. Irradiation may be performed by adjusting the focal point on the sample S from the emission device 28 so as to be the same.

【００１８】以上、本発明の固体発光分光分析装置を実
施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれらに限定
されず種々の変形が可能である。また、本発明をＩＣＰ
発光分光分析装置を例にとって説明してきたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、例えば直流プラズマ
を用いる発光分光分析装置の試料導入に適用することも
できる。Although the solid-state emission spectrometer of the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to these, and various modifications are possible. Also, the present invention relates to ICP
Although the emission spectrometer has been described as an example, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, sample introduction of an emission spectrometer using DC plasma.

【００１９】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体発光
分光分析装置によると、誘導結合プラズマ、直流プラズ
マ等のプラズマ励起発光源を備え、前記プラズマ励起発
光源への試料導入部に連通して、固体試料を収容しキャ
リアガス導入口を有する試料セルを備え、さらに、前記
試料セル中の固体試料に赤外線レーザ光を集光照射する
レーザ光照射手段を設けているので、分析感度、精度
等、ＩＣＰ等のプラズマ発光分光分析装置の優れた特徴
を活かした固体試料の直接発光分光分析ができる。ま
た、従来の発光分光分析装置では不可能であったホット
セル内でのガラス中のナトリウム分析や不溶解残渣中の
元素分析が可能となる。そして、分析廃液を全く発生さ
せない完全な乾式のＩＣＰ発光分光分析が可能となり、
分析試料の調整や化学的前処理が排除され、発光分光分
析の迅速化、省力化が達成できる。また、従来技術では
不可能であった固体試料局所の発光分光分析が可能とな
る。さらに、特別な試料処理設備（化学分析室等）を必
要としないので、現場でのオンライン分析にも適用でき
る。しかも、固体試料の複数点に複数に分岐されたレー
ザ光を同時に又は時間差をおいて照射するように構成さ
れているので、ガラス試料等の熱歪みによる破損が起こ
り得る試料については、一点への熱の集中を避けること
ができ、試料の破壊防止を図ることができる。偏析等の
試料に不均一な分布があってもその平均元素濃度を求め
ることができる（同時の場合）。逆に、試料に不均一な
偏析がある場合にその偏析の度合いを求めることができ
る（時間差がある場合）。さらに、時間差をおいて複数
に分岐されたレーザ光を照射する場合には、レーザ発生
装置の最大出力を各点に照射できるので、大出力の照射
を必要とする高沸点金属等の分析に有効である。As described above, according to the solid-state emission spectrometer of the present invention, a plasma-excited light source such as an inductively-coupled plasma or a DC plasma is provided, and is connected to a sample introduction part to the plasma-excited light source. A sample cell containing a solid sample and having a carrier gas inlet, and a laser light irradiating means for condensing and irradiating the solid sample in the sample cell with infrared laser light. The direct emission spectroscopy analysis of a solid sample can be performed by utilizing the excellent features of the plasma emission spectrometer such as ICP. Further, it becomes possible to analyze sodium in glass and elemental analysis in undissolved residue in a hot cell, which were impossible with a conventional emission spectrometer. Then, a completely dry ICP emission spectroscopy without generating any analytical waste liquid becomes possible.
The preparation of the analysis sample and the chemical pretreatment are eliminated, so that the emission spectroscopic analysis can be speeded up and labor can be saved. In addition, it becomes possible to perform emission spectroscopy analysis of a local portion of a solid sample, which was impossible with the prior art. Further, since no special sample processing equipment (chemical analysis room or the like) is required, the present invention can be applied to on-line online analysis. In addition, since a plurality of points of the solid sample are irradiated with laser beams branched into a plurality of points simultaneously or with a time lag, a sample such as a glass sample which may be damaged by thermal strain is provided with only one point. Concentration of heat can be avoided, and destruction of the sample can be prevented. Even if a sample such as segregation has a non-uniform distribution, the average element concentration can be determined (at the same time). Conversely, when the sample has non-uniform segregation, the degree of the segregation can be determined (when there is a time difference). Furthermore, in the case of irradiating a plurality of branched laser beams with a time difference, the maximum output of the laser generator can be applied to each point, which is effective for the analysis of high-boiling metals that require high-output irradiation. It is.

【００２０】したがって、本発明の固体発光分光分析装
置は、原子力分野（核燃料、材料、再処理、廃棄物関連
の分析）、金属材料の品質管理、セラミックスの分析等
に用いることができる。Therefore, the solid-state emission spectrometer of the present invention can be used in the field of nuclear energy (nuclear fuel, material, reprocessing, waste-related analysis), quality control of metal materials, analysis of ceramics, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の固体発光分光分析装置をＩＣＰ発光分
光分析装置に適用した場合の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration when a solid-state emission spectrometer of the present invention is applied to an ICP emission spectrometer.

【図２】レーザ分岐装置の１例の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an example of a laser branching device.

【図３】レーザ分岐装置の他の例の構成を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of another example of the laser branching device.

【図４】レーザ出射装置の１例の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an example of a laser emitting device.

【図５】従来のＩＣＰ発光分光分析装置の概略の構成を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional ICP emission spectrometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ｓ…固体試料１…ＩＣＰトーチ２…試料導入管３…誘導コイル４…プラズマ炎５…高周波電源１０…マルチチャンネル分光器１２…コンピュータ２０…試料セル２１…照射窓２２…キャリアガス導入口２３…試料蒸気ガス導出口２４…固体試料の蒸気２５…Ｎｄ−ＹＡＧレーザ装置２６…レーザ分岐装置２７…光ファイバケーブル２８…レーザ出射装置ＨＭ１〜ＨＭ３…ハーフミラーＭ１〜Ｍ４…反射鏡 S: solid sample 1 ... ICP torch 2 ... sample introduction tube 3 ... induction coil 4 ... plasma flame 5 ... high frequency power supply 10 ... multi-channel spectrometer 12 ... computer 20 ... sample cell 21 ... irradiation window 22 ... carrier gas inlet 23 ... Sample vapor gas outlet 24 ... Steam of solid sample 25 ... Nd-YAG laser device 26 ... Laser branching device 27 ... Optical fiber cable 28 ... Laser emitting device HM1 to HM3 ... Half mirror M1 to M4 ... Reflection mirror

フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−162597（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−19844（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−61657（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−113340（ＪＰ，Ａ) 特開平１−316415（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−59352（ＪＰ，Ｕ)Continuation of the front page (56) References JP-A-54-162597 (JP, A) JP-A-59-19844 (JP, A) JP-A-60-61657 (JP, A) JP-A-63-113340 (JP) JP-A-1-316415 (JP, A) JP-A-57-59352 (JP, U)

Claims

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims]

【請求項１】誘導結合プラズマ、直流プラズマ等のプ
ラズマ励起発光源を備え、前記プラズマ励起発光源への
試料導入部に連通して、固体試料を収容しキャリアガス
導入口を有する試料セルを備え、さらに、前記試料セル
中の固体試料に赤外線レーザ光を集光照射するレーザ光
照射手段を設けた発光分光分析装置において、試料セル
中の固体試料の複数点に複数に分岐されたレーザ光を同
時に又は時間差をおいて照射するように構成されている
ことを特徴とする固体発光分光分析装置。1. A sample cell having a plasma-excited light-emitting source such as inductively coupled plasma or DC plasma, and a sample cell containing a solid sample and having a carrier gas inlet, which communicates with a sample introduction unit to the plasma-excited light-emitting source. Further, in an emission spectroscopic analyzer provided with a laser light irradiation means for condensing and irradiating an infrared laser beam to the solid sample in the sample cell, the laser beam branched into a plurality of points of the solid sample in the sample cell is provided. A solid state emission spectrometer characterized by being configured to irradiate simultaneously or with a time lag.

【請求項２】複数に分岐されたレーザ光を固体試料の
複数点へ同時に集光照射することによって、固体試料中
の平均元素濃度を求めるようにしたことを特徴とする請
求項１記載の固体発光分光分析装置。2. The solid according to claim 1, wherein the plurality of laser beams are simultaneously focused and irradiated on a plurality of points of the solid sample to obtain an average element concentration in the solid sample. Emission spectrometer.

【請求項３】複数に分岐されたレーザ光を固体試料の
複数点へ時間差をおいて集光照射することによって、固
体試料中の偏析の度合いを求めるようにしたことを特徴
とする請求項１記載の固体発光分光分析装置。3. The degree of segregation in a solid sample is obtained by irradiating a plurality of branched laser beams onto a plurality of points of a solid sample with a time lag and condensing them. The solid-state emission spectrometer described in the above.