JP2931967B2 - 高沸点気体状分子導入用誘導結合プラズマトーチ - Google Patents
高沸点気体状分子導入用誘導結合プラズマトーチInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスクロマトグラフ(G
C)や熱分解炉(パイロライザー)等の高温源から発せられ
る高沸点の気体状分子（分析されるべき試料を高沸点の
気体状分子にしたもの）を誘導結合プラズマ(ICP)に導
入して誘導結合プラズマ発光分析法(ICP-ES)や誘導結合
プラズマ質量分析法（ICP-MS）で分析する際に、高沸点
の気体状分子を冷却、凝縮することなく全て誘導結合プ
ラズマの中心部に効率よく導入するための製品に関す
る。
C)や熱分解炉(パイロライザー)等の高温源から発せられ
る高沸点の気体状分子（分析されるべき試料を高沸点の
気体状分子にしたもの）を誘導結合プラズマ(ICP)に導
入して誘導結合プラズマ発光分析法(ICP-ES)や誘導結合
プラズマ質量分析法（ICP-MS）で分析する際に、高沸点
の気体状分子を冷却、凝縮することなく全て誘導結合プ
ラズマの中心部に効率よく導入するための製品に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガスクロマトグラフやパイロライ
ザーから発せられる高沸点の気体状分子を誘導結合プラ
ズマに導入するためには、ガスクロマトグラフやパイロ
ライザーの出口と誘導結合プラズマトーチの入り口の間
の試料導入管のみをニクロム線等により電気的に高温に
加熱する一方、誘導結合プラズマトーチ内部の試料導入
管は電気的に加熱せずに外部の試料導入管からの熱伝導
によって高温を維持しようとするタイプのもの（例えば
文献 A. W. Kim, M. E. Foulkes, L. Ebdon, S.J. Hil
l, R. L. Patience, A. G. Barwise, S. J. Rowland:
J. Anal. At. Spectrom., 7, 1147-1149 (1992).のFig.
1に記述されたもの）が多く使われている。
ザーから発せられる高沸点の気体状分子を誘導結合プラ
ズマに導入するためには、ガスクロマトグラフやパイロ
ライザーの出口と誘導結合プラズマトーチの入り口の間
の試料導入管のみをニクロム線等により電気的に高温に
加熱する一方、誘導結合プラズマトーチ内部の試料導入
管は電気的に加熱せずに外部の試料導入管からの熱伝導
によって高温を維持しようとするタイプのもの（例えば
文献 A. W. Kim, M. E. Foulkes, L. Ebdon, S.J. Hil
l, R. L. Patience, A. G. Barwise, S. J. Rowland:
J. Anal. At. Spectrom., 7, 1147-1149 (1992).のFig.
1に記述されたもの）が多く使われている。
【０００３】又、金属製の試料導入管に直接電気を流し
て電気抵抗加熱することによりガスクロマトグラフやパ
イロライザーの出口と誘導結合プラズマトーチの入り口
の間の試料導入管だけでなく、誘導結合プラズマトーチ
内部の試料導入管まで加熱するタイプのもの（例えば文
献 L. Ebdon, E. H. Evans, W. G. Pretorius, S. J.Ro
wland: J. Anal. At. Spectrom., 9, 939-943 (1994).
のFig.1に記述されたもの）も使われている。
て電気抵抗加熱することによりガスクロマトグラフやパ
イロライザーの出口と誘導結合プラズマトーチの入り口
の間の試料導入管だけでなく、誘導結合プラズマトーチ
内部の試料導入管まで加熱するタイプのもの（例えば文
献 L. Ebdon, E. H. Evans, W. G. Pretorius, S. J.Ro
wland: J. Anal. At. Spectrom., 9, 939-943 (1994).
のFig.1に記述されたもの）も使われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】熱伝導により誘導結合
プラズマトーチ内部の試料導入管の温度を上げるタイプ
のものでは、つぎのような問題があった。 （１）トーチ内部の試料導入管の温度を均一に保つこと
は難しく先端部ほど温度が下がって高沸点化合物の凝縮
が起こる。このため高沸点化合物の分析ができなくなっ
たり、ガスクロマトグラフで分離された化合物の分離度
が低下する。一方、金属製の試料導入管に直接電気を流
して加熱するタイプでは金属の電気抵抗が小さいため大
電流が流れ感電の危険性が高い。 （２）金属を誘導結合プラズマに近づけると放電が起こ
り、バックグラウンドシグナルの上昇や金属製試料導入
管の消耗が激しい。 （３）上記のいずれのタイプでも試料導入管を誘導結合
プラズマトーチの中心位置に設定することが難しく、従
って試料導入管から出される高沸点化合物が誘導結合プ
ラズマの中心部に導入されないため分析感度や精度が低
下するといった問題があった。 （４）メークアップガスの線速度が大きすぎるため、通
常の溶液噴霧の場合と分析条件が大きく異なるといった
問題もあった。
プラズマトーチ内部の試料導入管の温度を上げるタイプ
のものでは、つぎのような問題があった。 （１）トーチ内部の試料導入管の温度を均一に保つこと
は難しく先端部ほど温度が下がって高沸点化合物の凝縮
が起こる。このため高沸点化合物の分析ができなくなっ
たり、ガスクロマトグラフで分離された化合物の分離度
が低下する。一方、金属製の試料導入管に直接電気を流
して加熱するタイプでは金属の電気抵抗が小さいため大
電流が流れ感電の危険性が高い。 （２）金属を誘導結合プラズマに近づけると放電が起こ
り、バックグラウンドシグナルの上昇や金属製試料導入
管の消耗が激しい。 （３）上記のいずれのタイプでも試料導入管を誘導結合
プラズマトーチの中心位置に設定することが難しく、従
って試料導入管から出される高沸点化合物が誘導結合プ
ラズマの中心部に導入されないため分析感度や精度が低
下するといった問題があった。 （４）メークアップガスの線速度が大きすぎるため、通
常の溶液噴霧の場合と分析条件が大きく異なるといった
問題もあった。
【０００５】本発明は、誘導結合プラズマトーチのイン
ジェクターチューブ内部を室温から例えば400℃の高温
域間で自由に温度制御可能な構造とし、更にその先端に
電気の絶縁体であり熱の良導体である石英ガラスを密着
することにより、凝縮や放電を抑制し、且つ高沸点化合
物を誘導結合プラズマの中心部に、通常の溶液噴霧とほ
ぼ同じ条件で効率よく導入でき、しかもガスクロマトグ
ラフやパイロライザー等の外部の高温源と容易に接続や
脱着が可能な誘導結合プラズマトーチを得ることを目的
としている。
ジェクターチューブ内部を室温から例えば400℃の高温
域間で自由に温度制御可能な構造とし、更にその先端に
電気の絶縁体であり熱の良導体である石英ガラスを密着
することにより、凝縮や放電を抑制し、且つ高沸点化合
物を誘導結合プラズマの中心部に、通常の溶液噴霧とほ
ぼ同じ条件で効率よく導入でき、しかもガスクロマトグ
ラフやパイロライザー等の外部の高温源と容易に接続や
脱着が可能な誘導結合プラズマトーチを得ることを目的
としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】インジェクターチューブ
及び金属製パイプを有する誘導結合プラズマトーチであ
って、メークアップガスを流すための金属製チューブ、
該金属製チューブ内に同芯的に置かれ高沸点気体状分子
をキャリアガスとともに流すための試料導入管としての
キャピラリーチューブ、ヒーター線、温度センサー及び
保温剤の全てを上記金属製パイプ内に納めて両端に金属
栓を同芯的に嵌合して一体化したものを上記インジェク
ターチューブの先端部内に同芯的に挿入して設けるとと
もに、上記金属栓のうち誘導結合プラズマに近い側の金
属栓に設けられた中心穴から上記金属製チューブの一端
部を出して上記金属製チューブの一端部を金属製パイプ
に同芯的に固定し、更に石英ガラスガイドを上記金属栓
から出ている金属製チューブの一端部に同芯的に装着し
且つ金属栓と密着して設けることにより、誘導結合プラ
ズマと、金属製チューブ又は金属栓との間に生じる放電
を防ぎ、上記キャピラリーチューブをインジェクターチ
ューブの中心位置に固定し、且つ上記メークアップガス
の流れを整えるとともに線速度を調整可能としたことを
特徴とする誘導結合プラズマトーチ。ここに、「上記メ
ークアップガスの流れを整えるとともに、このメークア
ップガスの線速度を調整可能とした」ということは、上
記石英ガラスガイドを設けることにより、メークアップ
ガスが、高沸点気体状分子及びキャリアガスの流れを、
その外側から包み込んで流れるようにメークアップガス
の流れを整えるとともに、メークアップガスの線速度を
減速調整可能としたことであり、さらに石英ガラスガイ
ドの内径、入口出口間のテーパ形状等の異なった石英ガ
ラスガイドを用意しておけばそれを適宜選択して付け替
えて線速度を可変調整も可能としたことである。
及び金属製パイプを有する誘導結合プラズマトーチであ
って、メークアップガスを流すための金属製チューブ、
該金属製チューブ内に同芯的に置かれ高沸点気体状分子
をキャリアガスとともに流すための試料導入管としての
キャピラリーチューブ、ヒーター線、温度センサー及び
保温剤の全てを上記金属製パイプ内に納めて両端に金属
栓を同芯的に嵌合して一体化したものを上記インジェク
ターチューブの先端部内に同芯的に挿入して設けるとと
もに、上記金属栓のうち誘導結合プラズマに近い側の金
属栓に設けられた中心穴から上記金属製チューブの一端
部を出して上記金属製チューブの一端部を金属製パイプ
に同芯的に固定し、更に石英ガラスガイドを上記金属栓
から出ている金属製チューブの一端部に同芯的に装着し
且つ金属栓と密着して設けることにより、誘導結合プラ
ズマと、金属製チューブ又は金属栓との間に生じる放電
を防ぎ、上記キャピラリーチューブをインジェクターチ
ューブの中心位置に固定し、且つ上記メークアップガス
の流れを整えるとともに線速度を調整可能としたことを
特徴とする誘導結合プラズマトーチ。ここに、「上記メ
ークアップガスの流れを整えるとともに、このメークア
ップガスの線速度を調整可能とした」ということは、上
記石英ガラスガイドを設けることにより、メークアップ
ガスが、高沸点気体状分子及びキャリアガスの流れを、
その外側から包み込んで流れるようにメークアップガス
の流れを整えるとともに、メークアップガスの線速度を
減速調整可能としたことであり、さらに石英ガラスガイ
ドの内径、入口出口間のテーパ形状等の異なった石英ガ
ラスガイドを用意しておけばそれを適宜選択して付け替
えて線速度を可変調整も可能としたことである。
【０００７】
【実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照にして
説明する。図１は本発明の誘導結合プラズマトーチを示
す図である。アルゴンガス等のメークアップガスを流す
ための金属製チューブ３の中に、分析されるべき試料の
気体状分子を導入するためのキャピラリーチューブ４を
同芯的に設け、金属製チューブ３及びキャピラリーチュ
ーブ４をヒーター線１、温度センサー２及び保温剤１５
と一緒に金属製パイプ（金属製パイプ５、６、７を溶接
して一本のパイプにしたもの）内に納め、その両端に金
属栓８、９を嵌合して一体化したものを誘導結合プラズ
マトーチのインジェクターチューブ１１の先端部内に同
芯的に挿入するとともにコネクター付きのボールジョイ
ント１２を用いてインジェクターチューブと結合する。
説明する。図１は本発明の誘導結合プラズマトーチを示
す図である。アルゴンガス等のメークアップガスを流す
ための金属製チューブ３の中に、分析されるべき試料の
気体状分子を導入するためのキャピラリーチューブ４を
同芯的に設け、金属製チューブ３及びキャピラリーチュ
ーブ４をヒーター線１、温度センサー２及び保温剤１５
と一緒に金属製パイプ（金属製パイプ５、６、７を溶接
して一本のパイプにしたもの）内に納め、その両端に金
属栓８、９を嵌合して一体化したものを誘導結合プラズ
マトーチのインジェクターチューブ１１の先端部内に同
芯的に挿入するとともにコネクター付きのボールジョイ
ント１２を用いてインジェクターチューブと結合する。
【０００８】上記金属製パイプ及び金属栓の金属材料と
してはステンレス鋼が用いられるが、耐熱性があり非腐
食性のものであれば他の金属を用いてもよい。キャピラ
リーチューブ４としては、ガスクロマトグラフで使用さ
れる内面が不活性化されたシリカキャピラリーが用いら
れるが、内面が不活性化されたものであれば他の材質を
用いてもよい。このとき誘導結合プラズマに近い側端
（１図の右側端）の金属栓８の中心部にはメークアップ
ガス用の金属製チューブ３の外径に等しい径の穴を金属
製パイプ５と同芯的にあけておき、もう一方の金属栓９
にはメークアップガス用の金属製チューブ３、ヒーター
線１及び温度センサー２を出すための穴をあけておく。
金属栓８の穴から少し、例えば5 mm程度、メークアップ
ガス用の金属製チューブ３の一端を出し、これを溶接や
銀ろう又は接着剤等により金属栓８に接着することによ
り金属製パイプ５の中心位置に同芯的に固定することが
できる。更に金属栓８から出ている金属製チューブ３の
一端部に石英ガラスガイド１０を同芯的に装着させる。
石英ガラスガイド１０は石英ガラスチューブにメークア
ップガスが通過可能な焼結石英ガラス板１６を融着した
もので、その外径はインジェクターチューブ１１の内径
に等しく、入口側（１図の左側）の内径を金属製チュー
ブの外径と等しくし、出口側（１図の右側）の内径はメ
ークアップガスの線速度を下げるため、通常の溶液噴霧
で使われるインジェクターチューブ１１の内径を同程度
又は少し小さくしておき、その間はテーパーを付けて緩
やかに内径が増加するようにする。
してはステンレス鋼が用いられるが、耐熱性があり非腐
食性のものであれば他の金属を用いてもよい。キャピラ
リーチューブ４としては、ガスクロマトグラフで使用さ
れる内面が不活性化されたシリカキャピラリーが用いら
れるが、内面が不活性化されたものであれば他の材質を
用いてもよい。このとき誘導結合プラズマに近い側端
（１図の右側端）の金属栓８の中心部にはメークアップ
ガス用の金属製チューブ３の外径に等しい径の穴を金属
製パイプ５と同芯的にあけておき、もう一方の金属栓９
にはメークアップガス用の金属製チューブ３、ヒーター
線１及び温度センサー２を出すための穴をあけておく。
金属栓８の穴から少し、例えば5 mm程度、メークアップ
ガス用の金属製チューブ３の一端を出し、これを溶接や
銀ろう又は接着剤等により金属栓８に接着することによ
り金属製パイプ５の中心位置に同芯的に固定することが
できる。更に金属栓８から出ている金属製チューブ３の
一端部に石英ガラスガイド１０を同芯的に装着させる。
石英ガラスガイド１０は石英ガラスチューブにメークア
ップガスが通過可能な焼結石英ガラス板１６を融着した
もので、その外径はインジェクターチューブ１１の内径
に等しく、入口側（１図の左側）の内径を金属製チュー
ブの外径と等しくし、出口側（１図の右側）の内径はメ
ークアップガスの線速度を下げるため、通常の溶液噴霧
で使われるインジェクターチューブ１１の内径を同程度
又は少し小さくしておき、その間はテーパーを付けて緩
やかに内径が増加するようにする。
【０００９】焼結石英ガラス板１６の中心部には金属製
パイプ５と同芯的にキャピラリーチューブ４の外径と等
しい径の穴をあけておき、ここにキャピラリーチューブ
４を通してその位置をインジェクターチューブ１１の中
心位置に固定する。キャピラリーチューブ４をインジェ
クターチューブ１１中心位置に固定するためには、焼結
ガラス板１６の代わりに細いチューブを束ねたもので中
心部にキャピラリチューブを通すための穴があいたもの
や、３本ないしは４本の支持脚を立てたもの、あるいは
螺旋状の石英ガラス等も用いることができる。なお、石
英ガラスガイド１０は熱伝導により加熱する必要がある
ため、金属栓８と密着して設ける。又、このガイドの材
質としては石英ガラスが加工が簡単で清浄なものが得ら
れるのでよく使用されるが、石英ガラスと同様に熱伝導
性が良く且つ電気の絶縁体であれば他の材料、例えばセ
ラミック等を使用してもよい。
パイプ５と同芯的にキャピラリーチューブ４の外径と等
しい径の穴をあけておき、ここにキャピラリーチューブ
４を通してその位置をインジェクターチューブ１１の中
心位置に固定する。キャピラリーチューブ４をインジェ
クターチューブ１１中心位置に固定するためには、焼結
ガラス板１６の代わりに細いチューブを束ねたもので中
心部にキャピラリチューブを通すための穴があいたもの
や、３本ないしは４本の支持脚を立てたもの、あるいは
螺旋状の石英ガラス等も用いることができる。なお、石
英ガラスガイド１０は熱伝導により加熱する必要がある
ため、金属栓８と密着して設ける。又、このガイドの材
質としては石英ガラスが加工が簡単で清浄なものが得ら
れるのでよく使用されるが、石英ガラスと同様に熱伝導
性が良く且つ電気の絶縁体であれば他の材料、例えばセ
ラミック等を使用してもよい。
【００１０】
【作用】上記のように構成された誘導結合プラズマトー
チにおいて、キャピラリーチューブ４は、ガスクロマト
グラフやパイロライザー等の高温源から発せられた高沸
点の気体状分子と、この高沸点気体状分子を誘導結合プ
ラズマに運ぶためのＨｅガス等のキャリヤーガスの流路
の働きをする。メークアップガス用の金属製チューブ３
はキャピラリーチューブ４を破損しないよう保護する働
きをするとともに、メークアップガスを流す。メークア
ップガスは、石英ガラスガイドにより、高沸点気体状分
子及びキャリヤーガスの流れをその外側から包み込むよ
うに整えられて流れ、上記気体状分子を誘導結合プラズ
マの中心部に送り込む働きをする。
チにおいて、キャピラリーチューブ４は、ガスクロマト
グラフやパイロライザー等の高温源から発せられた高沸
点の気体状分子と、この高沸点気体状分子を誘導結合プ
ラズマに運ぶためのＨｅガス等のキャリヤーガスの流路
の働きをする。メークアップガス用の金属製チューブ３
はキャピラリーチューブ４を破損しないよう保護する働
きをするとともに、メークアップガスを流す。メークア
ップガスは、石英ガラスガイドにより、高沸点気体状分
子及びキャリヤーガスの流れをその外側から包み込むよ
うに整えられて流れ、上記気体状分子を誘導結合プラズ
マの中心部に送り込む働きをする。
【００１１】ヒーター線１は電気抵抗加熱により熱を供
給する働きをし、温度センサー２は温度を測定する働き
をする。温度センサー２により測定された温度と設定温
度の差はヒーター線１に供給される電流の調整に用いら
れる。金属製パイプ５、６、７は上記の温度センサーと
保温剤１５を収納してその内部の温度を均一に保つ働き
をする。コネクター付きのボールジョイント１２は、金
属製パイプのインジェクターチューブ１１に対する位置
を調整し結合可能とする。又、外部の空気が誘導結合プ
ラズマトーチのインジェクターチューブ１１に浸入して
くるのを防ぐ働きをする。中心部に穴のあいた金属栓８
は、メークアップガス用の金属製チューブ３を金属製パ
イプ５の中心位置に固定する働きをするとともに、金属
栓８と密着して設けた石英ガラスガイド１０に熱伝導に
より熱を供給する働きをする。メークアップガス用の金
属製チューブ３のうち金属栓８から出された部分は石英
ガラスガイドを固定する働きをする。中心部に穴のあい
た焼結石英ガラス板１６はキャピラリーチューブ４を誘
導結合プラズマのインジェクターチューブ１１の中心位
置に同芯的に固定するとともに キャピラリーチューブ
４を取り囲むようにメークアップガスを流す働きをす
る。
給する働きをし、温度センサー２は温度を測定する働き
をする。温度センサー２により測定された温度と設定温
度の差はヒーター線１に供給される電流の調整に用いら
れる。金属製パイプ５、６、７は上記の温度センサーと
保温剤１５を収納してその内部の温度を均一に保つ働き
をする。コネクター付きのボールジョイント１２は、金
属製パイプのインジェクターチューブ１１に対する位置
を調整し結合可能とする。又、外部の空気が誘導結合プ
ラズマトーチのインジェクターチューブ１１に浸入して
くるのを防ぐ働きをする。中心部に穴のあいた金属栓８
は、メークアップガス用の金属製チューブ３を金属製パ
イプ５の中心位置に固定する働きをするとともに、金属
栓８と密着して設けた石英ガラスガイド１０に熱伝導に
より熱を供給する働きをする。メークアップガス用の金
属製チューブ３のうち金属栓８から出された部分は石英
ガラスガイドを固定する働きをする。中心部に穴のあい
た焼結石英ガラス板１６はキャピラリーチューブ４を誘
導結合プラズマのインジェクターチューブ１１の中心位
置に同芯的に固定するとともに キャピラリーチューブ
４を取り囲むようにメークアップガスを流す働きをす
る。
【００１２】石英ガラスガイド１０のうち焼結ガラス板
１６より誘導結合プラズマに近い側（１図右側）は、メ
ークアップガスの線速度を溶液噴霧の場合とほぼ同じか
又は少し高い速度に減速調整する働きをする。又、石英
ガラスガイドは電気的に絶縁体であり、誘導結合プラズ
マに近づけても放電しないため、誘導結合プラズマと金
属の間に設置することにより、その間の放電を防止する
働きがある。石英ガラスガイド１０には、金属栓８から
の熱伝導により供給される熱と、高温のメークアップガ
スから熱伝導により供給される熱と、誘導結合プラズマ
から供給される輻射熱があり、しかも石英ガラスガイド
の大きさは例えば全長20 mmと小さいため、この部分の
温度は殆ど下がらず、従って、高沸点化合物の凝縮も起
こらない。以上の作用により、高温源からの高沸点の気
体状分子を効率よく誘導結合プラズマの中心部に導入す
ることが可能となり、これらの分子を分析できるように
なる。又内径及び入口出口間のテーパ形状等の異なった
石英ガラスガイドを用意しておけばそれを適宜選択して
付け替えて線速度を可変調整も可能とできる。
１６より誘導結合プラズマに近い側（１図右側）は、メ
ークアップガスの線速度を溶液噴霧の場合とほぼ同じか
又は少し高い速度に減速調整する働きをする。又、石英
ガラスガイドは電気的に絶縁体であり、誘導結合プラズ
マに近づけても放電しないため、誘導結合プラズマと金
属の間に設置することにより、その間の放電を防止する
働きがある。石英ガラスガイド１０には、金属栓８から
の熱伝導により供給される熱と、高温のメークアップガ
スから熱伝導により供給される熱と、誘導結合プラズマ
から供給される輻射熱があり、しかも石英ガラスガイド
の大きさは例えば全長20 mmと小さいため、この部分の
温度は殆ど下がらず、従って、高沸点化合物の凝縮も起
こらない。以上の作用により、高温源からの高沸点の気
体状分子を効率よく誘導結合プラズマの中心部に導入す
ることが可能となり、これらの分子を分析できるように
なる。又内径及び入口出口間のテーパ形状等の異なった
石英ガラスガイドを用意しておけばそれを適宜選択して
付け替えて線速度を可変調整も可能とできる。
【００１３】さらに、本発明を実施例で詳細に説明す
る。気体状分子を導入するためのキャピラリーチューブ
４としては、例えばガスクロマトグラフで使用されてい
る内面を不活性化した内径が0.32 mm、外径が約0.5 mm
のシリカキャピラリーを用いることができるが、耐熱性
が高く且つ内面が不活性化されたものであれば、他の材
質並びに他の内径、外径のものを用いてもよい。金属製
チューブ３としては、例えば外径1.59 mm、内径0.79 mm
のステンレス鋼チューブが使用できるが、これと近似し
た寸法のものを使用してもよい。金属製チューブ３の一
端はコネクター１３で高温源からの金属製チューブ１４
と接続される。この接続部分でも高沸点化合物の凝縮が
起こらないよう加熱、保温することは当然である。金属
製チューブ３はヒーター線１と温度センサー２と一緒に
金属製パイプ（金属製パイプ５、６、７を溶接して一本
のパイプにしたもの）に納め、その両端を金属製栓８、
９で塞ぎ、内部に熱を均一に伝えるため保温剤１５詰め
る。保温剤としてはセラミックパウダーや金属線を短く
切ったもの等が用いられる。金属製パイプ５、６、７と
しては各々、例えば外径3.75 mm×内径3.19 mm、外径4.
57 mm×内径4.01 mm、外径6.35 mm×内径4.75 mmのステ
ンレス鋼パイプが用いられるが、誘導結合プラズマトー
チのインジェクターチューブ１１の内部に納まり且つヒ
ーター１と温度センサー２と金属製チューブ３を収納で
きるものであれば適当な管径のパイプを用いてもよい。
通常の溶液噴霧で用いられる誘導結合プラズマトーチの
インジェクターチューブの内径は約4 mm、外径は約6 mm
のものが多いため、溶液噴霧の場合と条件をできる限り
同じにするためには金属製パイプ５の外径を4 mm以下に
抑えることが望ましい。又、通常の溶液噴霧で用いられ
るインジェクターチューブの先端部は内径が1.5 mmから
2.5 mmの間の値となるように細く絞られているが本発明
で用いるインジェクターチューブ１１は先端部を絞るこ
となく直管となっている。これは石英ガラスガイド１０
の取付や取り外し、並びにチューブ１１内での移動を容
易にするためである。
る。気体状分子を導入するためのキャピラリーチューブ
４としては、例えばガスクロマトグラフで使用されてい
る内面を不活性化した内径が0.32 mm、外径が約0.5 mm
のシリカキャピラリーを用いることができるが、耐熱性
が高く且つ内面が不活性化されたものであれば、他の材
質並びに他の内径、外径のものを用いてもよい。金属製
チューブ３としては、例えば外径1.59 mm、内径0.79 mm
のステンレス鋼チューブが使用できるが、これと近似し
た寸法のものを使用してもよい。金属製チューブ３の一
端はコネクター１３で高温源からの金属製チューブ１４
と接続される。この接続部分でも高沸点化合物の凝縮が
起こらないよう加熱、保温することは当然である。金属
製チューブ３はヒーター線１と温度センサー２と一緒に
金属製パイプ（金属製パイプ５、６、７を溶接して一本
のパイプにしたもの）に納め、その両端を金属製栓８、
９で塞ぎ、内部に熱を均一に伝えるため保温剤１５詰め
る。保温剤としてはセラミックパウダーや金属線を短く
切ったもの等が用いられる。金属製パイプ５、６、７と
しては各々、例えば外径3.75 mm×内径3.19 mm、外径4.
57 mm×内径4.01 mm、外径6.35 mm×内径4.75 mmのステ
ンレス鋼パイプが用いられるが、誘導結合プラズマトー
チのインジェクターチューブ１１の内部に納まり且つヒ
ーター１と温度センサー２と金属製チューブ３を収納で
きるものであれば適当な管径のパイプを用いてもよい。
通常の溶液噴霧で用いられる誘導結合プラズマトーチの
インジェクターチューブの内径は約4 mm、外径は約6 mm
のものが多いため、溶液噴霧の場合と条件をできる限り
同じにするためには金属製パイプ５の外径を4 mm以下に
抑えることが望ましい。又、通常の溶液噴霧で用いられ
るインジェクターチューブの先端部は内径が1.5 mmから
2.5 mmの間の値となるように細く絞られているが本発明
で用いるインジェクターチューブ１１は先端部を絞るこ
となく直管となっている。これは石英ガラスガイド１０
の取付や取り外し、並びにチューブ１１内での移動を容
易にするためである。
【００１４】金属製パイプ７は、コネクター１２により
誘導結合プラズマトーチと結合されるが、コネクター１
２のねじ部（コネクター１２の図面中左側の部分）によ
り金属性パイプ５のチューブ１１内での軸方向の位置を
調節することができる。又、コネクター１２のボールジ
ョイント部（コネクター１２の図面中右側の部分）によ
り金属製パイプ５がチューブ１１と平行になるように角
度を調整することができる。金属製栓８は例えば図２に
示したような寸法で中心部に金属製チューブ３を通すた
めの穴をあけ、又金属製パイプ５に正確に納まるように
片側の外径を金属製パイプ５の内径と等しくしてある。
金属製栓８と金属製チューブ３及び金属製パイプ５は溶
接により強度を強めてある。溶接の代わりに銀ろうや接
着剤を使用してもよい。同様に金属製栓９も例えば図３
に示したような寸法で金属製チューブ３とヒーター線１
と温度センサー２を通すための穴をあけ、片側の外径を
金属製パイプ７の内径と等しくしたもので、溶接等によ
り金属製チューブ３及び金属製パイプ７と接続する。
誘導結合プラズマトーチと結合されるが、コネクター１
２のねじ部（コネクター１２の図面中左側の部分）によ
り金属性パイプ５のチューブ１１内での軸方向の位置を
調節することができる。又、コネクター１２のボールジ
ョイント部（コネクター１２の図面中右側の部分）によ
り金属製パイプ５がチューブ１１と平行になるように角
度を調整することができる。金属製栓８は例えば図２に
示したような寸法で中心部に金属製チューブ３を通すた
めの穴をあけ、又金属製パイプ５に正確に納まるように
片側の外径を金属製パイプ５の内径と等しくしてある。
金属製栓８と金属製チューブ３及び金属製パイプ５は溶
接により強度を強めてある。溶接の代わりに銀ろうや接
着剤を使用してもよい。同様に金属製栓９も例えば図３
に示したような寸法で金属製チューブ３とヒーター線１
と温度センサー２を通すための穴をあけ、片側の外径を
金属製パイプ７の内径と等しくしたもので、溶接等によ
り金属製チューブ３及び金属製パイプ７と接続する。
【００１５】石英ガラスガイド１０は例えば図４に示す
ように、金属製チューブ３と正確に接続するため片側の
内径を金属製チューブ３の外径と等しくし、もう片側の
内径はメークアップガスの線速度を溶液噴霧の場合とほ
ぼ同じにするため例えば2.0mmとし、途中はテーパーを
付けてある。石英ガラスガイド１０の外径はインジェク
ターチューブ１１に正確に納まるようにインジェクター
チューブ１１の内径と等しくした。又、石英ガラスガイ
ド１０にはキャピラリーチューブ４を中心位置に固定し
キャリヤーガスの流れがメークアップガスの流れの中心
に来るようにするため、図５に示すような中心部にキャ
ピラリーチューブ４を通すための穴をあけた焼結石英ガ
ラス板１６を融着固定してある。石英ガラスガイド１０
は金属製栓８からの熱伝導をよくするためできる限り密
着して接合させる。このガイドとしては、石英ガラスが
加工が簡単で清浄なものが得られるのでよく使用される
が、石英ガラスと同様に熱伝導性が良く且つ電気の絶縁
体であれば他の材料、例えばセラミック等を使用しても
よい。又、図６に示すように焼結石英ガラス板の代わり
に細い石英ガラスチューブを束ねたもので中心部にキャ
ピラリチューブを通すための穴があいたものや、図７に
示すように石英ガラスチューブから内側に向かって３本
ないしは４本の支持脚を立てたもの、あるいは図８に示
すように螺旋状の石英ガラス等も同様の目的に用いるこ
とができる。
ように、金属製チューブ３と正確に接続するため片側の
内径を金属製チューブ３の外径と等しくし、もう片側の
内径はメークアップガスの線速度を溶液噴霧の場合とほ
ぼ同じにするため例えば2.0mmとし、途中はテーパーを
付けてある。石英ガラスガイド１０の外径はインジェク
ターチューブ１１に正確に納まるようにインジェクター
チューブ１１の内径と等しくした。又、石英ガラスガイ
ド１０にはキャピラリーチューブ４を中心位置に固定し
キャリヤーガスの流れがメークアップガスの流れの中心
に来るようにするため、図５に示すような中心部にキャ
ピラリーチューブ４を通すための穴をあけた焼結石英ガ
ラス板１６を融着固定してある。石英ガラスガイド１０
は金属製栓８からの熱伝導をよくするためできる限り密
着して接合させる。このガイドとしては、石英ガラスが
加工が簡単で清浄なものが得られるのでよく使用される
が、石英ガラスと同様に熱伝導性が良く且つ電気の絶縁
体であれば他の材料、例えばセラミック等を使用しても
よい。又、図６に示すように焼結石英ガラス板の代わり
に細い石英ガラスチューブを束ねたもので中心部にキャ
ピラリチューブを通すための穴があいたものや、図７に
示すように石英ガラスチューブから内側に向かって３本
ないしは４本の支持脚を立てたもの、あるいは図８に示
すように螺旋状の石英ガラス等も同様の目的に用いるこ
とができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の高沸点気体
状分子導入用誘導結合プラズマトーチは、従来ガスクロ
マトグラフやパイロライザー等の高温源から発せられた
高沸点気体状分子を誘導結合プラズマ発光分析法や誘導
結合プラズマ質量分析法で分析する際に問題となってい
た、誘導結合プラズマトーチへの凝縮による感度低下や
ガスクロマトグラフの分離能の低下、試料導入管と誘導
結合プラズマの間の放電によるバックグラウンドシグナ
ルの増加と試料導入管の消耗、試料導入管の振動や中心
位置からのズレによる精度と感度の低下、過大なガスの
線速度による感度低下や分析条件の違い（溶液噴霧の場
合と比べて）といった問題を全て解決することができ
る。又、これらの効果を発揮するために必要な構成要素
を全て一体化することにより誘導結合プラズマトーチへ
の取付や取外し、位置調整、ガスクロマトグラフやパイ
ロライザー等の高温源との接続も容易に行うことが可能
になる。
状分子導入用誘導結合プラズマトーチは、従来ガスクロ
マトグラフやパイロライザー等の高温源から発せられた
高沸点気体状分子を誘導結合プラズマ発光分析法や誘導
結合プラズマ質量分析法で分析する際に問題となってい
た、誘導結合プラズマトーチへの凝縮による感度低下や
ガスクロマトグラフの分離能の低下、試料導入管と誘導
結合プラズマの間の放電によるバックグラウンドシグナ
ルの増加と試料導入管の消耗、試料導入管の振動や中心
位置からのズレによる精度と感度の低下、過大なガスの
線速度による感度低下や分析条件の違い（溶液噴霧の場
合と比べて）といった問題を全て解決することができ
る。又、これらの効果を発揮するために必要な構成要素
を全て一体化することにより誘導結合プラズマトーチへ
の取付や取外し、位置調整、ガスクロマトグラフやパイ
ロライザー等の高温源との接続も容易に行うことが可能
になる。
【図１】本発明の高沸点気体状分子導入用誘導結合プラ
ズマトーチの断面図である。
ズマトーチの断面図である。
【図２】本発明の誘導結合プラズマトーチ側の金属栓の
構造、寸法を示す一実施例である。
構造、寸法を示す一実施例である。
【図３】本発明の誘導結合プラズマトーチ側と反対側の
金属栓の構造、寸法を示す一実施例である。
金属栓の構造、寸法を示す一実施例である。
【図４】本発明の石英ガラスガイドと焼結石英ガラス板
の構造、寸法を示す一実施例である。
の構造、寸法を示す一実施例である。
【図５】石英ガラスガイドに焼結石英ガラス板を挿入し
た状態を示す断面図である。
た状態を示す断面図である。
【図６】焼結石英ガラス板の代わりに細い石英ガラスチ
ューブを束ねたものを石英ガラスガイドに挿入した状態
を示す説明図である。
ューブを束ねたものを石英ガラスガイドに挿入した状態
を示す説明図である。
【図７】焼結石英ガラス板の代わりに石英ガラスチュー
ブから内側に向かって３本の支持脚を立てたものを示す
図である。
ブから内側に向かって３本の支持脚を立てたものを示す
図である。
【図８】焼結石英ガラス板の代わりに螺旋状の石英ガラ
スを挿入したものを示す図である。
スを挿入したものを示す図である。
【符号の説明】 １ ヒーター線 ２ 温度センサー ３ メークアップガス用の金属製チューブ ４ 試料導入用のキャピラリーチューブ ５、６、７ 金属製パイプ ８、９ 金属製栓 １０ 石英ガラスガイド １１ 誘導結合プラズマトーチのインジェクターチュー
ブ １２ ボールジョイント付きコネクター １３ コネクター １４ 高温源からの金属製チューブ １５ 保温剤 １６ 焼結石英ガラス板
ブ １２ ボールジョイント付きコネクター １３ コネクター １４ 高温源からの金属製チューブ １５ 保温剤 １６ 焼結石英ガラス板
Claims (1)
- 【請求項１】 インジェクターチューブ及び金属製パイ
プを有する誘導結合プラズマトーチであって、メークア
ップガスを流すための金属製チューブ、該金属製チュー
ブ内に同芯的に置かれ高沸点気体状分子をキャリアガス
とともに流すためのキャピラリーチューブ、ヒーター
線、温度センサー及び保温剤の全てを上記金属製パイプ
内に納めて両端に金属栓を嵌合して一体化したものを、
上記インジェクターチューブの先端部内に同芯的に挿入
して設け、上記金属栓のうち誘導結合プラズマに近い側
の金属栓に設けられた中心穴から上記金属製チューブの
一端部を出して上記金属製チューブの一端部を金属製パ
イプに同芯的に固定し、更に石英ガラスガイドを、上記
金属栓から出ている金属製チューブの一端部に同芯的に
装着し且つ金属栓と密着して設けることにより、誘導結
合プラズマと、金属製チューブ又は金属栓との間に生じ
る放電を防ぎ、上記キャピラリーチューブをインジェク
ターチューブの中心位置に固定し、且つ上記メークアッ
プガスの流れを整えるとともに線速度を調整可能とした
ことを特徴とする誘導結合プラズマトーチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9186421A JP2931967B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 高沸点気体状分子導入用誘導結合プラズマトーチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9186421A JP2931967B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 高沸点気体状分子導入用誘導結合プラズマトーチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1131598A JPH1131598A (ja) | 1999-02-02 |
| JP2931967B2 true JP2931967B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=16188140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9186421A Expired - Lifetime JP2931967B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 高沸点気体状分子導入用誘導結合プラズマトーチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2931967B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6936787B2 (en) | 2002-11-07 | 2005-08-30 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Inductively-coupled plasma torch |
| US8222596B2 (en) | 2006-09-05 | 2012-07-17 | National Institue Of Advanced Industrial Science And Technology | Analyzer constituted by gas chromatograph combined with inductively coupled plasma mass spectrometer |
| CN108918720A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-11-30 | 四川大学 | 一种基于尖端放电原子光谱的气相色谱检测装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007188833A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 誘導結合プラズマトーチ |
| CN104202902A (zh) * | 2014-08-20 | 2014-12-10 | 华中科技大学 | 一种基于加热的多毛细管氢原子发生装置 |
| CN106525820B (zh) * | 2016-10-31 | 2019-03-22 | 上海化工研究院有限公司 | 一种喷口高频振动位移空化型icp进样雾化装置 |
| CN113267484B (zh) * | 2021-04-01 | 2024-06-25 | 重庆邮电大学 | 一种用于便携式元素光谱仪的溶液阴极辉光放电原子化器 |
-
1997
- 1997-07-11 JP JP9186421A patent/JP2931967B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6936787B2 (en) | 2002-11-07 | 2005-08-30 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Inductively-coupled plasma torch |
| US8222596B2 (en) | 2006-09-05 | 2012-07-17 | National Institue Of Advanced Industrial Science And Technology | Analyzer constituted by gas chromatograph combined with inductively coupled plasma mass spectrometer |
| CN108918720A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-11-30 | 四川大学 | 一种基于尖端放电原子光谱的气相色谱检测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1131598A (ja) | 1999-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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