JP3434645B2 - 脱離金属の測定装置 - Google Patents
脱離金属の測定装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱時に試料中か
ら脱離する金属元素を分析するための脱離金属の測定装
置に関する。 【０００２】 【従来の技術】様々な分野で使用されている材料は、高
温下で使用される場合に通常その材料中に不純物として
含まれる金属元素が離脱する。例えば加熱炉に用いられ
る材料は１０００℃程度あるいはそれ以上の温度で使用
され、その加熱温度、加熱雰囲気に応じて材料中から金
属不純物が脱離するが、脱離した不純物は炉内で加熱さ
れる試料に混入するという問題が生じる。 【０００３】そのため、加熱炉などに用いる材料を選定
する際には、この材料の環境や温度に依存する脱離金属
量を予め把握し、加熱炉に用いた際に、試料への影響の
ない使用方法を選択する必要がある。 【０００４】使用温度に依存して脱離する金属の量を調
べる方法としては、昇温脱離ガス分析法が知られてい
る。この方法では、密閉容器中を高真空に保ちつつ被測
定試料を任意の温度に加熱し、加熱した際に脱離した金
属の量を測定している。しかしながら、この方法は密閉
容器中を高真空に保つため、被測定試料の環境に依存す
る脱離金属の量を測定することができないという問題が
ある。 【０００５】すなわち、加熱炉などは被測定試料の材質
に拠って、酸素雰囲気やＡｒ雰囲気など、さまざまな環
境下で使用され得る。しかしながら例えば真空中で加熱
した場合と、酸素雰囲気中で加熱した場合とでは同じ試
料を同じ温度に加熱した場合でも脱離する金属の量が異
なるため、加熱炉を真空中で使用する場合以外には、そ
の材料の温度に依存する金属脱離量を把握できない。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の昇温脱離ガス分析方法では任意の温度に被測定試料を
加熱し、その際の脱離金属の量を測定することが可能で
あるが、加熱雰囲気に起因する不純物の脱離量の変化に
ついて把握することができないという問題があった。本
発明はこのような問題に鑑みて為されたものであり、加
熱温度のみならず、加熱雰囲気の違いによる、固体試料
から脱離する金属不純物量を測定できる脱離金属の測定
方法を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】セラミック、ガラスおよ
び白金族金属の少なくとも１種からなる金属不純物を含
有する試料を載置できる容器と、前記容器内に所望のガ
スを導入するガス導入手段と、前記試料中に含まれる金
属元素を脱離するように前記試料を加熱する加熱手段
と、前記試料から脱離した前記金属元素を検出する検出
手段とを有することを特徴とする金属不純物測定装置。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明に係る容器は、被測定物と
なる固体試料が配置されるものであり、石英や炭化ケイ
素などのセラミック、ガラスあるいは白金、ルテニウ
ム、ロジウム、パラジウム、オスミウムあるいはイリジ
ウムなどの白金族の金属を用いたものであれば特に制限
されずに用いることができる。これらの材料は酸素、水
素、窒素、Ａｒ等キャリアガスとして用いられるガスと
反応しにくく、また１０００℃以上の加熱下でもその強
度を保つことができる。また後述する検出手段へ容器内
部で発生する金属元素を効率良く測定するために、前記
容器は密閉系のものが望ましい。例えば内径２〜１０ｍ
ｍ程度のチューブ状のものが使用でき、この場合チュー
ブの両端は検出手段および後述するキャリアガス導入手
段に接続される。さらにグラファイト等のチューブの内
壁面にセラミック、ガラスあるいは高融点金属をコーテ
ィングしたものを用いることもできる。 【０００９】本発明に係る加熱手段は、前記固体試料を
加熱できるものであれば特に制限されずに用いることが
できる。前記容器の内部にヒーターなどを設置しても良
いが、ヒーターからキャリアガス中に不純物が混入する
恐れがある。そのため前記容器の外部にヒーターを設
け、容器を加熱することで容器内部に配置された固体試
料を加熱したり、あるいは容器が金属等のように絶縁物
でない場合には、容器に電流を流し、このとき発生する
熱を用いて加熱手段とすることもできる。 【００１０】本発明に係るキャリアガス導入手段は、密
閉容器内を所望の雰囲気にするものである。前記キャリ
アガスによって測定雰囲気が決定される。したがって、
試料の酸素雰囲気下で加熱した際の不純物金属の脱離量
を測定したいときにはキャリアガスとして酸素を用いれ
ば良いし、Ａｒ雰囲気下で加熱した際の不純物金属の脱
離量を測定したいときにはＡｒガスをキャリアガスとし
て用いれば良い。このようにキャリアガスは所望のガス
を用いることができる。このようなガスを充填したガス
ボンベをバルブを介して前記容器に接続することでキャ
リアガス導入手段とすることができる。 【００１１】本発明に係る検出手段は、密閉容器内の金
属不純物量を測定できるものであれば特に制限されな
い。例えば原子吸光分析法やＩＣＰ（誘導結合プラズ
マ）質量分析法、ＩＣＰ発光分光分析法などを用いるこ
とができる。ただしキャリアガスとして酸素ガスを使用
する場合プラズマが不安定になる恐れがある。また、Ｉ
ＣＰを利用し、Ａｒガス雰囲気下で金属不純物量を測定
する場合には、分析感度を高めるためにキャリアガスで
あるＡｒガスに微量の水素を添加することが望ましい。 【００１２】図１は本発明の脱離金属の測定装置の概略
図である。以下図面を用いて本発明を説明する。図１に
おいて、円筒状の密閉容器９中に固体試料３が配置され
ている。密閉容器９は固体試料３を収容できる大きさで
あれば特に制限されない。また、固体試料から脱離した
金属不純物を検出手段あるいは密閉容器外部にスムーズ
に排出させることを考慮すれば、密閉容器の内径は試料
の径よりも３倍以上大きいことが望まれ、通常容量４〜
５０ｍｍ3 の容器が用いられる。 【００１３】図中、密閉容器９は直流電源に接続された
グラファイト製のチューブ４内に挿入されている。この
グラファイト製のチューブ４は加熱手段であり、直流電
流を印加することで発熱する。試料３を均一に効率良く
加熱するために、例えば図示するようにグラファイト製
のチューブ４を固体試料３の配置位置よりも広い範囲を
加熱できるよう設置することが望ましい。 【００１４】また、加熱手段として加熱温度を調整でき
るものを用いることで温度変化による脱離する不純物量
を測定することもできる。前述したようなグラファイト
製のチューブ４を加熱手段として用いる場合にはグラフ
ァイトに印加する電流値を変化させることで温度調整が
可能である。この時の加熱は、通常固体試料を８００〜
２０００℃程度に加熱できるものが用いられる。 【００１５】キャリアガスの密閉容器中への供給は、キ
ャリアガス発生手段によって行う。具体的には所望のキ
ャリアガスを収納したガスボンベ５などを使用すればよ
い。また、キャリアガスは断続的に供給してもよいし、
連続的に供給してもよい。 【００１６】断続的に供給する場合、密閉容器中にキャ
リアガスを導入し密閉容器内の試料を所望の温度まで加
熱すればよい。所望の温度までの昇温時間は、脱離金属
が密閉容器の内壁面に吸着を防ぐために短くすることが
望ましく、２０℃／ｓｅｃ以上の昇温速度で加熱するこ
とが望ましい。 【００１７】また、測定する温度領域では、昇温速度を
１０℃／ｓｅｃ以下にする、あるいは、所望の温度に保
持した状態で１０秒間以上保ち、脱離金属を脱離させれ
ばよい。保持時間を１０秒以下にし、昇温速度を１０℃
／ｓｅｃ以上にすると、脱離金属を測定できる程度まで
十分に脱離しきれない恐れがある。また、試料の形状に
よって多少異なるが、１時間程度所望の温度を保持し、
脱離金属を測定することが好ましい。このようにして脱
離金属を脱離させた後、密閉容器内のキャリアガスを検
出手段に搬送し、キャリアガス中の脱離金属量を測定す
ればよい。 【００１８】連続的にキャリアガスを導入する場合は、
密閉容器に接続されるキャリアガス排出管を設置し、キ
ャリアガスの導入量を１０〜５０ｍｌ／ｓｅｃ程度に設
定すればよい。導入量が多すぎると脱離金属が希釈され
分析感度が低下する恐れがあり、少なすぎると所望の雰
囲気を維持できなくなる。 【００１９】この場合、キャリアガスを導入してから加
熱手段によって試料の加熱を始め、試料が所望の温度に
到達した後のキャリアガス中に含まれる脱離金属の検出
を行う。 【００２０】脱離金属の検出手段７は前述したようなも
のが使用できる。具体的には、例えば原子吸光分析法で
は、脱離した金属元素の原子蒸気中に特定の波長の光を
透過させその吸光度から定量すればよい。ＩＣＰ発光分
光分析では、脱離した金属元素を上記キャリアガスによ
ってＩＣＰ中に導入し、発光させその発光強度から定量
すればよい。ＩＣＰ質量分析法では、同様にして金属元
素をＩＣＰ中に導入し、イオン化させそのイオンカウン
トから定量すればよい。 【００２１】検出手段の種類によっては、キャリアガス
を検出手段へ搬送せずに脱離金属の検出が行える。例え
ば図２は検出手段として原子吸光分析法を使用したとき
の脱離金属の測定装置であるが、この場合密閉容器中の
脱離金属量を測定できる。 【００２２】図中、光源１からは脱離金属のうちの被測
定元素の吸収波長を持った光線が照射される。この光線
は、光軸が密閉容器中のキャリアガス中を通過するよう
に設けられており、キャリアガス中を通過した光線を分
光器によって分光することで原子吸光を検出できるた
め、キャリアガスを検出器に搬送する操作が不要とな
る。この場合、密閉容器の光線の通過部分は石英ガラス
などを使用し、所定の波長の光線を透過する材料ででき
た窓１３を形成する必要がある。 【００２３】 【実施例】 実施例１ 本実施例においては、図２に示すような原子吸光分析法
を用いた脱離金属の測定装置を用いた。 【００２４】この脱離金属の測定装置を具体的に説明す
る。銅を放電させることで波長３２４．８ｎｍの光線を
放射する光源を設置した。内径５ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長
さ２７ｍｍの石英管と、この石英管の両端部に石英製の
蓋を設けることで密閉容器とした。この石英管は、塩
酸、硝酸、硫酸、希フッ酸あるいはこれらの混酸を用い
て石英管を洗浄し、さらに本実施例での最高加熱温度の
１２００℃以上に加熱することで、試料を加熱する際に
石英管からの不純物金属の脱離をあらかじめ防止したも
のを用いた。 【００２５】石英管の外周部には内径６ｍｍ、長さ２５
ｍｍのグラファイト製のチューブを設置し、これに可変
式の直流電源を接続することで加熱手段とした。さらに
石英管の両端部にはキャリアガス導入用、排出用の孔を
それぞれ設け、この孔の一方とキャリアガス発生手段と
なるガスボンベとを接続した。また、ガスボンベにはキ
ャリアガスとしてのアルゴンガスを封入したものを用い
た。 【００２６】前記石英管と光源とは、石英管の軸と光源
から放射される光線の軸とが一致するように配置した。
石英管を挟んで光源の反対側に分光器を及び検出器から
なる検出手段を配置した。 【００２７】この装置を用い以下のようにして金属の脱
離を測定した。測定試料として、直径１ｍｍ、長さ１ｃ
ｍのカンタル線４本を石英管の中央部に置いた。 【００２８】次にガスボンベから５０ｍｌ／ｍｉｎの流
量で石英管中にアルゴンガスを導入した後、直流電流を
グラファイトに印加し測定試料の加熱を行い５０秒間で
１０００℃まで昇温し、その後２０秒間で1100℃まで昇
温し20秒間保ち、さらに１２００℃まで20秒間かけて昇
温した。この時検出手段で観測された原子吸収の強度の
変化を図３に実線で示す。 【００２９】実施例２ 次に、石英管内に測定試料を配置せず、空の状態（脱離
金属全く生じない状態）としたことを除いて実施例１と
まったく同様にしたときの検出手段で観測された原子吸
収の強度の変化を図３に破線で示す。 【００３０】図３の破線から、密閉容器からの脱離金属
が発生していないことが分かり、実施例における原子吸
収の変化が測定試料のみからの脱離金属による変化であ
ることが確認できる。さらにこの実施例では９００℃か
ら１２００℃以上までの間で、測定試料から脱離する金
属の量を測定することが可能である。 【００３１】実施例３ 本実施例においては、図１に示すようなＩＣＰ質量分析
法を用いた脱離金属の測定装置を用いた。 【００３２】この脱離金属の測定装置について具体的に
説明する。実施例１の石英管と同一形状の白金製の管を
用い、白金製の管の一端の開口部にキャリアガスとして
の純酸素を導入するためのガスボンベを接続し、他の一
端をＩＣＰ質量分析装置に接続した。この白金製の管に
ついても実施例１と同様の前処理（熱処理および酸処
理）を行った。 【００３３】さらに加熱手段として実施例１と同様にし
てグラファイト製のチューブおよび直流電源を設置し
た。この質量分析装置を用いて以下のようにして実施例
を行った。 【００３４】密閉容器中を空にした状態（脱離金属が全
く発生しない状態）でガスボンベから純酸素を５０ｍｌ
／ｍｉｎの流速で密閉容器中に導入した。次に、直流電
流をグラファイト製のチューブに印加し、密閉容器を室
温から１０００℃まで50秒間で昇温した。さらに９００
℃から１２００℃までは２．５℃／秒で昇温した。 【００３５】このようにしてＩＣＰ質量分析装置に純酸
素を導入し、この純酸素中に含有される銅の量を、ＩＣ
Ｐ質量分析装置で、質量数６３のイオンカウントの測定
により測定した。 【００３６】このときの結果を図４に示す。図４では測
定値が一定であり、Ｃｕが脱離した際にはその脱離量を
検出することが可能であることが分かる。 【００３７】比較例 密閉容器として白金製の管を使用せず、加熱手段である
グラファイト製のチューブをそのまま密閉容器と兼用し
たことを除いて、実施例３と全く同様にして比較例を行
った。 【００３８】その結果を図５に示す。図５ではグラファ
イトの燃焼により発生した煙のためバックグランドが増
加し、脱離する金属不純物の測定は不可能である。これ
に対し、白金製の管を内挿した場合、煙の発生およびバ
ックグラウンドの増加がなく、固体試料から脱離する微
量のＣｕを測定することが可能である。 【００３９】 【発明の効果】本発明によれば、高温時に固体試料の雰
囲気を酸化性、還元性など任意の雰囲気に制御できるた
め、温度を上げたときに固体試料から脱離する微量の金
属元素を測定し、材料の高温での金属脱離特性を評価す
る装置および方法を提供することができる。
ら脱離する金属元素を分析するための脱離金属の測定装
置に関する。 【０００２】 【従来の技術】様々な分野で使用されている材料は、高
温下で使用される場合に通常その材料中に不純物として
含まれる金属元素が離脱する。例えば加熱炉に用いられ
る材料は１０００℃程度あるいはそれ以上の温度で使用
され、その加熱温度、加熱雰囲気に応じて材料中から金
属不純物が脱離するが、脱離した不純物は炉内で加熱さ
れる試料に混入するという問題が生じる。 【０００３】そのため、加熱炉などに用いる材料を選定
する際には、この材料の環境や温度に依存する脱離金属
量を予め把握し、加熱炉に用いた際に、試料への影響の
ない使用方法を選択する必要がある。 【０００４】使用温度に依存して脱離する金属の量を調
べる方法としては、昇温脱離ガス分析法が知られてい
る。この方法では、密閉容器中を高真空に保ちつつ被測
定試料を任意の温度に加熱し、加熱した際に脱離した金
属の量を測定している。しかしながら、この方法は密閉
容器中を高真空に保つため、被測定試料の環境に依存す
る脱離金属の量を測定することができないという問題が
ある。 【０００５】すなわち、加熱炉などは被測定試料の材質
に拠って、酸素雰囲気やＡｒ雰囲気など、さまざまな環
境下で使用され得る。しかしながら例えば真空中で加熱
した場合と、酸素雰囲気中で加熱した場合とでは同じ試
料を同じ温度に加熱した場合でも脱離する金属の量が異
なるため、加熱炉を真空中で使用する場合以外には、そ
の材料の温度に依存する金属脱離量を把握できない。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の昇温脱離ガス分析方法では任意の温度に被測定試料を
加熱し、その際の脱離金属の量を測定することが可能で
あるが、加熱雰囲気に起因する不純物の脱離量の変化に
ついて把握することができないという問題があった。本
発明はこのような問題に鑑みて為されたものであり、加
熱温度のみならず、加熱雰囲気の違いによる、固体試料
から脱離する金属不純物量を測定できる脱離金属の測定
方法を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】セラミック、ガラスおよ
び白金族金属の少なくとも１種からなる金属不純物を含
有する試料を載置できる容器と、前記容器内に所望のガ
スを導入するガス導入手段と、前記試料中に含まれる金
属元素を脱離するように前記試料を加熱する加熱手段
と、前記試料から脱離した前記金属元素を検出する検出
手段とを有することを特徴とする金属不純物測定装置。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明に係る容器は、被測定物と
なる固体試料が配置されるものであり、石英や炭化ケイ
素などのセラミック、ガラスあるいは白金、ルテニウ
ム、ロジウム、パラジウム、オスミウムあるいはイリジ
ウムなどの白金族の金属を用いたものであれば特に制限
されずに用いることができる。これらの材料は酸素、水
素、窒素、Ａｒ等キャリアガスとして用いられるガスと
反応しにくく、また１０００℃以上の加熱下でもその強
度を保つことができる。また後述する検出手段へ容器内
部で発生する金属元素を効率良く測定するために、前記
容器は密閉系のものが望ましい。例えば内径２〜１０ｍ
ｍ程度のチューブ状のものが使用でき、この場合チュー
ブの両端は検出手段および後述するキャリアガス導入手
段に接続される。さらにグラファイト等のチューブの内
壁面にセラミック、ガラスあるいは高融点金属をコーテ
ィングしたものを用いることもできる。 【０００９】本発明に係る加熱手段は、前記固体試料を
加熱できるものであれば特に制限されずに用いることが
できる。前記容器の内部にヒーターなどを設置しても良
いが、ヒーターからキャリアガス中に不純物が混入する
恐れがある。そのため前記容器の外部にヒーターを設
け、容器を加熱することで容器内部に配置された固体試
料を加熱したり、あるいは容器が金属等のように絶縁物
でない場合には、容器に電流を流し、このとき発生する
熱を用いて加熱手段とすることもできる。 【００１０】本発明に係るキャリアガス導入手段は、密
閉容器内を所望の雰囲気にするものである。前記キャリ
アガスによって測定雰囲気が決定される。したがって、
試料の酸素雰囲気下で加熱した際の不純物金属の脱離量
を測定したいときにはキャリアガスとして酸素を用いれ
ば良いし、Ａｒ雰囲気下で加熱した際の不純物金属の脱
離量を測定したいときにはＡｒガスをキャリアガスとし
て用いれば良い。このようにキャリアガスは所望のガス
を用いることができる。このようなガスを充填したガス
ボンベをバルブを介して前記容器に接続することでキャ
リアガス導入手段とすることができる。 【００１１】本発明に係る検出手段は、密閉容器内の金
属不純物量を測定できるものであれば特に制限されな
い。例えば原子吸光分析法やＩＣＰ（誘導結合プラズ
マ）質量分析法、ＩＣＰ発光分光分析法などを用いるこ
とができる。ただしキャリアガスとして酸素ガスを使用
する場合プラズマが不安定になる恐れがある。また、Ｉ
ＣＰを利用し、Ａｒガス雰囲気下で金属不純物量を測定
する場合には、分析感度を高めるためにキャリアガスで
あるＡｒガスに微量の水素を添加することが望ましい。 【００１２】図１は本発明の脱離金属の測定装置の概略
図である。以下図面を用いて本発明を説明する。図１に
おいて、円筒状の密閉容器９中に固体試料３が配置され
ている。密閉容器９は固体試料３を収容できる大きさで
あれば特に制限されない。また、固体試料から脱離した
金属不純物を検出手段あるいは密閉容器外部にスムーズ
に排出させることを考慮すれば、密閉容器の内径は試料
の径よりも３倍以上大きいことが望まれ、通常容量４〜
５０ｍｍ3 の容器が用いられる。 【００１３】図中、密閉容器９は直流電源に接続された
グラファイト製のチューブ４内に挿入されている。この
グラファイト製のチューブ４は加熱手段であり、直流電
流を印加することで発熱する。試料３を均一に効率良く
加熱するために、例えば図示するようにグラファイト製
のチューブ４を固体試料３の配置位置よりも広い範囲を
加熱できるよう設置することが望ましい。 【００１４】また、加熱手段として加熱温度を調整でき
るものを用いることで温度変化による脱離する不純物量
を測定することもできる。前述したようなグラファイト
製のチューブ４を加熱手段として用いる場合にはグラフ
ァイトに印加する電流値を変化させることで温度調整が
可能である。この時の加熱は、通常固体試料を８００〜
２０００℃程度に加熱できるものが用いられる。 【００１５】キャリアガスの密閉容器中への供給は、キ
ャリアガス発生手段によって行う。具体的には所望のキ
ャリアガスを収納したガスボンベ５などを使用すればよ
い。また、キャリアガスは断続的に供給してもよいし、
連続的に供給してもよい。 【００１６】断続的に供給する場合、密閉容器中にキャ
リアガスを導入し密閉容器内の試料を所望の温度まで加
熱すればよい。所望の温度までの昇温時間は、脱離金属
が密閉容器の内壁面に吸着を防ぐために短くすることが
望ましく、２０℃／ｓｅｃ以上の昇温速度で加熱するこ
とが望ましい。 【００１７】また、測定する温度領域では、昇温速度を
１０℃／ｓｅｃ以下にする、あるいは、所望の温度に保
持した状態で１０秒間以上保ち、脱離金属を脱離させれ
ばよい。保持時間を１０秒以下にし、昇温速度を１０℃
／ｓｅｃ以上にすると、脱離金属を測定できる程度まで
十分に脱離しきれない恐れがある。また、試料の形状に
よって多少異なるが、１時間程度所望の温度を保持し、
脱離金属を測定することが好ましい。このようにして脱
離金属を脱離させた後、密閉容器内のキャリアガスを検
出手段に搬送し、キャリアガス中の脱離金属量を測定す
ればよい。 【００１８】連続的にキャリアガスを導入する場合は、
密閉容器に接続されるキャリアガス排出管を設置し、キ
ャリアガスの導入量を１０〜５０ｍｌ／ｓｅｃ程度に設
定すればよい。導入量が多すぎると脱離金属が希釈され
分析感度が低下する恐れがあり、少なすぎると所望の雰
囲気を維持できなくなる。 【００１９】この場合、キャリアガスを導入してから加
熱手段によって試料の加熱を始め、試料が所望の温度に
到達した後のキャリアガス中に含まれる脱離金属の検出
を行う。 【００２０】脱離金属の検出手段７は前述したようなも
のが使用できる。具体的には、例えば原子吸光分析法で
は、脱離した金属元素の原子蒸気中に特定の波長の光を
透過させその吸光度から定量すればよい。ＩＣＰ発光分
光分析では、脱離した金属元素を上記キャリアガスによ
ってＩＣＰ中に導入し、発光させその発光強度から定量
すればよい。ＩＣＰ質量分析法では、同様にして金属元
素をＩＣＰ中に導入し、イオン化させそのイオンカウン
トから定量すればよい。 【００２１】検出手段の種類によっては、キャリアガス
を検出手段へ搬送せずに脱離金属の検出が行える。例え
ば図２は検出手段として原子吸光分析法を使用したとき
の脱離金属の測定装置であるが、この場合密閉容器中の
脱離金属量を測定できる。 【００２２】図中、光源１からは脱離金属のうちの被測
定元素の吸収波長を持った光線が照射される。この光線
は、光軸が密閉容器中のキャリアガス中を通過するよう
に設けられており、キャリアガス中を通過した光線を分
光器によって分光することで原子吸光を検出できるた
め、キャリアガスを検出器に搬送する操作が不要とな
る。この場合、密閉容器の光線の通過部分は石英ガラス
などを使用し、所定の波長の光線を透過する材料ででき
た窓１３を形成する必要がある。 【００２３】 【実施例】 実施例１ 本実施例においては、図２に示すような原子吸光分析法
を用いた脱離金属の測定装置を用いた。 【００２４】この脱離金属の測定装置を具体的に説明す
る。銅を放電させることで波長３２４．８ｎｍの光線を
放射する光源を設置した。内径５ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長
さ２７ｍｍの石英管と、この石英管の両端部に石英製の
蓋を設けることで密閉容器とした。この石英管は、塩
酸、硝酸、硫酸、希フッ酸あるいはこれらの混酸を用い
て石英管を洗浄し、さらに本実施例での最高加熱温度の
１２００℃以上に加熱することで、試料を加熱する際に
石英管からの不純物金属の脱離をあらかじめ防止したも
のを用いた。 【００２５】石英管の外周部には内径６ｍｍ、長さ２５
ｍｍのグラファイト製のチューブを設置し、これに可変
式の直流電源を接続することで加熱手段とした。さらに
石英管の両端部にはキャリアガス導入用、排出用の孔を
それぞれ設け、この孔の一方とキャリアガス発生手段と
なるガスボンベとを接続した。また、ガスボンベにはキ
ャリアガスとしてのアルゴンガスを封入したものを用い
た。 【００２６】前記石英管と光源とは、石英管の軸と光源
から放射される光線の軸とが一致するように配置した。
石英管を挟んで光源の反対側に分光器を及び検出器から
なる検出手段を配置した。 【００２７】この装置を用い以下のようにして金属の脱
離を測定した。測定試料として、直径１ｍｍ、長さ１ｃ
ｍのカンタル線４本を石英管の中央部に置いた。 【００２８】次にガスボンベから５０ｍｌ／ｍｉｎの流
量で石英管中にアルゴンガスを導入した後、直流電流を
グラファイトに印加し測定試料の加熱を行い５０秒間で
１０００℃まで昇温し、その後２０秒間で1100℃まで昇
温し20秒間保ち、さらに１２００℃まで20秒間かけて昇
温した。この時検出手段で観測された原子吸収の強度の
変化を図３に実線で示す。 【００２９】実施例２ 次に、石英管内に測定試料を配置せず、空の状態（脱離
金属全く生じない状態）としたことを除いて実施例１と
まったく同様にしたときの検出手段で観測された原子吸
収の強度の変化を図３に破線で示す。 【００３０】図３の破線から、密閉容器からの脱離金属
が発生していないことが分かり、実施例における原子吸
収の変化が測定試料のみからの脱離金属による変化であ
ることが確認できる。さらにこの実施例では９００℃か
ら１２００℃以上までの間で、測定試料から脱離する金
属の量を測定することが可能である。 【００３１】実施例３ 本実施例においては、図１に示すようなＩＣＰ質量分析
法を用いた脱離金属の測定装置を用いた。 【００３２】この脱離金属の測定装置について具体的に
説明する。実施例１の石英管と同一形状の白金製の管を
用い、白金製の管の一端の開口部にキャリアガスとして
の純酸素を導入するためのガスボンベを接続し、他の一
端をＩＣＰ質量分析装置に接続した。この白金製の管に
ついても実施例１と同様の前処理（熱処理および酸処
理）を行った。 【００３３】さらに加熱手段として実施例１と同様にし
てグラファイト製のチューブおよび直流電源を設置し
た。この質量分析装置を用いて以下のようにして実施例
を行った。 【００３４】密閉容器中を空にした状態（脱離金属が全
く発生しない状態）でガスボンベから純酸素を５０ｍｌ
／ｍｉｎの流速で密閉容器中に導入した。次に、直流電
流をグラファイト製のチューブに印加し、密閉容器を室
温から１０００℃まで50秒間で昇温した。さらに９００
℃から１２００℃までは２．５℃／秒で昇温した。 【００３５】このようにしてＩＣＰ質量分析装置に純酸
素を導入し、この純酸素中に含有される銅の量を、ＩＣ
Ｐ質量分析装置で、質量数６３のイオンカウントの測定
により測定した。 【００３６】このときの結果を図４に示す。図４では測
定値が一定であり、Ｃｕが脱離した際にはその脱離量を
検出することが可能であることが分かる。 【００３７】比較例 密閉容器として白金製の管を使用せず、加熱手段である
グラファイト製のチューブをそのまま密閉容器と兼用し
たことを除いて、実施例３と全く同様にして比較例を行
った。 【００３８】その結果を図５に示す。図５ではグラファ
イトの燃焼により発生した煙のためバックグランドが増
加し、脱離する金属不純物の測定は不可能である。これ
に対し、白金製の管を内挿した場合、煙の発生およびバ
ックグラウンドの増加がなく、固体試料から脱離する微
量のＣｕを測定することが可能である。 【００３９】 【発明の効果】本発明によれば、高温時に固体試料の雰
囲気を酸化性、還元性など任意の雰囲気に制御できるた
め、温度を上げたときに固体試料から脱離する微量の金
属元素を測定し、材料の高温での金属脱離特性を評価す
る装置および方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の脱離金属の測定装置の一例を示す概
略図である。 【図２】 本発明の脱離金属の測定装置の別の一例を示
す概略図である。 【図３】 実施例１及び２における、試料温度とキャリ
アガスの吸光度との関係を示すグラフである。 【図４】 実施例３における、試料温度とキャリアガス
の吸光度との関係を示すグラフである。 【図５】 比較例における、試料温度とキャリアガスの
吸光度との関係を示すグラフである。 【符号の説明】 １・・・光源 ３・・・固体試料 ４・・・グラファイト製のチューブ ５・・・ガスボンベ ７・・・検出手段 ９・・・密閉容器 １３・・・窓
略図である。 【図２】 本発明の脱離金属の測定装置の別の一例を示
す概略図である。 【図３】 実施例１及び２における、試料温度とキャリ
アガスの吸光度との関係を示すグラフである。 【図４】 実施例３における、試料温度とキャリアガス
の吸光度との関係を示すグラフである。 【図５】 比較例における、試料温度とキャリアガスの
吸光度との関係を示すグラフである。 【符号の説明】 １・・・光源 ３・・・固体試料 ４・・・グラファイト製のチューブ ５・・・ガスボンベ ７・・・検出手段 ９・・・密閉容器 １３・・・窓
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−267327（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−300748（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−248020（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−145707（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−264824（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 31/00
G01N 1/28
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】セラミック、ガラスおよび白金族金属の少
なくとも１種からなる金属不純物を含有する試料を載置
できる容器と、前記容器内に所望のガスを導入するガス
導入手段と、前記試料中に含まれる金属元素を脱離する
ように前記試料を加熱する加熱手段と、前記試料から脱
離した前記金属元素を検出する検出手段とを有すること
を特徴とする脱離金属の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07562696A JP3434645B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 脱離金属の測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07562696A JP3434645B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 脱離金属の測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09264891A JPH09264891A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3434645B2 true JP3434645B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=13581638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07562696A Expired - Fee Related JP3434645B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 脱離金属の測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3434645B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103913427A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-07-09 | 深圳市谱尼测试科技有限公司 | 一种测定石墨及其制品中重金属元素的检测方法 |
-
1996
- 1996-03-29 JP JP07562696A patent/JP3434645B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09264891A (ja) | 1997-10-07 |
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