JP4982900B2

JP4982900B2 - Inductively coupled plasma torch with desolvation function

Info

Publication number: JP4982900B2
Application number: JP2008173196A
Authority: JP
Inventors: 博明田尾; 哲也中里
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2028-07-02
Also published as: JP2010014465A

Description

本願発明は、霧化された溶液試料を誘導結合プラズマ発光分析法又は誘導結合プラズマ質量分析法によって分析する際、プラズマに導入される以前に、試料の溶媒蒸気を除去することによって、溶媒による妨害を除去し、分析対象成分の高感度化を実現するための装置に関するものである。 When analyzing an atomized solution sample by inductively coupled plasma optical emission spectrometry or inductively coupled plasma mass spectrometry, the present invention eliminates solvent vapors by removing the sample's solvent vapor prior to introduction into the plasma. The present invention relates to an apparatus for realizing high sensitivity of components to be analyzed.

溶液試料を誘導結合プラズマ発光分析法又は誘導結合プラズマ質量分析法によって分析するためには、溶液試料を同軸型ネブライザー、クロスフロー型ネブライザー、バビントン型ネブライザー等のニューマティックネブライザー又は超音波ネブライザーを用いて、スプレーチャンバー内において霧状の微細な液滴とする。この微細な液滴となったものをプラズマに導入して分析するが、大量の溶媒によってプラズマの安定性や分析感度が低下する場合には、脱溶媒が必要となる。従来の脱溶媒装置としては、スプレーチャンバーを冷却して溶媒の蒸気圧を低下させるものが市販されている（例えば、Glass Expansion社製IsoMist）。 In order to analyze a solution sample by inductively coupled plasma emission spectrometry or inductively coupled plasma mass spectrometry, a solution sample is analyzed using a pneumatic nebulizer such as a coaxial nebulizer, a cross flow nebulizer, a bubbington nebulizer, or an ultrasonic nebulizer. In the spray chamber, fine mist droplets are formed. The fine droplets are introduced into the plasma for analysis. However, if the stability or analysis sensitivity of the plasma is reduced by a large amount of solvent, it is necessary to remove the solvent. Conventional desolvation devices are commercially available that cool the spray chamber to lower the vapor pressure of the solvent (for example, IsoMist manufactured by Glass Expansion).

超音波ネブライザーは、ニューマティックネブライザーに比べて大量の微細液滴が発生するため、溶媒がプラズマに大量に導入されてプラズマが不安定となりやすいため、溶媒を除去する必要性が高い。このため、微細液滴を加熱容器（溶媒が水の場合は約140℃）に通して液滴から溶媒を蒸発させた後、冷却容器（溶媒が水の場合は約0℃）を通過させて溶媒蒸気を凝縮除去して脱溶媒を行うものが市販されている（特許文献１参照）。 The ultrasonic nebulizer generates a large amount of fine droplets as compared with the pneumatic nebulizer, so that the solvent is introduced in a large amount into the plasma and the plasma is likely to be unstable, and thus the necessity for removing the solvent is high. For this reason, the fine droplets are passed through a heating vessel (about 140 ° C when the solvent is water) to evaporate the solvent from the droplets and then passed through a cooling vessel (about 0 ° C when the solvent is water). A product that removes solvent vapor by condensing and removing the solvent vapor is commercially available (see Patent Document 1).

このとき分析対象成分は微細液滴から溶媒が除かれた液滴微粒子又は固形微粒子中に残存するが、これらの微粒子の拡散速度は溶媒分子に比べて遅いため、冷却容器の冷却壁面と衝突する割合が少なく、殆ど除去されることなく冷却容器を通過することができる。冷却容器を用いる代わりに溶媒蒸気の透過膜を用いる装置も市販されている（例えば、CETAC社製U-6000AT⁺）。
特開昭６２−１１１３１号公報 At this time, the component to be analyzed remains in the droplet fine particles or solid fine particles obtained by removing the solvent from the fine droplets. However, since the diffusion speed of these fine particles is slower than that of the solvent molecules, it collides with the cooling wall of the cooling vessel. The proportion is small and can pass through the cooling vessel with little removal. An apparatus that uses a solvent vapor permeable membrane instead of a cooling vessel is also commercially available (for example, U-6000AT ⁺ manufactured by CETAC).
Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-11131

一般的に、ニューマティックネブライザーで霧化された溶液試料の95%以上は、スプレーチャンバーの壁面に衝突して液膜となりドレインから排出され、プラズマに運ばれるのは溶液試料の5%以下といわれている。このため、スプレーチャンバーの冷却は、プラズマに運ばれる液滴を直接脱溶媒する方法に比べて、扱う試料の量が多くなるため、装置が大型化し、脱溶媒に必要なエネルギーも多くなる。一方、プラズマに運ばれる液滴を直接脱溶媒する方法でも、従来の脱溶媒装置は、誘導結合プラズマトーチから離れた箇所に設置されて脱溶媒を行っていたため、脱溶媒後、液滴粒子がプラズマに運ばれるまでのチューブ内壁に付着し、感度の低下やメモリー効果（以前の試料に含まれていた成分が、次の試料の分析において出現し妨害となることをいう）の増大が問題となっていた。また、装置のデッドボリュームが大きいため試料の希釈が起こり、分析信号の立ち上がりやバックグラウンドレベルへの戻りが遅くなるという問題があった。なお、脱溶媒装置を用いずに誘導結合プラズマ発光分析や誘導結合プラズマ質量分析を行った場合には、プラズマの安定性が低下することに加えて、誘導結合プラズマ質量分析において酸化物シグナルの妨害が大きくなるといった問題がある。本願発明は、小型で、分析信号の応答が速く、チューブへの付着による感度低下とメモリー効果が生じない脱溶媒誘導結合プラズマトーチを提供しようとするものである。 In general, 95% or more of the solution sample atomized by the pneumatic nebulizer collides with the spray chamber wall to form a liquid film, is discharged from the drain, and is transported to the plasma by 5% or less of the solution sample. ing. For this reason, the cooling of the spray chamber requires a larger amount of sample to be handled than the method of directly desolvating the droplets carried to the plasma, so that the apparatus becomes larger and the energy required for desolvation also increases. On the other hand, even in the method of directly desolvating the droplets carried to the plasma, the conventional desolvation apparatus was installed at a location away from the inductively coupled plasma torch to remove the solvent. Adhering to the inner wall of the tube until it is transported to the plasma, there is a problem of reduced sensitivity and increased memory effect (the component contained in the previous sample appears and interferes with the analysis of the next sample) It was. Further, since the dead volume of the apparatus is large, the sample is diluted, and there is a problem that the rise of the analysis signal and the return to the background level are delayed. In addition, when inductively coupled plasma emission spectrometry or inductively coupled plasma mass spectrometry is performed without using a desolvation device, the stability of the plasma is reduced, and in addition, interference of the oxide signal in inductively coupled plasma mass spectrometry is achieved. There is a problem that becomes larger. The present invention is intended to provide a desolvation inductively coupled plasma torch that is small in size, has a fast response to an analysis signal, and does not cause a reduction in sensitivity due to adhesion to a tube and a memory effect.

上記の目的を達成するため、本願発明においては、誘導結合プラズマトーチの内部に脱溶媒機能を担う部材及び構造体を構築することによって、プラズマに運ばれる少量の試料液滴を、プラズマに導入される直前に脱溶媒することとした。 In order to achieve the above object, in the present invention, by constructing a member and a structure having a desolvation function inside the inductively coupled plasma torch, a small amount of sample droplets carried to the plasma are introduced into the plasma. The solvent was removed immediately before

具体的には以下のとおりのものである。
［１］プラズマガスを流すための外側管、補助ガスを流すための中間管、霧化試料運搬用のキャリヤーガスを流すためのインジェクターチューブからなり、該インジェクターチューブの全部、又は該インジェクターチューブの該キャリヤーガスと接する一部若しくは全部が霧化試料の溶媒蒸気を透過する溶媒蒸気透過材からなることを特徴とする誘導結合プラズマトーチ。
［２］前記溶媒蒸気透過材を透過した溶媒蒸気を前記誘導結合プラズマトーチの外へ排除するための排気用流路を有することを特徴とする［１］の誘導結合プラズマトーチ。
［３］前記溶媒蒸気透過材が管状透過膜であり、前記排気用流路が該管状透過膜とインジェクターチューブ内壁面との間に形成された空隙であって、該空隙が該インジェクターチューブ側面にあけられた接続口を介して排気用接続管に接続され、該排気用接続管が真空ポンプに接続されており、該管状透過膜を透過して該排気用流路に移動した溶媒蒸気が、真空ポンプに吸引されて該排気用接続管からトーチの外に排除されることを特徴とする［２］の誘導結合プラズマトーチ。
［４］前記排気用流路が、前記インジェクターチューブ内壁面の一部に彫られた溝面と、前記インジェクターチューブ内壁面に密着して配された前記管状透過膜とによって囲まれた空隙であって、減圧したときに前記キャリヤーガスが該排気用流路に漏れることがないよう、該管状透過膜が該排気用流路及び該インジェクターチューブ側面にあけられた前記接続口より両端に向かって延伸していることを特徴とする［３］の誘導結合プラズマトーチ。
［５］前記排気用流路が、前記インジェクターチューブ内壁面の一部に配された、ガラス、セラミックス、金属、炭素若しくはプラスチックのうちの少なくとも一種類からなる粒子状物質又は繊維状物質を焼結、接着、融着若しくは圧着して作製した成形体内部の空隙であって、減圧したときに前記キャリヤーガスが該排気用流路に漏れることがないよう、該管状透過膜が該排気用流路及び該インジェクターチューブ側面にあけられた前記接続口より両端に向かって延伸していることを特徴とする［３］の誘導結合プラズマトーチ。
［６］前記溶媒蒸気透過材を透過した溶媒蒸気を前記誘導結合プラズマトーチの外へ排除するためのパージガス流路を有することを特徴とする［１］の誘導結合プラズマトーチ。
［７］前記溶媒蒸気透過材が管状透過膜であって、前記パージガス流路が、該管状透過膜とインジェクターチューブ本体部の内壁面との間に形成された内側流路、該インジェクターチューブ本体部の外壁面とその外側に配されたインジェクターチューブ外套管との間に形成された外側流路及び該インジェクターチューブ本体部の先端面に該内側流路と該外側流路を接続するために形成された連結用流路からなり、該管状透過膜を透過して該内側流路に移動した溶媒蒸気が、該外側流路に接続されたパージガス外側接続管から導入されたパージガスによって押し出されることにより、該内側流路に接続されたパージガス内側接続管からトーチの外に排除され、又は該管状透過膜を透過して該内側流路に移動した溶媒蒸気が、該内側流路に接続されたパージガス内側接続管から導入されたパージガスによって押し出されることにより、該外側流路に接続されたパージガス外側接続管からトーチの外に排除されることを特徴とする［６］の誘導結合プラズマトーチ。
［８］前記内側流路が、前記インジェクターチューブ本体部内壁面の一部に彫られた溝面と、前記インジェクターチューブ本体部内壁面に密着して配された前記管状透過膜とによって囲まれた空隙であり、前記外側流路が、前記インジェクターチューブ本体部外壁面の一部に形成された溝面と、前記インジェクターチューブ本体部外壁面に密着して配された前記インジェクターチューブ外套管とによって囲まれた空隙であり、前記連結用流路が前記インジェクターチューブ本体部の先端面に形成されたドーナツ状の穴面と、インジェクターチューブ先端部基底面によって囲まれた空隙であって、該管状透過膜及び該インジェクターチューブ外套管が該インジェクターチューブ本体部より延伸しており、この延伸部分に、該インジェクターチューブ先端部が固定されていることを特徴とする［７］の誘導結合プラズマトーチ。
［９］前記内側流路が、前記インジェクターチューブ本体部内壁面の一部に配された、ガラス、セラミックス、金属、炭素若しくはプラスチックのうちの少なくとも一種類からなる粒子状物質又は繊維状物質を焼結、接着、融着若しくは圧着して作製した成形体内部の空隙であることを特徴とする［７］の誘導結合プラズマトーチ。
［１０］前記溶媒蒸気透過材が、水蒸気を透過する材、又は有機溶媒を透過する材であることを特徴とする［１］〜［９］のいずれかの誘導結合プラズマトーチ。
［１１］前記水蒸気透過材が、多孔性ガラス、多孔性セラミックス、多孔性フッ素系ポリマー又は非多孔性水蒸気透過材、例えば、ナフィオン（DuPont社：登録商標）、ポリイミド膜、中空糸膜等であることを特徴とする［１０］の誘導結合プラズマトーチ。 Specifically, it is as follows.
[1] An outer tube for flowing a plasma gas, an intermediate tube for flowing an auxiliary gas, and an injector tube for flowing a carrier gas for transporting an atomized sample, the entire injector tube, or the injector tube An inductively coupled plasma torch characterized in that a part or all of which is in contact with a carrier gas is made of a solvent vapor transmitting material that transmits the solvent vapor of the atomized sample.
[2] The inductively coupled plasma torch according to [1], further comprising an exhaust passage for removing the solvent vapor that has passed through the solvent vapor permeable material out of the inductively coupled plasma torch.
[3] The solvent vapor permeable material is a tubular permeable membrane, and the exhaust passage is a gap formed between the tubular permeable membrane and an inner wall surface of the injector tube, and the gap is formed on a side surface of the injector tube. Connected to the exhaust connection pipe through the opened connection port, the exhaust connection pipe is connected to a vacuum pump, the solvent vapor that has passed through the tubular permeable membrane and moved to the exhaust flow path, The inductively coupled plasma torch according to [2], wherein the inductively coupled plasma torch is sucked by a vacuum pump and removed from the exhaust connection pipe to the outside of the torch.
[4] The exhaust passage is a space surrounded by a groove surface carved on a part of the inner wall surface of the injector tube and the tubular permeable membrane arranged in close contact with the inner wall surface of the injector tube. In order to prevent the carrier gas from leaking into the exhaust passage when the pressure is reduced, the tubular permeable membrane extends toward the both ends from the connection port formed on the side of the exhaust passage and the injector tube. The inductively coupled plasma torch according to [3], wherein
[5] The exhaust passage sinters at least one kind of particulate material or fibrous material of glass, ceramics, metal, carbon, or plastic disposed on a part of the inner wall surface of the injector tube. The tubular permeable membrane is a space inside the molded body produced by bonding, fusing, or pressure bonding, so that the carrier gas does not leak into the exhaust flow channel when the pressure is reduced. And the inductively coupled plasma torch according to [3], wherein the inductively coupled plasma torch is extended toward both ends from the connection port formed in a side surface of the injector tube.
[6] The inductively coupled plasma torch according to [1], further comprising a purge gas flow path for removing the solvent vapor that has passed through the solvent vapor permeable material out of the inductively coupled plasma torch.
[7] The solvent vapor permeable material is a tubular permeable membrane, and the purge gas passage is an inner passage formed between the tubular permeable membrane and an inner wall surface of the injector tube main body, the injector tube main body An outer channel formed between the outer wall surface of the tube and an injector tube mantle tube disposed on the outer surface thereof, and formed to connect the inner channel and the outer channel to the distal end surface of the injector tube main body. The solvent vapor that has passed through the tubular permeable membrane and has moved to the inner flow path is pushed out by the purge gas introduced from the purge gas outer connection pipe connected to the outer flow path, Solvent vapor that has been removed out of the torch from the purge gas inner connecting pipe connected to the inner flow path or has passed through the tubular permeable membrane and moved to the inner flow path is connected to the inner flow path. Purge gas by being pushed by the introduced purge gas from the inner connection pipe, inductively coupled plasma torch [6], characterized in that the purge gas outer connecting pipe connected to the outer passage is eliminated out of the torch.
[8] The inner flow path is a gap surrounded by a groove surface carved in a part of the inner wall surface of the injector tube main body and the tubular permeable membrane arranged in close contact with the inner wall surface of the injector tube main body. And the outer flow path is surrounded by a groove surface formed in a part of the outer wall surface of the injector tube main body and the injector tube outer tube arranged in close contact with the outer wall surface of the injector tube main body. A gap surrounded by a donut-shaped hole surface formed on the distal end surface of the injector tube main body and an injector tube distal end basal surface, the tubular permeable membrane and the An injector tube outer tube extends from the injector tube main body, and the injector tube extends to the extended portion. Inductively coupled plasma torch [7], wherein the blanking tip is fixed.
[9] Sintering particulate material or fibrous material made of at least one of glass, ceramics, metal, carbon, or plastic, in which the inner flow path is disposed on a part of the inner wall surface of the injector tube main body. The inductively coupled plasma torch according to [7], wherein the inductively coupled plasma torch is a void inside a molded body produced by adhesion, fusion bonding or pressure bonding.
[10] The inductively coupled plasma torch according to any one of [1] to [9], wherein the solvent vapor permeable material is a material that transmits water vapor or a material that transmits an organic solvent.
[11] The water vapor permeable material is porous glass, porous ceramics, porous fluoropolymer or non-porous water vapor permeable material, for example, Nafion (DuPont: registered trademark), polyimide membrane, hollow fiber membrane, etc. [10] The inductively coupled plasma torch according to [10].

本願発明の脱溶媒機能付き誘導結合プラズマトーチは、分析試料溶液の効率的脱溶媒を可能とするものであり、以下のような効果が得られる。
（１）従来の脱溶媒装置においては、誘導結合プラズマトーチから離れた箇所で、比較的大きい粒径の液滴が存在する状態の霧化試料の脱溶媒を行っていたため、脱溶媒操作に伴って、比較的大きい粒径の液滴が脱溶媒装置内壁、及びこれに接続するチューブ内壁に付着しやすく、そのため分析感度の低下や、メモリー効果の増大といった問題がみられたが、本願発明においては、誘導結合プラズマトーチまで運ばれてくる間にある程度の溶媒が蒸発して粒径が小さくなった液滴のみを対象に脱溶媒を行うため、分析感度の低下やメモリー効果が殆ど生じない。
（２）誘導結合プラズマトーチまで運ばれてくる粒径が小さい液滴は、比表面積が大きいため体積当たりの蒸発速度が大きいこと、また、誘導結合プラズマトーチまで運ばれてくる間に既に蒸発している溶媒の割合が大きいため、溶媒を効率的に除去することが可能である。従って、溶媒を除去するための透過膜サイズを小さくすることができる。
（３）脱溶媒されて粒径が小さくなった液滴、或いは完全に脱溶媒されて固形微粒子となったものは、プラズマ中で効率よく分解、原子化、イオン化が起こるため、分析感度の向上をもたらす。また、溶媒が除去されるため、例えば水溶液試料においては水分子のプラズマへの導入量が減少し、結果として、分析対象元素の酸化物イオンの割合が減少する。酸化物イオンは、例えば、ＡｒＯのＦｅへの干渉、軽希土類元素酸化物の重希土類元素への干渉等、誘導結合プラズマ質量分析法において重大な妨害成分となるため、これを低減することは、妨害の少ない分析が可能となることを意味している。 The inductively coupled plasma torch with a desolvation function of the present invention enables efficient desolvation of an analysis sample solution, and the following effects are obtained.
(1) In the conventional solvent removal apparatus, since the atomized sample in a state where a droplet having a relatively large particle size is present is removed from the inductively coupled plasma torch, the solvent removal operation is accompanied. However, droplets having a relatively large particle size are likely to adhere to the inner wall of the desolvation device and the inner wall of the tube connected thereto, and thus problems such as a decrease in analytical sensitivity and an increase in the memory effect have been observed. Since solvent removal is performed only on droplets whose particle size has been reduced by evaporation of a certain amount of solvent while being conveyed to the inductively coupled plasma torch, there is almost no decrease in analytical sensitivity or memory effect.
(2) A droplet having a small particle size carried to the inductively coupled plasma torch has a large specific surface area and thus has a high evaporation rate per volume, and has already evaporated while being carried to the inductively coupled plasma torch. Since the ratio of the solvent is large, the solvent can be efficiently removed. Therefore, the size of the permeable membrane for removing the solvent can be reduced.
(3) Droplets that have been desolvated to reduce their particle size, or those that have been completely desolvated to become solid particulates are efficiently decomposed, atomized, and ionized in the plasma, improving analysis sensitivity. Bring. Further, since the solvent is removed, for example, in an aqueous solution sample, the amount of water molecules introduced into the plasma is reduced, and as a result, the ratio of oxide ions of the analysis target element is reduced. Oxide ions are important interference components in inductively coupled plasma mass spectrometry, such as interference of ArO with Fe and light rare earth elements with heavy rare earth elements. This means that analysis with less interference is possible.

本願発明の脱溶媒機能付き誘導結合プラズマトーチは、誘導結合プラズマトーチのインジェクターチューブに脱溶媒機能を担う溶媒蒸気透過部及び溶媒蒸気をトーチ外に排出するための流路を形成することによって、プラズマに運ばれる少量の試料液滴をプラズマに導入される直前に脱溶媒することを特徴とする。 The inductively coupled plasma torch with a desolvation function of the present invention is formed by forming a solvent vapor permeation portion responsible for a desolvation function in the injector tube of the inductively coupled plasma torch and a flow path for discharging the solvent vapor out of the torch. It is characterized in that a small amount of the sample droplet carried to the substrate is desolvated immediately before being introduced into the plasma.

以下、本願発明の脱溶媒機能付き誘導結合プラズマトーチの各構成要素について説明する。 Hereinafter, each component of the inductively coupled plasma torch with a desolvation function of the present invention will be described.

本願発明の脱溶媒機能付き誘導結合プラズマトーチは、キャリヤーガスが接するインジェクターチューブの一部又は全部を溶媒蒸気透過材から構成することによって、試料液滴及びこの試料液滴から蒸発した溶媒蒸気がインジェクターチューブを通過する間に、溶媒蒸気が選択的に透過材を透過する性質を利用して、キャリヤーガスから溶媒を除去するためのものである。本願発明の脱溶媒機能付き誘導結合プラズマトーチは、透過材を透過した溶媒蒸気をトーチ外に排出するための流路の有無によって２つのタイプに大別される。さらに、溶媒蒸気をトーチ外に排出するための流路が有るものに関しては、減圧して排出するタイプとパージガスにより排出するタイプに分類される。
以下においては添付の図面を参照して、詳細に説明する。 In the inductively coupled plasma torch with a desolvation function of the present invention, a sample droplet and solvent vapor evaporated from the sample droplet are injected into the injector tube by forming a part or all of the injector tube in contact with the carrier gas from a solvent vapor permeable material. The solvent vapor is removed from the carrier gas by utilizing the property that the solvent vapor selectively permeates through the permeable material while passing through the tube. The inductively coupled plasma torch with a desolvation function of the present invention is roughly classified into two types depending on the presence or absence of a flow path for discharging the solvent vapor that has permeated through the permeable material to the outside of the torch. Further, those having a flow path for discharging the solvent vapor out of the torch are classified into a type in which the solvent vapor is discharged under reduced pressure and a type in which the solvent vapor is discharged by the purge gas.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１（ａ）及び（ｂ）は、溶媒蒸気をトーチ外に排出するための流路がないタイプのものである。このうち、図１（ａ）はインジェクターチューブ３自体が溶媒蒸気透過材から形成されたものである。インジェクターチューブとして働くための剛性が必要であり、また、インジェクターチューブの先端はプラズマの熱によって高温となるため耐熱性も必要とされる。材質としては多孔性ガラス等が使用できる。一方、図１（ｂ）は焼結ガラス等の多孔体で作製されたインジェクターチューブ３の内側に溶媒蒸気の管状透過膜４を密着させたものである。多孔体が管状透過膜の支持体となるため、管状透過膜の肉厚を薄くすることが可能であり、また、プラズマから離しておくことができるため耐熱性が低いものでも使用できる。水蒸気を除くものとしてはナフィオン（登録商標）等が使用できる。 FIGS. 1A and 1B are of a type that does not have a flow path for discharging solvent vapor out of the torch. Of these, FIG. 1A shows the injector tube 3 itself formed of a solvent vapor permeable material. Rigidity is required to function as an injector tube, and the tip of the injector tube is heated by the heat of the plasma, so heat resistance is also required. As the material, porous glass or the like can be used. On the other hand, FIG. 1B shows a case where a tubular permeable membrane 4 of solvent vapor is adhered to the inside of an injector tube 3 made of a porous body such as sintered glass. Since the porous body serves as a support for the tubular permeable membrane, it is possible to reduce the thickness of the tubular permeable membrane, and since it can be kept away from the plasma, it can be used even if it has low heat resistance. Nafion (registered trademark) or the like can be used as a material excluding water vapor.

図１（ａ）及び（ｂ）のタイプのものにおいては、キャリヤーガス中の溶媒蒸気は、管状透過膜４を透過して補助ガスに混入され、最終的にプラズマに導入される。これらのトーチにおいては、キャリヤーガスがインジェクターチューブを通過するうちに溶媒蒸気が管状透過膜４を透過するため、キャリヤーガス中の溶媒蒸気の分圧が減少し、試料液滴の表面から溶媒の蒸発が促進され、液滴粒径は減少する。プラズマ中にこれらの液滴が導入されると溶媒は急速に蒸発、分解されるが、液滴粒径が小さいと、それに含まれる溶媒分子数が少なくなるため、例えば、溶媒が水の場合、分析対象元素と水から生成する酸素との反応確率が小さくなり、酸化物の生成が抑えられるという効果がある。ここで注意すべきことは、プラズマに導入される溶媒量の絶対量は同じでも、溶媒が蒸気としてキャリヤーガス中に均一に拡散された状態で導入された場合と、分析対象元素を含む液滴として導入された場合には、プラズマ中で分析対象元素が存在する近傍の微小領域中の溶媒分子の数は、前者のほうが少なくなるため、酸化物等の妨害成分の生成が抑制されるということである。なお、この図１（ａ）及び（ｂ）に示されたタイプのものでも、実際には、補助ガスは、キャリヤーガスに比べてプラズマ中心部に導入される割合が低いため、分析対象元素が導入されるプラズマ中心部へ導入される溶媒の絶対量も少なくなるという効果もある。 In the types shown in FIGS. 1A and 1B, the solvent vapor in the carrier gas passes through the tubular permeable membrane 4 and is mixed into the auxiliary gas, and finally introduced into the plasma. In these torches, since the solvent vapor passes through the tubular permeable membrane 4 while the carrier gas passes through the injector tube, the partial pressure of the solvent vapor in the carrier gas decreases, and the solvent evaporates from the surface of the sample droplet. Is promoted and the droplet size is reduced. When these droplets are introduced into the plasma, the solvent rapidly evaporates and decomposes. However, if the droplet size is small, the number of solvent molecules contained in the droplet is small. For example, when the solvent is water, There is an effect that the reaction probability between the analysis target element and oxygen generated from water is reduced, and the generation of oxide is suppressed. It should be noted here that even if the absolute amount of the solvent introduced into the plasma is the same, the solvent is introduced as a vapor in a state of being uniformly diffused in the carrier gas, and there is a droplet containing the element to be analyzed. In the case of introduction as an element, the number of solvent molecules in the minute region in the vicinity where the element to be analyzed exists in the plasma is smaller in the former, so that the generation of interfering components such as oxides is suppressed. It is. Even in the type shown in FIGS. 1A and 1B, the auxiliary gas is actually introduced at a lower rate in the plasma center than the carrier gas. There is also an effect that the absolute amount of the solvent introduced into the plasma central portion to be introduced is reduced.

図２は、溶媒蒸気をトーチ外に排出するための流路が有るもののうち、減圧して排気するタイプのものである。このタイプにおいては、排気用接続管７を真空ポンプと接続しておけば、管状透過膜４を透過した溶媒蒸気は、排気用流路５に入り、インジェクターチューブ側面にあけられた接続口６を通して、排気用接続管７から真空ポンプへと吸引除去される。排気用流路５としては、インジェクターチューブ３の内壁面に彫られた溝面と、インジェクターチューブ内壁面に密着して配された管状透過膜４とによって囲まれた空隙があげられる。溝は、直線状或いはスパイラル状とするのが製作上容易であるが、減圧したときにガスが漏れることなく、かつ管状透過膜４を支持する機能を失わないものであればこれらに限定されるものではない。また、上記の機能を有するものであれば、溝状構造物でなくとも、ガラス、セラミックス、金属、炭素、プラスチック等の粒子状物質若しくは繊維状物質を焼結、接着、融着又は圧着して作製した成形体で内部にガスが流れる空隙を有するものであってもよい。インジェクターチューブ３の材質としては、ガラス、セラミックス等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、剛性、耐熱性、耐酸性があり、かつ微量分析に必要とされる清浄な材質であれば使用できる。図２（ｂ）及び（ｃ）は、図２（ａ）のａ−ａ線での断面図を表したものであり、図２（ｂ）の斜線部分が溝状構造物や焼結体等を、図２（ｃ）のインジェクターチューブ３の白抜きの部分がＶ字状の溝を示している。 FIG. 2 shows a type in which there is a flow path for discharging the solvent vapor out of the torch, and the pressure is reduced and exhausted. In this type, if the exhaust connection pipe 7 is connected to a vacuum pump, the solvent vapor that has permeated through the tubular permeable membrane 4 enters the exhaust flow path 5 and passes through the connection port 6 opened on the side of the injector tube. Then, the suction connection pipe 7 is removed by suction to the vacuum pump. Examples of the exhaust flow path 5 include a space surrounded by a groove surface carved on the inner wall surface of the injector tube 3 and a tubular permeable membrane 4 disposed in close contact with the inner wall surface of the injector tube. It is easy to manufacture the groove in a straight line shape or a spiral shape. However, the groove is limited to these as long as the gas does not leak when decompressed and the function of supporting the tubular permeable membrane 4 is not lost. It is not a thing. Moreover, as long as it has the above-mentioned function, it is possible to sinter, bond, fuse, or press-bond particulate materials or fibrous materials such as glass, ceramics, metal, carbon, plastic, etc. The formed body may have a gap through which gas flows. Examples of the material of the injector tube 3 include glass and ceramics. However, the material is not limited to these, and any material can be used as long as it is rigid, heat resistant, acid resistant, and is a clean material required for microanalysis. Can be used. 2 (b) and 2 (c) are cross-sectional views taken along the line aa in FIG. 2 (a), and the hatched portion in FIG. 2 (b) is a grooved structure, a sintered body, or the like. The white portion of the injector tube 3 in FIG. 2C shows a V-shaped groove.

図３は、パージガス流路があるタイプのものである。パージガス流路は、主に三つの部分から構成される。一つ目は、パージガス内側流路１１で、インジェクターチューブ本体部８の内壁面に彫られた溝面と、インジェクターチューブ本体部内壁面に密着して配された管状透過膜４とによって囲まれた空隙である。二つ目は、パージガス外側流路１０で、インジェクターチューブ本体部８の外壁面に彫られた溝面と、インジェクターチューブ本体部外壁面に密着して配されたインジェクターチューブ外套管１３とによって囲まれた空隙である。三つ目は、パージガス連結用流路１２で、インジェクターチューブ本体部８の先端面に形成されたドーナツ状の穴面と、インジェクターチューブ先端部基底面とによって囲まれた空隙である。これら３つのパージガス流路を流れるパージガスが漏れないようにするためには、管状透過膜４及びインジェクターチューブ外套管１３をインジェクターチューブ本体部先端面２０より延伸させておき、この延伸部分に、インジェクターチューブ先端部９を密着させて固定しておくとよい。なお、これらの溝は、直線状或いはスパイラル状とするのが製作上容易であるが、パージガスを流したときにガスが漏れることなく、かつ管状透過膜４を支持する機能を失わないものであればこれらに限定されるものではない。また、上記の機能を有するものであれば、溝状構造物でなくとも、ガラス、セラミックス、金属、炭素、プラスチック等の粒子状物質若しくは繊維状物質を焼結、接着、融着又は圧着して作製した成形体で内部にガスが流れる空隙を有するものであってもよい。インジェクターチューブ本体部８の材質としては、ガラス、セラミックス、金属、炭素、プラスチック等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、剛性及び耐酸性があるものであれば使用できる。インジェクターチューブ先端部９の材質としては、ガラス、セラミックス等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、剛性、耐熱性、耐酸性があり、かつ微量分析に必要とされる清浄な材質であれば使用できる。 FIG. 3 shows a type having a purge gas flow path. The purge gas flow path is mainly composed of three parts. The first is a purge gas inner channel 11, which is a gap surrounded by a groove surface carved on the inner wall surface of the injector tube main body portion 8 and a tubular permeable membrane 4 arranged in close contact with the inner wall surface of the injector tube main body portion. It is. The second is a purge gas outer flow path 10 surrounded by a groove surface carved on the outer wall surface of the injector tube main body 8 and an injector tube outer tube 13 arranged in close contact with the outer wall surface of the injector tube main body portion. Voids. The third is the purge gas connection channel 12, which is a space surrounded by a donut-shaped hole surface formed on the distal end surface of the injector tube main body 8 and the injector tube distal end portion base surface. In order to prevent the purge gas flowing through these three purge gas flow paths from leaking, the tubular permeable membrane 4 and the injector tube outer tube 13 are extended from the distal end surface 20 of the injector tube main body, and the injector tube is connected to the extended portion. It is advisable to fix the tip 9 in close contact. It is easy to manufacture these grooves in a straight or spiral shape, but the groove does not leak when purge gas is flowed and does not lose the function of supporting the tubular permeable membrane 4. However, it is not limited to these. Moreover, as long as it has the above-mentioned function, it is possible to sinter, bond, fuse, or press-bond particulate materials or fibrous materials such as glass, ceramics, metal, carbon, plastic, etc. The formed body may have a gap through which gas flows. Examples of the material of the injector tube main body 8 include glass, ceramics, metal, carbon, plastic, and the like. However, the material is not limited to these, and any material having rigidity and acid resistance can be used. The material of the injector tube tip 9 includes glass, ceramics, etc., but is not limited to these, and is a clean material that has rigidity, heat resistance, acid resistance and is required for microanalysis. If you can use it.

パージガス流路を有するタイプにおいては、管状透過膜４を透過してパージガス内側流路１１に移動した溶媒蒸気は、パージガス外側流路１０に接続されたパージガス外側接続管１４から導入されたパージガスによって押し出され、パージガス内側流路１１に接続されたパージガス内側接続管１５からトーチの外に排除すること、又は管状透過膜４を透過してパージガス内側流路１１に移動した溶媒蒸気は、パージガス内側流路１１に接続されたパージガス内側接続管１５から導入されたパージガスによって押し出され、パージガス外側流路１０に接続されたパージガス外側接続管１４からトーチの外に排除することが可能である。 In the type having the purge gas flow path, the solvent vapor that has passed through the tubular permeable membrane 4 and moved to the purge gas inner flow path 11 is pushed out by the purge gas introduced from the purge gas outer connection pipe 14 connected to the purge gas outer flow path 10. The solvent vapor removed from the purge gas inner connecting pipe 15 connected to the purge gas inner flow path 11 to the outside of the torch or having passed through the tubular permeable membrane 4 and moved to the purge gas inner flow path 11 becomes the purge gas inner flow path. 11 and the purge gas introduced from the purge gas inner connecting pipe 15 connected to the pipe 11, and purged from the purge gas outer connecting pipe 14 connected to the purge gas outer flow path 10 outside the torch.

図３（ｂ）及び（ｃ）は図３（ａ）のａ−ａ線での断面図を表したものであり、図２（ｂ）の斜線部分が溝状構造物や焼結体等を、図２（ｃ）のインジェクターチューブ３の白抜きの部分がＶ字状の溝を示している。 3 (b) and 3 (c) are cross-sectional views taken along the line aa in FIG. 3 (a). The hatched portion in FIG. 2 (b) indicates a grooved structure, a sintered body, or the like. The white portion of the injector tube 3 in FIG. 2C shows a V-shaped groove.

図２又は図３に示した溶媒蒸気を排出するための流路が有るタイプのトーチにおいては、プラズマに導入される溶媒の量が大幅に減少するため、図１に示されるタイプのものに比べて、さらに溶媒に起因する妨害を少なくすることができる。従って、例えば、溶媒が水の場合、酸化物が生成される割合を大幅に低下することが可能である。 In the type of torch having a flow path for exhausting the solvent vapor shown in FIG. 2 or FIG. 3, the amount of the solvent introduced into the plasma is greatly reduced. Thus, the interference caused by the solvent can be further reduced. Therefore, for example, when the solvent is water, it is possible to greatly reduce the rate at which oxides are generated.

本願発明の誘導結合プラズマトーチは、インジェクターチューブ３に接続されているインジェクターチューブ接続管１７、又はインジェクターチューブホルダー１８を電熱線ヒーター又は赤外線ヒーターで加熱することによって、或いは高温のパージガスをパージガス外側接続管１４又はパージガス内側接続管１５から導入してインジェクターチューブ本体部８及び管状透過膜４を加熱することによって、管状透過膜４に導入されるキャリヤーガスの温度を上げることによって、試料液滴から溶媒の蒸発を促進させて、脱溶媒効率を向上させることも可能である。 The inductively coupled plasma torch according to the present invention is such that the injector tube connecting tube 17 or the injector tube holder 18 connected to the injector tube 3 is heated by a heating wire heater or an infrared heater, or a high temperature purge gas is connected to the purge gas outer connecting tube. 14 or the purge gas inside connecting pipe 15 and heating the injector tube main body 8 and the tubular permeable membrane 4 to raise the temperature of the carrier gas introduced into the tubular permeable membrane 4, thereby It is also possible to improve evaporation efficiency by promoting evaporation.

以下、実施例を示して本願発明をさらに詳細かつ具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail and specifically with reference to examples.

図２に示すタイプのトーチの実施例を示す。インジェクターチューブ壁面に加工を施す必要があることから、インジェクターチューブの取り外しが可能なものを作製した。インジェクターチューブは加工後、インジェクターチューブホルダー１８に挿し込みＯ−リング１６によって固定した。また、インジェクターチューブホルダー１８は、中間管２に挿し込みＯ−リング１９によって固定した。インジェクターチューブ３は、外径１０ｍｍ、内径４ｍｍ、長さ１２０ｍｍの石英ガラスを使用した。内壁面には深さ１．０ｍｍのＶ字溝を４本スパイラル状に彫り、排気用流路５とした。管状透過膜４として内径３．８ｍｍ、外径４ｍｍ、長さ１０５ｍｍのポリイミド製チューブをインジェクターチューブ３に密着するように装着した。また、インジェクターチューブ３の内壁に、基底面２１から約５ｍｍの位置に、幅３ｍｍ、深さ１ｍｍの溝を彫り、内壁に彫られた４本のスパイラル状の溝を流れてきた排気ガスを集めるための排気ガス集束用溝２３を作製した。この排気ガス集束用溝２３の一箇所に、さらに接続口６として内径２ｍｍの穴をあけ、排気用接続管７に接続し、排気用接続管７を真空ポンプに接続した。インジェクターチューブ３はテーパーをつけ、プラズマに面する部分は内径２．５ｍｍ、外径５ｍｍとした。また、中間管２のプラズマに面する部分は内径１４ｍｍ、外径１６ｍｍ、外側管の内径は１８ｍｍ、外径は２０ｍｍと、通常の誘導結合プラズマ発光法及び誘導結合プラズマ質量分析法で使用されているものと同じサイズとした。なお、ここに記したトーチの寸法、材質はこれらに限定されるものではない。 3 shows an embodiment of a torch of the type shown in FIG. Since it was necessary to process the injector tube wall surface, the injector tube was made removable. After processing, the injector tube was inserted into the injector tube holder 18 and fixed with an O-ring 16. The injector tube holder 18 was inserted into the intermediate tube 2 and fixed with an O-ring 19. As the injector tube 3, quartz glass having an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 4 mm, and a length of 120 mm was used. Four V-shaped grooves having a depth of 1.0 mm were carved in a spiral shape on the inner wall surface to form an exhaust passage 5. A polyimide tube having an inner diameter of 3.8 mm, an outer diameter of 4 mm, and a length of 105 mm was attached as the tubular permeable membrane 4 so as to be in close contact with the injector tube 3. Further, a groove having a width of 3 mm and a depth of 1 mm is carved on the inner wall of the injector tube 3 at a position of about 5 mm from the base surface 21, and the exhaust gas flowing through the four spiral grooves carved on the inner wall is collected. An exhaust gas focusing groove 23 was prepared. A hole having an inner diameter of 2 mm was further drilled as a connection port 6 in one portion of the exhaust gas focusing groove 23, connected to the exhaust connection pipe 7, and the exhaust connection pipe 7 was connected to a vacuum pump. The injector tube 3 was tapered, and the portion facing the plasma had an inner diameter of 2.5 mm and an outer diameter of 5 mm. Further, the portion of the intermediate tube 2 facing the plasma has an inner diameter of 14 mm and an outer diameter of 16 mm, and the outer tube has an inner diameter of 18 mm and an outer diameter of 20 mm, and is used in ordinary inductively coupled plasma emission method and inductively coupled plasma mass spectrometry. The same size as that of The dimensions and materials of the torch described here are not limited to these.

図３に示すタイプのトーチの実施例を示す。インジェクターチューブ壁面に加工を施す必要があることから、インジェクターチューブの取り外しが可能なものを作製した。インジェクターチューブは加工後、インジェクターチューブホルダー１８に挿し込みＯ−リング１６によって固定した。また、インジェクターチューブホルダー１８は中間管２に挿し込みＯ−リング１９によって固定した。インジェクターチューブ本体部８は外径１０ｍｍ、内径４ｍｍ、長さ１００ｍｍのＰＥＥＫ製（ポリエーテルエーテルケトン、Ｖｉｃｔｒｅｘｐｌｃ、登録商標）を使用した。内壁面には深さ１．０ｍｍのＶ字溝を４本スパイラル状に彫り、パージガス内側流路１１とした。また、外壁面には深さ１．０ｍｍのＶ字溝を４本スパイラル状に彫り、パージガス外側流路１０とした。インジェクターチューブ本体部８の先端面２０には内径５．０ｍｍ、外径９．０ｍｍ、深さ１ｍｍのドーナツ状の穴を掘り、パージガス連結用流路１２とした。管状透過膜４として内径３．８ｍｍ、外径４ｍｍ、長さ１０５ｍｍのポリイミド製チューブをインジェクターチューブ本体部８の先端面２０から約５ｍｍ延伸するように密着させた。また、インジェクターチューブ外套管１３として内径１０ｍｍ、外径１１．５ｍｍ、長さ８０ｍｍのＰＥＥＫ製チューブをインジェクターチューブ本体部８の先端面２０から約５ｍｍ延伸するように密着させ、この延伸部分に石英ガラス製のインジェクターチューブ先端部９を嵌め込み、インジェクターチューブ本体部８の先端面（上記の深さ１ｍｍの穴を掘ったときに残された周縁部の先端面）と接合させた。 An embodiment of a torch of the type shown in FIG. 3 is shown. Since it was necessary to process the injector tube wall surface, the injector tube was made removable. After processing, the injector tube was inserted into the injector tube holder 18 and fixed with an O-ring 16. The injector tube holder 18 was inserted into the intermediate tube 2 and fixed with an O-ring 19. The injector tube body 8 was made of PEEK (polyetheretherketone, Victrex plc, registered trademark) having an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 4 mm, and a length of 100 mm. Four V-shaped grooves having a depth of 1.0 mm were carved in a spiral shape on the inner wall surface to form a purge gas inner flow path 11. Further, four V-shaped grooves having a depth of 1.0 mm were carved into a spiral shape on the outer wall surface to form a purge gas outer flow path 10. A donut-shaped hole having an inner diameter of 5.0 mm, an outer diameter of 9.0 mm, and a depth of 1 mm was dug in the distal end surface 20 of the injector tube main body 8 to form a purge gas connection flow path 12. As the tubular permeable membrane 4, a polyimide tube having an inner diameter of 3.8 mm, an outer diameter of 4 mm, and a length of 105 mm was brought into close contact with the distal end surface 20 of the injector tube main body 8 so as to extend about 5 mm. Further, a PEEK tube having an inner diameter of 10 mm, an outer diameter of 11.5 mm, and a length of 80 mm is closely attached as the injector tube mantle tube 13 so as to extend about 5 mm from the distal end surface 20 of the injector tube main body 8, and quartz glass is attached to the extended portion. A manufactured injector tube tip 9 was fitted and joined to the tip surface of the injector tube main body 8 (the tip surface of the peripheral portion left when the 1 mm deep hole was dug).

また、インジェクターチューブ本体部８の内壁に、基底面２１から約５ｍｍの位置に、幅３ｍｍ、深さ１ｍｍの溝を彫り、内壁に彫られた４本のスパイラル状の溝を流れてきたパージガスを集める又は配るためのパージガス集配用溝２２を作製した。このパージガス集配用溝２２の一箇所に、さらに接続口６として内径２ｍｍの穴をあけ、パージガス内側接続管１５に接続した。インジェクターチューブ先端部９はテーパーをつけ、プラズマに面する部分は内径２．５ｍｍ、外径５ｍｍとした。また、中間管２のプラズマに面する部分は内径１４ｍｍ、外径１６ｍｍ、外側管の内径は１８ｍｍ、外径は２０ｍｍと、通常の誘導結合プラズマ発光法及び誘導結合プラズマ質量分析法で使用されているものと同じサイズとした。なお、ここに記したトーチの寸法、材質はこれらに限定されるものではない。 In addition, a groove having a width of 3 mm and a depth of 1 mm is carved on the inner wall of the injector tube body 8 at a position of about 5 mm from the base surface 21, and the purge gas flowing through the four spiral grooves carved on the inner wall A purge gas collecting / growing groove 22 for collecting or distributing was prepared. A hole with an inner diameter of 2 mm was further drilled as a connection port 6 at one place of the purge gas collection and delivery groove 22 and connected to the purge gas inner connection pipe 15. The injector tube tip 9 is tapered, and the portion facing the plasma has an inner diameter of 2.5 mm and an outer diameter of 5 mm. Further, the portion of the intermediate tube 2 facing the plasma has an inner diameter of 14 mm and an outer diameter of 16 mm, and the outer tube has an inner diameter of 18 mm and an outer diameter of 20 mm, and is used in ordinary inductively coupled plasma emission method and inductively coupled plasma mass spectrometry. The same size as that of The dimensions and materials of the torch described here are not limited to these.

本願発明は、霧化された溶液試料を誘導結合プラズマ発光分析法又は誘導結合プラズマ質量分析法によって分析する際、プラズマに導入される直前に、試料の溶媒蒸気を除去することによって、溶媒による妨害を除去し、分析対象成分の高感度化を実現するための装置に関するものである。誘導結合プラズマ発光分析法及び誘導結合プラズマ質量分析法は、鉄鋼、非鉄金属、半導体、石油、ナノ材料等の工業分析、及び環境分析等において広範に使用されており、本願発明は、これらの分析において、従来問題となっていた妨害の除去、高感度化に効果があることから、広く利用される可能性がある。 When analyzing an atomized solution sample by inductively coupled plasma optical emission spectrometry or inductively coupled plasma mass spectrometry, the present invention removes the solvent vapor of the sample immediately before being introduced into the plasma, thereby preventing interference by the solvent. The present invention relates to an apparatus for realizing high sensitivity of components to be analyzed. Inductively coupled plasma emission spectrometry and inductively coupled plasma mass spectrometry are widely used in industrial analysis and environmental analysis of steel, non-ferrous metals, semiconductors, petroleum, nanomaterials, etc. However, there is a possibility that it is widely used because it is effective in removing interference and increasing sensitivity, which has been a problem in the past.

（ａ）はインジェクターチューブが溶媒蒸気透過材から形成された誘導結合プラズマトーチの概略図、（ｂ）は多孔性インジェクターチューブの内側に管状透過膜を密着させた誘導結合プラズマトーチの概略図。(A) is a schematic diagram of an inductively coupled plasma torch in which an injector tube is formed from a solvent vapor permeable material, and (b) is a schematic diagram of an inductively coupled plasma torch in which a tubular permeable membrane is adhered to the inside of a porous injector tube. （ａ）は溶媒蒸気を減圧して排気するタイプの誘導結合プラズマトーチの概略図、（ｂ）は（ａ）のａ−ａ線での断面図、（ｃ）は排気用流路がＶ字状の溝である場合の（ａ）のａ−ａ線での断面図。(A) is a schematic diagram of an inductively coupled plasma torch of the type that depressurizes and evacuates solvent vapor, (b) is a cross-sectional view taken along line aa of (a), and (c) is a V-shaped exhaust passage. Sectional drawing in the aa line | wire of (a) in the case of a groove | channel. （ａ）は溶媒蒸気をパージガスによって排気するタイプの誘導結合プラズマトーチの概略図、（ｂ）は（ａ）のａ−ａ線での断面図、（ｃ）はパージガス内側流路及びパージガス外側流路がＶ字状の溝である場合の（ａ）のａ−ａ線での断面図。(A) is a schematic view of an inductively coupled plasma torch of the type in which solvent vapor is exhausted by a purge gas, (b) is a cross-sectional view taken along line aa of (a), and (c) is a purge gas inner flow path and a purge gas outer flow. Sectional drawing in the aa line | wire of (a) in case a path | route is a V-shaped groove | channel.

符号の説明Explanation of symbols

１外側管
２中間管
３インジェクターチューブ
４管状透過膜
５排気用流路
６接続口
７排気用接続管
８インジェクターチューブ本体部
９インジェクターチューブ先端部
１０パージガス外側流路
１１パージガス内側流路
１２パージガス連結用流路
１３インジェクターチューブ外套管
１４パージガス外側接続管
１５パージガス内側接続管
１６Ｏ−リング
１７インジェクターチューブ接続管
１８インジェクターチューブホルダー
１９Ｏ−リング
２０インジェクターチューブ本体部先端面
２１インジェクターチューブ本体部基底面
２２パージガス集配用溝
２３排気ガス集束用溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer pipe | tube 2 Intermediate pipe 3 Injector tube 4 Tubular permeable membrane 5 Exhaust flow path 6 Connection port 7 Exhaust connection pipe 8 Injector tube main-body part 9 Injector tube front-end | tip 10 Purge gas outer flow path 11 Purge gas inner flow path 12 For purge gas connection Flow path 13 Injector tube outer tube 14 Purge gas outer connecting tube 15 Purge gas inner connecting tube 16 O-ring 17 Injector tube connecting tube 18 Injector tube holder 19 O-ring 20 Injector tube main body front end surface 21 Injector tube main body base bottom surface 22 Purge gas Collecting and delivering groove 23 Exhaust gas focusing groove

Claims

誘導結合プラズマトーチであって、該トーチは、プラズマガスを流すための外側管、補助ガスを流すための中間管及び霧化試料運搬用のキャリヤーガスを流すためのインジェクターチューブから成り、該インジェクターチューブの全部又は該インジェクターチューブの該キャリヤーガスと接する一部若しくは全部が霧化試料の溶媒蒸気を透過する溶媒蒸気透過材から成ることを特徴とする誘導結合プラズマトーチ。 An inductively coupled plasma torch comprising an outer tube for flowing a plasma gas, an intermediate tube for flowing an auxiliary gas, and an injector tube for flowing a carrier gas for carrying an atomized sample. Or an inductively coupled plasma torch characterized in that a part or all of the injector tube in contact with the carrier gas is made of a solvent vapor transmitting material that transmits the solvent vapor of the atomized sample.

前記溶媒蒸気透過材を透過した溶媒蒸気を前記誘導結合プラズマトーチの外へ排除するための排気用流路を有することを特徴とする請求項１に記載の誘導結合プラズマトーチ。 2. The inductively coupled plasma torch according to claim 1, further comprising an exhaust passage for removing the solvent vapor that has passed through the solvent vapor permeable material to the outside of the inductively coupled plasma torch.

前記溶媒蒸気透過材は、管状透過膜であり、前記排気用流路は、該管状透過膜とインジェクターチューブ内壁面との間に形成された空隙であって、該空隙が該インジェクターチューブ側面にあけられた接続口を介して排気用接続管に接続され、該排気用接続管は、真空ポンプに接続されており、該管状透過膜を透過して該排気用流路に移動した溶媒蒸気が真空ポンプに吸引されて該排気用接続管からトーチの外に排除されることを特徴とする請求項２に記載の誘導結合プラズマトーチ。 The solvent vapor permeable material is a tubular permeable membrane, and the exhaust passage is a gap formed between the tubular permeable membrane and an inner wall surface of the injector tube, and the gap is formed in a side surface of the injector tube. The exhaust connection pipe is connected to a vacuum pump through the connected connection port, and the solvent vapor that has permeated through the tubular permeable membrane and moved to the exhaust flow path is evacuated. The inductively coupled plasma torch according to claim 2, wherein the inductively coupled plasma torch is sucked by a pump and removed from the exhaust connecting pipe to the outside of the torch.

前記排気用流路は、前記インジェクターチューブ内壁面の一部に彫られた溝面及び前記インジェクターチューブ内壁面に密着して配された前記管状透過膜によって囲まれた空隙であって、減圧したときに前記キャリヤーガスが該排気用流路に漏れることがないよう、該管状透過膜が該排気用流路及び該インジェクターチューブ側面にあけられた前記接続口より両端に向かって延伸していることを特徴とする請求項３に記載の誘導結合プラズマトーチ。 The exhaust passage is a space surrounded by a groove surface carved in a part of the inner wall surface of the injector tube and the tubular permeable membrane disposed in close contact with the inner wall surface of the injector tube, and when the pressure is reduced In order to prevent the carrier gas from leaking into the exhaust passage, the tubular permeable membrane is extended toward both ends from the connection port formed in the exhaust passage and the side of the injector tube. The inductively coupled plasma torch according to claim 3.

前記排気用流路は、前記インジェクターチューブ内壁面の一部に配された、ガラス、セラミックス、金属、炭素若しくはプラスチックのうちの少なくとも一種類からなる粒子状物質又は繊維状物質を焼結、接着、融着若しくは圧着して作製した成形体内部の空隙であって、減圧したときに前記キャリヤーガスが該排気用流路に漏れることがないよう、該管状透過膜が該排気用流路及び該インジェクターチューブ側面にあけられた前記接続口より両端に向かって延伸していることを特徴とする請求項３に記載の誘導結合プラズマトーチ。 The exhaust passage is disposed on a part of the inner wall surface of the injector tube, and sinters and bonds a particulate substance or a fibrous substance made of at least one of glass, ceramics, metal, carbon or plastic, A void inside the molded body produced by fusion bonding or pressure bonding, and the tubular permeable membrane prevents the carrier gas from leaking into the exhaust passage when the pressure is reduced. The inductively coupled plasma torch according to claim 3, wherein the inductively coupled plasma torch extends toward both ends from the connection port formed in a side surface of the tube.

前記溶媒蒸気透過材を透過した溶媒蒸気を前記誘導結合プラズマトーチの外へ排除するためのパージガス流路を有することを特徴とする請求項１に記載の誘導結合プラズマトーチ。 2. The inductively coupled plasma torch according to claim 1, further comprising a purge gas flow path for removing the solvent vapor transmitted through the solvent vapor permeable material to the outside of the inductively coupled plasma torch.

前記溶媒蒸気透過材は、管状透過膜であって、前記パージガス流路が該管状透過膜とインジェクターチューブ本体部の内壁面との間に形成された内側流路及び該インジェクターチューブ本体部の外壁面とその外側に配されたインジェクターチューブ外套管との間に形成された外側流路並びに該インジェクターチューブ本体部の先端面に該内側流路と該外側流路を接続するために形成された連結用流路からなり、該管状透過膜を透過して該内側流路に移動した溶媒蒸気が該外側流路に接続されたパージガス外側接続管から導入されたパージガスによって押し出され、該内側流路に接続されたパージガス内側接続管からトーチの外に排除され、又は該管状透過膜を透過して該内側流路に移動した溶媒蒸気が該内側流路に接続されたパージガス内側接続管から導入されたパージガスによって押し出され、該外側流路に接続されたパージガス外側接続管からトーチの外に排除されることを特徴とする請求項６に記載の誘導結合プラズマトーチ。 The solvent vapor permeable material is a tubular permeable membrane, and the purge gas flow channel is formed between the tubular permeable membrane and the inner wall surface of the injector tube main body portion, and the outer wall surface of the injector tube main body portion. And an outer flow path formed between the outer tube and an injector tube outer tube disposed on the outer side thereof, and a coupling formed to connect the inner flow path and the outer flow path to the distal end surface of the injector tube main body. Solvent vapor, which is formed of a flow path, passes through the tubular permeable membrane and moves to the inner flow path, is pushed out by the purge gas introduced from the purge gas outer connection pipe connected to the outer flow path, and is connected to the inner flow path The purge gas inside connected to the inner flow path is removed from the purge gas inner connection pipe to the outside of the torch or moved to the inner flow path through the tubular permeable membrane. Inductively coupled plasma torch as claimed in claim 6, characterized in that extruded by the introduced purge gas connection pipe, it is excluded from the purge gas outer connecting pipe connected to the outer flow path out of the torch.

前記内側流路は、前記インジェクターチューブ本体部内壁面の一部に彫られた溝面及び前記インジェクターチューブ本体部内壁面に密着して配された前記管状透過膜によって囲まれた空隙であり、前記外側流路は、前記インジェクターチューブ本体部外壁面の一部に形成された溝面と前記インジェクターチューブ本体部外壁面に密着して配された前記インジェクターチューブ外套管によって囲まれた空隙であり、前記連結用流路は、前記インジェクターチューブ本体部の先端面に形成されたドーナツ状の穴面とインジェクターチューブ先端部基底面によって囲まれた空隙であって、該管状透過膜及び該インジェクターチューブ外套管が該インジェクターチューブ本体部より延伸しており、この延伸部分に該インジェクターチューブ先端部が固定されていることを特徴とする請求項７に記載の誘導結合プラズマトーチ。 The inner flow path is a space surrounded by a groove surface carved on a part of the inner wall surface of the injector tube main body and the tubular permeable membrane arranged in close contact with the inner wall surface of the injector tube main body, The path is a gap surrounded by a groove surface formed in a part of the outer wall surface of the injector tube main body and the injector tube outer tube arranged in close contact with the outer wall surface of the injector tube main body, The flow path is a space surrounded by a donut-shaped hole surface formed on the distal end surface of the injector tube main body portion and a bottom surface of the injector tube distal end portion, and the tubular permeable membrane and the injector tube outer tube are the injector. It extends from the tube body, and the end of the injector tube is fixed to this extended part. Inductively coupled plasma torch as claimed in claim 7, characterized in that it is.

前記内側流路は、前記インジェクターチューブ本体部内壁面の一部に配されたガラス、セラミックス、金属、炭素若しくはプラスチックのうちの少なくとも一種類からなる粒子状物質又は繊維状物質を焼結、接着、融着若しくは圧着して作製した成形体内部の空隙であることを特徴とする請求項７に記載の誘導結合プラズマトーチ。 The inner flow path sinters, bonds, and melts a particulate material or fibrous material made of at least one of glass, ceramics, metal, carbon, or plastic disposed on a part of the inner wall surface of the injector tube body. 8. The inductively coupled plasma torch according to claim 7, wherein the inductively coupled plasma torch is a void inside a molded body produced by being attached or pressure-bonded.

前記溶媒蒸気透過材は、水蒸気透過材又は有機溶媒透過材であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の誘導結合プラズマトーチ。 The inductively coupled plasma torch according to claim 1, wherein the solvent vapor permeable material is a water vapor permeable material or an organic solvent permeable material.

前記水蒸気透過材は、多孔性ガラス、多孔性セラミックス、多孔性フッ素系ポリマー又は非多孔性水蒸気透過材であることを特徴とする請求項１０に記載の誘導結合プラズマトーチ。 The inductively coupled plasma torch according to claim 10, wherein the water vapor permeable material is porous glass, porous ceramics, a porous fluorine-based polymer, or a non-porous water vapor permeable material.