[发明专利]感应耦合等离子体装置、分光分析装置以及质量分析装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及作为激励源或者离子源来使用的感应耦合等离子体(以下，称作ICP)装置，尤其是涉及大幅降低等离子气体的使用量的ICP装置。

背景技术

ICP装置被用作发射光谱分析的激励源或者以在等离子体中产生的离子为对象的质量分析装置的离子源。以往，该ICP装置具有由石英玻璃或者陶瓷制造的多重管结构构成的等离子体炬。

图7示出了ICP发射光谱分析(ICP-OES)装置，示出了现有的ICP装置的用途的一例。等离子体炬32是同心的三重管结构，由中央的试样导入管321(将试样与载气一起导入到等离子体内)、在该试样导入管的外周具有的辅助气体管322(通过辅助气体管端部使等离子体上升)以及在该辅助气体管的外周具有的等离子气体管323构成。此外，在试样导入管321的上部被等离子气体管323包围的区域是被称作生成等离子体的等离子体室的部分。此外，在感应线圈312和等离子体用气体管323之间存在罩30。该罩30用于防止在感应线圈312和等离子气体之间发生的放电。因此，罩通常存在于感应线圈312围绕等离子体炬的区域。

另一方面，ICP装置通常使用昂贵的氩和氦作为等离子气体。过去，为了稳定地得到等离子体火焰，等离子气体的消耗量需要每分钟15～20升左右。因此正在进行研究，以抑制成为ICP装置的运行成本增加的重要因素的、等离子气体的大量消耗。

例如，提出了以下技术：在等离子体炬中，使等离子气体的喷管区域变小，使等离子气体管的外侧间壁比载气用气体管长而形成与空气的屏蔽件，此外，在该三重管的等离子气体管的外侧使冷却气体用的筒体围成同心状，使冷却气体以旋转方式流入，从而既使等离子气体筒体进行冷却而不会融化，又使等离子体火焰形成得较长而提高灵敏度(专利文献1)。此外，在用于质量分析的ICP装置中，通过形成所述屏蔽件，使等离子气体的喷管的区域变小而不减少等离子气体的流量，由此抑制等离子气体的消耗量。在该情况下，通过使在同心的三重管中的等离子气体管和辅助气体管之间形成的喷管宽度减半来使流量变成大约一半的量(非专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-194723号公报(图8)

非专利文献

非专利文献1：分析化学vol.52，No.8，pp.559-568，2003年，日本分析化学会

发明内容

但是，第一，在加长等离子体用气体管而具有屏蔽效果、避免空气卷入到等离子体火焰的情况下，当由于析出物附着于与等离子体火焰相对的内表面而无法进行测光时、或者当由于热的影响而在该等离子体用气体管的部分产生破裂时，需要更换各等离子体炬，不但产生繁琐作业，还产生由于等离子体炬的昂贵而导致的不经济的问题。

第二，为了解决上述问题而采用具有包围等离子体火焰的程度的长度且相对于等离子体炬独立的圆筒型的罩，也会产生在点燃等离子体时发生异常放电的新问题。

为了同时解决上述第一和第二问题，本发明的ICP装置的特征在于，具有：导入试样的试样导入部；等离子体炬，其为由载气用的内管、辅助气体用的中间管以及等离子气体用的外管构成的同心的三重管结构，在一端部具有内管的气体导入部、中间管的气体导入部以及外管的气体导入部，另一端部为开口状态；圆筒形状的罩，其与等离子体炬是分离的，具有足够包围到生成的等离子体火焰的前端部的高度，且该罩被配置成间隔开规定的距离地外嵌在所述等离子体炬上；感应线圈，其以包围等离子体火焰形成的、在等离子体炬的开口端附近的等离子体生成区域的方式，外嵌地配置在罩上；气体控制部，其控制载气、辅助气体以及等离子气体；以及校正气体导入机构，其将用于校正等离子气体的流路的校正气体导入到在罩的内表面和外管的外表面之间形成的间隙部。

此外，在本发明的ICP装置中，所述校正气体导入机构具有喷出校正气体的毛细管，该毛细管的喷出侧端部配置为朝向罩的固定侧端部的间隙部。或者，所述校正气体导入机构具有校正气体用的流路，该流路沿着等离子体炬的气体导入部侧的间隙部的一部分或者全部而配置，且沿着该间隙部的部分的一部分或者全部为开口状态。

此外，在本发明的ICP装置中，所述毛细管或者所述流路使导入校正气体一侧的端部与从气体控制部的连接到外管的气体流路的中途分支的气体流路连接，使得校正气体与等离子气体的增减联动地增/减。

此外，罩的特征在于具有一个或者多个用于测光的槽或者孔。

此外，本发明的ICP装置用于分光分析装置或者质谱法装置。