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JP6733432B2 - Inductively coupled plasma mass spectrometry method - Google Patents
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Description

この発明は、誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて、連続して高精度に試料を分析することが可能な誘導結合プラズマ質量分析方法に関するものである。 The present invention relates to an inductively coupled plasma mass spectrometry method capable of continuously and highly accurately analyzing a sample by using an inductively coupled plasma mass spectrometer.

誘導結合プラズマを用いた質量分析方法(以下、ICP−MSと称することがある)は、質量分析計に導入するイオン化源として誘導結合プラズマを用いたものであり、現在知られている元素の分析方法の中でも、最も高感度に定量、定性分析が可能な分析方法の1つである。 A mass spectrometric method using inductively coupled plasma (hereinafter, sometimes referred to as ICP-MS) uses inductively coupled plasma as an ionization source to be introduced into a mass spectrometer, and analyzes currently known elements. Among the methods, it is one of the most sensitive analytical methods that enables quantitative and qualitative analysis.

ICP−MSは、アルゴンなどのキャリアガス中に試料液を噴霧して試料を含むミストを生成し、プラズマ装置によって構成成分を熱励起によりイオン化する。そして、イオン化された分析対象成分を含む構成成分を、円錐状の金属先端に細孔を有するサンプラーによって、真空状態の質量分析部に導入する。質量分析部は、集束レンズ、二重収束型質量分離部や四重極フィルターなどの質量分離装置、および検出器を備え、電気量として質量数に応じたイオンを計測する。この電気量と試料の濃度との関係より、試料中の目的成分の定量を行う(例えば、特許文献1を参照)。 The ICP-MS sprays a sample solution into a carrier gas such as argon to generate a mist containing the sample, and ionizes the constituent components by thermal excitation with a plasma device. Then, the constituent components including the ionized component to be analyzed are introduced into the mass spectrometric section in a vacuum state by a sampler having a conical metal tip with pores. The mass spectrometric unit includes a focusing lens, a mass separation device such as a double-convergence type mass separation unit and a quadrupole filter, and a detector, and measures ions according to the mass number as an electric quantity. The target component in the sample is quantified from the relationship between the amount of electricity and the concentration of the sample (for example, refer to Patent Document 1).

こうしたICP−MSを用いた分析においては、高濃度の共存主要元素(マトリックス)を含む試料を導入した場合、分析を繰り返す度に検出感度が徐々に低下するという課題がある。また、試料の分析を繰り返すことによって、試料の経路上に分析対象元素が蓄積し、分析精度が低下するという課題もある。特に、マトリクスとして高濃度(例えば0.1質量%以上)の銅を含む試料液を用いる場合、他の分析対象元素の分析精度の低下が大きいことが知られている。更に、元素の種類によって感度低下の傾向が異なる現象もみられる。このため、内標準補正を用いて分析感度の補正を行うことも難しい。 In the analysis using such ICP-MS, when a sample containing a high concentration of the coexisting main element (matrix) is introduced, there is a problem that the detection sensitivity gradually decreases each time the analysis is repeated. Further, by repeating the analysis of the sample, there is a problem that the element to be analyzed is accumulated on the path of the sample and the analysis accuracy is lowered. In particular, it is known that when a sample solution containing high concentration (for example, 0.1 mass% or more) of copper is used as a matrix, the accuracy of analysis of other elements to be analyzed is greatly reduced. Further, there is a phenomenon that the tendency of sensitivity decrease varies depending on the type of element. Therefore, it is difficult to correct the analysis sensitivity using the internal standard correction.

従来、ICP−MSを用いた試料の繰り返し分析による感度低下を防止するために、試料自体の希釈操作や、分析装置内で希ガス等によって試料ミスト生成量を低下させ、マトリックス負荷量を低下させる(以下ガス希釈)などを行うことによって、元素の蓄積量が少なくなるようにしていた。以下、これらの操作を希釈とする。 Conventionally, in order to prevent sensitivity deterioration due to repeated analysis of a sample using ICP-MS, a sample mist generation amount is reduced by a dilution operation of the sample itself or a rare gas in an analyzer, and a matrix load amount is reduced. The amount of accumulated elements was reduced by performing (hereinafter gas dilution). Hereinafter, these operations are referred to as dilution.

また、元素の蓄積による検出感度の低下を防止するために、1回の分析を行うごとに、試料の経路を長時間洗浄している。特に、サンプリングコーンやスキマーコーンなどのサンプラーは、分析装置から取り外して物理的もしくは化学的な洗浄を行っていた。 Further, in order to prevent a decrease in detection sensitivity due to the accumulation of elements, the sample path is washed for a long time each time one analysis is performed. In particular, samplers such as sampling cones and skimmer cones were removed from the analyzer for physical or chemical cleaning.

特許第4903515号公報Japanese Patent No. 4903515

しかしながら、ICP−MSによる分析において、試料の導入経路やサンプラーへの試料の付着、蓄積を軽減するために、試料液を例えば液体やガスなどで希釈してから用いると、分析対象の元素の濃度が極めて希薄になってしまい分析精度が低下してしまうという課題があった。 However, in the analysis by ICP-MS, if the sample liquid is used after being diluted with, for example, a liquid or gas in order to reduce the sample introduction route and the adhesion and accumulation of the sample on the sampler, the concentration of the element to be analyzed is reduced. However, there was a problem in that the analysis accuracy was reduced because it became extremely diluted.

また、1回の分析を行うごとにサンプラーを分析装置から取り外して洗浄を行うなどして検出感度の低下を抑制する場合、1回の分析ごとに洗浄のために長時間、分析を中断する必要があり、複数の試料を短時間で効率的に分析することが困難であるという課題があった。 In addition, when suppressing the decrease in detection sensitivity by removing the sampler from the analyzer and washing each time each analysis is performed, it is necessary to suspend the analysis for a long time for each analysis. However, there is a problem that it is difficult to efficiently analyze a plurality of samples in a short time.

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、試料を希釈せずに、連続して分析を行っても、検出感度及び分析精度の低下を抑制可能であり、かつ、複数の試料を短時間で効率的に分析することが可能な誘導結合プラズマ質量分析方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, without diluting a sample, even when performing continuous analysis, it is possible to suppress a decrease in detection sensitivity and analysis accuracy, and a plurality of It is an object of the present invention to provide an inductively coupled plasma mass spectrometry method capable of efficiently analyzing a sample in a short time.

上記課題を解決するために、本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法は、試料液を導入する試料導入部と、該試料の誘導結合プラズマを発生させるプラズマトーチを有するICP生成部と、前記試料のイオンを質量電荷比に応じて分離する質量分離部と、前記ICP生成部と質量分離部との間に配され、該試料の誘導結合プラズマを前記質量分離部に誘導する円錐形のサンプラーと、を少なくとも備えた誘導結合プラズマ質量分析装置を用いた誘導結合プラズマ質量分析方法であって、前記試料液を前記試料導入部に供給して、前記試料液の分析を行う分析工程と、塩化水素水溶液からなる第1洗浄液を用いて、前記試料導入部から前記サンプラーに至る試料液の流路を洗浄する塩酸洗浄工程と、硝酸水溶液からなる第2洗浄液を用いて、前記流路を洗浄する硝酸洗浄工程と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention comprises: a sample introducing section for introducing a sample solution; an ICP generating section having a plasma torch for generating inductively coupled plasma of the sample; A mass separation unit that separates ions according to a mass-to-charge ratio; and a conical sampler that is arranged between the ICP generation unit and the mass separation unit and that guides the inductively coupled plasma of the sample to the mass separation unit. An inductively coupled plasma mass spectrometric method using an inductively coupled plasma mass spectroscope comprising at least: an analysis step of supplying the sample solution to the sample introduction part to analyze the sample solution; and an aqueous solution of hydrogen chloride. And a nitric acid cleaning step of cleaning the flow channel with a second cleaning liquid composed of a nitric acid aqueous solution, and a step of cleaning the flow path of the sample liquid from the sample introduction part to the sampler using a first cleaning liquid composed of And a process.

本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法によれば、塩酸洗浄工程および硝酸洗浄工程の2段階の洗浄工程によって、例えば、高濃度のマトリックスを含む試料液であっても、試料液の流路(経路)に試料液の成分元素が蓄積(堆積)することを確実に防止して、質量分離装置による成分元素の分析を高感度に、かつ高精度に行うことが可能になる。これにより、例えば、定量下限を低く測定することが可能となり、高濃度のマトリックス中に含まれる極微量の元素などを精密に測定することができる。 According to the inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention, even if a sample solution containing a high-concentration matrix is used, the sample solution flow path (path It is possible to reliably prevent the constituent elements of the sample liquid from accumulating (depositing) in (), and to analyze the constituent elements by the mass separation device with high sensitivity and high accuracy. Thereby, for example, it becomes possible to measure the lower limit of quantification to be low, and it is possible to precisely measure an extremely small amount of element or the like contained in a high-concentration matrix.

また、分析工程に続けて塩酸洗浄工程および硝酸洗浄工程の2段階の洗浄工程を行うことによって、サンプラーなどを分析装置から取り外して洗浄するなどの時間のかかる洗浄手順が不要になり、複数の試料を短時間で効率的に分析することが可能になる。 In addition, by performing the two-step cleaning process of the hydrochloric acid cleaning process and the nitric acid cleaning process after the analysis process, a time-consuming cleaning procedure such as removing the sampler from the analyzer and cleaning is not required, so that multiple samples can be collected. Can be efficiently analyzed in a short time.

本発明では、前記試料導入部は、自己吸引によって前記試料液を吸引させることを特徴とする。 The present invention is characterized in that the sample introducing unit sucks the sample liquid by self-suction.

本発明では、前記第1洗浄液は、塩化水素の濃度が2質量%以上、4質量%以下の範囲であることを特徴とする。 In the present invention, the concentration of hydrogen chloride in the first cleaning liquid is in the range of 2% by mass or more and 4% by mass or less.

本発明では、前記第2洗浄液は、硝酸の濃度が2質量%以上、4質量%以下の範囲であることを特徴とする。 In the present invention, the second cleaning liquid has a nitric acid concentration of 2% by mass or more and 4% by mass or less.

本発明では、前記分析工程、前記塩酸洗浄工程、前記硝酸洗浄工程を複数回繰り返すことによって、前記試料液を連続して分析することを特徴とする。 The present invention is characterized in that the sample solution is continuously analyzed by repeating the analysis step, the hydrochloric acid cleaning step, and the nitric acid cleaning step a plurality of times.

本発明では、前記試料液は、共存主要元素として銅を0.1質量%以上含むことを特徴とする。 In the present invention, the sample liquid is characterized by containing 0.1 mass% or more of copper as a main coexisting element.

本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法によれば、試料を希釈せずに、連続して分析を行っても、検出感度及び分析精度の低下を抑制可能であり、かつ、複数の試料を短時間で効率的に分析することが可能な誘導結合プラズマ質量分析方法を提供することが可能になる。 According to the inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention, it is possible to suppress deterioration of detection sensitivity and analysis accuracy even when performing continuous analysis without diluting the sample, and for a plurality of samples in a short time. It is possible to provide an inductively coupled plasma mass spectrometric analysis method capable of performing efficient analysis with.

本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法に用いる誘導結合プラズマ質量分析装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the inductively coupled plasma mass spectrometer used for the inductively coupled plasma mass spectrometry method of this invention. 誘導結合プラズマ質量分析装置のプラズマトーチおよびサンプラーを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the plasma torch and sampler of an inductively coupled plasma mass spectrometer. 本発明誘導結合プラズマ質量分析方法を段階的に示したフローチャートである。3 is a flow chart showing a stepwise method of inductively coupled plasma mass spectrometry according to the present invention. 本発明例1の検証結果を示すグラフである。It is a graph which shows the verification result of this invention example 1. 比較例1の検証結果を示すグラフである。9 is a graph showing the verification results of Comparative Example 1. 比較例2の検証結果を示すグラフである。9 is a graph showing the verification results of Comparative Example 2. 本発明例2、比較例3の検証結果を示すグラフである。6 is a graph showing the verification results of the present invention example 2 and comparative example 3. 比較例3の検証結果を示すグラフである。9 is a graph showing the verification results of Comparative Example 3.

(誘導結合プラズマ質量分析装置)
まず最初に、本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法に用いる誘導結合プラズマ質量分析装置について説明する。
なお、本発明における「希釈」という文言は、後述するICP生成部12を通過する試料イオンの量を減らすことであり、液体を用いた希釈や、液体を用いない所謂「ドライ」方式の希釈も意味するものである。
図1は、誘導結合プラズマ質量分析装置の一例を示す構成図である。
誘導結合プラズマ質量分析装置10は、試料導入部11と、ICP生成部12と、質量分離部13と、ICP生成部12および質量分離部13の間に配されたサンプラー14と、を備えている。
(Inductively coupled plasma mass spectrometer)
First, an inductively coupled plasma mass spectrometer used in the inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention will be described.
The wording "dilution" in the present invention is to reduce the amount of sample ions passing through the ICP generation unit 12 to be described later, and the dilution using a liquid or the so-called "dry" dilution that does not use a liquid is also applicable. It is meant.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an inductively coupled plasma mass spectrometer.
The inductively coupled plasma mass spectrometer 10 includes a sample introduction unit 11, an ICP generation unit 12, a mass separation unit 13, and a sampler 14 arranged between the ICP generation unit 12 and the mass separation unit 13. ..

試料液導入部11は、試料液テーブル21、噴霧器(ネブライザー)23、スプレーチャンバー24、キャリアガス供給部25、およびこれらを接続する複数の配管27から構成されている。 The sample liquid introduction unit 11 is composed of a sample liquid table 21, a sprayer (nebulizer) 23, a spray chamber 24, a carrier gas supply unit 25, and a plurality of pipes 27 connecting these.

試料液テーブル21は、容器に収容された複数の試料液Rを保持し、任意の試料液Rに対して吸引管28を導入する。また、この試料液テーブル21には、第1洗浄液C1および第2洗浄液C2を収容した容器も保持することができる。
本実施形態における試料液Rは、共存主要元素(マトリックス)として銅(Cu)を0.1質量%以上含み、分析対象元素として各種の金属元素、非金属元素が単体ないし化合物として溶存する試料液を希釈することなく原液のまま用いている。また、第1洗浄液C1は、塩化水素(HCl)濃度が2〜4質量%の塩化水素水溶液(以下、希塩酸と称する場合がある)を用いている。また、第2洗浄液C2は、硝酸(HNO)濃度が2〜4質量%の硝酸水溶液(以下、希硝酸と称する場合がある)を用いている。
The sample liquid table 21 holds a plurality of sample liquids R contained in a container, and introduces the suction tube 28 into any sample liquid R. The sample liquid table 21 can also hold a container containing the first cleaning liquid C1 and the second cleaning liquid C2.
The sample liquid R in the present embodiment contains 0.1 mass% or more of copper (Cu) as a coexisting main element (matrix), and various metal elements and non-metal elements are dissolved as single or compound elements as analysis target elements. Is used as it is without dilution. Further, the first cleaning liquid C1 uses a hydrogen chloride aqueous solution having a hydrogen chloride (HCl) concentration of 2 to 4 mass% (hereinafter, may be referred to as diluted hydrochloric acid). Further, the second cleaning liquid C2 uses an aqueous nitric acid solution having a nitric acid (HNO 3 ) concentration of 2 to 4% by mass (hereinafter sometimes referred to as diluted nitric acid).

こうした試料液R、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2は、吸引管28を介して噴霧器23に供給される。本実施形態では、試料液R、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2は、自己吸引によって吸引される。即ち、後述する噴霧器(ネブライザー)23の先端ノズル近傍で生じる負圧によって、これら試料液R、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2の自然吸引が行われる。このため、本実施形態の誘導結合プラズマ質量分析装置10は、給液ポンプを用いないポンプレスタイプとなっている。 The sample liquid R, the first cleaning liquid C1, and the second cleaning liquid C2 are supplied to the sprayer 23 via the suction pipe 28. In this embodiment, the sample liquid R, the first cleaning liquid C1, and the second cleaning liquid C2 are sucked by self-suction. That is, the negative pressure generated in the vicinity of the tip nozzle of the sprayer (nebulizer) 23, which will be described later, causes the sample liquid R, the first cleaning liquid C1, and the second cleaning liquid C2 to be naturally sucked. Therefore, the inductively coupled plasma mass spectrometer 10 of this embodiment is a pumpless type that does not use a liquid supply pump.

噴霧器23(ネブライザー)には、試料液R、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2と、これらのエアロゾル生成のためのキャリアガスがキャリアガス供給部25から供給される。キャリアガスとしては、不活性ガスまたは大気が好ましく用いられ、本実施形態では、アルゴンガスが用いられる。噴霧器23は、試料液R、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2をエアロゾル化する。このエアロゾル化された試料液R(以下、試料ミストと称することがある)は、キャリアガス流によって運ばれ、ICP生成部12に導入される。 The sprayer 23 (nebulizer) is supplied with the sample liquid R, the first cleaning liquid C1, the second cleaning liquid C2, and a carrier gas for generating the aerosol from the carrier gas supply unit 25. An inert gas or the atmosphere is preferably used as the carrier gas, and in the present embodiment, argon gas is used. The atomizer 23 aerosolizes the sample liquid R, the first cleaning liquid C1, and the second cleaning liquid C2. The aerosolized sample liquid R (hereinafter sometimes referred to as sample mist) is carried by the carrier gas flow and introduced into the ICP generation unit 12.

噴霧器(ネブライザー)23は、その先端ノズルが、スプレーチャンバー24内に露出するように配置される。スプレーチャンバー24は、試料ミストの液滴が巡回することのできる筒状壁を備える。試料ミストは、キャリアガス流によってICP生成部12に供給される。一方、比較的大径の液滴は、スプレーチャンバー24の底部に接続された排液ドレン29から排出される。なお、噴霧器(ネブライザー)23の先端ノズルは、試料液R、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2を給液ポンプを用いずに自己吸引(自然吸引)可能なように、同軸形やクロスフロー形のものが採用される。 The sprayer (nebulizer) 23 is arranged so that its tip nozzle is exposed in the spray chamber 24. The spray chamber 24 includes a cylindrical wall through which droplets of the sample mist can circulate. The sample mist is supplied to the ICP generation unit 12 by the carrier gas flow. On the other hand, a droplet having a relatively large diameter is discharged from a drain drain 29 connected to the bottom of the spray chamber 24. The tip nozzle of the atomizer (nebulizer) 23 has a coaxial type or a cross flow type so that the sample liquid R, the first cleaning liquid C1, and the second cleaning liquid C2 can be self-sucked (natural suction) without using a liquid supply pump. The thing of is adopted.

ICP生成部12は、プラズマトーチ31、およびプラズマガス供給部32から構成される。
図2は、プラズマトーチおよびサンプラーの概要を示す断面図である。プラズマトーチ31は、一端が開放面32aとされたプラズマ発生筒32、プラズマ発生筒32に接続される試料ミスト導入部33、およびプラズマガス導入部34、およびロードコイル35を備えている。なお、プラズマ発生筒32の外周には、このプラズマ発生筒32を冷却するための冷却ガスを流す冷却ガス流路(図示略)が更に形成されていることが好ましい。
The ICP generation unit 12 includes a plasma torch 31 and a plasma gas supply unit 32.
FIG. 2 is a sectional view showing an outline of the plasma torch and the sampler. The plasma torch 31 includes a plasma generating cylinder 32 having an open surface 32 a at one end, a sample mist introducing section 33 connected to the plasma generating cylinder 32, a plasma gas introducing section 34, and a load coil 35. In addition, it is preferable that a cooling gas flow path (not shown) in which a cooling gas for cooling the plasma generation cylinder 32 flows is further formed on the outer periphery of the plasma generation cylinder 32.

プラズマ発生筒32は円筒形の部材であり、その内部がアルゴンと試料液を構成する元素のプラズマを発生させるプラズマ発生室36とされる。
試料ミスト導入部33は、スプレーチャンバー24から供給される試料ミストをプラズマ発生室36に導入する。
The plasma generating cylinder 32 is a cylindrical member, and the inside thereof serves as a plasma generating chamber 36 for generating plasma of argon and elements of the sample liquid.
The sample mist introduction unit 33 introduces the sample mist supplied from the spray chamber 24 into the plasma generation chamber 36.

プラズマガス導入部34は、一端がプラズマガス供給部32(図1参照)に接続され、このプラズマガス導入部34からプラズマ発生室36にプラズマガスが導入される。プラズマガスとしては、例えば、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスが用いられる。本実施形態では、プラズマガスとしてアルゴンガスを用いている。 One end of the plasma gas introduction unit 34 is connected to the plasma gas supply unit 32 (see FIG. 1), and the plasma gas is introduced from the plasma gas introduction unit 34 into the plasma generation chamber 36. As the plasma gas, for example, an inert gas such as argon gas or helium gas is used. In this embodiment, argon gas is used as the plasma gas.

ロードコイル35は、プラズマ発生筒32の外周面に沿って巻回された導体であり、プラズマ発生室36にプラズマZを発生するためのエネルギーである高周波電流が印加される。プラズマ発生室36にプラズマガスが導入された状態でロードコイル35に高周波電流を印加することによって、プラズマZを点火状態にすることができる。その後、試料液Rの分析のために、試料ミスト導入部33から試料ミストが導入される。 The load coil 35 is a conductor wound along the outer peripheral surface of the plasma generation cylinder 32, and a high frequency current that is energy for generating the plasma Z is applied to the plasma generation chamber 36. By applying a high-frequency current to the load coil 35 with the plasma gas introduced into the plasma generation chamber 36, the plasma Z can be brought into an ignition state. After that, the sample mist is introduced from the sample mist introducing unit 33 for the analysis of the sample solution R.

このような構成によって、試料液を構成する各元素は、プラズマZ内でイオン化される。プラズマZはプラズマ発生筒32の開放面32aからサンプラー14に向けて放出される。 With such a configuration, each element constituting the sample liquid is ionized in the plasma Z. The plasma Z is emitted from the open surface 32a of the plasma generating cylinder 32 toward the sampler 14.

サンプラー14は、サンプリングコーン41と、スキマコーン42とから構成されている。サンプリングコーン41は円錐状部材であり、円錐の先端部の位置に開口41aが形成されている。スキマコーン42は、サンプリングコーン41よりも小径の円錐状部材であり、その一部はサンプリングコーン41と重なるように配置されている。スキマコーン42には、円錐の先端部の位置に、サンプリングコーン41の開口41aと同軸上で重なるように開口42aが形成されている。 The sampler 14 includes a sampling cone 41 and a skimmer cone 42. The sampling cone 41 is a conical member, and an opening 41a is formed at the position of the tip of the cone. The skimmer cone 42 is a conical member having a smaller diameter than the sampling cone 41, and a part of the skimmer cone 42 is arranged so as to overlap the sampling cone 41. In the skimmer cone 42, an opening 42a is formed at the tip of the cone so as to coaxially overlap with the opening 41a of the sampling cone 41.

再び図1を参照して、質量分離部13は、集束レンズ51、質量分離装置52、および検出装置53から構成されている。
集束レンズ51は、サンプラー14を透過したイオンを質量分離装置52に向けて集束させる。集束レンズ51としては、イオンレンズが用いられる。
Referring again to FIG. 1, the mass separation unit 13 includes a focusing lens 51, a mass separation device 52, and a detection device 53.
The focusing lens 51 focuses the ions that have passed through the sampler 14 toward the mass separation device 52. An ion lens is used as the focusing lens 51.

質量分離装置52は、集束レンズ51を介して導入されたイオンを質量電荷比に応じて分離する。質量分離装置52としては、四重極型分離装置や、磁場偏向型分離装置、イオントラップ型分離装置などを用いることができる。このうち、四重極型分離装置は、イオンを4本の電極内に通し、それぞれの電極に高周波電圧を印加することによってイオンに摂動を加え、特定のイオンだけを透過させる。イオンが4本の電極内を透過する際に、それぞれの電極の電圧値を変化させることによって、通過可能なイオンの質量電荷比が変化し、マススペクトルを得ることができる。本実施形態では、質量分離装置52として、四重極型分離装置を用いている。 The mass separation device 52 separates the ions introduced via the focusing lens 51 according to the mass-to-charge ratio. As the mass separator 52, a quadrupole separator, a magnetic field deflection separator, an ion trap separator, or the like can be used. Among them, the quadrupole separation device passes ions through four electrodes and applies a high frequency voltage to each electrode to perturb the ions so that only specific ions are transmitted. When ions pass through the four electrodes, by changing the voltage value of each electrode, the mass-to-charge ratio of the passable ions changes, and a mass spectrum can be obtained. In this embodiment, a quadrupole separator is used as the mass separator 52.

検出装置53は、質量分離装置52において質量電荷比ごとに分離されたイオンを検出する。検出装置53としては、例えば、電子増倍管、マイクロチャンネルプレートなどを用いることができる。こうした検出装置は、質量分離装置52を透過したイオンを増感させて検出する。 The detection device 53 detects the ions separated by the mass separation ratio in the mass separation device 52. As the detection device 53, for example, an electron multiplier, a microchannel plate, or the like can be used. Such a detection device sensitizes and detects the ions that have passed through the mass separation device 52.

なお、サンプラー14から質量分離部13までは、真空ポンプ(図示略)によって減圧環境にする。例えば、大気圧環境にあるICP生成部12から、真空度が1×10−6torr程度の検出装置53に向かって、圧力が漸減していくように構成する。 The sampler 14 to the mass separation unit 13 are in a reduced pressure environment by a vacuum pump (not shown). For example, the pressure is gradually reduced from the ICP generation unit 12 in the atmospheric pressure environment toward the detection device 53 having a vacuum degree of about 1×10 −6 torr.

(誘導結合プラズマ質量分析方法)
以上のような構成の誘導結合プラズマ質量分析装置を用いた、本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法について図1〜3を参照して説明する。
図3は、本発明の誘導結合プラズマ質量分析方法の各工程を段階的に示したフローチャートである。
図1に示す誘導結合プラズマ質量分析装置10を用いて、例えは、0.1質量%以上の銅など高濃度のマトリックスを含む試料液に含まれる特定の元素の定性、定量分析を行う際には、まず、分析を行う試料液Rを入れた容器を試料液テーブル21に載置する(試料液準備工程S1)。本実施形態では、試料液Rとして銅を主成分として各種金属を含む銅廃水を用いた。分析精度の向上のため、試料液Rは、希釈することなく原液のまま分析に用いる。また、試料液テーブル21には、予め第1洗浄液C1および第2洗浄液C2を入れた容器も載置する。第1洗浄液C1としては、例えば、塩化水素(HCl)濃度が2〜4質量%の希塩酸を用いる。また、第2洗浄液C2としては、例えば、硝酸(HNO)濃度が2〜4質量%の希硝酸を用いる。
(Inductively coupled plasma mass spectrometry method)
The inductively coupled plasma mass spectrometric method of the present invention using the inductively coupled plasma mass spectroscope having the above configuration will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a flow chart showing each step of the inductively coupled plasma mass spectrometry method of the present invention step by step.
When performing a qualitative and quantitative analysis of a specific element contained in a sample solution containing a high-concentration matrix such as 0.1 mass% or more of copper using the inductively coupled plasma mass spectrometer 10 shown in FIG. First, the container containing the sample solution R to be analyzed is first placed on the sample solution table 21 (sample solution preparation step S1). In the present embodiment, as the sample liquid R, copper waste water containing copper as a main component and various metals is used. In order to improve the analysis accuracy, the sample solution R is used for the analysis as it is without being diluted. Further, on the sample liquid table 21, a container containing the first cleaning liquid C1 and the second cleaning liquid C2 in advance is also placed. As the first cleaning liquid C1, for example, dilute hydrochloric acid having a hydrogen chloride (HCl) concentration of 2 to 4 mass% is used. Further, as the second cleaning liquid C2, for example, dilute nitric acid having a nitric acid (HNO 3 ) concentration of 2 to 4 mass% is used.

次に、キャリアガス供給部25から噴霧器23(ネブライザー)に向けてキャリアガスを供給する。キャリアガスとしては、例えば、アルゴンガスを用いる。キャリアガスの供給によって、噴霧器23の先端ノズル近傍は負圧となり、試料液テーブル21に載置された試料液Rが自己吸引(自然吸引)によって吸引管28から吸い上げられ、試料液導入部11の配管27の内部が試料液Rで置換される(予備吸引工程S2)。 Next, the carrier gas is supplied from the carrier gas supply unit 25 toward the sprayer 23 (nebulizer). As a carrier gas, for example, argon gas is used. By the supply of the carrier gas, the vicinity of the tip nozzle of the sprayer 23 becomes a negative pressure, and the sample solution R placed on the sample solution table 21 is sucked up from the suction tube 28 by self-suction (natural suction), and the sample solution introduction part 11 The inside of the pipe 27 is replaced with the sample liquid R (preliminary suction step S2).

また、この予備吸引工程S2において、スプレーチャンバー24内に試料ミストを形成するとともに、プラズマガス導入部34からプラズマトーチ31に対してプラズマガスを供給して、プラズマトーチ31のロードコイル35に高周波電流を印加する。これによって、プラズマトーチ31のプラズマ発生室36内にプラズマが発生する。 Further, in this preliminary suction step S2, a sample mist is formed in the spray chamber 24, and a plasma gas is supplied from the plasma gas introduction unit 34 to the plasma torch 31, and a high frequency current is supplied to the load coil 35 of the plasma torch 31. Is applied. As a result, plasma is generated in the plasma generation chamber 36 of the plasma torch 31.

配管27内が試料液Rで十分に置換されたら、次に、試料液Rの分析(測定)を行う(分析工程S3)。分析工程S4では、キャリアガスによって運ばれる、希釈しない原液のままの試料液Rの試料ミストが、プラズマトーチ31によって形成されたプラズマに晒され、試料液Rの成分、即ちマトリクスとして高濃度の銅と、各種金属を含む銅廃水の構成成分が、元素ごとにイオン化される。 When the inside of the pipe 27 is sufficiently replaced with the sample liquid R, next, the sample liquid R is analyzed (measured) (analyzing step S3). In the analysis step S4, the sample mist of the undiluted undiluted sample solution R, which is carried by the carrier gas, is exposed to the plasma formed by the plasma torch 31, and the high concentration copper as a component of the sample solution R, that is, the matrix. And the constituent components of the copper wastewater containing various metals are ionized for each element.

分析工程S3における各部の設定値の一例として、キャリアガスの流量:1.15L/min、サンプリング深さ:8mm〜10mm、保持時間(実行時間):15secとすることができる。また、試料ミストを希釈せずにイオン化して、分析精度を向上させるために、添加ガスは流さないことが好ましい。但し、分析条件を最適化する上で添加ガスを流すことも可能である。 As an example of the set value of each part in the analysis step S3, the flow rate of the carrier gas: 1.15 L/min, the sampling depth: 8 mm to 10 mm, and the holding time (execution time): 15 sec can be set. Further, in order to ionize the sample mist without diluting it and improve the analysis accuracy, it is preferable not to flow the additive gas. However, it is also possible to flow the additive gas in optimizing the analysis conditions.

プラズマトーチ31によってイオン化された元素は、集束レンズ51によって集束された後、質量分離装置52に導入される。質量分離装置52では、イオンを質量電荷比に応じて分離する。例えば、四重極型分離装置では、それぞれの電極に高周波電圧を印加することによってイオンに摂動を加え、特定のイオンだけを透過させる。この時、それぞれの電極の電圧値を変化させることによって、通過可能なイオンの質量電荷比が変化する。 The element ionized by the plasma torch 31 is focused by the focusing lens 51 and then introduced into the mass separation device 52. The mass separation device 52 separates the ions according to the mass-to-charge ratio. For example, in a quadrupole separator, a high frequency voltage is applied to each electrode to perturb the ions so that only specific ions are transmitted. At this time, by changing the voltage values of the respective electrodes, the mass-to-charge ratio of the ions that can pass through changes.

質量分離装置52によって質量電荷比ごとに分離されたイオンは、検出装置53に導入される。検出装置53は、イオンを増感させて検出する。これによって、イオンごとのマススペクトルが得られる。 The ions separated by the mass separation device 52 for each mass-to-charge ratio are introduced into the detection device 53. The detector 53 sensitizes and detects the ions. As a result, a mass spectrum for each ion is obtained.

以上の分析工程S3によって、試料液Rを構成する成分の定性分析、定量分析を行うことができる。なお、分析工程S4では、測定対象元素によっては、キャリアガスの流量の変更を行う場合もある。誘導結合プラズマ質量分析装置10の装置構成によっては、添加ガスの種類を変更して分析する場合もあり、使用する誘導結合プラズマ質量分析装置と分析対象成分により、様々な条件設定の組み合わせが可能である。 Through the above analysis step S3, the qualitative analysis and the quantitative analysis of the components constituting the sample liquid R can be performed. In the analysis step S4, the flow rate of the carrier gas may be changed depending on the element to be measured. Depending on the device configuration of the inductively coupled plasma mass spectrometer 10, analysis may be performed by changing the type of additive gas, and various combinations of condition settings are possible depending on the inductively coupled plasma mass spectrometer used and the components to be analyzed. is there.

1回(1ターン)の分析工程S3が完了すると、次に、クリーニング工程S4を行う。
クリーニング工程S4は、塩酸洗浄工程S4aと、硝酸洗浄工程S4bとからなる。
When the analysis step S3 of one time (one turn) is completed, next, the cleaning step S4 is performed.
The cleaning step S4 includes a hydrochloric acid cleaning step S4a and a nitric acid cleaning step S4b.

検出感度を確保するため、および/または分析精度を向上させるために、試料液Rを希釈せずに分析を行うと、吸引管28や配管27の内部に、試料液Rの構成成分が付着、蓄積する。また、プラズマトーチ31によってイオン化された試料液Rの構成成分が、サンプリングコーン41やスキマコーン42の表面に析出しやすくなる。こうした蓄積物、析出物は、検出感度及び分析精度を大きく低下させる。このため、クリーニング工程S4では、2種類の洗浄液、即ち第1洗浄液C1および第2洗浄液C2を順次用いて、これら吸引管28、配管27、サンプリングコーン41、スキマコーン42など、試料液Rの流路(経路)を洗浄する。 When the sample liquid R is analyzed without being diluted in order to secure the detection sensitivity and/or improve the analysis accuracy, the constituent components of the sample liquid R adhere to the inside of the suction pipe 28 or the pipe 27, accumulate. Further, the constituent components of the sample liquid R ionized by the plasma torch 31 are easily deposited on the surfaces of the sampling cone 41 and the skimmer cone 42. Such accumulations and precipitates greatly reduce the detection sensitivity and the analysis accuracy. Therefore, in the cleaning step S4, two types of cleaning liquids, that is, the first cleaning liquid C1 and the second cleaning liquid C2 are sequentially used, and the flow of the sample liquid R such as the suction pipe 28, the pipe 27, the sampling cone 41, and the skimmer cone 42 is flown. Clean the path.

クリーニング工程S4で最初に行う塩酸洗浄工程S4aは、塩化水素(HCl)濃度が2〜4質量%の希塩酸からなる第1洗浄液C1を吸引管28から吸引し、配管27内をこの第1洗浄液C1で洗浄するとともに、キャリアガスによってサンプリングコーン41およびスキマコーン42に噴射して洗浄する。こうした塩酸洗浄工程S4aによれば、例えば、高濃度の銅マトリックスを含む試料液Rを用いた場合であっても、塩酸酸性によって配管27に堆積した銅や銅化合物が確実に洗浄、除去される。また、サンプリングコーン41およびスキマコーン42に析出した銅酸化物も、塩酸の還元性によって分解、除去される。 In the hydrochloric acid cleaning step S4a that is first performed in the cleaning step S4, the first cleaning liquid C1 made of dilute hydrochloric acid having a hydrogen chloride (HCl) concentration of 2 to 4 mass% is sucked from the suction pipe 28, and the inside of the pipe 27 is filled with the first cleaning liquid C1. At the same time, the sampling cone 41 and the skimmer cone 42 are sprayed with a carrier gas for cleaning. According to the hydrochloric acid cleaning step S4a, for example, even when the sample solution R containing a high-concentration copper matrix is used, the copper and the copper compound deposited on the pipe 27 due to hydrochloric acid acidity are reliably cleaned and removed. .. Further, the copper oxide deposited on the sampling cone 41 and the skimmer cone 42 is decomposed and removed by the reducing property of hydrochloric acid.

次に、塩酸洗浄工程S4aの後工程として行う硝酸洗浄工程S4bでは、硝酸(HNO)濃度が2〜4質量%の希硝酸からなる第2洗浄液C2を吸引管28から吸引し、配管27内をこの第2洗浄液C2で洗浄するとともに、キャリアガスによってサンプリングコーン41およびスキマコーン42に噴射して洗浄する。こうした硝酸洗浄工程S4bによれば、例えば、塩酸洗浄工程S4aで用いた希塩酸を配管27から取り除くことによって、熱伝導度や導電度の変化による分析感度の低下を防止することができる。 Next, in the nitric acid cleaning step S4b performed as a post-step of the hydrochloric acid cleaning step S4a, the second cleaning liquid C2 made of dilute nitric acid having a nitric acid (HNO 3 ) concentration of 2 to 4 mass% is sucked from the suction pipe 28, and the inside of the pipe 27 is drawn. Is cleaned with this second cleaning liquid C2, and the sampling cone 41 and the skimmer cone 42 are sprayed with a carrier gas for cleaning. According to the nitric acid cleaning step S4b, for example, by removing the dilute hydrochloric acid used in the hydrochloric acid cleaning step S4a from the pipe 27, it is possible to prevent a decrease in analysis sensitivity due to a change in thermal conductivity or conductivity.

以上のような、塩酸洗浄工程S4aおよび硝酸洗浄工程S4bの2段階の洗浄工程からなるクリーニング工程S4によって、試料液Rとして、例えば、高濃度の銅マトリックスを含む銅排液などを希釈せずに用いても、吸引管28、配管27、サンプリングコーン41、スキマコーン42など、試料液Rの流路(経路)に試料液Rの成分元素が蓄積(堆積)することを確実に防止して、質量分離装置52による成分元素の分析を高感度に、かつ高精度に行うことを可能にする。これにより、例えば、定量下限を低く測定することが可能となり、高純度の銅マトリックスに含まれる極微量の金属不純物などを精密に測定することを可能にする。 By the cleaning step S4 including the two-step cleaning steps of the hydrochloric acid cleaning step S4a and the nitric acid cleaning step S4b as described above, the sample liquid R is not diluted, for example, copper effluent containing a high-concentration copper matrix. Even when used, it is possible to reliably prevent the constituent elements of the sample solution R from accumulating (accumulating) in the flow path (path) of the sample solution R, such as the suction tube 28, the pipe 27, the sampling cone 41, and the skimmer cone 42. This makes it possible to analyze the component elements by the mass separation device 52 with high sensitivity and high accuracy. As a result, for example, it becomes possible to measure the lower limit of quantification at a low level, and it becomes possible to accurately measure an extremely small amount of metal impurities contained in a high-purity copper matrix.

また、試料液R、第1洗浄液C1、第2洗浄液C2は、噴霧器(ネブライザー)23の先端ノズル近傍で生じる負圧によって自己吸引(自然吸引)によって吸引され、試料液Rの成分が蓄積しやすい給液ポンプを用いないことにより、質量分離装置52による成分元素の分析を高感度に、かつ高精度に行うことを可能にする。 Further, the sample liquid R, the first cleaning liquid C1, and the second cleaning liquid C2 are sucked by self-suction (natural suction) due to the negative pressure generated near the tip nozzle of the sprayer (nebulizer) 23, and the components of the sample liquid R tend to accumulate. By not using the liquid supply pump, it is possible to analyze the component elements by the mass separation device 52 with high sensitivity and high accuracy.

クリーニング工程S4の完了後、別の試料液Rを続けて分析することができる。この時、塩酸洗浄工程S4aおよび硝酸洗浄工程S4bの2段階の洗浄工程からなるクリーニング工程S4によって、試料液Rの流路(経路)に残っている試料液Rの成分元素が確実に除去されているので、前回の分析工程S3の残留元素による分析精度の低下が防止される。 After the cleaning step S4 is completed, another sample liquid R can be continuously analyzed. At this time, the constituent element of the sample solution R remaining in the flow path (route) of the sample solution R is surely removed by the cleaning step S4 including the two steps of the hydrochloric acid cleaning step S4a and the nitric acid cleaning step S4b. Therefore, the deterioration of the analysis accuracy due to the residual element in the previous analysis step S3 is prevented.

更に、複数の試料液Rがある場合、連続して分析工程S3を行っても、その都度、塩酸洗浄工程S4aおよび硝酸洗浄工程S4bの2段階の洗浄工程からなるクリーニング工程S4を実施することにより、試料液Rとして例えば高濃度の銅マトリックスを含む試料溶液(銅排液)などを希釈せずに用いても、一定の検出感度及び高い分析精度を維持して試料液Rの定性分析、定量分析を行うことが可能になる。 Further, when there are a plurality of sample liquids R, even if the analysis step S3 is continuously performed, the cleaning step S4 including the two-step cleaning step of the hydrochloric acid cleaning step S4a and the nitric acid cleaning step S4b is performed each time. Qualitative analysis and quantification of the sample liquid R while maintaining a constant detection sensitivity and high analysis accuracy even if a sample solution (copper drainage liquid) containing a high-concentration copper matrix is used as the sample liquid R without being diluted. It becomes possible to perform an analysis.

また、クリーニング工程S4は、サンプリングコーン41、スキマコーン42などのサンプラー14を誘導結合プラズマ質量分析装置10から取り外して洗浄するという手間と時間のかかる手順が無いので、1回の分析工程S3毎にクリーニング工程S4を実施しても、複数の試料液Rを効率的に、短時間で分析を行うことができる。 Further, in the cleaning step S4, there is no time-consuming and time-consuming procedure of removing the sampler 14 such as the sampling cone 41 and the skimmer cone 42 from the inductively coupled plasma mass spectrometer 10, so that the cleaning step S4 is performed once for each analysis step S3. Even if the cleaning step S4 is performed, the plurality of sample liquids R can be efficiently analyzed in a short time.

また、塩酸洗浄工程S4aと硝酸洗浄工程S4bとを同時に行うこともできる。この場合、例えば、塩化水素(HCl)濃度が2〜4質量%の希塩酸からなる第1洗浄液C1と、硝酸(HNO)濃度が2〜4質量%の希硝酸からなる第2洗浄液C2を混合した混酸洗浄液を用いて、試料導入部11からサンプラー14に至る試料液の流路を洗浄すればよい。 Further, the hydrochloric acid cleaning step S4a and the nitric acid cleaning step S4b can be performed simultaneously. In this case, for example, the first cleaning liquid C1 made of dilute hydrochloric acid having a hydrogen chloride (HCl) concentration of 2 to 4 mass% and the second cleaning liquid C2 made of dilute nitric acid having a nitric acid (HNO 3 ) concentration of 2 to 4 mass% are mixed. The flow path of the sample solution from the sample introducing section 11 to the sampler 14 may be cleaned using the mixed acid cleaning solution described above.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof as well as included in the scope and the gist of the invention.

例えば、上記実施形態では、キャリアガス、およびプラズマガスとしてアルゴンガスを用いているが、これに限定されるものでは無く、各種不活性ガスを用いることができる。また、サンプラー14は、サンプリングコーン41およびスキマコーン42から構成された例を示したが、これに限らず、サンプリングコーンだけでサンプラーが構成されていてもよい。 For example, in the above embodiment, argon gas is used as the carrier gas and the plasma gas, but the present invention is not limited to this, and various inert gases can be used. Further, although the sampler 14 is shown as an example including the sampling cone 41 and the skimmer cone 42, the sampler is not limited to this, and the sampler may be configured only by the sampling cone.

以下、本発明の効果を検証した検証結果について説明する。
(検証例1)
マトリクスとしてCu0.1質量%、分析対象元素としてLi,Be,Co,Y,In,Te,Cs,Tl,Biをそれぞれ微量含有する試料液を用意し、上述した構成の誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて、これら分析対象元素を本発明の分析方法、および比較例の分析方法によって測定し、検出強度(Relative Sensitivity)の変化を調べた。
(1)本発明例1としては、概ね分析工程100分毎に、塩化水素濃度が3質量%の希塩酸による塩酸洗浄工程、硝酸濃度が3質量%の希硝酸による硝酸洗浄工程を行った。
(2)比較例1としては、分析工程の間中、全く洗浄工程を実施しなかった。
(3)比較例2としては、概ね分析工程100分毎に、硝酸濃度が5質量%の希硝酸による洗浄工程のみ行った。
これら本発明例、比較例1、2について、分析開始直後の検出強度を100%とした時に、分析対象元素であるLi,Be,Co,Y,In,Te,Cs,Tl,Biのそれぞれの相対的な検出強度がどのように変化したかを調べた。
図4に本発明例、図5に比較例1、図6に比較例2の結果をそれぞれ示す。なお、図4、図6のグラフの検出精度の値が0になっているところが、それぞれの洗浄工程を実施したタイミングである。
Hereinafter, the verification result of verifying the effect of the present invention will be described.
(Verification example 1)
An inductively coupled plasma mass spectrometer having the above-described structure is prepared by using a sample solution containing 0.1% by mass of Cu as a matrix and trace amounts of Li, Be, Co, Y, In, Te, Cs, Tl, and Bi as elements to be analyzed. Was used to measure these elements to be analyzed by the analysis method of the present invention and the analysis method of the comparative example, and changes in the detection intensity (Relative Sensitivity) were investigated.
(1) As Example 1 of the present invention, approximately every 100 minutes of the analysis step, a hydrochloric acid washing step with dilute hydrochloric acid having a hydrogen chloride concentration of 3 mass% and a nitric acid washing step with dilute nitric acid having a nitric acid concentration of 3 percent by mass were performed.
(2) In Comparative Example 1, no washing process was performed during the analysis process.
(3) As Comparative Example 2, only the washing step with diluted nitric acid having a nitric acid concentration of 5 mass% was performed approximately every 100 minutes in the analysis step.
With respect to these inventive examples and comparative examples 1 and 2, when the detection intensity immediately after the start of the analysis is set to 100%, each of the elements Li, Be, Co, Y, In, Te, Cs, Tl, and Bi that are the analysis target elements is It was investigated how the relative detection intensities changed.
FIG. 4 shows the results of the present invention, FIG. 5 shows the results of Comparative Example 1, and FIG. 6 shows the results of Comparative Example 2. It should be noted that the place where the value of the detection accuracy in the graphs of FIGS. 4 and 6 is 0 is the timing when each cleaning process is performed.

図4に示す本発明例によれば、1回の分析工程が完了するたびに、塩酸洗浄工程S4aと硝酸洗浄工程S4bとからなるクリーニング工程S4を行った後の検出強度は、殆どの元素において、100%〜80%まで回復していることが分かる。よって、試料導入部11からサンプラー14に至る試料液Rの流路(経路)を洗浄することで、試料液Rの成分元素の蓄積を確実に抑制し、検出強度の低下を防止可能であることが確認された。 According to the example of the present invention shown in FIG. 4, the detection intensity after performing the cleaning step S4 including the hydrochloric acid cleaning step S4a and the nitric acid cleaning step S4b every time one analysis step is completed is It can be seen that the recovery is 100% to 80%. Therefore, by cleaning the flow path (path) of the sample solution R from the sample introducing section 11 to the sampler 14, accumulation of the component elements of the sample solution R can be reliably suppressed, and a decrease in detection intensity can be prevented. Was confirmed.

一方、図5に示す従来例1によれば、クリーニング工程S4を経ずに連続して分析を行った場合、全ての元素において検出強度が低下し続けている。これは、試料液Rの成分元素が試料液Rの流路(経路)に蓄積され続けているためと考えられる。 On the other hand, according to the conventional example 1 shown in FIG. 5, when the analysis is continuously performed without passing through the cleaning step S4, the detection intensities of all the elements continue to decrease. It is considered that this is because the constituent elements of the sample liquid R continue to be accumulated in the flow path (route) of the sample liquid R.

また、図6に示す従来例2のように、1回の分析工程が完了するたびに、硝酸洗浄工程だけを行った場合、殆どの元素において、検出強度は85%〜65%程度しか回復しなかった。これば、希硝酸による洗浄だけでは、元素によっては試料液Rの流路(経路)への蓄積を防止できず、希塩酸による洗浄が元素の蓄積防止に効果的であることを示唆している。 Further, like the conventional example 2 shown in FIG. 6, when only the nitric acid cleaning step is performed every time one analysis step is completed, the detection intensity recovers only about 85% to 65% for most elements. There wasn't. This suggests that the washing with dilute nitric acid alone cannot prevent the sample liquid R from accumulating in the flow path (route) depending on the element, and suggests that the washing with dilute hydrochloric acid is effective in preventing the element accumulation.

(検証例2)
マトリクスとしてCu0.1質量%、分析対象元素として多種類の金属元素を微量含有する試料液を用意し、上述した構成の誘導結合プラズマ質量分析装置(給液ポンプ無し)と、給液ポンプ(ネブライザーポンプ)を付加した誘導結合プラズマ質量分析装置のそれぞれについて、元素ごとに試料液の流路(経路)中の蓄積割合を調べた。
(4)本発明例2として、試料液を自己吸引(自然吸引)によって噴霧器(ネブライザー)に導入した。
(5)比較例3として、試料液を給液ポンプ(ネブライザーポンプ)によって噴霧器(ネブライザー)に導入した。
図7に、これらの試料液の流路(経路)中の蓄積割合を元素ごとに示した。
(Verification example 2)
A sample liquid containing 0.1% by mass of Cu as a matrix and trace amounts of various kinds of metal elements as elements to be analyzed is prepared, and the inductively coupled plasma mass spectrometer (without liquid supply pump) and the liquid supply pump (nebulizer) having the above-described configuration are prepared. For each of the inductively coupled plasma mass spectrometers with the addition of a pump), the accumulation ratio of the sample liquid in the flow channel (path) was examined for each element.
(4) As Example 2 of the present invention, the sample liquid was introduced into a sprayer (nebulizer) by self-suction (natural suction).
(5) As Comparative Example 3, the sample liquid was introduced into a sprayer (nebulizer) by a liquid supply pump (nebulizer pump).
FIG. 7 shows the accumulation ratio of these sample liquids in the flow path (route) for each element.

図7に示す検証例2の結果によれば、給液ポンプ(ネブライザーポンプ)を使用せず、自己吸引で試料液Rを供給した場合、全ての元素において蓄積は見られなかった。
一方、給液ポンプ(ネブライザーポンプ)を使用して試料液Rを供給した場合、B,Zn,As,Se,Zr,Mo,In,Sn,Te,Ta,W,Au,Biに蓄積が見られた。特にMo,Sn,Te,W,Bの蓄積量が顕著であった。
以上の結果から、給液ポンプを用いずに自己吸引で試料液Rを供給することによって、試料液の流路(経路)中の元素蓄積を防止することができ、高精度な分析が可能であることが確認された。
According to the results of Verification Example 2 shown in FIG. 7, when the sample liquid R was supplied by self-suction without using the liquid supply pump (nebulizer pump), no accumulation was observed in all the elements.
On the other hand, when the sample liquid R is supplied using the liquid supply pump (nebulizer pump), accumulation is observed in B, Zn, As, Se, Zr, Mo, In, Sn, Te, Ta, W, Au, Bi. Was given. Especially, the accumulated amounts of Mo, Sn, Te, W, and B were remarkable.
From the above results, by supplying the sample liquid R by self-suction without using the liquid supply pump, it is possible to prevent element accumulation in the flow path (route) of the sample liquid, and to perform highly accurate analysis. It was confirmed that there is.

(検証例3)
マトリクスとしてCu0.1質量%、分析対象元素としてLi,Be,Co,Y,In,Te,Cs,Tl,Biをそれぞれ微量含有する試料液を用意し、塩化水素濃度が3質量%の希塩酸による塩酸洗浄工程、硝酸濃度が3質量%の希硝酸による硝酸洗浄工程を行った後の連続長時間分析による検出強度(Relative Sensitivity)の変化を調べた。
分析開始直後の検出強度を100%とした時に、分析対象元素であるLi,Be,Co,Y,In,Te,Cs,Tl,Biのそれぞれの相対的な検出強度がどのように変化したかを調べた。
図8に検証例3の結果を示す。
(Verification example 3)
Prepare a sample solution containing 0.1% by mass of Cu as a matrix and trace amounts of Li, Be, Co, Y, In, Te, Cs, Tl, and Bi as elements to be analyzed, and use diluted hydrochloric acid having a hydrogen chloride concentration of 3% by mass. A change in detection intensity (Relative Sensitivity) was examined by continuous long-time analysis after the hydrochloric acid washing step and the nitric acid washing step with dilute nitric acid having a nitric acid concentration of 3 mass %.
How did the relative detection intensities of Li, Be, Co, Y, In, Te, Cs, Tl, and Bi, which are the analysis target elements, change when the detection intensity immediately after the start of analysis was set to 100%? I checked.
FIG. 8 shows the result of verification example 3.

図8に示す本発明例によれば、1回の分析工程が完了するたびに、塩酸洗浄工程S4aと硝酸洗浄工程S4bとからなるクリーニング工程S4を行った後の検出強度は、分析開始後140分経過後であっても、全ての分析対象元素において、85%以上の高い検出強度を維持していた。よって、試料導入部11からサンプラー14に至る試料液Rの流路(経路)を洗浄することで、試料液Rの成分元素の蓄積を確実に抑制し、長時間に渡って検出強度の低下を防止可能であることが確認された。 According to the example of the present invention shown in FIG. 8, the detection intensity after the cleaning step S4 including the hydrochloric acid cleaning step S4a and the nitric acid cleaning step S4b is 140 after the start of the analysis each time one analysis step is completed. Even after the lapse of minutes, the high detection intensity of 85% or more was maintained for all the elements to be analyzed. Therefore, by cleaning the flow path (path) of the sample solution R from the sample introducing section 11 to the sampler 14, accumulation of the component elements of the sample solution R is reliably suppressed, and the detection intensity is prevented from lowering over a long period of time. It was confirmed that it could be prevented.

以上の検証例1〜3を纏めると、本発明のように希塩酸洗浄と希硝酸洗浄とを組み合わせることで、元素の蓄積を確実に抑制が可能であることが確認された。これは試料液の経路内に吸着した元素が、特に塩酸の効果により蓄積が緩和されることを意味する。ゆえに空試験値を低減して定量下限を低く測定する必要がある場合は、試料の液性を硝酸+塩酸酸性とすること、また自己吸引で測定することが効果的であることが分かった。 Summarizing the above Verification Examples 1 to 3, it was confirmed that the accumulation of elements can be surely suppressed by combining the cleaning with diluted hydrochloric acid and the cleaning with diluted nitric acid as in the present invention. This means that the accumulation of the element adsorbed in the path of the sample solution is alleviated by the effect of hydrochloric acid. Therefore, when it was necessary to reduce the blank test value and measure the lower limit of quantification low, it was found that it is effective to make the sample liquid acid nitric acid+hydrochloric acid and to measure by self-suction.

また、高濃度の銅マトリックス成分を含む場合においても、試料液と洗浄液の液性を塩酸+硝酸酸性とすることにより、銅マトリックスによる検出感度減少を効果的に抑制することが可能になる。即ち、サンプラー(オリフィス)に堆積した酸化銅を還元性の酸である塩酸を用いることにより分解し、閉塞による感度減少及び、熱伝導度、電気伝導度の変化による感度変動を抑制することが可能である。 Further, even when a high concentration copper matrix component is contained, it is possible to effectively suppress the decrease in detection sensitivity due to the copper matrix by making the liquid properties of the sample liquid and the cleaning liquid acidic with hydrochloric acid+nitric acid. That is, the copper oxide deposited on the sampler (orifice) can be decomposed by using hydrochloric acid, which is a reducing acid, and the sensitivity decrease due to blockage and the sensitivity fluctuation due to changes in thermal conductivity and electrical conductivity can be suppressed. Is.

10 誘導結合プラズマ質量分析装置
11 試料導入部
12 ICP生成部
13 質量分離部
14 サンプラー
31 プラズマトーチ
41 サンプリングコーン
42 スキマコーン
R 試料液
C1 第1洗浄液
C2 第2洗浄液
10 Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer 11 Sample Introducing Section 12 ICP Generating Section 13 Mass Separation Section 14 Sampler 31 Plasma Torch 41 Sampling Cone 42 Skimmer Cone R Sample Solution C1 First Cleaning Solution C2 Second Cleaning Solution

Claims (6)

試料液を導入する試料導入部と、該試料の誘導結合プラズマを発生させるプラズマトーチを有するICP生成部と、前記試料のイオンを質量電荷比に応じて分離する質量分離部と、前記ICP生成部と質量分離部との間に配され、該試料の誘導結合プラズマを前記質量分離部に誘導する円錐形のサンプラーと、を少なくとも備えた誘導結合プラズマ質量分析装置を用いた誘導結合プラズマ質量分析方法であって、
前記試料液を前記試料導入部に供給して、前記試料液の分析を行う分析工程と、
塩化水素水溶液からなる第1洗浄液を用いて、前記試料導入部から前記サンプラーに至る試料液の流路を洗浄する塩酸洗浄工程と、
硝酸水溶液からなる第2洗浄液を用いて、前記流路を洗浄する硝酸洗浄工程と、を備え
前記塩酸洗浄工程は、前記硝酸洗浄工程の前工程であることを特徴とする誘導結合プラズマ質量分析方法。
A sample introducing section for introducing a sample solution, an ICP generating section having a plasma torch for generating inductively coupled plasma of the sample, a mass separating section for separating ions of the sample according to a mass-to-charge ratio, and the ICP generating section. And a mass separation part, and a conical sampler for guiding the inductively coupled plasma of the sample to the mass separation part, and an inductively coupled plasma mass spectrometry method using an inductively coupled plasma mass spectrometer. And
An analysis step of supplying the sample solution to the sample introducing unit to analyze the sample solution,
A hydrochloric acid cleaning step of cleaning the flow path of the sample liquid from the sample introducing part to the sampler using a first cleaning liquid composed of an aqueous solution of hydrogen chloride;
And a nitric acid cleaning step of cleaning the flow path using a second cleaning liquid composed of an aqueous nitric acid solution ,
The inductively coupled plasma mass spectrometry method , wherein the hydrochloric acid cleaning step is a step before the nitric acid cleaning step .
前記試料導入部は、自己吸引によって前記試料液を吸引させることを特徴とする請求項1記載の誘導結合プラズマ質量分析方法。 The inductively coupled plasma mass spectrometric method according to claim 1, wherein the sample introduction unit sucks the sample liquid by self-suction. 前記第1洗浄液は、塩化水素の濃度が2質量%以上、4質量%以下の範囲であることを特徴とする請求項1または2記載の誘導結合プラズマ質量分析方法。 The inductively coupled plasma mass spectrometric method according to claim 1, wherein the first cleaning liquid has a hydrogen chloride concentration of 2% by mass or more and 4% by mass or less. 前記第2洗浄液は、硝酸の濃度が2質量%以上、4質量%以下の範囲であることを特徴とする請求項1ないし3いずれか一項記載の誘導結合プラズマ質量分析方法。 The inductively coupled plasma mass spectrometric method according to claim 1, wherein the second cleaning liquid has a nitric acid concentration of 2% by mass or more and 4% by mass or less. 前記分析工程、前記塩酸洗浄工程、前記硝酸洗浄工程を複数回繰り返すことによって、前記試料液を連続して分析することを特徴とする請求項1ないしいずれか一項記載の誘導結合プラズマ質量分析方法。 The inductively coupled plasma mass spectrometer according to any one of claims 1 to 4 , wherein the sample solution is continuously analyzed by repeating the analysis step, the hydrochloric acid cleaning step, and the nitric acid cleaning step a plurality of times. Method. 前記試料液は、共存主要元素として銅を0.1質量%以上含むことを特徴とする請求項1ないしいずれか一項記載の誘導結合プラズマ質量分析方法。 The sample solution is inductively coupled plasma mass spectrometry method of claims 1 to 5 any one claim, characterized in that it comprises copper or 0.1 wt% as a coexisting main element.
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