ヘリウム誘導結合プラズマ質量分析に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

平成14年度は昨年度に引き続き,プラズマ生成部の改良などを行った。これらの研究の実績は以下の通りである。1.空冷トーチを用いたプラズマ生成ヘリウムICPは高いイオン化能力を持つにも関わらず,現状では一部の元素を除きアルゴンICPの性能には及ばない。その原因のひとつは,高温高密度なブラズマが生成されていないことにある。ヘリウムはアルゴンよりも熱伝導が良いので、同じ入力電力においても熱が外部に拡散するためトーチにかかる熱負荷が大きくなる。したがって,これまでのヘリウムICPでは高入力電力での運転は困難であり,本装置では0.65kW程度が限界である。これに対し,本研究では放電管の外側にトーチ冷却のための圧縮空気の流路を付加した空冷トーチを作成し,プラズマの生成実験を行った。そして,入力電力1.9kWを印加することが可能となった。さらに,この空冷トーチにパルス変調電力を適用した。その結果,プラズマ維持電力0.8kWに対し,ピーク電力3kWを印加することができた。そのときの発光強度は,パルスを印加しないときと比較して2倍程度であった。2.トーチ改良によるプラズマの安定化ヘリウムはアルゴンよりも動粘性係数が大きく,トーチ内壁に拾って形成される旋回気流が減衰しやすいので、気流による安定化効果を得るには工夫が必要であり,これまでの研究では,旋回気流の流速を高めることにより大気圧においてもヘリウムICPが生成可能となっていた。本研究では,さらに流れの均一性にも着目し,従来は1個であったガス導入口を2個に増やし,それらを対称に配置した。その結果,1割から2割程度のガス消費抑制効果があった。また,高速度ビデオなどによりプラズマの回転数を測定したところ,同一のガス流量および旋回気流の初速度においても,ガス導入口が2個の方が回転数が多く,気流による安定化効果が強いことが確認された。