2002 Fiscal Year Annual Research Report
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00J10290
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
薮田 泰伸 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | 誘導結合プラズマ / プラズマ源微量元素分析 / ヘリウムプラズマ |
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| Research Abstract |
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。
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[Publications] H.Yabuta, H.Miyahara, M.Watanabe, E.Hotta, A.Okino: "Design and evaluation of dual inlet ICP torch for low gas consumption"Journal of Analytical Atomic Spectrometry. Vol.17,No.9. 1090-1095 (2002)
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[Publications] 宮原秀一, 薮田泰伸, 林靖, 堀田栄喜, 沖野晃俊: "水素添加によるヘリウム誘導結合プラズマの分光学的特性の改善"分析化学. 第51巻10号. 937-942 (2002)
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[Publications] H.Yabuta, H.Miyahara, M.Watanabe, E.Hotta, A.Okita: "Observation of plasma rotation in atmospheric helium inductively coupled plasma source"Proceedings of the 14th International Conference on Gas Discharges and their Applications. Vol.2. 12-15 (2002)
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[Publications] H.Yabuta, H.Miyahara, M.Watanabe, E.Hotta, A.Okita: "Evaluation of plasma properties in helium ICP-MS exthaction chamber"Abstracts of the 8th International Conference on Plasma Source Mass Spectrometry. 19 (2002)
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[Publications] H.Yabuta, H.Miyahara, M.Watanabe, E.Hotta, A.Okita: "Pulse-modulated helium ICP using an externally air cooled torch"Abstracts of the Pittsburgh Conference 2003. 1150-5p (2003)
