JP2794903B2 - Atomic absorption spectrometer atomizer - Google Patents
Atomic absorption spectrometer atomizerInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は原子吸光分析計においてフレーム法により試
料を原子化する霧化装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an atomization apparatus for atomizing a sample by a flame method in an atomic absorption spectrometer.
(従来の技術) フレーム方式の原子吸光分析計の霧化装置では、試料
吸上げ用のキャピラリーを通って吸い上げられた液体試
料は、いわゆる霧吹き機構で噴霧される。噴霧された試
料は霧化チャンバ内に設けられたボール状のディスパー
サーに衝突して粉砕され、さらに微粒化が進められる。
その方式の霧化装置では、霧化量は基本的には霧吹き機
構である噴霧器の性能によって決まる。したがって、霧
化量を多くするためには、機械的に高性能で高価な噴霧
器を必要とする。(Prior Art) In an atomizing device of a flame type atomic absorption spectrometer, a liquid sample sucked up through a sample sucking capillary is sprayed by a so-called atomizing mechanism. The sprayed sample collides with a ball-shaped disperser provided in the atomization chamber and is pulverized, and further atomization proceeds.
In the atomizing device of that type, the amount of atomization is basically determined by the performance of the atomizer which is the atomizing mechanism. Therefore, in order to increase the amount of atomization, a mechanically high-performance and expensive atomizer is required.
霧化量を多くするために改良された霧化装置として
は、噴霧器を2段ノズル構造とし、1次ノズルでは試料
吸引用気体を螺旋状に旋回噴出させて試料を吸引すると
ともに、旋回力で霧滴を微小化し、1次ノズル出口直後
に2次ノズルからさらに気体を旋回噴出させてそのエネ
ルギーにより霧滴の微小化を進めることによって、霧化
量を増大させるものがある。As an atomization device improved to increase the amount of atomization, the atomizer has a two-stage nozzle structure, and the primary nozzle spirally jets the sample suction gas to suck the sample and aspirates the sample with swirling force. In some cases, the amount of atomization is increased by miniaturizing the atomized droplets and further swirling and ejecting gas from the secondary nozzle immediately after the outlet of the primary nozzle, thereby promoting the miniaturization of the atomized droplets with the energy.
他の改良された霧化装置としては、霧化チャンバを電
気ヒータや温水などによって加熱し、霧滴の凝集を少な
くして効率化を狙ったものもある。As another improved atomizing apparatus, an atomizing chamber is heated by an electric heater, hot water, or the like to reduce the aggregation of atomized droplets and to improve efficiency.
さらに他の改良された霧化装置として、超音波や静電
気などの補助エネルギーを使って霧化量を増加させるこ
とも試みられている。Still other improved atomization devices have attempted to increase the amount of atomization using auxiliary energy such as ultrasound or static electricity.
(発明が解決しようとする課題) 上記の改良された霧化装置においても、霧化量はまだ
十分ではない。その上、霧化量を増すためには極めて高
価な装置を必要とする。(Problems to be Solved by the Invention) Even in the above-described improved atomizing device, the amount of atomization is not yet sufficient. Moreover, increasing the amount of atomization requires extremely expensive equipment.
霧化量や霧滴の大きさは噴霧を行なう度ごとに変動
し、再現性がよくない。霧滴のサイズが一様でないため
原子化にふらつきが生じる。The amount of atomization and the size of the atomized droplet vary every time spraying is performed, and the reproducibility is not good. The atomization fluctuates due to the non-uniform size of the droplets.
本発明はこれらの問題点を解決し、廉価で、しかも再
現性のよい霧化装置を提供することを目的とするもので
ある。An object of the present invention is to solve these problems and to provide an inexpensive and highly reproducible atomizing apparatus.
(課題を解決するための手段) 本発明の霧化装置は、液体試料を噴霧器により吸引霧
化させることは従来の装置と同じであるが、霧化のため
のエネルギーを与える加圧気体として加熱した高温の気
体酸化剤を使用し、霧化チャンバも加熱して高温に保つ
ようにする。そのため、本発明の霧化装置は、バーナヘ
ッドにつながる霧化チャンバに、霧化手段としてキャピ
ラリーにより吸い込まれた試料を酸化剤を含む加圧ガス
により噴霧する噴霧器のみを備え、その酸化剤を噴霧器
に供給する流路に加熱手段を備え、霧化チャンバにも加
熱手段を備えるとともに、両加熱手段はバーナーヘッド
から出る試料がすべて蒸気化する温度まで加熱するもの
とした。(Means for Solving the Problems) According to the atomization device of the present invention, the liquid sample is sucked and atomized by a nebulizer in the same manner as the conventional device, but heated as a pressurized gas that gives energy for atomization. A high temperature gas oxidizer is used and the atomization chamber is also heated to keep it high. Therefore, the atomization device of the present invention is provided with only an atomizer that sprays a sample sucked by a capillary with a pressurized gas containing an oxidant as an atomizing means in an atomization chamber connected to a burner head, and sprays the oxidant with the atomizer. A heating means is provided in a flow path for supplying the gas to the chamber, and a heating means is also provided in the atomization chamber.
(作用) 噴霧用の気体のもつエネルギーは圧力による機械的エ
ネルギーと加熱されたことによる熱エネルギーとであ
る。試料は機械的に微粒とされるため、その重量当りの
表面積が増大し、熱伝達係数が向上する。噴霧器を出た
試料と高温気体とは噴霧効果によってよく混合されてい
るので、試料は微粒子化のための噴霧と同時に効率のよ
い熱伝達が行なわれ、試料の蒸気化が行なわれる。(Operation) The energy of the gas for spraying is mechanical energy by pressure and thermal energy by heating. Since the sample is mechanically finely divided, the surface area per weight increases, and the heat transfer coefficient improves. Since the sample exiting the atomizer and the high-temperature gas are well mixed by the spray effect, the sample is sprayed for atomization, and at the same time, efficient heat transfer is performed, and the sample is vaporized.
さらに、霧化チャンバが加熱されており、試料が微粒
化されているため、ここでも効率よく試料に熱伝達が行
なわれ、試料の蒸気化が促進される。Furthermore, since the atomization chamber is heated and the sample is atomized, the heat is efficiently transferred to the sample and the vaporization of the sample is promoted.
その結果、霧化チャンバよりバーナーに送られる試料
のほとんどが蒸気化される。このようにして、バーナー
に達する霧化量は試料に与えられた熱量により決まるこ
とになる。熱供給量が十分であるならば霧化チャンバ内
における試料の飽和蒸気分圧に相当する量までの霧化が
期待される。As a result, most of the sample sent from the atomization chamber to the burner is vaporized. In this way, the amount of atomization that reaches the burner will depend on the amount of heat applied to the sample. If the heat supply is sufficient, atomization up to an amount corresponding to the saturated vapor partial pressure of the sample in the atomization chamber is expected.
(実施例) 第1図は一実施例を表わす。(Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment.
2は霧化チャンバであり、出口はバーナヘッド4につ
ながっている。霧化チャンバ2の基端部には噴霧器6が
設けられている。噴霧器6はコーン状ノズル8の中心に
キャピラリー10の先端が位置決めされた構造をしてお
り、キャピラリー10の基端部は試料瓶に導かれて液体試
料を吸引できるようになっている。ノズル8でキャピラ
リー10の外側には気体酸化剤と燃料ガスの混合ガスが加
圧されて供給され、ノズル8から噴出されることにより
キャピラリー10から試料を噴霧する。酸化剤と燃料ガス
との混合ガス供給流路14にはヒータ16が設けられてお
り、ノズル8に供給されるガスを加熱する。ヒータ16は
例えば電熱式ヒータである。ノズル8に供給される酸化
剤としては従来の霧化装置と同じく空気を使用し、燃料
ガスとしてはこれも従来と同じくアセチレンガスを使用
する。Reference numeral 2 denotes an atomization chamber, and the outlet is connected to a burner head 4. A sprayer 6 is provided at the base end of the atomization chamber 2. The sprayer 6 has a structure in which the tip of the capillary 10 is positioned at the center of the cone-shaped nozzle 8, and the base end of the capillary 10 is guided to a sample bottle so that a liquid sample can be sucked. A mixed gas of a gas oxidant and a fuel gas is supplied to the outside of the capillary 10 under pressure by the nozzle 8, and the sample is sprayed from the capillary 10 by being ejected from the nozzle 8. A heater 16 is provided in the mixed gas supply flow path 14 of the oxidant and the fuel gas, and heats the gas supplied to the nozzle 8. The heater 16 is, for example, an electric heater. Air is used as the oxidizing agent supplied to the nozzle 8 as in the conventional atomizing device, and acetylene gas is used as the fuel gas as in the conventional case.
霧化チャンバ2を加熱するためにヒータ18が設けられ
ている。ヒータ18は例えばテープヒータであり、霧化チ
ャンバ2の外側に巻きつけられている。A heater 18 is provided for heating the atomization chamber 2. The heater 18 is, for example, a tape heater and is wound around the outside of the atomization chamber 2.
霧化チャンバ2の下部にはドレイン20が設けられ、吸
引されて霧化されなかった試料が排出される。A drain 20 is provided at a lower portion of the atomization chamber 2 to discharge a sample which has been sucked and not atomized.
本実施例において、空気と燃料ガスを加圧して供給
し、その混合ガスをヒータ16により加熱して噴霧器6へ
供給する。霧化チャンバ2もヒータ18により加熱してお
く。キャピラリー10により試料瓶から試料が吸引されて
噴霧器6から噴霧される。このとき試料微粒子は加熱さ
れた空気と燃料ガスにより加熱されて蒸気化され、さら
に霧化チャンバ2で加熱されて蒸気化される。蒸気化し
た試料ガスは空気及び燃料ガスと混合されてバーナヘッ
ド4へ導かれ火炎22となる。火炎22を測定用の光が透過
し、分光光度計で分光分析される。In this embodiment, air and fuel gas are supplied under pressure, and the mixed gas is heated by the heater 16 and supplied to the atomizer 6. The atomization chamber 2 is also heated by the heater 18. The sample is sucked from the sample bottle by the capillary 10 and sprayed from the sprayer 6. At this time, the sample fine particles are heated and vaporized by the heated air and the fuel gas, and further heated and vaporized in the atomization chamber 2. The vaporized sample gas is mixed with air and a fuel gas and guided to the burner head 4 to form a flame 22. Light for measurement passes through the flame 22, and is spectrally analyzed by a spectrophotometer.
本実施例で霧化量を測定するために、噴霧器6のノズ
ル構造を第2図に示されるように、ノズル8の直径Dを
1.5mmとし、キャピラリー10の外径を0.6mm、キャピラリ
ー10の内径を0.34mmとし、ノズルコーンの傾斜角θを39
度とする。ただし、θによっては霧化量は大きな影響を
受けないので、θは45度など製作の容易な角度とすれば
よい。キャピラリー10は白金イリジウム管である。この
ような寸法の霧化器6に供給される空気と燃料の混合ガ
ス流量を10Nl/分とし、全圧力を0.5kg.f/cm2としたと
き、試料吸込み量が4cc/分となるようにノズル8を調整
した。In this embodiment, in order to measure the amount of atomization, the nozzle structure of the atomizer 6 is changed as shown in FIG.
1.5 mm, the outer diameter of the capillary 10 is 0.6 mm, the inner diameter of the capillary 10 is 0.34 mm, and the inclination angle θ of the nozzle cone is 39.
Degree. However, since the amount of atomization is not greatly affected by θ, θ may be set to an easy angle such as 45 degrees. Capillary 10 is a platinum iridium tube. When the mixed gas flow rate of the air and the fuel supplied to the atomizer 6 having such dimensions is 10 Nl / min and the total pressure is 0.5 kg.f / cm 2 , the sample suction amount is 4 cc / min. The nozzle 8 was adjusted.
この霧化装置を用い、加熱電力を変えて霧化量を測定
すると、第3図のような結果が得られた。第3図でAで
示された部分は機械噴霧により水滴となってバーナヘッ
ドから出ている部分であり、Bで示された部分は蒸気と
なってバーナヘッドから出ている部分である。高温に加
熱すれば全てが蒸気化してバーナヘッドから出るように
なり、霧化量は加熱エネルギーに比例する。ただし、こ
のことは電気ヒータの電力と霧化量が比例しているとい
うことではなく、蒸気に与えられた熱量と霧化量がほぼ
比例していると考えられることができる。When the amount of atomization was measured using this atomizing device while changing the heating power, the results as shown in FIG. 3 were obtained. In FIG. 3, the portion indicated by A is a portion which is formed as water droplets by mechanical spraying and exits from the burner head, and the portion indicated by B is a portion which is vapor and exits from the burner head. When heated to a high temperature, everything vaporizes and exits the burner head, and the amount of atomization is proportional to the heating energy. However, this does not mean that the power of the electric heater and the amount of atomization are proportional, but it can be considered that the amount of heat given to the steam and the amount of atomization are almost proportional.
この測定では霧化量として最大約1.3cc/分を達成し
た。このことは吸込み量4cc/分に対しては霧化率30%以
上であることを示している。In this measurement, the maximum amount of atomization was about 1.3cc / min. This indicates that the atomization rate is 30% or more for a suction rate of 4 cc / min.
これに対し、従来の霧化装置で空気と燃料ガスの供給
量、ガス圧力、試料吸込み量を実施例に示した数値と同
等とした場合、霧化量としては0.4cc/分程度であり、霧
化率は10%程度である。On the other hand, when the supply amount of air and fuel gas, the gas pressure, and the sample suction amount are equivalent to the numerical values shown in the examples in the conventional atomization device, the atomization amount is about 0.4 cc / min, The atomization rate is about 10%.
実施例では酸化剤である空気と燃料ガスとを混合させ
た後にヒータ6を通して空気と燃料ガスを同時に加熱し
ている。しかし、空気だけをヒータ16で加熱し、燃料ガ
スはノズル8で混合するようにしてもよい。この場合は
燃料ガス混合により加熱空気温度が下がるので、その分
だけ空気温度を高くしておく必要がある。In this embodiment, the air and the fuel gas are simultaneously heated through the heater 6 after the air as the oxidant and the fuel gas are mixed. However, only the air may be heated by the heater 16 and the fuel gas may be mixed by the nozzle 8. In this case, the temperature of the heated air decreases due to the mixing of the fuel gas, so the air temperature must be raised accordingly.
(発明の効果) 本発明では酸化剤を噴霧器に供給する流路に加熱手段
を備え、霧化チャンバにも加熱手段を備えたので、霧化
量は試料に与えた熱量によって決まり、噴霧器は熱伝達
効率を維持するために必要な程度の大きさの粒径で噴霧
すればよく、高度な機械的性能は要求されない。したが
って噴霧器は比較的簡単で廉価なものですむ。(Effect of the Invention) In the present invention, the heating means is provided in the flow path for supplying the oxidizing agent to the atomizer, and the heating means is also provided in the atomization chamber. It is only necessary to spray with a particle size as large as necessary to maintain transmission efficiency, and high mechanical performance is not required. Therefore, the nebulizer is relatively simple and cheap.
噴霧器の分解、洗浄、再組立てを行なっても、伝熱量
が変わらない構造にできるので、霧化量について再現性
のある霧化装置を供給することができる。Even if the atomizer is disassembled, washed, and reassembled, the structure can be made such that the amount of heat transfer does not change, so that it is possible to supply an atomizing device with a reproducible amount of atomization.
以上の効果のため、分解、洗浄などのメンテナンスが
容易である。ユーザーが容易に噴霧器の洗浄を行ないう
ることは、前回分析試料の残留による分析確度の劣化を
防止できることを意味する。Due to the above effects, maintenance such as disassembly and cleaning is easy. The fact that the user can easily clean the nebulizer means that the analysis accuracy can be prevented from deteriorating due to the residue of the previous analysis sample.
霧化量は伝熱量によって決まるから、繰返し使用によ
り噴霧器が汚れ性能が低下して吸込み量が変動しても、
霧化量の変化は少なく、安定した再現性のある分析がで
きる。Because the amount of atomization is determined by the amount of heat transfer, even if the sprayer becomes dirty due to repeated use and the suction amount fluctuates,
The change in the amount of atomization is small, and stable and reproducible analysis is possible.
バーナーへ到達する試料のミストは蒸気化しているの
で、その粒径の均一性がよく、火炎中での原子化を安定
化させることができ、ノイズの少ない分析が可能とな
る。Since the mist of the sample reaching the burner is vaporized, the uniformity of the particle size is good, the atomization in the flame can be stabilized, and the analysis with less noise can be performed.
試料が高濃度で火炎中に送られるだけでなく、蒸気化
しているために液滴の場合よりも微細粒子であり、効率
のよい原子化が行なわれ、分析感度が向上する。The sample is not only sent into the flame at a high concentration, but is also finer particles than in the case of a droplet because it is vaporized, so that efficient atomization is performed and analysis sensitivity is improved.
火炎中に供給される試料は蒸気化されており、試料が
液滴状である場合のように火炎から気化熱を奪うことが
ないため、火炎温度の低下は小さく、高い原子化効率を
得ることができる。Since the sample supplied in the flame is vaporized, it does not take away the heat of vaporization from the flame as when the sample is in the form of droplets. Can be.
第1図は一実施例を示す概略断面図、第2図は一実施例
におけるノズル部分を示す断面図、第3図は一実施例に
おける加熱熱量と霧化量の関係を示す図である。 2……霧化チャンバ、4……バーナヘッド、6……霧化
器、8……ノズル、10……キャピラリー、14……ガス供
給流路、16,18……ヒータ。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a nozzle portion in one embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the amount of heating heat and the amount of atomization in one embodiment. 2 atomizing chamber, 4 burner head, 6 atomizer, 8 nozzle, 10 capillary, 14 gas supply passage, 16, 18 heater.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 21/00 - 21/74──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01N 21/00-21/74
Claims (1)
霧化手段としてキャピラリーにより吸い込まれた試料を
酸化剤を含む加圧ガスにより噴霧する噴霧器のみを備
え、前記酸化剤を前記噴霧器に供給する流路に加熱手段
を備え、前記霧化チャンバにも加熱手段を備えるととも
に、前記両加熱手段はバーナーヘッドから出る試料がす
べて蒸気化する温度まで加熱するものとしたことを特徴
とする原子吸光分析計の霧化装置。1. An atomization chamber connected to a burner head,
Only a sprayer for spraying a sample sucked by a capillary with a pressurized gas containing an oxidant as atomization means is provided, and a heating means is provided in a flow path for supplying the oxidant to the sprayer, and the atomization chamber is also heated. Means for heating the sample from the burner head to a temperature at which all of the sample exiting from the burner head is vaporized.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2143795A JP2794903B2 (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Atomic absorption spectrometer atomizer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2143795A JP2794903B2 (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Atomic absorption spectrometer atomizer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0436639A JPH0436639A (en) | 1992-02-06 |
JP2794903B2 true JP2794903B2 (en) | 1998-09-10 |
Family
ID=15347164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2143795A Expired - Lifetime JP2794903B2 (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Atomic absorption spectrometer atomizer |
Country Status (1)
Country | Link |
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Family Cites Families (1)
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JPS6073437A (en) * | 1983-09-30 | 1985-04-25 | Shimadzu Corp | Apparatus for atomizing sample for spectrochemical analysis |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP2143795A patent/JP2794903B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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