JPH0713595B2 - Measuring equipment for air pollutants - Google Patents
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- JPH0713595B2 JPH0713595B2 JP29418690A JP29418690A JPH0713595B2 JP H0713595 B2 JPH0713595 B2 JP H0713595B2 JP 29418690 A JP29418690 A JP 29418690A JP 29418690 A JP29418690 A JP 29418690A JP H0713595 B2 JPH0713595 B2 JP H0713595B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] 産業の利用分野 本発明は、大気汚染防止物質の測定装置に係わり、特
に、プラズマ発光分析法を用いた大気汚染物質の測定装
置に関する発明である。The present invention relates to an apparatus for measuring an air pollutant, and more particularly to an apparatus for measuring an air pollutant using plasma emission spectrometry.
発明の概要 本発明は、プラズマ発光分析法を用いた大気汚染物質の
測定装置において、プラズマ発生部において高周波電波
の電界成分と磁界成分を閉じ込めて強電界を発生させ
て、該強電界とプラズマ励起部材との間に集中電界を形
成させることにより、大気圧中、静止空気中の条件下で
プラズマを発生可能にする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an apparatus for measuring atmospheric pollutants using plasma emission spectrometry, in which a strong electric field is generated by confining an electric field component and a magnetic field component of a high frequency radio wave in a plasma generation unit, and the strong electric field and plasma excitation are generated. By forming a concentrated electric field with the member, plasma can be generated under the conditions of atmospheric pressure and still air.
従来の技術 環境大気中に含まれる物質の測定法として、その対象と
する物質により、多くの異なる方法がある。2. Description of the Related Art There are many different methods for measuring the substances contained in the ambient air, depending on the target substances.
一般的に、 (1)試料の採取、 (2)溶解・吸収等の反応・抽出、(3)分析といった
手順となる。Generally, the procedures are (1) sampling, (2) reaction / extraction such as dissolution / absorption, and (3) analysis.
(1)の試料の採取に関しては、目的とする物質が微量
であることが多いので、長時間の吸収等の方法が採られ
ている。Regarding the collection of the sample of (1), since a target substance is often present in a very small amount, a method such as long-term absorption is adopted.
(2)の溶解・吸収等の反応・抽出に関しては、酸によ
る溶解、化学反応による発色等の工夫がなされる。Regarding the reaction / extraction such as the dissolution / absorption of (2), a solution such as dissolution with an acid or coloring by a chemical reaction is devised.
(3)の分析に関しても多岐にわたるが、吸光光度法、
原子吸光法(FAA)、誘導結合プラズマ発光分析法(IPC
法)等が知られている。The analysis of (3) is also wide-ranging, but the absorptiometry,
Atomic absorption method (FAA), Inductively coupled plasma optical emission spectrometry (IPC)
Law) etc. are known.
一般に、誘導結合プラズマ発光分析装置(IPC装置)
は、高温のアルゴンガスプラズマ励起源を利用するもの
で、励起源部、集光部、増幅・演算部、データ記録部が
基本構成要素である。Generally, ICP-AES (IPC equipment)
Uses a high-temperature argon gas plasma excitation source, and the excitation source section, the focusing section, the amplification / calculation section, and the data recording section are basic constituent elements.
更に、励起源部に附属して、高周波励起源、ガス供給
源、試料導入部がある。Furthermore, there are a high-frequency excitation source, a gas supply source, and a sample introduction section, which are attached to the excitation source section.
先ず、励起源部のトーチに冷却部、補助、キャリアの3
種類のアルゴンガスを流し、誘導コイルに励起源からの
高周波電力を印加して、トーチ上にプラズマを生成す
る。First, the torch of the excitation source, the cooling part, the auxiliary, and the carrier 3
A kind of argon gas is flowed and high frequency power from an excitation source is applied to the induction coil to generate plasma on the torch.
プラズマが安定して後、試料導入部からネブライザーを
通して試料溶液をプラズマ中に導入すると、測定対象元
素の原子又はイオンが励起され、発光する。この発光を
集光して分光器の入口スリット上に結像させ、分光器で
測定光線の発光線を選択し、出口スリットを通して検出
器に導く。When the sample solution is introduced into the plasma from the sample introduction part through the nebulizer after the plasma is stabilized, atoms or ions of the element to be measured are excited and emit light. This emitted light is collected and imaged on the entrance slit of the spectroscope, the emission line of the measurement light beam is selected by the spectroscope, and is guided to the detector through the exit slit.
検出器には、一般に光電子増倍管が用いられる。光電子
増倍管で増幅された光電流は増幅・演算部で増幅され、
アナログ量がデジタル量としてデータ部に入力され、所
定の信号として記録される。A photomultiplier tube is generally used as the detector. The photocurrent amplified by the photomultiplier tube is amplified by the amplification / arithmetic unit,
The analog quantity is input to the data section as a digital quantity and recorded as a predetermined signal.
本発明が解決しようとする課題 IPC法では、使用するマイクロ波の振動数(周波数)が2
7.12MHZ又は40.68MHZと小であり、発振部が高価であ
る。Problems to be Solved by the Invention In the IPC method, the frequency (frequency) of microwave used is 2
It is as small as 7.12MHZ or 40.68MHZ, and the oscillator is expensive.
また、IPC法では、プラズマ発生部の内部が低圧に保持
された真空容器内にキャリアガスであるアルゴンガスを
導入しているために、プラズマ発生部の構造が複雑にし
て、キャリアガス導入部が必要であり、装置全体の構造
が複雑にして高価なものとなってい。Further, in the IPC method, since argon gas, which is a carrier gas, is introduced into the vacuum container in which the inside of the plasma generation unit is kept at a low pressure, the structure of the plasma generation unit is complicated and the carrier gas introduction unit is It is necessary, and the structure of the entire device is complicated and expensive.
更に、広く用いられている原子吸光法でもアセチレンガ
スを燃焼させるためにアセチレンガス準備が必要であ
り、装置が複雑である。Further, even in the widely used atomic absorption method, preparation of acetylene gas is required to burn acetylene gas, and the apparatus is complicated.
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その
目的は、プラズマ光線を発生させるにあたって、所定の
空洞容器内においてその内部の圧力が大気圧にして、し
かも空洞容器内においては他のガスはなく空気のみであ
る状態のもとで大規模なプラズマを発生させ、これによ
り測定対象元素に対応した光線を発生させることによ
り、構造が簡単で安価にして高性能な大気汚染物質の測
定を可能にすることである。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to generate a plasma beam so that the internal pressure in a predetermined hollow container is set to the atmospheric pressure, and further in the hollow container, A large-scale plasma is generated under the condition that there is no gas and only air, and by generating a light beam corresponding to the element to be measured by this, the structure is simple and inexpensive, and high-performance air pollutant It is to enable measurement.
[発明の構成] 課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、プラズマ励起部
が、高周波電波を発生する発振手段と、この発振手段に
より発生した高周波電波を処理する回路手段と、この回
路手段によって処理された高周波電波を伝送する伝送回
路手段と、この伝送回路手段によって伝送された高周波
電波を用いてプラズマを発生させるプラズマ発生手段か
らなり、このプラズマ発生手段を、内部に前記伝送され
た高周波電波の電界成分と磁界成分を閉じ込める空洞容
器と、この空洞容器内に設けられた前記高周波の電界成
分との間に集中電界を形成させるプラズマ励起部材から
なる空洞共振器によって構成する。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is directed to a plasma excitation unit that oscillates a high frequency radio wave and a circuit that processes the high frequency radio wave generated by the oscillation means. Means, a transmission circuit means for transmitting the high frequency radio wave processed by the circuit means, and a plasma generation means for generating plasma using the high frequency radio wave transmitted by the transmission circuit means. A cavity container for confining an electric field component and a magnetic field component of the transmitted high frequency radio wave, and a cavity resonator formed of a plasma excitation member for forming a concentrated electric field between the electric field component of the high frequency provided in the cavity container. Constitute.
作用 本発明においては、閉塞された空洞容器とこの空洞容器
内に突設されたプラズマ励起部材からなる空洞共振器内
に高周波電波が伝送されると、この高周波電波の電界成
分と磁界成分が前記空洞共振内に閉じ込められ、強電界
と強磁界が誘起される。強電界と前記プラズマ励起部材
との間に集中電界が形成され、大気圧下、空気中の条件
下でプラズマが発生し、測定対象物をプラズマ中に導入
すると測定対象元素に対応する光線が発生する。Function In the present invention, when a high-frequency radio wave is transmitted into a cavity resonator composed of a closed hollow container and a plasma excitation member protruding in the hollow container, the electric field component and the magnetic field component of the high-frequency radio wave are It is confined in the cavity resonance and strong electric field and strong magnetic field are induced. A concentrated electric field is formed between the strong electric field and the plasma excitation member, and plasma is generated under atmospheric conditions under atmospheric conditions. When a measurement target is introduced into the plasma, a light beam corresponding to the measurement target element is generated. To do.
この発光光線は、元素分析処理部で分析処理され、測定
対象物が測定される。This emitted light beam is analyzed by the elemental analysis processing unit to measure the measurement object.
実施例 以下に本発明の実施例を第1図から第7図を参照しなが
ら説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.
第1図は、本発明の実施例による大気汚染物質の測定装
置を示し、符号70で示されるのは高周波電力を発生する
高周波電力発生処理部、符号50は高周波発生処理部70で
発生処理された高周波電力を伝送する伝送回路、符号60
は伝送回路50から導かれた高周波電力に基づいてプラズ
マを発生するプラズマ発生部、符号80はプラズマ発生部
60に試料を供給する試料供給部である。FIG. 1 shows an air pollutant measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 70 denotes a high-frequency power generation processing unit for generating high-frequency power, and reference numeral 50 denotes a high-frequency generation processing unit 70 for generation processing. Transmission circuit for transmitting high frequency power, code 60
Is a plasma generator that generates plasma based on the high-frequency power guided from the transmission circuit 50, and reference numeral 80 is a plasma generator.
A sample supply unit for supplying a sample to 60.
符号90は元素分析処理部で、プラズマ発生部60で発生し
たプラズマにより測定試料に応じて発生した光線に基づ
いて試料を分析する。Reference numeral 90 denotes an elemental analysis processing unit, which analyzes the sample based on the light beam generated according to the measurement sample by the plasma generated by the plasma generation unit 60.
元素分析処理部90はプラズマ発生部60で発生した光線を
集光する集光部91、集光部91によって集光された光線を
受光して光線の分析を行うモノクロメータからなる分光
器92、光電子増倍管93、増幅器94、記録器95によって構
成される。The elemental analysis processing unit 90 is a condensing unit 91 that condenses the light beam generated by the plasma generating unit 60, a spectroscope 92 that is a monochromator that receives the light beam condensed by the condensing unit 91 and analyzes the light beam, It is composed of a photomultiplier tube 93, an amplifier 94, and a recorder 95.
高周波電力発生処理部70とプラズマ発生部60は、概略的
に第4図に示す構成となっている。The high-frequency power generation processing unit 70 and the plasma generation unit 60 have a configuration schematically shown in FIG.
即ち、第4図において、符号10で示されるものは電源
部、符号20はマイクロ波等の高周波電波を発生する発振
部、符号30は操作制御部、符号40は立体回路で、これら
の電源部10・発振部20及び立体回路40によって高周波電
力発生処理部70が構成される。That is, in FIG. 4, reference numeral 10 is a power supply section, reference numeral 20 is an oscillating section for generating high-frequency radio waves such as microwaves, reference numeral 30 is an operation control section, and reference numeral 40 is a three-dimensional circuit. 10. The oscillating unit 20 and the three-dimensional circuit 40 form a high frequency power generation processing unit 70.
符号50は高周波電波を伝送する伝送回路部、符号60はプ
ラズマ発生部である。Reference numeral 50 is a transmission circuit section for transmitting high frequency radio waves, and reference numeral 60 is a plasma generation section.
電源部10においては、入力相数が3相、入力電圧が200V
/220V±10%(ショートバーによる切換方式)、入力周
波数が50Hz/60Hz、整流方式は3相全波整流方式であ
る。In the power supply unit 10, the number of input phases is 3 and the input voltage is 200V
/ 220V ± 10% (switching method by short bar), input frequency is 50Hz / 60Hz, rectification method is 3-phase full-wave rectification method.
発振部20はマグネトロンによるマイクロ波発振器であっ
て、発振周波数が2450±30MHz、発振出力が500W〜5kW、
出力安定度は電源電圧の±10%の変動に対して出力5kW
において±5%以下、パワーリップルは出力5kWにおい
て10%以下、冷却方式は水冷(マグネトロン)、空冷
(マグネトロンのヒータ、アンテナ)である。The oscillating unit 20 is a microwave oscillator using a magnetron, and has an oscillating frequency of 2450 ± 30 MHz and an oscillating output of 500 W to 5 kW,
Output stability is 5kW against fluctuation of ± 10% of power supply voltage
Is less than ± 5%, power ripple is less than 10% at an output of 5kW, and the cooling method is water cooling (magnetron) or air cooling (heater of magnetron, antenna).
操作制御部30は電源部10と立体回路40の操作と制御を行
う。The operation control unit 30 operates and controls the power supply unit 10 and the three-dimensional circuit 40.
第5図は発振部20・立体回路部40・伝送回路部50及びプ
ラズマ発生部60の接続関係を示すもので、立体回路部40
は、第6図及び第7図で詳細に示すように、発振部20に
連結されたテーパー管41、テーパー管41に連通するアイ
ソレータ42、アイソレータ42に連結された方向性結合器
43及びEHチューナー44からなる回路素子によって構成さ
れている。FIG. 5 shows the connection relationship between the oscillation unit 20, the three-dimensional circuit unit 40, the transmission circuit unit 50, and the plasma generation unit 60.
As shown in detail in FIGS. 6 and 7, the taper pipe 41 is connected to the oscillator 20, the isolator 42 is connected to the taper pipe 41, and the directional coupler is connected to the isolator 42.
It is composed of a circuit element composed of 43 and EH tuner 44.
テーパー管41は、発振部20とアイソレータ42間を無反射
で接続する。The taper tube 41 connects the oscillator 20 and the isolator 42 without reflection.
アイソレータ42は、一方向に殆ど減衰なしに電波を通す
が、逆方向には吸収して殆ど電波を通さない導波管であ
って、発振部20からの出力電波を通す。The isolator 42 is a waveguide that allows a radio wave to pass in one direction with almost no attenuation, but absorbs a radio wave in the opposite direction and hardly transmits a radio wave, and allows an output radio wave from the oscillation unit 20 to pass therethrough.
符号42a,42b・42cは、冷却管である。方向性結合器43に
は、同軸減衰器45及びクリスタルマウント46がそれぞれ
備えられており、マイクロ波を測定するために用いられ
るもので、主伝送線上を伝送される電力の伝送方向によ
って、副伝送線に出て行く電力の伝送方向を異にする。
同軸減衰器45は2器備えられており、1器は反射波電力
を、1器は進行波電力を検出する。Reference numerals 42a, 42b and 42c are cooling pipes. The directional coupler 43 is provided with a coaxial attenuator 45 and a crystal mount 46, respectively, which are used to measure microwaves and which are sub-transmitted depending on the transmission direction of power transmitted on the main transmission line. The transmission direction of the electric power going out to the line is different.
Two coaxial attenuators 45 are provided, one detecting reflected wave power and one detecting traveling wave power.
EHチューナー44は、調整ノブ47を備えており、このノブ
47の出し入れを調整することにより、発振部20を後述す
る負荷としてのプラズマ発生部60との整合を図るもので
ある。The EH tuner 44 is equipped with an adjustment knob 47.
By adjusting the insertion / removal of 47, the oscillator 20 is matched with the plasma generator 60 as a load, which will be described later.
伝送回路部50は、基本的には、回路素子としての導波管
とコーナ又はベンドからなり、第5図に示すように方向
性結合器43に連結された第1の導波管51、第2の直導波
管52を第1の直導波管51に連結する第1のEコーナー5
6、第3の直導波管53、この第3の直導波管53を第2の
直導波管52に連結する第2のEコーナー57、第3の直導
波管53に連結する第4の直導波管54及び第4の直導波管
54にに連結された第5の直導波管55によって構成されて
いる。The transmission circuit section 50 basically comprises a waveguide as a circuit element and a corner or a bend, and as shown in FIG. 5, a first waveguide 51 and a first waveguide 51 connected to a directional coupler 43. The first E corner 5 connecting the second straight waveguide 52 to the first straight waveguide 51.
6, third straight waveguide 53, second E corner 57 connecting the third straight waveguide 53 to the second straight waveguide 52, and the third straight waveguide 53 connected to the third straight waveguide 53 Fourth straight waveguide 54 and fourth straight waveguide
It is constituted by a fifth straight waveguide 55 connected to 54.
導波管の形状が決まると、導波管の任意の断面における
電界と磁界の相対的な分布は変わらず、電界の大きさと
位相のみが変化する。When the shape of the waveguide is determined, the relative distribution of the electric field and the magnetic field in an arbitrary cross section of the waveguide does not change, only the magnitude and phase of the electric field change.
第5図において、方向性結合器43に第1直導波管51を連
結し、上記第1直導波管51にEHチューナー44を連結し、
上記EHチューナー44に第1コーナー56を連結させてもよ
い。In FIG. 5, the first direct waveguide 51 is connected to the directional coupler 43, the EH tuner 44 is connected to the first direct waveguide 51,
The first corner 56 may be connected to the EH tuner 44.
また、第2Eコーナー57に連結されている第3直導波管53
を取り外し、上記コーナー57に第4直導波管54を直接連
結させてもよい。In addition, the third straight waveguide 53 connected to the second E corner 57
May be removed and the fourth direct waveguide 54 may be directly connected to the corner 57.
プラズマ発生部60としては空洞共振決61を用いる。A cavity resonance determination 61 is used as the plasma generation unit 60.
第2図に示すように、空洞共振決61は中空容器である金
属性の円筒管62と、この円筒管62の両端に設けられた金
属性の蓋対63と透明蓋体64及びプラズマ励起部材である
金属突片65によって構成される。As shown in FIG. 2, the cavity resonance determination 61 includes a metallic cylindrical tube 62 which is a hollow container, a metallic lid pair 63 provided at both ends of the cylindrical tube 62, a transparent lid 64 and a plasma excitation member. It is constituted by the metal projection 65.
円筒管62にはその長手方向中心部に開口66が設けられて
おり、円筒管62の内壁には開口66の中心方向に突出する
金属片65が設けられている。The cylindrical tube 62 is provided with an opening 66 at the longitudinal center thereof, and the inner wall of the cylindrical tube 62 is provided with a metal piece 65 projecting toward the center of the opening 66.
一例として、マイクロ波閉じ込めのための金属で閉曲面
を作る。その際、マイクロ波エネルギーの損失を少なく
する目的で、空洞共振器61の形状を円筒形とし、その直
径を161mm(=1.318λ,λ:波長で122mm)、円筒の長
さは3λ程度とした。As an example, a closed surface is made of metal for microwave confinement. At that time, in order to reduce the loss of microwave energy, the shape of the cavity resonator 61 is made cylindrical, its diameter is 161 mm (= 1.318λ, λ: 122 mm at wavelength), and the length of the cylinder is about 3λ. .
円筒管62の両端は、閉じる必要があるが、片端は可動と
するためにアルメッシュ板を入れ、他端は固定するた
め、アルミホイルで封じた。Both ends of the cylindrical tube 62 need to be closed, but one end is filled with an almesh plate to make it movable, and the other end is fixed, so it is sealed with aluminum foil.
アルミメッシュ板を用いた理由は、共振器内部を観察す
ることを可能にするためである。The reason for using the aluminum mesh plate is to make it possible to observe the inside of the resonator.
空洞共振器内部は外部と同じ大気圧にし、この空洞共振
器内の気体としては空気のみとする。The inside of the cavity resonator is set to the same atmospheric pressure as the outside, and only air is used as the gas inside the cavity resonator.
また、プラズマ励起部材である金属突片65は銅線1本
(直径1mm)とし、長さを120mmとした。長さが80mm前後
では、誘導電界が弱くなるからである。The metal projection 65, which is a plasma excitation member, is one copper wire (diameter 1 mm) and has a length of 120 mm. This is because the induced electric field becomes weak when the length is around 80 mm.
次ぎに、本発明の実施例による大気汚染物質の測定装置
の動作について説明する。Next, the operation of the air pollutant measuring apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.
電源部10は、交流電力を整流して直流電力を発振部20に
供給する。発振部20は電源部10からの直流電力を入力と
して発振動作を行い、高周波(マイクロ波)電力を発生
する。発振部20の出力電力は立体回路部40、伝送回路部
50を通してプラズマ発生部60に伝送される。The power supply unit 10 rectifies AC power and supplies DC power to the oscillation unit 20. The oscillating unit 20 receives the DC power from the power supply unit 10 as an input and performs an oscillating operation to generate high frequency (microwave) power. The output power of the oscillation unit 20 is the three-dimensional circuit unit 40 and the transmission circuit unit.
It is transmitted to the plasma generator 60 through 50.
操作制御部30は、電源部10の電流を監視して、これらの
制御を行い、電流の安定化を図り、これにより発振部20
の出力電波の安定化を図っている。The operation control unit 30 monitors the current of the power supply unit 10, controls these, and stabilizes the current.
Is trying to stabilize the output radio wave of.
発振部20からの高周波電波(マイクロ波電波)は、第5
図に示すように、立体回路部40のテーパー管41によって
無反射状態とされ、アイソレータ42を通して方向性結合
器43に伝送される。方向性結合器43においては、進行波
の電力成分と反射波の電力成分が検出される。The high frequency radio wave (microwave radio wave) from the oscillator 20 is
As shown in the figure, the taper tube 41 of the three-dimensional circuit section 40 makes it non-reflecting state and is transmitted to the directional coupler 43 through the isolator 42. In the directional coupler 43, the power component of the traveling wave and the power component of the reflected wave are detected.
操作制御部30は、これらの電力成分を監視すると共に、
方向性結合器43における進行波電力成分を制御する。The operation control unit 30 monitors these power components,
The traveling wave power component in the directional coupler 43 is controlled.
方向性結合器43からのマイクロ波は、EHチューナー44を
通して伝送回路部50に導かれる。ここで、EHチューナー
44は方向性結合器43から導かれたマイクロ波電力と負荷
との整合を図り、伝送回路部50の各直導波管内を進むマ
イクロ波電力を無反射と同等の条件にする。The microwave from the directional coupler 43 is guided to the transmission circuit section 50 through the EH tuner 44. Where EH tuner
Reference numeral 44 seeks to match the microwave power guided from the directional coupler 43 with the load, and makes the microwave power traveling in each straight waveguide of the transmission circuit section 50 into a condition equivalent to non-reflection.
伝送回路部50の第1の直導波管51、第1のEコーナー5
6、第2の直導波管52、第2のEコーナー57、第3の直
導波管53、第4の直導波管54及び第5の直導波管55を通
して伝送されて来たマイクロ波は、プラズマ発生部60に
伝送される。First straight waveguide 51 of transmission circuit section 50, first E corner 5
6, transmitted through the second straight waveguide 52, the second E corner 57, the third straight waveguide 53, the fourth straight waveguide 54, and the fifth straight waveguide 55. The microwave is transmitted to the plasma generator 60.
プラズマ発生部60の空洞共振器61においては、第5の直
導波管55から送られてくるマイクロ波が、円筒管62内で
定常波を形成して閉じ込められる。In the cavity resonator 61 of the plasma generation unit 60, the microwave sent from the fifth straight waveguide 55 forms a standing wave in the cylindrical tube 62 and is confined.
この閉じ込め効果により、第3図に示すように、第5の
直導波管55内のマイクロ波の磁界成分Hoに対して充分協
力な磁界成分Hの磁界が円筒管62の軸心線67に対してほ
ぼ対称にしてループ状に形成されると共に、強力な磁界
Eが軸心線67を中心としてドーナツ状に誘起される。Due to this confinement effect, as shown in FIG. 3, the magnetic field of the magnetic field component H sufficiently cooperating with the magnetic field component Ho of the microwave in the fifth straight waveguide 55 is generated in the axial center line 67 of the cylindrical tube 62. A strong magnetic field E is induced in a donut shape around the axis 67 while being formed substantially symmetrically in a loop shape.
この場合、電界Eは磁界ループH内で強く、軸心線57上
でほとんど零となる。In this case, the electric field E is strong in the magnetic field loop H and becomes almost zero on the axis 57.
この強力な電界Eによりプラズマ励起部材である金属突
片65の先端部には、更に、強力な電界集中が行われこの
電界集中により円筒管62内の気体(空気)が電離し、大
気圧下(低気圧、真空中ではなく)で金属突片65の先端
近傍にプラズマが生成し、ファイヤボールが発生すると
共に、試料の元素成分に応じた光線が発生する。Due to this strong electric field E, a strong electric field is further concentrated at the tip of the metal projection 65, which is a plasma excitation member, and the gas (air) in the cylindrical tube 62 is ionized by this electric field concentration, so that the atmospheric pressure is reduced. Plasma is generated in the vicinity of the tip of the metal projecting piece 65 (not in a low pressure or in a vacuum) to generate a fire ball and a light beam corresponding to the elemental component of the sample.
実験結果によれば、電力が1kWから2.2kWの範囲で、種々
のプラズマ火球を、大気圧、空気中で観察することがで
きた。According to the experimental results, it was possible to observe various plasma fireballs in the atmospheric pressure and air in the power range of 1 kW to 2.2 kW.
その第1のタイプは、導波管の端部に位置した炎で、そ
の色は橙色から青色を経て赤色に変わった。炎の大きさ
は1〜3cmで、寿命は数分間であった。The first type was a flame located at the end of the waveguide, the color of which changed from orange to blue to red. The size of the flame was 1 to 3 cm and the life was a few minutes.
プラズマ火球の第2のタイプとしては、半空洞全体に渡
った非常に明るいフラッシュであり、色は白みがかった
もので、その寿命は非常に短かった。しばらくして、明
るいフラッシュは分離した火球となり、空洞の壁に沿っ
て上下、水平方向に動いた。その色は橙色で、その寿命
は2〜3秒であった。The second type of plasma fireball was a very bright flash across the entire half-cavity, whitish in color and had a very short life. After a while, the bright flash became a separate fireball, which moved horizontally up and down along the walls of the cavity. Its color was orange and its life was 2-3 seconds.
第3のタイプは、空洞共振器内に立てられた銅線の上部
周辺に生じたプラズマで、白色、1〜5cmの大きさであ
った。銅線を伝わって下って来るものもあった。寿命は
2〜3分である。この第3プラズマに試料を導入して分
析を行う。The third type is plasma generated around the upper portion of the copper wire standing inside the cavity, which is white and has a size of 1 to 5 cm. Some of them came down the copper wire. Life span is 2-3 minutes. A sample is introduced into this third plasma for analysis.
プラズマ発生部60で発生した光線は、第1図に示すよう
に、分析処理部90の集光部91によって分光器92の入口ス
リット上に結像される。分光器92は、測定光線の発光線
を選択し、出口スリットを通して光電子増倍管93に導
く。The light beam generated by the plasma generation unit 60 is imaged on the entrance slit of the spectroscope 92 by the condensing unit 91 of the analysis processing unit 90, as shown in FIG. The spectroscope 92 selects the emission line of the measurement light beam and guides it to the photomultiplier tube 93 through the exit slit.
光電子増倍管93は入射された光線を電流信号に変換す
る。光電子増倍管93で光電変換された光電流は増幅器94
で増幅された後に、ペンレコーダ等の記録器95に導かれ
る。The photomultiplier tube 93 converts the incident light beam into a current signal. The photocurrent photoelectrically converted by the photomultiplier tube 93 is an amplifier 94.
After being amplified by, it is guided to a recorder 95 such as a pen recorder.
記録器95は、分光器92の波長走査を連動して応答記録す
るか、又は分光器92の波長を手動で不連続に変えて設定
し応答を記録する。The recorder 95 records the response by interlocking with the wavelength scanning of the spectroscope 92 or by manually changing the wavelength of the spectroscope 92 to be discontinuous.
[発明の効果] 本発明は、以上の如であって、閉塞された空洞容器とこ
の空洞容器内に設けられたプラズマ励起部材からなる空
洞共振器内に高周波電波を閉じ込めて、高電界と高磁界
を誘起させ、該高電界とプラズマ励起部材との間に電界
集中を起こさせるようにしてから、大気圧下の空気のみ
の雰囲気中で、簡単な構造にして安価な装置によって大
規模なプラズマ炎を発生させることができるので、キャ
リアガス等が不要にして構造簡単で、安価な大気汚染物
質の測定装置が得られる。[Advantages of the Invention] According to the present invention, as described above, a high-frequency radio wave is confined in a cavity resonator composed of a closed cavity container and a plasma excitation member provided in the cavity container, thereby achieving a high electric field and a high electric field. After inducing a magnetic field to cause electric field concentration between the high electric field and the plasma excitation member, a large-scale plasma with a simple structure and an inexpensive device in an atmosphere of only air under atmospheric pressure. Since a flame can be generated, a carrier gas or the like is not required, and a simple structure and an inexpensive measuring device for air pollutants can be obtained.
第1図は本発明の実施例による大気汚染物質の測定装置
のブロック図、第2図はプラズマ発生部における空洞共
振器の正断面図、第3図は第2図の空洞共振器の側断面
図、第4図は本発明の実施例によるプラズマ発生装置の
概略構成を示したブロック図、第5図はプラズマ発生装
置の正面図、第6図はプラズマ発生装置の立体回路不の
正面図、第7図は同じく立体回路部の側面図である。 10……電源部、20……発振部、40……立体回路部、50…
…伝送回路部、60……プラズマ発生部、61……空洞共振
器、62……円筒管、63・64……蓋体、65……プラズマ励
起部材である金属突片、70……高周波電力発生処理部、
80……試料供給部、90……元素分析処理部FIG. 1 is a block diagram of an air pollutant measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front sectional view of a cavity resonator in a plasma generating portion, and FIG. 3 is a side sectional view of the cavity resonator of FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a plasma generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a front view of the plasma generator, and FIG. 6 is a front view of the plasma generator without a three-dimensional circuit, Similarly, FIG. 7 is a side view of the three-dimensional circuit unit. 10 ... Power supply part, 20 ... Oscillation part, 40 ... Solid circuit part, 50 ...
… Transmission circuit part, 60 …… plasma generation part, 61 …… cavity resonator, 62 …… cylindrical tube, 63 ・ 64 …… cover, 65 …… plasma excitation member metal projection, 70 …… high frequency power Generation processing unit,
80 ... Sample supply section, 90 ... Elemental analysis processing section
Claims (3)
のプラズマ中に測定対象物を導入し、この測定対象物に
対応した光線を発生させ、この発光光線を元素分析処理
部に導き、前記測定対象物質の元素成分を分析する大気
汚染物質の測定装置において、前記プラズマ励起源が、
高周波電波を発生する発振手段と、この発振手段により
発生した高周波電波を処理する回路手段と、この回路手
段によって処理された高周波電波を伝送する伝送回路手
段と、この伝送回路手段によって伝送された高周波電波
を用いてプラズマを発生させるプラズマ発生手段からな
り、このプラズマ発生手段が、内部に前記伝送された高
周波電波の電解成分と磁界成分を閉じ込める空洞容器
と、この空洞容器内に設けられた前記高周波の電界成分
との間に集中電界を形成させるプラズマ励起部材からな
る空洞共振器によって構成されていることを特徴とする
大気汚染物質の測定装置。1. A plasma excitation source excites plasma, introduces an object to be measured into the plasma, generates a light beam corresponding to the object to be measured, guides the emitted light beam to an elemental analysis processing unit, and performs the measurement. In an air pollutant measuring device for analyzing an elemental component of a target substance, the plasma excitation source,
Oscillation means for generating high frequency radio waves, circuit means for processing the high frequency radio waves generated by the oscillation means, transmission circuit means for transmitting the high frequency radio waves processed by this circuit means, and high frequency waves transmitted by this transmission circuit means The plasma generating means is for generating plasma using radio waves, and the plasma generating means has a cavity container for confining the electrolytic component and the magnetic field component of the transmitted high frequency radio wave, and the high frequency wave provided in the cavity container. An air pollutant measuring device comprising a cavity resonator composed of a plasma excitation member for forming a concentrated electric field between the electric field component and the electric field component.
の円筒管の両端を閉塞する金属製の蓋体からなる円筒容
器によって構成されていることを特徴とする請求項1記
載の大気汚染物質の測定装置。2. A cavity according to claim 1, wherein the cavity resonator is constituted by a cylindrical container made of a metallic cylindrical tube and a metallic lid for closing both ends of the cylindrical tube. Measuring device for air pollutants.
円筒管の一方の端部に固設された金属製の蓋体と、前記
円筒管の他方の端部に固定または可動に設けられたメッ
シュ蓋体によって構成されていることを特徴とする請求
項2記載の大気汚染物質の測定装置。3. The cylindrical container comprises a metallic cylindrical tube, a metallic lid fixed to one end of the cylindrical tube, and a metal tube fixed or movable to the other end of the cylindrical tube. The air pollutant measuring device according to claim 2, wherein the measuring device is constituted by a provided mesh lid.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29418690A JPH0713595B2 (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Measuring equipment for air pollutants |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29418690A JPH0713595B2 (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Measuring equipment for air pollutants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04168350A JPH04168350A (en) | 1992-06-16 |
| JPH0713595B2 true JPH0713595B2 (en) | 1995-02-15 |
Family
ID=17804431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29418690A Expired - Lifetime JPH0713595B2 (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Measuring equipment for air pollutants |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713595B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9616841D0 (en) * | 1996-08-10 | 1996-09-25 | Aea Technology Plc | The detection of volatile substances |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4844612A (en) | 1986-10-03 | 1989-07-04 | Commissariat A L'energie Atomique | Apparatus for the analysis of elements by inductive plasma spectrometry produced by air |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP29418690A patent/JPH0713595B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4844612A (en) | 1986-10-03 | 1989-07-04 | Commissariat A L'energie Atomique | Apparatus for the analysis of elements by inductive plasma spectrometry produced by air |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04168350A (en) | 1992-06-16 |
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