ICP分析装置的制作方法

本发明涉及ICP(＝Inductively Coupled Plasma：感应耦合等离子体)质谱仪和ICP光谱仪等ICP分析装置，更详细地，涉及具备冷却机构的ICP分析装置，该冷却机构使用水等制冷剂对分析时变为高温的部位进行冷却。

背景技术：

ICP质谱仪中，将雾化了的试样(主要为金属等无机物)导入到感应耦合等离子体火焰中来使该试样离子化，将由此生成的离子供于质谱分析，从而进行试样的定性分析或定量分析。另外，ICP光谱仪中，将雾化了的试样导入到感应耦合等离子体火焰中，对试样分子或原子被加热、激发而发出的光进行光谱分析，从而进行试样的定性分析或定量分析。在此，将ICP质谱仪和ICP光谱仪等利用了感应耦合等离子体的分析装置统称为ICP分析装置。

ICP分析装置中，向在大致圆筒状的等离子体炬的前端周围卷绕的感应线圈供给高频大电流，通过由此形成的高频磁场的作用将导入到等离子体炬中的等离子体气体(通常为氩气)电离来形成等离子体火焰。通常，该等离子体火焰为数千℃以上的高温，因此配设在等离子体炬的周围的感应线圈和喷雾器等试样导入部等成为很高的高温。另外，在向感应线圈供给高频电流的高频电源的电路基板上安装电力用MOSFET等元件，由于这些元件的发热导致电路基板也成为很高的高温。难以利用空气冷却对它们进行充分冷却，以往的ICP分析装置中，为了以优良的效率对成为高温的多个部位进行冷却而使用水冷式的冷却机构。

图3是以往的ICP分析装置中的主要的冷却水的流路以及气体的流路的概要结构图。

如图3中箭头符号所示，通过送液泵11的作用将在利用了例如帕尔帖元件等的冷却器12中被冷却了的水向循环流路10送出。在第一阀13以及第二阀14为开放状态、第三阀15为闭锁状态时，冷却水经由第一阀13以及第二阀14流向试样导入部4的冷却部、以及在等离子体炬1的周围卷绕着的感应线圈2的冷却部。而且，经由止回阀16回流到送液泵11。在高频电源3被驱动而从该高频电源3向感应线圈2供给高频电流时，第二阀14为闭锁，另一方面，第三阀15为开放。由此，冷却水经由第一阀13、第三阀15流向高频电源3的冷却部。由此，能够对成为高温的高频电源3的电路基板进行冷却。

另一方面，储存在储气瓶7中的氩气通过气体流路6被送到气体流量控制部5，在气体流量控制部5中被调节流量后，作为等离子体气体或冷却气体被供给到等离子体炬1。另外，气体流路6分支，通过第四阀17、流量阻力件18、止回阀19来与循环流路10连接。当将第一阀13闭锁、且将与循环流路10连通着的未图示的泄放阀开放、然后将第四阀17开放时，气体流入循环流路10，能够将残留在循环流路10中的水经由泄放阀排出。

图4是专利文献1所公开的用于对高频电源3的电路基板进行冷却的冷却部的概要结构。在热传导性良好的铜制的冷却模块3b的内部形成供冷却水流通的冷却水流路3c，将安装了各种各样的电路元件的高频电源电路基板3a安装在冷却模块3b的上表面。

如上所述那样当第二阀14为关闭且第三阀15为开放时，冷却水在冷却水流路3c中流通。利用该冷却水使冷却模块3b自身冷却，进一步使高频电源电路基板3a冷却。另外，安装于该电路基板3a的各种元件也被冷却。在不使高频电源3动作的等离子体熄灭期间，由于第三阀15为闭锁，因而冷却水不在冷却水流路3c中流动。因此，冷却模块3b不被冷却，能够减小因冷却而可能产生的结露水、或从冷却水流路3c的连结部等漏出的水接触到高频电源电路基板3a的可能性。

一般来说，阀的接头部分多，漏水容易发生在其接头部分。因而，以往的ICP分析装置中，如图5所示，在循环流路10中设置的阀13、14、15被收纳在周围具有竖壁的托盘40的内侧。该托盘40与用于将存留的水向外部排出的排出管41连接。由此，即使冷却水从阀13、14、15的接头部分漏出的情况下，该水也存留于托盘40，防止向装置内的其它部位扩散。

另外，这样的冷却水的漏出是一种异常或者装置故障。因而，在托盘40的底部附近配置用于检测水的水检测传感器42，当该水检测传感器42检测到水存留于托盘40，使运转自动停止、或者对用户通知异常。

但是，上述的具备冷却机构的ICP分析装置中存在以下问题。

冷却水的温度能够由用户在规定的温度范围内自由设定，其下限例如是数℃(4℃～5℃)程度。因此，常常存在冷却水的水温被设定得比由设置有ICP分析装置的房间的室温和湿度决定的露点低的情况。该情况下，图4所示的冷却模块3b以及高频电源电路基板3a被过度冷却，存在发生结露的风险。当这样的结露水接触到高频电源电路基板3a上的电路图案、或所安装的元件时，存在发生短路而引起故障的风险。另外，由于在高频电源电路基板3a上的元件中流通着大电流，因而还存在起火等的危险性。

专利文献1：日本特开2014-55785号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

为了避免上述的问题，也考虑在高频电源电路基板3a自身设置水检测传感器，但由于在高频电源电路基板3a中流通着高频大电流而高频噪声大，因该噪声的影响而容易引起水检测传感器的误检测。另外，在高频电源电路基板3a发生结露的时间点检测到这一情况的话，也存在对于防止短路等来说过迟的情况。

本发明是为了解决这些问题而作成的，其目的在于，提供一种ICP分析装置，能够在冷却水的温度设定得低的情况下也提前防止因高频电源电路基板的结露引起的故障或起火等。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题而作成的本发明为ICP分析装置，在该ICP分析装置中，由高频电源向在等离子体炬的周围卷绕的感应线圈供给高频电流来在该等离子体炬中形成感应耦合等离子体火焰，该ICP分析装置的特征在于，具备：

a)电源冷却部，其利用制冷剂对所述高频电源中的电路基板进行冷却；

b)制冷剂供给部，其将制冷剂冷却并且将该制冷剂向到达所述电源冷却部的制冷剂流路中供给；

c)水检测部，其配置于在作为所述制冷剂流路的一部分的、位于比所述电源冷却部靠上游侧的位置的容易发生结露的检测对象部位处因结露而产生的水滴下或流下的位置；以及

d)控制部，其接收由所述水检测部产生的检测到水的结果后，使所述高频电源的动作停止。

本发明所涉及的ICP装置例如是ICP质谱仪或ICP光谱仪。

另外，在本发明所涉及的ICP分析装置中，检测对象部位是由热传导性比除此以外的制冷剂流路的配管的热传导性良好的材料形成的，因此是因内部流动的制冷剂而相对来说(即与所述除此以外的制冷剂流路的配管相比)温度变低的部位。具体来讲，在上述除此以外的制冷剂流路的配管为氯乙烯等合成树脂制的情况下，能够将检测对象部位设为铜、不锈钢等金属制的配管部分，例如是金属制的接头或阀等。

在本发明所涉及的ICP分析装置中，检测对象部位位于在制冷剂流路上的比电源冷却部靠上游侧的位置，因此通过该检测对象部位的制冷剂的温度应该比供给到电源冷却部的制冷剂的温度低。因此，在使得电源冷却部处电路基板发生结露的温度或湿度的条件下，与电路基板相比先在检测对象部位发生结露。当在检测对象部位发生结露时，由此产生的水从检测对象部位滴下或流下而接触到水检测部。由此，水检测部输出表示检测到水的信号，控制部接收该信号后将高频电源的动作停止。还可以是，将该意思显示于显示部或发出警告音，来向用户通知异常。

这样，本发明所涉及的ICP分析装置中，在为能够发生结露的条件时，在高频电源的电路基板实际发生结露之前就能够使高频电源的动作停止。

此外，在本发明所涉及的ICP分析装置中，优选构成为，在比所述电源冷却部靠上游侧的所述制冷剂流路存在多个所述检测对象部位的情况下，针对多个所述检测对象部位中的位于最上游侧的位置的检测对象部位配置所述水检测部。

位于越上游侧的位置则制冷剂的温度越低，因此通过针对位于最上游侧的位置、即位于最接近制冷剂供给部的位置的检测对象部位配置水检测部，能够与针对其它检测对象部位配置水检测部的情况相比更早检测到结露。

另外，在本发明所涉及的ICP分析装置中，优选的是，所述接头或阀以其上表面朝一个方向倾斜的方式配置、或者配置在上表面朝一个方向倾斜的底座上，所述水检测部优选构成为配置在所述接头或阀的上表面的倾斜或者所述底座的上表面的倾斜的最下端的下方。

根据该结构，因结露而附着于接头或阀的上表面的水滴、或者从接头或阀滴落到底座上的水滴易于沿着倾斜朝一个方向流动。因此，因结露而产生的水迅速接触到水检测部。

另外，本发明所涉及的ICP分析装置的优选的一个方式的特征在于，还具备将该装置外的空气吸引并供给到装置内部的风扇，所述检测对象部位配置在暴露于由所述风扇产生的空气流的位置。

由此，通常来说在由于湿度比装置内部的湿度高的装置外的空气遇到检测对象部位而湿度或水温等满足结露条件的情况下，能够促进检测对象部位处的结露，能够迅速并且可靠地检测结露。

发明的效果

根据本发明所涉及的ICP分析装置，在冷却水的水温、或设置有装置的房间的湿度等满足结露条件时，能够在高频电源的电路基板实际发生结露之前推测出发生该结露来使高频电源的动作停止。由此，即使在冷却水的温度设定得低而过度冷却的情况下，也能够提前防止因高频电源电路基板的结露引起的故障或起火等。另外，由于水检测部配置在作为制冷剂流路的一部分的检测对象部位的附近，因此能够使该水检测部远离高频电源电路基板，能够不受由高频电源电路基板产生的高频噪声的影响来正确地检测有无水。

附图说明

图1是作为本发明的一个实施例的ICP分析装置中的以冷却水的流路为中心的主要部分的概要结构图。

图2是本实施例的ICP分析装置中的第一阀的结露水检测的概要结构图。

图3是以往的ICP分析装置中的主要的冷却水的流路以及气体的流路的概要结构图。

图4是以往的ICP分析装置中的高频电源电路基板的冷却部的概要结构图。

图5是以往的ICP分析装置中的用于防止阀漏水的概要结构图。

具体实施方式

以下，参照附图说明作为本发明的一个实施例的ICP分析装置。图1是本实施例的ICP分析装置中的以冷却水的流路为中心的主要部分的概要结构图，图2是本实施例的ICP分析装置中的第一阀13的结露水检测的概要结构图。此外，对与图3所示的以往的ICP分析装置的结构相同的结构要素附加相同的附图标记。

将图1与图3进行比较可知，本实施例的ICP分析装置中的冷却水的流路结构与以往装置的结构基本上相同。

即，在从高频电源3向感应线圈2供给高频大电流时，在冷却器12被冷却至适当温度的水(冷却水)经由第一阀13、第三阀15供给到高频电源3的冷却部(图4所示的冷却模块3b中的冷却水流路3c)。阀13、14、15均是由不锈钢等金属制的。另外，循环流路10上的除了阀13、14、15以外的配管部分是氯乙烯等合成树脂制的。一般来说，金属的热传导性比合成树脂的热传导性良好，因此当被供给低温的冷却水时，阀13、14、15的配管自身被冷却，其表面因变为低温而容易发生结露。另外，随着冷却水在循环流路10中流动，该冷却水的温度逐渐上升，因此通过配置在最上游侧(接近冷却器12的位置)的第一阀13中的冷却水的温度最低，在该第一阀13最早发生结露。

因而，本实施例的ICP分析装置中，为了在第一阀13发生了结露时尽早检测到这一情况，而采用图2所示那样的结构。

即，为了防止结露水和漏出的冷却水向周围扩散，与以往同样地将第一阀13收纳在托盘32的内部。在第一阀13的上表面因结露而附着的水顺畅地朝一个方向流动，而且为了使水滴下到规定的狭窄区域，将第一阀13配置在上表面倾斜的底座34上。而且，在该底座34的上表面的倾斜的最下端的下方、即在沿着该上表面流动的结露水滴下的位置附近配置水检测传感器21。此外，虽然图2中未记载，但也可以是，与图5同样地，将其它阀14、15也收纳在相同的托盘32内。

另外，为了在设置了该装置的房间的室温或湿度、冷却水的温度满足结露条件时更促进在第一阀13的表面的结露，在形成于壳体30的通气孔31的内侧设置的冷却风扇35的下风位置配置第一阀13。当冷却风扇35被驱动时，通过通气孔31将壳体30外的空气(房间内的空气)取入到壳体30内，第一阀13暴露于所取入的该空气中。

通常，外部气体的湿度比滞留在装置内的空气的湿度高，因此当外部气体接触到温度下降的第一阀13时容易发生结露。另外，由于从冷却风扇35送来的空气流动，在第一阀13的表面结露的水容易向下风侧移动。由此，结露水的细小水滴汇集而变大，容易沿着该阀13的上表面的倾斜以及底座34的上表面的倾斜而流下，或者容易从该倾斜的最下端滴下。由此，与在不会遇到由冷却风扇35产生的外部气体流的位置设置第一阀13的情况相比，能够提前检测到结露。

另外，第一阀13的设置位置与高频电源3某种程度地分离，因此水检测传感器21难以受到从高频电源3放射的高频噪声的影响。因此，能够抑制水检测传感器21的误检测的发生。

控制部20当基于来自水检测传感器21的检测信号检测到结露时，使向高频电源3中的高频电源电路基板3a供给的电力停止来使高频电源3的动作停止。另外，利用显示部22进行表示因结露导致动作停止的异常通知。由此，不会从高频电源3向感应线圈2供给高频电流，因此等离子体熄灭。另外，根据需要使向等离子体炬1的气体供给也停止。向高频电源电路基板3a的电力供给被停止，由此即使在此之后在该电路基板3a发生结露，也能够避免短路等故障发生。

此外，在上述实施例中，设为检测在第一阀13产生的结露水，但是也可以检测在位于比高频电源3靠上游侧的位置的第三阀15产生的结露水。但是，通常来说，第三阀15处结露的发生晚于第一阀13处结露的发生，因此优选为，在位于更上游侧、即接近冷却器12的位置的第一阀13处检测。

另外，也可以是，在循环流路10中除了使用阀13～15以外、为了将合成树脂制的配管连结而使用金属制的接头等的情况下，不检测在阀13、15的表面结露所得到的水，而以与上述同样的方法检测在该接头的表面结露所得到的水。

另外，上述实施例仅是本发明的一例，在本发明的主旨的范围内适当地进行变更、修改、追加，当然也包含在本申请专利权利要求书内。

附图标记说明

1：等离子体炬；2：感应线圈；3：高频电源；3a：高频电源电路基板；3b：冷却模块；3c：冷却水流路；4：试样导入部；5：气体流量控制部；6：气体流路；7：储气瓶；10：循环流路；11：送液泵；12：冷却器；13：第一阀；14：第二阀；15：第三阀；16、19：止回阀；17：第四阀；18：流量阻力件；20：控制部；21：水检测传感器；30：壳体；31：通气孔；32：托盘；34：底座；35：冷却风扇。