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▶ ヒタチ ハイ－テク アナリティカル サイエンス ゲーエムベーハーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024062944
(43)【公開日】2024-05-10
(54)【発明の名称】発光分光分析装置のためのプラズマチャンバ
(51)【国際特許分類】
G01N 21/73 20060101AFI20240501BHJP
【ＦＩ】
G01N21/73
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023170642
(22)【出願日】2023-09-29
(31)【優先権主張番号】22203570.1
(32)【優先日】2022-10-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】522168534
【氏名又は名称】ヒタチ ハイ－テク アナリティカル サイエンス ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ペーテルス、アンドレ
【テーマコード（参考）】
2G043
【Ｆターム（参考）】
2G043AA01
2G043BA01
2G043CA02
2G043EA08
2G043JA01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】サンプルの元素組成の正確で信頼性のある分析を容易にするプラズマチャンバを提供する。
【解決手段】ＯＥＳ装置のためのスパークスタンドアセンブリは、プラズマチャンバ１２５ａを少なくとも部分的に画定するスパークスタンド本体１２１と、プラズマチャンバの内側に少なくとも部分的に配置された励起器１２３ａと、プラズマチャンバに置かれたサンプル１４０の一部を露出させるための開口を備える。励起器の起動によりサンプルの表面にプラズマを生成するように励起器から励起されるように、コーティング層１２７が、プラズマチャンバの表面の少なくとも一部を覆うように、トライボロジーコーティングを備えるように構成される。
【選択図】図８
【解決手段】ＯＥＳ装置のためのスパークスタンドアセンブリは、プラズマチャンバ１２５ａを少なくとも部分的に画定するスパークスタンド本体１２１と、プラズマチャンバの内側に少なくとも部分的に配置された励起器１２３ａと、プラズマチャンバに置かれたサンプル１４０の一部を露出させるための開口を備える。励起器の起動によりサンプルの表面にプラズマを生成するように励起器から励起されるように、コーティング層１２７が、プラズマチャンバの表面の少なくとも一部を覆うように、トライボロジーコーティングを備えるように構成される。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光分光分析（ＯＥＳ）装置のためのスパークスタンドアセンブリであって、前記スパークスタンドアセンブリは
プラズマチャンバをその中で少なくとも部分的に画定するスパークスタンド本体と、
前記プラズマチャンバの内部に、少なくとも部分的に配置された励起器と、
前記プラズマチャンバで生成されたプラズマを見るための光伝送経路と、を備え、
前記プラズマチャンバは、前記励起器の起動時にサンプルの表面に前記プラズマを生成するために、前記励起器からの励起のため開口に配置された前記サンプルの一部を露出させる前記開口を備え、
前記プラズマチャンバの表面の少なくとも一部を覆うように、トライボロジーコーティングを含むコーティング層が配置される、ことを特徴とするスパークスタンドアセンブリ。
プラズマチャンバをその中で少なくとも部分的に画定するスパークスタンド本体と、
前記プラズマチャンバの内部に、少なくとも部分的に配置された励起器と、
前記プラズマチャンバで生成されたプラズマを見るための光伝送経路と、を備え、
前記プラズマチャンバは、前記励起器の起動時にサンプルの表面に前記プラズマを生成するために、前記励起器からの励起のため開口に配置された前記サンプルの一部を露出させる前記開口を備え、
前記プラズマチャンバの表面の少なくとも一部を覆うように、トライボロジーコーティングを含むコーティング層が配置される、ことを特徴とするスパークスタンドアセンブリ。
【請求項2】
前記トライボロジーコーティングは、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を含む、請求項１に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項3】
前記コーティング層は、前記プラズマチャンバを画定する前記スパークスタンド本体のそれぞれの表面を覆うように配置される、請求項１または２に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項4】
前記励起器は、絶縁スリーブに部分的に収容される電極を備え、前記絶縁スリーブの一部は、前記プラズマチャンバの表面の一部を形成し、前記電極は、前記電極の先端が前記プラズマチャンバに露出されるように前記絶縁スリーブに配置され、前記コーティング層は、前記絶縁スリーブの前記一部を覆うように配置される、請求項１または２に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項5】
前記コーティング層は、さらに、前記光伝送経路の表面の少なくとも一部を覆うように配置される、請求項１または２に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項6】
前記光伝送経路は、前記光伝送経路の少なくとも一部を前記プラズマチャンバから隔離するためのカップリングレンズまたは透過ウィンドウを備え、前記コーティング層は、前記プラズマチャンバと前記カップリングレンズまたは前記透過ウィンドウとの間の前記光伝送経路の表面の少なくとも一部を覆うように配置される、請求項１または２に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項7】
前記プラズマチャンバは、前記スパークスタンド本体に配置されたキャビティによって画定され、前記開口は、前記プラズマチャンバの内部に配置された前記励起器の一部と実質的に反対に位置し、前記スパークスタンド本体を貫通して設けられている、請求項１または２に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項8】
前記プラズマチャンバは、前記スパークスタンド本体の上面に配置された凹部と、前記スパークスタンド本体の前記上面に着脱自在に取付けられるスパークスタンドプレートとによって画定され、前記開口は、前記スパークスタンドプレートが前記スパークスタンド本体の前記上面に取付けられたときに、前記励起器と空間的に整列する位置に、前記スパークスタンドプレートを貫通して設けられている、請求項１または２に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項9】
前記コーティング層は、前記スパークスタンドプレートが前記スパークスタンド本体の前記上面に取付けられたときに、前記プラズマチャンバの表面を形成する前記スパークスタンドプレートのスパークスタンド本体に対向する対向面の一部を覆うように配置される、請求項８に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項10】
前記スパークスタンド本体の前記上面に配置され、前記スパークスタンド本体の前記上面に配置された凹部から延在する溝をさらに備え、前記溝は、前記プラズマチャンバからの前記光伝送経路の一部を形成し、前記コーティング層は、前記溝の表面の少なくとも一部を覆うように配置される、請求項８に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項11】
前記コーティング層は、前記スパークスタンドプレートが前記スパークスタンド本体の前記上面に取付けられたときに、前記溝を覆う前記スパークスタンドプレートの前記スパークスタンド本体に対向する対向面の一部を覆うように配置される、請求項１０に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項12】
前記スパークスタンドプレートが、前記スパークスタンドプレートの前記スパークスタンド本体の前記上面に取付けられたときに、溝と空間的に一致する位置に配置され、前記スパークスタンドプレートの前記スパークスタンド本体に対向する対向面から突出する空間マスクを備え、前記空間マスクが前記プラズマチャンバからの前記光伝送経路を部分的に遮り、前記コーティング層は、前記空間マスクの少なくとも一部を覆うように配置される、請求項８に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項13】
前記プラズマチャンバは、前記スパークスタンド本体の上面に配置された凹部と、前記凹部に着脱自在に挿入されるキャビティを画定するプラズマチャンバ要素とによって画定され、前記プラズマチャンバ要素は、前記凹部の底部に面するための実質的に開放された第１の端部と、前記第１の端部と反対に位置し、前記凹部に前記プラズマチャンバ要素が挿入されるときに前記励起器と空間的に整列する位置に、前記開口を貫通して配置される実質的に閉鎖された第２の端部とを備え、前記プラズマチャンバ要素が前記凹部に挿入されるときに、前記プラズマチャンバは前記キャビティと前記凹部の前記底部とによって画定され、前記コーティング層は前記キャビティの内面の少なくとも一部および／または前記凹部の少なくとも一部を覆うように配置される、請求項１または２に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項14】
前記プラズマチャンバ要素は、前記キャビティに突出し、前記プラズマチャンバからの前記光伝送経路を部分的に遮るように配置される空間マスクを備え、前記コーティング層は、前記空間マスクの少なくとも一部を覆うように配置される、請求項１３に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項15】
前記プラズマチャンバは、前記スパークスタンド本体の上面に設けられる取付け平面と、前記取付け平面で凹部に着脱自在に挿入されるキャビティを画定するプラズマチャンバ要素とによって画定され、前記プラズマチャンバ要素は、前記取付け平面に面するため実質的に開放された第１の端部と、前記第１の端部と反対に位置し、前記プラズマチャンバ要素が前記取付け平面に取付けられたときに、前記励起器と空間的に整列する位置に、前記取付け平面に面するため実質的に閉鎖された第２の端部とを備え、前記プラズマチャンバ要素が前記取付け平面に取付けられたときに、前記プラズマチャンバは前記キャビティと前記取付け平面とによって画定され、前記コーティング層は、前記キャビティの内面の少なくとも一部および／または前記取付け平面の少なくとも一部を覆うように配置される、請求項１または２に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項16】
前記プラズマチャンバ要素は、前記キャビティに突出し前記プラズマチャンバからの前記光伝送経路を部分的に遮るように配置される空間マスクを備え、前記コーティング層は、前記空間マスクの少なくとも一部を覆うように配置される、請求項１５に記載のスパークスタンドアセンブリ。
【請求項17】
メインハウジング（１１０）と、請求項１または２に記載のスパークスタンドアセンブリ（１２０）と、を備える発光分光分析装置（１００）であって、前記メインハウジング（１１０）は、光インターフェースを介して前記スパークスタンドアセンブリ（１２０）の前記光伝送経路に結合される光分光検出アセンブリ（１１４）を備える、発光分光分析装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施例および非限定的態様は、発光分光分析装置、特に、そのような装置のプラズマチャンバに関する。
【背景技術】
【0002】
金属のような材料の高精度での分析に適用可能な分析装置は、典型的には、発光分光分析（ＯＥＳ）技術に依存する。スパークＯＥＳ技法に依存する分析装置は、正確で信頼性の高い材料分析が重要な産業と同様に、研究所での使用を見出す。業務用の産業用途を対象とした高性能スパークＯＥＳ装置は、典型的にはデスクトップ（またはベンチトップ）装置として提供されるか、または車輪を備えて提供されるか、分析装置を輸送するために調整された車輪付きトロリーに搭載される移動装置である複雑な装置である。
【0003】
ＯＥＳ技術の基本的な動作原理は、サンプルの断片をプラズマ状態に変換するために、適切な励起手段を用いてサンプルを励起し、捕捉されたサンプルスペクトルの、既知の元素組成の１つまたは複数のサンプルのそれぞれの参照スペクトルとの比較を介して、プラズマの励起原子またはイオンのエネルギー準位間の遷移から放出される光を、サンプルの元素組成の分析のための分光器に伝送することを含む。アーク、スパーク、レーザ、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、直流プラズマ（ＤＣＰ）のような種々の励起手段が公知であり、この場合、励起のタイプは、多くの場合、それぞれのＯＥＳ技術、例えばスパークＯＥＳまたはレーザ誘起ブレークダウン分光法（ＬＩＢＳ）を指定するために適用される。
【0004】
ＯＥＳ装置の検出及び分析システムによってカバーされるべき波長範囲に応じて、紫外線（ＵＶ）透過雰囲気が、プラズマ発生のスポット及び／又はその付近、及びプラズマ発生のスポットから分光器インターフェースまでの伝送経路に沿って必要とされ得る。このような雰囲気は、通常、アルゴンのような不活性ガスを注入することによって提供され、この不活性ガスは、プラズマ生成を容易にし、雰囲気中でプラズマを生成する場合、形成しやすい酸化物、炭化物および窒化物のような望ましくない物質の形成を防止する。
【0005】
プラズマ発生のスポット及びその近傍における特定の雰囲気のこの要件のために、ＯＥＳ装置は、典型的には、励起のために開口に対して置かれたサンプルのスポットを露出させるための開口を備えたプラズマチャンバを含み、一方、開口にサンプルを配置することは、典型的には、ガス気密方式でプラズマチャンバをシールする。プラズマチャンバは、サンプルの露出したスポットを励起する励起手段、プラズマチャンバに不活性ガスを注入してプラズマ生成のスポットをパージすることを可能にするガス入口、及び不活性ガスを除去するための排出口、並びにプラズマ生成中に形成される汚染物及び／又は破片をプラズマチャンバから除去するための励起手段をさらに含む。プラズマチャンバにはさらに、プラズマから放射された光をプラズマチャンバから出てさらに分光器に伝送するための（光学）ウィンドウが設けられている。スパーク励起を利用するＯＥＳ装置（すなわち、スパークＯＥＳ装置）では、プラズマチャンバは、スパークチャンバとも呼ばれ得る。
【0006】
典型的には、プラズマチャンバの内面の主要部は、金属（ステンレススチールなど）で作られ、耐久性を保証し、その中のプラズマの生成後のプラズマチャンバの冷却を容易にする。この点に関し、内壁の金属部（複数可）は、プラズマチャンバでのアークの過剰を回避し、不活性ガスの流れによる効率的なパージを容易にするために、可能な限り滑らかにするために研磨され得る。さらに、アークまたはスパークＯＥＳ装置の場合には電極が、通常、励起手段とプラズマチャンバの内面の金属部との間の電気的接続を防止する働きをする絶縁体を介してプラズマチャンバの内部に突出し、それによって絶縁体が内面の一部を形成する。
【0007】
プラズマチャンバをパージするために適用される不活性ガスの流れは、典型的には、プラズマチャンバからの汚染および／または破片の大部分を除去することができるが、プラズマの生成に関与する高温のため、プラズマチャンバの内面および／または光学ウィンドウに堆積される材料を伴い得、不活性ガスの流れは、そのような堆積された汚染を除去するための十分な圧力を提供しない。時間が経つにつれて、通常、分析されたサンプルに起因する様々な種類の金属の残渣を含む堆積された汚染は、プラズマチャンバの内面に導電層または導電領域を形成し得、これは、アークオーバのリスクを増大させる。さらに、内面に堆積した金属汚染の少なくとも一部が、その後の測定中に発生する熱によって外れ、結果的に、現在測定中のものとは異なるサンプルに由来する場合、これらの測定を歪ませ、それによって、いわゆるメモリ効果を引き起こす可能性がある。
【0008】
したがって、プラズマチャンバの構造は、典型的には、プラズマチャンバの内面に堆積された汚染を除去することを可能にする研磨洗浄のために、プラズマチャンバの内部を露出させることを可能にする。しかしながら、頻繁な研磨洗浄は、いずれも面倒であり、典型的には、時間の経過と共にプラズマチャンバの研磨された内面の磨耗をもたらす。その結果、プラズマチャンバを清浄に保つことを容易にする新規な解決策は、プラズマチャンバの長寿命化と、プラズマチャンバを使用するＯＥＳ装置の操作による元素組成の分析の精度および信頼性の向上の両方に寄与する。
【発明の概要】
【0009】
本発明の目的は、一連の測定にわたってサンプルの元素組成の正確で信頼性のある分析を容易にするプラズマチャンバを提供することである。
【0010】
一実施形態によると、ＯＥＳ装置のためのスパークスタンドアセンブリが提供され、スパークスタンドアセンブリは、プラズマチャンバを少なくとも部分的に画定するスパークスタンド本体と、プラズマチャンバの内側に少なくとも部分的に配置される励起器と、プラズマチャンバで生成されるプラズマの視界を提供するための、プラズマチャンバからの光伝送経路とを備え、プラズマチャンバは、励起器の起動時にサンプルの表面にプラズマを生成するように、励起器から励起のために開口に配置されたサンプルの一部を露出させるための開口を備え、トライボロジーコーティングを含むコーティング層が、プラズマチャンバの表面の少なくとも一部を覆うように配置される。
【0011】
別の実施形態によれば、ＯＥＳ装置が提供され、ここで、ＯＥＳ装置は、前述の実施形態に記載の例によるメインハウジングとスパークスタンドアセンブリを備え、メインハウジングは、光インターフェースを介してスパークスタンドアセンブリの前記光伝送経路に結合される光検出アセンブリを備える。
【0012】
本特許出願に提示された発明の例示的実施形態は、特許請求範囲の適用性に制限をもたらすものと解釈されるべきではない。動詞「具備すべき」及びその派生語は、引用されていない特徴の存在を排除するものではない開放的な限定として本特許出願に使用されている。以下に述べる特徴は、明示的に別段の規定がない限り、相互に自由に組み合わせ可能である。
【0013】
本発明の或る特徴は、添付の特許請求の範囲に記載される。しかしながら、本発明の態様は、その構造およびその作動方法の両方に関して、さらなる目的およびその利点とともに、添付図面に関連して読まれるときに、或る実施形態の以下の説明から最も良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0014】
本発明の実施形態を、限定としてではなく例として、添付図面の図に示す。
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
図１は、一例に従ったＯＥＳ装置１００を概略的に示す。この点に関し、図１の説明は、ＯＥＳ装置１００のメインハウジング１１０と、メインハウジング１１０に取付けられたスパークスタンドアセンブリ１２０とを描いている。図１の例では、スパークスタンドアセンブリ１２０は、取外し可能な方法でメインハウジング１１０に取付けられてもよく、その結果、スパークスタンドアセンブリ１２０は、１つ以上のサンプルについての測定を実施するために、メインハウジング１１０に取付けられてもよく、洗浄および／または維持のために、メインハウジング１１０から取外されてもよい。図２は、一例に係るＯＥＳ装置１００の幾つかの（論理）要素のブロック図を示しており、この要素は、コントローラ１１２、励起器１２３、光分光検出アセンブリ１１４及びユーザインターフェース（ＵＩ）１１６を含む。ＯＥＳ装置は、金属を含むまたは金属からなるサンプルなど、導電性表面を有する任意のサンプルの分析に適していてもよい。
【0017】
メインハウジング１１０は、ＯＥＳ装置１００の１つ又は複数の構成部品を収容する働きをし、メインハウジング１１０は、例えば、ＯＥＳ装置１００を動作させるために適用可能である付属品及び／又は材料のための格納スペースを更に含むことができる。この点に関し、メインハウジング１１０は、スパークスタンドアセンブリ１２０とメインハウジング１１０との間の機械的取付けを可能にし、スパークスタンドアセンブリ１２０の構成要素とメインハウジング１１０に設けられるか又はそれに連結される構成要素との間の光学的及び電気的インターフェースを提供する、スパークスタンドアセンブリ１２０を取付けるための取付けインターフェースを含むことができる。メインハウジング１１０は、ＯＥＳ装置１００の少なくとも或る態様を操作するためのＵＩ １１６を備える（またはそれに結合されている）ことができ、ここで、ＵＩ １１６は、ＯＥＳ装置１００の操作に関連する様々な態様を制御するためのユーザ入力を提供するための１つまたは複数のユーザ入力デバイス（キーボード、マウス、タッチパネル、タッチスクリーン、１つまたは複数のキー、ボタン、スイッチなどの配置）と、ＯＥＳ装置１００の操作状況に関する情報および測定結果などの情報をユーザに表示するための表示装置を備えることができる。ＯＥＳ装置１００は、スパークＯＥＳおよび／またはアークＯＥＳなどの１つ以上のＯＥＳ技術を使用して、サンプルの元素組成の分析を可能にしてもよい。
【0018】
メインハウジング１１０は、光分光器１１４ａおよび光検出アセンブリ１１４ｂを含む光分光検出アセンブリ１１４をさらに備えるのに対して、メインハウジング１１０は、装着インターフェースの光学的インターフェースを光分光検出アセンブリ１１４の光分光器１１４ａに光学的に結合する光伝送経路をさらに提供する。この伝送経路は、第１の伝送経路と呼ばれることがあり、取付けインターフェースの光学的インターフェースを介してスパークスタンドアセンブリ１２０から受光される光の光分光検出アセンブリ１１４への伝送を可能にすることがある。光分光器１１４ａは、第１の伝送経路を介して受け取られた光を１組の波長に分散させることができるが、光検出アセンブリ１１４ｂは、例えば、それぞれの波長で１つ以上の発光ピークとして現れ得る、異なる波長での分散光発光の相対光強度を記述する１つ以上の測定信号を生成することができる。この点に関し、一例として、光検出アセンブリ１１４ｂは、狭い波長帯のみを通過させるそれぞれの矩形の開口の背後に取付けられた光電子増倍管の配置のような、複数の光検出器を含む光検出アレイを備えることができる。別の例によれば、光検出アセンブリ１１４ｂはイメージセンサを含むことができ、その場合、イメージセンサは、電荷結合素子（ＣＣＤ）として、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）センサとして、又は、一般に、任意の（シリコンベースの）ソリッドステートセンサとして提供することができ、光検出アセンブリ１１４ｂは、それによって、光分光器１１４ａから受け取った分散した光の１つ以上の画像を実質的に捕捉する。
【0019】
メインハウジング１１０は、光分光検出アセンブリ１１４のＵＩ １１６および光検出アセンブリ１１４ｂに通信接続されるコントローラ１１２をさらに備えることができ、コントローラ１１２とＵＩ １１６との間の制御情報およびデータ（測定結果など）の転送を可能にし、コントローラ１１２が光検出アセンブリ１１４ｂから１つ以上の測定信号を受信することを可能にする。コントローラ１１２は装着インターフェースの電気的インターフェースにさらに通信可能に結合されてもよく、これにより、装着インターフェースを介してメインハウジング１１０に装着される際に、コントローラ１１２とスパークスタンドアセンブリ１２０に設けられた１つまたは複数の部品との電気的結合が可能になる。コントローラ１１２は、メインハウジング１１０に設けられる１つ以上の（その他の）構成要素および／またはメインハウジング１１０に設けられる１つ以上の（その他の）構成要素に通信接続することができ、電気的インターフェースを介して、スパークスタンドアセンブリ１２０に設けられる１つ以上の構成要素に通信接続することができる。この点に関し、電気的インターフェースを使用する特定の例として、励起器１２３は、メインハウジング１１０に設けられた励起源と、スパークスタンドアセンブリ１２０に設けられた電極とを備えてもよく、この場合、励起源は、電極への電気的インターフェースを介して供給されるべき電力を提供するために、コントローラ１１２の制御下で作動され、それにより、コントローラ１１２の作動を介して励起器１２３の起動を可能にする。コントローラ１１２と取付けインターフェースの電気的インターフェースおよび／またはコントローラ１１２とメインハウジング１１０に設けられる１つ以上の他の構成要素との間のそれぞれの通信結合は、例えば、それぞれの１つ以上の電線を介して搬送されるそれぞれの電気信号を使用して提供されてもよい。
【0020】
ＯＥＳ装置１００の動作の特定の例として、コントローラ１１２は、測定手順を行って、研究中のサンプルの元素組成の少なくとも或る態様を決定することができ、測定手順は、それに応じてＵＩ １１６を動作させるユーザに応答して受信することができるトリガ信号に応答して行うことができる。励起器１２３が（アークまたはスパークＯＥＳのためのＯＥＳ装置に典型的なものとして）励起源および電極を含むと仮定すると、測定手順は、コントローラ１１２が、励起源を作動させて、励起を発生させ、その結果、研究中のサンプルの断片をプラズマ状態に変換し、プラズマから放出され、光分光器１１４ａを介して光検出アセンブリ１１４ｂで受け取られた光に応答して、光検出アセンブリで生成された１つ以上の測定信号を記録し、記録された１つ以上の測定信号に基づいて（例えば、既知の元素組成の１つ以上のサンプルのそれぞれの参照スペクトルとの比較を介して）、研究中のサンプルの元素組成の分析を実施することを伴うことができる。上述した種類の測定手順は、当該技術分野でよく知られており、本明細書では、説明を完全にするために概説する。
【0021】
スパークスタンドアセンブリ１２０は、取付けフランジに取付けられたスパークスタンド本体を備えることができ、このスパークスタンド本体は、そこに設けられた取付けインターフェースを介してＯＥＳ装置１００のメインハウジング１１０に取付けることができる。取付けフランジは、取付けインターフェースへの機械的な取付けを可能にし、スパークスタンドアセンブリ１２０と、メインハウジング１１０に設けられた、またはこれに連結された部品との間の光学的および電気的接続を提供するが、スパークスタンド本体は、取付けフランジに取付けることができる。この点に関し、取付けフランジという用語は、ＯＥＳ装置１００のメインハウジング１１０の取付けインターフェースに取付け可能な任意の「インターフェース要素」を基本的に包含するように広く解釈されることになる。
【0022】
典型的には、プラズマは、スパークスタンドアセンブリ１２０の一部として提供され得るプラズマチャンバにおいて生成される。図３は、このスパークスタンド本体１２１の断面を示す一例を概略的に示しており、プラズマチャンバ１２５は、スパークスタンド本体１２１に配置されたキャビティとして設けられている。換言すれば、スパークスタンド本体１２１は、プラズマチャンバ１２５として機能するキャビティを画定する。スパークスタンドアセンブリ１２０は、励起器１２３の構成要素として機能する電極１２３ａをさらに備え、電極１２３ａは、プラズマチャンバ１２５の内側に少なくとも部分的に配置される。電極１２３ａと反対側のキャビティの側面には、スパークスタンド本体１２１の上面を貫通する開口１３１が設けられ、ここで、開口１３１は、電極１２３ａと空間的に整列されるように配置され得る。この点に関し、空間的整列は、スパークスタンド本体１２１の上面に垂直な線に沿った開口１３１の突起が、例えば、電極１２３ａの先端が前記突起のほぼ（図３の図において破線Ａで示される）中心に存在するような電極１２３ａの先端を囲うことを意味する。開口１３１の周りのスパークスタンド本体１２１の上面は、プラズマチャンバ１２５を気密の方法で閉じるように、研究中のサンプルの配置のために平面または実質的に平面であってもよい。この態様については、以下でさらに詳しく説明する。
【0023】
励起器１２３のうち、プラズマチャンバ１２５に突出する部分は、励起を生成するために適用可能な励起器１２３の部分を含むが、励起器１２３の残余の部分は、プラズマチャンバ１２５の外側に存在してもよい。この点に関し、一例として、励起器が励起源と電極１２３ａとを備えると仮定すると、電極１２３ａの先端は、（図３の例のように）プラズマチャンバ１２５の内部に存在し得、電極１２３ａの残余の部分は、スパークスタンド本体１２１の中に埋め込まれ得る。この点に関し、電極１２３ａは、適切なセラミック材料から作ることができる絶縁スリーブ１２６を介して（または他の絶縁構造を介して）スパークスタンド本体１２１に取付けることができる。一例において、絶縁スリーブ１２６は、電極１２３ａの先端がプラズマチャンバ１２５に露出されるように電極１２３ａを囲むセラミック材料から成るシースを備えてもよい。換言すれば、電極１２３ａは、電極１２３ａの先端が絶縁スリーブ１２６から露出されるように、絶縁スリーブ１２６に部分的に封入されてもよく、一方、絶縁スリーブ１２６の一部（例えばシースの「上」端）は、プラズマチャンバ１２５の内面の一部（例えばプラズマチャンバ１２５の「底部」の少なくとも一部）として働き、それによって、電極１２３ａの先端をプラズマチャンバ１２５に露出させてもよい。一例では、絶縁スリーブ１２６は、セラミック材料で構成され、貫通する開口を有する実質的に円筒状の要素を備えることができ、その場合、電極１２３ａは、その先端が円筒状要素の一端から突出して、キャビティの底部の少なくとも一部を形成する円筒状要素のそれぞれの端部と共にプラズマチャンバ１２５を形成するキャビティに配置することを可能にするように、開口に配置することができる。
【0024】
スパークスタンドアセンブリ１２０は、励起器１２３の作動時にプラズマチャンバ１２５で生成されたプラズマの様子を見るための光伝送経路をさらに備える。スパークスタンドアセンブリ１２０に提供された光伝送経路は、第２の伝送経路と呼ばれ得、そしてそれは、装着フランジを通してプラズマチャンバ１２５で生成された（されるべき）プラズマから放射された光を、光分光器アセンブリに向かって伝送する役割を果たし得る。これに関して、スパークスタンドアセンブリ１２０がメインハウジング１１０に取付けられるとき、スパークスタンドアセンブリ１２０に設けられる第２の伝送経路は、メインハウジング１１０に設けられる第１の伝送経路と整列され、それによって、プラズマチャンバ１２５で生成されるプラズマから放出される光を光分光検出アセンブリ１１４に伝送することを可能にする伝送経路を形成する。図３の例では、スパークスタンドアセンブリ１２０に設けられる第２の伝送経路は、プラズマチャンバ１２５を取付けフランジを貫通する開口に接続する、スパークスタンド本体１２１を貫通する開口１２８を含んでもよい。
【0025】
図３および図４に図示される例では、スパークスタンドアセンブリ１２０は、透過ウィンドウ１２４を備え、該ウィンドウは、開口１２８をガス気密方式で閉じる一方、その中を通ってプラズマチャンバ１２５で生成される（されるべき）プラズマから放出される光を透過させる。したがって、透過ウィンドウ１２４は、プラズマチャンバ１２５を開口１２８から隔離し、それによって、スパークスタンド本体１２１の上面を通って、開口１３１から離れて、ガス気密シールを形成する。透過ウィンドウ１２４は、プラズマチャンバ１２５の内面の一部としての役割も果たし、それによって、プラズマの生成中に生成される汚染および／または破片が、第２の伝送経路を提供する役割を果たす開口１２８に入るのを阻止する。
【0026】
スパークスタンド本体１２１は、プラズマチャンバ１２５で生成されるプラズマから生じる熱に耐えることができる耐久性のある材料で作ることができる。適切な材料の例としては、ステンレス鋼（例えば、ＥＮ １．４３０５、ＥＮ １．４３０１、ＥＮ １．００５０、ＥＮ １．０７６０またはＥＮ ２．０３７６）などの金属が挙げられる。プラズマチャンバ１２５の表面の少なくとも一部には、図３および図４の例に例示されるように、コーティング層１２７をさらに設けることができる。コーティング層１２７は、プラズマの発生から生じる熱に耐えることができるダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で作られたものなど、トライボロジーコーティングを含むことができる。ＤＬＣは、アモルファスカーボンとも呼ばれ得る。一例として、コーティング層１２７は、透過ウィンドウ１２４から離れたプラズマチャンバ１２５の表面に設けられてもよく、コーティング層１２７は、それによってキャビティおよび絶縁スリーブ１２６を規定するスパークスタンド本体１２１のそれぞれの表面を覆う。別の例によれば、コーティング層１２７は、例えば、コーティング層１２７が、絶縁スリーブ１２６をコーティング解除のままでキャビティを画定するスパークスタンド本体１２１のそれぞれの表面をコーティングするように、（透過ウィンドウ１２４に加えて）プラズマチャンバ１２５の表面の１つ以上のさらなる部分を被覆解除のままにしてもよい。
【0027】
ＤＬＣで作られたコーティングは、例えば、推進技術、エンジン技術、及び医療技術（例えば、関節インプラント）において、低摩擦及び高い耐摩耗性を有する表面が典型的に必要とされる用途を以前に見出した。ＤＬＣベロンは、様々な用途、例えば上記の技術分野におけるコーティングとして好適な機械的及び化学的特性を有する材料のクラスに属する。ＤＬＣは、主に、２つの結合修正、すなわちグラフト結合（ｓｐ２）とダイヤモンド結合（ｓｐ３）におけるカーボンを含む。得られたコーティング材料におけるそれらの結合の相互作用は、グラファイトとダイヤモンドの間にある材料特性に反映される。このようなコーティング材料の最も重要な特性には、高い化学的安定性、低い摩擦係数（乾燥鋼に対して０．０５から０．２の範囲）および高い硬度（１５～６０ＧＰａ）があり、これはダイヤモンド自体に勝るだけである。水素はしばしばコーティング材料にも統合され、その結果、材料ダイアグラムｓｐ２ －ｓｐ３－Ｈで異なった成分になる。水素含有量に依存して、得られるコーティング物質は、水素含有非晶質炭素（ａ－ｃ：ｈ）または水素を含まない非晶質炭素（ａ－ｃ）と呼ばれることがある。一方、ｔａ－ｃは、（水素を含まない）主として正方晶結合（ｓｐ３）非晶質炭素を指す。結合タイプｓｐ２とｓｐ３と水素含有量に関する材料構成の変化により、材料特性は影響を受け、作業に最適化される。一例として、或る用途は最大硬度を必要としないが、最小摩擦を必要とする場合があり、その逆も同様である。
【0028】
ＤＬＣで作られたコーティング層を備えた表面の特性に加えて、コーティングされる表面に対するコーティング層の強固な接着または結合を提供することも同様に重要である。この点に関し、他の要素、例えば、窒素、酸素、シリコンまたはある種の金属が、（水素の代わりに、または水素に加えて）コーティング材料中にドープされてもよい。このようなシナリオでは、結果として得られる材料は、ａ－ｃ：ｈ：ｘと呼ぶことができ、ここで、ｘは、ドーピングを介してコーティング材料に導入される材料、例えば上記の要素の１つのためのプレースホルダーである。このようなドーピングは、適用されるドーパントに依存してコーティング材料の特性を変化させる結果となる。例えば、窒素ドーピング（Ｎ－ドーピング）は、ａ－ｃ：ｈコーティングの電気伝導度を数桁増加させるために適用され得るが、シリコンドーピング（Ｓｉ－ドーピング）及び酸素ドーピング（Ｏ－ドーピング）は、コーティング材料の温度安定性及び光透過性を増加させるために適用され得る。
【0029】
ＤＬＣコーティングを製造するために利用可能な異なるプロセス、例えば、所望の特性を有するコーティングを提供するために上述したコーティング材料を提供することを可能にする物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）及びこれらの様々な組み合わせが存在する。適用された製造プロセスの手頃さと柔軟性は、そのようなコーティング材料を広く適用可能にする上で重要な役割を果たす可能性がある。このような要件は、異なる製造技術の組み合わせを伴うプロセスを介して満たされてもよい。このような有利な製造プロセスの一例は、Ｐｌａｓｍａｉｍｐａｘ（登録商標）プロセスであり、以下に若干詳細に説明する。しかし、この手順は、本開示によるコーティング層１２７を提供する例示的かつ非限定的な実施例として役立つ。Ｐｌａｓｍａｉｍｐａｘ（登録商標）プロセスは、プラズマ支援ＣＶＤ（ＰＡＣＶＤ）とイオン注入プロセスの組み合わせを含む。このプロセスは、３０ｋｅＶに達する非常に高い粒子エネルギーを使用し、そこでイオンはパルス化され、コーティングされる部品を標的とし、コーティング前の前処理として、または相形成もしくは欠陥の導入のいずれかを引き起こすことによる表面硬化の方法として、それらを部品の表面下の体積中に注入することを可能にする。表面の前処理には、コーティングされる表面とコーティングとの間の良好な結合を保証するために、アルゴン、酸素または水素雰囲気（例えば、表面から吸着物を除去するためのラジオパワーまたはマイクロ波パワードのグロー放電）での超音波処理およびその後のプラズマ洗浄も含まれる。
【0030】
Ｐｌａｓｍａｉｍｐａｘ＠プロセスを介したａ－ｃ：ｈ層の所定の蒸着は、連続したプロセス工程で行うことができる。イオン注入プロセスにおける比較的高い粒子エネルギーのために、コーティングプロセスは、２００～２５０℃の比較的低い温度で実施され得、したがって、構成要素が過度の熱を介して損傷または歪むことを防止する。前処理ステップおよび後のコーティングステップは、単一のＰｌａｓｍａｉｍｐａｘ（登録商標）プロセッサの使用により実行され、それにより、コーティングされるべき構成要素を、後の処理ステップのために保護雰囲気から除去する必要性（例えば、真空または不活性ガスを介して提供される）を有し、コーティングとコーティングされる表面との間の確実な結合およびコーティングプロセスの柔軟性を促進する。コーティング工程は、減圧、例えば、１０の－２乗から１０の－３乗ミリバールの間で、不活性雰囲気または反応性雰囲気中で実施することができる。ａ－ｃ：ｈ層を堆積させるためのＰｌａｓｍａｉｍｐａｘ（登録商標）プロセスは、アルゴンイオンの同時パルス衝撃下で、それらの気相からの炭素複合体の堆積の組み合わせを含み得る。このイオン支持蒸着は、蒸着材料の圧縮をもたらし、これは、今度は、層密度を増加させる役割を果たす。非晶質とち密な層構造と炭素の化学的安定性の組合せは、ａ‐ｃ：ｈ層に対して優れた防食特性を与える。イオンボンバードはまた、層硬さの原因となるｓｐ３結合の生成を容易にする。同時に、それらの層は、それらの結晶材料構造により脆性で腐食保護を提供できない窒化チタン（ＴｉＮ）のような従来の硬質層に反して高い弾性（Ｅ‐モジュール：１８０ ＧＰａ）を示した。ＤＬＣ層のもう一つの利点は、硬度と化学的安定性に加えて、摩擦係数が極めて低いことである。種々の実験により、ａ－ｃ：ｈコーティングによってコーティングされた表面の耐久性を、現在までに達成可能な最低値の摩擦係数を示す程度まで、非保護表面との比較で検証し、それによって、このようなコーティングをトライボロジー用途に特によく適したものにしている。ａ‐ｃ：ｈコーティングの結合強度は良好（ＨＦ２）から優れた（ＨＦ１）まで変化することがある。ａ－ｃ：ｈ被膜の被膜厚さは、通常、２～３μｍの範囲で変化し、このことは、通常、面倒な後処理を必要とせずに、コーティングされるべき構成要素をその最終寸法まで製造し、研削し、または研磨することを可能にする。
【0031】
スパークスタンドアセンブリ１２０をＯＥＳ装置１００の動作の一部として動作させる場合、サンプル１４０は、励起のためにサンプル１４０の表面の一部を露出させながら、サンプル１４０を開口１３１を覆うようにスパークスタンド本体１２１の上面に配置されてもよい。図４に概略的に明瞭に図示するように、開口１３１を示す参照番号は、図４から省略される。しかしながら、図４の説明における開口１３１の位置は、図３の説明と比較することによって容易に明白である。この点において、開口１３１に配置されたサンプル１４０は、ガス密な方法でプラズマチャンバを密閉する一方、電極１２３ａの起動を通じて励起を生成するために、開口１３１の位置でサンプル１４０の一部を露出させ、それによってサンプル１４０の表面に円錐プラズマ１３２を生成することを可能にする。気密シールは、サンプル１４０の適切な調製（例えば、研削または粉砕）によって、および／または開口１３１のシールおよび／または開口１３１に対するサンプル１４０の正しい配置を確実にするアダプタ要素の適用を介して、開口にサンプル１４０を配置することによって容易になり得る。測定手順中のプラズマチャンバのガスシールは、一般に、測定の信頼性および反復性の点で有利であるが、一方、窒素または酸素などの特定の要素を検出するため、ならびにＵＶ透過雰囲気がプラズマチャンバへの不活性ガス（アルゴンなど）の注入を介して生成される測定のために、決定的な特性であり得る。
【0032】
図５は、図３に提供された例の変形である、別の例によるスパークスタンド本体１２１の断面を概略的に図示する。この点は、図３の例との相違点である。透過ウィンドウ１２４が、スパークスタンド本体１２１のキャビティによって形成されるプラズマチャンバ１２５から（ゼロではない）距離を置いて、スパークスタンド本体１２１を通る開口１２８に配置されている。図３の例のように、また、この例では、透過ウィンドウ１２４は、プラズマチャンバ１２５で生成される（されるべき）プラズマから放出された光をそこを通って透過させながら、ガス密な方法で開口１２８を閉鎖する。したがって、透過ウィンドウ１２４は、プラズマチャンバ１２５および開口１２８の第１の部分を、開口１２８の残余の部分から隔離し、プラズマチャンバ１２５および開口１２８の第１の部分は、拡張プラズマチャンバとして機能する。プラズマチャンバ１２５と透過ウィンドウ１２４との間の距離は、プラズマチャンバ１２５から光分光検出アセンブリ１１４への伝送経路の光学的特性を考慮して、状況に従って選択され得る。この点に関し、プラズマチャンバ１２５と透過ウィンドウ１２４の間の距離をできるだけ長くすることは、透過ウィンドウ１２４の汚染の減少を促進し得る。
【0033】
更なる例において、透過ウィンドウ１２４は、取付けフランジ、メインハウジング１１０又は第１伝送経路（メインハウジング１１０）に設けられた取付けインターフェースの光学インターフェースを介して開口に配置されてもよい。本開示に記載される実施例のそれぞれの変形例では、透過ウィンドウ１２４を、プラズマチャンバ１２５から光分光検出アセンブリ１１４への伝送経路を、ガス密な方法で閉じることと、光分光器１１４ａへの入射開口に関して所望の位置にプラズマの像が形成されるように、プラズマチャンバで生成される（されるべき）プラズマへの視界を提供することとの両方に役立つカップリングレンズによって置き換えることができる。
【0034】
図５の例では、コーティング層１２７は、キャビティから透過ウィンドウ１２４までの開口１２８の表面（複数可）、すなわち、プラズマチャンバ１２５と透過ウィンドウ１２４（またはカップリングレンズ）との間の開口１２８の第１の部分の表面（複数可）をさらに覆うことができる。透過ウィンドウ１２４がスパークスタンドアセンブリ１２０の外側（例えば、ＯＥＳ装置１００のメインハウジング１１０に設けられた第１の伝送経路）に設けられた例では、コーティング層１２７は、その全体が開口１２８の表面（複数可）を覆うことができる。
【0035】
図６は、さらなる実施例によるスパークスタンド本体１２１の断面を概略的に示し、これは、図３および図５に図示される実施例の変形例である一方、図７は、図６の実施例によるスパークスタンド本体１２１の円錐プラズマ１３２の形成を概略的に図示し、これは、プラズマチャンバ１２５ａが、スパークスタンド本体１２１の上面に配置される凹部によって形成されるという点で、図３および図５の実施例によるものと異なる。換言すれば、スパークスタンド本体１２１は、プラズマチャンバ１２５ａとして機能する凹部を画定する。スパークスタンド本体１２１の上面には、プラズマチャンバ１２５ａを形成する凹部から延在する溝１２８ａをさらに設けることができ、第２の伝送経路の一部として働くことができる。この点に関し、溝１２８ａは、取付けフランジを介して凹部を開口に接続することができる。さらに、スパークスタンド本体１２１の上面は、スパークスタンドプレート１３０がスパークスタンド本体１２１の上面のその位置に配置されるときに電極１２３ａと空間的に整列されるように配置され得るスパークスタンドプレート１３０を通して開口１３１ａから離れた凹部および溝１２８ａを覆うスパークスタンドプレート１３０の受信のために配置されてもよい。スパークスタンドプレート１３０のスパークスタンド本体に対向する対向面（すなわち、内面）は、プラズマチャンバ１２５ａおよび溝１２８ａを形成する凹部と空間的に一致する部分を離れて、スパークスタンド本体１２１の上面の形状に実質的に対応する形状を有してもよく、これに対し、スパークスタンドプレート１３０の反対の面（すなわち、外面）は、サンプルがプラズマチャンバ１２５ａを気密方式で閉じるように、研究中のサンプルの配置のために平面または実質的に平面であってもよい。
【0036】
スパークスタンドプレート１３０は、スパークスタンド本体１２１の上面にスパークスタンドプレート１３０を固定し、スパークスタンド本体１２１からスパークスタンドプレート１３０を解放することを可能にする一組のクランプのような、スパークスタンド本体１２１の上面に対してスパークスタンドプレート１３０を保持するために設けられる取付け機構の使用により、スパークスタンド本体１２１の上面に取外し可能に取付けることができる。スパークスタンド本体１２１の上面および／またはスパークスタンドプレート１３０の内面には、スパークスタンドプレート１３０がスパークスタンド本体１２１の上面のその位置に固定されるときに、プラズマチャンバ１２５ａおよび溝１２８ａの気密シールを確実にするシール配置を設けることができ、それによって、ＯＥＳ装置１００によって実行される測定の一部として、その中にプラズマを生成するためのプラズマチャンバ１２５ａの気密シールが容易になる。
【0037】
図６の例では、スパークスタンドアセンブリ１２０に設けられる第２の伝送経路は、プラズマチャンバ１２５ａを取付けフランジを通して開口に接続する溝１２８ａを含んでもよい。溝１２８ａの深さと幅は、状況に応じて選択することができる。一例によれば、溝１２８ａは、プラズマチャンバ１２５ａを形成する凹部からの距離とともに変化する深さを有してもよい。この点に関し、一例として、溝１２８ａの深さは、凹所における溝１２８ａの第１の端部から、取付けフランジを通る開口における溝１２８ａの第２の端部まで着実に減少することができ、ここで、第１の端部における溝１２８ａの底部は、凹所の底部（例えば、絶縁スリーブ１２６の「上」端部と）と実質的に整列することができ、溝１２８の底部は、凹部の底部に向かって下降する「傾斜」を形成する。このような形状の溝１２８ａは、測定の過程で発生した汚染および／または破片を、不活性ガスの流れを注入することを介して溝１２８ａから、および／またはプラズマチャンバ１２５ａから除去することを容易にする。一例によれば、溝１２８ａの断面は、溝１２８ａの底部に向かって狭くなる形状（例えば、Ｕ字形状またはＶ字形状）を有し得、それは、同様に、不活性ガスの流れを注入することによって、溝１２８ａおよび／またはプラズマチャンバ１２５ａからの汚染物および／または破片の除去を容易にし得る。
【0038】
図６に例示された例によるスパークスタンドアセンブリ１２０が適用されるシナリオでは、透過ウィンドウ１２４（またはカップリングレンズ）は、例えば、取付けフランジを通して開口に、メインハウジング１１０または第１伝送経路（メインハウジング１１０）に設けられた取付けインターフェースの光学インターフェースに設けられてもよい。あるいは、例えば、変形例である図５の例に示したのと同様の方法で溝１２８ａに配置することによって、透過ウィンドウ１２４（またはカップリングレンズ）をスパークスタンドアセンブリ１２０に含めることができる。換言すれば、スパークスタンドプレート１３０がスパークスタンド本体１２１の上面にその位置に配置され、プラズマチャンバ１２５ａおよびそれゆえ拡張プラズマチャンバとして機能する溝１２８ａの第１の部分が形成されるときに、透過ウィンドウ１２４（またはカップリングレンズ）は、それがプラズマチャンバ１２５ａおよび溝１２８ａの第１の部分を溝１２８ａの残余の部分から隔離するように、溝１２８ａに沿った所望の位置に配置され得る。
【0039】
図６の例の枠組みの一例によれば、コーティング層１２７は、スパークスタンド本体１２１の上面にその位置に配置されたときに、スパークスタンドプレートがスパークスタンド本体１２１のその位置に配置され、それによって凹部および溝１２８ａを画定するスパークスタンド本体１２１、絶縁スリーブ１２６、およびスパークスタンド本体１２１の上面に配置されたときにスパークスタンド本体１２１の上面に設けられた凹部および溝１２８ａに空間的に一致するスパークスタンドプレート１３０の内面の部分、ならびにスパークスタンド本体１２１の上面に設けられた溝１２８ａに設けられた溝および溝１２８ａに設けられた溝１２８ａのそれぞれの表面に、プラズマチャンバ１２５ａおよび溝１２８ａのそれぞれの表面に設けられ得る。別の例によれば、コーティング層１２７は、例えば、コーティング層１２７が凹部を画定するスパークスタンド本体１２１のそれぞれの表面を覆う一方で、溝１２８ａの表面の少なくとも一部、絶縁スリーブ１２６、および／またはスパークスタンドプレート１３０の内面の少なくとも一部を覆わないように、拡張プラズマチャンバの表面（複数可）の１つ以上の部分を覆わないまま残すことができる。プラズマチャンバ１２５ａおよび溝１２８ａの第１の部分を溝１２８ａの残余の部分から隔離するために、透過ウィンドウ１２４が溝１２８ａに配置されるシナリオにおいて、コーティング層１２７は、溝１２８ａの第１の部分の表面を覆ってもよい。
【0040】
スパークスタンド本体１２１に着脱自在に取付けられるスパークスタンドプレート１３０の使用は、スパークスタンドアセンブリ１２０の使用によって実行される測定の過程で、例えばプラズマチャンバ１２５ａおよび溝１２８ａのそれぞれの表面に必然的に蓄積する破片および／または汚染物を除去するために、測定間の清掃のためにプラズマチャンバ１２５ａおよび溝１２８ａを露出させることを可能にするという点で有利である。洗浄のためにプラズマチャンバ１２５ａと溝１２８ａを露出させることは、実施される測定の経過において、通常プラズマチャンバ１２５ａの表面に経時的に堆積される金属の残渣を除去するのに必要とされる研磨洗浄を容易にするのに特に有利であり得る。
【0041】
前述の実施例を通じて、スパークスタンドプレート１３０の内面は、少なくとも、スパークスタンド本体１２１の上面に配置されたプラズマチャンバ１２５ａおよび溝１２８ａと空間的に一致する位置で、実質的に平面であってもよい。スパークスタンドプレート１３０のそのような構造は製造が簡単である一方、円錐プラズマ１３２の形成中に発生する汚染および／または破片のために露出されるスパークスタンドプレート１３０の部分の研磨洗浄も容易になる。
【0042】
別の例では、スパークスタンドプレート１３０は、スパークスタンドプレート１３０がスパークスタンド本体１２１の上面のその位置に配置されるときに、溝１２８ａと空間的に一致する位置でそのスパーク－スタンド本体に対向する対向面から突出する空間マスクを備えることができる。その結果、空間マスクを適用して、プラズマチャンバ１２５ａと取付けフランジを通る開口との間の第２の伝送経路を部分的に遮断し、それによって、光分光検出アセンブリ１１４から円錐プラズマ１３２への視界を部分的に妨げ（プラズマチャンバ１２５ａで生成されるべき）、特に、ＯＥＳ装置１００の分析性能を向上させるために、その基部（研究中のサンプルの表面のすぐ近くに）において円錐プラズマ１３２の最も高温の部分への視界を妨げることができる。このような空間マスクの種々の特性およびその使用から生じる利点は、同時係属の欧州特許出願番号２２１８２５５７に記載されているが、図８は一例によるスパークスタンド本体１２１の断面を概略的に示しており、ここで空間マスクは、溝１２８ａと空間的に一致するスパークスタンドプレート１３０の一部に一体化されるマスキング部１３３として提供される。スパークスタンドプレート１３０に空間マスクが設けられる場合には、コーティング層１２７は、空間マスクまたはその一部をコーティングすることもできる。
【0043】
図９は、図５の例によるスパークスタンド本体１２１の変形例とみなされ得る、さらなる例によるスパークスタンド本体１２１の断面を概略的に図示する。この例において、スパークスタンド本体１２１の上面には、プラズマチャンバ要素１３５を受けるのに適した凹部が設けられる。図３の例を参照して前述したように、電極１２３ａおよび絶縁スリーブ１２６は、絶縁スリーブ１２６となるシースの「上端」が凹部の「底部」の少なくとも一部を形成するように、スパークスタンド本体１２１に配置される。一方、電極１２３ａの先端は、凹部の中に露出される。プラズマチャンバ要素１３５は、プラズマチャンバ要素１３５を凹部の中に挿入することを可能にするように、凹部の形状および大きさを実質的に一致させる。プラズマチャンバ要素１３５は、その中にキャビティを画定し、一方、凹部の底部に面することを意図するプラズマチャンバ要素１３５の第１の端部は、実質的に開放してもよく、その第１の端部と反対に位置する第２の端部は、実質的に閉鎖されるが、そこを通ってその中に画定されるキャビティへの開口１３１が提供されてもよい。したがって、一例によれば、プラズマチャンバ要素１３５に画定されるキャビティは、開口１３１がその「閉鎖」端部を通るベルまたは（ｎ反転した）カップの形状を有してもよい。
【0044】
プラズマチャンバ要素１３５が、凹部のその位置に配置されるとき、その開放した第１の端部は、凹部の底部に対して位置付けられ、プラズマチャンバ要素１３５および凹部の底部は、したがって、プラズマチャンバ１２５ｂを形成する。プラズマチャンバ要素１３５の第２の端部を通る開口１３１は、電極１２３ａの起動時にプラズマ生成のために開口１３１を覆うように配置されたサンプルの表面の一部を露出させることを可能にする。開口１３１は、プラズマチャンバ要素１３５がスパークスタンド本体１２１に設けられた凹部のその位置に配置される場合に、（前述のように）電極１２３ａと空間的に整列されるように、プラズマチャンバ要素１３５の第２の端部に配置されてもよい。
【0045】
図９の例によるスパークスタンド本体１２１は、それを通って、プラズマチャンバ１２５ｂで生成されたプラズマから放出された光を光分光器アセンブリに伝送することを可能にするスパークスタンドアセンブリ１２０における第２の伝送経路の（一部の）役割を果たす開口１２８をさらに含む。この点に関し、プラズマチャンバ要素１３５は、プラズマチャンバ要素１３５がスパークスタンド本体１２１に設けられた凹部のその位置に正しく設置されるとき、開口１２８と整列される開口を備え、それによって、プラズマチャンバ１２５ｂで生成されたプラズマから放射される光が開口１２８に入ることを可能にする。図３および図５の例を参照して前述した線に沿って、スパークスタンド本体１２１を通る開口１２８は、プラズマチャンバ１２５ｂから開口の少なくとも一部を隔離するために、透過ウィンドウ１２４によって閉鎖されてもよく、それによって、（さらに、プラズマチャンバ要素１３５の第２の端部を通して開口１３１を覆うように、研究中のサンプルを配置する際に）プラズマチャンバ１２５ｂのガスシールの形成を促進する。前述の実施例で説明したように、或る例では、透過ウィンドウ１２４をカップリングレンズで置き換えることができる。
【0046】
プラズマチャンバ要素１３５の内面（複数可）の少なくとも一部、すなわちその中にキャビティを画定する面（複数可）には、前述のＤＬＣのような材料からなるトライボロジーコーティングを含み得るコーティング層１２７が設けられる。コーティング層１２７は、例えば、コーティング層１２７が凹部の底部を完全に覆うように、またはコーティング層１２７が凹部の底部を絶縁スリーブ１２６から離れて覆うように、スパークスタンド本体１２１に配置される凹部の底部に設けることもできる。さらに、コーティング層１２７は、開口１２８の表面（複数可）を凹部から透過ウィンドウ１２４（またはカップリングレンズ）、すなわちプラズマチャンバ１２５ｂと透過ウィンドウ１２４との間の開口１２８の第１の部分の表面（複数可）をさらに覆うことができる。
【0047】
図９の例による構成は、測定を実施するため、およびプラズマチャンバ要素１３５に画定されたキャビティおよび／またはスパークスタンド本体１２１に配置された凹部を洗浄するためのプラズマチャンバ要素１３５を除去するために、スパークスタンド本体１２１に設けられた凹部にプラズマチャンバ要素１３５を挿入することを可能にする。前述の線に沿って、洗浄のためにプラズマチャンバ１２５ｂの表面を露出させるそのような可能性は、実施される測定の過程において、時間の経過とともにプラズマチャンバ１２５ｂの表面（複数可）に典型的に堆積される金属の残渣を除去するために必要とされる研磨洗浄を容易にする点で特に有利であり得る。
【0048】
図１０は、図９の例によるスパークスタンド本体１２１の断面を概略的に示しており、プラズマチャンバ要素１３５ａは、スパークスタンド本体１２１に設けられた凹部に挿入される。ここで、プラズマチャンバ要素１３５との相違は、プラズマチャンバ要素１３５ａが、プラズマチャンバ要素１３５ａの第２の端部からプラズマチャンバ要素１３５ａに画定されたキャビティに突出するマスキング部１３３ａをさらに備え、それによって、光分光検出アセンブリ１１４からプラズマチャンバ１２５ｂで生成される円錐プラズマへの視界を部分的に遮断し、それによってマスキング部１３３ａが、プラズマチャンバ１２５ｂで生成される円錐プラズマの最も高温の部分への視界を妨げるために適用可能な空間マスクとして機能することである。このような構成では、コーティング層１２７はまた、マスキング部１３３ａの少なくとも一部を覆うことができる。
【0049】
図１１は、図９の例によるスパークスタンド本体１２１の変形例とみなされ得る、さらなる例によるスパークスタンド本体１２１の断面を概略的に図示する。この例では、スパークスタンド本体１２１の上面は、凹部がなく（実質的に）設けられ、電極１２３ａおよび絶縁スリーブ１２６は、絶縁スリーブ１２６となるシースの「上端」が実質的に上面の一部を形成するように、スパークスタンド本体１２１に配置され得る。この点に関し、電極１２３ａを取囲むスパークスタンド本体１２１の上面の領域は、プラズマチャンバ要素１３５ｂを受け入れるための取付け面として働いてもよい。プラズマチャンバ要素１３５ｂは、その中にキャビティを画定し、一方、搭載平面に面することを意図するプラズマチャンバ要素１３５ｂの第１の端部は、実質的に開口してもよく、その第１の端部と反対に位置する第２の端部は、実質的に閉鎖されてもよいが、その中に画定されるキャビティへの開口１３１をそこを通って提供される。したがって、一例によれば、プラズマチャンバ要素１３５ｂに画定されるキャビティは、開口１３１がその「閉鎖」端部を通るベルまたは（ｎ反転した）カップの形状を有してもよい。プラズマチャンバ１２５ｃは、取付け平面の頂部にプラズマチャンバ要素１３５ｂを配置することによって形成することができる。
【0050】
プラズマチャンバ要素１３５ｂの第２の端部を通る開口１３１は、電極１２３ａの起動時にプラズマ生成のために開口１３１を覆うように配置されたサンプルの表面の一部を露出させることを可能にする。開口１３１は、プラズマチャンバ要素１３５ｂが取付け平面のその位置に配置されるときに、（前述のように）電極１２３ａと空間的に整列されるように、プラズマチャンバ要素１３５ｂの第２の端部に配置されてもよい。スパークスタンド本体１２１の上面には、プラズマチャンバ要素１３５ｂを上面の正しい位置にガイドするための配置ピンまたは配置ノッチが設けられてもよい。プラズマチャンバ要素１３５ｂは、プラズマチャンバ要素１３５ｂをスパークスタンド本体１２１に固定することを可能にし、プラズマチャンバ要素１３５ｂをスパークスタンド本体１２１から解放することを可能にするクランプのセットのような、上面に対してプラズマチャンバ要素１３５ｂを保持するために設けられた取付け機構の使用により、スパークスタンド本体１２１の上面に取外し可能に取付けることができる。
【0051】
プラズマチャンバ１２５ｃは、プラズマチャンバ１２５ｃで生成されたプラズマから放射された光がプラズマチャンバ１２５ｃ（図１１の図示では省略）を出ることを可能にする開口をさらに含んでもよく、これに対し、スパークスタンドアセンブリ１２０は、開口を第２の伝送経路に光学的に結合するための構成をさらに含んでもよい。一例によれば、前記開口は、プラズマチャンバ要素１３５ｂの側面に設けられてもよいが、別の例によれば、前記開口は、取付け平面を介して設けられてもよい。プラズマチャンバ１２５ｃに対するその位置にかかわらず、プラズマチャンバ１２５から第２の伝送経路への光学的結合を可能にする開口は、（さらに、プラズマチャンバ要素１３５ｂの第２の端部を通って開口１３１を覆うように、研究中のサンプルを配置する際に）プラズマチャンバ１２５ｃのガス気密シールを確実にするために、透過窓によって、またはカップリングレンズによって閉鎖されてもよい。
【0052】
（プラズマチャンバ１２５ｃを第２の伝送経路に光学的に結合する開口を閉じる伝送ウィンドウから離れた）プラズマチャンバ１２５ｃの表面（複数可）の少なくとも一部に、前述のＤＬＣのような材料からなるトライボロジーコーティングを含み得るコーティング層１２７が設けられ得る。この点に関し、コーティング層１２７は、内部にキャビティを画定するプラズマチャンバ要素１３５ｂの内面の少なくとも一部を覆うことができ、これに対して、コーティング層１２７は、例えば、コーティング層１２７が取付け平面を実質的に全体的に覆うように、またはコーティング層１２７が絶縁スリーブ１２６から離れて取付け平面を覆うように、スパークスタンド本体１２１の上面に設けられた取付け平面に設けられてもよい。
【0053】
図１１に図示される例の変形例では、プラズマチャンバ要素１３５ｂは、その中に画定されるキャビティの表面から突出するマスキング部をさらに備えることができ、その結果、それは、光分光検出アセンブリ１１４からの視界をプラズマチャンバ１２５ｃで生成される円錐プラズマへと部分的に遮断し、プラズマチャンバ１２５ｃで生成される円錐プラズマの最も高温の部分への視界を遮るために適用可能な空間マスクとして機能する。このような構成では、コーティング層１２７はまた、マスキング部の少なくとも一部を覆うことができる。
【0054】
コーティング層１２７によってもたらされるトライボロジーコーティング（例えば、アモルファスカーボンコーティング、またはＰｌａｓｍａｉｍｐａｘ（登録商標）プロセス等の堆積プロセスの適用を介してもたらされるＤＬＣコーティング）の利点は、その高い耐摩耗性であり、これは、通常、スパークスタンド本体１２１およびスパークスタンドプレート１３０を構築するために適用される金属よりもかなり高い耐摩耗性であり、それによって、堆積した汚染（以前の測定の過程でプラズマチャンバ１２５の表面に堆積した金属の残渣等）を除去するために適用される、繰り返しの研磨洗浄によって生じ得るプラズマチャンバ１２５の表面（複数可）の損傷に対する耐久性の向上を提供する。さらに、このようなコーティング層１２７は、弾性かつ耐熱性であり、ＯＥＳ装置１００によって実行される測定の過程でプラズマチャンバで高温が発生するにもかかわらず、コーティング層１２７の耐久性を容易にする。
【0055】
コーティング層１２７によって提供されるトライボロジーコーティングの別の利点は、スパークスタンド本体１２１およびスパークスタンドプレート１３０を構成するために通常適用される金属のそれと比較して摩擦が低いことであり、これにより、ＯＥＳ装置１００によって実施される測定の過程で、プラズマチャンバ１２５の表面に典型的に蓄積する堆積汚染の量が低減される一方で、プラズマチャンバの表面に堆積される可能性があるデブリの除去が容易になる。
【0056】
コーティング層１２７によって提供されるトライボロジーコーティングのさらなる利点は、スパークスタンド本体１２１およびスパークスタンドプレート１３０を構成するために典型的に適用される金属の導電性と比較して低い導電性であり、これにより、ＯＥＳ装置１００によって実行される測定の過程で、アークオーバのリスクが低減される。
【0057】
コーティング層１２７によって提供されるトライボロジーコーティングのさらなる利点は、スパークスタンド本体１２１およびスパークスタンドプレート１３０を構成するために典型的に適用される金属の反射率と比較して低いことである。この点に関し、トライボロジーコーティングは、通常、コーティングされていないプラズマチャンバの研磨された金属表面よりはるかに反射が少ない、暗くて実質的に黒い色を有する。これは、検出性能の向上のために、円錐プラズマ１３２の最も熱い部分への視界を妨げるための空間マスクが適用されるような配置において、円錐プラズマ１３２の最も熱い部分からの反射を回避する上で、特に利点となり得る。
【0058】
前述の実施例では、スパークスタンドアセンブリ１２０をＯＥＳ装置１００のメインハウジング１１０に、取付けフランジをメインハウジング１１０に設けられた取付けインターフェースに取外し可能に取付けることを介して、取外し可能に取付けることを前提としている。他の例では、スパークスタンドアセンブリ１２０は、スパークスタンドアセンブリ１２０の第２の伝送経路とメインハウジング１１０の第１の伝送経路との間の正しい空間的整列が提供されるように、固定された方法でメインハウジング１１０に取付けることができる。このようなシナリオでは、スパークスタンドアセンブリ１２０は、ＯＥＳ装置１００の製造、設置、または構成プロセスの一部として、取付けフランジを介してメインハウジング１１０の取付けインターフェースに取付けられてもよいが、ユーザによるスパークスタンドアセンブリ１２０のその後の取外しは、提供されていなくてもよい。
【0059】
さらに、代わりにまたは付加的に、ＯＥＳ装置１００のメインハウジング１１０へのスパークスタンドアセンブリ１２０の取付けは、たとえばスパークスタンドアセンブリ１２０がメインハウジング１１０の上部に取付けられるように、図１の概略図で図示されたものとは異なってもよい。さらなる実施例では、スパークスタンドアセンブリ１２０は、ＯＥＳ装置１００のメインハウジング１１０に少なくとも部分的に埋め込まれ、および／または一体化されてもよく、それによって、ＯＥＳ装置１００のメインハウジング１１０の一部（少なくとも概念的には）が、本開示によるスパークスタンドアセンブリ１２０として働くシナリオも包含し得る。さらに別の例では、スパークスタンドアセンブリ１２０は、メインハウジング１１０に取付けずまたは取付けずに、スパークスタンドアセンブリ１２０は、スパークスタンドアセンブリ１２０とメインハウジング１１０との間の電気的および光学的インターフェースを提供する１つ以上のケーブル（例えば「アンビリカル」）を介してメインハウジング１１０に結合されるハンドヘルドプローブ要素に設けることができる。この点に関し、１つ又は複数のケーブルは、測定を実施するために所望の位置に持ち込むために、ユーザがハンドヘルドプローブ要素をメインハウジング１１０に対して移動させることを可能にするように、可撓性であってもよい。
【0060】
前述の実施例では、本開示によるスパークスタンドアセンブリ１２０の構造および特性に関する特定の側面について説明しているが、一方で、スパークスタンドに関して一般的に適用され得る構造および／または動作の多くの側面を、当技術分野では知られているが、本開示によるスパークスタンドアセンブリ１２０の有利な側面の説明には直接関連しない、スパークスタンドに関して適用される可能性がある。このような態様の例には、プラズマチャンバ１２５、１２５ａおよび／または溝１２８ａからのガス入口（複数可）および排出出口（複数可）が含まれ、これらは、不活性ガスをプラズマチャンバ１２５、１２５ａおよびプラズマチャンバ１２５、１２５ａおよび／または溝１２８ａでＵＶ透過性雰囲気を生成するためのプラズマチャンバ１２５、１２５ａおよび／または測定を行うための溝１２８ａに伝送することを可能にし、測定を行う際にプラズマチャンバ１２５、１２５ａおよび／または測定間の溝１２８ａのパージを行うため、および／またはスパークスタンドプレート１３０を介して開口１３１を介して暴露されるサンプル１４０の部分をパージするために設けることができる。この点に関し、スパークスタンド本体１２１は、パージのための不活性ガス（アルゴンなど）をプラズマチャンバ１２５、１２５ａに注入するための１つ以上のガス注入口と、プラズマチャンバ１２５、１２５ａから出るプラズマ生成中に形成される不活性ガスおよびあらゆる破片を除去するための１つ以上の排出口とを備えることができる。さらに、スパークスタンドアセンブリ１２０は、不活性ガスをプラズマチャンバ１２５、１２５ａおよび／または溝１２８ａへの１つ以上のガス注入口を介して注入するため、ならびに不活性ガスおよび破片をプラズマチャンバ１２５、１２５ａおよび／または溝１２８ａからの１つ以上の排出口を介して除去するためのそれぞれの構成をさらに備えることができる。
【0061】
前述の実施例では、少なくともスパークＯＥＳ分析への暗黙の言及と共にＯＥＳ装置１００の構造および特性について説明しているが、本開示で提供される実施例は、アークＯＥＳまたはレーザ誘起ブレークダウン分光法（ＬＩＢＳ）等の異なるＯＥＳ技術を使用する分析装置への適用に容易に一般化される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
