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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-14
(45)【発行日】2023-09-25
(54)【発明の名称】レーザーアブレーション用のセルおよび分析装置
(51)【国際特許分類】
G01N 27/62 20210101AFI20230915BHJP
【ＦＩ】
G01N27/62 F
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019121847
(22)【出願日】2019-06-28
(65)【公開番号】P2021009039
(43)【公開日】2021-01-28
【審査請求日】2022-05-30
(73)【特許権者】
【識別番号】593230855
【氏名又は名称】株式会社エス・テイ・ジャパン
(73)【特許権者】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(74)【代理人】
【識別番号】100137752
【弁理士】
【氏名又は名称】亀井 岳行
(72)【発明者】
【氏名】中川 孝郎
(72)【発明者】
【氏名】平田 岳史
【審査官】吉田 将志
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１６－５１９３９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０４３０１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１８０９９６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００４－２１２２１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－１０４４４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１６－５１３２５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００５／０１４７３７３（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２７／６０ － Ｇ０１Ｎ ２７／７０
Ｇ０１Ｎ ２７／９２
Ｇ０１Ｎ ２１／６２ － Ｇ０１Ｎ ２１／７４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料が収容される収容部と、前記収容部の試料に照射されるレーザーが透過する窓部と、
前記収容部の一端側から他端側に向けて、レーザーが照射される前記試料の表面および前記窓部の表面に沿って平行に流れる第１のガスが導入される第１の導入部と、
前記第１のガスよりも前記窓部に近い側且つ前記試料から遠い側を、前記第１のガスに並行して流れる第２のガスが導入される第２の導入部と、
アブレーションされた試料とともに前記第１のガスおよび第２のガスが導出される導出部と、
を備えたことを特徴とするレーザーアブレーション用のセル。
【請求項2】
前記第２のガスに比べて粘性の低い前記第１のガス、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザーアブレーション用のセル。
【請求項3】
前記第２のガスに対して流速が異なる前記第１のガス、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザーアブレーション用のセル。
【請求項4】
前記窓部に対して前記第２のガスが流れる位置を調整可能な前記第２の導入部、を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のレーザーアブレーション用のセル。
【請求項5】
試料が収容される請求項１ないし４のいずれかに記載のレーザーアブレーション用のセルと、前記試料をアブレーションするレーザーアブレーション装置と、
アブレーションされて前記セルから送り出された試料が導入され、導入された試料を誘導結合プラズマ方式で質量分析を行う誘導結合プラズマ質量分析装置と、
を備えたことを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザーでアブレーションされる試料を収容するセルおよび前記セルを有する誘導結合プラズマ方式の分析装置に関し、特に、試料が固体の場合に好適なセルおよび分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
イオン状や微粒子状の試料に高電圧をかけることによってプラズマ化させて、励起された原子からの光を観測、分析することで、元素の定性、定量を行う技術として、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）方式の分析技術が知られている。ＩＣＰ方式の分析手法に関して、以下の非特許文献１に記載の技術が公知である。
【0003】
非特許文献１（Fernandez et al.）には、土中に含まれる銅や亜鉛、スズ、鉛の多元素同定を行うために誘導結合プラズマ方式で質量分析（ＭＳ：Mass Spectrometry）を使用する技術が記載されている。非特許文献１では、固体の試料をアブレーションしてエアロゾル化させる際に、フェムト秒のレーザーを使用することで、分析全体にかかる時間を短縮している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【文献】Beatriz Fernandez,他4名、”Direct Determination of Trace Elements in Powdered Samples by In-Cell Isotope Dilution Femtosecond Lase Ablation ICPMS”、Anal.Chem.,2008,80,6981-6994
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
（従来技術の問題点）
非特許文献１に記載の技術では、セルでアブレーションされた試料は、キャリアガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）ガスで質量分析計に向けて搬送している。
キャリアガスは、一般的に、ガスの粒子径（原子量、分子量）が小さい方が、熱伝導性がよく、粘性が低い。アブレーションされた試料の微粒子は、アブレーション直後は高温になっているが、キャリアガスの分子量が大きく熱伝導性が悪いと、キャリアガスで運搬されるまでの間に、高温の微粒子同士が結合して、エアロゾルの試料の粒子径が大きくなる。試料の粒子径が大きくなると質量分析計で、ノイズのような信号が観測されてしまう問題がある。したがって、キャリアガスとしては原子量、分子量の小さいガスが好ましい。水素（Ｈ２）ガスも使用可能であるが、セル内に酸素が存在するとアブレーション時の熱で爆発の恐れがあるため、不活性ガスであるＨｅが好適に使用される。
非特許文献１に記載の技術では、セルでアブレーションされた試料は、キャリアガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）ガスで質量分析計に向けて搬送している。
キャリアガスは、一般的に、ガスの粒子径（原子量、分子量）が小さい方が、熱伝導性がよく、粘性が低い。アブレーションされた試料の微粒子は、アブレーション直後は高温になっているが、キャリアガスの分子量が大きく熱伝導性が悪いと、キャリアガスで運搬されるまでの間に、高温の微粒子同士が結合して、エアロゾルの試料の粒子径が大きくなる。試料の粒子径が大きくなると質量分析計で、ノイズのような信号が観測されてしまう問題がある。したがって、キャリアガスとしては原子量、分子量の小さいガスが好ましい。水素（Ｈ２）ガスも使用可能であるが、セル内に酸素が存在するとアブレーション時の熱で爆発の恐れがあるため、不活性ガスであるＨｅが好適に使用される。
【0006】
しかしながら、Ｈｅガスは粘性が低いため、レーザーアブレーションに伴って飛散する微粒子において、飛散方向がＨｅガスの流れ方向に交差する方向に飛散する際に高速であるとＨｅガスで搬送されるまえに、レーザーが透過するセルの窓部（レーザーが透過可能な部材）に付着しやすい。窓部に微粒子が付着して蓄積していくと、堆積した微粒子によりレーザー光が堆積した微粒子に吸収され、レーザー光が窓部を通過できなくなっていく。
【0007】
本発明は、アブレーションされた試料による窓部の汚れを、従来に比べて抑制することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記技術的課題を解決するために、請求項１に記載の発明のレーザーアブレーション用のセルは、
試料が収容される収容部と、
前記収容部の試料に照射されるレーザーが透過する窓部と、
前記収容部の一端側から他端側に向けて、レーザーが照射される前記試料の表面および前記窓部の表面に沿って平行に流れる第１のガスが導入される第１の導入部と、
前記第１のガスよりも前記窓部に近い側且つ前記試料から遠い側を、前記第１のガスに並行して流れる第２のガスが導入される第２の導入部と、
アブレーションされた試料とともに前記第１のガスおよび第２のガスが導出される導出部と、
を備えたことを特徴とする。
試料が収容される収容部と、
前記収容部の試料に照射されるレーザーが透過する窓部と、
前記収容部の一端側から他端側に向けて、レーザーが照射される前記試料の表面および前記窓部の表面に沿って平行に流れる第１のガスが導入される第１の導入部と、
前記第１のガスよりも前記窓部に近い側且つ前記試料から遠い側を、前記第１のガスに並行して流れる第２のガスが導入される第２の導入部と、
アブレーションされた試料とともに前記第１のガスおよび第２のガスが導出される導出部と、
を備えたことを特徴とする。
【0009】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレーザーアブレーション用のセルにおいて、
前記第２のガスに比べて粘性の低い前記第１のガス、
を備えたことを特徴とする。
前記第２のガスに比べて粘性の低い前記第１のガス、
を備えたことを特徴とする。
【0010】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のレーザーアブレーション用のセルにおいて、
前記第２のガスに対して流速が異なる前記第１のガス、
を備えたことを特徴とする。
前記第２のガスに対して流速が異なる前記第１のガス、
を備えたことを特徴とする。
【0011】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のレーザーアブレーション用のセルにおいて、
前記窓部に対して前記第２のガスが流れる位置を調整可能な前記第２の導入部、
を備えたことを特徴とする。
前記窓部に対して前記第２のガスが流れる位置を調整可能な前記第２の導入部、
を備えたことを特徴とする。
【0012】
前記技術的課題を解決するために、請求項５に記載の発明の分析装置は、
試料が収容される請求項１ないし４のいずれかに記載のレーザーアブレーション用のセルと、
前記試料をアブレーションするレーザーアブレーション装置と、
アブレーションされて前記セルから送り出された試料が導入され、導入された試料を誘導結合プラズマ方式で質量分析を行う誘導結合プラズマ質量分析装置と、
を備えたことを特徴とする。
試料が収容される請求項１ないし４のいずれかに記載のレーザーアブレーション用のセルと、
前記試料をアブレーションするレーザーアブレーション装置と、
アブレーションされて前記セルから送り出された試料が導入され、導入された試料を誘導結合プラズマ方式で質量分析を行う誘導結合プラズマ質量分析装置と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
請求項１，５に記載の発明によれば、アブレーションされた試料による窓部の汚れを、従来に比べて抑制することができる。
請求項２に記載の発明によれば、第２のガスの粘性が小さい場合に比べて、粘性の高い第２のガスで窓部に向かう微粒子を捕捉して、窓部の汚れを抑制できる。
請求項３に記載の発明によれば、流速の異なる２つのガスの流れとすることで、一方で微粒子を搬送しつつ、他方で窓部に向かう微粒子を捕捉可能である。
請求項４に記載の発明によれば、第２のガスの流れる位置を調整できる。
請求項２に記載の発明によれば、第２のガスの粘性が小さい場合に比べて、粘性の高い第２のガスで窓部に向かう微粒子を捕捉して、窓部の汚れを抑制できる。
請求項３に記載の発明によれば、流速の異なる２つのガスの流れとすることで、一方で微粒子を搬送しつつ、他方で窓部に向かう微粒子を捕捉可能である。
請求項４に記載の発明によれば、第２のガスの流れる位置を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例である実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【実施例1】
【0016】
図１は本発明の実施例１の分析装置の全体説明図である。
図１において、実施例１の分析装置１は、分析計の一例としての質量分析計２を有する。実施例１の質量分析計２は、誘導結合プラズマ方式の質量分析計（ＩＣＰ－ＭＳ：Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometer）で構成されている。なお、分析計は、ＩＣＰ－ＭＳに限定されず、例えば、誘導結合プラズマ方式の発光分析計（ＩＣＰ－ＯＥＳ：Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectroscopy）を使用することも可能である。なお、ＩＣＰ－ＭＳやＩＣＰ－ＯＥＳは、従来公知のものを使用可能であり、例えば、特開２０１３－１３０４９２号公報等に記載されており、公知であるため、詳細な説明は省略する。
図１において、実施例１の分析装置１は、分析計の一例としての質量分析計２を有する。実施例１の質量分析計２は、誘導結合プラズマ方式の質量分析計（ＩＣＰ－ＭＳ：Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometer）で構成されている。なお、分析計は、ＩＣＰ－ＭＳに限定されず、例えば、誘導結合プラズマ方式の発光分析計（ＩＣＰ－ＯＥＳ：Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectroscopy）を使用することも可能である。なお、ＩＣＰ－ＭＳやＩＣＰ－ＯＥＳは、従来公知のものを使用可能であり、例えば、特開２０１３－１３０４９２号公報等に記載されており、公知であるため、詳細な説明は省略する。
【0017】
質量分析計２には、接続部の一例としての接続チューブ３の下流端が接続されている。接続チューブ３の上流端には、合流ジョイント４が接続されている。合流ジョイント４には、付加ガス供給部の一例としての付加ガスチューブ６の下流端が接続されている。実施例１では、付加ガスチューブ６には、付加ガス（メイクアップガス）の一例としてのアルゴン（Ａｒ）ガスが供給される。なお、実施例１では、アルゴンガスは、一例として、０．５～１．２Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で供給される。
【0018】
合流ジョイント４には、セル接続部の一例としてセル接続チューブ７の下流端が接続されている。セル接続チューブ７の上流端には、セル１１が接続されている。セル１１は、内部に試料Ｓが収容可能に構成されている。セル１１には、搬送ガス供給部の一例としての搬送ガスチューブ１２が接続されている。実施例１では、搬送ガスチューブ１２には、搬送ガス（キャリアガス）の一例としてのヘリウム（Ｈｅ）ガスが供給される。なお、実施例１では、キャリアガスは、一例として、０．２ ～ １．０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で供給される。
【0019】
また、セル１１の上方には、レーザーアブレーション装置２１が配置されている。レーザーアブレーション装置２１は、セル１１の試料Ｓにレーザー光を照射して、試料Ｓをアブレーションする。
実施例１の分析装置１は、情報処理装置の一例としてのコンピュータ装置３１を有する。コンピュータ装置３１は、コンピュータ本体３２と、表示部の一例としてのディスプレイ３３と、入力部の一例としてのキーボード３４およびマウス３５を有する。コンピュータ本体３２は、レーザーアブレーション装置２１の駆動を制御する信号を出力すると共に、質量分析計２から検出結果を受信して、ディスプレイ３３に表示可能である。
実施例１の分析装置１は、情報処理装置の一例としてのコンピュータ装置３１を有する。コンピュータ装置３１は、コンピュータ本体３２と、表示部の一例としてのディスプレイ３３と、入力部の一例としてのキーボード３４およびマウス３５を有する。コンピュータ本体３２は、レーザーアブレーション装置２１の駆動を制御する信号を出力すると共に、質量分析計２から検出結果を受信して、ディスプレイ３３に表示可能である。
【0020】
（レーザーアブレーション装置の説明）
図２は実施例１のレーザーアブレーション装置の要部説明図である。
図２において、実施例１のレーザーアブレーション装置２１は、レーザー光源の一例としてのフェムト秒レーザー２２を有する。フェムト秒レーザー２２は、レーザー光の一例として、パルス幅がフェムト秒オーダーのフェムト秒レーザー光２２ａを出力する。実施例１のフェムト秒レーザー２２は、一例として、パルス幅が２３０ｆｓのフェムト秒レーザー光２２ａを出力するが、パルス幅は、例示した数値に限定されず、変更可能である。
実施例１のフェムト秒レーザー２２は、内部に図示しないシャッタが配置されており、フェムト秒レーザー光２２ａを出力する周波数（レーザー光２２ａが出力される間隔の逆数）を制御可能に構成されている。実施例１では、一例として、周波数を１００Ｈｚ～１０００Ｈｚの間で制御可能である。すなわち、フェムト秒レーザー２２からは、１０００Ｈｚでレーザー光２２ａを出力し、１０００Ｈｚの場合はシャッタを常時開放状態にしておき、１００Ｈｚの場合は、１０発の内９発のフェムト秒レーザー光２２ａをシャッタで遮ることで、１００Ｈｚの出力とすることが可能である。
図２は実施例１のレーザーアブレーション装置の要部説明図である。
図２において、実施例１のレーザーアブレーション装置２１は、レーザー光源の一例としてのフェムト秒レーザー２２を有する。フェムト秒レーザー２２は、レーザー光の一例として、パルス幅がフェムト秒オーダーのフェムト秒レーザー光２２ａを出力する。実施例１のフェムト秒レーザー２２は、一例として、パルス幅が２３０ｆｓのフェムト秒レーザー光２２ａを出力するが、パルス幅は、例示した数値に限定されず、変更可能である。
実施例１のフェムト秒レーザー２２は、内部に図示しないシャッタが配置されており、フェムト秒レーザー光２２ａを出力する周波数（レーザー光２２ａが出力される間隔の逆数）を制御可能に構成されている。実施例１では、一例として、周波数を１００Ｈｚ～１０００Ｈｚの間で制御可能である。すなわち、フェムト秒レーザー２２からは、１０００Ｈｚでレーザー光２２ａを出力し、１０００Ｈｚの場合はシャッタを常時開放状態にしておき、１００Ｈｚの場合は、１０発の内９発のフェムト秒レーザー光２２ａをシャッタで遮ることで、１００Ｈｚの出力とすることが可能である。
【0021】
フェムト秒レーザー光２２ａは、光学系の一例としてのガルバノ光学系２３に導入される。実施例１のガルバノ光学系２３は、第１のミラーの一例としての第１ガルバノミラー２４と、第２のミラーの一例としての第２ガルバノミラー２５とを有する。第１ガルバノミラー２４は、フェムト秒レーザー２２からのレーザー光２２ａを第２ガルバノミラー２５に向けて反射し、第２ガルバノミラー２５は第１ガルバノミラー２４からのレーザー光２２ａを試料Ｓに向けて反射する。
第１ガルバノミラー２４は、第１のミラー軸２４ａを中心として回転可能に支持されている。第１のミラー軸２４ａには、第１の駆動源の一例としての第１ガルバノモータ２４ｂから駆動が伝達される。したがって、第１ガルバノモータ２４ｂからの駆動に応じて、第１ガルバノミラー２４は第１のミラー軸２４ａを中心に回転、傾斜して、レーザー光２２ａの反射方向を変化させる。
第１ガルバノミラー２４は、第１のミラー軸２４ａを中心として回転可能に支持されている。第１のミラー軸２４ａには、第１の駆動源の一例としての第１ガルバノモータ２４ｂから駆動が伝達される。したがって、第１ガルバノモータ２４ｂからの駆動に応じて、第１ガルバノミラー２４は第１のミラー軸２４ａを中心に回転、傾斜して、レーザー光２２ａの反射方向を変化させる。
【0022】
第２ガルバノミラー２５も、第１ガルバノミラー２４と同様に、第２のミラー軸２５ａ、第２の駆動源の一例としての第２ガルバノモータ２５ｂを有し、レーザー光２２ａの反射方向を変化させる。なお、実施例１では、一例として、第１ガルバノミラー２４は、試料Ｓの表面において、主としてガス流れ方向に沿ったＸ方向の照射位置を制御し、第２ガルバノミラー２５は、主としてガス流れ方向に交差するＹ方向の照射位置を制御する。したがって、２つのガルバノミラー２４，２５の制御で、２次元的にレーザー光２２ａを走査することが可能である。実施例１では、一例として、２０ｃｍ×２０ｃｍの範囲でレーザー光２２ａを照射可能に構成されている。
第２ガルバノミラー２５とセル１１との間には、光学部材の一例としてのレンズ２６が配置されている。レンズ２６は、レーザー光２２ａの焦点の位置が試料Ｓの表面となるように、通過するレーザー光２２ａを集光する。
第２ガルバノミラー２５とセル１１との間には、光学部材の一例としてのレンズ２６が配置されている。レンズ２６は、レーザー光２２ａの焦点の位置が試料Ｓの表面となるように、通過するレーザー光２２ａを集光する。
【0023】
（セルの説明）
図３は実施例１のセルの説明図である。
図３において、実施例１のセル１１は、試料Ｓが収容される収容部４１を有する。
収容部４１の上面には、レーザー光２２ａが透過可能な窓部４２が配置されている。
収容部４１の一端側（上流部）には、第１の導入部の一例としての第１のガス導入部５１が形成されている。第１のガス導入部５１には、第１のガス導入ホース５２が接続されている。したがって、第１のガス導入ホース５２を通じて、第１のガス導入部５１から第１のガス５３が収容部４１に導入される。
図３は実施例１のセルの説明図である。
図３において、実施例１のセル１１は、試料Ｓが収容される収容部４１を有する。
収容部４１の上面には、レーザー光２２ａが透過可能な窓部４２が配置されている。
収容部４１の一端側（上流部）には、第１の導入部の一例としての第１のガス導入部５１が形成されている。第１のガス導入部５１には、第１のガス導入ホース５２が接続されている。したがって、第１のガス導入ホース５２を通じて、第１のガス導入部５１から第１のガス５３が収容部４１に導入される。
【0024】
第１のガス導入部５１の内側には、第２のガス導入部５６が配置されている。実施例１の第２のガス導入部５６は、左右方向に延びる円筒状の筒体により構成されている。第２のガス導入部５６の筒体の内側には第２のガス導入ホース５７が接続されている。したがって、第２のガス５８が、第２のガス導入ホース５７を通じて第２のガス導入部５６から収容部４１に導入される。第２のガス導入ホース５７は第１のガス導入ホース５２の内部を貫通して配置されている。したがって、２つのガス導入ホース５２＋５７により、搬送ガスチューブ１２が構成されている。
第２のガス導入部５６は、筒体の中心軸５６ａを中心として回転可能に構成されている。また、第２のガス導入部５６は、軸方向に沿ったスリット状のガス噴出し口５６ｂが形成されている。第２のガス導入部５６は、軸方向の両端でセル１１の側壁に回転可能に支持されている。そして、セル１１の外部に配置された操作部の一例としてのハンドルを操作することでガス噴出し口５６ｂの位置を調整することができ、第２のガスを噴き出す向きを調整可能である。実施例１では、第２のガス５８は、第１のガス５３よりも窓部４２に近い側、且つ、試料Ｓから遠い側を流れるように設定される。
第２のガス導入部５６は、筒体の中心軸５６ａを中心として回転可能に構成されている。また、第２のガス導入部５６は、軸方向に沿ったスリット状のガス噴出し口５６ｂが形成されている。第２のガス導入部５６は、軸方向の両端でセル１１の側壁に回転可能に支持されている。そして、セル１１の外部に配置された操作部の一例としてのハンドルを操作することでガス噴出し口５６ｂの位置を調整することができ、第２のガスを噴き出す向きを調整可能である。実施例１では、第２のガス５８は、第１のガス５３よりも窓部４２に近い側、且つ、試料Ｓから遠い側を流れるように設定される。
【0025】
実施例１では、第１のガス５３と第２のガス５８が混ざることを抑制するために、ガス噴出し口５６ｂの下側（窓部４２から遠い側）に、斜め上方（窓部４２に近づく側）に向けて、分離部材の一例としてのガスセパレータ６１が支持されている。ガスセパレータ６１は、フィルム状のプラスチックを折り曲げる等の加工をすることで形成可能である。
また、実施例１では、第１のガス５３の一例としてのＨｅガスが使用され、第２のガス５８の一例としてのＡｒガスが使用される。ＨｅガスはＡｒガスに比べて粘性が低い。
前記収容部４１の他端部（下流部）には、導出部６６が形成されており、セル接続チューブ７に接続される。
また、実施例１では、第１のガス５３の一例としてのＨｅガスが使用され、第２のガス５８の一例としてのＡｒガスが使用される。ＨｅガスはＡｒガスに比べて粘性が低い。
前記収容部４１の他端部（下流部）には、導出部６６が形成されており、セル接続チューブ７に接続される。
【0026】
なお、前記フェムト秒レーザー２２やガルバノ光学系２３の制御、ガス５３，５８の流速の制御、ＩＣＰ－ＭＳ２での測定等は、コンピュータ装置３１で制御される。コンピュータ装置３１は外部との信号の入出力等を行う入出力インターフェースＩ／Ｏを有する。また、コンピュータ装置３１は、必要な処理を行うためのプログラムおよび情報等が記憶されたＲＯＭ：リードオンリーメモリを有する。また、コンピュータ装置３１は、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ：ランダムアクセスメモリを有する。また、コンピュータ装置３１は、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに応じた処理を行うＣＰＵ：中央演算処理装置を有する。よって、コンピュータ装置３１は、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
【0027】
（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の分析装置１では、試料Ｓにおいて目的の分析位置に対して、ガルバノミラー２４，２５で位置調整がされて、レーザー光２２ａが照射される。ここで、実施例１のガルバノ光学系２３は、２つのガルバノミラー２４，２５が、ガルバノモータ２４ｂ，２５ｂでそれぞれ独立して制御される（２軸制御）。したがって、試料Ｓにおいて２次元上の任意の位置をアブレーションして、測定、分析することが可能である。
ここで、試料のアブレーションに伴って、試料Ｓの微粒子が試料Ｓから飛散、離脱して、収容室４１内に浮遊する。レーザー光２２ａの周波数が低い（例えば、１０００回／秒オーダー）では、浮遊した微粒子が窓部４２に付着することも少なく、付着しても半年に１回程度の清掃で問題がない程度の量であった。しかしながら、フェムト秒レーザー２２（１万回／秒オーダー）では、微粒子の飛散時の飛散速度も高速化すると共に、飛散する微粒子の回数が増え、これに伴って付着が目立つようになり、レーザー光２２ａを吸収してアブレーションに悪影響が出る恐れが出てきた。
前記構成を備えた実施例１の分析装置１では、試料Ｓにおいて目的の分析位置に対して、ガルバノミラー２４，２５で位置調整がされて、レーザー光２２ａが照射される。ここで、実施例１のガルバノ光学系２３は、２つのガルバノミラー２４，２５が、ガルバノモータ２４ｂ，２５ｂでそれぞれ独立して制御される（２軸制御）。したがって、試料Ｓにおいて２次元上の任意の位置をアブレーションして、測定、分析することが可能である。
ここで、試料のアブレーションに伴って、試料Ｓの微粒子が試料Ｓから飛散、離脱して、収容室４１内に浮遊する。レーザー光２２ａの周波数が低い（例えば、１０００回／秒オーダー）では、浮遊した微粒子が窓部４２に付着することも少なく、付着しても半年に１回程度の清掃で問題がない程度の量であった。しかしながら、フェムト秒レーザー２２（１万回／秒オーダー）では、微粒子の飛散時の飛散速度も高速化すると共に、飛散する微粒子の回数が増え、これに伴って付着が目立つようになり、レーザー光２２ａを吸収してアブレーションに悪影響が出る恐れが出てきた。
【0028】
これに対して、実施例１では、アブレーションされた微粒子は、第１のガス５３であるＨｅガスで搬送されて、質量分析計２で測定されると共に、アブレーション時に高速で飛散する微粒子は、窓部４２の近傍を流される粘性の高い第２のガス５８（Ａｒガス）で捕捉される。したがって、窓部４２に微粒子が付着、蓄積しにくい状態を保持できる。よって、窓部４２の汚れを抑制できる。
図４は実施例１の想定されるメカニズムの説明図であり、図４Ａは第１ガスとしてＡｒを使用した場合の説明図、図４Ｂは第１ガスとしてＨｅを使用した場合の説明図である。
図４Ａにおいて、Ｈｅガスを使用せず、Ａｒガスのみを使用することも考えられるが、試料Ｓの近傍にもＡｒガスを使用すると、飛散した試料Ｓの粒子がレーザー光２２ａが照射されたクレータ状になった試料Ｓの照射領域の外周部に付着しやすい問題がある。これは、レーザー照射で高温になって飛散する微粒子に対して、Ａｒガスの熱伝導率が小さいために、高温のままの領域が狭い（クレータの近傍のみになる）と考えられる。したがって、飛散した微粒子が冷えて凝集し始める時期は、微粒子がクレータからあまり飛散しておらず、飛散した微粒子の密度が高い（密度は、半径の３乗に比例して小さくなる）ためと考えられる。したがって、凝集後の粒子の径も大きく、質量分析計２での測定精度も低下する問題がある。
一方で、Ｈｅガスのみとすると、Ｈｅガスは粘性が低いために、窓部４２の近傍に飛んできた微粒子をＨｅの粘性で捕捉しきれず、窓部４２に微粒子が付着、堆積しやすい問題が発生する。なお、試料Ｓの近傍がＨｅガスであると、熱伝導率が高いため、高温の領域が広くなると考えられる。したがって、高温の微粒子が冷えて凝集し始めるころには、微粒子の密度が低下して、凝集が少なく、粒子径も小さくなって測定精度も向上すると考察される。
図４は実施例１の想定されるメカニズムの説明図であり、図４Ａは第１ガスとしてＡｒを使用した場合の説明図、図４Ｂは第１ガスとしてＨｅを使用した場合の説明図である。
図４Ａにおいて、Ｈｅガスを使用せず、Ａｒガスのみを使用することも考えられるが、試料Ｓの近傍にもＡｒガスを使用すると、飛散した試料Ｓの粒子がレーザー光２２ａが照射されたクレータ状になった試料Ｓの照射領域の外周部に付着しやすい問題がある。これは、レーザー照射で高温になって飛散する微粒子に対して、Ａｒガスの熱伝導率が小さいために、高温のままの領域が狭い（クレータの近傍のみになる）と考えられる。したがって、飛散した微粒子が冷えて凝集し始める時期は、微粒子がクレータからあまり飛散しておらず、飛散した微粒子の密度が高い（密度は、半径の３乗に比例して小さくなる）ためと考えられる。したがって、凝集後の粒子の径も大きく、質量分析計２での測定精度も低下する問題がある。
一方で、Ｈｅガスのみとすると、Ｈｅガスは粘性が低いために、窓部４２の近傍に飛んできた微粒子をＨｅの粘性で捕捉しきれず、窓部４２に微粒子が付着、堆積しやすい問題が発生する。なお、試料Ｓの近傍がＨｅガスであると、熱伝導率が高いため、高温の領域が広くなると考えられる。したがって、高温の微粒子が冷えて凝集し始めるころには、微粒子の密度が低下して、凝集が少なく、粒子径も小さくなって測定精度も向上すると考察される。
【0029】
したがって、実施例１では、２つのガス５３，５８を使用することで、測定精度を向上させつつ、窓部４２の汚れを抑制可能である。
なお、第２のガス５８で捕捉された微粒子も質量分析計２に送られて測定される。
特に、実施例１のように、第１のガス５３がＨｅガスで、第２のガス５８がＡｒガスの場合、２つのガス５３，５８の間の粘性が大きく異なるため、元々混ざりにくい。したがって、２つのガスが混合されて測定結果に悪影響を及ぼすことが少ない。特に、第２のガスはＡｒガスであり、セルの下流側で付加されるメイクアップガスもＡｒガスであるため、混ざっても少量であれば問題はほとんどない。あるいは、混ざる量を実験等で予め測定しおいて、メイクアップガスの量を混ざる量に応じて増減させることも可能である。
また、セル１１内を流れるガス５３，５８の流量が、質量分析計２において適切な流量に対して不足する場合もある。すなわち、セル１１内のガス５３，５８の流量が、質量分析計２における適切な流量とは限らない。従って、セル１１から流出した流量に対して、メイクアップガスで不足分の流量を補って、質量分析計２での適切な流量にすることが可能である。特に、メイクアップガスは、流量の調整が容易であり、質量分析計２での測定結果や感度を見ながら自由に流量を調整することも可能である。
なお、第２のガス５８で捕捉された微粒子も質量分析計２に送られて測定される。
特に、実施例１のように、第１のガス５３がＨｅガスで、第２のガス５８がＡｒガスの場合、２つのガス５３，５８の間の粘性が大きく異なるため、元々混ざりにくい。したがって、２つのガスが混合されて測定結果に悪影響を及ぼすことが少ない。特に、第２のガスはＡｒガスであり、セルの下流側で付加されるメイクアップガスもＡｒガスであるため、混ざっても少量であれば問題はほとんどない。あるいは、混ざる量を実験等で予め測定しおいて、メイクアップガスの量を混ざる量に応じて増減させることも可能である。
また、セル１１内を流れるガス５３，５８の流量が、質量分析計２において適切な流量に対して不足する場合もある。すなわち、セル１１内のガス５３，５８の流量が、質量分析計２における適切な流量とは限らない。従って、セル１１から流出した流量に対して、メイクアップガスで不足分の流量を補って、質量分析計２での適切な流量にすることが可能である。特に、メイクアップガスは、流量の調整が容易であり、質量分析計２での測定結果や感度を見ながら自由に流量を調整することも可能である。
【0030】
また、実施例１では、ガス噴出し口５６ｂの向きを調整可能である。したがって、第２のガス５８のガス種や第１のガス５３との組み合わせ（粘性や熱伝導性の差の大きさ等）、ガスの流速、測定される試料Ｓの種類やアブレーションのしやすさ、飛散しやすさ、付着しやすさ等に応じて、第２のガス５８を噴出する向きを調整可能である。
【0031】
（変更例）
図５はセルの導入部の変更例の説明図である。
前記実施例において、図３に示すように第２のガス導入部５６のガス噴出し口５６ｂの向きを調整可能な構成を例示したが、これに限定されない。
図５に示すように、第１のガス導入部５１′の上方に平行に第２のガス導入部５６′を平行して固定支持することも可能である。
図５はセルの導入部の変更例の説明図である。
前記実施例において、図３に示すように第２のガス導入部５６のガス噴出し口５６ｂの向きを調整可能な構成を例示したが、これに限定されない。
図５に示すように、第１のガス導入部５１′の上方に平行に第２のガス導入部５６′を平行して固定支持することも可能である。
【0032】
（そのほかの変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）～（Ｈ09）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、試料Ｓとして、１つの試料の場合を例示したが、２つ以上とすることも可能である。
（Ｈ02）前記実施例において、ガルバノ光学系２３は、２軸制御の構成を例示したが、３軸以上の構成とすることも可能である。なお、ガルバノ光学系２３の照射範囲や領域、照射方法等については、実施例に例示した具体的な範囲に限定されず、実験目的や用途、測定対象等に応じて任意に変更可能である。したがって、ガルバノ光学系２３を使用しない、公知の光学系を使用可能である。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）～（Ｈ09）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、試料Ｓとして、１つの試料の場合を例示したが、２つ以上とすることも可能である。
（Ｈ02）前記実施例において、ガルバノ光学系２３は、２軸制御の構成を例示したが、３軸以上の構成とすることも可能である。なお、ガルバノ光学系２３の照射範囲や領域、照射方法等については、実施例に例示した具体的な範囲に限定されず、実験目的や用途、測定対象等に応じて任意に変更可能である。したがって、ガルバノ光学系２３を使用しない、公知の光学系を使用可能である。
【0033】
（Ｈ03）前記実施例において、具体的な形状については、設計や仕様等に応じて任意に変更可能である。例えば、セル１１の収容部４１の形状等は任意に変更可能である。
（Ｈ04）前記実施例において、第１のガスとしてＨｅガスを使用することが好ましいが、これに限定されない。分析対象の試料の種類や要求される精度等に応じて、例えば、水素ガスやネオンガス等に変更可能である。
また、第１のガスとしてＡｒガスを使用することも可能である。すなわち、第１のガスと第２のガスのガス種を同一のものを使用することが可能である。このとき、第１のガスはアブレーションされた試料を搬送すると共に、第２のガスは窓部４２に試料が付着しにくくするために、第１のガスと第２のガスとの流速に差を持たせて層流で流すことで、窓部４２への試料の付着が低減可能である。
また、第２のガスとしてＡｒガスを例示したが、これに限定されない。例えば、ＸｅガスやＫｒガス、Ｒｎガス等を使用することも可能である。この時、第１のガスは第２のガスに比べて粘性が低いことが好ましい。一般に、分子量（や原子量）が小さいほうが、粘性が低くなり、熱伝導性が高くなる。したがって、第２のガスとして、第１のガスに比べて分子量（や原子量）が大きなガスを使用することが好ましい。
（Ｈ04）前記実施例において、第１のガスとしてＨｅガスを使用することが好ましいが、これに限定されない。分析対象の試料の種類や要求される精度等に応じて、例えば、水素ガスやネオンガス等に変更可能である。
また、第１のガスとしてＡｒガスを使用することも可能である。すなわち、第１のガスと第２のガスのガス種を同一のものを使用することが可能である。このとき、第１のガスはアブレーションされた試料を搬送すると共に、第２のガスは窓部４２に試料が付着しにくくするために、第１のガスと第２のガスとの流速に差を持たせて層流で流すことで、窓部４２への試料の付着が低減可能である。
また、第２のガスとしてＡｒガスを例示したが、これに限定されない。例えば、ＸｅガスやＫｒガス、Ｒｎガス等を使用することも可能である。この時、第１のガスは第２のガスに比べて粘性が低いことが好ましい。一般に、分子量（や原子量）が小さいほうが、粘性が低くなり、熱伝導性が高くなる。したがって、第２のガスとして、第１のガスに比べて分子量（や原子量）が大きなガスを使用することが好ましい。
【0034】
（Ｈ05）前記実施例において、例示したセル１１は、２次元上を走査可能なレーザーアブレーション装置２１を有する分析装置１で好適に使用可能であるが、１次元上を操作可能なレーザーアブレーション装置に使用することも可能である。
（Ｈ06）前記実施例において、２つのガスを使用する構成を例示したが、３つ以上のガスを使用する構成、すなわち、試料Ｓの近傍を流れる第１のガスと、窓部４２の近傍を流れる第２のガスの間に、第３のガスや第４のガスが流れる構成とすることも可能である。
（Ｈ06）前記実施例において、２つのガスを使用する構成を例示したが、３つ以上のガスを使用する構成、すなわち、試料Ｓの近傍を流れる第１のガスと、窓部４２の近傍を流れる第２のガスの間に、第３のガスや第４のガスが流れる構成とすることも可能である。
【0035】
（Ｈ07）前記実施例において、試料をアブレーションするレーザーとしてフェムト秒レーザーを例示したがこれに限定されない。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー等の試料をアブレーション可能な任意のレーザーにも適用可能である。
（Ｈ08）前記実施例１において、第２のガスの放出方向を可変とする構成は設けることが望ましいが、第2のガス導入部５６が固定された構成とすることも可能である。
（Ｈ09）前記実施例１において、ガスセパレータ６１は、フィルム状のプラスチックで構成する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、金属板、金属箔等で構成することも可能であり、ＩＣＰ分析に影響を与えない任意の材料を使用可能である。
（Ｈ08）前記実施例１において、第２のガスの放出方向を可変とする構成は設けることが望ましいが、第2のガス導入部５６が固定された構成とすることも可能である。
（Ｈ09）前記実施例１において、ガスセパレータ６１は、フィルム状のプラスチックで構成する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、金属板、金属箔等で構成することも可能であり、ＩＣＰ分析に影響を与えない任意の材料を使用可能である。
【符号の説明】
【0036】
１…分析装置、
２…誘導結合プラズマ質量分析装置、
１１…セル、
２１…レーザーアブレーション装置、
２２ａ…レーザー光、
４１…収容部、
４２…窓部、
５３…第１のガス、
５１…第１の導入部、
５８…第２のガス、
５６…第２の導入部、
６６…導出部、
Ｓ…試料。
２…誘導結合プラズマ質量分析装置、
１１…セル、
２１…レーザーアブレーション装置、
２２ａ…レーザー光、
４１…収容部、
４２…窓部、
５３…第１のガス、
５１…第１の導入部、
５８…第２のガス、
５６…第２の導入部、
６６…導出部、
Ｓ…試料。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】