誘導結合プラズマ発光分析

誘導結合プラズマ発光分析 (ICP-AES/OES)

[誘導結合プラズマ]]発光分析（ICP-AES/OES）は、Inductively Coupled Plasma Atomic Emission SpectrometryまたはInductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometryの略称で、高周波[[誘導結合プラズマ]を励起源として用いる発光分光法の一種です。

原理

ICP-AES/OESは、試料をアルゴンプラズマ中に導入し、プラズマ中で原子化・励起された元素が元の状態に戻る際に放出する光（発光）を測定することで、元素の種類と量を特定します。発光の波長は元素固有であるため、目的元素特有の波長を測定することで定量分析が可能です。ppb（10億分の1）からppm（100万分の1）レベルの微量な金属元素を高感度で検出できます。

装置構成

ICP-AES/OESの主な構成要素は以下の通りです。

1. 試料導入部：液体試料はペリスタルティックポンプでネブライザーに送られ、霧状（エアロゾル）にされます。スプレーチャンバーで大きな液滴が除去され、微細なエアロゾルのみがプラズマへ導入されます。
2. プラズマ部：三重管構造の石英ガラス製トーチの周りに誘導コイルが巻かれており、高周波電源からラジオ波が供給されます。トーチ内に流れるアルゴンガスに高周波エネルギーが与えられ、アーク放電によって高温のアルゴンプラズマが生成されます。エアロゾル化された試料はプラズマ中で原子化、イオン化され、励起状態となります。
3. 分光器：プラズマから放出される光を波長ごとに分離します。分光器には、シーケンシャル型とマルチ型の2種類があります。
シーケンシャル型：回折格子を動かして波長を走査し、逐次的に発光を検出します。波長分解能が高い反面、測定に時間がかかります。ツェルニ・ターナー型分光器などが用いられます。
マルチ型：エシェル回折格子と半導体検出器を用いて、多元素を同時に測定します。短時間で分析できますが、波長分解能は波長によって異なります。
4. 検出器：分光器で分離された光を検出し、強度を測定します。
光電子倍増管：シーケンシャル型で一般的に使用されます。
半導体検出器 (CCD/CID)：マルチ型で一般的に使用されます。

測定方法

プラズマからの発光を検出する方向によって、ラジアル（側面）方向とアキシャル（軸）方向の2種類の測定方法があります。

ラジアル方向：プラズマの側面から発光を観察します。マトリックス成分が多い試料や、塩濃度が高い試料の測定に適しています。
アキシャル方向：プラズマを軸方向に観察します。ラジアル方向に比べて感度が高く、低濃度試料の測定に適しています。

干渉

ICP-AES/OES分析では、以下の様な干渉が起こり、正確な分析を妨げることがあります。

イオン化干渉：イオン化傾向の高い元素が高濃度で存在すると、目的元素のイオン化状態が変化し、発光強度が影響を受けます。
物理干渉：試料溶液の粘度などが変化すると、ネブライザーによるエアロゾル生成に影響を与え、測定誤差が生じます。
分光干渉：目的元素の発光波長と、共存元素の発光波長が重なり、測定誤差が生じます。
化学干渉：プラズマ中で原子化やイオン化を妨げる物質が生成され、発光強度が影響を受けます。

用途

ICP-AES/OESは、環境分析、食品分析、医薬品分析、材料分析など、幅広い分野で利用されています。

環境分析：河川水、排水、土壌などの重金属汚染の測定
食品分析：食品中のミネラル、有害金属の測定
医薬品分析：医薬品中の不純物、有効成分の測定
材料分析：金属材料、セラミックスなどの組成分析

関連技術

原子吸光分光法 (AAS)
誘導結合プラズマ質量分析法 (ICP-MS)
* 原子発光分光法

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