元素分析装置とは？CHN・炭素硫黄・酸素窒素水素・微量硫黄窒素塩素の4つの種類と、測定範囲・分析時間・試料量の選び方

元素分析装置とは

元素分析装置は、試料を高温で燃やすか溶かし、出てきた二酸化炭素・水・窒素・二酸化硫黄などのガスを検出器で測って、元素の量を出す装置です。合成した化合物の組成の確認から、鉄鋼や電池材料の品質管理、燃料の硫黄の管理まで使います。燃焼法元素分析装置とも呼びます。

比較ページには、自社で作る会社と、海外メーカーの日本法人が売る元素分析装置を、型番の単位で載せています。蛍光X線やICPのように燃やさずに測る装置、排ガスを連続で測るガス分析計は載せていません。

4つの種類

• 有機元素分析（CHN・CHNS）は、有機物を燃やして炭素・水素・窒素を熱伝導度検出器で測ります。ジェイ・サイエンス・ラボのJM11、住化分析センターのSUMIGRAPH NCH-22F、エレメンター・ジャパンのUNICUBEがこの型です
• 炭素・硫黄分析は、金属やセラミックスを酸素の流れの中で高周波で燃やし、赤外線で測ります。堀場製作所のEMIA-Pro、LECOジャパンのCS844がこの型です
• 酸素・窒素・水素分析は、金属をヘリウムやアルゴンの中で溶かして測ります。堀場製作所のEMGA-Pro、LECOジャパンのONH836がこの型です
• 微量の窒素・硫黄・塩素分析は、石油製品や樹脂を電気炉で燃やし、紫外蛍光・化学発光・電量滴定で測ります。日東精工アナリテックのTS-5000HとTCL-5000H、アナリティクイエナジャパンのmulti EA 5100がこの型です

測定範囲と試料量

• 有機物は数mgで足ります。JM11の試料量は、有機物で約1〜2mgです
• UNICUBEは、1mg未満から土壌1gまで測れます
• 金属の炭素・硫黄は、試料およそ1gで測ります。CS844の測定範囲は、1g試料で炭素・硫黄とも0.6ppm〜6.0%です
• EMIA-Proの測定範囲は、炭素1.6ppm〜6.0%、硫黄2.0ppm〜1.0%です
• 微量の硫黄は、TS-5000Hなら液体で0.05μg/mLから測れます

分析時間

• 炭素・硫黄は1分前後です。CS844の分析時間は40秒、EMIA-Proのサイクルは約70秒です
• 酸素・窒素は、EMGA-Proのサイクルが約160秒です
• 微量硫黄のTS-5000Hは、1件約3分です
• 有機物はもう少しかかります。JM11は検体あたり4〜15分、UNICUBEはCHNS同時分析で7分からです

ヘリウムとアルゴン

• 酸素・窒素・水素分析や有機元素分析は、ヘリウムを流して測る型が多くあります
• EMGA-Proは、ヘリウムとアルゴンのどちらでも測れます。キャリアガスの消費は従来機より40%少なくなりました
• ONH836は、アルゴンでも窒素を0.2ppm〜3.0%で測れます
• JM11も、アルゴンをキャリヤーガスに使えます

消耗品と値段

• 燃焼管・試薬・フィルタ・るつぼを定期的に替えます。EMGA-Proのフィルタは、ヘリウムで約500回、アルゴンで約250回の分析ごとに替えます
• SUMIGRAPH NCH-22Fの還元銅は、1回の充填でおよそ250回使えます
• 値段はどのメーカーも公式ページに出していません。測る元素・試料・濃度を伝えて見積もりを取ります
• LECOジャパンのCS844は、生産性向上設備投資促進税制の対象で、即時償却か税額控除5%を受けられます