CN106290084A - 粒子复合分析装置的校正方法以及粒子复合分析装置 - Google Patents

粒子复合分析装置的校正方法以及粒子复合分析装置 Download PDF

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Abstract

提供一种粒子复合分析装置的校正方法以及粒子复合分析装置，在适于多方面地分析测定对象粒子的粒子复合分析装置中能简便且准确地进行为了维持、提高装置的可靠度而需定期进行的装置的校正操作。在该粒子复合分析装置中，具备粒子测量装置和粒子成分分析装置，向粒子测量装置和粒子成分分析装置导入至少已知数量、大小及成分的校正粒子来进行分析，基于由粒子测量装置测定出的校正粒子的数量和大小对粒子测量装置的灵敏度进行校正，基于由粒子成分分析装置测定出的校正粒子的成分量对粒子成分分析装置的灵敏度进行校正。另外，基于粒子成分分析装置的捕捉体上的校正粒子的捕捉状态对导入到粒子成分分析装置的粒子相对于捕捉体的照射轴进行校正。

Description

粒子复合分析装置的校正方法以及粒子复合分析装置
技术领域
本发明涉及一种适于对浮游在大气等气体中的粒子(气溶胶)多方面地进行分析的粒子复合分析装置的校正方法以及粒子复合分析装置。
背景技术
以往以来，对于大气中的微粒(PM2.5等)对健康的影响的关注度逐渐升高，从各方面研究了对微粒的质量浓度、成分进行分析的装置的开发。例如，在专利文献1中记载了构成为如下结构的粒子测量装置：用鞘气(sheath air)包裹气溶胶(aerosol)试样来形成为束状，向其流路照射激光，利用受光单元来接收当激光照射到粒子时产生的散射光。在这种装置中，能够基于与所接收的光相应地输出的电信号来导出粒子的数量和大小(或粒径分布)。另外，例如在专利文献2中记载了构成为如下结构的微粒组成分析装置：对于气溶胶试样，一边利用空气动力学透镜(aerodynamic lens)去除气相成分一边形成为束状，将形成为束状的气溶胶试样照射到捕捉体来捕捉粒子，之后向粒子照射能量射线来使被捕捉到捕捉体的粒子气化、升华或反应以产生脱离成分，对该脱离成分进行分析。在这种装置中，对将气溶胶试样中的粒子集中地捕捉到比较狭小的区域并向其照射能量射线而产生的脱离成分进行分析，因此能够高效且高灵敏度地分析粒子的成分以及该成分的量。并且，近年来也正在盛行不仅对粒子的数量、大小、成分量进行测定、还根据其信息来确定粒子产生源的研究、调查等，对适于多方面地对测定对象粒子进行分析的粒子复合分析装置的需求正在增加。
专利文献1：日本特开2012-189483号公报
专利文献2：国际公开第2011/114587号
发明内容
发明要解决的问题
一般来说，在分析装置中，为了使在向装置提供了测定对象物时输出的信号强度与该测定对象物的真正的绝对值相关联，需要规定的灵敏度。但是，该灵敏度通常根据分析装置的使用状态、使用期间而相比于初始状态发生变化，需要在用户侧定期地对该灵敏度进行校正。例如，在上述专利文献1所记载的粒子测量装置等中，在向装置提供了数量、大小已知的标准粒子时，为了能够以规定的灵敏度检测该标准粒子，需要对装置的灵敏度进行校正。另外，在上述专利文献2所记载的微粒组成分析装置等中，在向装置提供了成分量已知的标准粒子时，为了能够以规定的灵敏度检测该标准粒子，需要对装置的灵敏度进行校正。还有，如果导入到装置的粒子在捕捉体上的捕捉位置偏离于能量射线的照射范围，则无法正常地对成分及其量进行分析。因此，需要对该捕捉位置进行校正。若将这种校正各自分别实施则非常耗费时间和劳力。
鉴于这种问题，本发明的目的在于提供一种在为了多方面地对测定对象粒子进行分析而将多个装置相组合所构成的粒子复合分析装置中能够简便且准确地进行为了在长期使用中维持、提高装置的可靠度而需要定期地进行的装置的校正操作的、粒子复合分析装置的校正方法以及粒子复合分析装置。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，在本发明的粒子复合分析装置的校正方法中，该粒子复合分析装置具备：粒子测量装置，其向作为测定对象的气溶胶的粒子照射激光，基于此时产生的散射光来测量所述粒子的数量和大小；以及粒子成分分析装置，其将作为测定对象的气溶胶的粒子捕捉到捕捉体后，向捕捉体照射能量射线来使被捕捉到捕捉体的粒子气化、升华或反应以产生脱离成分，对该脱离成分进行分析，由此对所述粒子的成分以及该成分的量进行分析，该粒子复合分析装置的校正方法的特征在于，向所述粒子测量装置和所述粒子成分分析装置导入至少已知数量、大小以及成分的校正粒子来进行分析，基于由所述粒子测量装置测定出的校正粒子的数量和大小，对所述粒子测量装置的灵敏度进行校正，基于由所述粒子成分分析装置测定出的校正粒子的成分量，对所述粒子成分分析装置的灵敏度进行校正。
根据本发明的粒子复合分析装置的校正方法，能够使用相同的校正粒子来同时实施粒子测量装置的灵敏度的校正和粒子成分分析装置的灵敏度的校正，与使用不同的标准手段的情况相比，能够减少校正所花费的劳力和时间。
另外，在本发明的粒子复合分析装置的校正方法中，该粒子复合分析装置具备：粒子测量装置，其向作为测定对象的气溶胶的粒子照射激光，基于此时产生的散射光来测量所述粒子的数量和大小；以及粒子成分分析装置，其将作为测定对象的气溶胶的粒子捕捉到捕捉体后，向捕捉体照射能量射线来使被捕捉到捕捉体的粒子气化、升华或反应以产生脱离成分，对该脱离成分进行分析，由此对所述粒子的成分以及该成分的量进行分析，该粒子复合分析装置的校正方法的特征在于，向所述粒子测量装置和所述粒子成分分析装置导入至少已知数量、大小以及成分的校正粒子来进行分析，基于由所述粒子测量装置测定出的校正粒子的数量和大小，对所述粒子测量装置的灵敏度进行校正，基于所述捕捉体上的校正粒子的捕捉状态，对导入到所述粒子成分分析装置的粒子相对于所述捕捉体的照射轴进行校正。
根据本发明的粒子复合分析装置的校正方法，能够使用相同的校正粒子来同时实施粒子测量装置的灵敏度的校正和导入到粒子成分分析装置的粒子相对于捕捉体的照射轴的校正，与使用不同的标准手段的情况相比，能够减少校正所花费的劳力和时间。
在本发明的粒子复合分析装置的校正方法中，优选的是，基于由所述粒子测量装置测定出的校正粒子的数量和大小，对所述粒子测量装置的灵敏度进行校正，基于由所述粒子成分分析装置测定出的校正粒子的成分量，对所述粒子成分分析装置的灵敏度进行校正，并且，还基于所述捕捉体上的校正粒子的捕捉状态，对导入到所述粒子成分分析装置的粒子相对于所述捕捉体的照射轴进行校正。据此，能够使用相同的校正粒子来同时实施粒子测量装置的灵敏度的校正、粒子成分分析装置的灵敏度的校正以及导入到粒子成分分析装置的粒子相对于捕捉体的照射轴的校正，与使用不同的标准手段的情况相比，能够减少校正所花费的劳力和时间。
在本发明的粒子复合分析装置的校正方法中，优选的是，所述校正粒子被进行标记以能够视觉识别。据此，在对导入到粒子成分分析装置的粒子相对于捕捉体的照射轴进行校正时，能够通过目视、显微镜等简易的操作来确认捕捉体上的校正粒子的捕捉状态。
另一方面，本发明的粒子复合分析装置具备：粒子导入单元，其导入作为测定对象的气溶胶的粒子；粒子测量装置，其向由所述粒子导入单元导入的粒子照射激光，基于此时产生的散射光来测量所述粒子的数量和大小；粒子成分分析装置，其将由所述粒子导入单元导入的粒子捕捉到捕捉体后，向捕捉体照射能量射线来使被捕捉到捕捉体的粒子气化、升华或反应以产生脱离成分，对该脱离成分进行分析，由此对所述粒子的成分以及该成分的量进行分析；粒子测量装置的校正单元，其对所述粒子测量装置进行校正；以及粒子成分分析装置的校正单元，其对所述粒子成分分析装置进行校正，
该粒子复合分析装置的特征在于，
所述粒子测量装置的校正单元构成为：基于通过所述粒子导入单元向所述粒子测量装置和所述粒子成分分析装置导入至少已知数量、大小以及成分的校正粒子来进行了对于所述校正粒子的分析时的、通过所述粒子测量装置测定出的校正粒子的数量和大小，对所述粒子测量装置的灵敏度进行校正，
所述粒子成分分析装置的校正单元构成为：基于进行了对于所述校正粒子的分析时的、通过所述粒子成分分析装置测定出的校正粒子的成分量，对所述粒子成分分析装置的灵敏度进行校正。
根据本发明的粒子复合分析装置，能够通过粒子测量装置和粒子成分分析装置来多方面地对测定对象粒子进行分析，并且，能够使用相同的校正粒子来同时实施粒子测量装置的灵敏度的校正和粒子成分分析装置的灵敏度的校正，与使用不同的标准手段的情况相比，能够减少校正所花费的劳力和时间。
另外，本发明的粒子复合分析装置具备：粒子导入单元，其导入作为测定对象的气溶胶的粒子；粒子测量装置，其向由所述粒子导入单元导入的粒子照射激光，基于此时产生的散射光来测量所述粒子的数量和大小；粒子成分分析装置，其将由所述粒子导入单元导入的粒子捕捉到捕捉体后，向捕捉体照射能量射线来使被捕捉到捕捉体的粒子气化、升华或反应以产生脱离成分，对该脱离成分进行分析，由此对所述粒子的成分以及该成分的量进行分析；粒子测量装置的校正单元，其对所述粒子测量装置进行校正；以及粒子成分分析装置的校正单元，其对所述粒子成分分析装置进行校正，
该粒子复合分析装置的特征在于，
所述粒子测量装置的校正单元构成为：基于通过所述粒子导入单元向所述粒子测量装置和所述粒子成分分析装置导入至少已知数量、大小以及成分的校正粒子来进行了对于所述校正粒子的分析时的、通过所述粒子测量装置测定出的校正粒子的数量和大小，对所述粒子测量装置的灵敏度进行校正，
所述粒子成分分析装置的校正单元构成为：基于进行了对于所述校正粒子的分析时的、所述捕捉体上的校正粒子的捕捉状态，对导入到所述粒子成分分析装置的粒子相对于所述捕捉体的照射轴进行校正。
根据本发明的粒子复合分析装置，能够通过粒子测量装置和粒子成分分析装置来多方面地对测定对象粒子进行分析，并且，能够使用相同的校正粒子来同时实施粒子测量装置的灵敏度的校正和导入到粒子成分分析装置的粒子相对于捕捉体的照射轴的校正，与使用不同的标准手段的情况相比，能够减少校正所花费的劳力和时间。
在本发明的粒子复合分析装置中，优选的是，所述粒子成分分析装置的校正单元还具备以下的单元：该单元基于进行了对于所述校正粒子的分析时的、所述捕捉体上的校正粒子的捕捉状态，对导入到所述粒子成分分析装置的粒子相对于所述捕捉体的照射轴进行校正。据此，能够通过粒子测量装置和粒子成分分析装置来多方面地对测定对象粒子进行分析，并且，能够使用相同的校正粒子来同时实施粒子测量装置的灵敏度的校正、粒子成分分析装置的灵敏度的校正以及导入到粒子成分分析装置的粒子相对于捕捉体的照射轴的校正，与使用不同的标准手段的情况相比，能够减少校正所花费的劳力和时间。
在本发明的粒子复合分析装置中，优选的是，所述粒子成分分析装置是在其结构中包含质谱仪的装置。据此，能够通过质谱仪来更简便且准确地进行粒子的成分及其量的分析。
在本发明的粒子复合分析装置中，优选的是，所述粒子测量装置是具备以下结构的装置：激光照射单元，其向被导入的粒子照射激光；聚光光学系统，其将来自所述粒子的散射光聚集到多个位置；光检测器，其将由所述聚光光学系统聚集后的光变换为电信号；以及粒径分布导出单元，其根据由所述光检测器检测出的、多个位置处的所述散射光的强度来导出粒子的粒径分布。据此，能够以象征粒子的数量和大小的粒子粒径分布的形式来更简便且准确地进行粒子的数量和大小的测量。
发明的效果
根据本发明的粒子复合分析装置的校正方法，在用于多方面地对测定对象粒子进行分析的粒子复合分析装置中，能够使用相同的校正粒子来同时实施该粒子复合分析装置所具备的粒子测量装置和粒子成分分析装置的校正，与使用不同的标准手段的情况相比，能够减少校正所花费的劳力和时间。
根据本发明的粒子复合分析装置，能够通过该粒子复合分析装置所具备的粒子测量装置和粒子成分分析装置来多方面地对测定对象粒子进行分析，并且能够使用相同的校正粒子来同时实施粒子测量装置和粒子成分分析装置的校正，与使用不同的标准手段的情况相比，能够减少校正所花费的劳力和时间。
附图说明
图1是表示本发明的粒子复合分析装置的第一实施方式的概要结构图。
图2是表示能够组入到本发明的粒子复合分析装置中的粒子测量装置的散射光检测单元的一个形态的主要部分概要结构图。
图3是表示本发明的粒子复合分析装置的第二实施方式的概要结构图。
图4是表示本发明的粒子复合分析装置的校正方法的第一实施方式的概要结构图。
图5是表示本发明的粒子复合分析装置的校正方法的第二实施方式的概要结构图。
图6是表示本发明的粒子复合分析装置的校正方法的第三实施方式的概要结构图。
图7是表示本发明的粒子复合分析装置的校正方法的第四实施方式的概要结构图。
图8是表示利用本发明的校正方法对粒子复合分析装置进行控制的一个实施方式的流程图。
图9是表示利用本发明的校正方法对粒子复合分析装置进行控制的其它实施方式的流程图。
附图标记说明
1：激光；2：散射光；3：采样空气；4：粒子射线；5：能量射线；10：粒子测量装置；11：遮光容器；12：激光照射单元；13：受光单元；14、19、27、29、31：信号传输单元；15：第一信号处理单元；16：鞘气喷嘴；16a：射出口；17：回收喷嘴；17a：回收口；18：流量控制单元；20：粒子成分分析装置；21：减压容器；21a：排气单元；22：空气动力学透镜；22a：射出口；22b：粒子射线射出角度调整单元；23：捕捉体；23a：捕捉面；24：能量射线供给器；24a：照射口；25：质谱仪；26：脱离成分回收筒；26a：回收口；28：第二信号处理单元；30：第三信号处理单元；40：试样导入口；100：散射光检测单元；101：激光装置；102：准直系统；103：玻璃配管；1041～104n：光纤；1051～105n：光电探测器(photo detector)；1061～106n：放大器；107：换算表；108：计算机系统；109：显示器；110：被测定粒子群；L1、L2、L2a、L2b：配管；A：校正A；B：校正B；C：校正C。
具体实施方式
下面，参照附图来具体说明本发明。
图1是表示本发明的粒子复合分析装置的第一实施方式的概要结构图。在该实施方式中，将粒子测量装置10与粒子成分分析装置20串联连接来构成粒子复合分析装置。下面，说明粒子测量装置10和粒子成分分析装置20各自的装置的基本结构和基本动作。
首先，说明粒子测量装置10的基本结构和基本动作。粒子测量装置10具备：遮光容器11，其用于提供遮蔽了来自外部的光的区域；激光照射单元12，其用于遍及遮光容器1内的规定距离地照射激光1；受光单元13，其接收在从激光照射单元12照射的激光1照射到测定对象的粒子时产生的散射光2；信号传输单元14，其传输与所接收的光强度相应地从受光单元13输出的电信号；以及第一信号处理单元15，其接收从信号传输单元14传输的电信号并进行基于该信号的运算等。
另外，在遮光容器11的侧壁的一部分，以贯通该侧壁的方式配置有鞘气喷嘴16。然后，将从试样导入口40通过配管L1导入的气溶胶试样连同气相分散介质一起用鞘气包裹后从射出口16a射出，使形成为束状的采样空气3穿过激光1。
另外，在遮光容器11的另一侧壁的一部分，以贯通该侧壁的方式配置有用于回收采样空气3的回收喷嘴17。回收喷嘴17以其回收口17a与鞘气喷嘴16的射出口16a相向的方式配置，回收采样空气3，并且其另一端经由流量控制单元18而与配管L2连通，使得所回收的采样空气3的全部或一部分被导入到粒子成分分析装置20。流量控制单元18具备能够将所回收的气溶胶试样的流量控制为固定量的机构。作为流量控制单元18，例如能够列举出质量流量控制器(mass flow controller)、带针阀(needle valve)的流量计、节流孔(orifice)。能够通过抽吸泵等未图示的规定的抽吸机构等来完成采样空气3在遮光容器11内的沿一个方向的规定距离的输送。
在粒子测量装置10中，在其第一信号处理单元15中，能够基于与在激光1照射到采样空气3中的粒子时产生的散射光2的受光强度相应地输出的电信号进行运算等，来导出粒子的数量和大小。此外，本发明中的“粒子的数量和大小”的含义也包含粒子的粒径分布。作为使这种基本结构和基本动作可行的装置结构，例如能够列举出日本特开昭61-14543号公报、日本特开2012-189483号公报所记载的装置结构等。
图2是表示能够组入到本发明的粒子复合分析装置中的粒子测量装置的散射光检测单元的一个形态的主要部分概要结构图(参照日本特开昭61-14543号公报)。
在该散射光检测单元100中，构成为：通过准直系统102使作为光照射单元的激光装置101所振荡输出的激光成为具有规定截面积的平行激光束，将该平行激光束照射到通过玻璃配管103的要测定的被测定粒子群110。而且，构成为：通过与被测定粒子群110的位置相距的距离相等、且与散射角θ相应地每隔微小角度Δθ配置的、形成聚光光学系统的多个受光部来使来自粒子的散射光聚集，将聚集后的光根据其散射角θ而分别通过光检测器变换为电信号，将该电信号输入到计算机系统108。此外，在该实施方式中，将光纤1041～104n的一端配置于与所述散射角θ相应的受光部，通过光电探测器1051～105n来对经由这些光纤1041～104n引导的各散射光进行受光探测，将来自进行了检测的该光电探测器的电流经由变换为电压后进行放大的放大器1061～106n输入到计算机系统108。
在此，在向粒径为D的球状粒子照射了激光等平行的单色光时，能够通过米(Mie)散射理论来准确地计算在角度θ方向上产生的散射光强度i(D，θ)，在照射到被测定粒子群的激光的基于散射理论而求出的1个粒子所产生的散射光强度i(D，θ)、粒径分布nr(D)以及散射光强度分布I(θ)之间，下述式(1)的关系成立。
[式1]
I(θ)＝∫i(D，θ)nr(D)dD…(1)
因此，能够导出在向粒径为D的球状粒子照射了激光等平行的单色光时得到的散射光强度分布I(θ)的理论值。
上述散射光检测单元100还具备换算表107，在该换算表107中存储有以如下方式得到的换算系数：预先向粒径和粒径密度已知的基准粒子群照射激光束并通过测定系统来得到散射光强度分布的测定值，针对各散射角求出该测定值与其理论值的比率。而且，在计算机系统108中，通过基于上述关系式的导出处理，利用换算表107中存储的通过预先测定基准粒子群而求出的换算系数，根据由所述光检测器检测出的散射光强度来求出粒子的数量(与被测定粒子群的粒子数相当的数量密度)和大小(绝对粒径分布)，将其结果通过显示器109进行显示。
接着，说明粒子成分分析装置20的基本结构和基本动作。粒子成分分析装置20具备：减压容器21，其用于提供相对于外部减压了的区域；排气单元21a，其用于保持减压容器21内的减压状态；以及空气动力学透镜22，其以保持减压容器21的气密性的同时贯通减压容器21的侧壁的方式配置于该侧壁的一部分。而且，空气动力学透镜22的一端连通于经由流量控制单元18而与粒子测量装置10的回收喷嘴17连通的配管L2，将来自粒子测量装置10的气溶胶试样的全部或一部分导入到粒子成分分析装置20。在空气动力学透镜22的基本构造中，形成以下构造：在管状构造体的内部具备竖立设置于内侧的限制机构(日语：絞り機構)，通过使气溶胶试样通过该管状构造体的内部来去除气相成分并射出粒子会聚而形成为束状的粒子射线。
在该实施方式中，从空气动力学透镜22的射出口22a射出的粒子射线4在减压容器21内飞行规定距离，在其到达目的地配置有用于捕捉粒子射线4中的粒子的捕捉体23。在捕捉体23的基本构造中，形成如下构造：从被照射粒子射线4的捕捉面23a侧起至少规定厚度的部分的构造为网状构造，在从其上方沿垂直方向投影时，具有规定的面积空隙率、例如80～99％左右。除此以外，在粒子射线4中，气相成分由于空气动力学透镜22、减压容器21内的减压环境而减少，因此抑制了照射到捕捉体23时的气流所引起的紊乱。由此，粒子射线4中的粒子被捕捉体23的空隙所捕获并且动能减弱，因此能够不被捕捉体23弹回地进行捕捉。此时，优选的是，捕捉体23被配置成其捕捉面23a与空气动力学透镜22的射出口22a稍微倾斜地相向。由此，能够降低被捕捉体23弹回而无法捕捉的概率，从而能够更高效地捕捉粒子射线4中的粒子。
并且，在空气动力学透镜22的贯通减压容器21的部分的周缘，配置有对空气动力学透镜22相对于减压容器21的角度进行调节的粒子射线射出角度调整单元22b。作为其具体结构，例如能够列举出能够利用波纹管机构等在保持气密性的同时调整角度的构造等。由此，能够变更粒子射线4相对于捕捉体23的照射轴，从而能够将导入到粒子成分分析装置20的粒子在捕捉体23上的捕捉位置纠正到期望的捕捉区域的范围内。
粒子成分分析装置20还具备：能量射线供给器24，其向捕捉体23照射激光等能量射线5；质谱仪25，其能够对测定对象的成分、成分的量进行分析；信号传输单元27，其传输与该质谱仪25的分析强度相应地输出的分析信号；以及第二信号处理单元28，其接收从信号传输单元27传输的分析信号并进行基于该信号的运算等。从能量射线供给器24的照射口24a照射能量射线5，该能量射线5在通过配置于减压容器21的侧壁的一部分的未图示的透光窗后，侵入减压容器21内而到达捕捉体23，照射规定范围，由此使被捕捉到捕捉体23的粒子气化、升华或反应以产生脱离成分。此外，捕捉体23被配置成其捕捉面23a与能量射线供给器24的照射口24a稍微倾斜地相向。由此，能量射线5从捕捉面23a的上方沿相对于垂直方向稍微倾斜的方向入射，因此能量射线5容易到达被捕捉到捕捉体23的粒子，能够使被捕捉到捕捉体23的粒子更高效地气化、升华或反应以产生其脱离成分。
另外，构成为：在减压容器21的侧壁的一部分，配置有在保持减压容器21的气密性的同时贯通该侧壁的脱离成分回收筒26，从其回收口26a回收从捕捉体23产生的脱离成分，并且，脱离成分回收筒26的另一端与质谱仪25连结，所回收的脱离成分被导入到质谱仪25，对其进行分析。
在粒子成分分析装置20中，在其第二信号处理单元28中，能够进行基于与质谱仪25中的分析强度相应地输出的分析信号的运算等，从而导出粒子的成分及其量。作为具备这种基本结构和基本动作的粒子成分分析装置，例如能够列举出国际公开第2011/114587号所记载的粒子成分分析装置等。
在本发明的粒子复合分析装置中，构成为：除了上述说明的粒子测量装置10和粒子成分分析装置20以外，还具备第三信号处理单元30，该第三信号处理单元30通过信号传输单元19接收从粒子测量装置10的第一处理单元15输出的测定信号并进行基于该信号的运算等，与此同时通过信号传输单元29接收从粒子成分分析装置20的第二信号处理单元28输出的测定信号并进行基于该信号的运算等。如后所述，这些信号处理单元对粒子测量装置10和/或粒子成分分析装置20进行控制，由此构成本发明中的“校正单元”。
更具体地说，第三信号处理单元30通过信号传输单元19而与粒子测量装置10的第一信号处理单元15连接，通过信号传输单元29而与粒子成分分析装置20的第二信号处理单元28连接，并且，通过信号传输单元31而与粒子射线射出角度调整单元22b连接。而且，能够进行以下等的运算、控制等：接收从第一信号处理单元15输出的、粒子测量装置10中的与有关粒子的数量和大小等的测定结果相应的测定信号；接收从第二信号处理单元28输出的、粒子成分分析装置20中的与有关粒子的成分及其量等的测定结果相应的测定信号；记录这些测定信号；将这些测定信号与预先保存的基准表进行比较；进行该比较结果的判定；通过与信号传输单元14相通的第一信号处理单元15向粒子测量装置10的受光单元13发送控制信号；通过与信号传输单元27相通的第二信号处理单元28向粒子成分分析装置20的质谱仪25发送控制信号；通过信号传输单元31或与信号传输单元32相通的第二信号处理单元28向粒子射线射出角度调整单元22b发送控制信号。另外，也可以构成为：第三信号处理单元30或第一信号处理单元15通过未图示的信号传输单元向流量控制单元18、激光照射单元12发送控制信号，以能够对它们进行控制。并且，也可以构成为：第三信号处理单元30或第二信号处理单元28通过未图示的信号传输单元向流量控制单元18、激光照射单元12发送控制信号，以能够对它们进行控制。
此外，在图1所示的实施方式中，第一信号处理单元15、第二信号处理单元28以及第三信号处理单元30被表示为各自分开的构造体，但是，为了构成本发明中的“校正单元”，未必是各自分开的构造体，也可以采取三个为一体的构造，或者采取某两个为一体的构造，另一个成另外的构造体。或者，也可以设为以下结构：将第一信号处理单元15作为用于粒子测量装置10的校正单元，将第二信号处理单元28作为用于粒子成分分析装置20的校正单元，不设置第三信号处理单元30。
另外，在图1所示的实施方式中，配管L1作为向粒子测量装置10和粒子成分分析装置20共同地导入试样的单元而发挥功能，构成本发明中的“导入作为测定对象的气溶胶的粒子的粒子导入单元”。
图3是表示本发明的粒子复合分析装置的第二实施方式的概要结构图。在该实施方式中，将粒子测量装置10与粒子成分分析装置20并联连接来构成粒子复合分析装置。即，构成为：作为从试样导入口40向装置导入气溶胶试样的路径，配管L1分支为配管L2a和配管L2b，从配管L2a向粒子测量装置10导入气溶胶试样，从配管L2b向粒子成分分析装置20导入气溶胶试样。在粒子测量装置10中，结束了测定的气溶胶试样通过回收喷嘴17被排出到系统外。在配管L2a与配管L2b的分支部分，配置有具备能够将气溶胶试样的流量控制为固定量的机构的流量控制单元18。作为流量控制单元18，例如能够列举出质量流量控制器、带针阀的流量计、节流孔。其它基本结构和基本动作与图1所示的第一实施方式相同，省略说明。此外，在图3所示的实施方式中，也构成为：配管L1作为向粒子测量装置10和粒子成分分析装置20共同地导入试样的单元而发挥功能，构成本发明中的“导入作为测定对象的气溶胶的粒子的粒子导入单元”。
下面，参照图4～图9来更详细地说明本发明。
图4是表示本发明的粒子复合分析装置的校正方法的第一实施方式的概要结构图。该实施方式的校正方法所涉及的粒子复合分析装置与上述图1所示的第一实施方式同样地，将粒子测量装置10与粒子成分分析装置20串联连接来构成粒子复合分析装置。至少已知数量、大小以及成分的校正粒子从试样导入口40通过配管L1导入到粒子测量装置10，通过粒子测量装置10后的校正粒子的全部或一部分进一步通过配管L2导入到粒子成分分析装置20。然后，基于由粒子测量装置10测定出的校正粒子的数量和大小来进行粒子测量装置10的灵敏度的校正A，基于由粒子成分分析装置20测定出的校正粒子的成分量来进行粒子成分分析装置20的灵敏度的校正B。关于校正粒子以及具体的校正A、B的实施方式在后面叙述。
图5是表示本发明的粒子复合分析装置的校正方法的第二实施方式的概要结构图。该实施方式的校正方法所涉及的粒子复合分析装置与上述图1所示的第一实施方式同样地，将粒子测量装置10与粒子成分分析装置20串联连接来构成粒子复合分析装置。至少已知数量、大小以及成分的校正粒子从试样导入口40通过配管L1导入到粒子测量装置10，通过粒子测量装置10后的校正粒子的全部或一部分进一步通过配管L2导入到粒子成分分析装置20。然后，基于由粒子测量装置10测定出的校正粒子的数量和大小来进行粒子测量装置10的灵敏度的校正A，基于粒子成分分析装置20的捕捉体上的校正粒子的捕捉状态来进行导入到粒子成分分析装置20的粒子在捕捉体上的捕捉位置的校正C。关于校正粒子以及具体的校正A、C的实施方式在后面叙述。
图6是表示本发明的粒子复合分析装置的校正方法的第三实施方式的概要结构图。该实施方式的校正方法所涉及的粒子复合分析装置与上述图3所示的第二实施方式同样地，将粒子测量装置10与粒子成分分析装置20并联连接来构成粒子复合分析装置。至少已知数量、大小以及成分的校正粒子从试样导入口40通过配管L1，其一部分通过从配管L1分支出的配管L2a导入到粒子测量装置10，并且另一部分通过从配管L1分支出的配管L2b导入到粒子成分分析装置20。然后，基于由粒子测量装置10测定出的校正粒子的数量和大小来进行粒子测量装置10的灵敏度的校正A，基于由粒子成分分析装置20测定出的校正粒子的成分量来进行粒子成分分析装置20的灵敏度的校正B。关于校正粒子以及具体的校正A、B的实施方式在后面叙述。
图7是表示本发明的粒子复合分析装置的校正方法的第四实施方式的概要结构图。该实施方式的校正方法所涉及的粒子复合分析装置与上述图3所示的第二实施方式同样地，将粒子测量装置10与粒子成分分析装置20并联连接来构成粒子复合分析装置。至少已知数量、大小以及成分的校正粒子从试样导入口40通过配管L1，其一部分通过从配管L1分支出的配管L2a导入到粒子测量装置10，并且另一部分通过从配管L1分支出的配管L2b导入到粒子成分分析装置20。然后，基于由粒子测量装置10测定出的校正粒子的数量和大小来进行粒子测量装置10的灵敏度的校正A，基于粒子成分分析装置20的捕捉体上的校正粒子的捕捉状态来进行导入到粒子成分分析装置20的粒子在捕捉体上的捕捉位置的校正C。关于校正粒子以及具体的校正A、C的实施方式在后面叙述。
此外，在上述图4～图7的实施方式中，示出了在粒子成分分析装置20中将校正B和校正C分开进行的方式，但是也可以将这些校正相组合来进行。据此，能够使用相同的校正粒子来同时实施粒子测量装置10的灵敏度的校正A、粒子成分分析装置20的灵敏度的校正B以及导入到粒子成分分析装置20的粒子相对于捕捉体的照射轴的校正C，从而能够更进一步减少校正所花费的劳力和时间。
[校正粒子]
作为校正粒子，只要是能够成为粒子测量装置10对粒子的数量和大小的测量的标准、且能够成为粒子成分分析装置20对粒子的成分及其量的分析的标准的粒子即可，对于其种类没有特别限制，但是，优选的是使用聚苯乙烯胶乳(polystyrene latex)等有机系聚合物粒子。聚苯乙烯胶乳等有机系聚合物粒子能够制备为单分散，与由无机系化合物形成的多分散的粒子相比，粒子径的分布被限于极小的范围内。由此，能够将所导入的校正粒子的粒子的数量及大小与装置的检测信号强度准确地进行关联，从而能够在粒子测量装置10中更高精度地进行该装置的灵敏度的校正。另外，能够根据所导入的校正粒子的数量、大小以及成分来准确地计算质量，因此能够将导入质量与装置的检测信号强度准确地进行关联，从而能够在粒子成分分析装置20中更高精度地进行该装置的灵敏度的校正。
在本发明的优选方式中，优选的是，校正粒子被进行标记以能够视觉识别。据此，能够通过目视、荧光显微镜等简易的操作来确认被导入到粒子成分分析装置20的校正粒子在捕捉体23上的捕捉状态，从而能够更简便地进行被导入到该装置的粒子在捕捉体23上的捕捉位置的调整。例如，荧光聚苯乙烯胶乳粒子(JST公司制)等在市面有售，能够优选使用它们。
[校正A]
在校正A中，对粒子测量装置10的灵敏度进行校正。具体地说，准备至少已知数量、大小以及成分的校正粒子并将该校正粒子与干净空气以规定比例相混合，制备出包含校正粒子的气溶胶试样(以下有时称为“校正用气溶胶试样”。)，之后根据向装置导入的校正用气溶胶试样的体积量来预先计算向粒子测量装置10导入的校正粒子的个数(参照后述的图8所示的流程图的“S1”或图9所示的流程图的“S10”)。此外，也能够通过图1或图3所示的各实施方式中具备的流量控制单元18来对向粒子测量装置10导入的校正用气溶胶试样的体积量进行设定、调整。接着，将校正用气溶胶试样导入到粒子测量装置10(参照图8的“S2”或图9的“S11”)，通过粒子测量装置10的第一信号处理单元15来导出粒子的数量和大小(参照图8的“S3”或图9的“S12”)。将该值与校正粒子的已知的值进行比较(参照图8的“S4”或图9的“S13”)，以使由装置导出的值与校正粒子的已知的值相等的方式进行粒子测量装置10的灵敏度的校正(参照图8的“S5”或图9的“S14”)。在此，“灵敏度的校正”是指：为了保持装置的精度，例如对第一信号处理单元15、第三信号处理单元30中保存的校正系数的值进行变更，或者对流量控制单元18的流量进行变更，或者对激光照射单元12的输出进行变更。另外，“以使…相等的方式”的含义还包括为了保持装置的精度而使由装置导出的值更接近校正粒子的已知的值。
[校正B]
在校正B中，对粒子成分分析装置20的灵敏度进行校正。具体地说，如在校正A中说明的那样，根据向装置导入的校正用气溶胶试样的体积量来预先计算向粒子成分分析装置20导入的校正粒子的导入质量(参照后述的图8所示的流程图的“S1”)。此外，也能够通过图1或图3所示的各实施方式中具备的流量控制单元18来对向粒子成分分析装置20导入的校正用气溶胶试样的体积量进行调整。接着，将校正用气溶胶试样导入到粒子成分分析装置20(参照图8的“S6”)，通过粒子成分分析装置20的第二信号处理单元28来导出粒子的成分及其量(参照图8的“S7”)。将该值与校正粒子的已知的值进行比较(参照图8的“S8”)，以使由装置导出的值与校正粒子的已知的值相等的方式进行粒子成分分析装置20的灵敏度的校正(参照图8的“S9”)。在此，“灵敏度的校正”是指：为了保持装置的精度，例如对第二信号处理单元28、第三信号处理单元30中保存的校正系数的值进行变更，或者对质谱仪25的倍增率进行变更，或者对能量射线供给器24的输出进行变更。另外，“以使…相等的方式”的含义还包括为了保持装置的精度而使由装置导出的值更接近校正粒子的已知的值。
[校正C]
在校正C中，将校正用气溶胶试样导入到粒子成分分析装置20(参照后述的图9所示的流程图的“S15”)，对捕捉体23上的校正粒子的捕捉状态进行确认(参照图9的“S16”)。然后，判定粒子在捕捉体上的捕捉状态是否适当(参照图9的“S17”)，在判定为不适当的情况下，对粒子射线4相对于捕捉体23的照射轴进行校正(参照图9的“S18”)。
作为对校正粒子的捕捉状态进行确认或判定该状态的方法，既可以直接确认校正粒子在捕捉体23上的捕捉位置，或者也可以将如下情形作为捕捉体23上的捕捉状态不适当的指标来进行确认：由粒子成分分析装置20检测校正粒子的强度变得比预先决定的范围弱。作为直接确认校正粒子在捕捉体23上的捕捉位置的方法，能够列举出以下方法等：将进行了荧光标记的校正粒子导入到装置，并捕捉到预先设置于与捕捉体23的设置位置一致的位置的石英滤光器等滤光器上，之后回收滤光器，照射激励光以产生荧光并通过目视或使用显微镜等来观察该荧光，从而观察校正粒子的捕捉位置，或者，不回收该滤光器，而是从能量射线供给器24以与捕捉体23的应该进行捕捉的规定的捕捉区域高精度地一致的方式照射激励能量射线，使得被捕捉的荧光标记校正粒子产生荧光来进行观察。而且，在判定粒子在捕捉体23上的捕捉位置是否适当时，能够通过以下方法等来进行：例如预先决定捕捉体23的应该捕捉粒子的规定的捕捉区域，在关于从被照射粒子射线4的捕捉面23a的上方沿垂直的方向投影时的中心位置、规定面积等而言、校正粒子在与该捕捉区域一致地设置的滤光器上的捕捉位置处于距该中心位置规定半径的范围内、或占据该规定面积中的规定比例以上的情况下等，判定为粒子在捕捉体23上的捕捉状态适当。
另一方面，在粒子在捕捉体上的捕捉状态不适当的情况下，为了纠正该不适当，对粒子射线4相对于捕捉体23的照射轴进行校正。作为其方法，例如能够列举出以下方法等：通过空气动力学透镜22的贯通减压容器21的部分的周缘所具备的粒子射线射出角度调整单元22b，来对空气动力学透镜22相对于减压容器21的角度进行调整，以变更粒子射线4相对于捕捉体23的照射轴。
此外，关于上述校正A～校正C中使用的校正粒子，即使不使用该粒子的各个个体彼此相同或高度同质的校正粒子，只要各个个体集合而成的集团的属性具有作为校正粒子的适当属性，就能够进行任一个校正，这是不言而喻的。
图8是表示利用本发明的校正方法对粒子复合分析装置进行控制的一个实施方式的流程图。在该实施方式中，通过粒子测量装置10中的校正A以及粒子成分分析装置20中的校正B，来进行用于保持粒子复合分析装置的精度的控制。
另外，图9是表示利用本发明的校正方法对粒子复合分析装置进行控制的一个实施方式的流程图。在该实施方式中，通过粒子测量装置10中的校正A以及粒子成分分析装置20中的校正C，来进行用于保持粒子复合分析装置的精度的控制。
通过进行如图8、9所示的控制，还能够在针对预先决定的校正粒子的导入量的粒子测量装置10和粒子成分分析装置20的输出相比于初始值发生变动时，作为装置的校正运转模式来进行自动纠正该变动的控制。
以上说明了用于实施本发明的方式，但是本发明的范围不限定于这些实施方式。另外，也可以将各个实施方式中说明的各结构适当地组合，对于与除此以外的结构的组合，也只要在无损于本发明的作用效果的范围内，就不特别限制。

Claims (9)

1.一种粒子复合分析装置的校正方法，该粒子复合分析装置具备：粒子测量装置，其向作为测定对象的气溶胶的粒子照射激光，基于此时产生的散射光来测量所述粒子的数量和大小；以及粒子成分分析装置，其将作为测定对象的气溶胶的粒子捕捉到捕捉体后，向捕捉体照射能量射线来使被捕捉到捕捉体的粒子气化、升华或反应以产生脱离成分，对该脱离成分进行分析，由此对所述粒子的成分以及该成分的量进行分析，该粒子复合分析装置的校正方法的特征在于，
向所述粒子测量装置和所述粒子成分分析装置导入至少已知数量、大小以及成分的校正粒子来进行分析，
基于由所述粒子测量装置测定出的校正粒子的数量和大小，对所述粒子测量装置的灵敏度进行校正，
基于由所述粒子成分分析装置测定出的校正粒子的成分量，对所述粒子成分分析装置的灵敏度进行校正。
2.根据权利要求1所述的粒子复合分析装置的校正方法，其特征在于，
还基于所述捕捉体上的校正粒子的捕捉状态，对导入到所述粒子成分分析装置的粒子相对于所述捕捉体的照射轴进行校正。
3.一种粒子复合分析装置的校正方法，该粒子复合分析装置具备：粒子测量装置，其向作为测定对象的气溶胶的粒子照射激光，基于此时产生的散射光来测量所述粒子的数量和大小；以及粒子成分分析装置，其将作为测定对象的气溶胶的粒子捕捉到捕捉体后，向捕捉体照射能量射线来使被捕捉到捕捉体的粒子气化、升华或反应以产生脱离成分，对该脱离成分进行分析，由此对所述粒子的成分以及该成分的量进行分析，该粒子复合分析装置的校正方法的特征在于，
向所述粒子测量装置和所述粒子成分分析装置导入至少已知数量、大小以及成分的校正粒子来进行分析，
基于由所述粒子测量装置测定出的校正粒子的数量和大小，对所述粒子测量装置的灵敏度进行校正，
基于所述捕捉体上的校正粒子的捕捉状态，对导入到所述粒子成分分析装置的粒子相对于所述捕捉体的照射轴进行校正。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的粒子复合分析装置的校正方法，其特征在于，
所述校正粒子被进行标记以能够视觉识别。
5.一种粒子复合分析装置，具备：
粒子导入单元，其导入作为测定对象的气溶胶的粒子；
粒子测量装置，其向由所述粒子导入单元导入的粒子照射激光，基于此时产生的散射光来测量所述粒子的数量和大小；
粒子成分分析装置，其将由所述粒子导入单元导入的粒子捕捉到捕捉体后，向捕捉体照射能量射线来使被捕捉到捕捉体的粒子气化、升华或反应以产生脱离成分，对该脱离成分进行分析，由此对所述粒子的成分以及该成分的量进行分析；
粒子测量装置的校正单元，其对所述粒子测量装置进行校正；以及
粒子成分分析装置的校正单元，其对所述粒子成分分析装置进行校正，
该粒子复合分析装置的特征在于，
所述粒子测量装置的校正单元构成为：基于通过所述粒子导入单元向所述粒子测量装置和所述粒子成分分析装置导入至少已知数量、大小以及成分的校正粒子来进行了对于所述校正粒子的分析时的、通过所述粒子测量装置测定出的校正粒子的数量和大小，对所述粒子测量装置的灵敏度进行校正，
所述粒子成分分析装置的校正单元构成为：基于进行了对于所述校正粒子的分析时的、通过所述粒子成分分析装置测定出的校正粒子的成分量，对所述粒子成分分析装置的灵敏度进行校正。
6.根据权利要求5所述的粒子复合分析装置，其特征在于，
所述粒子成分分析装置的校正单元还具备以下的单元：该单元基于进行了对于所述校正粒子的分析时的、所述捕捉体上的校正粒子的捕捉状态，对导入到所述粒子成分分析装置的粒子相对于所述捕捉体的照射轴进行校正。
7.一种粒子复合分析装置，具备：
粒子导入单元，其导入作为测定对象的气溶胶的粒子；
粒子测量装置，其向由所述粒子导入单元导入的粒子照射激光，基于此时产生的散射光来测量所述粒子的数量和大小；
粒子成分分析装置，其将由所述粒子导入单元导入的粒子捕捉到捕捉体后，向捕捉体照射能量射线来使被捕捉到捕捉体的粒子气化、升华或反应以产生脱离成分，对该脱离成分进行分析，由此对所述粒子的成分以及该成分的量进行分析；
粒子测量装置的校正单元，其对所述粒子测量装置进行校正；以及
粒子成分分析装置的校正单元，其对所述粒子成分分析装置进行校正，
该粒子复合分析装置的特征在于，
所述粒子测量装置的校正单元构成为：基于通过所述粒子导入单元向所述粒子测量装置和所述粒子成分分析装置导入至少已知数量、大小以及成分的校正粒子来进行了对于所述校正粒子的分析时的、通过所述粒子测量装置测定出的校正粒子的数量和大小，对所述粒子测量装置的灵敏度进行校正，
所述粒子成分分析装置的校正单元构成为：基于进行了对于所述校正粒子的分析时的、所述捕捉体上的校正粒子的捕捉状态，对导入到所述粒子成分分析装置的粒子相对于所述捕捉体的照射轴进行校正。
8.根据权利要求5～7中的任一项所述的粒子复合分析装置，其特征在于，
所述粒子成分分析装置是在其结构中包含质谱仪的装置。
9.根据权利要求5～8中的任一项所述的粒子复合分析装置，其特征在于，
所述粒子测量装置是具备以下结构的装置：激光照射单元，其向被导入的粒子照射激光；聚光光学系统，其将来自所述粒子的散射光聚集到多个位置；光检测器，其将由所述聚光光学系统聚集后的光变换为电信号；以及粒径分布导出单元，其根据由所述光检测器检测出的、多个位置处的所述散射光的强度来导出粒子的粒径分布。
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