JP2002148239A - Method and apparatus for measurement of concentration of halogenide molecule - Google Patents

Method and apparatus for measurement of concentration of halogenide molecule

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JP2002148239A
JP2002148239A JP2000340564A JP2000340564A JP2002148239A JP 2002148239 A JP2002148239 A JP 2002148239A JP 2000340564 A JP2000340564 A JP 2000340564A JP 2000340564 A JP2000340564 A JP 2000340564A JP 2002148239 A JP2002148239 A JP 2002148239A
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Japan
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molecule
halogenide
laser beam
concentration
measuring
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Nobuaki Nakajima
信昭 中島
Yasukazu Izawa
靖和 井澤
Shuji Sakabe
周二 阪部
Tomoyuki Yatsuhashi
知幸 八ツ橋
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Institute for Laser Technology
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Institute for Laser Technology
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus wherein the time and a loss can be reduced and the concentration of a halogenide molecule can be measured easily and quickly by a method wherein an ultrashort pulsed laser beam is used, the halogenide molecule can be ionized irrespective of the kind of the halogenide molecule as a measuring object, the adjustment of the pulsed laser beam is not required according to the kind of the halogenide molecule and the halogenide molecule is set to a condition under which the measuring object can be gasified. SOLUTION: The halogenide molecule 1 is irradiated with the ultrashort pulsed laser beam. Product ions derived from the halogenide molecule are generated by its irradiation. The parent ions are accelerated toward a first accelerating electrode 2 due to a potential difference applied to an entrance port. They are accelerated to their advance direction by the electrode 2, and an acceleration is applied to the parent ions in a direction perpendicular to the advance direction by a second accelerating electrode 3. An acceleration is applied to the parent ions in a direction opposite to the advance direction by a reflectron 4, and the ions collide with an MCP 5. Electrons are generated by their collision, and the electrons are observed by an oscilloscope 6. Their ionic strength is measured by using a mass spectrometer, and the concentration of the halogenide molecule is found on the basis of the ionic strength.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ハロゲン化分子
の濃度を測定する方法及び装置に関する。
The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the concentration of a halogenated molecule.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ダイオキシン類に代表されるハロ
ゲン化分子の微量成分分析方法としては、抽出分離法、
共鳴多光子イオン化法、レーザー誘起蛍光法等が知られ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, methods for analyzing trace components of halogenated molecules represented by dioxins include an extraction separation method,
Resonant multiphoton ionization, laser-induced fluorescence, and the like are known.

【0003】上記抽出分離法とは、対象サンプルをサン
プリングしてソックスレー法で抽出し、次いで、濃硫酸
で処理し、カラムを用いて分離し、ガスクロマトグラフ
ィ・質量分析器で分析する方法である。また、共鳴多光
子イオン化法、レーザー誘起蛍光法は、対象サンプルに
特定波長の光を当て、電子を励起させてイオン化させた
り、蛍光を発せさせたりして、測定する方法である。
The extraction separation method is a method in which a target sample is sampled and extracted by the Soxhlet method, then treated with concentrated sulfuric acid, separated using a column, and analyzed by a gas chromatography / mass spectrometer. The resonance multiphoton ionization method and the laser-induced fluorescence method are methods of irradiating a target sample with light of a specific wavelength to excite electrons to ionize or emit fluorescence to measure.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
抽出分離法は、時間及びコストがかかるという問題点が
ある。また、上記共鳴多光子イオン化法、レーザー誘起
蛍光法は、測定対象物にあわせて特定波長の光をあてる
必要があり、サンプル中に複数の測定対象物が含有され
ている場合には、種類毎に測定を行う必要がある。さら
に、多置換ハロゲン化分子では、感度が著しく低下する
問題点を有する。
However, the above extraction and separation method has a problem that it takes time and costs. In the above-described resonance multiphoton ionization method and laser-induced fluorescence method, it is necessary to irradiate light of a specific wavelength in accordance with an object to be measured. Need to be measured. Further, the polysubstituted halogenated molecule has a problem that the sensitivity is remarkably reduced.

【0005】そこで、この発明は、容易にかつ迅速にハ
ロゲン化分子の濃度を測定することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to easily and quickly measure the concentration of a halogenated molecule.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明は、超短パルス
レーザー光をハロゲン化分子に照射し、この照射によっ
て生成されるハロゲン化分子由来の生成物イオンを質量
分析装置を用いて、そのイオン強度を測定し、このイオ
ン強度から前記ハロゲン化分子の濃度を求めることによ
り、上記の課題を解決したのである。
According to the present invention, a halogenated molecule is irradiated with an ultra-short pulse laser beam, and a product ion derived from the halogenated molecule generated by the irradiation is applied to the ion by using a mass spectrometer. The above problem was solved by measuring the intensity and obtaining the concentration of the halogenated molecule from the ionic intensity.

【0007】超短パルスレーザー光を用いるので、測定
対象物であるハロゲン化分子の種類にかからわず、この
ハロゲン化分子をイオン化させることができ、ハロゲン
化分子の種類によってパルスレーザー光を調整する必要
がなくなる。また、測定サンプルをガス化できる条件に
すれば、分析にかけることができるので、時間及びコス
トを削減できる。
Since an ultrashort pulsed laser beam is used, the halogenated molecule can be ionized regardless of the type of the halogenated molecule to be measured, and the pulse laser beam is adjusted according to the type of the halogenated molecule. You don't have to. In addition, if the measurement sample is set under a condition that can be gasified, the sample can be analyzed, so that time and cost can be reduced.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0009】この発明にかかるハロゲン化分子の濃度の
測定方法は、超短パルスレーザー光をハロゲン化分子に
照射し、この照射によって生成されるハロゲン化分子由
来の生成物イオンを質量分析装置を用いて、そのイオン
強度を測定し、このイオン強度から前記ハロゲン化分子
の濃度を求める方法である。
In the method for measuring the concentration of a halogenated molecule according to the present invention, an ultrashort pulsed laser beam is applied to the halogenated molecule, and a product ion derived from the halogenated molecule generated by the irradiation is analyzed using a mass spectrometer. Then, the ionic strength is measured, and the concentration of the halogenated molecule is determined from the ionic strength.

【0010】上記ハロゲン化分子とは、測定対象物質で
あるハロゲン置換物質をいう。上記ハロゲン置換物質
は、特に限定されないが、従来のレーザー法では測定困
難な多ハロゲン置換の芳香族により好適に使用できる。
また、置換されるハロゲンの数は、特に限定されない。
The above-mentioned halogenated molecule means a halogen-substituted substance which is a substance to be measured. The halogen-substituted substance is not particularly limited, but can be more preferably used for a polyhalogen-substituted aromatic which is difficult to measure by a conventional laser method.
Further, the number of halogens to be substituted is not particularly limited.

【0011】このハロゲン化分子の例としては、2,
3,7,8−テトラクロロジベンゾパラジオキサン、
1,2,3,7,8−ペンタクロロジベンゾパラジオキ
サン、2,3,7,8−テトラクロロジベンゾパラフラ
ン、PCB、ペンタクロロベンゼン等があげられる。
Examples of the halogenated molecule include 2,2
3,7,8-tetrachlorodibenzoparadioxane,
1,2,3,7,8-pentachlorodibenzoparadioxane, 2,3,7,8-tetrachlorodibenzoparafuran, PCB, pentachlorobenzene and the like.

【0012】上記超短パルスレーザー光とは、集光強度
が1012〜1016Wcm-2、パルス幅が1〜1000f
sのレーザー光をいう。また、レーザー光の波長として
は、特に限定されないが、350〜2500nm(近赤
外線)を使用するのが好ましい。このようなレーザー光
を用いることにより、照射対象物質であるハロゲン化分
子を、分子破壊を最小限にとどめて、イオン化させるこ
とができる。すなわち、照射対象物質の親イオンを得る
ことができる。
The ultra-short pulse laser beam has a light condensing intensity of 10 12 to 10 16 Wcm −2 and a pulse width of 1 to 1000 f.
s laser light. Further, the wavelength of the laser beam is not particularly limited, but it is preferable to use 350 to 2500 nm (near infrared ray). By using such a laser beam, a halogenated molecule which is a substance to be irradiated can be ionized while minimizing molecular destruction. That is, a parent ion of the irradiation target substance can be obtained.

【0013】このレーザー光の集光光度やパルス幅は、
上記ハロゲン化分子によって最適な値はあるが、厳密な
値は要求されない。このため、上記ハロゲン化分子毎の
微妙な調整は不要となり、同時に複数のハロゲン化分子
をイオン化させることも可能である。
The luminous intensity and pulse width of the laser light are as follows:
Although there is an optimum value depending on the halogenated molecule, an exact value is not required. For this reason, the fine adjustment for each halogenated molecule is not required, and a plurality of halogenated molecules can be ionized at the same time.

【0014】上記の超短パルスレーザー光としては、コ
ンティニアム社(米)やBMI社(仏)等が販売してい
る高出力フェムト秒チタンサファイアレーザー(最大出
力0.1J/pulse、パルス幅100fs、中心波
長800nm、10Hz)等によって得ることができ
る。
As the above ultrashort pulse laser beam, a high-power femtosecond titanium sapphire laser (maximum output 0.1 J / pulse, pulse width 100 fs) marketed by Continium (US), BMI (France) and others. , Center wavelength 800 nm, 10 Hz).

【0015】上記質量分析装置とは、上記ハロゲン化分
子由来の生成物イオンを質量対電荷比(m/z)に従っ
て分離する装置をいう。このような質量分析装置の例と
しては、取扱いが簡便となる飛行時間型質量分析装置等
があげられる。
The above-mentioned mass spectrometer means a device which separates product ions derived from the above-mentioned halogenated molecules according to a mass-to-charge ratio (m / z). As an example of such a mass spectrometer, there is a time-of-flight mass spectrometer which is easy to handle.

【0016】このとき、質量分析装置で分離した生成物
イオンをマイクロチャンネルプレート(以下、「MC
P」と略する。)に衝突させ、電子を発生させる。この
発生させた電子をオシロスコープ等で測定することによ
り、生成物イオンのイオン強度を測定することがきる。
この測定によって、ハロゲン化分子の濃度を求めること
ができる。
At this time, the product ions separated by the mass spectrometer are transferred to a microchannel plate (hereinafter referred to as “MC”).
P ”. ) To generate electrons. By measuring the generated electrons with an oscilloscope or the like, the ionic strength of the product ions can be measured.
By this measurement, the concentration of the halogenated molecule can be determined.

【0017】上記の測定方法は、例えば、超短パルスレ
ーザー光を発するレーザー装置、及び飛行時間型質量分
析装置を有するハロゲン化分子の濃度の測定装置を用い
て行うことができる。次に、この測定方法を実施例を用
いてより詳細に説明する。
The above-described measuring method can be performed, for example, using a laser device that emits ultrashort pulse laser light and a measuring device for measuring the concentration of halogenated molecules having a time-of-flight mass spectrometer. Next, this measuring method will be described in more detail using examples.

【0018】[0018]

【実施例】試料分子1として、ペンタクロロベンゼンを
用いて実験した。
EXAMPLE An experiment was conducted using pentachlorobenzene as the sample molecule 1.

【0019】まず、使用した飛行時間型質量分析装置の
各条件を図1に示す。これの入口部にペンタクロロベン
ゼンの常温での蒸気を導入する。そして、コンティニア
ム社(米)の高出力フェムト秒チタンサファイアレーザ
ー(最大出力0.1J/pulse、パルス幅100f
s、中心波長800nm、10Hz)を用い(図示せ
ず)、集光強度1.9×1015Wcm-2、パルス幅10
0fsの超短レーザー光を上記ペンタクロロベンゼンの
蒸気に照射した。これにより、ペンタクロロベンゼンの
親イオン(一価の陽イオン)を生成させた。この親イオ
ンは、入口部にかけられている電位差により、第1加速
電極2に向かって加速される。そして、第1加速電極2
によって進行方向に加速され、第2加速電極3によって
進行方向と直角方向に加速度が加えられる。ついで、リ
フレクトロン4で進行方向と逆方向に加速度が加えら
れ、MCP5に衝突する。この衝突によって電子が発生
し、この電子をオシロスコープ6で観測する。この観測
結果を図2及び図3に示す。
First, each condition of the time-of-flight mass spectrometer used is shown in FIG. At the inlet, pentachlorobenzene vapor at room temperature is introduced. Then, a high-power femtosecond titanium sapphire laser (maximum output 0.1 J / pulse, pulse width 100 f) from Continium (US)
s, center wavelength 800 nm, 10 Hz) (not shown), light-collecting intensity 1.9 × 10 15 Wcm −2 , pulse width 10
The vapor of pentachlorobenzene was irradiated with an ultrashort laser beam of 0 fs. As a result, a parent ion (monovalent cation) of pentachlorobenzene was generated. The parent ions are accelerated toward the first accelerating electrode 2 by the potential difference applied to the entrance. And the first acceleration electrode 2
, And is accelerated by the second acceleration electrode 3 in a direction perpendicular to the traveling direction. Then, acceleration is applied in a direction opposite to the traveling direction by the reflectron 4, and the collision with the MCP 5 occurs. Electrons are generated by the collision, and the electrons are observed by the oscilloscope 6. The observation results are shown in FIGS.

【0020】この図2は、質量対電荷比(m/z)とイ
オン強度との関係を表したグラフである。また、図3
は、図2の生成物イオンのピークを示したものであり、
これから、この生成物イオンは、(C6 HCl5 +
あることがわかる。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the mass-to-charge ratio (m / z) and the ionic strength. FIG.
Shows the peak of the product ion of FIG.
This shows that the product ion is (C 6 HCl 5 ) + .

【0021】また、図3には、複数のグラフが表されて
いるが、これは、超短レーザー光の集光強度を1.3×
1014Wcm-2、6.3×1013Wcm-2に変えて照射
した場合の、生成物イオンを示したものである。この超
短レーザー光の集光強度と、(C6 HCl5 + を示す
親ピーク(54μs)のイオン強度の関係は、図4に示
すように、途中で折れ曲がった直線の関係を有する。こ
れより、超短レーザー光の集光強度の強度を一定にする
と、イオン強度を測定することにより、測定に供与した
ペンタクロロベンゼン蒸気の濃度を算出することができ
る。
FIG. 3 shows a plurality of graphs, which indicate that the condensing intensity of the ultrashort laser beam is 1.3 ×
The figure shows the product ions when irradiation is performed at 10 14 Wcm -2 and 6.3 × 10 13 Wcm -2 . The relationship between the condensing intensity of the ultrashort laser beam and the ion intensity of the parent peak (54 μs) indicating (C 6 HCl 5 ) + has a relationship of a straight line bent in the middle as shown in FIG. Thus, when the intensity of the condensing intensity of the ultrashort laser beam is kept constant, the concentration of the pentachlorobenzene vapor provided for the measurement can be calculated by measuring the ion intensity.

【0022】[0022]

【発明の効果】この発明によれば、超短パルスレーザー
光を用いるので、測定対象物であるハロゲン化分子の種
類にかからわず、このハロゲン化分子をイオン化させる
ことができ、ハロゲン化分子の種類によってパルスレー
ザー光を調整する必要がなくなる。
According to the present invention, since an ultrashort pulse laser beam is used, the halogenated molecule can be ionized regardless of the type of the halogenated molecule to be measured. There is no need to adjust the pulse laser beam depending on the type of the laser beam.

【0023】また、測定サンプルをガス化できる条件に
すれば、分析にかけることができるので、時間及びコス
トを削減できる。
In addition, if the measurement sample is set to a condition that can be gasified, the sample can be analyzed, so that the time and cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明で使用する飛行時間型質量分析装置の
条件を示す模式図
FIG. 1 is a schematic diagram showing conditions of a time-of-flight mass spectrometer used in the present invention.

【図2】実施例における質量対電荷比(m/z)とイオ
ン強度との関係を表したグラフ
FIG. 2 is a graph showing the relationship between mass-to-charge ratio (m / z) and ionic strength in Examples.

【図3】各レーザー強度における生成物イオンを示すピ
ーク
FIG. 3 shows peaks indicating product ions at each laser intensity.

【図4】この超短レーザー光の集光強度と、(C6 HC
5 + を示す親ピーク(54μs)の量の関係を示す
グラフ
FIG. 4 shows the focusing intensity of the ultra-short laser beam and (C 6 HC
l 5 ) Graph showing the relationship between the amount of parent peak (54 μs) indicating +

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 試料分子 2 第1加速装置 3 第2加速装置 4 リフレクトロン 5 MCP 6 オシロスコープ Reference Signs List 1 sample molecule 2 first accelerator 3 second accelerator 4 reflectron 5 MCP 6 oscilloscope

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超短パルスレーザー光をハロゲン化分子
に照射し、この照射によって生成されるハロゲン化分子
由来の生成物イオンを質量分析装置を用いて、そのイオ
ン強度を測定し、このイオン強度から前記ハロゲン化分
子の濃度を求めるハロゲン化分子の濃度の測定方法。
1. A method for irradiating a halogenated molecule with an ultrashort pulse laser beam, measuring the ion intensity of a product ion derived from the halogenated molecule generated by the irradiation using a mass spectrometer, and measuring the ion intensity. A method for measuring the concentration of a halogenated molecule from the above.
【請求項2】 前記超短パルスレーザー光の集光強度は
1012〜1016Wcm-2であり、パルス幅は、1〜10
00fsである請求項1に記載のハロゲン化分子の濃度
の測定方法。
2. The light intensity of the ultrashort pulse laser beam is 10 12 to 10 16 Wcm −2 , and the pulse width is 1 to 10 Wcm −2.
The method for measuring the concentration of a halogenated molecule according to claim 1, which is 00 fs.
【請求項3】 上記質量分析装置は飛行時間型質量分析
装置である請求項1又は2に記載のハロゲン化分子の濃
度の測定方法。
3. The method according to claim 1, wherein the mass spectrometer is a time-of-flight mass spectrometer.
【請求項4】 超短パルスレーザー光を発するレーザー
装置、及び質量分析装置を有するハロゲン化分子の濃度
の測定装置。
4. A measuring device for measuring the concentration of a halogenated molecule, comprising a laser device for emitting an ultrashort pulse laser beam and a mass spectrometer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005093402A1 (en) * 2004-03-29 2005-10-06 Kabushiki Kaisha Idx Technologies Method of analyzing dioxins

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WO2005093402A1 (en) * 2004-03-29 2005-10-06 Kabushiki Kaisha Idx Technologies Method of analyzing dioxins

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