JP2002367559A

JP2002367559A - 有機微量成分の検出装置

Info

Publication number: JP2002367559A
Application number: JP2001170784A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Deguchi; 祥啓出口; Norihiro Fukuda; 憲弘福田; Shinsaku Dobashi; 晋作土橋
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2001-06-06
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】【課題】迅速且つ高感度な分析が可能な有機微量成分
の検出装置及び方法を提供することを課題とする。【解決手段】採取試料５１を連続的に洩れだし分子線
５３として導入する試料導入手段であるキャピラリカラ
ム５４と、洩れだし分子線５３にレーザ光５５を照射
し、レーザイオン化させるレーザ照射手段６６と、イオ
ン化した分子を収束させる複数のイオン電極５６−１〜
３からなるイオン収束部５６と、収束された分子を選択
濃縮するイオントラップ５７と、一定周期で放出された
イオンをリフレクトロン５８で反射させ、反射イオンを
検出するイオン検出器５９を備えた飛行時間型質量分析
装置６０とを具備し、イオントラップ５７を構成する第
１エンドキャップ電極６１の電圧はイオン化した分子を
収束させる上記イオン収束部５６の電圧よりも低くし、
イオン化した分子を第１エンドキャップ電極６１に向か
って加速させ、イオントラップ５７の空間内に効率的に
引き込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＰＣＢ処理
設備から排出される処理水中の例えばＰＣＢ、ダイオキ
シン類等の有機微量成分の検出装置及び方法に関する。

【０００２】

【背景技術】近年では、ＰＣＢ（Polychlorinated biph
enyl, ポリ塩化ビフェニル：ビフェニルの塩素化異性体
の総称）が強い毒性を有することから、その製造および
輸入が禁止されている。このＰＣＢは、１９５４年頃か
ら国内で製造開始されたものの、カネミ油症事件をきっ
かけに生体・環境への悪影響が明らかになり、１９７２
年に行政指導により製造中止、回収の指示（保管の義
務）が出された経緯がある。

【０００３】ＰＣＢは、ビフェニル骨格に塩素が１〜１
０個置換したものであり、置換塩素の数や位置によって
理論的に２０９種類の異性体が存在し、現在、市販のＰ
ＣＢ製品において約１００種類以上の異性体が確認され
ている。また、この異性体間の物理・化学的性質や生体
内安定性および環境動体が多様であるため、ＰＣＢの化
学分析や環境汚染の様式を複雑にしているのが現状であ
る。さらに、ＰＣＢは、残留性有機汚染物質のひとつで
あって、環境中で分解されにくく、脂溶性で生物濃縮率
が高く、さらに半揮発性で大気経由の移動が可能である
という性質を持つ。また、水や生物など環境中に広く残
留することが報告されている。この結果、ＰＣＢは体内
で極めて安定であるので、体内に蓄積され慢性中毒（皮
膚障害、肝臓障害等）を引き起し、また発癌性、生殖・
発生毒性が認められている。

【０００４】ＰＣＢは、従来からトランスやコンデンサ
などの絶縁油として広く使用されてきた経緯があるの
で、ＰＣＢを処理する必要があり、本出願人は先に、Ｐ
ＣＢを無害化処理する水熱分解装置を提案した（特開平
１１−２５３７９６号公報、特開２０００−１２６５８
８号公報他参照）。この水熱分解装置の概要の一例を図
８に示す。

【０００５】図８に示すように、水熱分解装置１２０
は、サイクロンセパレータ１２１を併設した筒形状の一
次反応器１２２と、ＰＣＢ、Ｈ₂ＯおよびＮａＯＨの処
理液１２３を加圧する加圧ポンプ１２４と、当該混合液
を予熱する予熱器１２５と、配管を巻いた構成の二次反
応器１２６と、冷却器１２７および減圧弁１２８とを備
えてなるものである。また、減圧弁１２７の下流には、
気液分離器１２９、活性炭槽１３０が配置されており、
排ガス（ＣＯ₂）１３１は煙突１３２から外部へ排出さ
れ、排水（Ｈ₂Ｏ，ＮａＣｌ）１３３は別途、必要に応
じて排水処理される。また、処理液１２３となるＰＣＢ
の配管１３４には、Ｈ₂ＯおよびＮａＯＨがそれぞれ導
入される。また、酸素の配管１３５は、一次反応器１２
５に対して直結している。

【０００６】上記装置において、加圧ポンプ１２４によ
る加圧により一次反応器１２２内は、２６ＭＰａまで昇
圧される。また、予熱器１２５は、ＰＣＢ、Ｈ₂Ｏおよ
びＮａＯＨの混合処理液１２３を３００℃程度に予熱す
る。また、一次反応器１２２内には酸素が噴出してお
り、内部の反応熱により３８０℃〜４００℃まで昇温す
る。サイクロンセパレータ１２１は、一次反応器１２２
内で析出したＮａ₂ＣＯ₃の結晶粒子の大きなものを分離
し、Ｎａ₂ＣＯ₃の微粒子を二次反応器１２６に送る。こ
のサイクロンセパレータ１２１の作用により、二次反応
器１２６の閉塞が防止される。この段階までに、ＰＣＢ
は、脱塩素反応および酸化分解反応を起こし、ＮａＣ
ｌ、ＣＯ₂およびＨ₂Ｏに分解されている。つぎに、冷却
器１２７では、二次反応器１２６からの流体を１００℃
程度に冷却すると共に後段の減圧弁１２８にて大気圧ま
で減圧する。そして、気液分離器１２９によりＣＯ₂お
よび水蒸気と処理水とが分離され、ＣＯ₂および水蒸気
は、活性炭槽１３０を通過して環境中に排出される。

【０００７】このような処理装置を用いてＰＣＢ含有容
器（例えばトランスやコンデンサ）等を処理すること
で、完全無害化がなされているが、さらにその施設内に
おけるＰＣＢ濃度の迅速監視が重要である。従来、ガス
サンプリングを行いＰＣＢを液体に濃縮させ、その濃縮
液を分析する方法が採用されているが、この計測には数
時間から数十時間を要するため、迅速監視ができなかっ
た。

【０００８】しかしながら、監視のためのガス中の微量
ＰＣＢの計測方法として、従来では多光子イオン化検出
器と飛行時間型分析器(Time of Flight Mass Spectrosc
opy:TOFMAS) とを組み合わせた質量スペクトル分析装置
が提案されている。この従来の分析装置の概要を図９を
参照して説明する。

【０００９】図９に示すように、試料ガス１をパルスノ
ズル２から真空チャンバ３内に超音速自由噴流として供
給し、その自由噴流は断熱膨張により冷却される。その
ような冷却により、振動・回転準位が低エネルギー側に
偏って波長選択性が増大したガスは、レーザ４のような
共鳴多光子を効率よく吸収したそのイオン化効率が増大
する。イオン化されたガス中の分子は、加速電極５によ
り加速され、質量に反比例する加速度を与えられてフラ
イトチューブ６内で飛行し、リフレクトン７で反射し
て、検出器８に入射する。該フライトチューブ６の中で
の飛行時間を計測することによりその分子又は原子であ
る粒子の質量が計算により求められ、検出器８の信号強
度の比較から測定対象のＰＣＢ濃度を求めることができ
る。

【００１０】このような装置では、微量物質の検出を行
うことができる点で原理的にはすぐれているが、レーザ
パルス時間幅がナノ秒レーザを用いているので、検出感
度が低いという問題がある。

【００１１】この為、不活性ガスを流入してなると共に
高周波電場によるイオントラップを用い、イオントラッ
プの内部に特定の質量数範囲のイオン化した分子を一定
時間閉じ込め、効率よくＰＣＢ分子のみを捕捉すること
が提案されている。

【００１２】しかしながら、従来においては、イオント
ラップ内の真空度を１×１０^-3１×１０^-4torrとしてイ
オントラップの内部で不活性ガスのクーリング作用によ
りイオンを捕捉しているが、原子・分子の衝突過程でイ
オンが分解するという現象が発生し、例えばＰＣＢ等の
ようなイオン状態では易分解物質の計測ができないとい
う問題がある。

【００１３】このため、イオントラップ内の圧力を低下
させると、イオンを捕捉できず、感度が低下し、検出感
度が低いという問題がある。

【００１４】また、イオン分子は、ある一定速度を持っ
てイオントラップめがけてくるので、イオントラップを
通過してしまう場合があり、イオントラップ効率が悪い
という問題がある。これを解決するために、イオントラ
ップ内にヘリウム等の不活性ガスをさらに流入させて捕
捉効率を向上させるようにすると、上記イオンの分解が
促進されるという、問題がある。

【００１５】本発明は、上記問題に鑑み、例えばＰＣＢ
等の微量成分濃度を監視するに際し、迅速且つ高感度な
分析が可能な有機微量成分の検出装置及び方法を提供す
ることを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の第１の発明は、採取試料を真空チャンバー内へ連続
的に導入する試料導入手段と、導入された試料をイオン
化させるイオン化手段と、該イオン化した分子を収束さ
せるイオン収束部と、該収束された分子を選択濃縮する
高周波電極を備えたイオントラップと、一定周期で放出
されたイオンを検出するイオン検出器を備えた飛行時間
型質量分析装置とを具備してなる有機微量成分の検出装
置において、上記イオントラップが、相対向してなると
共に上記イオン化した分子を取り込む細孔を有する第１
エンドキャップ電極及び上記トラップされたイオン分子
が射出される細孔を有する第２エンドキャップ電極と、
イオントラップ領域内に高周波電場を印加する高周波電
極とから構成され、且つ第１エンドキャップ電極の電圧
が、イオン化した分子を収束させる上記イオン収束部の
電圧よりも低く、第２エンドキャップ電極の電圧が上記
第１エンドキャップ電極の電圧よりも高くしてなり、上
記イオン化した分子を選択的にイオントラップ内で減速
しつつ、上記高周波電圧を印加して捕捉しなることを特
徴とする有機微量成分の検出装置にある。

【００１７】第２の発明は、第１の発明において、上記
イオン化手段が導入された試料にレーザ光を照射してレ
ーザイオン化させるレーザ照射手段であることを特徴と
する有機微量成分の検出装置にある。

【００１８】第３の発明は、第１の発明において、上記
イオントラップ内に不活性ガスを流入してなることを特
徴とする有機微量成分の検出装置にある。

【００１９】第４の発明は、第１乃至３のいずれか一の
発明において、上記イオン化領域の真空度が１×１０^-3
torrであり、イオン収束部及びイオントラップ領域の真
空度が１×１０^-5torrであり、飛行時間型質量分析装置
の真空度が１×１０^-7であることを特徴とする有機微量
成分の検出装置にある。

【００２０】第５の発明は、第１の発明において、上記
試料導入手段がキャピラリカラムであり、その先端がイ
オン収束部に臨んでいることを特徴とする有機微量成分
の検出装置にある。

【００２１】第６の発明は、第１の発明において、上記
レーザのパルス波長が２８０ｎｍ以下であることを特徴
とする有機微量成分の検出装置にある。

【００２２】第７の発明は、第１の発明において、上記
レーザのパルス時間幅が５００ピコ秒以下であることを
特徴とする有機微量成分の検出装置にある。

【００２３】第８の発明は、第１の発明において、上記
試料が有機ハロゲン化物であることを特徴とする有機微
量成分の検出装置にある。

【００２４】第９の発明は、第８の有機微量成分の検出
装置の発明において、上記有機ハロゲン化物がＰＣＢで
あることを特徴とする有機微量成分の検出装置にある。

【００２５】第１０の発明は、採取試料を真空チャンバ
ー内へ連続的に導入し、上記導入された試料にレーザ光
を照射してレーザイオン化させ、該レーザイオン化した
分子を収束させつつイオントラップで選択濃縮し、該イ
オントラップから一定周期で放出されたイオンを飛行時
間型質量分析装置で検出するガス中の有機ハロゲン化物
の濃度を検出する検出方法であって、上記イオントラッ
プが、相対向してなると共に上記イオン化した分子を取
り込む細孔を有する第１エンドキャップ電極及び上記ト
ラップされたイオン分子が射出される細孔を有する第２
エンドキャップ電極と、イオントラップ領域内に高周波
電場を印加する高周波電極とから構成され、且つ第１エ
ンドキャップ電極の電圧が、イオン化した分子を収束さ
せる上記イオン収束部の電圧よりも低く、第２エンドキ
ャップ電極の電圧が上記第１エンドキャップ電極の電圧
よりも高くしてなり、上記イオン化した分子を選択的に
イオントラップ内で減速しつつ、上記高周波電圧を印加
し捕捉することを特徴とする有機微量成分の検出方法に
ある。

【００２６】第１１の発明は、第１０の発明において、
上記イオントラップ内に不活性ガスを流入させると共
に、上記イオン化領域の真空度が１×１０^-3torrであ
り、イオン収束部及びイオントラップ領域の真空度が１
×１０^-5torrであり、飛行時間型質量分析装置の真空度
が１×１０^-7であることを特徴とする有機微量成分の検
出方法にある。

【００２７】第１２の発明は、第１０又は１１の発明に
おいて、上記ガスがＰＣＢ分解処理した処理設備内のガ
スであることを特徴とする有機ハロゲン化物の検出方法
にある。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２９】［第１の実施の形態］図１は本実施の形態
にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。図１
に示すように、本実施の形態にかかる有機微量成分の検
出装置５０は、排水又は排ガス中の有機微量成分の濃度
を検出する検出装置であって、採取試料５１として真空
チャンバー５２内へ連続的に洩れだし分子線５３として
導入する試料導入手段であるキャピラリカラム５４と、
上記洩れだし分子線５３にレーザ光５５を照射し、レー
ザイオン化させるレーザ照射手段６６と、レーザイオン
化した分子を収束させる複数のイオン電極５６−１〜５
６−３からなるイオン収束部５６と、該収束された分子
を選択濃縮するイオントラップ５７と、一定周期で放出
されたイオンをリフレクトロン５８で反射させ、反射さ
れたイオンを検出するイオン検出器５９を備えた飛行時
間型質量分析装置６０とを具備してなるものである。

【００３０】図２にイオン化領域及びイオントラップ領
域の概略図を示す。図２に示すように、上記イオントラ
ップ５７は、相対向してなると共に上記イオン化した分
子を取り込む細孔６１ａを有する第１エンドキャップ電
極６１及び上記トラップされたイオン分子が射出される
細孔６２ａを有する第２エンドキャップ電極６２と、イ
オントラップ領域６３内に高周波電場を印加する高周波
電極６４とから構成されている。上記構成において、上
記第１エンドキャップ電極６１の電圧はイオン化した分
子を収束させる上記イオン収束部５６の電圧（例えば６
Ｖ）よりも低く（例えば０Ｖ）しており、上記第２エン
ドキャップ電極６２の電圧は該第１エンドキャップ電極
６１の電圧（例えば０Ｖ）よりも高く（例えば１２Ｖ）
してなるようにしている。

【００３１】そして、上記第１エンドキャップ電極６１
の電圧はイオン化した分子を収束させる上記イオン収束
部５６の電圧（例えば６Ｖ）よりも低く（例えば０Ｖ）
しているので、イオン化した分子は第１エンドキャップ
電極６１に向かって加速され、第１エンドキャップ電極
６１を通過してイオントラップ５７の空間内に効率的に
引き込れる。一方、イオントラップ５７内部において
は、第２エンドキャップ電極６２が第１エンドキャップ
電極６１の電圧（例えば０Ｖ）よりもその電圧が高い
（例えば１２Ｖ）ので、急速に減速される。この際、高
周波電極６４を印加することで、イオントラップ５７内
の中心近傍にて回転運動により捕捉されることになる。

【００３２】その後、高周波電極６３を切ってから、第
エンドキャップ電極６１と第２エンドキャップ電極６２
とに電圧（第１エンドキャップ電極６１には、例えば４
００Ｖ：第２エンドキャップ電極６２には、例えば−４
００Ｖ）を印加すると、該捕捉されたイオンは、第２細
孔６２ａから射出され、飛行時間型質量分析装置６０内
のイオン検出器５７側で検出される。

【００３３】そして、この検出器５９により検出された
信号強度の比較から測定対象の例えばＰＣＢ濃度を求め
ることができる。

【００３４】ここで、本発明では、上記高周波電極の電
圧は１０００〜１５００Ｖとし、その周波数を１ＭＨｚ
以上とするのが好ましい。これは測定対象がＰＣＢの場
合には、上記電圧及び周波数とすることで効率よくイオ
ントラップ領域でトラップされるからである。なお、上
記高周波電極の電圧及び周波数はイオントラップの形状
及び測定対象物により適宜変更することで最適なイオン
の捕捉をするようにすることができるので、上記電圧及
び周波数には必ずしも限定されるものではない。

【００３５】ここで、図３に第１電極５６−１及び第２
電極５６−２を６Ｖ、第３電極５６−３を５Ｖとして、
第１エンドキャップ電極の電圧を０Ｖ及び第２エンドキ
ャップ電極の電圧を１２Ｖとした場合におけるイオント
ラップ中心部へイオン到達と電界ポテンシャルとの関係
を示す。

【００３６】図３に示すように、イオン化された分子は
収束部５６のイオンレンズ効果により、加速され第１エ
ンドキャップ電極で最高速となって、第１エンドキャッ
プ電極の細孔６１ａを通過する、その後はイオントラッ
プ内で第２エンドキャップ電極の電圧が１２Ｖと高いの
で急速な減速が生じ、結果的にイオントラップ中心近傍
において停止すことになる。

【００３７】なお、停止するのは電界ポテンシャルがス
タート時のポテンシャルと同程度となる近傍であるの
で、第２エンドキャップ電極の電圧を適宜設定するとよ
い。例えば第１電極５６−１を６Ｖとした場合には、第
２エンドキャップ電極の電圧はその約２倍とするのがよ
く、本実施の形態においても１２Ｖとしている。

【００３８】なお、第２エンドキャップ電極の電圧は、
第１電極の２倍に限定されるものではなく、その形状及
び捕捉する質量数との関係において適宜設定するとよ
い。少なくともイオン化した試料をイオントラップ内で
停止させるためには、第２エンドキャップ電極の電圧を
第１エンドキャップ電極の電圧より少なくとも高くして
おくする必要がある。

【００３９】ここで、上記装置において、上記採取試料
５１を導入する上記キャピラリカラム５４は、イオン収
束部５６にその先端が臨んでいるのが好ましく、具体的
には、イオン収束部５６を構成する電極の内の最もキャ
ピラリカラム側の電極と面一又は電極よりもイオントラ
ップ側へ突き出しているようにするとよい。

【００４０】また、上記キャピラリカラムの材質は、石
英又はステンレスであることが好ましい。また、ステン
レス製とした場合には、イオン収束部５６により電場を
かけることにより、制御が可能となる。

【００４１】上記キャピラリカラムの孔径は１ｍｍ以
下、好適にはレーザ３ｍｍ程度とするのがよい。また、
キャピラリカラムの吹き出し口からレーザ照射位置まで
の距離は近ければ近いほどよいが、あまり近すぎてもレ
ーザ光により先端が破損するので、破損しない程度まで
近づけて（例えば１〜２ｍｍ程度）イオン化効率を向上
させることが好ましい。

【００４２】上記レーザ照射手段６６から照射されるレ
ーザ光５５のパルス波長は、後述すつ実施例に示すよう
に、３００ｎｍ以下、好ましくは２８０ｎｍ以下、より
好ましくは２６６±１０ｎｍ程度とするのがよい。これ
は３００ｎｍを超えると測定対象である有機微量成分の
イオン化が良好に行われないからである。

【００４３】上記レーザ照射手段６６から照射されるレ
ーザ光５６のパルス時間幅は５００ピコ（１０^-12）秒
以下、より好ましくは２００ピコ秒以下のパルスレーザ
であることが好ましい。これはパルス時間幅がナノ秒
（１０^-9）のレーザでは検出感度が低く好ましくないか
らである。

【００４４】上記レーザ照射手段６６から照射されるレ
ーザ光のパルス繰り返し周波数は１０ＭＨｚ以上、特に
好適には７６ＭＨｚであることが好ましい。これはパル
ス繰り返し周波数を向上させることで連続的にイオン化
効率が向上するからである。

【００４５】このように、レーザ光のパルス時間幅を５
００ピコ秒（１０^-12）以下と短くすることにより、レ
ーザ光によるＰＣＢの分解を抑制し、検出感度を向上す
ることができる。

【００４６】なお、以上述べた実施の形態においては、
測定対象として有機微量成分の内のＰＣＢを例にした
が、本発明はこれに限定されるものではなく、採取試料
として、例えばゴミ焼却炉等の各種焼却炉やボイラ等の
が燃焼設備から排出される排水中のダイオキシン類又は
環境ホルモン類を計測することにも適用することができ
る。

【００４７】また、試料をイオン化する手段には特に限
定されるものではなく、例えばレーザ光を照射すること
でイオン化させるレーザイオン化させるレーザ照射手段
を用いるようにしてもよい。また、他のイオン化手段と
しては、例えば電子銃、プラズマ等を用いてイオン化さ
せるようにしてもよい。

【００４８】［第２の実施の形態］図１は本実施の形態
にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。図１
に示すように、本実施の形態にかかる有機微量成分の検
出装置５０は、排水又は排ガス中の有機微量成分の濃度
を検出する検出装置であって、試料をイオン化させるイ
オン化領域７０と、イオン化した分子をイオントラップ
に向かって加速・収束させるイオン収束部５６及びイオ
ンを捕捉するイオントラップ５７からなる領域７１と、
飛行時間型質量分析装置６０とが各々隔壁を介して分離
してなり、且つ上記イオン化領域７０の真空度が１×１
０^-3torrであり、イオン収束部及びイオントラップ領域
７１の真空度が１×１０^-5torrであり、飛行時間型質量
分析装置６０の真空度が１×１０^-7としている。なお、
その他の構成は図１及び図２に示す装置と同様であるの
で、同一部材には同一符号を付してその説明は省略す
る。

【００４９】本実施の形態では、イオン化領域と７０と
イオン収束部及びイオントラップ領域７１とが分離され
ているので、イオン収束部及びイオントラップ領域７１
内によけいなガスを持ち込むことがなく、効率的であ
る。また、イオン収束部及びイオントラップ領域７１の
真空度を１×１０^-5torrと低くしているので、不活性ガ
スの量が少なく、分解しやすい対象物の分解を抑制する
ことができる。

【００５０】図４にイオン収束部及びイオントラップ領
域７１の真空度を１×１０^-5torrとした場合におけるＰ
ＣＢの測定結果を示す。１塩素ＰＣＢ、２塩素ＰＣＢ、
３塩素ＰＣＢのピークが明瞭となっている。これに対
し、イオン収束部及びイオントラップ領域７１の真空度
を１×１０^-4torrとした場合を図５に示す。図５に示す
ように、ＰＣＢのピークを明瞭に確認することができ
ず、ＰＣＢの分解物であるピークのみを計測する結果と
なった。

【００５１】［第３の実施の形態］図５に上記計測装置
を用いたＰＣＢ無害化処理設備におけるガス中の監視シ
ステムについて説明する。図５に示すように、ＰＣＢ無
害化処理システムは、有害物質であるＰＣＢが付着又は
含有又は保存されている被処理物を無害化する有害物質
処理システムであって、被処理物1001である有害物質(
例えばＰＣＢ)1002 を保存する容器1003から有害物質10
02を分離する分離手段1004と、被処理物1001を構成する
構成材1001ａ，ｂ，…を解体する解体手段1005のいずれ
か一方又は両方を有する前処理手段1006と、前処理手段
1006において処理された被処理物を構成する構成材であ
るコア1001ａをコイル1001ｂと鉄心1001ｃとに分離する
コア分離手段1007と、分離されたコイル1001ｂを銅線10
01ｄと紙・木1001ｅとに分離するコイル分離手段1008
と、上記コア分離手段1008で分離された鉄心1001ｃと解
体手段1005で分離された金属製の容器 (容器本体及び蓋
等)1003 とコイル分離手段1008で分離された銅線1001ｄ
とを洗浄液1010で洗浄する洗浄手段1011と、洗浄後の洗
浄廃液1012及び前処理手段で分離した有害物質1002のい
ずれか一方又は両方を分解処理する有害物質分解処理手
段1013とを具備してなり、上記前処理手段1006の設備内
の環境中のＰＣＢ濃度及び排ガス１３１中のＰＣＢ濃度
を計測する有機微量成分の検出装置５０を備えた計測シ
ステム８１が設けられている。

【００５２】ここで、本発明で無害化処理する有害物質
としては、ＰＣＢの他に例えば、塩化ビニルシート、有
害廃棄塗料、廃棄燃料、有害薬品、廃棄樹脂、未処理爆
薬等を挙げることができるが、環境汚染に起因する有害
物質であればこれらに限定されるものではない。

【００５３】また、本発明で被処理物としては、例えば
絶縁油としてＰＣＢを用いてなるトランスやコンデン
サ、有害物質である塗料等を保存している保存容器を例
示することができるが、これらに限定されるものではな
い。

【００５４】また、蛍光灯用の安定器においても従来は
ＰＣＢが用いられていたので無害化処理する必要があ
り、この場合には、容量が小さいので前処理することな
く、分離手段1009に直接投入することで無害化処理する
ことができる。

【００５５】また、上記有害物質が液体等の場合には、
有害物質分解処理手段1013に直接投入することで無害化
処理がなされ、その保管した容器は構成材の無害化処理
により、処理することができる。処理後の液について
は、ＰＣＢの排出基準である３ｐｐｂ以下であることを
確認する必要がある。なお、有害物質処理手段1013の構
成は、図８に示すものと同様であるので、同一構成部材
には同一符号を付してその説明は省略する。

【００５６】本発明の計測システム８１は上記微量計測
装置５０を用いて、上記有害物質処理システムの前処理
手段1006内のＰＣＢの環境濃度及び排ガス１３１中のＰ
ＣＢ排出濃度を監視するものである。この計測システム
を設けることでＰＣＢ濃度を迅速に且つ効率よく監視す
ることができる。この結果、ＰＣＢ処理が適切に行われ
ているかの監視を常に行いつつ分解処理することがで
き、環境に配慮した対策を講じることができる。

【００５７】

【発明の効果】以上、説明したように第１の発明によれ
ば、採取試料を真空チャンバー内へ連続的に導入する試
料導入手段と、導入された試料をイオン化させるイオン
化手段と、該イオン化した分子を収束させるイオン収束
部と、該収束された分子を選択濃縮する高周波電極を備
えたイオントラップと、一定周期で放出されたイオンを
検出するイオン検出器を備えた飛行時間型質量分析装置
とを具備してなる有機微量成分の検出装置において、上
記イオントラップが、相対向してなると共に上記イオン
化した分子を取り込む細孔を有する第１エンドキャップ
電極及び上記トラップされたイオン分子が射出される細
孔を有する第２エンドキャップ電極と、イオントラップ
領域内に高周波電場を印加する高周波電極とから構成さ
れ、且つ第１エンドキャップ電極の電圧が、イオン化し
た分子を収束させる上記イオン収束部の電圧よりも低
く、第２エンドキャップ電極の電圧が上記第１エンドキ
ャップ電極の電圧よりも高くしてなり、上記イオン化し
た分子を選択的にイオントラップ内で減速しつつ、上記
高周波電圧を印加して捕捉しなるので、イオントラップ
内に効率よくイオン化された分子を捕獲することができ
ると共に、イオントラップ内でのイオン化された分子の
破壊・分解を阻止することができる。

【００５８】第２の発明は、第１の発明において、上記
イオン化手段が導入された試料にレーザ光を照射してレ
ーザイオン化させるレーザ照射手段であるので、イオン
化効率がさらに向上する。

【００５９】第３の発明は、第１の発明において、上記
イオントラップ内に不活性ガスを流入してなるので、従
来よりも少ない量の不活性ガスのクーリング作用により
イオン分子が破壊されずに、効率的な捕獲ができる。

【００６０】第４の発明は、第１乃至３のいずれか一の
発明において、上記イオン化領域の真空度が１×１０^-3
torrであり、イオン収束部及びイオントラップ領域の真
空度が１×１０^-5torrであり、飛行時間型質量分析装置
の真空度が１×１０^-7であるので、不活性ガスの量が少
なく、分解しやすい対象物の分解を抑制することができ
る。

【００６１】第５の発明は、第１の発明において、上記
試料導入手段がキャピラリカラムであり、その先端がイ
オン収束部に臨んでいるので、イオン化効率が向上す
る。

【００６２】第６の発明は、第１の発明において、上記
レーザのパルス波長が２８０ｎｍ以下であるので、有機
ハロゲン化物のイオン化が良好に行われる。

【００６３】第７の発明は、第１の発明において、上記
レーザのパルス時間幅が５００ピコ秒以下であるので検
出感度が向上する。

【００６４】第８の発明は、第１の発明において、上記
試料が有機ハロゲン化物であるので、ガス中のハロゲン
化物の濃度の迅速且つ的確な分析が可能となる。

【００６５】第９の発明は、第８の有機微量成分の検出
装置の発明において、上記有機ハロゲン化物がＰＣＢで
あるので、ガス中のＰＣＢ濃度の迅速且つ的確な分析が
可能となる。

【００６６】第１０の発明は、採取試料を真空チャンバ
ー内へ連続的に導入し、上記導入された試料にレーザ光
を照射してレーザイオン化させ、該レーザイオン化した
分子を収束させつつイオントラップで選択濃縮し、該イ
オントラップから一定周期で放出されたイオンを飛行時
間型質量分析装置で検出するガス中の有機ハロゲン化物
の濃度を検出する検出方法であって、上記イオントラッ
プが、相対向してなると共に上記イオン化した分子を取
り込む細孔を有する第１エンドキャップ電極及び上記ト
ラップされたイオン分子が射出される細孔を有する第２
エンドキャップ電極と、イオントラップ領域内に高周波
電場を印加する高周波電極とから構成され、且つ第１エ
ンドキャップ電極の電圧が、イオン化した分子を収束さ
せる上記イオン収束部の電圧よりも低く、第２エンドキ
ャップ電極の電圧が上記第１エンドキャップ電極の電圧
よりも高くしてなり、上記イオン化した分子を選択的に
イオントラップ内で減速しつつ、上記高周波電圧を印加
し捕捉するので、イオントラップ内に効率よくイオン化
された分子を捕獲することができると共に、イオントラ
ップ内でのイオン化された分子の破壊・分解を阻止する
ことができる。

【００６７】第１１の発明は、第１０の発明において、
上記イオントラップ内に不活性ガスを流入させると共
に、上記イオン化領域の真空度が１×１０^-3torrであ
り、イオン収束部及びイオントラップ領域の真空度が１
×１０^-5torrであり、飛行時間型質量分析装置の真空度
が１×１０^-7であるので、不活性ガスの量が少なく、分
解しやすい対象物の分解を抑制することができる。

【００６８】第１２の発明は、第１０又は１１の発明に
おいて、上記ガスがＰＣＢ分解処理した処理設備内のガ
スであるので、設備内の有機ハロゲン化物の検出を簡易
且つ効率よく測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態にかかる有機微量成分の検出
装置の概略図である。

【図２】イオントラップの概略図である。

【図３】イオントラップ中心部へのイオン到達と電界ポ
テンシャルとの関係図である。

【図４】第２の実施の形態にかかる有機微量成分の検出
装置の概略図である。

【図５】第２の実施の形態にかかるＰＣＢの分析結果図
である。

【図６】従来の技術にかかるＰＣＢの分析結果図であ
る。

【図７】第３の実施の形態にかかるＰＣＢ無害化処理設
備における監視システムの概略図である。

【図８】水熱分解装置の概要図である。

【図９】従来技術にかかるレーザ計測装置の概略図であ
る。

【符号の説明】

５０有機ハロゲン化物の検出装置５１採取試料５２真空チャンバー５３洩れだし分子線５４キャピラリカラム５５レーザ光５６収束部５７イオントラップ５８リフレクトロン５９イオン検出器６０飛行時間型質量分析装置６１第１エンドキャップ電極６２第２エンドキャップ電極６３イオントラップ領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｊ 49/42 Ｈ０１Ｊ 49/42 // Ｇ０１Ｎ 33/00 Ｇ０１Ｎ 33/00 Ｂ (72)発明者土橋晋作長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内Ｆターム(参考） 5C038 GG07 GH08 GH11 GH13 GH15 JJ02 JJ06 JJ07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】採取試料を真空チャンバー内へ連続的に
導入する試料導入手段と、導入された試料をイオン化させるイオン化手段と、該イオン化した分子を収束させるイオン収束部と、該収束された分子を選択濃縮する高周波電極を備えたイ
オントラップと、一定周期で放出されたイオンを検出するイオン検出器を
備えた飛行時間型質量分析装置とを具備してなる有機微
量成分の検出装置において、上記イオントラップが、相対向してなると共に上記イオ
ン化した分子を取り込む細孔を有する第１エンドキャッ
プ電極及び上記トラップされたイオン分子が射出される
細孔を有する第２エンドキャップ電極と、イオントラッ
プ領域内に高周波電場を印加する高周波電極とから構成
され、且つ第１エンドキャップ電極の電圧が、イオン化
した分子を収束させる上記イオン収束部の電圧よりも低
く、第２エンドキャップ電極の電圧が上記第１エンドキ
ャップ電極の電圧よりも高くしてなり、上記イオン化した分子を選択的にイオントラップ内で減
速しつつ、上記高周波電圧を印加して捕捉しなることを特徴とする
有機微量成分の検出装置。
【請求項２】請求項１において、上記イオン化手段が導入された試料にレーザ光を照射し
てレーザイオン化させるレーザ照射手段であることを特
徴とする有機微量成分の検出装置。
【請求項３】請求項１において、上記イオントラップ内に不活性ガスを流入してなること
を特徴とする有機微量成分の検出装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一において、上記イオン化領域の真空度が１×１０^-3torrであり、イ
オン収束部及びイオントラップ領域の真空度が１×１０
^-5torrであり、飛行時間型質量分析装置の真空度が１×
１０^-7であることを特徴とする有機微量成分の検出装
置。
【請求項５】請求項１において、上記試料導入手段がキャピラリカラムであり、その先端
がイオン収束部に臨んでいることを特徴とする有機微量
成分の検出装置。
【請求項６】請求項１において、上記レーザのパルス波長が２８０ｎｍ以下であることを
特徴とする有機微量成分の検出装置。
【請求項７】請求項１において、上記レーザのパルス時間幅が５００ピコ秒以下であるこ
とを特徴とする有機微量成分の検出装置。
【請求項８】請求項１において、上記試料が有機ハロゲン化物であることを特徴とする有
機微量成分の検出装置。
【請求項９】請求項８の有機微量成分の検出装置にお
いて、上記有機ハロゲン化物がＰＣＢであることを特徴とする
有機微量成分の検出装置。
【請求項１０】採取試料を真空チャンバー内へ連続的
に導入し、上記導入された試料にレーザ光を照射してレ
ーザイオン化させ、該レーザイオン化した分子を収束さ
せつつイオントラップで選択濃縮し、該イオントラップ
から一定周期で放出されたイオンを飛行時間型質量分析
装置で検出するガス中の有機ハロゲン化物の濃度を検出
する検出方法であって、上記イオントラップが、相対向してなると共に上記イオ
ン化した分子を取り込む細孔を有する第１エンドキャッ
プ電極及び上記トラップされたイオン分子が射出される
細孔を有する第２エンドキャップ電極と、イオントラッ
プ領域内に高周波電場を印加する高周波電極とから構成
され、且つ第１エンドキャップ電極の電圧が、イオン化
した分子を収束させる上記イオン収束部の電圧よりも低
く、第２エンドキャップ電極の電圧が上記第１エンドキ
ャップ電極の電圧よりも高くしてなり、上記イオン化した分子を選択的にイオントラップ内で減
速しつつ、上記高周波電圧を印加し捕捉することを特徴とする有機
微量成分の検出方法。
【請求項１１】請求項１０において、上記イオントラップ内に不活性ガスを流入させると共
に、上記イオン化領域の真空度が１×１０^-3torrであり、イ
オン収束部及びイオントラップ領域の真空度が１×１０
^-5torrであり、飛行時間型質量分析装置の真空度が１×
１０^-7であることを特徴とする有機微量成分の検出方
法。
【請求項１２】請求項１０又は１１において、上記ガスがＰＣＢ分解処理した処理設備内のガスである
ことを特徴とする有機ハロゲン化物の検出方法。