JP2005209507A

JP2005209507A - Dangerous substance detecting method

Info

Publication number: JP2005209507A
Application number: JP2004015539A
Authority: JP
Inventors: Koji Hosaka; 浩司保坂; Katsunobu Takeda; 勝信竹田; Masahiro Kurihara; 昌宏栗原; Tatsuo Nojiri; 辰夫野尻
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Hybrid Network Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information Technology Co Ltd
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-08-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dangerous substance detecting apparatus which can be easily used anywhere, by limiting the purpose of use so as to detect the presence of a particular determined dangerous substance. <P>SOLUTION: By analyzing an output change from the point when a gate is turned off in a short time after the ON-OFF gate controlling the passing/non-passing state of ions is turned on, the dangerous substance (explosive substance, chemical substance etc.) is determined. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は被検査物をイオン化し、その出力を分析して、被検査物に関する危険物（爆発物、化学物質等）の種類を特定することを目的とした危険物検知装置に関するものである。 The present invention relates to a dangerous substance detection apparatus for ionizing a test object and analyzing its output to identify the type of dangerous substance (explosive, chemical substance, etc.) related to the test object.

従来は、危険物の種類の特定（決定）と共に、その量まで分析するように構成されていた。いわゆる質量分析装置をそのまま危険物検知装置として使用していた。 Conventionally, it has been configured to analyze up to the amount together with identification (determination) of the type of dangerous goods. A so-called mass spectrometer was used as it is as a dangerous goods detection device.

例えば、特許文献１（特表２００１−５２１２６８号公報）、特許文献２（特開２００２−１１００８２号公報）等に示すように、イオンの通過・不通過状態を制御するＯＮ−ＯＦＦゲートを有し、該ゲートを短時間ＯＮ−ＯＦＦし、その時から検出器の出力が観測されるまでの時間（ＯＮ−ＯＦＦゲートから少し離れた検出器までイオンが飛行して到達する時間）で危険物（爆発物、化学物質等）の種類と量とを判定するように構成されている。 For example, as shown in Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 2001-521268), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-110082), etc., it has an ON-OFF gate that controls the passage / non-passage state of ions. When the gate is turned on and off for a short time, the time from when the detector output is observed (the time it takes for the ions to fly to reach the detector a little away from the ON-OFF gate) is dangerous (explosion) The type and amount of the substance, chemical substance, etc.) are determined.

特表２００１−５２１２６８号公報JP 2001-521268 A

特開２００２−１１００８２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-110082

本発明は、危険物（爆発物、化学物質等）を簡単に検知することが目的である。すなわち、安全を確保すると言う意味では、危険物を特定し、その量まで知る必要は必ずしもなく、特定の決められた危険物の有無を検知することで十分な場合も多い。本発明は特定の決められた危険物の有無を検知するに使用目的を限定し、どこでも簡単に使用できる危険物検知装置を提案するものである。 An object of the present invention is to easily detect dangerous substances (explosives, chemical substances, etc.). That is, in the sense of ensuring safety, it is not always necessary to identify a dangerous substance and know its amount, and it is often sufficient to detect the presence or absence of a specific dangerous substance. The present invention limits the purpose of use to detect the presence / absence of a specific predetermined dangerous substance, and proposes a dangerous substance detection apparatus that can be easily used anywhere.

本発明では、飛行時間質量分析（ＴＯＦＭＳ（Time of Flight Mass Spectrometry））型危険物検知装置において、イオンの通過・不通過状態を制御するＯＮ−ＯＦＦゲートをＯＮした短時間後に該ゲートをＯＦＦした時点からの出力変化を分析し、危険物（爆発物、化学物質等）を判定する。 In the present invention, in a time-of-flight mass spectrometry (TOFMS (Time of Flight Mass Spectrometry)) type dangerous material detection apparatus, the gate is turned off a short time after the ON-OFF gate that controls the passage / non-passage state of ions is turned on. Analyze changes in output from the point in time to determine dangerous substances (explosives, chemical substances, etc.).

本発明によれば、イオンの通過・不通過状態を制御するＯＮ−ＯＦＦゲートをＯＦＦした後の測定部の電圧変化により危険物を判定する。ゲートがＯＮした後の測定部の電圧変化よりも出力変化は急激であり、より正確に危険物を検知することができる。 According to the present invention, a dangerous substance is determined based on a voltage change of a measurement unit after an ON-OFF gate that controls the passage / non-passage state of ions is turned off. The output change is more rapid than the voltage change of the measurement unit after the gate is turned on, and a dangerous substance can be detected more accurately.

本発明の実施例を図１を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図１は本発明による危険物検知装置の簡単な断面図を示す。図２は検出装置の出力波形を示す。 FIG. 1 shows a simple cross-sectional view of a dangerous goods detection apparatus according to the present invention. FIG. 2 shows the output waveform of the detector.

図１において、１はイオン化部であり、被検査物を導入してイオン化する。イオン化技術自体は古くから研究が成され、レーザを用いる方法、放射線を用いる方法、高圧放電を用いる方法等がある。本発明ではいずれの方法でも良いが、実施例ではコロナ放電によるイオン化を採用した例を説明する。１５は危険物が含まれる可能性がある被検査物をガス化した形のガスの流れを示す。１９はイオン発生部であり、イオン化部１に導入されたガスに高圧の電圧を印加し、コロナ放電を発生させ、イオン化する。１７は排出ガスの流れを示す。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an ionization unit that introduces an object to be ionized. The ionization technique itself has been studied for a long time, and includes a method using a laser, a method using radiation, a method using high-pressure discharge, and the like. Although any method may be used in the present invention, an example in which ionization by corona discharge is adopted will be described in the examples. Reference numeral 15 denotes a gas flow in the form of gasifying an object to be inspected that may contain dangerous substances. Reference numeral 19 denotes an ion generator, which applies a high voltage to the gas introduced into the ionizer 1 to generate corona discharge and ionize it. Reference numeral 17 denotes the flow of exhaust gas.

２は分析部である。イオンの分析方法にも各種方法があるが、本発明は飛行時間質量分析（ＴＯＦＭＦ（Time of Flight mass spectrometry））＝イオンの大きさにより、飛行時間が異なることを利用し、イオン分析を行なう方式に関するものである。分析部２は、例えば、中空の円板状の電極２０が複数枚配列された構成であり、イオン化部１に近い電極ほど高い電圧を印加し順次電圧を低くすれば、中空部分に電界が発生し、イオン化部１に生成されたイオンを効率良く導入することが出来る。１８はイオンの分析部２に導入されるイオンの経路である。分析部２に導入されたイオンは、中空部分の電界に導かれて、検出器３に到達する。この分析部２を通過する時間（飛行時間）がイオンの大きさ（重さ）によって異なり、その種類を特定することができる。 Reference numeral 2 denotes an analysis unit. There are various ion analysis methods. In the present invention, time of flight mass spectrometry (TOFMF) is a method of performing ion analysis using the fact that the flight time varies depending on the size of ions. It is about. The analysis unit 2 has a configuration in which, for example, a plurality of hollow disk-shaped electrodes 20 are arranged. If an electrode closer to the ionization unit 1 is applied with a higher voltage and then the voltage is lowered gradually, an electric field is generated in the hollow portion. And the ion produced | generated by the ionization part 1 can be introduce | transduced efficiently. Reference numeral 18 denotes a path of ions introduced into the ion analyzer 2. The ions introduced into the analysis unit 2 are guided to the electric field in the hollow portion and reach the detector 3. The time (flight time) passing through the analysis unit 2 varies depending on the size (weight) of the ions, and the type can be specified.

３はイオン検出器である。イオン化部１から分析部２を通ってきたイオンを検出する。一般的には光電子増倍管や、ファラディカップが用いられる。４は検出器３の信号を増幅する増幅器、５はその波形を観察するオシロスコープである。これらを総括して、必要に応じてイオン検出部と称する。 3 is an ion detector. Ions that have passed from the ionization unit 1 through the analysis unit 2 are detected. Generally, a photomultiplier tube or a Faraday cup is used. 4 is an amplifier for amplifying the signal of the detector 3, and 5 is an oscilloscope for observing the waveform. These are collectively referred to as an ion detector as necessary.

分析部２がＴＯＦＭＳ方式であることから、イオンの飛行開始時点を制御することが必要である。６はイオンの通過・不通過状態を制御するＯＮ−ＯＦＦゲートである。ＯＮ−ＯＦＦゲート６（以下ゲート６と称する）のゲート電圧を制御し、イオンの通過・不通過を制御し、イオンの飛行開始時点を制御することにより、検出器３までイオンが到達する時間を測る。その動作については、後で述べる。 Since the analysis unit 2 is of the TOFMS system, it is necessary to control the flight start time of ions. 6 is an ON-OFF gate for controlling the passage / non-passage state of ions. By controlling the gate voltage of the ON-OFF gate 6 (hereinafter referred to as the gate 6), controlling the passage / non-passage of ions, and controlling the start time of ion flight, the time for ions to reach the detector 3 is increased. measure. The operation will be described later.

図２はイオン検出部オシロスコープ５の出力波形８の例である。７はゲート６の波形である。時刻ｔ１でゲート６をＯＮとしてイオンを通過開始させる。イオンの通過が許されるとイオンの大きさ（重さ）が小さいものから順次イオンが検出器３に到達するので、検出器３の出力波形８が順次増加する。ｔ２は全イオンが検出器３に到達した時刻である。ｔ４はゲート６が閉じられた時刻である。ｔ５はゲート６が閉じられた後、検出器３の出力がなくなった時刻である。 FIG. 2 is an example of the output waveform 8 of the ion detector oscilloscope 5. Reference numeral 7 denotes a waveform of the gate 6. At time t1, the gate 6 is turned on to start passing ions. When the passage of ions is allowed, the ions sequentially reach the detector 3 in descending order of the size (weight) of the ions, so that the output waveform 8 of the detector 3 sequentially increases. t2 is the time when all the ions reach the detector 3. t4 is the time when the gate 6 is closed. t5 is the time when the output of the detector 3 disappears after the gate 6 is closed.

イオン検出部オシロスコープ５の出力波形８は、ゲート６が開いた瞬間（時刻ｔ１）では、イオンが検出器３に到達していないので、出力は出ない。その後、順次検出器にイオンが到達し、時刻ｔ２には全イオンが検出器３に到達する。ゲート６がＯＮした時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Ｔ１は全イオンが検出器３に到達するために必要な時間であり、これは、被検査物に含まれるイオンを示す時間ということになる。したがって、時間Ｔ１を測定することにより被検査物に危険物が含まれる場合、この時間の計測で危険物を特定できるのである。従来、この考え方で危険物を検出することが行われていた。しかし、ゲート６がＯＮした時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Ｔ１の測定は、イオン検出部オシロスコープ５の出力が時間経過と共にゆっくりと増加するため、出力飽和点がわかりにくく、実際の測定においては、時間Ｔ１は測定しにくいという欠点があった。 The output waveform 8 of the ion detector oscilloscope 5 is not output at the moment when the gate 6 is opened (time t1) because ions have not reached the detector 3. Thereafter, ions sequentially reach the detector, and all ions reach the detector 3 at time t2. A time T1 from the time t1 when the gate 6 is turned on to a time t2 is a time required for all ions to reach the detector 3, and this is a time indicating ions contained in the inspection object. Therefore, when the dangerous object is included in the inspection object by measuring the time T1, the dangerous object can be specified by measuring this time. Conventionally, a dangerous object has been detected based on this concept. However, in the measurement at time T1 from time t1 when the gate 6 is turned on to time t2, the output of the ion detector oscilloscope 5 increases slowly with time, so the output saturation point is difficult to understand. In actual measurement, There was a drawback that the time T1 was difficult to measure.

一方、ゲート６がＯＦＦされた時刻ｔ４から検出器３の出力がなくなる時刻ｔ５までの時間Ｔ２は、イオン検出部オシロスコープ５の出力の飽和点から出力が０になる時間を測定すれば良く、更に変化が急峻であることから、時間の検出が比較的容易に出来る利点がある。 On the other hand, the time T2 from the time t4 when the gate 6 is turned off to the time t5 when the output of the detector 3 disappears may be measured by measuring the time when the output becomes 0 from the saturation point of the output of the ion detector oscilloscope 5. Since the change is steep, there is an advantage that time can be detected relatively easily.

図３はその動作を説明するための、イオンの模式図である。１４はイオンの進行方向を示す。１３Ａは一番軽いイオン、１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄと順次（大きく）重くなる。 FIG. 3 is a schematic diagram of ions for explaining the operation. Reference numeral 14 denotes the traveling direction of ions. 13A becomes the lightest ions, 13B, 13C, and 13D, and becomes heavier in sequence.

図２で示したように、ゲート６を開いた瞬間は軽いイオンも重いイオンも一線にならんで居る。時間が経過し、イオンが検出器３の方へ進むにしたがって、軽いイオンは早く進み、重いイオンは遅れて進む。図１の分析部２では、ゲート６の位置で混在していた各種のイオンが、図３に示すように、時間の経過に応じて並んだ状態になると考えられる。したがって、図２の出力波形に示すように、ゲート６を開いてから、１３Ａ，Ｂ、Ｃ，Ｄが順次検出器３に到着するため、出力は順次上昇する。もちろん、その後、次々に生成されるイオンが検出器３に到着するため、ある時間が経過すると、１３Ａ，Ｂ、Ｃ，Ｄが混合して検出され、検出器の出力は一定になる。 As shown in FIG. 2, at the moment when the gate 6 is opened, both light ions and heavy ions are aligned. As time elapses and the ions travel toward the detector 3, light ions travel faster and heavy ions travel later. In the analysis unit 2 in FIG. 1, it is considered that various ions mixed at the position of the gate 6 are arranged as time passes as shown in FIG. 3. Therefore, as shown in the output waveform of FIG. 2, since the gates 6 are opened, 13A, B, C, and D sequentially arrive at the detector 3, so that the output sequentially increases. Of course, since subsequently generated ions arrive at the detector 3, after a certain period of time, 13A, B, C, and D are mixed and detected, and the output of the detector becomes constant.

ゲート６が閉じられると、検出器３に到達するイオンの終りの部分は１３Ｄのような重いイオンのみとなるため、出力波形図２に示すように比較的急激に減衰することになる。 When the gate 6 is closed, the end portion of the ions that reach the detector 3 is only heavy ions such as 13D, and therefore attenuates relatively rapidly as shown in the output waveform diagram 2.

その状態を説明したものが、図４である。図４の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は図１の時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ４、時刻ｔ５における分析部２内のイオンの存在状態を模式的に示したものである。説明のため、最も大きなイオン１３Ｄと最も小さなイオン１３Ａだけを表示してある。ゲート６が開く瞬間の時刻ｔ１の状態は、図４（Ａ）に示すように、ゲート直前に大きなイオンも小さなイオンもごちゃ混ぜに存在している。有る時間経過した時刻ｔ２では、図４（Ｂ）に示すように、小さなイオンは先頭になっているが、順次大きなイオンが検出されるようになる。したがって、時間経過とともに検出器の出力電圧は上昇する。 FIG. 4 illustrates the state. (A), (B), (C), and (D) of FIG. 4 schematically show the existence state of ions in the analysis unit 2 at time t1, time t2, time t4, and time t5 in FIG. It is. For explanation, only the largest ion 13D and the smallest ion 13A are shown. As shown in FIG. 4A, the state at time t1 at the moment when the gate 6 is opened is a mixture of large and small ions just before the gate. At time t2 when a certain time has elapsed, as shown in FIG. 4B, small ions are at the head, but large ions are sequentially detected. Therefore, the output voltage of the detector increases with time.

ゲート６がＯＦＦされた時刻ｔ４になると、イオン化部１からのイオンの供給が断たれるので、その時点に分析部２内に存在していたイオンが分析部２内で検出器３の方に移動する結果、移動速度が遅い大きなイオンが最後になり、その後方にはイオンが存在しない。その状況を図４の（Ｃ）に示す。その結果、検出器３の出力は急速に低下して行くことになる。 At time t4 when the gate 6 is turned off, the supply of ions from the ionization unit 1 is cut off, so that ions existing in the analysis unit 2 at that time are moved toward the detector 3 in the analysis unit 2. As a result of the movement, a large ion having a low movement speed comes to the end, and no ion exists behind it. The situation is shown in FIG. As a result, the output of the detector 3 decreases rapidly.

ゲート６がＯＦＦされ、一定時間が経過した時刻ｔ５になると、ゲート６でイオン化部１からのイオンの供給が断たれたままであるため、分析部２にはイオンは存在せず、検出器３の出力も無い状態となる。 At time t5 when the gate 6 is turned off and a predetermined time has elapsed, the supply of ions from the ionization unit 1 remains cut off at the gate 6, so that no ions are present in the analysis unit 2, and the detector 3 There is no output.

本発明はゲート６がＯＦＦされてから急激に検出器３の出力が減衰する現象に着目し、分析に用いるものである。 The present invention focuses on the phenomenon in which the output of the detector 3 abruptly attenuates after the gate 6 is turned off, and is used for analysis.

図５は上段にイオン化部１、ゲート６、分析部２、検出部の電極の配列例を示し、下段に各部の電極に対する電圧配分の例を示す図である。イオン化部１にはイオン発生部１９が形成されていて、イオン化部１に導入されたガスにＥ１９で示す高圧の電圧を印加し、コロナ放電を発生させ、イオン化する。このための電極の一方を便宜的に１９Ａで示し、この電極の電位をＥ１９Ａとした。Ｅ１９とＥ１９Ａとの電位差は約３ＫＶである。 FIG. 5 shows an example of the arrangement of the electrodes of the ionization unit 1, the gate 6, the analysis unit 2, and the detection unit in the upper stage, and shows an example of voltage distribution for the electrodes in each part in the lower stage. An ion generation unit 19 is formed in the ionization unit 1, and a high voltage indicated by E19 is applied to the gas introduced into the ionization unit 1 to generate corona discharge and ionize. One of the electrodes for this purpose is indicated by 19A for convenience, and the potential of this electrode is E19A. The potential difference between E19 and E19A is about 3 KV.

ゲート６は近接して配置された電極６−Ａと電極６−Ｂの２枚で構成する。電極６−Ａの電位Ｅ６−ＡをＥ１９Ａより低くすることにより、イオン化部１で生成されたイオンを分析部２に誘導することが出来る。一方、電極６−Ａに近接して配置された電極６−Ｂの電位を電位Ｅ６−Ａより高い電位Ｅ６−Ｂ−（ａ）あるいは電位Ｅ６−Ａより低い電位Ｅ６−Ｂ−（ｂ）に選択的に制御できるように構成する。電極６−Ｂに電位Ｅ６−Ａより高い電位Ｅ６−Ｂ−（ａ）が与えられたときは、電極６−Ａによって誘導されたイオンは電極６−Ｂの電位が高いために通過することが出来ない。すなわち、ゲート６はＯＦＦとなる。一方、電極６−Ｂに電位Ｅ６−Ａより低い電位Ｅ６−Ｂ−（ｂ）が与えられたときは、電極６−Ａによって誘導されたイオンは電極６−Ｂの電位が低いために、通過することが出来る。すなわち、ゲート６はＯＮとなる。 The gate 6 is composed of two electrodes 6A and 6B which are arranged close to each other. By making the potential E6-A of the electrode 6-A lower than E19A, ions generated by the ionization unit 1 can be guided to the analysis unit 2. On the other hand, the potential of the electrode 6-B disposed close to the electrode 6-A is changed to the potential E6-B- (a) higher than the potential E6-A or the potential E6-B- (b) lower than the potential E6-A. It is configured so that it can be selectively controlled. When a potential E6-B- (a) higher than the potential E6-A is applied to the electrode 6-B, ions induced by the electrode 6-A may pass because the potential of the electrode 6-B is high. I can't. That is, the gate 6 is turned off. On the other hand, when a potential E6-B- (b) lower than the potential E6-A is applied to the electrode 6-B, ions induced by the electrode 6-A pass through because the potential of the electrode 6-B is low. I can do it. That is, the gate 6 is turned on.

分析部２には電極２０（Ａ−Ｆ）が均等に分離して配置されて、イオン化部１に近い方の電位を高く（例えば２．５ＫＶ）し、検出器３に近い方の電位を低く（例えば、０．５ＫＶ）設定し、この電位差を電極２０（Ａ−Ｆ）に均等に分配して構成される電界によってイオンを検出器３まで導く。検出器３の電位Ｅ３は、例えば、０Ｖとする。 Electrodes 20 (A-F) are equally separated in the analysis unit 2 to increase the potential closer to the ionization unit 1 (for example, 2.5 KV) and lower the potential closer to the detector 3. (For example, 0.5 KV) is set, and ions are guided to the detector 3 by an electric field configured by evenly distributing this potential difference to the electrodes 20 (A-F). The potential E3 of the detector 3 is 0 V, for example.

図６Ａはゲート６の部分を拡大してそれぞれの電極に加える電位を詳細に示す図であり、図６Ｂはそのための電圧制御回路の例を示す図である。 FIG. 6A is a diagram showing in detail the potential applied to each electrode by enlarging the portion of the gate 6, and FIG. 6B is a diagram showing an example of a voltage control circuit for that purpose.

ゲート６は隣接した二つの電極６−Ａと６−Ｂが並行に配置された構成である。電極６−Ａの電位をＥ６−Ａの一定電位に保ち、電極Ｅ６−Ｂの電位をＥ６−Ｂ−（ａ）と電位Ｅ６−Ｂ−（ｂ）に制御してゲート６のＯＮ、ＯＦＦを制御する。電極Ｅ６−Ｂの電位をＥ６−Ｂ−（ａ）としたときは、イオンは通過できず、ゲート６はＯＦＦとなる。一方、電極Ｅ６−Ｂの電位をＥ６−Ｂ−（ｂ）としたときは、イオンは通過でき、ゲート６はＯＮとなる。 The gate 6 has a configuration in which two adjacent electrodes 6-A and 6-B are arranged in parallel. The potential of the electrode 6-A is maintained at a constant potential of E6-A, the potential of the electrode E6-B is controlled to E6-B- (a) and the potential E6-B- (b), and the gate 6 is turned on / off. Control. When the potential of the electrode E6-B is E6-B- (a), ions cannot pass and the gate 6 is turned off. On the other hand, when the potential of the electrode E6-B is E6-B- (b), ions can pass and the gate 6 is turned on.

図６Ｂにおいて２３は定電圧電源であり、その電位はＥ６−Ｂ−（ａ）とされる。抵抗Ｒ１、Ｒ２およびＲ３でこれを分圧して端子４１に電位Ｅ６−Ａを得て、これを電極６−Ａに加える。また抵抗Ｒ４、Ｒ５およびＲ６の直列回路を定電圧電源２３に接続し、抵抗Ｒ５およびＲ６の接続点に設けられた端子４３に電位Ｅ６−Ｂ−（ｂ）が得られるようにそれぞれの抵抗値を設定する。一方、抵抗Ｒ５およびＲ６を短絡可能なトランジスタ２５を設けて、このトランジスタ２５の駆動端子を、抵抗Ｒ７およびＲ８を介して接続されたトランジスタ２４の直列回路の抵抗Ｒ７およびＲ８の接続点に接続する。 In FIG. 6B, reference numeral 23 denotes a constant voltage power supply whose potential is E6-B- (a). This is divided by resistors R1, R2 and R3 to obtain a potential E6-A at terminal 41, which is applied to electrode 6-A. The series circuit of the resistors R4, R5 and R6 is connected to the constant voltage power supply 23, and the respective resistance values are set so that the potential E6-B- (b) is obtained at the terminal 43 provided at the connection point of the resistors R5 and R6. Set. On the other hand, the transistor 25 capable of short-circuiting the resistors R5 and R6 is provided, and the drive terminal of the transistor 25 is connected to the connection point of the resistors R7 and R8 of the series circuit of the transistor 24 connected via the resistors R7 and R8. .

トランジスタ２４の駆動端子にパルスを印加し、トランジスタ２５を制御する。すなわち、トランジスタ２４の駆動端子が高電位になって、トランジスタ２４がオンになっているときは、トランジスタ２５の駆動端子が低電位になって、トランジスタ２５がオンになる。一方、トランジスタ２４の駆動端子が低電位になって、トランジスタ２４がオフになっているときは、トランジスタ２５の駆動端子が高電位になって、トランジスタ２５がオフになる。 A pulse is applied to the drive terminal of the transistor 24 to control the transistor 25. That is, when the drive terminal of the transistor 24 is at a high potential and the transistor 24 is on, the drive terminal of the transistor 25 is at a low potential and the transistor 25 is turned on. On the other hand, when the drive terminal of the transistor 24 is at a low potential and the transistor 24 is off, the drive terminal of the transistor 25 is at a high potential and the transistor 25 is turned off.

トランジスタ２５がオンになると抵抗Ｒ５およびＲ６が短絡されるので、端子４３に電位Ｅ６−Ｂ−（ａ）が得られる。トランジスタ２５がオフになると抵抗Ｒ５およびＲ６の短絡が解除されるので、端子４３に抵抗Ｒ４−Ｒ６で分圧された電位Ｅ６−Ｂ−（ｂ）が得られる。すなわち、端子４３には、トランジスタ２４の駆動端子に加えられる電圧に応じてパルス的に変化する電位Ｅ６−Ｂ−（ａ）とＥ６−Ｂ−（ｂ）を得て、ゲート６を制御できる。 Since the resistors R5 and R6 are short-circuited when the transistor 25 is turned on, the potential E6-B- (a) is obtained at the terminal 43. When the transistor 25 is turned off, the short circuit between the resistors R5 and R6 is released, so that the potential E6-B- (b) divided by the resistors R4-R6 is obtained at the terminal 43. That is, the terminal 6 can obtain the potentials E6-B- (a) and E6-B- (b) that change in a pulse manner according to the voltage applied to the drive terminal of the transistor 24 to control the gate 6.

図７は検出器３で得られた波形を処理し、表示するためのシステムの全体構成の一例を示す図である。分析部２には、図１で説明したように、検出器３、アンプ４（通常電流アンプが用いられる）、および、アンプ４の波形をそのまま観測するオシロスコープ５が接続される。２６は時間測定装置であり、オシロスコープ５に得られる測定波形から、ゲート６がＯＦＦされてから、オシロスコープ５の出力が０になるまでの時間を計測する。２７は比較器で、時間測定装置２６の信号とメモリ２８の信号とを比較する。メモリ２８には、予め測定しておいた危険物に関するデータが格納されている。２９は表示部で、比較器２７の出力を表示する。比較器２７は、事前に計測されている危険物に関するデータと被検査物の計測結果とを比較し、被検査物の計測結果が事前に計測されている危険物に関するデータと関連するものであるときはその旨の信号を出力するから、表示部２９には、これに対応した表示をする。３０は図６Ｂで説明したゲート６の制御回路である。３１は装置全体の動作をコントロールするコントローラである。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the overall configuration of a system for processing and displaying the waveform obtained by the detector 3. As described in FIG. 1, the analysis unit 2 is connected to the detector 3, the amplifier 4 (a normal current amplifier is used), and the oscilloscope 5 that directly observes the waveform of the amplifier 4. Reference numeral 26 denotes a time measuring device, which measures the time from when the gate 6 is turned off until the output of the oscilloscope 5 becomes zero, from the measurement waveform obtained by the oscilloscope 5. Reference numeral 27 denotes a comparator that compares the signal of the time measuring device 26 with the signal of the memory 28. The memory 28 stores data relating to dangerous goods that have been measured in advance. A display unit 29 displays the output of the comparator 27. The comparator 27 compares the data related to the dangerous object that has been measured in advance with the measurement result of the inspection object, and relates to the data related to the dangerous object in which the measurement result of the inspection object has been measured in advance. Since a signal to that effect is output, the display unit 29 displays correspondingly. Reference numeral 30 denotes a control circuit for the gate 6 described with reference to FIG. 6B. A controller 31 controls the operation of the entire apparatus.

コントローラ３１の指令により、ゲート６をＯＮ−ＯＦＦ制御する。ゲート６をＯＦＦしてから、オシロスコープ５の出力が０になるまでの時間を時間測定装置２６ので読取る。たとえば、クロックを用い、ゲート６がＯＦＦされた時刻ｔ４からオシロスコープ５の出力が零となる時刻ｔ５の時間のクロック数をカウントすることにより、デジタル的に処理する。その結果と、あらかじめ測定しておいたメモリ２８のデータを比較器２７で比較し、その結果を表示部２９に表示する。本発明は、被検査物の成分の精密な分析を目的とするものでは無く、危険な物質の有無の検出、警告だけで良い。したがって、あらかじめ取得しておいた危険な物質に関するデータと被検査物の計測結果との類似性を得られればその目的を達成できる。すなわち、検知すべき対象物質を限定し、ゲート６をＯＦＦした後の出力変化（出力が０になるまでの時間等）をあらかじめ検出装置に記憶させて、その結果と比較する事によって、実用に即した特定物質の検出が可能である。 The gate 6 is ON / OFF controlled by a command from the controller 31. The time measuring device 26 reads the time from when the gate 6 is turned off until the output of the oscilloscope 5 becomes zero. For example, digital processing is performed by counting the number of clocks from time t4 when the gate 6 is turned OFF to time t5 when the output of the oscilloscope 5 becomes zero. The result and the data of the memory 28 measured in advance are compared by the comparator 27, and the result is displayed on the display unit 29. The present invention is not intended for precise analysis of the components of the object to be inspected, and it is only necessary to detect and warn of the presence or absence of dangerous substances. Therefore, the object can be achieved if the similarity between the data on the dangerous substance acquired in advance and the measurement result of the inspection object can be obtained. That is, the target substance to be detected is limited, and the change in output after the gate 6 is turned off (the time until the output becomes 0, etc.) is stored in advance in the detection device, and compared with the result for practical use. It is possible to detect specific substances.

現実的には、一般の市民生活に脅威となる火薬や麻薬等の限られた物質を検知することで、本発明の目的は十分に達成できる。あらかじめ、実験によって、特定する危険物の特性を測定しておき、そのデータをコンピュータに記憶させておく。その結果と、測定結果を比較し、表示するように構成する。 Realistically, the object of the present invention can be sufficiently achieved by detecting limited substances such as explosives and narcotics that pose a threat to ordinary citizens' lives. The characteristics of the dangerous goods to be specified are measured in advance by experiments, and the data is stored in a computer. The result and the measurement result are compared and configured to be displayed.

図８は、本発明の実施例による計測結果の一例を示す図である。２１は通常の空気を被検査物としたときの検出結果であり、２２は線香花火の粉末を被検査物としたときの検出結果を示す。被検査物として線香花火の粉末を採用した理由は、法規制のない物質で実験するためである。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a measurement result according to the embodiment of the present invention. 21 is a detection result when normal air is used as an inspection object, and 22 indicates a detection result when a sparkler powder is used as an inspection object. The reason why the sparkler powder is used as the object to be inspected is to experiment with substances that are not regulated.

通常の空気の場合は、ゲート６をＯＦＦした時刻ｔ４から検出器３の出力が０になる時刻ｔ６までの時間はＴ３に過ぎないのに対して、花火粉末の場合は時刻ｔ４からｔ７まではＴ４まで時間がかかっている。この時間差で、被検査物が危険物であることが判別できる。実際にゲート６を開いている時間を１００ｍｓ程度に設定すれば、Ｔ３は１ｍｓ程度、Ｔ４は５ｍｓ程度であり、明確な差が検出できる。 In the case of normal air, the time from the time t4 when the gate 6 is turned off to the time t6 when the output of the detector 3 becomes 0 is only T3, whereas in the case of fireworks powder, from time t4 to t7. It takes time to T4. With this time difference, it can be determined that the inspection object is a dangerous object. If the time during which the gate 6 is actually opened is set to about 100 ms, T3 is about 1 ms and T4 is about 5 ms, and a clear difference can be detected.

本発明による危険物検知装置の簡単な断面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 図１の検出装置の出力波形を示す図。The figure which shows the output waveform of the detection apparatus of FIG. イオンの動きを示す模式図。The schematic diagram which shows the motion of ion. （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は図１の時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ４、時刻ｔ５における分析部２内のイオンの存在状態を模式的に示した図。(A), (B), (C), (D) is the figure which showed typically the presence state of the ion in the analysis part 2 in the time t1, the time t2, the time t4, and the time t5 of FIG. 上段にイオン化部１、ゲート６、分析部２、検出部の電極の配列例を示し、下段に各部の電極に対する電圧配分の例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of the electrode of the ionization part 1, the gate 6, the analysis part 2, and a detection part in the upper stage, and shows the example of the voltage distribution with respect to the electrode of each part in the lower stage. ゲート６の部分を拡大してそれぞれの電極に加える電位を詳細に示す図。The figure which expands the part of the gate 6 and shows the electric potential added to each electrode in detail. ゲート６の電圧制御回路の例を示す図。The figure which shows the example of the voltage control circuit of the gate 6. FIG. 検出器３で得られた波形を処理し、表示するためのシステムの全体構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the whole structure of the system for processing and displaying the waveform obtained with the detector. 本発明の実施例による計測結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the measurement result by the Example of this invention.

Explanation of symbols

１…イオン化部、２…分析部、３…イオン検出器、４…増幅器、５…オシロスコープ、６…ゲート、６Ａ，６Ｂ…ゲート電極、８…イオン検出器の出力波形、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ…イオン、１４…イオンの進行方向、１５…被検査物をガス化した形のガスの流れ、１７…排出ガスの流れ、１８…イオンの分析部２に導入されるイオンの経路、１９…イオン発生部、２０…電極、２１，２２…検出結果、２３…定電圧電源、２４，２５…トランジスタ、２６…時間測定装置、２７…比較器、２８…メモリ、２９…表示部、３０…ゲート６の制御回路、３１…コントローラ、４１，４３…端子、ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ７…時刻、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４…時間、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８…抵抗。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ionization part, 2 ... Analysis part, 3 ... Ion detector, 4 ... Amplifier, 5 ... Oscilloscope, 6 ... Gate, 6A, 6B ... Gate electrode, 8 ... Output waveform of ion detector, 13A, 13B, 13C, 13D ... Ions, 14 ... Direction direction of ions, 15 ... Gas flow in the form of gasifying the object to be inspected, 17 ... Flow of exhaust gas, 18 ... Path of ions introduced into the ion analyzer 2, 19 ... Ion generator, 20 ... electrode, 21,22 ... detection result, 23 ... constant voltage power supply, 24,25 ... transistor, 26 ... time measuring device, 27 ... comparator, 28 ... memory, 29 ... display, 30 ... gate 6 control circuit, 31 ... controller, 41,43 ... terminal, t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7 ... time, T1, T2, T3, T4 ... time, R1, R2, R3, R4, R5 , R6, R7, R8 Resistance.

Claims

In a time-of-flight mass spectrometry type dangerous material detection apparatus comprising an ionization unit that ionizes an object to be inspected, an ion analysis unit that analyzes ions output from the ionization unit, and a detector that detects ions from the output of the ion analysis unit , Provided between the ionization unit and the ion analysis unit, having an ON-OFF gate for controlling the passage / non-passage state of ions, detecting a change in the output of the detector after the gate is turned off, Dangerous goods detection device characterized by analyzing.