JP2008026225A - 質量分析装置及び質量分析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の探知対象物質のイオン成分に対応するドリフト電圧を変化させて印加し、探知対象物質であるイオン成分の固有のm/zの検出の有無を判定する。さらに、探知対象であるイオン成分の固有のm/zが検出された場合、その探知対象物質であるイオン成分を解離させるドリフト電圧に変化させて固有のm/zのフラグメントイオンの検出の有無を判定する。このフラグメントイオンのm/zのイオンピークがあった場合、探知対象物質が存在すると判断して警報を鳴らす。
【選択図】図8
Description
[実施例1]
図1は、本発明による質量分析装置の一例を示す概略図である。本実施例の装置は、大気中にあるイオン源部、中間圧力の差動排気部、及び真空中の質量分析部によって構成されている。爆発物探知の場合、被検体を採取用紙で拭取ることで、被検体表面に存在する探知対象物質を採取する。試料導入器1に採取用紙を入れ、ランプ加熱やヒータ加熱で採取試料を気化させる。気化された探知対象物質を含む試料蒸気(又は試料微粒子)は、吸引ポンプ2で吸引することでイオン源3内部に導入される。吸引ポンプ2は毎分0.5リットルの流量で吸引している。イオン源3は、内部に試料蒸気が付着しないようにヒータで150℃に加熱している。イオン源3には針状電極4が配置され、対向電極5との間に高電圧が印加され、針状電極4の先端付近にコロナ放電が発生する。このコロナ放電により、空気中の窒素、酸素、水蒸気などがイオン化され、一次イオンとなる。生成された一次イオンは、電界により第一細孔6側に移動する。本実施例の装置の第一細孔6の内径は約0.1mmである。このとき、試料導入器1から吸引された試料蒸気と一次イオンが反応することで、試料蒸気がイオン化され試料分子イオンとなる。針状電極4に負の高電圧を印加して負イオンを生成する負イオン化モードの場合、一次イオンは酸素分子イオンである場合が多い。試料分子(M)における代表的な負イオン化反応を以下に示す。
M+(O2)-→(M)-+O2
図10は、本発明の一実施例として、探知対象物質の揮発性を考慮した動作シーケンスの例を示す図である。試料導入器1に採取した試料を入れ、加熱蒸発させた場合、探知対象物質の揮発性によってイオン源3に到達する時間が変化する。例えば、NGに代表される高揮発性の探知対象物質は速くイオン源に到達し、次に中揮発性の探知対象物質であるTNTなどが到達する。最後に、PETNやRDX、HMXに代表される低揮発性の探知対象物質がイオン源3に到達する。
図11は、質量分析部にイオントラップ質量分析計を搭載した本発明の他の実施例の装置構成例を示す図である。イオントラップ質量分析計を搭載した装置の場合、解離分析を行なわなければ四重極質量分析計に比べて高速に質量スペクトルを取得することが可能であり、探知速度が高速なメリットがある。
本発明による探知方法の一実施例として、ドリフト電圧を変化させて、探知対象物質から生成される固有のm/zのイオンピークとフラグメントイオンピークの両方を検出することで、探知対象物質の有無を判定する方法の例について説明する。本実施例では、探知対象物質から生成される固有のm/zのイオンピークとフラグメントイオンピークの両方を検出することで探知精度を向上させることができる。
本発明による探知方法の他の実施例として、ドリフト電圧を変化させたとき、探知対象物質から生成される固有のm/zのフラグメントイオン強度が探知対象物質から生成される固有のm/zのイオン強度より高くなるか否かに着目して、探知対象物質の有無を判定する方法の例を説明する。
本発明による探知方法の他の実施例として、ドリフト電圧と質量分析のタイミングを同期させる実施例について説明する。
図16は、試料導入器とイオン源の間にガスクロマトグラフ(以下、GCとする)を装着した本発明による装置の実施例を示す図である。
2 吸引ポンプ
3 イオン源
4 針状電極
5 対向電極
6 第一細孔
7 差動排気ポンプ
8 第二細孔
9 ドリフト電圧電源
10 静電レンズ
11 四重極分析管
12 質量分析制御装置
13 検出器
14 演算処理装置
15 記憶装置
16 データベース
17 真空ポンプ
18 エンドキャップ電極
19 エンドキャップ電極
20 リング電極
21 ゲート電極
22 石英リング
23 ガス導入管
24 ガス供給器
25 ガスクロマトグラフ
Claims (13)
- 試料ガスを導入する試料導入部と、
大気圧下で前記試料導入部から導入された試料ガスのイオンを生成するイオン源と、
第1の細孔を具備する第1の隔壁と第2の細孔を具備する第2の隔壁により挟まれ、前記イオン源で生成された試料ガスのイオンが前記第1の細孔を通して導入され前記第2の細孔を通して導出される差動排気部と、
前記第1の隔壁と前記第2の隔壁との間にドリフト電圧を印加する電源と、
前記第2の細孔を通して導入された前記イオンの質量を計測する質量分析部と、
前記質量分析部によって計測された質量に基づいて前記試料ガスに前記探知対象物質が含まれるか否かを判定する演算処理部と、を具備し、
前記演算処理部は、予め定められた第1のドリフト電圧を印加して計測した第1の質量に前記探知対象物質に固有のイオンの質量が存在するか否かを判定し、前記固有のイオンの質量が存在すると判定された場合に、前記ドリフト電圧を予め定められた第2のドリフト電圧に変更して計測した第2の質量に前記探知対象物質に固有のフラグメントイオンの質量が存在するか否かを判定することを特徴とする質量分析装置。 - 請求項1記載の質量分析装置において、前記第2の質量に前記探知対象物質に前記固有のフラグメントイオンの質量が存在すると判定されたとき、前記試料ガス中に前記探知対象物質が存在すると判定することを特徴とする質量分析装置。
- 請求項1に記載の質量分析装置において、前記第2の質量に前記探知対象物質に前記固有のフラグメントイオンの質量が存在し、前記フラグメントイオンの強度が前記探知対象物質に固有のイオンの強度より高くなったとき、前記試料ガス中に前記探知対象物質が存在すると判定することを特徴とする質量分析装置。
- 請求項1記載の質量分析装置において、
前記探知対象物質に固有のイオンの質量数と当該イオンの検出に適した前記第1のドリフト電圧及び当該イオンの検出閾値、並びに当該探知対象物質のフラグメントイオンの質量数と当該フラグメントイオンの検出に適した前記第2のドリフト電圧及び当該フラグメントイオンの検出閾値を格納した記憶部を有し、
前記演算処理部は、前記質量分析部で計測した質量を前記記憶部に格納された情報と照合して前記判定を行うことを特徴とする質量分析装置。 - 請求項1に記載の質量分析装置において前記イオン源はコロナ放電を発生させる手段を有することを特徴とする質量分析装置。
- 請求項1に記載の質量分析装置において、前記質量分析部は四重極質量分析計であることを特徴とする質量分析装置。
- 請求項1に記載の質量分析装置において、前記第2のドリフト電圧は前記第1のドリフト電圧より高いことを特徴とする質量分析装置。
- 請求項1に記載の質量分析装置において、前記試料導入部と前記イオン源の間にガスクロマトグラフのカラムが接続されていることを特徴とする質量分析装置。
- 質量分析計を用いて試料ガス中の探知対象物質を探知する方法において、
前記探知対象物質に固有の第1のm/zのイオン検出に適した第1のドリフト電圧を前記質量分析計に印加して質量を取得する第1の分析ステップと、
前記第1のm/zのイオンが検出されたか否か判定する第1の判定ステップと、
前記第1の判定ステップにおいて前記第1のm/zのイオンが検出されたと判定されたとき、前記第1のm/zのイオンが解離するのに適した第2のドリフト電圧を前記質量分析計に印加して質量を取得する第2の分析ステップと、
前記第1のm/zのイオンが解離して生成した第2のm/zのイオンが検出されたか否か判定する第2の判定ステップと
を有することを特徴とする探知方法。 - 請求項9に記載の探知方法において、前記第1のドリフト電圧及び前記第2のドリフト電圧はデータベースから読込むことを特徴とする探知方法。
- 請求項9に記載の探知方法において、前記第2の判定ステップで前記第2のm/zのイオンが検出されたと判定されたとき、前記試料ガス中に前記探知対象物質が存在すると判定することを特徴とする探知方法。
- 請求項9に記載の探知方法において、前記第2の判定ステップで前記第2のm/zのイオンが検出されたと判定され、かつ、前記第2のm/zのイオンの強度が前記第1のm/zのイオンの強度より高くなったとき、前記試料ガス中に前記探知対象物質が存在すると判定することを特徴とする探知方法。
- 請求項9に記載の探知方法において、前記質量分析計は大気圧下で試料ガスをイオン化することを特徴とする探知方法。
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