JP2009103711A - 化学物質探知装置及び化学物質探知方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 有機酸又は有機酸塩を用いて有機酸ガス発生器3から有機酸ガスを発生させ、試料ガスと混合させてイオン源4に導入し、イオン化を行い、質量分析部5で質量スペクトルを得る。データ処理部6は、得られた質量スペクトルに基づいて、探知対象の目的化学物質から生成される固有のm/zをもつ分子に有機酸から生成される分子が付加された固有の有機酸付加イオンのm/zの検出の有無を判定する。有機酸付加イオンのm/zのイオンピークがあった場合、探知対象の目的化学物質が存在すると判断して警報を鳴らす。
【効果】 誤探知を防ぐことが可能となる。
【選択図】図1
Description
従来技術7では、夾雑成分の排除にタンデム質量分析を有効に利用しているが、爆薬の探知などのような極微量成分の検出のためには、更なる工夫が必要である。
図4は、本発明の実施例の爆発物探知装置により得られる、有機酸付加イオンの質量スペクトルの一例を示す図である。
図4を用い、本発明の有機酸ドーパントを用いた場合に得られる質量スペクトルを説明する。通常、有機酸ドーパントを導入しない場合は、探知対象物質から生成される分子イオン((M)-)のイオンピーク、探知対象物質から特定分子が脱離した特定分子脱離イオン((M1)-)、又は付加された特定分子付加イオン((M2)-)が検出される。有機酸ドーパントを導入することで有機酸分子から生成されるイオン((D)-)が検出される。また、有機酸分子イオンが付加した有機酸付加イオン((M+D)-)が検出される。
有機酸と検出対象とする爆薬の種類によっては、水素が脱離した(M+D-H)-や、水素が付加した(M+D+H)-が検出される場合もある。また、有機酸から生成されるイオンは複数種類得られる場合があるので、有機酸付加イオンも複数種類得られる場合もある。検出対象とする爆薬は様々な種類があり、さらに爆薬と有機酸から生成されるイオンとの付加反応は複雑であるため、どの様な付加イオンが得られるかを予め予測することは難しい。そこで、実験に基づき探知データベースを取得しておく事は重要であり、データ処理装置に格納された探知データベースに基づき対象物質の有無を判定する。
次に、イオン源及び質量分析の詳細を説明する。
図2は、本発明の実施例1の化学物質探知装置における、イオン源及び分析部の一例を示す図である。
図2ではイオン源に大気圧イオン化法を用い、イオン種の分析にイオントラップ質量分析計を用いた構成を示した。このイオン源では、大気中のコロナ放電を利用して一次イオンを生成し、この一次イオンと試料分子との化学反応を利用して試料分子をイオン化する。イオン源には針電極17が配置され、対向電極18との間に高電圧が印加され、針電極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。
生成された試料分子イオンは、対向電極18と細孔付電極(第一細孔)19間に1kV程度の電位差があるため、細孔付電極側(第一細孔)19に移動し、第一細孔20を介して差動排気部21に入る。差動排気部21では断熱膨張が起こり、イオンに溶媒分子が付着するクラスタリングが発生する。このクラスタリングを軽減させるために細孔付電極(第一細孔)19をヒータなどで加熱することが望ましい。
また、爆薬RDXから生成された固有のm/zのイオンピーク以外に、m/z=310に爆薬RDXに乳酸から生成された分子が付加された分子イオン(RDX乳酸由来付加イオン)のイオンピークが検出される。これは爆薬RDX(質量数222)に乳酸分子(質量数89)が付加され、水素(質量数1)が脱離したものである。そこで、この爆薬分子に乳酸から生成された分子が付加した固有のm/zのイオンピーク(RDXの場合、310)を検出することでRDXを探知することができる。
また、m/z=267の様な爆薬だけから生成されるイオンに対してタンデム質量分析を行ない、乳酸付加イオンのタンデム質量分析の結果と組み合わせて、判定し、探知の精度を更に高めても良い。
また、爆薬によっては乳酸付加イオンをタンデム質量分析した場合、乳酸から生成される固有のフラグメントイオンと、爆薬から生成されるフラグメントイオンの信号が共に強く得られる場合がある、その場合は、爆薬から生成されるフラグメントイオンを検出対象とした方が、爆薬の分子構造の特徴を良くあらわしているので好適である。あるいは乳酸から生成された分子のフラグメントイオン及び爆薬から生成された分子のフラグメントイオンの両方を検出対象としても良い。
Claims (7)
- 試料のガスを生成する加熱部と、
質量数が40以上400以下の有機酸又は有機酸塩を有する有機酸源と、
前記有機酸源から前記有機酸又は有機酸塩のガスを発生させるガス発生器と、
前記加熱部で生成された前記試料のガスに、前記有機酸又は前記有機酸塩のガスを混合させ混合ガスを生成するガス混合部とを有し、
前記混合ガスから、前記試料の分子に対し、前記有機酸又は前記有機酸塩由来の分子が付加されたイオンを生成することを特徴とするイオン源。 - 請求項1に記載のイオン源において、前記有機酸又は前記有機酸塩が、水酸基又はカルボキシル基を有する有機酸又は有機酸塩、あるいは、乳酸又は乳酸塩であることを特徴とするイオン源。
- 請求項1に記載のイオン源において、前記有機酸源は、前記有機酸又は有機酸塩が含浸された拭き取り部材であることを特徴とするイオン源。
- 試料をイオン化する工程と、
前記試料のイオンを分析する工程と、
前記分析により、前記目的化学物質の分子に対し質量数が40以上400以下の有機酸又は有機酸塩由来の分子が付加された生成イオンを検出する工程を有することを特徴とする化学物質探知方法。 - 請求項4に記載の化学物質探知方法において、前記試料のイオンをイオンの質量スペクトルにより分析することを特徴とする化学物質探知方法。
- 請求項4に記載の化学物質探知方法において、前記試料のイオンをイオンの移動度により分析することを特徴とする化学物質探知方法。
- 請求項4に記載の化学物質探知方法において、前記有機酸又は有機酸塩由来のイオンを検出することを特徴とする化学物質探知方法。
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