JP2009210305A - Gas quantitative analysis method and gas quantitative analyzer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To determine abundance of a plurality of component molecules included in a sample, accurately in real time based on gas obtained from the sample, by utilizing ionization processing causing no cleavage. <P>SOLUTION: This gas quantitative analysis method has: a thermogravimetric measurement step S32 for determining the weight of gas obtained from the sample in which the abundance of the target molecules is unknown; area intensity measurement steps S33-S40 for ionizing the gas by soft ionization treatment to determine mass analysis data I (m/z, t), determining a mass chromatogram based on the mass analysis data, and determining the area intensity of a peak waveform in the mass chromatogram; and a quantitative operation step S40 for determining the abundance of the target molecules based on the weight of the gas determined in the thermogravimetric measurement step and the area intensity determined in the area intensity measurement steps. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、試料に含まれる1つ又は複数の分子の存在量を求める分析である定量分析を行うガス定量分析方法及びガス定量分析装置に関する。   The present invention relates to a gas quantitative analysis method and a gas quantitative analysis apparatus that perform quantitative analysis, which is analysis for obtaining the abundance of one or a plurality of molecules contained in a sample.

ガス分析方法として定性分析及び定量分析がある。定性分析は、測定対象である物質に含まれる分子の種類を判定するための分析である。分子の種類は、分子量や分子構造に関する情報に基づいて推定することができる。また、定量分析は、測定対象である物質に含まれる分子の存在量、例えば成分量、含有量、濃度等を判定するための分析である。   Gas analysis methods include qualitative analysis and quantitative analysis. The qualitative analysis is an analysis for determining the type of molecule contained in the substance to be measured. The type of molecule can be estimated based on information on molecular weight and molecular structure. The quantitative analysis is an analysis for determining the abundance of molecules contained in the substance to be measured, for example, the amount of components, content, concentration, and the like.

従来、質量分析によって定量分析を行うことが知られている。この定量分析においては、まず、存在量が既知である分子に関して電子衝撃イオン化(Electro Impact Ionization:以下、EIという)処理によってマスクロマトグラム(横軸=時間又は温度、縦軸=イオン強度)を求め、このマスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を求め、その面積強度と上記既知存在量との関係によって検量線を作成する。次に、成分分子の存在量が未知である試料に関してEI処理によってマスクロマトグラムを求め、さらにピーク波形の面積強度を求め、求められた面積強度を上記の検量線に当てはめることによって、当該分子の存在量を判定する。   Conventionally, it is known to perform quantitative analysis by mass spectrometry. In this quantitative analysis, first, a mass chromatogram (horizontal axis = time or temperature, vertical axis = ionic strength) is obtained by electron impact ionization (hereinafter referred to as EI) treatment for molecules whose abundance is known. Then, the area intensity of the peak waveform of the mass chromatogram is obtained, and a calibration curve is created based on the relationship between the area intensity and the known abundance. Next, a mass chromatogram is obtained by EI treatment for a sample in which the abundance of component molecules is unknown, the area intensity of the peak waveform is further obtained, and the obtained area intensity is applied to the above calibration curve. Determine the abundance.

しかしながら、この従来の定量分析においては試料のイオン化をEI処理によって行っていたので、次のような問題があった。すなわち、EI処理では分子に電子を衝突させることによってその分子をイオン化するので、存在量を求めようとしている親分子に対応するイオン(親イオン)の生成に伴って、親分子の解裂によってフラグメントイオンが観測される。このフラグメントイオンは、分子の構造を推定する上で重要な因子を与えるものではあるが、このフラグメントイオンの存在によって親分子イオンの強度が弱められたり、あるいは、ある分子の親イオンに他の分子のフラグメントイオンが重なったりして、親分子イオンについての正確な情報が得られないことが多い。このため、EI処理に基づいて求められたマスクロマトグラムは成分分子のイオン強度を正確には反映しておらず、そのため、検量線も正確に作成できないし、未知試料の親イオン強度も正確に測定できなかった。   However, in this conventional quantitative analysis, since ionization of the sample is performed by EI treatment, there are the following problems. In other words, in the EI treatment, the molecule is ionized by colliding electrons with the molecule, so that the fragment corresponding to the parent molecule for which the abundance is to be obtained (parent ion) is generated by fragmentation of the parent molecule. Ions are observed. Although this fragment ion gives an important factor in estimating the structure of the molecule, the presence of this fragment ion weakens the strength of the parent molecular ion, or the parent ion of one molecule has another molecule. In many cases, accurate information on the parent molecular ion cannot be obtained. For this reason, the mass chromatogram obtained based on the EI treatment does not accurately reflect the ionic strength of the component molecules, so a calibration curve cannot be accurately created, and the parent ionic strength of the unknown sample is also accurate. It was not possible to measure.

質量分析に基づいた定量分析として、GC−MS(Gas Chromatograph−Mass spectrometer:ガスクロマトグラフ質量分析装置)を用いた分析も知られている。この装置においては、試料ガスを分離装置であるガスクロマトグラフに通し、通過した純粋な単一成分を質量分析装置で検出してマスクロマトグラムを求め、このマスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を算出し、算出された強度から検量線に従って単一成分の存在量を求める。   As a quantitative analysis based on mass spectrometry, an analysis using GC-MS (Gas Chromatograph-Mass spectrometer) is also known. In this device, the sample gas is passed through a gas chromatograph, which is a separation device, a pure single component that has passed is detected by a mass spectrometer, a mass chromatogram is obtained, and the area intensity of the peak waveform of this mass chromatogram is calculated. Then, the abundance of a single component is obtained from the calculated intensity according to a calibration curve.

GC−MSによれば、複数の単一成分の分子がEI処理によるイオン化領域内へ順次に運ばれて、それぞれにイオン化が行われるので、当該分子の親イオンが他の分子のフラグメントイオンの影響を受けることが無く、そのため、上記の単なるEI処理だけに基づいた定量分析に比べて、正確な定量分析を行うことができる。しかしながら、GC−MSにおいては、試料から発生したガスをGCによって経時的に分離しなければならないので、試料から発生したガスをリアルタイムで分析することができないという欠点がある。   According to GC-MS, a plurality of single-component molecules are sequentially carried into the ionization region by EI treatment and ionization is performed on each, so that the parent ion of the molecule influences the fragment ions of other molecules. Therefore, accurate quantitative analysis can be performed as compared with the quantitative analysis based only on the above EI processing. However, in GC-MS, since the gas generated from the sample must be separated over time by GC, there is a drawback that the gas generated from the sample cannot be analyzed in real time.

ここで、リアルタイムとは、試料等といったガス源から出るガスであって経時的に成分、成分比(濃度)等が変わるガスを、直接に分析すること、同時又は即時に分析すること、一旦捕集することなく分析すること、二次的な処理を加えることなく分析すること、あるいは、発生したままの成分内容及び成分比を維持した状態のガスを分析することである。   Here, real-time refers to a gas that is emitted from a gas source such as a sample, etc., and whose components, component ratio (concentration), etc. change over time, either directly or simultaneously or immediately. Analyzing without collecting, analyzing without adding a secondary treatment, or analyzing a gas in a state where the component content and the component ratio as generated are maintained.

ところで、本願発明者の一人は、非特許文献1において、標準試料に関してTG(Thermogravimetry:熱重量)測定及びMS(Mass Spectrometry:質量分析)測定を同時に行うことにより、脱ガス量(TG減量)と分子イオン強度の面積値との関係を表した検量線を予め作成し、存在量が未知である分子に関してイオン強度を測定して当該分子の存在量を上記検量線から求める、という定量方法を提案した。   By the way, one of the inventors of the present application, in Non-Patent Document 1, performs TG (Thermogravimetry: thermogravimetry) measurement and MS (Mass Spectrometry: mass spectrometry) measurement on a standard sample at the same time. Proposed a quantification method in which a calibration curve representing the relationship between the molecular ionic strength and the area value is created in advance, and the ionic strength of the molecule whose abundance is unknown is measured to determine the abundance of the molecule from the calibration curve. did.

他方、EIの欠点であるフラグメントイオンを抑制できるイオン化として、近時、化学イオン化(Chemical Ionization:CI)、光イオン化(Photo-Ionization:PI)等が提案されている。これらのイオン化は、フラグメントイオンを抑制できるということから、ソフトイオン化と呼ばれることがある。このソフトイオン化によれば、分子の親分子イオンのみを選択的にイオン化して観測できるので、混合ガスに含まれる各成分分子を分子イオンごとにリアルタイムに識別できることになる。   On the other hand, chemical ionization (CI), photoionization (PI), and the like have recently been proposed as ionization capable of suppressing fragment ions, which are disadvantages of EI. These ionizations are sometimes called soft ionizations because they can suppress fragment ions. According to this soft ionization, only the parent molecular ion of the molecule can be selectively ionized and observed, so that each component molecule contained in the mixed gas can be identified in real time for each molecular ion.

本発明者等は、既に、EI処理とソフトイオン化処理との両方の機能を備えた質量分析装置を提案している(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、EI処理とソフトイオン化処理とをそれぞれ単独で行うこと、及びそれらを同時に行うこと、についての手法について詳しく説明されている。また、それらのイオン化処理に基づいた質量分析に加えてTG測定を同時に行うことが簡単に触れられている。しかしながら、TG測定と質量分析とをどのように関連付けるかについての具体的な教示はなされていない。   The present inventors have already proposed a mass spectrometer having both functions of EI processing and soft ionization processing (see, for example, Patent Document 1). Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228667 describes in detail a method for performing EI processing and soft ionization processing independently and simultaneously performing them. In addition to the mass analysis based on these ionization treatments, it is briefly mentioned that TG measurement is simultaneously performed. However, there is no specific teaching on how to associate TG measurements with mass spectrometry.

マテリアルインテグレーションVol.15、No.6、60〜63頁Material Integration Vol. 15, no. 6, 60-63 pages 国際公開WO2007/108211パンフレット(第20〜48頁、図1)International Publication WO2007 / 108211 Pamphlet (pages 20-48, FIG. 1)

非特許文献1に開示されたTG−MS測定においては、分子のイオン化はEIを用いて行われていた。このことは、非特許文献1には必ずしも明確に示されていないが、当時、分子のイオン化といえばEIが一般的であり、PIやCIは通常では用いられていなかったからである。しかしながら、EIによるイオン化では上記の通り、解裂によるフラグメントイオンが発生するので、仮に試料が複数の成分分子を含む場合には、イオン生成の際にそれらの分子間で相互作用が起こり、個々の成分分子の存在量を判定することは困難である。つまり、非特許文献1の技術は試料が単一成分である場合には有効であるが、試料が複数の分子を成分として有する場合には正確な定量分析を行うことができない。このことは、非特許文献1の「まとめ」の欄で述べられている。   In the TG-MS measurement disclosed in Non-Patent Document 1, molecular ionization was performed using EI. This is not necessarily clearly shown in Non-Patent Document 1, but at that time, EI was common in terms of molecular ionization, and PI and CI were not normally used. However, since ionization by EI generates fragment ions by cleavage as described above, if a sample includes a plurality of component molecules, interaction occurs between these molecules during ion generation, It is difficult to determine the abundance of component molecules. That is, the technique of Non-Patent Document 1 is effective when the sample is a single component, but accurate quantitative analysis cannot be performed when the sample has a plurality of molecules as components. This is described in the “Summary” column of Non-Patent Document 1.

また、特許文献1では、EI及びソフトイオン化の両方を用いた質量分析と、TG測定とを組み合わせてガス分析を行うことが示唆されている。しかしながら、このガス分析の具体的な活用方法については触れられていない。   Patent Document 1 suggests that gas analysis is performed by combining mass analysis using both EI and soft ionization and TG measurement. However, there is no mention of a specific method for utilizing this gas analysis.

本発明者等は、複数の成分分子を含む試料から得られるガスをリアルタイムで定量分析する際の分析精度の向上を目指して鋭意努力した。その結果、解裂を伴わないイオン化であるソフトイオン化を用いて質量分析を行ってマスクロマトグラムを求め、このマスクロマトグラムに基づいて定量分析を行えば、非常に正確な定量分析を短時間に行えることに想到した。   The inventors of the present invention have made extensive efforts to improve analysis accuracy when quantitatively analyzing in real time a gas obtained from a sample containing a plurality of component molecules. As a result, mass spectrometry is performed using soft ionization, which is ionization without cleavage, and a mass chromatogram is obtained. If quantitative analysis is performed based on the mass chromatogram, very accurate quantitative analysis can be performed in a short time. I thought I could do it.

従って、本発明は、試料内に含まれる複数の成分分子の存在量の判定を、解裂を伴わないイオン化処理を活用して、当該試料から得られるガスに基づいてリアルタイムで正確に判定できるようにすることを目的とする。   Therefore, the present invention makes it possible to accurately determine the abundance of a plurality of component molecules contained in a sample in real time based on the gas obtained from the sample by utilizing an ionization process that does not involve cleavage. The purpose is to.

本発明に係る第1のガス定量分析方法は、(1)目的分子の存在量が既知である標準試料から得られたガスをソフトイオン化処理によってイオン化して質量分析データI(m/z,t)を求め、該質量分析データに基づいてマスクロマトグラムを求め、該マスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を求め、前記存在量と前記面積強度とに基づいて検量線を作成する検量線作成工程と、(2)目的分子の存在量が未知である試料から得られたガスをソフトイオン化処理によってイオン化して質量分析データI(m/z,t)を求め、該質量分析データに基づいて前記分子のマスクロマトグラムを求め、該マスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を求める未知試料測定工程と、(3)前記検量線作成工程で求められた検量線に基づいて前記未知試料測定工程で求められた面積強度から前記目的分子の存在量を求める工程と、を有することを特徴とする。   The first gas quantitative analysis method according to the present invention includes (1) mass spectrometry data I (m / z, t) obtained by ionizing a gas obtained from a standard sample in which the abundance of the target molecule is known by a soft ionization process. A calibration curve creating step for obtaining a mass chromatogram based on the mass spectrometry data, obtaining an area intensity of the peak waveform of the mass chromatogram, and creating a calibration curve based on the abundance and the area intensity And (2) ionizing a gas obtained from a sample in which the abundance of the target molecule is unknown by soft ionization to obtain mass spectrometry data I (m / z, t), and based on the mass spectrometry data, An unknown sample measurement step for obtaining a mass chromatogram of a molecule and obtaining an area intensity of a peak waveform of the mass chromatogram, and (3) the calibration curve obtained in the calibration curve creation step based on the calibration curve Characterized in that the integrated intensity obtained by the known sample measurement step and a step of obtaining the abundance of the target molecule.

本発明によれば、ソフトイオン化処理によって得られたイオンに関して質量分析データを測定し、その質量分析データに基づいてマスクロマトグラムを作成し、そのマスクロマトグラムに基づいて検量線を作成したり、その検量線を用いて定量を行う。ソフトイオン化はフラグメントイオンを生成することなく、親イオンだけを生成するイオン化であるので、作成されたマスクロマトグラムは成分分子のイオン強度を正確に反映しており、従って、最終的に求められた定量分析結果は、フラグメントイオンの発生を伴うEIを用いた分析に比べて、非常に正確で信頼性が高い。   According to the present invention, mass spectrometry data is measured for ions obtained by soft ionization treatment, a mass chromatogram is created based on the mass analysis data, a calibration curve is created based on the mass chromatogram, Quantification is performed using the calibration curve. Since soft ionization is an ionization that generates only the parent ion without generating fragment ions, the created mass chromatogram accurately reflects the ionic strength of the component molecules, and thus was finally determined. The quantitative analysis results are very accurate and reliable compared to the analysis using EI accompanied by generation of fragment ions.

また、本発明では、試料内の成分分子をGC−MSのように一旦トラップして分離してから質量分析を行うのではなく、測定ガスの発生時の1回の測定だけで各分子の親イオンだけをソフトイオン化処理によって正確に個別に分離して、各分子に関して定量分析を行うことにしたので、定量分析をリアルタイムで行うことができる。つまり、本実施形態の定量分析によれば、非常に正確で信頼性の高い定量分析をリアルタイムで行うことができる。   In the present invention, the component molecules in the sample are not trapped and separated as in GC-MS, and then mass spectrometry is performed, but the parent of each molecule is obtained only by one measurement when the measurement gas is generated. Since only the ions are accurately separated individually by the soft ionization process and the quantitative analysis is performed on each molecule, the quantitative analysis can be performed in real time. That is, according to the quantitative analysis of this embodiment, a very accurate and highly reliable quantitative analysis can be performed in real time.

本発明に係る分析方法は、固体物質又は液体物質に含まれている分子の存在量を定量することに関して有効である。また、自動車、その他の車両から排出される排気ガス中に含まれる分子の存在量を定量することに関しても有効である。   The analysis method according to the present invention is effective for quantifying the abundance of molecules contained in a solid substance or liquid substance. It is also effective for quantifying the abundance of molecules contained in exhaust gas discharged from automobiles and other vehicles.

本発明に係る第2のガス定量分析方法は、(1)目的分子の存在量が未知である試料から得られたガスの重量を求める熱重量測定工程と、(2)前記ガスをソフトイオン化処理によってイオン化して質量分析データI(m/z,t)を求め、該質量分析データに基づいてマスクロマトグラムを求め、該マスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を求める面積強度測定工程と、(3)前記熱重量測定工程で求めたガスの重量と、前記面積強度測定工程で求めた面積強度とに基づいて前記目的分子の存在量を求める定量演算工程と、を有することを特徴とする。   The second gas quantitative analysis method according to the present invention includes (1) a thermogravimetric measurement step for determining the weight of a gas obtained from a sample whose target molecule is unknown, and (2) a soft ionization treatment of the gas. To obtain mass spectrometry data I (m / z, t), obtain a mass chromatogram based on the mass spectrometry data, and obtain an area intensity of a peak waveform of the mass chromatogram, 3) It has a quantitative calculation step for obtaining the abundance of the target molecule based on the weight of the gas obtained in the thermogravimetric measurement step and the area strength obtained in the area strength measurement step.

本発明方法によれば、ソフトイオン化、例えばPIによって得られたイオンに関して質量分析データを測定し、その質量分析データに基づいてマスクロマトグラム(図9参照)を作成し、そのマスクロマトグラムに基づいて成分分子の定量を行う。ソフトイオン化はフラグメントイオンを生成することなく、親イオンだけを生成するイオン化であるので、作成されたマスクロマトグラムは成分分子のイオン強度を正確に反映しており、従って、最終的に求められた定量分析結果は、フラグメントイオンの発生を伴うEIを用いた分析に比べて、非常に正確で信頼性の高いものである。   According to the method of the present invention, mass spectrometry data is measured for ions obtained by soft ionization, for example, PI, a mass chromatogram (see FIG. 9) is created based on the mass analysis data, and based on the mass chromatogram. Quantify the constituent molecules. Since soft ionization is an ionization that generates only the parent ion without generating fragment ions, the created mass chromatogram accurately reflects the ionic strength of the component molecules, and thus was finally determined. The quantitative analysis results are very accurate and reliable compared to the analysis using EI accompanied by generation of fragment ions.

また、本発明方法では、成分分子をGC−MSのように一旦トラップして分離してから質量分析を行うのではなく、測定ガスの発生時の1回の測定だけで成分分子の親イオンだけをソフトイオン化によって正確に個別に分離して、成分分子に関して定量分析を行うことにしたので、定量分析をリアルタイムで行うことができる。つまり、本実施形態の定量分析によれば、非常に正確で信頼性の高い定量分析をリアルタイムで行うことができる。   Also, in the method of the present invention, the component molecules are not trapped and separated once as in GC-MS, and then mass spectrometry is performed, but only the parent ions of the component molecules are obtained only by one measurement when the measurement gas is generated. Since it was decided to carry out quantitative analysis on the component molecules by separating them individually by soft ionization, quantitative analysis can be performed in real time. That is, according to the quantitative analysis of this embodiment, a very accurate and highly reliable quantitative analysis can be performed in real time.

さらに、本発明方法では、検量線を用いることなく定量分析を行うことができる。このため、検量線を用いた定量分析に比べて、定量分析を非常に簡単に且つ短時間で行うことができる。   Furthermore, in the method of the present invention, quantitative analysis can be performed without using a calibration curve. For this reason, it is possible to perform the quantitative analysis very easily and in a short time as compared with the quantitative analysis using the calibration curve.

本発明に係るガス定量分析方法において、前記ソフトイオン化処理は、前記目的分子に関してフラグメントイオンを生じさせないエネルギを持つ光を用いて行われる光イオン化処理であることが望ましい。このようなソフトイオン化処理としてCI、PI等がある。   In the gas quantitative analysis method according to the present invention, the soft ionization process is preferably a photoionization process performed using light having energy that does not generate fragment ions with respect to the target molecule. Examples of such soft ionization treatment include CI and PI.

本発明に係る第1のガス定量分析方法は、前記検量線作成工程で求められた前記検量線の傾きから前記目的分子のイオン化効率を求め、さらにマスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を当該イオン化効率で補正する工程を有することが望ましい。   In the first gas quantitative analysis method according to the present invention, the ionization efficiency of the target molecule is obtained from the slope of the calibration curve obtained in the calibration curve creation step, and the area intensity of the peak waveform of the mass chromatogram is further determined. It is desirable to have a step of correcting with efficiency.

本発明に係る第2のガス定量分析方法は、目的分子の存在量が既知である標準試料から得られたガスをソフトイオン化処理によってイオン化して質量分析データI(m/z,t)を求め、該質量分析データに基づいてマスクロマトグラムを求め、該マスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を求め、前記存在量と前記面積強度とに基づいて存在量−面積強度線図を作成し、該存在量−面積強度線図の傾きから前記目的分子のイオン化効率を求め、マスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を当該イオン化効率で補正する工程をさらに有することが望ましい。   The second gas quantitative analysis method according to the present invention obtains mass spectrometry data I (m / z, t) by ionizing a gas obtained from a standard sample in which the abundance of the target molecule is known by a soft ionization process. Obtaining a mass chromatogram based on the mass spectrometry data, obtaining an area intensity of a peak waveform of the mass chromatogram, creating an abundance-area intensity diagram based on the abundance and the area intensity, It is desirable to further include the step of obtaining the ionization efficiency of the target molecule from the slope of the abundance-area intensity diagram and correcting the area intensity of the peak waveform of the mass chromatogram with the ionization efficiency.

上記の「存在量−面積強度線図」は実質的に「検量線」と同じことであるが、第2のガス定量分析方法では検量線を用いないで定量を行うので、「存在量−面積強度線図」の文言を使っている。   The above “abundance-area intensity diagram” is substantially the same as the “calibration curve”, but the second gas quantitative analysis method performs the quantification without using the calibration curve. The word “strength diagram” is used.

検量線や存在量−面積強度線図を用いてイオン化効率を求めるようにしたガス定量分析方法において、検量線や存在量−面積強度線図を作成する際に用いる標準試料が常温で揮発性の試料である場合には、その標準試料はピンホール付き容器に収容することが望ましい。   In the gas quantitative analysis method that uses the calibration curve and the abundance-area intensity diagram to determine the ionization efficiency, the standard sample used to create the calibration curve and the abundance-area intensity diagram is volatile at room temperature. In the case of a sample, it is desirable to store the standard sample in a container with a pinhole.

本発明に係るガス定量分析方法は、前記質量分析データI(m/z,t)からマススペクトルを求め、該マススペクトルに基づいて前記分子の種類を同定する定性分析工程をさらに有することが望ましい。   The gas quantitative analysis method according to the present invention preferably further includes a qualitative analysis step of obtaining a mass spectrum from the mass analysis data I (m / z, t) and identifying the type of the molecule based on the mass spectrum. .

さらに、前記定性分析工程では、前記ガスを電子衝撃イオン化処理によってイオン化して第1マススペクトルを求め、前記ガスをソフトイオン化処理によってイオン化して第2マススペクトルを求め、前記第2マススペクトルから成分分子のm/z値を求め、求めたm/z値に基づいて参照用データベースの出力データを絞り込み、絞り込んだ出力データと前記第1マススペクトルとを比較して成分分子を同定することが望ましい。   Further, in the qualitative analysis step, the gas is ionized by an electron impact ionization process to obtain a first mass spectrum, the gas is ionized by a soft ionization process to obtain a second mass spectrum, and a component from the second mass spectrum is obtained. It is desirable to obtain the molecular m / z value, narrow down the output data of the reference database based on the obtained m / z value, and identify the component molecules by comparing the narrowed output data with the first mass spectrum. .

次に、本発明に係る第1のガス定量分析装置は、(A)ガスをソフトイオン化処理によってイオン化して質量分析データを生成する質量分析手段と、(B)前記質量分析データに基づいてマスクロマトグラムを生成し、該マスクロマトグラムの面積強度を演算する面積強度演算手段と、(C)分子成分の存在量を入力する入力手段と、(D)前記質量分析手段、前記面積強度演算手段、及び前記入力手段の動作を制御する制御手段と、を有し、(E)前記制御手段は、検量線作成制御モード及び定量分析制御モードを有し、(F)前記制御手段は、(a)前記検量線作成制御モードにおいて、(ア)前記入力手段に入力されたデータを標準試料に含まれる分子成分の存在量として記憶手段に記憶させ、(イ)記憶された前記存在量と、前記面積強度演算手段によって演算された面積強度とに基づいて検量線を演算して記憶手段に記憶させ、(b)前記定量分析制御モードにおいて、(ア)前記質量分析手段によって質量分析データを生成し、(イ)前記面積強度演算手段によって前記質量分析データに基づいてマスクロマトグラムの面積強度を演算し、(ウ)演算した前記面積強度に基づいて前記検量線作成制御モードにおいて記憶手段に記憶された前記検量線に従って存在量を演算することを特徴とする。   Next, a first gas quantitative analysis apparatus according to the present invention includes (A) mass analysis means for ionizing a gas by a soft ionization process to generate mass analysis data, and (B) a mass based on the mass analysis data. An area intensity calculating means for generating a chromatogram and calculating the area intensity of the mass chromatogram; (C) an input means for inputting the abundance of molecular components; (D) the mass analyzing means; and the area intensity calculating means. And (E) the control means has a calibration curve creation control mode and a quantitative analysis control mode, and (F) the control means has (a) a control means for controlling the operation of the input means. ) In the calibration curve creation control mode, (a) the data input to the input means is stored in the storage means as the abundance of the molecular component contained in the standard sample, (b) the stored abundance and the surface A calibration curve is calculated based on the area intensity calculated by the intensity calculation means and stored in the storage means. (B) In the quantitative analysis control mode, (a) mass analysis data is generated by the mass analysis means, (A) The area intensity of the mass chromatogram is calculated based on the mass analysis data by the area intensity calculating means, and (c) stored in the storage means in the calibration curve creation control mode based on the calculated area intensity. The abundance is calculated according to the calibration curve.

次に、本発明に係る第2のガス定量分析装置は、(1)試料から得られたガスの重量を求める熱重量測定手段と、(2)ガスをソフトイオン化処理によってイオン化して質量分析データを生成する質量分析手段と、(3)前記質量分析データに基づいてマススペクトルを生成するマススペクトル生成手段と、(4)前記マススペクトルを画像として表示する表示手段と、(5)前記質量分析データに基づいてマスクロマトグラムを生成し、該マスクロマトグラムのピーク波形の面積強度をピーク波形ごとに演算する面積強度演算手段と、(6)前記熱重量測定手段によって求められたガスの重量と、前記面積強度演算手段によって演算されたピーク波形ごとの面積強度とに基づいて、ピーク波形に対応する成分の存在量を演算する定量演算手段と、を有することを特徴とする。   Next, the second gas quantitative analysis apparatus according to the present invention includes (1) thermogravimetric measurement means for obtaining the weight of the gas obtained from the sample, and (2) mass spectrometry data obtained by ionizing the gas by a soft ionization process. (3) Mass spectrum generating means for generating a mass spectrum based on the mass analysis data, (4) Display means for displaying the mass spectrum as an image, and (5) Mass spectrometry. An area intensity calculating means for generating a mass chromatogram based on the data and calculating the area intensity of the peak waveform of the mass chromatogram for each peak waveform; and (6) the weight of the gas determined by the thermogravimetric measuring means; Quantitative calculation means for calculating the abundance of the component corresponding to the peak waveform based on the area intensity for each peak waveform calculated by the area intensity calculating means And having a, the.

(第1実施形態)
以下、本発明に係るガス定量分析方法及びその装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。
(First embodiment)
Hereinafter, a gas quantitative analysis method and apparatus according to the present invention will be described based on embodiments. Of course, the present invention is not limited to this embodiment.

図1は、本発明に係るガス定量分析方法を実施するためのガス定量分析装置の一実施形態を示している。このガス定量分析装置1Aは、ソフトイオン化質量分析装置2、画像表示装置3、プリンタ4、入力装置6、及び制御装置7Aを有している。画像表示装置3は、例えば液晶表示装置等といったフラットディスプレイによって構成されている。プリンタ4は、例えば静電転写方式のプリンタによって構成されている。入力装置6は、マウス、キーボード等によって構成されている。   FIG. 1 shows an embodiment of a gas quantitative analysis apparatus for carrying out a gas quantitative analysis method according to the present invention. This quantitative gas analyzer 1A includes a soft ionization mass spectrometer 2, an image display device 3, a printer 4, an input device 6, and a control device 7A. The image display device 3 is configured by a flat display such as a liquid crystal display device. The printer 4 is constituted by, for example, an electrostatic transfer printer. The input device 6 includes a mouse, a keyboard, and the like.

被定量物であるガスGはソフトイオン化質量分析装置2の所定の入力ポートに供給される。ガスGは、存在量(すなわち、成分量、含有量)が未知である1つ又は複数の分子成分を含んだガスである。ガスGは、例えば加熱された固体試料から発生したガスや、自動車から排出された排気ガス等である。本ガス定量分析装置は、ガスGに含まれている分子の存在量を特定(すなわち、定量)するものである。   The gas G to be quantified is supplied to a predetermined input port of the soft ionization mass spectrometer 2. The gas G is a gas containing one or a plurality of molecular components whose abundance (that is, component amount, content) is unknown. The gas G is, for example, gas generated from a heated solid sample, exhaust gas discharged from an automobile, or the like. This gas quantitative analysis apparatus specifies (that is, determines) the abundance of molecules contained in the gas G.

本装置を発生ガス分析のために用いる場合には、ソフトイオン化質量分析装置2の前に試料処理部(図示せず)が設けられ、この試料処理部内の所定の試料位置に固体試料又は液体試料が置かれる。試料位置の周囲には温度調整器が設けられ、この温度調整器はヒータ及び必要に応じて冷却器を有している。固体試料の温度を所定のプログラムに従って昇温及び必要に応じて降温させたとき、その試料の特性に従って適宜の温度のときに試料からガスが発生し、このガスに含まれる1つ又は複数の分子が本実施形態のガス定量分析装置によって定量される。また、本装置を排気ガス中の分子の定量のために用いる場合には、排気ガスが直接にSI質量分析装置2へ供給される。   When this apparatus is used for generated gas analysis, a sample processing unit (not shown) is provided in front of the soft ionization mass spectrometer 2, and a solid sample or a liquid sample is provided at a predetermined sample position in the sample processing unit. Is placed. A temperature regulator is provided around the sample position, and this temperature regulator has a heater and, if necessary, a cooler. When the temperature of the solid sample is raised according to a predetermined program and lowered as necessary, a gas is generated from the sample at an appropriate temperature according to the characteristics of the sample, and one or more molecules contained in the gas Is quantified by the gas quantitative analyzer of this embodiment. Further, when this apparatus is used for quantification of molecules in the exhaust gas, the exhaust gas is directly supplied to the SI mass spectrometer 2.

ソフトイオン化質量分析装置2は、例えば、図2に示すように、被定量ガスGを受け取るソフトイオン化装置9と、イオン分離装置11と、イオン強度検出装置12と、それらの動作を制御するMS制御装置13とを有している。ソフトイオン化装置9は、導入されたガスを構成している分子をイオン化する装置であり、特にイオンの解裂を発生させることなく、成分分子だけをイオン化するものである。   For example, as shown in FIG. 2, the soft ionization mass spectrometer 2 includes a soft ionization device 9 that receives the quantified gas G, an ion separation device 11, an ion intensity detection device 12, and MS control that controls the operations thereof. Device 13. The soft ionization apparatus 9 is an apparatus that ionizes molecules constituting the introduced gas, and in particular, ionizes only component molecules without causing ion cleavage.

ソフトイオン化装置9は、例えば光イオン化(Photo-Ionization)装置や化学イオン化(Chemical Ionization)装置等を用いて構成されている。光イオン化装置及び化学イオン化装置は、それぞれ、PI装置及びCI装置と呼ばれることがある。PI装置は、分子に光を照射してその分子をイオン化する装置である。光の波長としては、長い方から順に紫外光、真空紫外光、軟X線等が用いられる。レーザ光を用いることもできる。CI装置は、反応ガス(試薬ガスと呼ばれることもある)分子のイオン化されたものをガスの成分分子に衝突させることにより、その成分分子をイオン化するものである。反応ガス分子のイオン化はEI(Electro Impact Ionization:電子衝撃イオン化)の原理によって行われる。PI処理でもCI処理でも、分子のイオン化の際に解裂が生じることなく、従って、分子量関連のイオンだけを得ることができる。   The soft ionization device 9 is configured using, for example, a photo-ionization device, a chemical ionization device, or the like. The photoionization device and the chemical ionization device may be referred to as a PI device and a CI device, respectively. The PI apparatus is an apparatus that irradiates light to molecules and ionizes the molecules. As the wavelength of light, ultraviolet light, vacuum ultraviolet light, soft X-ray, etc. are used in order from the longest. Laser light can also be used. The CI apparatus ionizes component molecules by causing ionized molecules of reaction gas (sometimes called reagent gas) to collide with the component molecules of the gas. The ionization of reaction gas molecules is performed according to the principle of EI (Electro Impact Ionization). In both PI and CI treatments, no cleavage occurs upon ionization of the molecules, and therefore only molecular weight related ions can be obtained.

イオン分離装置11は、生成されたイオンをm/z値(質量電荷比)別に分離してイオン強度検出装置12へ供給するものであり、例えば、電場や磁場を利用してイオンをm/z値ごとに分離する。電場を利用するものとして、4つの棒状電極を互いに平行に並べ、それらに印加する電圧を走査制御することによりイオンをm/z値別に分離する四重極形イオン分離装置を用いることができる。   The ion separation device 11 separates the generated ions according to m / z values (mass-to-charge ratio) and supplies the ions to the ion intensity detection device 12. For example, ions are converted into m / z using an electric field or a magnetic field. Separate by value. As a device using an electric field, a quadrupole ion separation device that separates ions according to m / z values by arranging four rod-shaped electrodes in parallel with each other and controlling the voltage applied to them can be used.

イオン強度検出装置12は、イオンが当たったときに電子を放出する電子増倍管を用いて構成されている。イオン強度検出装置12の出力端子には、m/z値ごとのイオン強度I(m/z)が出力される。なお、イオン分離装置11によるm/z値の走査は所定のステップ時間で行われるので、m/z値ごとのイオン強度I(m/z)は時間(t)を変数とした量として表すことができ、その場合には、I(m/z,t)として表すことができる。   The ion intensity detection device 12 is configured using an electron multiplier that emits electrons when hit by ions. The ion intensity I (m / z) for each m / z value is output to the output terminal of the ion intensity detector 12. In addition, since the scanning of the m / z value by the ion separator 11 is performed in a predetermined step time, the ion intensity I (m / z) for each m / z value is expressed as an amount with the time (t) as a variable. In this case, it can be expressed as I (m / z, t).

図1の制御装置7Aはコンピュータを用いて構成されている。具体的には、制御装置7Aは、CPU(Central Processing Unit/中央演算制御装置)14及びメモリ16を有している。CPU14は、周知の通り、コンピュータによって種々の機能を実現させるための演算を行ったり、コンピュータ内の各種機器の動作の制御を行ったりする。メモリ16は種々の情報を所定の処理形式で記憶するための記憶媒体であり、機械式メモリや半導体メモリによって構成されている。   The control device 7A in FIG. 1 is configured using a computer. Specifically, the control device 7A includes a CPU (Central Processing Unit) 14 and a memory 16. As is well known, the CPU 14 performs calculations for realizing various functions by a computer and controls operations of various devices in the computer. The memory 16 is a storage medium for storing various information in a predetermined processing format, and is configured by a mechanical memory or a semiconductor memory.

メモリ16には、コンピュータの内部メモリであるRAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)も含まれている。CPU14によって行われる処理は、RAMを一時記憶領域として用いて行われることがある。メモリ16の内部には、後述する定量分析を実行するためのプログラムソフトや、各種のデータを記憶するためのファイル領域や、各種のデータを記憶するためのメモリ領域が設けられている。   The memory 16 also includes a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory) which are internal memories of the computer. The processing performed by the CPU 14 may be performed using the RAM as a temporary storage area. Inside the memory 16, there are provided program software for executing quantitative analysis described later, a file area for storing various data, and a memory area for storing various data.

以下、上記構成より成るガス定量分析装置1Aによって実施されるガス定量分析方法を図3に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本実施形態では種々の分子を含む試料を測定対象とできるのであるが、これからの説明では、理解を分かり易くするために、ベンゼン(m/z=78)、トルエン(m/z=92)、及びキシレン(m/z=106)の3つの分子を成分とする物質を測定対象とし、その物質の中に含まれている各成分分子の含有量、すなわち成分量、すなわち存在量を特定すること、すなわち定量するものとする。   Hereinafter, a gas quantitative analysis method performed by the gas quantitative analysis apparatus 1A having the above-described configuration will be described with reference to a flowchart shown in FIG. In this embodiment, a sample containing various molecules can be measured. In the following description, benzene (m / z = 78), toluene (m / z = 92) will be described for easy understanding. ) And xylene (m / z = 106) as a measurement target, the content of each component molecule contained in the substance, that is, the amount of component, that is, the abundance is specified. To do, ie to quantify.

なお、測定者は物質の中にベンゼン、トルエン、キシレンが含まれていることを明確には認識していないが、それらの分子が含まれているかもしれない、という程度の認識はあるものとする。また、本実施形態では、真空紫外光を用いたPI(光イオン化)処理によってソフトイオン化が行われるものとする。また、以下の説明で参照する図面においては、ベンゼンを「B」、トルエンを「T」、そしてキシレンを「X」で示すことがある。   The measurer does not clearly recognize that the substance contains benzene, toluene, or xylene, but there is some recognition that these molecules may be included. To do. In this embodiment, soft ionization is performed by PI (photoionization) processing using vacuum ultraviolet light. In the drawings referred to in the following description, benzene may be represented by “B”, toluene may be represented by “T”, and xylene may be represented by “X”.

本実施形態のガス定量分析方法では、検量線を用いた定量分析が行われる。検量線は、通常、次のようにして作成される。すなわち、目的分子成分の存在量(成分量、含有量)が既知である標準試料を複数、調整し、それらの標準試料に対して質量分析を行ってイオン強度を求め、既知の存在量と測定したイオン強度とに基づいて検量線を作成する。図3では、ステップS1〜S4において検量線作成工程を示している。   In the gas quantitative analysis method of the present embodiment, quantitative analysis using a calibration curve is performed. A calibration curve is usually created as follows. That is, multiple standard samples with known abundance (component amount, content) of the target molecular component are prepared, mass spectrometry is performed on these standard samples to obtain ionic strength, and the known abundance and measurement are performed. A calibration curve is created based on the ion intensity. In FIG. 3, the calibration curve creation process is shown in steps S1 to S4.

検量線の作成に際して、測定者はまず標準試料を調整、すなわち作成する。具体的には、例えば図4に模式的に示すように、ベンゼン(B)、トルエン(T)、キシレン(X)の個々に関して溶剤中の成分量(mg)がmb1〜mbn、mt1〜mtn、mx1〜mxnであるn個(nは正の整数)の標準試料を作成する。   When creating a calibration curve, the measurer first adjusts, that is, creates a standard sample. Specifically, as schematically shown in FIG. 4, for example, benzene (B), toluene (T), and xylene (X), the component amounts (mg) in the solvent are mb1 to mbn, mt1 to mtn, n (n is a positive integer) standard samples of mx1 to mxn are prepared.

次に、測定者は、各分子についての標準試料S1,S2,…,Snを1つずつ交互に図2のソフトイオン化質量分析装置2内の試料処理部(図示せず)内の所定位置に置き、それぞれについて加熱等といった所定の処理を行って、それぞれの標準試料からガスを発生させる。発生したガスは、ステップS2においてPI(光イオン化)処理によってイオン化され、イオン分離装置11によってm/z値ごとに分離され、分離されたイオンの強度I(m/z,t)がイオン強度検出装置12によって測定される。このイオン強度I(m/z,t)が質量分析データである。   Next, the measurer alternately places the standard samples S1, S2,..., Sn for each molecule one by one at a predetermined position in a sample processing unit (not shown) in the soft ionization mass spectrometer 2 of FIG. Each is subjected to a predetermined process such as heating, and gas is generated from each standard sample. The generated gas is ionized by PI (photoionization) processing in step S2, and separated by the ion separation device 11 for each m / z value, and the intensity I (m / z, t) of the separated ions is detected as the ion intensity. Measured by device 12. This ionic strength I (m / z, t) is mass spectrometry data.

次に、CPU14はステップS3において質量分析データに基づいて、図5に示すように、個々の標準試料S1,S2,…,Snのそれぞれについてマスクロマトグラムを作成する。マスクロマトグラムは、m/z値がそれぞれ78、92、106であるベンゼン、トルエン、キシレンのイオン強度の経時変化を示す線図である。図5では、便宜的に、各分子の1番目試料S1、2番目試料S2、…のマスクロマトグラムを1つのグラフ上に示している。これらのマスクロマトグラムは、必要に応じて図1の画像表示装置3の画面上に表示されたり、プリンタ4によって用紙等の上にプリントされ、測定者がそれらを確認できる。   Next, in step S3, the CPU 14 creates a mass chromatogram for each of the standard samples S1, S2,..., Sn, as shown in FIG. The mass chromatogram is a diagram showing the change over time of the ionic strength of benzene, toluene, and xylene having m / z values of 78, 92, and 106, respectively. In FIG. 5, for convenience, the mass chromatograms of the first sample S1, the second sample S2,... Of each molecule are shown on one graph. These mass chromatograms are displayed on the screen of the image display device 3 in FIG. 1 as necessary, or printed on paper or the like by the printer 4 so that the measurer can check them.

一般に、ガスをイオン化する手法として、光イオン化(PI)、化学イオン化(CI)等といったソフトイオン化と、親イオン(すなわち前駆イオン)の解裂を伴う電子衝撃イオン化(EI)とがある。仮に、図5のようなマスクロマトグラムをEIによって生成された質量分析データに基づいて行うとすると、図2のイオン化装置9内のイオン化領域において生成されたイオンの中には、ベンゼン(m/z=78)、トルエン(m/z=92)、キシレン(m/z=106)の分子の親イオン(前駆イオン)の他にそれらの親イオンに由来するフラグメントイオンも存在する。そして、ある親イオンに由来するフラグメントイオンが他の親イオン重なる状態が生じ、この場合には、マスクロマトグラムが成分分子のイオン強度を正確に表さない状態となる。   In general, as a method of ionizing a gas, there are soft ionization such as photoionization (PI) and chemical ionization (CI) and electron impact ionization (EI) accompanied by cleavage of a parent ion (that is, a precursor ion). If the mass chromatogram as shown in FIG. 5 is performed based on the mass analysis data generated by EI, some of the ions generated in the ionization region in the ionizer 9 of FIG. In addition to the parent ions (precursor ions) of the molecules of z = 78), toluene (m / z = 92), and xylene (m / z = 106), there are also fragment ions derived from these parent ions. Then, a state occurs in which a fragment ion derived from a certain parent ion overlaps with another parent ion, and in this case, the mass chromatogram does not accurately represent the ionic strength of the component molecule.

これに対し、本実施形態で用いたPI処理によれば、イオン化領域において成分分子が解裂することなく、フラグメントイオンが発生せず、親イオンだけが生成される。従って、図5に示したマスクロマトグラムはベンゼン、トルエン、キシレンの各成分分子のイオン強度を正確に表している。   On the other hand, according to the PI treatment used in the present embodiment, the component molecules are not cleaved in the ionization region, the fragment ions are not generated, and only the parent ions are generated. Therefore, the mass chromatogram shown in FIG. 5 accurately represents the ionic strength of each component molecule of benzene, toluene, and xylene.

次に、CPU14は、図6に示すように、個々のマスクロマトグラムのピーク波形の面積強度(斜線で示す面積)を計算する。図6では、各分子の1番目の標準試料S1に関する面積強度だけが示されているが、面積強度はS1,S2,…,Snの全ての標準試料に関して計算される。こうして求められた面積強度Ib1,It1,Ix1,…,Ibn,Itn,Ixnは、それぞれ、ベンゼン、トルエン、キシレンの各分子の存在量mb1,mt1,mx1,…,mbn,mtn,mxnに対応している。   Next, as shown in FIG. 6, the CPU 14 calculates the area intensity (area shown by oblique lines) of the peak waveform of each mass chromatogram. In FIG. 6, only the area intensity for the first standard sample S1 of each molecule is shown, but the area intensity is calculated for all standard samples of S1, S2,..., Sn. The area strengths Ib1, It1, Ix1,..., Ibn, Itn, Ixn thus obtained correspond to the abundances mb1, mt1, mx1,. ing.

次に、CPU14はステップS4において検量線を作成する。具体的には、標準試料S1,S2,…,Snの調整時に予め記憶しておいた存在量mb1,mt1,mx1,…,mbn,mtn,mxnと、ステップS3で求めた面積強度Ib1,It1,Ix1,…,Ibn,Itn,Ixnとに基づいて、図7に示すように、ベンゼン、トルエン、キシレンのそれぞれについて検量線を演算によって作成する。これらの検量線は数式としてメモリ16のファイル領域又はメモリ領域に記憶される。なお、ベンゼン、トルエン、キシレンの各分子は固有のイオン化効率(イオンへの成り易さを示す値)を持っており、このイオン化効率はとりもなおさず、検量線の傾斜によって表されている。求められた検量線は、必要に応じて図1の画像表示装置3の画面上に表示されたり、プリンタ4によって用紙等の上にプリントされ、測定者がそれらを確認できる。以上により検量線が求められると、図1のガス定量分析装置1Aは、ベンゼン、トルエン、キシレンを成分とする試料に関する定量分析を行うことができる状態となる。   Next, the CPU 14 creates a calibration curve in step S4. Specifically, the abundances mb1, mt1, mx1,..., Mbn, mtn, mxn stored in advance when the standard samples S1, S2,..., Sn are adjusted, and the area intensities Ib1, It1 obtained in step S3. , Ix1,..., Ibn, Itn, Ixn, a calibration curve is created by calculation for each of benzene, toluene, and xylene, as shown in FIG. These calibration curves are stored in the file area or memory area of the memory 16 as mathematical expressions. In addition, each molecule | numerator of benzene, toluene, and xylene has the intrinsic | native ionization efficiency (value which shows the easiness to become an ion), and this ionization efficiency is not expressed, and is represented by the inclination of a calibration curve. The obtained calibration curve is displayed on the screen of the image display device 3 in FIG. 1 as necessary, or printed on paper or the like by the printer 4 so that the measurer can check them. When the calibration curve is obtained as described above, the gas quantitative analysis apparatus 1A in FIG. 1 is in a state where quantitative analysis can be performed on a sample containing benzene, toluene, and xylene as components.

次に、ベンゼン、トルエン、キシレンの各分子を含んでいるかもしれないことが分かっている物質に関して、それらの存在量(成分量、含有量)を特定したい、すなわち定量したい場合、測定者はその物質を試料として図2のソフトイオン化質量分析装置2の試料処理部に置く。そして、図1の入力装置6を操作して定量分析を開始する旨の指示を行う。CPU14は図3のステップS5において指示を確認し(ステップS5でYES)、次のようにして定量分析を行う。   Next, regarding substances that are known to contain molecules of benzene, toluene, and xylene, the measurer wants to specify their quantity (component amount, content), that is, to quantify the quantity. The substance is placed as a sample in the sample processing section of the soft ionization mass spectrometer 2 shown in FIG. Then, an instruction is given to start the quantitative analysis by operating the input device 6 of FIG. The CPU 14 confirms the instruction in step S5 of FIG. 3 (YES in step S5), and performs quantitative analysis as follows.

まず、ステップS6において、測定時間の計時を開始する。そして、ステップS7において図2のソフトイオン化質量分析装置2を用いてm/z値を走査させながら質量分析データI(m/z,t)を測定する。この質量分析データは、測定開始から時間t経過したときのm/z値ごとのイオン強度Iがいくつであったかを示すデータである。次に、CPU14は、ステップS8において、質量分析データI(m/z,t)に基づいて図8に示すようなマススペクトルを作成する。このマススペクトルは、m/z値ごとのイオン強度を棒グラフによって示した線図である。このマススペクトルにより、測定したガスの中にm/z値=78、92、106の分子が、表示されているイオン強度に対応した量だけ存在していることが分かる。このマススペクトルは、必要に応じて図1の画像表示装置3の画面上に表示されたり、プリンタ4によって用紙等の上にプリントされ、測定者がそれらを確認できる。   First, in step S6, the measurement time is started. In step S7, the mass spectrometry data I (m / z, t) is measured while scanning the m / z value using the soft ionization mass spectrometer 2 of FIG. This mass spectrometry data is data indicating how many ion intensities I are per m / z value when time t has elapsed from the start of measurement. Next, in step S8, the CPU 14 creates a mass spectrum as shown in FIG. 8 based on the mass analysis data I (m / z, t). This mass spectrum is a diagram showing ion intensity for each m / z value by a bar graph. From this mass spectrum, it can be seen that molecules having m / z values = 78, 92, and 106 are present in the measured gas in an amount corresponding to the displayed ion intensity. This mass spectrum is displayed on the screen of the image display device 3 in FIG. 1 as necessary, or printed on paper or the like by the printer 4 so that the measurer can check it.

一般に、マススペクトルによれば、分子をm/z値によって特定できるが、その分子の種類までは判断できない。本実施形態で言えば、測定されたガス中にm/z値=78、92、106の分子が存在することが分かるが、それらがベンゼン、トルエン、キシレンであることまでは判定できない。しかしながら、本実施形態では、測定対象の試料の中にベンゼン、トルエン、キシレンが含まれているらしいことが、分析開始前から予め認識されていたので、測定者が図8のマススペクトルを観察することにより、試料の中に目的分子であるベンゼン、トルエン、キシレンが間違いなく含まれていることを確認できる。こうして、測定者は目的分子の種類を判定、すなわち定性分析することができる。   In general, according to a mass spectrum, a molecule can be specified by an m / z value, but the type of the molecule cannot be determined. In this embodiment, it can be seen that there are molecules with m / z values = 78, 92, 106 in the measured gas, but it cannot be determined that they are benzene, toluene, xylene. However, in this embodiment, since it is recognized in advance from the start of analysis that the sample to be measured seems to contain benzene, toluene, and xylene, the measurer observes the mass spectrum of FIG. Thus, it can be confirmed that the target molecules benzene, toluene and xylene are definitely contained in the sample. In this way, the measurer can determine the type of target molecule, that is, perform qualitative analysis.

次に、ステップS9において、ステップS7で求めた質量分析データI(m/z,t)に基づいてm/z=78,92,106の分子のマスクロマトグラムを作成する。このマスクロマトグラムは、必要に応じて、例えば図9に示す線図として図1の画像表示装置3の画面上に表示されたり、プリンタ4によって用紙等の上にプリントされ、測定者がそれらを確認できる。本実施形態ではステップS8の定性分析により、これらの分子がそれぞれベンゼン、トルエン、キシレンであることが分かっている。   Next, in step S9, a mass chromatogram of molecules of m / z = 78, 92, 106 is created based on the mass analysis data I (m / z, t) obtained in step S7. The mass chromatogram is displayed on the screen of the image display device 3 in FIG. 1 as a diagram shown in FIG. 9, for example, or printed on paper or the like by the printer 4 as necessary. I can confirm. In this embodiment, it is known from the qualitative analysis in step S8 that these molecules are benzene, toluene, and xylene, respectively.

次に、ステップS10でm/z=78,92,106から1つが選択されて、面積強度が計算によって求められ(ステップS11)、求められた面積強度をステップS4で求めた図7の検量線に代入して存在量を求める。これが、m/z=78,92,106の全て、すなわちベンゼン、トルエン、キシレンの全てについて行われる(ステップS13)。以上により、測定対象である試料に含まれる目的分子であるベンゼン、トルエン、キシレンの存在量が特定、すなわち定量される。   Next, one of m / z = 78, 92, and 106 is selected in step S10, the area intensity is obtained by calculation (step S11), and the calibration curve in FIG. 7 obtained in step S4 is obtained. Substituting into to find the abundance. This is performed for all of m / z = 78, 92, 106, that is, for all of benzene, toluene, and xylene (step S13). As described above, the abundances of benzene, toluene and xylene, which are target molecules contained in the sample to be measured, are specified, that is, quantified.

本実施形態においては、図3のステップS2及びS7において、ソフトイオン化であるPIによって得られたイオンに関して質量分析データを測定し、その質量分析データに基づいてステップS3及びS9でマスクロマトグラム(図5、図9参照)を作成し、そのマスクロマトグラムに基づいて検量線を作成したり、その検量線を用いて成分量判定を行った。ソフトイオン化はフラグメントイオンを生成することなく、親イオンだけを生成するイオン化であるので、作成されたマスクロマトグラムはベンゼン等といった成分分子のイオン強度を正確に反映しており、従って、最終的に求められた定量分析結果は、フラグメントイオンの発生を伴うEIを用いた分析に比べて、非常に正確で信頼性の高いものである。   In this embodiment, mass spectrometry data is measured for ions obtained by PI that is soft ionization in steps S2 and S7 in FIG. 3, and mass chromatograms (FIG. 3) are obtained in steps S3 and S9 based on the mass analysis data. 5 and FIG. 9), a calibration curve was created based on the mass chromatogram, and the component amount was determined using the calibration curve. Since soft ionization is ionization that generates only parent ions without generating fragment ions, the created mass chromatogram accurately reflects the ionic strength of component molecules such as benzene. The obtained quantitative analysis results are very accurate and reliable as compared with the analysis using EI accompanied by generation of fragment ions.

また、本実施形態では、m/z値=78,92,106の各分子をGC−MSのように一旦トラップして分離してから質量分析を行うのではなく、測定ガスの発生時の1回の測定だけでm/z値=78,92,106の各分子の親イオンだけをPIによって正確に個別に分離して、各成分に関して定量分析を行うことにしたので、定量分析をリアルタイムで行うことができる。つまり、本実施形態の定量分析によれば、非常に正確で信頼性の高い定量分析をリアルタイムで行うことができる。   Further, in the present embodiment, each molecule of m / z value = 78, 92, 106 is not trapped and separated once as in GC-MS, and then mass analysis is performed. Since only the parent ion of each molecule of m / z value = 78, 92, 106 was accurately separated individually by PI and quantitative analysis was performed on each component, the quantitative analysis was performed in real time. It can be carried out. That is, according to the quantitative analysis of this embodiment, a very accurate and highly reliable quantitative analysis can be performed in real time.

以上の説明から分かるように、本実施形態は、ある物質に含まれている分子の存在量(成分量、含有量)を定量することに関して有効である。また、自動車、その他の車両から排出される排気ガス中に含まれる分子の存在量を定量することに関しても有効である。   As can be seen from the above description, this embodiment is effective for quantifying the abundance (component amount, content) of molecules contained in a certain substance. It is also effective for quantifying the abundance of molecules contained in exhaust gas discharged from automobiles and other vehicles.

(第2実施形態)
図10は本発明に係るガス定量分析方法を実施できるガス定量分析装置の他の実施形態を示している。本実施形態では、上述した実施形態と同様に測定対象である試料の中に含まれる成分分子の種類が大体分かっているものとする。また、本実施形態では検量線を用いることなく定量分析を行うものとする。また、本実施形態では、試料を加熱したときにその試料から発生するガスに含まれる成分分子の存在量(成分量、含有量)を特定、すなわち定量するものとする。
(Second Embodiment)
FIG. 10 shows another embodiment of a gas quantitative analysis apparatus capable of performing the gas quantitative analysis method according to the present invention. In this embodiment, it is assumed that the types of component molecules contained in a sample to be measured are generally known as in the above-described embodiment. In this embodiment, it is assumed that quantitative analysis is performed without using a calibration curve. In this embodiment, the abundance (component amount, content) of component molecules contained in the gas generated from the sample when the sample is heated is specified, that is, quantified.

なお、本実施形態のガス定量分析方法においても、種々の分子を含む試料を測定対象とできるのであるが、これからの説明では、理解を分かり易くするために、ベンゼン(m/z=78)、トルエン(m/z=92)、及びキシレン(m/z=106)の3つの分子を成分とする物質を測定対象とし、その物質の中に含まれている各分子の成分量を定量するものとする。既述の通り、測定者は、試料の中にベンゼン、トルエン、キシレンの3種類の成分分子が含まれていることを、予め、大体、認識している。   In the gas quantitative analysis method of the present embodiment, a sample containing various molecules can be measured, but in the following description, in order to facilitate understanding, benzene (m / z = 78), A substance whose components are three molecules of toluene (m / z = 92) and xylene (m / z = 106) is measured, and the amount of each molecule contained in the substance is quantified And As described above, the measurer recognizes in advance that the sample contains three kinds of component molecules, benzene, toluene, and xylene.

図10は、本実施形態のガス定量分析装置1Bを示している。このガス定量分析装置1BはTG(Thermogravimetry)装置19、ソフトイオン化質量分析装置2、画像表示装置3、プリンタ4、入力装置6、及び制御装置7Bを有している。画像表示装置3、プリンタ4、及び入力装置6は、図1の実施形態で用いたものと同じである。   FIG. 10 shows a gas quantitative analysis apparatus 1B of the present embodiment. The gas quantitative analyzer 1B includes a TG (Thermogravimetry) device 19, a soft ionization mass spectrometer 2, an image display device 3, a printer 4, an input device 6, and a control device 7B. The image display device 3, the printer 4, and the input device 6 are the same as those used in the embodiment of FIG.

TG装置19は、例えば図11に示すように、試料室R0を形成するケーシング21と、ケーシング21の周囲に設けられた加熱手段としての加熱炉22と、ケーシング21の内部に設けられた天秤ビーム23とを有する。ケーシング21にはガス供給源24が配管26によって接続されている。ガス供給源24はキャリヤガス、例えば不活性ガス、例えばヘリウム(He)を放出する。   For example, as shown in FIG. 11, the TG device 19 includes a casing 21 that forms a sample chamber R 0, a heating furnace 22 as a heating means provided around the casing 21, and a balance beam provided inside the casing 21. 23. A gas supply source 24 is connected to the casing 21 by a pipe 26. The gas supply 24 emits a carrier gas, such as an inert gas, such as helium (He).

加熱炉22は、例えば通電によって発熱する発熱線を熱源とする加熱装置によって構成されており、温度制御装置27からの指令に従って発熱し、さらに必要に応じて冷却される。温度制御装置27はコンピュータ、シーケンサ、専用回路等によって構成される。温度制御装置27は加熱炉22の経時的な温度情報、すなわち試料31の経時的な温度情報T(t)を信号として出力する。天秤ビーム23は支点28によって揺動自在に支持されている。天秤ビーム23の一端に試料皿29が設けられている。定量分析の分析対象である試料31はその試料皿29の上に置かれる。   The heating furnace 22 is configured by a heating device that uses, for example, a heating wire that generates heat when energized as a heat source, generates heat according to a command from the temperature control device 27, and is cooled as necessary. The temperature control device 27 includes a computer, a sequencer, a dedicated circuit, and the like. The temperature control device 27 outputs the temperature information of the heating furnace 22 over time, that is, the temperature information T (t) of the sample 31 over time as a signal. The balance beam 23 is swingably supported by a fulcrum 28. A sample dish 29 is provided at one end of the balance beam 23. A sample 31 to be analyzed for quantitative analysis is placed on the sample plate 29.

天秤ビーム23の他端の近傍に傾き検知センサ32が設けられている。この傾き検知センサ32は、例えば天秤ビーム23に固定された検知片と、その検知片を挟んで設けられた受光素子と発光素子と組合せとを有している。天秤ビーム23が傾き移動すると受光素子が受光する光量に変化が生じ、この光量変化によって天秤ビーム23の傾き量を検知できる。傾き検知センサ32は検知した傾き量に応じた信号を出力する。   An inclination detection sensor 32 is provided in the vicinity of the other end of the balance beam 23. The tilt detection sensor 32 includes, for example, a detection piece fixed to the balance beam 23, and a combination of a light receiving element and a light emitting element provided with the detection piece interposed therebetween. When the balance beam 23 tilts, the amount of light received by the light receiving element changes, and the amount of tilt of the balance beam 23 can be detected by this change in the amount of light. The tilt detection sensor 32 outputs a signal corresponding to the detected tilt amount.

天秤ビーム23の適所にビーム傾動装置33が設けられている。このビーム傾動装置33は、例えば天秤ビーム23の適所に設けられた磁石と、その磁石の周囲に設けられた電磁コイルとの組合せを有している。これとは逆に、天秤ビーム23に電磁コイルを設け、その周囲に磁石を設けても良い。電磁コイルは通電によって磁界を発生し、この磁界の作用により磁石に力が加わり、この力により天秤ビーム23を支点28を中心として傾斜移動させることができる。電磁コイルに流される電流は天秤ビーム傾動装置34によって制御される。   A beam tilting device 33 is provided at an appropriate position of the balance beam 23. The beam tilting device 33 has, for example, a combination of a magnet provided at an appropriate position of the balance beam 23 and an electromagnetic coil provided around the magnet. On the contrary, an electromagnetic coil may be provided in the balance beam 23 and a magnet may be provided around it. The electromagnetic coil generates a magnetic field when energized, and a force is applied to the magnet by the action of the magnetic field, and the balance beam 23 can be tilted and moved about the fulcrum 28 by this force. The current passed through the electromagnetic coil is controlled by the balance beam tilting device 34.

天秤ビーム傾動装置34は傾き検知センサ32の出力信号を受け取って、その出力信号が傾きゼロに対応した信号となるように、ビーム傾動装置33へ供給する電流量を制御する。このフィードバック制御により、天秤ビーム23は支点28によって常に水平状態を維持するように制御されている。天秤ビーム傾動装置34には重量演算装置36が取り付けられている。この重量演算装置36は天秤ビーム傾動装置34がビーム傾動装置33へ供給した電流量を情報として受け取り、試料31に発生した重量変化をその電流量に基づいて演算する。重量演算装置36は演算した試料の経時的な重量変化W(t)を信号として出力する。   The balance beam tilting device 34 receives the output signal of the tilt detection sensor 32 and controls the amount of current supplied to the beam tilting device 33 so that the output signal becomes a signal corresponding to zero tilt. By this feedback control, the balance beam 23 is controlled by the fulcrum 28 so as to always maintain a horizontal state. A weight calculation device 36 is attached to the balance beam tilting device 34. The weight calculating device 36 receives the amount of current supplied from the balance beam tilting device 34 to the beam tilting device 33 as information, and calculates a change in weight generated in the sample 31 based on the amount of current. The weight calculator 36 outputs the calculated weight change W (t) over time of the sample as a signal.

図10のソフトイオン化質量分析装置2は、図11に示すようにソフトイオン化装置9、イオン分離装置11、イオン強度検出装置12、及びMS制御装置13を有している。この構成は既述の第1実施形態において図2に示したソフトイオン化質量分析装置2と同じである。図11において、TG装置19のケーシング21の試料皿29の近傍にガス排気ポート37が設けられており、このガス排気ポート37とソフトイオン化質量分析装置2のソフトイオン化装置9のガス入力ポートとがガス搬送チューブ38によってつながれている。   The soft ionization mass spectrometer 2 in FIG. 10 includes a soft ionization device 9, an ion separation device 11, an ion intensity detection device 12, and an MS control device 13, as shown in FIG. This configuration is the same as the soft ionization mass spectrometer 2 shown in FIG. 2 in the first embodiment described above. In FIG. 11, a gas exhaust port 37 is provided in the vicinity of the sample dish 29 of the casing 21 of the TG device 19, and the gas exhaust port 37 and the gas input port of the soft ionization device 9 of the soft ionization mass spectrometer 2 are connected. They are connected by a gas transport tube 38.

ガス搬送チューブ38はキャピラリチューブ、すなわち径の細いチューブであり、ガラス、合成樹脂、ゴムその他の適宜の材料によって形成されている。通常、ケーシング21の内部の試料室R0は大気圧であり、ソフトイオン化装置9の内部のイオン化領域は真空又はそれに近い減圧状態になっている。ガス搬送チューブ38はチューブの軸方向の長さと管の内径とを調整することによって、試料室R0とイオン化領域との間の圧力差を維持している。   The gas transfer tube 38 is a capillary tube, that is, a tube having a small diameter, and is formed of glass, synthetic resin, rubber, or other appropriate material. Normally, the sample chamber R0 inside the casing 21 is at atmospheric pressure, and the ionization region inside the soft ionization apparatus 9 is in a vacuum or a reduced pressure state close thereto. The gas transport tube 38 maintains the pressure difference between the sample chamber R0 and the ionization region by adjusting the axial length of the tube and the inner diameter of the tube.

TG装置19においては、試料31が加熱炉22によって所定の昇温プログラムに従って加熱されて昇温する。昇温する試料31がそれ自身の特性に従って熱的に変化(例えば、分解)すると、試料31からガスが発生して、同時に試料31に重量変化が生じる。TG装置19は天秤ビーム23を介して試料31の重量変化を測定する。試料31からガスが発生した場合、そのガスは、配管26によってガス供給源24から送り出されたキャリヤガスによって搬送され、ガス搬送チューブ38を通ってソフトイオン化装置9へ搬送される。   In the TG device 19, the sample 31 is heated by the heating furnace 22 in accordance with a predetermined temperature raising program to raise the temperature. When the sample 31 to be heated is thermally changed (for example, decomposed) according to its own characteristics, gas is generated from the sample 31 and, at the same time, a change in weight occurs in the sample 31. The TG device 19 measures the change in the weight of the sample 31 via the balance beam 23. When gas is generated from the sample 31, the gas is transported by the carrier gas sent from the gas supply source 24 through the pipe 26, and is transported to the soft ionization device 9 through the gas transport tube 38.

図10において、制御装置7Bはコンピュータを用いて構成されている。具体的には、制御装置7Bは、CPU14、メモリ16、及びイオン化効率データテーブル39を有している。CPU14は、周知の通り、コンピュータによって種々の機能を実現させるための演算を行ったり、コンピュータ内の各種機器の動作の制御を行ったりする。メモリ16は種々の情報を所定の処理形式で記憶するための記憶媒体であり、機械式メモリや半導体メモリによって構成されている。メモリ16には、コンピュータの内部メモリであるRAM及びROMも含まれている。   In FIG. 10, the control device 7B is configured using a computer. Specifically, the control device 7B has a CPU 14, a memory 16, and an ionization efficiency data table 39. As is well known, the CPU 14 performs calculations for realizing various functions by a computer and controls operations of various devices in the computer. The memory 16 is a storage medium for storing various information in a predetermined processing format, and is configured by a mechanical memory or a semiconductor memory. The memory 16 also includes a RAM and a ROM that are internal memories of the computer.

メモリ16の内部には、後述する定量分析を実行するためのプログラムソフトや、各種のデータを記憶するためのファイル領域や、各種のデータを記憶するためのメモリ領域が設けられている。イオン化効率データテーブル39には、各種物質のイオン化効率の値がデータテーブルの形で記憶されている。この情報の中には、本実施形態における目的分子成分であるベンゼン、トルエン、キシレンに関するイオン化効率の値も含まれている。   Inside the memory 16, there are provided program software for executing quantitative analysis described later, a file area for storing various data, and a memory area for storing various data. The ionization efficiency data table 39 stores ionization efficiency values of various substances in the form of data tables. This information includes ionization efficiency values relating to benzene, toluene, and xylene, which are target molecular components in the present embodiment.

以下、上記構成から成る装置によって行われる定量分析の流れを図12に基づいて説明する。この分析を行うにあたって、測定者は、検量線を予め作成しておく必要はない。測定者は、まず、分析対象の試料を図11のTG装置19の天秤ビーム23の先端の試料皿29の上に置く。そして、図10の入力装置6を操作して分析の開始を指示する。図12のステップS31において分析の開始が確認されると(ステップS31でYES)、CPU14はステップS32において図11のTG装置19にTG測定を行わせ、さらにステップS33において図11のソフトイオン化質量分析装置2に質量分析データの測定を行わせる。   Hereinafter, the flow of quantitative analysis performed by the apparatus having the above configuration will be described with reference to FIG. In performing this analysis, the measurer does not need to prepare a calibration curve in advance. First, the measurer places the sample to be analyzed on the sample plate 29 at the tip of the balance beam 23 of the TG device 19 of FIG. Then, the input device 6 in FIG. 10 is operated to instruct the start of analysis. When the start of analysis is confirmed in step S31 in FIG. 12 (YES in step S31), the CPU 14 causes the TG device 19 in FIG. 11 to perform TG measurement in step S32, and in step S33, soft ionization mass spectrometry in FIG. The apparatus 2 is caused to measure mass spectrometry data.

具体的には、TG装置19において、まず、試料31が加熱炉22によって所定の昇温プログラムに従って昇温させられる。この昇温時、試料31が自身の物性に従って分解、脱離等といった構造変化を生じると、構造変化に係る分子がガスとなって試料31から分離し、試料31の重量が減少する。この重量変化は天秤ビーム23の傾斜移動によって検知され、重量演算装置36から重量変化データW(t)として出力される。重量変化データW(t)を線図として表したものがTG曲線であり、例えば図13(a)に示すような線図となる。   Specifically, in the TG device 19, first, the temperature of the sample 31 is raised by the heating furnace 22 according to a predetermined temperature raising program. When the sample 31 undergoes a structural change such as decomposition or desorption according to its physical properties at this temperature rise, the molecules related to the structural change become gas and are separated from the sample 31 and the weight of the sample 31 is reduced. This change in weight is detected by the tilt movement of the balance beam 23 and is output from the weight calculation device 36 as weight change data W (t). A representation of the weight change data W (t) as a diagram is a TG curve, for example, a diagram as shown in FIG.

図13(a)に示すTG曲線では、横軸に温度(℃)がとられ、縦軸に重量(mg)がとられている。試料の温度変化は図11の温度制御装置27の出力信号に基づいて時間変化として捉えることができるので、図13(a)の横軸は時間(t)軸とすることもできる。図13(a)に示すTG曲線では、温度T1と温度T2との間で重量W1が減少している。このことから、この時間帯において試料31から重量W1のガスが発生したことが分かる。ここで発生したガスは単一成分のガスではなく、ベンゼン、トルエン、キシレンの混合ガスである。もちろん、測定者は発生したガスがそれらの種類のガスであることを、この時点では認識できない。   In the TG curve shown in FIG. 13A, the horizontal axis represents temperature (° C.) and the vertical axis represents weight (mg). Since the temperature change of the sample can be grasped as a time change based on the output signal of the temperature control device 27 of FIG. 11, the horizontal axis of FIG. 13 (a) can be the time (t) axis. In the TG curve shown in FIG. 13A, the weight W1 decreases between the temperature T1 and the temperature T2. From this, it can be seen that gas of weight W1 was generated from the sample 31 in this time zone. The gas generated here is not a single component gas but a mixed gas of benzene, toluene and xylene. Of course, the measurer cannot recognize at this point that the generated gas is that kind of gas.

ステップS33における質量分析データの測定により、測定開始から時間t経過したときのm/z値ごとのイオン強度I(m/z,t)が質量分析データとして測定される。次に、CPU14は、ステップS34において、質量分析データI(m/z,t)に基づいて図8に示すようなマススペクトルを作成する。このマススペクトルは、m/z値ごとのイオン強度を棒グラフによって示した線図である。このマススペクトルにより、測定したガスの中にm/z値=78、92、106の分子が、表示されているイオン強度に対応した量だけ存在していることが分かる。このマススペクトルは、必要に応じて図10の画像表示装置3の画面上に表示されたり、プリンタ4によって用紙等の上にプリントされ、測定者がそれらを確認できる。   By measuring the mass spectrometry data in step S33, the ion intensity I (m / z, t) for each m / z value when time t has elapsed from the start of measurement is measured as mass spectrometry data. Next, in step S34, the CPU 14 creates a mass spectrum as shown in FIG. 8 based on the mass analysis data I (m / z, t). This mass spectrum is a diagram showing ion intensity for each m / z value by a bar graph. From this mass spectrum, it can be seen that molecules having m / z values = 78, 92, and 106 are present in the measured gas in an amount corresponding to the displayed ion intensity. This mass spectrum is displayed on the screen of the image display device 3 in FIG. 10 as necessary, or printed on paper or the like by the printer 4 so that the measurer can check it.

一般に、マススペクトルによれば、分子をm/z値によって特定できるが、その分子の種類までは判断できない。本実施形態で言えば、測定されたガス中にm/z値=78、92、106の分子が存在することが分かるが、それらがベンゼン、トルエン、キシレンであることまでは判定できない。しかしながら、本実施形態では、測定対象の試料の中にベンゼン、トルエン、キシレンが含まれているらしいことが、分析開始前から予め認識されていたので、測定者が図8のマススペクトルを観察することにより、試料の中に目的分子成分であるベンゼン、トルエン、キシレンが間違いなく含まれていることを確認できる。こうして、測定者は目的分子成分の種類を判定、すなわち定性分析することができる。   In general, according to a mass spectrum, a molecule can be specified by an m / z value, but the type of the molecule cannot be determined. In this embodiment, it can be seen that there are molecules with m / z values = 78, 92, 106 in the measured gas, but it cannot be determined that they are benzene, toluene, xylene. However, in this embodiment, since it is recognized in advance from the start of analysis that the sample to be measured seems to contain benzene, toluene, and xylene, the measurer observes the mass spectrum of FIG. Thus, it can be confirmed that the target molecular components benzene, toluene and xylene are definitely included in the sample. In this way, the measurer can determine the type of the target molecular component, that is, perform qualitative analysis.

次に、ステップS35において、ステップS33で求めた質量分析データI(m/z,t)に基づいてm/z=78,92,106の分子のマスクロマトグラムを作成する。このマスクロマトグラムは、必要に応じて、例えば図9に示す線図として図10の画像表示装置3の画面上に表示されたり、プリンタ4によって用紙等の上にプリントされ、測定者がそれらを確認できる。本実施形態ではステップS34の定性分析により、これらの分子がそれぞれベンゼン、トルエン、キシレンであることが分かっている。   Next, in step S35, a mass chromatogram of molecules of m / z = 78, 92, 106 is created based on the mass analysis data I (m / z, t) obtained in step S33. The mass chromatogram is displayed on the screen of the image display device 3 in FIG. 10 as a diagram shown in FIG. 9, for example, or printed on paper or the like by the printer 4 as necessary. I can confirm. In the present embodiment, it is known from the qualitative analysis in step S34 that these molecules are benzene, toluene, and xylene, respectively.

図9に示すマスクロマトグラムを図13(a)に示したTG曲線に温度軸(横軸)の単位長さを合わせて重ね合わせると、図13(b)に示す合成図が得られる。CPU14は必要に応じてこの合成図を図10の画像表示装置3やプリンタ4によって表示できる。この合成図から明らかなように、TG曲線における重量の減少とマスクロマトグラムにおけるピーク波形とが時刻的に一致していることが分かる。   When the mass chromatogram shown in FIG. 9 is superimposed on the TG curve shown in FIG. 13A with the unit length of the temperature axis (horizontal axis) aligned, a composite diagram shown in FIG. 13B is obtained. The CPU 14 can display this composite diagram on the image display device 3 and the printer 4 in FIG. As is apparent from this composite diagram, it can be seen that the decrease in weight in the TG curve and the peak waveform in the mass chromatogram coincide with each other in time.

次に、ステップS36でm/z=78,92,106から1つが選択され、さらにステップS37でその分子に関して面積強度が計算によって求められ、さらにステップS38で当該分子のイオン化効率によってその面積強度が補正される。この補正は、各物質間で単位重量に対するイオン化率が異なっていることを補償するために行われるものである。面積強度の算出及びイオン化効率の補正はm/z=78,92,106の全ての分子に対して行われる(ステップS39)。   Next, in step S36, one of m / z = 78, 92, 106 is selected, and in step S37, the area intensity of the molecule is obtained by calculation, and in step S38, the area intensity is determined by the ionization efficiency of the molecule. It is corrected. This correction is performed in order to compensate that the ionization rate with respect to the unit weight differs among the substances. The calculation of the area intensity and the correction of the ionization efficiency are performed for all molecules of m / z = 78, 92, 106 (step S39).

次に、ステップS40において、各分子の存在量の演算、すなわち定量の演算が行われる。具体的には、ステップS36〜S39で求められたベンゼン、トルエン、キシレンの各成分についてのマスクロマトグラム上での面積強度の比率を算出し、ステップS32でTG装置19によって求めた発生ガスの総重量W1を、各成分の面積強度比率に基づいて各成分に割り振る。これにより、ベンゼン、トルエン、キシレンの各成分についての存在量(成分量、含有量)が計算によって正確に求められ、定量分析が完了する。   Next, in step S40, calculation of the abundance of each molecule, that is, calculation of quantification is performed. Specifically, the ratio of the area intensity on the mass chromatogram for each component of benzene, toluene, and xylene obtained in steps S36 to S39 is calculated, and the total amount of generated gas obtained by the TG device 19 in step S32. The weight W1 is assigned to each component based on the area intensity ratio of each component. Thereby, the abundance (component amount, content) for each component of benzene, toluene, and xylene is accurately obtained by calculation, and the quantitative analysis is completed.

本実施形態においては、図12のステップS33において、ソフトイオン化であるPI(光イオン化)によって得られたイオンに関して質量分析データを測定し、その質量分析データに基づいてマスクロマトグラム(図9参照)を作成し、そのマスクロマトグラムに基づいて各成分分子の成分量の判定を行った。ソフトイオン化はフラグメントイオンを生成することなく、親イオンだけを生成するイオン化であるので、作成されたマスクロマトグラムはベンゼン等といった成分分子のイオン強度を正確に反映しており、従って、最終的に求められた定量分析結果は、フラグメントイオンの発生を伴うEIを用いた分析に比べて、非常に正確で信頼性の高いものである。   In the present embodiment, in step S33 of FIG. 12, mass spectrometry data is measured for ions obtained by PI (photoionization) that is soft ionization, and a mass chromatogram (see FIG. 9) based on the mass analysis data. And the amount of each component molecule was determined based on the mass chromatogram. Since soft ionization is ionization that generates only parent ions without generating fragment ions, the created mass chromatogram accurately reflects the ionic strength of component molecules such as benzene. The obtained quantitative analysis results are very accurate and reliable as compared with the analysis using EI accompanied by generation of fragment ions.

また、本実施形態では、m/z値=78,92,106の各分子をGC−MSのように一旦トラップして分離してから質量分析を行うのではなく、測定ガスの発生時の1回の測定だけでm/z値=78,92,106の各分子の親イオンだけをPIによって正確に個別に分離して、各成分に関して定量分析を行うことにしたので、定量分析をリアルタイムで行うことができる。つまり、本実施形態の定量分析によれば、非常に正確で信頼性の高い定量分析をリアルタイムで行うことができる。   Further, in the present embodiment, each molecule of m / z value = 78, 92, 106 is not trapped and separated once as in GC-MS, and then mass analysis is performed. Since only the parent ion of each molecule of m / z value = 78, 92, 106 was accurately separated individually by PI and quantitative analysis was performed on each component, the quantitative analysis was performed in real time. It can be carried out. That is, according to the quantitative analysis of this embodiment, a very accurate and highly reliable quantitative analysis can be performed in real time.

図1〜図3に示した実施形態では検量線を用いて定量分析を行った。この検量線の作成処理は多数の標準試料を準備した上で行わなければならず、非常に面倒で長時間を要する処理である。これに対し、本実施形態では、検量線を用いることなく定量分析を行うことができるので、定量分析を簡単且つ短時間で行うことができる。   In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, quantitative analysis was performed using a calibration curve. This calibration curve creation process must be performed after preparing a large number of standard samples, which is very troublesome and requires a long time. On the other hand, in this embodiment, since quantitative analysis can be performed without using a calibration curve, quantitative analysis can be performed easily and in a short time.

(変形例)
上記の実施形態において、発生ガスに含まれる各成分分子間でイオン化効率が異なっていると、各成分分子をPIすなわちソフトイオン化した際に、仮に各成分の存在量が同じであってもイオン化された後のイオン量にバラツキが生じるおそれがある。上記実施形態では、種々の物質についてのイオン化効率の値を図10のデータテーブル39に予め記憶しておき、図12のステップS37においてマスクロマトグラムの面積強度を求めた後で、データテーブル39内のイオン化効率に基づいてその面積強度をステップS38において補正することにより、定量分析の精度を高めている。
(Modification)
In the above embodiment, if the ionization efficiency is different between each component molecule contained in the generated gas, when each component molecule is PI, that is, soft ionization, even if the abundance of each component is the same, it is ionized. There is a risk of variations in the amount of ions after. In the above embodiment, ionization efficiency values for various substances are stored in advance in the data table 39 of FIG. 10, and after obtaining the area intensity of the mass chromatogram in step S37 of FIG. The accuracy of quantitative analysis is improved by correcting the area intensity in step S38 based on the ionization efficiency.

なお、各種の分子に対するイオン化効率の値が文献値によって提供されていれば問題は無いが、物質の種類によってはイオン化効率の値が提供されていないものがある。このような物質に関しては、測定者においてイオン化効率を決めなければならない。このことに関して、図7に示す検量線の傾きがイオン化効率を示していることを既に説明した。イオン化効率が文献値等として与えられていない物質に関しては、まず初めに検量線に相当する線図(すなわち、その分子の存在量とその分子のマスクロマトグラム上での面積強度との関係を表した線図/以下、存在量−面積強度線図)を求め、その線図の傾きを知ることにより、その物質のイオン化効率を知ることができる。   In addition, there is no problem if the values of ionization efficiency for various molecules are provided by literature values, but there are some substances for which the value of ionization efficiency is not provided. For such materials, the ionizer must determine the ionization efficiency. In this regard, it has already been explained that the slope of the calibration curve shown in FIG. 7 indicates the ionization efficiency. For substances whose ionization efficiencies are not given as literature values etc., firstly, a diagram corresponding to a calibration curve (that is, the relationship between the abundance of the molecule and the area intensity on the mass chromatogram of the molecule is represented. The amount of ionization efficiency of the substance can be known by determining the abundance / area intensity diagram) and knowing the slope of the diagram.

ここで問題になるのは、イオン化効率を求めようとしている対象物質が常温(15〜30℃)で揮発性を有する場合であって、その対象物質それ自体を単体で所定の測定場所においてマスクロマトグラムを測定する場合である。既述の通り、検量線を求める際には、図9に示すようなマスクロマトグラムを対象物の存在量を異ならせて複数、作成する必要があるが、常温で揮発してしまう物質に関しては、マスクロマトグラムの横軸上で時刻ゼロの所で既にピーク波形が存在してしまい、ピーク波形の全体の面積強度を正確に算出することができないからである。   The problem here is when the target substance for which ionization efficiency is to be obtained is volatile at room temperature (15 to 30 ° C.), and the target substance itself is mass-chromatized at a predetermined measurement location. This is when measuring grams. As described above, when obtaining a calibration curve, it is necessary to create a plurality of mass chromatograms as shown in FIG. 9 with different amounts of target objects. This is because the peak waveform already exists at time zero on the horizontal axis of the mass chromatogram, and the total area intensity of the peak waveform cannot be accurately calculated.

この点に関して本発明者は考慮を重ねた。そしてその結果、揮発性物質のイオン化効率を存在量−面積強度線図(実質的に検量線)の傾きとして求める際には、重量が既知である揮発性物質をピンホール付き容器に収容した上で、ピンホールから出るガスをPIでイオン化してマスクロマトグラムのイオン面積強度を求めることが有効であることに想到した。このような容器は、例えば図14に示すように、有底で円筒形状の容器本体41に測定対象である揮発性物質42を入れ、ピンホール43を備えた蓋44を容器本体41の開口に固定することによって形成される。   The present inventor has repeatedly considered this point. As a result, when the ionization efficiency of the volatile substance is obtained as the slope of the abundance-area intensity diagram (substantially a calibration curve), a volatile substance having a known weight is contained in a container with a pinhole. Thus, the inventors came up with the idea that it is effective to obtain ion area intensity of mass chromatogram by ionizing the gas from the pinhole with PI. In such a container, for example, as shown in FIG. 14, a volatile substance 42 to be measured is placed in a bottomed cylindrical container body 41, and a lid 44 having a pinhole 43 is placed in the opening of the container body 41. It is formed by fixing.

この試料収容方法によれば、ピンホール付き容器に収容した揮発性物質は測定開始の当初は容器の外へ出ることは無く、ある程度の時間が経ってから容器の外へ出てPIによってイオン化され、イオン強度が測定される。従って、図9に示すようなマスクロマトグラム上でのピーク波形の全体が確実に得られ、正確な存在量−面積強度線図を得ることができ、これにより、常温で揮発性を有する物質について正確なイオン化効率を得ることができる。   According to this sample storage method, the volatile substance stored in the container with the pinhole does not go out of the container at the beginning of the measurement, and after a certain amount of time, goes out of the container and is ionized by PI. The ionic strength is measured. Accordingly, the entire peak waveform on the mass chromatogram as shown in FIG. 9 can be reliably obtained, and an accurate abundance-area intensity diagram can be obtained, whereby a substance having volatility at room temperature can be obtained. Accurate ionization efficiency can be obtained.

なお、ピンホールの大きさは、常温において重量変化が微小(常温において重量変化が3.0%/s以下)であるような大きさであることが望ましい。また、実験によれば、直径5mmの円筒形状の容器においピンホール直径は50μm程度であることが適切であった。   Note that the size of the pinhole is desirably such that the change in weight is small at room temperature (the change in weight is 3.0% / s or less at normal temperature). Also, according to experiments, it was appropriate that the pinhole diameter in a cylindrical container having a diameter of 5 mm was about 50 μm.

(第3実施形態)
図15は本発明に係るガス定量分析方法を実施できるガス定量分析装置のさらに他の実施形態を示している。本実施形態では、上述した各実施形態の場合とは異なって、測定対象である試料の中に含まれる成分分子の種類が測定者にとって全く分かっていないものとする。従って、第1実施形態(図1)及び第2実施形態(図10)とは異なって、精度の高い定性分析を行う必要がある。また、本実施形態では第2実施形態(図10)の場合と同様に検量線を用いることなく定量分析を行うものとする。また、本実施形態では、試料を加熱したときにその試料から発生するガスに含まれる分子の存在量(成分量、含有量)を特定、すなわち定量するものとする。
(Third embodiment)
FIG. 15 shows still another embodiment of a gas quantitative analysis apparatus capable of performing the gas quantitative analysis method according to the present invention. In this embodiment, unlike the above-described embodiments, it is assumed that the type of component molecules contained in the sample to be measured is not known to the measurer at all. Therefore, unlike the first embodiment (FIG. 1) and the second embodiment (FIG. 10), it is necessary to perform a highly accurate qualitative analysis. In this embodiment, the quantitative analysis is performed without using a calibration curve as in the case of the second embodiment (FIG. 10). In the present embodiment, the abundance (component amount, content) of molecules contained in the gas generated from the sample when the sample is heated is specified, that is, quantified.

なお、本実施形態のガス定量分析方法においても、種々の分子を含む試料を測定対象とできるのであるが、これからの説明では、理解を分かり易くするために、ベンゼン(m/z=78)、トルエン(m/z=92)、及びキシレン(m/z=106)の3つの分子を成分とする物質を測定対象とし、その物質の中に含まれている各成分分子の成分量を定量するものとする。既述の通り、測定者は、試料の中にベンゼン、トルエン、キシレンの3種類の成分分子が含まれていることを、全く認識していない。   In the gas quantitative analysis method of the present embodiment, a sample containing various molecules can be measured, but in the following description, in order to facilitate understanding, benzene (m / z = 78), A substance whose components are three molecules of toluene (m / z = 92) and xylene (m / z = 106) is measured, and the amount of each component molecule contained in the substance is quantified. Shall. As described above, the measurer does not recognize that the sample contains three kinds of component molecules of benzene, toluene, and xylene.

図15は本実施形態のガス定量分析装置1Cを示している。このガス定量分析装置1CはTG装置19、ソフトイオン化質量分析装置2、EI質量分析装置5、画像表示装置3、プリンタ4、入力装置6、及び制御装置7Cを有している。画像表示装置3、プリンタ4、及び入力装置6は、図1及び図10の実施形態で用いたものと同じである。ソフトイオン化質量分析装置2及びTG装置19は、図10の実施形態で用いたものと同じである。これらの同じ機器についての説明は省略することにする。   FIG. 15 shows a gas quantitative analyzer 1C of this embodiment. This gas quantitative analyzer 1C has a TG device 19, a soft ionization mass spectrometer 2, an EI mass analyzer 5, an image display device 3, a printer 4, an input device 6, and a control device 7C. The image display device 3, the printer 4, and the input device 6 are the same as those used in the embodiment of FIGS. The soft ionization mass spectrometer 2 and the TG device 19 are the same as those used in the embodiment of FIG. A description of these same devices will be omitted.

EI質量分析装置5は、例えば、図16に示すように、電子衝撃イオン化装置(以下、EI装置ということがある)49と、イオン分離装置51と、イオン強度検出装置52と、それらの動作を制御するMS制御装置53とを有している。イオン分離装置51及びイオン強度検出装置52は、それぞれ、ソフトイオン化質量分析装置2で用いたイオン分離装置11及びイオン強度検出装置12と同じ構成であるので、それらの説明は省略する。   For example, as shown in FIG. 16, the EI mass spectrometer 5 includes an electron impact ionization device (hereinafter also referred to as an EI device) 49, an ion separation device 51, an ion intensity detection device 52, and their operations. And an MS control device 53 for controlling. The ion separation device 51 and the ion intensity detection device 52 have the same configuration as the ion separation device 11 and the ion intensity detection device 12 used in the soft ionization mass spectrometer 2, respectively, and thus description thereof is omitted.

EI装置49は、導入されたガスを構成している分子をイオン化する装置である。このEI装置49は、例えば、分子に電子を衝突させて、分子中の電子を放出させることにより、イオンを生成する手法である。分子に当てる電子は、例えばフィラメントへ通電を行うことにより、そのフィラメントから熱電子として取り出すことができる。分子に対応するイオンは親イオン又は前駆イオンと呼ばれることがある。また、分子に電子を衝突させた際、分子が解裂することにより、広いm/z値範囲内でフラグメントイオンが親イオンと共に発生する。親イオンはガスを構成する分子の分子量に関連する情報を与え、フラグメントイオンは分子の構造に関する情報を与える。   The EI device 49 is a device that ionizes molecules constituting the introduced gas. The EI device 49 is a technique for generating ions by, for example, causing electrons to collide with molecules and emitting electrons in the molecules. The electrons applied to the molecules can be taken out as thermal electrons from the filament by energizing the filament, for example. Ions corresponding to molecules are sometimes referred to as parent ions or precursor ions. In addition, when electrons collide with the molecule, the molecule is cleaved to generate fragment ions together with the parent ion within a wide m / z value range. The parent ion gives information related to the molecular weight of the molecules that make up the gas, and the fragment ion gives information about the structure of the molecules.

ソフトイオン化質量分析装置2のソフトイオン化装置9のガス入力ポート及びEI質量分析装置5のEI装置49のガス入力ポートが、それぞれ、ガス搬送チューブ48によってTG装置19のガス排気ポート37につながれている。ガス搬送チューブ48は1本ずつのキャピラリチューブをガス排気ポート37とソフトイオン化装置9との間、及びガス排気ポート37とEI装置49との間に設けた構成であっても良いし、あるいは、ガスを2方向へ分岐して搬送できる構造を備えた1本のキャピラリチューブによって形成しても良い。   The gas input port of the soft ionization device 9 of the soft ionization mass spectrometer 2 and the gas input port of the EI device 49 of the EI mass spectrometer 5 are respectively connected to the gas exhaust port 37 of the TG device 19 by the gas transfer tube 48. . The gas transport tube 48 may have a configuration in which one capillary tube is provided between the gas exhaust port 37 and the soft ionization device 9 and between the gas exhaust port 37 and the EI device 49, or You may form with one capillary tube provided with the structure which can branch and convey gas to 2 directions.

TG装置19においては、試料31が加熱炉22によって所定の昇温プログラムに従って加熱されて昇温する。昇温する試料31がそれ自身の特性に従って熱的に変化(例えば、分解)すると、試料31に重量変化が発生し、同時に試料31からガスが発生する。TG装置19は天秤ビーム23を介して試料31の重量変化を測定する。試料31からガスが発生した場合、そのガスは、配管26によってガス供給源24から送り出されたキャリヤガスによって送り出され、ガス搬送チューブ48を通ってソフトイオン化装置9及びEI装置49へ搬送される。   In the TG device 19, the sample 31 is heated by the heating furnace 22 in accordance with a predetermined temperature raising program to raise the temperature. When the sample 31 to be heated is thermally changed (for example, decomposed) according to its own characteristics, a change in weight occurs in the sample 31 and gas is generated from the sample 31 at the same time. The TG device 19 measures the change in the weight of the sample 31 via the balance beam 23. When the gas is generated from the sample 31, the gas is sent out by the carrier gas sent from the gas supply source 24 through the pipe 26, and is transported to the soft ionization device 9 and the EI device 49 through the gas transport tube 48.

図15の制御装置7Cはコンピュータを用いて構成されている。具体的には、制御装置7Cは、CPU14と、メモリ16と、NIST(National Institute of Standards and Technology)テーブル17と、イオン化効率テーブル18とを有している。CPU14は、周知の通り、コンピュータによって種々の機能を実現させるための演算を行ったり、コンピュータ内の各種機器の動作の制御を行ったりする。メモリ16は種々の情報を所定の処理形式で記憶するための記憶媒体であり、機械式メモリや半導体メモリによって構成されている。メモリ16には、コンピュータの内部メモリであるRAM及びROMも含まれている。   The control device 7C in FIG. 15 is configured using a computer. Specifically, the control device 7C includes a CPU 14, a memory 16, a NIST (National Institute of Standards and Technology) table 17, and an ionization efficiency table 18. As is well known, the CPU 14 performs calculations for realizing various functions by a computer and controls operations of various devices in the computer. The memory 16 is a storage medium for storing various information in a predetermined processing format, and is configured by a mechanical memory or a semiconductor memory. The memory 16 also includes a RAM and a ROM that are internal memories of the computer.

NISTテーブル17は、各種の物質をEI処理によってイオン化した上で質量分析を行った場合のマススペクトルを記憶して成る周知のデータテーブルであり、混合物でない単一成分から成る化合物の130万件程度のマススペクトルが格納されている。例えば、図17に示すように、m/z値、化合物名、及びEIマススペクトルがそれぞれ対応付けられて記憶されている。図17では、例として、m/z=78、92、106に対応するデータ例を示している。   The NIST table 17 is a well-known data table that stores mass spectra when various substances are ionized by EI treatment and mass analysis is performed, and about 1.3 million compounds composed of a single component that is not a mixture. The mass spectrum of is stored. For example, as shown in FIG. 17, an m / z value, a compound name, and an EI mass spectrum are stored in association with each other. FIG. 17 shows an example of data corresponding to m / z = 78, 92, and 106 as an example.

例えば、図15において、入力装置6を操作してCPU14を通してNISTテーブル17へ(m/z)=78の化合物を検索すると、図18に示す検索結果が得られ、それが画像表示装置4の画面上に表示される。(m/z)=78を指示すると、図18の左欄46に示すように、図17のアルシン(Arsine)及びベンゼン(Benzene)を含む17種類の化合物が(m/z)=78に該当する化合物であるとしてリストアップされる。その他の(m/z)値に関しても、通常、複数の化合物がリストアップされる。   For example, in FIG. 15, when the input device 6 is operated to search for a compound of (m / z) = 78 in the NIST table 17 through the CPU 14, the search result shown in FIG. Displayed above. When (m / z) = 78 is designated, as shown in the left column 46 of FIG. 18, 17 types of compounds including Arsine and Benzene in FIG. 17 correspond to (m / z) = 78. To be listed as As for other (m / z) values, a plurality of compounds are usually listed.

図15のイオン化効率テーブル18には、例えば図19に示すように、種々の化合物のイオン化効率が(m/z)値別に記憶されている。これらの値は、予め実験によって求めたもの、あるいは文献値である。   In the ionization efficiency table 18 of FIG. 15, for example, as shown in FIG. 19, ionization efficiencies of various compounds are stored for each (m / z) value. These values are obtained in advance by experiments or are literature values.

以下、上記構成から成る装置によって行われる定量分析の流れを図20に基づいて説明する。この分析を行うにあたって、測定者は、検量線を予め作成しておく必要はない。測定者は、まず、分析対象の試料を図16のTG装置19の天秤ビーム23の先端の試料皿29の上に置く。そして、図15の入力装置6を操作して分析の開始を指示する。図20のステップS51において分析の開始が確認されると(ステップS51でYES)、CPU14はステップS52において図16のTG装置19にTG測定を行わせ、さらにステップS53において図16のソフトイオン化質量分析装置2及びEI質量分析装置5の両方に質量分析データの測定を行わせる。   Hereinafter, the flow of quantitative analysis performed by the apparatus having the above configuration will be described with reference to FIG. In performing this analysis, the measurer does not need to prepare a calibration curve in advance. First, the measurer places the sample to be analyzed on the sample plate 29 at the tip of the balance beam 23 of the TG device 19 of FIG. Then, the input device 6 in FIG. 15 is operated to instruct the start of analysis. When the start of analysis is confirmed in step S51 in FIG. 20 (YES in step S51), the CPU 14 causes the TG device 19 in FIG. 16 to perform TG measurement in step S52, and in step S53, soft ionization mass spectrometry in FIG. Both the apparatus 2 and the EI mass spectrometer 5 are caused to measure mass spectrometry data.

TG測定により、例えば図13のTG曲線が得られる。また、ステップS53における質量分析データの測定により、測定開始から時間t経過したときのm/z値ごとのイオン強度I(m/z,t)がソフトイオン化に基づいた質量分析データ及びEIに基づいた質量分析データの両方の形で測定される。周知の通り、ソフトイオン化に基づいた質量分析データはフラグメントイオン(解裂イオン)を含まない親イオンだけのデータであり、EIに基づいた質量分析データは親イオン及びフラグメントイオンの両方に関するデータである。   For example, a TG curve shown in FIG. 13 is obtained by the TG measurement. Further, by measuring the mass spectrometry data in step S53, the ion intensity I (m / z, t) for each m / z value when time t has elapsed from the start of measurement is based on the mass spectrometry data and EI based on soft ionization. Measured in both forms of mass spectrometry data. As is well known, mass analysis data based on soft ionization is data of only parent ions not including fragment ions (cleavage ions), and mass analysis data based on EI is data on both parent ions and fragment ions. .

次に、CPU14は、ステップS54において、ソフトイオン化に基づいた質量分析データI(m/z,t)及びEIに基づいた質量分析データI(m/z,t)の両方に基づいて定性分析を行う。この定性分析は、試料31に含まれる分子の種類を特定するための分析である。本実施形態では、試料31にベンゼン、トルエン、キシレンが含まれる場合を考えているが、この定性分析を行うことにより、初めて、それらの成分分子が特定される。本実施形態では、ソフトイオン化とEIの両方を用いることにより、非常に正確な定性分析を実現しているのであるが、この定性分析については後述する。 Next, in step S54, the CPU 14 qualifies based on both the mass analysis data I S (m / z, t) based on soft ionization and the mass analysis data I E (m / z, t) based on EI. Perform analysis. This qualitative analysis is an analysis for specifying the type of molecules contained in the sample 31. In this embodiment, the case where benzene, toluene, and xylene are included in the sample 31 is considered. However, by performing this qualitative analysis, the component molecules are specified for the first time. In this embodiment, very accurate qualitative analysis is realized by using both soft ionization and EI. This qualitative analysis will be described later.

上記の定性分析が完了した後、ステップS55において、ステップS53で求めたソフトイオン化に基づいた質量分析データI(m/z,t)に基づいてm/z=78,92,106の分子のマスクロマトグラムを作成する。このマスクロマトグラムは、必要に応じて、例えば図9に示す線図として図15の画像表示装置3の画面上に表示されたり、プリンタ4によって用紙等の上にプリントされ、測定者がそれらを確認できる。本実施形態ではステップS54の定性分析により、これらの分子がそれぞれベンゼン、トルエン、キシレンであることが分かっている。 After the above qualitative analysis is completed, in step S55, based on the mass spectrometry data I S (m / z, t) obtained in step S53, the molecules of m / z = 78, 92, 106 are analyzed. Create a mass chromatogram. The mass chromatogram is displayed on the screen of the image display device 3 in FIG. 15 as a diagram shown in FIG. 9, for example, or printed on paper or the like by the printer 4 as necessary. I can confirm. In this embodiment, it is known from the qualitative analysis in step S54 that these molecules are benzene, toluene, and xylene, respectively.

図9に示すマスクロマトグラムを図13(a)に示したTG曲線に温度軸(横軸)の単位長さを合わせて重ね合わせると、図13(b)に示す合成図が得られる。CPU14は必要に応じてこの合成図を図15の画像表示装置3やプリンタ4によって表示できる。この合成図から明らかなように、TG曲線における重量の減少とマスクロマトグラムにおけるピーク波形とが時刻的に一致していることが分かる。   When the mass chromatogram shown in FIG. 9 is superimposed on the TG curve shown in FIG. 13A with the unit length of the temperature axis (horizontal axis) aligned, a composite diagram shown in FIG. 13B is obtained. The CPU 14 can display this composite diagram on the image display device 3 and the printer 4 in FIG. 15 as necessary. As is apparent from this composite diagram, it can be seen that the decrease in weight in the TG curve and the peak waveform in the mass chromatogram coincide with each other in time.

次に、ステップS56でm/z=78,92,106から1つが選択され、さらにステップS57でその分子に関して面積強度が計算によって求められ、さらにステップS58で当該分子のイオン化効率によってその面積強度が補正される。この補正は、各物質間で単位重量に対するイオン化率が異なっていることを補償するために行われるものである。面積強度の算出及びイオン化効率の補正はm/z=78,92,106の全ての分子に対して行われる(ステップS59)。   Next, in step S56, one of m / z = 78, 92, 106 is selected, and in step S57, the area intensity for the molecule is obtained by calculation, and in step S58, the area intensity is determined by the ionization efficiency of the molecule. It is corrected. This correction is performed in order to compensate that the ionization rate with respect to the unit weight differs among the substances. The calculation of the area intensity and the correction of the ionization efficiency are performed for all molecules of m / z = 78, 92, 106 (step S59).

次に、ステップS60において、各成分分子の成分量の演算、すなわち定量の演算が行われる。具体的には、ステップS56〜S59で求められたベンゼン、トルエン、キシレンの各成分についてのマスクロマトグラム上での面積強度の比率を算出し、ステップS52でTG装置19によって求めた発生ガスの総重量W1を、各成分の面積強度比率に基づいて各成分に割り振る。これにより、ベンゼン、トルエン、キシレンの各成分についての存在量(成分量、含有量)が計算によって正確に求められ、定量分析が完了する。   Next, in step S60, calculation of the component amount of each component molecule, that is, calculation of quantification is performed. Specifically, the ratio of the area intensity on the mass chromatogram for each component of benzene, toluene, and xylene obtained in steps S56 to S59 is calculated, and the total amount of generated gas obtained by the TG device 19 in step S52. The weight W1 is assigned to each component based on the area intensity ratio of each component. Thereby, the abundance (component amount, content) for each component of benzene, toluene, and xylene is accurately obtained by calculation, and the quantitative analysis is completed.

本実施形態においては、図20のステップS53において、ソフトイオン化であるPIによって得られたイオンに関して質量分析データを測定し、その質量分析データに基づいてマスクロマトグラム(図9参照)を作成し、そのマスクロマトグラムに基づいて各成分分子の成分量の判定を行った。ソフトイオン化はフラグメントイオンを生成することなく、親イオンだけを生成するイオン化であるので、作成されたマスクロマトグラムはベンゼン等といった成分分子のイオン強度を正確に反映しており、従って、最終的に求められた定量分析結果は、フラグメントイオンの発生を伴うEIを用いた分析に比べて、非常に正確で信頼性の高いものである。   In the present embodiment, in step S53 of FIG. 20, mass spectrometry data is measured for ions obtained by PI that is soft ionization, and a mass chromatogram (see FIG. 9) is created based on the mass analysis data. Based on the mass chromatogram, the component amount of each component molecule was determined. Since soft ionization is ionization that generates only parent ions without generating fragment ions, the created mass chromatogram accurately reflects the ionic strength of component molecules such as benzene. The obtained quantitative analysis results are very accurate and reliable as compared with the analysis using EI accompanied by generation of fragment ions.

また、本実施形態では、m/z値=78,92,106の各分子をGC−MSのように一旦トラップして分離してから質量分析を行うのではなく、測定ガスの発生時の1回の測定だけでm/z値=78,92,106の各分子の親イオンだけをPIによって正確に個別に分離して、各成分に関して定量分析を行うことにしたので、定量分析をリアルタイムで行うことができる。つまり、本実施形態の定量分析によれば、非常に正確で信頼性の高い定量分析をリアルタイムで行うことができる。   Further, in the present embodiment, each molecule of m / z value = 78, 92, 106 is not trapped and separated once as in GC-MS, and then mass analysis is performed. Since only the parent ion of each molecule of m / z value = 78, 92, 106 was accurately separated individually by PI and quantitative analysis was performed on each component, the quantitative analysis was performed in real time. It can be carried out. That is, according to the quantitative analysis of this embodiment, a very accurate and highly reliable quantitative analysis can be performed in real time.

図1〜図3に示した実施形態では検量線を用いて定量分析を行った。この検量線の作成処理は多数の標準試料を準備した上で行わなければならず、非常に面倒で長時間を要する処理である。これに対し、本実施形態では、検量線を用いることなく定量分析を行うことができるので、定量分析を簡単且つ短時間で行うことができる。   In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, quantitative analysis was performed using a calibration curve. This calibration curve creation process must be performed after preparing a large number of standard samples, which is very troublesome and requires a long time. On the other hand, in this embodiment, since quantitative analysis can be performed without using a calibration curve, quantitative analysis can be performed easily and in a short time.

(第1の定性分析)
さて、次に、図20のステップS54で行われる定性分析について図21に示すフローチャートに基づいて第1の分析方法を説明する。なお、本定性分析が完了するまでは、試料31にそのような成分分子が含まれているかは、全く分かっていない。
(First qualitative analysis)
Now, the first analysis method will be described based on the flowchart shown in FIG. 21 for the qualitative analysis performed in step S54 of FIG. Until the qualitative analysis is completed, it is not known at all whether the sample 31 contains such component molecules.

図20のステップS54の定性分析が開始されると、ステップS53で測定したEI質量分析データI(m/z,t)に基づいて、例えば図22(a)に示すマススペクトルが求められる。ベンゼン、トルエン、キシレンの各成分のm/z値は、それぞれ、78、92、106であるが、EI処理に固有のフラグメントイオンが各成分の分子構造に応じて発生しており、広い範囲のm/z値にわたってイオンピークが現れている。他方、ステップS53で測定したソフトイオン化質量分析データI(m/z,t)に基づいて、例えば、図22(b)に示すマススペクトルが求められる。ソフトイオン化であるPIではフラグメントイオンが発生せず、親イオンのみが発生するので、(m/z)=78、92、106の3種類の親イオンが現れている。 When the qualitative analysis in step S54 in FIG. 20 is started, for example, a mass spectrum shown in FIG. 22A is obtained based on the EI mass spectrometry data I E (m / z, t) measured in step S53. The m / z values of each component of benzene, toluene, and xylene are 78, 92, and 106, respectively. Fragment ions unique to EI treatment are generated according to the molecular structure of each component, and are in a wide range. An ion peak appears over the m / z value. On the other hand, based on the soft ionization mass spectrometry data I S (m / z, t) measured in step S53, for example, a mass spectrum shown in FIG. 22B is obtained. Since PI, which is soft ionization, does not generate fragment ions but generates only parent ions, three types of parent ions (m / z) = 78, 92, and 106 appear.

図15のCPU14は、図21のステップS71において、図22(a)のEI測定データをファイル1に記憶する。また、ステップS72において、図22(b)のPI測定データをファイル2に記憶する。次に、CPU14は、ステップS73において、ファイル2に記憶された図22(b)のPI測定データから、発生ガスの(m/z)=78、92、106を判定し、さらに発生ガス数が3個であることを判定し、これらをメモリに記憶する。このとき、発生ガスの物質名までは分からない。さらに、CPU14は、ステップS74において、ファイル2に記憶された図22(b)のPI測定データから、発生ガスの成分分子のイオン強度比dを判定する。本実施形態では、(m/z)=78、92、106のイオン強度比dが、それぞれ、50、100、75であった。イオン強度比は、とりもなおさず、各成分分子の混合物全体に対する濃度比である。   The CPU 14 in FIG. 15 stores the EI measurement data in FIG. 22A in the file 1 in step S71 in FIG. In step S72, the PI measurement data shown in FIG. Next, in step S73, the CPU 14 determines (m / z) = 78, 92, 106 of the generated gas from the PI measurement data of FIG. It is determined that there are three, and these are stored in the memory. At this time, the substance name of the generated gas is unknown. Further, in step S74, the CPU 14 determines the ion intensity ratio d of the component molecules of the generated gas from the PI measurement data of FIG. 22B stored in the file 2. In this embodiment, the ion intensity ratios d of (m / z) = 78, 92, and 106 were 50, 100, and 75, respectively. The ionic strength ratio is a concentration ratio with respect to the whole mixture of each component molecule.

次に、CPU14は、ステップS75において、3つの(m/z)のうちの最も小さいもの「78」を選定し、さらにステップS76において、このイオン種のNISTデータをNISTテーブル17から参照用マススペクトルデータとして読み出す。このとき、NISTテーブル17からは、図23(a)に示すベンゼンのマススペクトル(m/z=78)を含み、それ以外にも(m/z)=78と判定した多数の化合物が検索される。   Next, in step S75, the CPU 14 selects “78”, which is the smallest of the three (m / z), and in step S76, the NIST data of this ion species is obtained from the NIST table 17 as a reference mass spectrum. Read as data. At this time, the NIST table 17 is searched for a large number of compounds determined to have (m / z) = 78, including the benzene mass spectrum (m / z = 78) shown in FIG. The

次に、ステップS77において、読み出された多数の参照用データに(m/z)=78に相当するイオン強度比dを掛ける。これは、NISTデータが規格化された値である一方で、実際の発生ガスでは図22(b)に示すように各分子成分間で強度が異なっているので、その強度差を補償するために行われるものである。   Next, in step S77, the read reference data are multiplied by the ion intensity ratio d corresponding to (m / z) = 78. This is a standardized value of the NIST data, but in the actual generated gas, the intensity differs between the molecular components as shown in FIG. 22 (b), so that the intensity difference is compensated. Is to be done.

次に、ステップS78において、図15のイオン化率テーブル18から(m/z)=78の物質のイオン化効率IZを読出し、さらにステップS79でそのイオン化効率をNISTデータに掛ける。これは、NISTデータが規格化された値である一方で、実際の発生ガス内の各分子間ではイオン化効率が異なっているので、その相違を補償するために行われるものである。   Next, in step S78, the ionization efficiency IZ of the substance of (m / z) = 78 is read from the ionization rate table 18 of FIG. 15, and the ionization efficiency is multiplied by NIST data in step S79. This is performed to compensate for the difference in the ionization efficiency between the molecules in the actual generated gas, while the NIST data is a standardized value.

以上により、(m/z)=78の分子に関する参照用データが生成され、これらのデータはファイル3に記憶される。そして、ステップS73でメモリ1内に記憶された(m/z)のうち、処理が終わった(m/z)=78を除去する(ステップS80)。そして、ステップS81において、全ての成分分子について処理が終わったかどうかを判定し、終わっていなければ(ステップS81でNO)、ステップS75へ戻って、残りの(m/z)=92、106について、参照用EIデータ(ステップS79)を生成する処理を繰り返す。   As described above, the reference data regarding the molecule of (m / z) = 78 is generated, and these data are stored in the file 3. Then, among the (m / z) stored in the memory 1 in step S73, (m / z) = 78 where the processing is completed is removed (step S80). In step S81, it is determined whether or not processing has been completed for all component molecules. If not (NO in step S81), the process returns to step S75, and the remaining (m / z) = 92 and 106 are The process of generating the reference EI data (step S79) is repeated.

なお、これらの処理においては、図23(b)に示す(m/z)=92のトルエン及びその他の(m/z)=92に相当する分子に対して処理が行われる。そして、さらには、図24(a)に示す(m/z)=106のキシレン及びその他の(m/z)=106に相当する分子に対して処理が行われる。そして、最後の(m/z)までの処理が終わると、ステップS79のファイル3内には、(m/z)=78、92、106に対応した全ての参照用EIデータが蓄積されている。   In these treatments, treatment is performed on toluene corresponding to (m / z) = 92 and other molecules corresponding to (m / z) = 92 shown in FIG. Further, processing is performed on xylene with (m / z) = 106 and other molecules corresponding to (m / z) = 106 shown in FIG. When the processing up to the last (m / z) is completed, all the reference EI data corresponding to (m / z) = 78, 92, 106 are accumulated in the file 3 in step S79. .

その後、CPU14は、ステップS82において、ステップS79のファイル3内に蓄積された(m/z)=78、92、106の3種類のEIデータを1つずつ合成する。その合成結果は、例えば、図24(b)に示すようなマススペクトルとなる。その後、その合成EIデータをステップS71でファイル1に記憶したEI測定データ(図22(a)参照)と比較する。具体的には、(m/z)及びイオン強度とを周知の所定のアルゴリズムに従って比較してヒット率%を演算する。そして、そのヒット率%が所定の値以上である場合に、そのときの合成EIデータを構成している3種の物質名及び混合比を、分析結果又は分析結果候補として決定する。   Thereafter, in step S82, the CPU 14 synthesizes three types of EI data (m / z) = 78, 92, and 106 stored in the file 3 in step S79 one by one. The synthesis result is, for example, a mass spectrum as shown in FIG. Thereafter, the synthesized EI data is compared with the EI measurement data (see FIG. 22A) stored in the file 1 in step S71. Specifically, the hit rate% is calculated by comparing (m / z) and ionic strength according to a known algorithm. When the hit rate% is equal to or higher than a predetermined value, the names of the three substances and the mixing ratios constituting the synthetic EI data at that time are determined as analysis results or analysis result candidates.

以上のように、本実施形態によれば、発生ガス内の親イオンを推定し(ステップS73)、推定した親イオンのNISTデータを読出し(ステップS75〜S81)、読み出した成分分子ごとのNISTデータを合成した上でその合成データをEI測定データと比較する(ステップ82〜84)、という処理を繰り返すことにより、EI測定データに含まれた分子を判定することにした。   As described above, according to the present embodiment, the parent ion in the generated gas is estimated (step S73), the NIST data of the estimated parent ion is read (steps S75 to S81), and the read NIST data for each component molecule. Then, the synthesis data is compared with the EI measurement data (steps 82 to 84) to repeat the process of determining the molecules contained in the EI measurement data.

この方法によれば、測定によって得られたEI測定データを膨大なNISTデータと直接的に検索するのではなく、PI測定データによって得られた分子量及び発生ガス数のデータを有効に活用してNISTデータを予め絞り込んだ状態でEI測定データと比較するものである。このため、最終的に得られる判定結果は非常に正確であり、演算の対象となるデータ数を大きく減じることができ、しかも、メモリ容量及び演算処理時間を大きく低減することができる。   According to this method, the EI measurement data obtained by measurement is not directly searched with a large amount of NIST data, but the molecular weight and generated gas number data obtained by PI measurement data are effectively used to perform NIST. The data is compared with the EI measurement data in a state where the data is narrowed down in advance. Therefore, the determination result finally obtained is very accurate, the number of data to be calculated can be greatly reduced, and the memory capacity and calculation processing time can be greatly reduced.

(第2の定性分析)
次に、図20のステップS54で行われる定性分析について図25に示すフローチャートに基づいて第2の分析方法を説明する。図21に示した第1の定性分析において説明したように、図15において、EI質量分析装置5によってEI測定データ(図22(a)参照)が得られる。また、PI質量分析装置2によってPI測定データ(図22(b)参照)が得られる。EI測定データはフラグメントイオンを含んでおり、PI測定データはフラグメントイオンのない親イオンのみを含んでいる。
(Second qualitative analysis)
Next, the second analysis method will be described based on the flowchart shown in FIG. 25 for the qualitative analysis performed in step S54 of FIG. As described in the first qualitative analysis shown in FIG. 21, EI measurement data (see FIG. 22A) is obtained by the EI mass spectrometer 5 in FIG. In addition, PI measurement data (see FIG. 22B) is obtained by the PI mass spectrometer 2. The EI measurement data includes fragment ions, and the PI measurement data includes only parent ions without fragment ions.

図15のCPU14は、図25のステップS101において、図22(a)のEI測定データをファイル1に記憶する。また、ステップS102において、図22(b)のPI測定データをファイル2に記憶する。次に、CPU14は、ステップS103において、ファイル2に記憶された図22(b)のPI測定データから、発生ガスの(m/z)=78、92、106を判定し、さらに発生ガス数が3個であることを判定し、これらをメモリに記憶する。このとき、発生ガスの物質名までは分からない。さらに、CPU14は、ステップS104において、ファイル2に記憶された図22(b)のPI測定データから、発生ガスの成分分子のイオン強度比dを判定する。本実施形態では、(m/z)=78、92、106のイオン強度比dが、それぞれ、50、100、75であった。イオン強度比は、とりもなおさず、各成分分子の混合物全体に対する濃度比である。   The CPU 14 in FIG. 15 stores the EI measurement data in FIG. 22A in the file 1 in step S101 in FIG. In step S102, the PI measurement data shown in FIG. Next, in step S103, the CPU 14 determines (m / z) = 78, 92, 106 of the generated gas from the PI measurement data of FIG. It is determined that there are three, and these are stored in the memory. At this time, the substance name of the generated gas is unknown. Further, in step S104, the CPU 14 determines the ionic strength ratio d of the component molecules of the generated gas from the PI measurement data of FIG. 22B stored in the file 2. In this embodiment, the ion intensity ratios d of (m / z) = 78, 92, and 106 were 50, 100, and 75, respectively. The ionic strength ratio is a concentration ratio with respect to the whole mixture of each component molecule.

次に、CPU14は、ステップS105において、3つの(m/z)のうちの最も小さいもの78を選定し、さらにステップS106において、このイオン種のNISTデータをNISTテーブル17から参照用マススペクトルデータとして読み出す。このとき、NISTテーブル17からは、図23(a)に示すベンゼンのマススペクトル(m/z=78)を含み、それ以外にも(m/z)=78と判定した多数の化合物が検索される。   Next, in step S105, the CPU 14 selects the smallest one of the three (m / z) 78, and in step S106, the NIST data of this ion species is used as reference mass spectrum data from the NIST table 17. read out. At this time, the NIST table 17 is searched for a large number of compounds determined to have (m / z) = 78, including the benzene mass spectrum (m / z = 78) shown in FIG. The

次に、ステップS107において、読み出された多数の参照用データに(m/z)=78に相当するイオン強度比dを掛ける。これは、NISTデータが規格化された値である一方で、実際の発生ガスでは図22(b)に示すように各分子成分間で強度が異なっているので、その強度差を補償するために行われるものである。   Next, in step S107, the read-out reference data are multiplied by the ion intensity ratio d corresponding to (m / z) = 78. This is a standardized value of the NIST data, but in the actual generated gas, the intensity differs between the molecular components as shown in FIG. 22 (b), so that the intensity difference is compensated. Is to be done.

次に、ステップS108において、図15のイオン化効率テーブル18から(m/z)=78の物質のイオン化率IZを読出し、さらにステップS109でそのイオン化効率をNISTデータに掛ける。これは、NISTデータが規格化された値である一方で、実際の発生ガス内の各分子間ではイオン化効率が異なっているので、その相違を補償するために行われるものである。   Next, in step S108, the ionization rate IZ of the substance of (m / z) = 78 is read from the ionization efficiency table 18 of FIG. 15, and the ionization efficiency is multiplied by NIST data in step S109. This is performed to compensate for the difference in the ionization efficiency between the molecules in the actual generated gas, while the NIST data is a standardized value.

以上により、(m/z)=78の分子に関する参照用データが生成され、これらのデータはファイル3に記憶される。そして、ステップS103でメモリ1内に記憶された(m/z)のうち、処理が終わった(m/z)=78を除去する(ステップS110)。そして、ステップS111において、(m/z)=78の分子に関する複数の参照用データの個々についての、ステップS101のファイル1に記憶されたEI測定データに対するヒット率を演算する。このヒット率は、(m/z)及びイオン強度に関して参照用データとEI測定データとを周知の所定のアルゴリズムに従って比較して演算される。複数の参照用データの中に所定のヒット率以上のヒット率のものがあれば、その化合物名をステップS113においてファイル4に記憶する。   As described above, the reference data regarding the molecule of (m / z) = 78 is generated, and these data are stored in the file 3. Then, among the (m / z) stored in the memory 1 in step S103, (m / z) = 78 where the processing is completed is removed (step S110). In step S111, the hit rate for the EI measurement data stored in the file 1 in step S101 is calculated for each of the plurality of reference data regarding the molecule of (m / z) = 78. The hit rate is calculated by comparing the reference data and the EI measurement data according to a known algorithm with respect to (m / z) and ionic strength. If a plurality of reference data has a hit rate equal to or higher than a predetermined hit rate, the compound name is stored in the file 4 in step S113.

この検索処理を(m/z)=78で読み出された全ての化合物に対して行い、それが終了したときには、ステップS114において、ファイル4に記憶された全てのヒット化合物のマススペクトルをステップS101のファイル1内のEI測定データから減算する。これにより、残りの(m/z)=92、106に対応した化合物に対して検索処理を行う際の参照用データの数を絞り込むことができる。   This search process is performed for all the compounds read out at (m / z) = 78, and when the search is completed, the mass spectra of all the hit compounds stored in the file 4 are obtained in step S101 in step S114. Subtract from the EI measurement data in file 1. Thereby, it is possible to narrow down the number of reference data when performing search processing for the compounds corresponding to the remaining (m / z) = 92,106.

一般に、マススペクトルの検索アルゴリズムは、イオン強度の高い信号と分子量の大きい信号を用いてプロファイルフィッティングするため、混合ガスの場合、分子量の小さい成分は、大きい分子のフラグメントと区別し難くなり、定性することが難しい。これに対し本実施形態のように、(m/z)の小さい分子から順に検索処理を行うことにすれば、従来は分子量が小さいが故に検索にかかり難かった分子成分を確実に検査対象にすることができるようになる。   Generally, mass spectrum search algorithms perform profile fitting using signals with high ionic strength and signals with high molecular weight, so in the case of mixed gases, components with low molecular weight are difficult to distinguish from fragments of large molecules and are qualitative. It is difficult. On the other hand, if the search process is performed in order from the molecule with the smallest (m / z) as in the present embodiment, the molecular component that has conventionally been difficult to perform the search due to the low molecular weight is surely to be inspected. Will be able to.

以上により(m/z)=78の分子に関する検索が終わってその結果がファイル4に記憶された後、残りの(m/z)=92、106の分子に対しても同様にして検索が行われ(ステップS115でNO〜S114)、その結果、ファイル4内にヒット率が高い(m/z)=92、106の分子が記憶される。そして、全ての成分分子に対する検索処理が終わった後(ステップS115でYES)、ステップ116において、ファイル4内に記憶されている分子名及び混合比を分析結果又は分析結果候補として決定する。   As described above, after the search for the molecule of (m / z) = 78 is completed and the result is stored in the file 4, the search is similarly performed for the remaining molecules of (m / z) = 92 and 106. (NO in step S115 to S114) As a result, molecules having a high hit rate (m / z) = 92, 106 are stored in the file 4. After the search process for all the component molecules is completed (YES in step S115), in step 116, the molecule name and the mixture ratio stored in the file 4 are determined as analysis results or analysis result candidates.

以上のように、本実施形態によれば、発生ガス内の親イオンを推定し(ステップS103)、推定した親イオンのNISTデータを読出し(ステップS105〜S110)、読み出した成分分子ごとのNISTデータをEI測定データと比較する(ステップ111)、という処理を繰り返すことにより、EI測定データに含まれた成分分子が何であるかを判定することにした。   As described above, according to the present embodiment, the parent ion in the generated gas is estimated (step S103), the NIST data of the estimated parent ion is read (steps S105 to S110), and the read NIST data for each component molecule. By repeating the process of comparing the EI measurement data with the EI measurement data (step 111), it was decided to determine what the component molecules included in the EI measurement data were.

この方法によれば、測定によって得られたEI測定データを膨大なNISTデータと直接的に検索するのではなく、PI測定データによって得られた分子量及び発生ガス数のデータを有効に活用してNISTデータを予め絞り込んだ状態でEI測定データと比較するものである。このため、最終的に得られる判定結果は非常に正確であり、演算の対象となるデータ数を大きく減じることができ、しかも、メモリ容量及び演算処理時間を大きく低減することができる。   According to this method, the EI measurement data obtained by measurement is not directly searched with a large amount of NIST data, but the molecular weight and generated gas number data obtained by PI measurement data are effectively used to perform NIST. The data is compared with the EI measurement data in a state where the data is narrowed down in advance. Therefore, the determination result finally obtained is very accurate, the number of data to be calculated can be greatly reduced, and the memory capacity and calculation processing time can be greatly reduced.

(第4実施形態)
図26は本発明に係るガス定量分析方法及びその装置のさらに他の実施形態を示している。ここに示すガス定量分析装置1Dが図15に示したガス定量分析装置1Cと異なる点は、質量分析装置55に改変を加えたことであり、以下に詳しく説明する。なお、図15の実施形態と同じ部材は同じ符号で示すことにして、その説明は省略することにする。
(Fourth embodiment)
FIG. 26 shows still another embodiment of the gas quantitative analysis method and apparatus according to the present invention. The gas quantitative analyzer 1D shown here is different from the gas quantitative analyzer 1C shown in FIG. 15 in that the mass spectrometer 55 has been modified and will be described in detail below. Note that the same members as those in the embodiment of FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図15に示したガス定量分析装置1Cにおいては、EI質量分析装置5とソフトイオン化質量分析装置2とをそれぞれ別々の装置として設置した。これに対し、本実施形態では、EI質量分析装置とソフトイオン化質量分析装置とを1つの質量分析装置55によって構成している。図27はTG装置19及び質量分析装置55を詳細に示している。図27に示す構成は、国際公開WO2007/108211パンフレットの図6に開示された構成と略同様である。TG装置19は図16に示したTG装置19と同じ構成を有しているので、説明を省略する。   In the gas quantitative analyzer 1C shown in FIG. 15, the EI mass spectrometer 5 and the soft ionization mass spectrometer 2 are installed as separate apparatuses. On the other hand, in this embodiment, the EI mass spectrometer and the soft ionization mass spectrometer are configured by one mass spectrometer 55. FIG. 27 shows the TG device 19 and the mass spectrometer 55 in detail. The configuration shown in FIG. 27 is substantially the same as the configuration disclosed in FIG. 6 of the international publication WO2007 / 108211 pamphlet. The TG device 19 has the same configuration as the TG device 19 shown in FIG.

質量分析装置55は、分析室R1を形成するケーシング58と、分析室R1内に設けられたイオン化装置59と、イオン分離手段としての四重極フィルタ61と、イオン検出装置62と、MS制御装置63とを有する。MS制御装置63は、イオン化装置59、四重極フィルタ61、及びイオン検出装置62の各要素の動作を制御する。また、MS制御装置63の中にはイオン検出装置62によって検出されたイオンの強度を演算するエレクトロメータが含まれている。   The mass spectrometer 55 includes a casing 58 that forms the analysis chamber R1, an ionization device 59 provided in the analysis chamber R1, a quadrupole filter 61 as ion separation means, an ion detection device 62, and an MS control device. 63. The MS control device 63 controls the operation of each element of the ionization device 59, the quadrupole filter 61, and the ion detection device 62. Further, the MS control device 63 includes an electrometer that calculates the intensity of ions detected by the ion detection device 62.

ケーシング58にはターボ分子ポンプ67及びロータリーポンプ68が付設されている。ロータリーポンプ68は分析室R1内の圧力を粗く減圧し、ターボ分子ポンプ67はロータリーポンプ68によって粗く減圧された分析室R1内を真空状態又はそれに近い減圧状態へとさらに減圧する。   A turbo molecular pump 67 and a rotary pump 68 are attached to the casing 58. The rotary pump 68 roughly depressurizes the pressure in the analysis chamber R1, and the turbo molecular pump 67 further depressurizes the analysis chamber R1 roughly depressurized by the rotary pump 68 to a vacuum state or a pressure reduction state close thereto.

四重極フィルタ61は、周知の通り、4つの棒状電極を有する。周波数が経時的に変化する高周波交流電圧と所定の大きさの直流電圧とが重畳された状態の走査用電圧がこれらの電極に印加される。この高周波走査用電圧が四重極に印加されることにより、それらの四重極の間を通過するイオンが分子のm/z値ごとに分離され、分離されたそのイオンが後段のイオン検出装置62へ送られる。   As is well known, the quadrupole filter 61 has four rod-shaped electrodes. A scanning voltage in a state where a high-frequency AC voltage whose frequency changes with time and a DC voltage of a predetermined magnitude are superimposed is applied to these electrodes. By applying the high-frequency scanning voltage to the quadrupole, ions passing between the quadrupoles are separated for each m / z value of the molecule, and the separated ions are detected at the subsequent stage. 62.

イオン検出装置62は、イオン偏向器及び電子増倍管(いずれも図示せず)を有する。四重極フィルタ61によって選択されたイオンはイオン偏向器によって電子増倍管へ集められた上で電気信号として出力され、その信号がエレクトロメータによって計数されてイオン強度信号として出力される。   The ion detector 62 has an ion deflector and an electron multiplier (both not shown). Ions selected by the quadrupole filter 61 are collected by an ion deflector into an electron multiplier and output as an electrical signal. The signal is counted by an electrometer and output as an ion intensity signal.

イオン化装置59は、光放出手段としてのPI(Photo-ionization)用ランプ64と、EI(Electron Ionization)装置65とを有する。ランプ64はケーシング58を貫通した状態でそのケーシング58に固定されている。その固定部は封止部材によって気密に封止されている。ランプ64の光放射面はEI装置65に対向している。また、ランプ64の光放射面と反対側の端部はケーシング58の外側に位置している。   The ionization device 59 has a PI (Photo-ionization) lamp 64 as an optical emission means and an EI (Electron Ionization) device 65. The lamp 64 passes through the casing 58 and is fixed to the casing 58. The fixed portion is hermetically sealed by a sealing member. The light emitting surface of the lamp 64 faces the EI device 65. The end of the lamp 64 opposite to the light emission surface is located outside the casing 58.

EI装置65は、通電によって電子を放出する電子発生手段としてのフィラメント(図示せず)と、そのフィラメントを包囲する外部電極(図示せず)と、その外部電極と対を成す内部電極(図示せず)とを有する。外部電極及び内部電極は共にランプ64からの光を透過可能な構造、例えば、網状、螺旋状、透光性部材を用いた構造になっている。   The EI device 65 includes a filament (not shown) as electron generating means for emitting electrons when energized, an external electrode (not shown) surrounding the filament, and an internal electrode (not shown) paired with the external electrode. Z). Both the external electrode and the internal electrode have a structure capable of transmitting light from the lamp 64, for example, a structure using a net-like shape, a spiral shape, or a translucent member.

EI装置65内において、フィラメントに通電が成されると熱電子が発生し、外部電極と内部電極とに印加された電圧によりその熱電子が加速される。EI装置65の内部にガスが導入されれば、熱電子の衝突によりそのガスがイオン化される。他方、ランプ64が点灯すると、EI装置65の内部に導入されたガスが光によってソフトイオン化される。フィラメントへの通電を所定時間行い、その後、通電を止めてランプ64を所定時間点灯させれば、1回のガス導入に対してEI及びソフトイオン化の両方を行うことができる。また、フィラメントへの通電及び遮電とランプ64の点灯及び消灯とを所定時間内で短時間で交互に繰り返すことによっても、1回のガス導入に対してEI及びソフトイオン化の両方を行うことができる。   In the EI device 65, when energization is performed on the filament, thermoelectrons are generated, and the thermoelectrons are accelerated by a voltage applied to the external electrode and the internal electrode. If a gas is introduced into the EI device 65, the gas is ionized by the collision of thermionic electrons. On the other hand, when the lamp 64 is lit, the gas introduced into the EI device 65 is soft ionized by light. If energization of the filament is performed for a predetermined time, and then the power is stopped and the lamp 64 is lit for a predetermined time, both EI and soft ionization can be performed for one gas introduction. Moreover, both EI and soft ionization can be performed for one gas introduction by alternately repeating energization / interruption of the filament and turning on / off the lamp 64 within a predetermined time in a short time. it can.

TG装置19のガス排気ポート37と質量分析装置55のイオン化装置59のガス入力ポートとがガス搬送チューブ69によってつながれている。このガス搬送チューブ69は図11のガス搬送チューブ38と同じものであり、例えばキャピラリチューブによって形成されている。TG装置19のケーシング21の内部の試料室R0は大気圧であり、イオン化装置59の内部のイオン化領域は真空又はそれに近い減圧状態になっている。ガス搬送チューブ69はチューブの軸方向の長さと管の内径とを調整することによって、試料室R0とイオン化領域との間の圧力差を維持している。   The gas exhaust port 37 of the TG device 19 and the gas input port of the ionization device 59 of the mass spectrometer 55 are connected by a gas transfer tube 69. This gas transfer tube 69 is the same as the gas transfer tube 38 of FIG. 11, and is formed of, for example, a capillary tube. The sample chamber R0 inside the casing 21 of the TG device 19 is at atmospheric pressure, and the ionization region inside the ionization device 59 is in a vacuum or a reduced pressure state close thereto. The gas transfer tube 69 maintains the pressure difference between the sample chamber R0 and the ionization region by adjusting the axial length of the tube and the inner diameter of the tube.

図26の制御装置7Dの構成は基本的には図15の実施形態で用いた制御装置7Cと同じである。図26のCPU14及び定量分析プログラムによって実行される制御の流れは基本的に図20に示した先の実施形態の場合と同じである。異なっているのは、ソフトイオン化質量分析装置2とEI質量分析装置5の制御方法である。図15の実施形態では、ソフトイオン化質量分析装置2とEI質量分析装置5とがそれぞれ別体に設けられていたので、それらは互いに独立して制御されていた。これに対し、図27に示す本実施形態では、PI用ランプ64とEI装置65とによって共通のイオン化領域が形成されているので、両者を全く同一のタイミングで作動させることはできない。   The configuration of the control device 7D of FIG. 26 is basically the same as the control device 7C used in the embodiment of FIG. The flow of control executed by the CPU 14 and quantitative analysis program in FIG. 26 is basically the same as in the previous embodiment shown in FIG. What is different is the control method of the soft ionization mass spectrometer 2 and the EI mass spectrometer 5. In the embodiment of FIG. 15, since the soft ionization mass spectrometer 2 and the EI mass spectrometer 5 are provided separately from each other, they are controlled independently of each other. On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 27, since a common ionization region is formed by the PI lamp 64 and the EI device 65, they cannot be operated at exactly the same timing.

従って、PI用ランプ64によるPIと、EI装置65によるEIとを互いにタイミングずらせて行う。例えば、所定の長さのイオン化処理時間の初めにPI又はEIの一方を実施し、残りの時間でPI又はEIの他方を実施するという制御が考えられる。他方、PIとEIとを短時間ずつ交互に繰り返すという制御も考えられる。本実施形態によれば、試料31から発生するガスが少量であっても、PI(すなわちソフトイオン化)に基づいた質量分析と、EIに基づいた質量分析とを正確に行うことができる。   Therefore, the PI by the PI lamp 64 and the EI by the EI device 65 are performed while being shifted from each other. For example, a control is conceivable in which one of PI and EI is performed at the beginning of a predetermined length of ionization treatment time, and the other of PI or EI is performed in the remaining time. On the other hand, the control of alternately repeating PI and EI for a short time can be considered. According to the present embodiment, even if the amount of gas generated from the sample 31 is small, mass analysis based on PI (that is, soft ionization) and mass analysis based on EI can be accurately performed.

本発明に係るガス定量分析装置の一実施形態を示す回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram showing an embodiment of a gas quantitative analysis apparatus according to the present invention. 図1の主要部の構造図である。FIG. 2 is a structural diagram of a main part of FIG. 1. 本発明に係るガス定量分析方法の一実施形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows one Embodiment of the gas quantitative analysis method which concerns on this invention. 標準試料の模式図である。It is a schematic diagram of a standard sample. マスクロマトグラムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a mass chromatogram. 面積強度の計算例を示す図である。It is a figure which shows the example of calculation of area intensity. 検量線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a calibration curve. マススペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a mass spectrum. 図8のマススペクトルに対応するマスクロマトグラムを示す図である。It is a figure which shows the mass chromatogram corresponding to the mass spectrum of FIG. 本発明に係るガス定量分析装置の他の実施形態を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows other embodiment of the gas quantitative analysis apparatus which concerns on this invention. 図10の主要部の構造図である。FIG. 11 is a structural diagram of a main part of FIG. 10. 本発明に係るガス定量分析方法の他の実施形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows other embodiment of the gas quantitative analysis method which concerns on this invention. TG曲線及びTG曲線とマスクロマトグラムの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a TG curve and a TG curve, and a mass chromatogram. 試料容器の一例を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows an example of a sample container. 本発明に係るガス定量分析装置のさらに他の実施形態を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows other embodiment of the gas quantitative analysis apparatus which concerns on this invention. 図15の主要部の構造図である。FIG. 16 is a structural diagram of a main part of FIG. 15. データベース内の情報の記憶例を示す図である。It is a figure which shows the example of a memory | storage of the information in a database. 図17の情報の表示例を示す図である。It is a figure which shows the example of a display of the information of FIG. 他のデータベース内の情報の記憶例を示す図である。It is a figure which shows the example of a memory | storage of the information in another database. 本発明に係るガス定量分析方法のさらに他の実施形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows other embodiment of the gas quantitative analysis method which concerns on this invention. 図20の主要工程の一例のフローチャートである。It is a flowchart of an example of the main processes of FIG. EI測定データ及びPI測定データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of EI measurement data and PI measurement data. データベースに記憶されたマススペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the mass spectrum memorize | stored in the database. データベースに記憶されたマススペクトル及びそれを合成してなるマススペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the mass spectrum memorize | stored and the mass spectrum memorize | stored in the database. 図20の主要工程の他の例のフローチャートである。It is a flowchart of the other example of the main processes of FIG. 本発明に係るガス定量分析装置のさらに他の実施形態を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows other embodiment of the gas quantitative analysis apparatus which concerns on this invention. 図26の主要部の構造図である。FIG. 27 is a structural diagram of the main part of FIG. 26.

符号の説明Explanation of symbols

1A,1B,1C、1D.ガス定量分析装置、 2.ソフトイオン化質量分析装置、
3.画像表示装置、 4.プリンタ、 5.EI質量分析装置、 6.入力装置、
7A,7B,7C,7D.制御装置、 9.ソフトイオン化装置、 11.イオン分離装置、 12.イオン強度検出装置、 13.MS制御装置、 14.CPU、 16.メモリ、 17.NISTテーブル、 18.イオン化効率テーブル、 19.TG装置、
21.ケーシング、 22.加熱炉、 23.天秤ビーム、 24.ガス供給源、
26.配管、 27.温度制御装置、 28.支点、 29.試料皿、 31.試料、
32.傾き検知センサ、 33.ビーム傾動装置、 34.天秤ビーム傾動装置、
36.重量演算装置、 37.ガス排気ポート、 38.ガス搬送チューブ、
39.イオン化効率データテーブル、 41.容器本体、 42.揮発性物質、
43.ピンホール、 44.蓋、 46.左欄、 48.ガス搬送チューブ、
49.電子衝撃イオン化(EI)装置、 51.イオン分離装置、 52.イオン強度検出装置、 53.MS制御装置、 55.質量分析装置、 58.ケーシング、 59.イオン化装置、 61.四重極フィルタ、 62.イオン検出装置、 63.MS制御装置、 64.PI用ランプ、 65.EI装置、 67.ターボ分子ポンプ、 68.ロータリーポンプ、 69.ガス搬送チューブ、 G.被定量ガス、 R0.試料室、
R1.分析室
1A, 1B, 1C, 1D. 1. Gas quantitative analyzer, Soft ionization mass spectrometer,
3. 3. image display device; Printer, 5. EI mass spectrometer, 6. Input device,
7A, 7B, 7C, 7D. Control device, 9. 10. soft ionizer, Ion separator, 12. 12. ion intensity detector; MS control device, 14. CPU, 16. Memory, 17. NIST table, 18. 18. Ionization efficiency table TG device,
21. Casing, 22. Heating furnace, 23. Balance beam, 24. Gas supply,
26. Piping, 27. Temperature controller, 28. Fulcrum, 29. Sample pan, 31. sample,
32. Tilt detection sensor 33. Beam tilting device, 34. Balance beam tilting device,
36. Weight calculation device, 37. Gas exhaust port, 38. Gas transfer tube,
39. 41. ionization efficiency data table Container body, 42. Volatile substances,
43. Pinhole, 44. Lid, 46. Left column, 48. Gas transfer tube,
49. 51. electron impact ionization (EI) apparatus Ion separator, 52. Ion intensity detector, 53. MS control device, 55. Mass spectrometer, 58. Casing, 59. Ionizer, 61. Quadrupole filter, 62. Ion detector, 63. MS control device, 64. PI lamp, 65. EI device, 67. Turbomolecular pump, 68. Rotary pump, 69. Gas transport tube, G. Quantitative gas, R0. Sample chamber,
R1. Analysis room

Claims (10)

目的分子の存在量が既知である標準試料から得られたガスをソフトイオン化処理によってイオン化して質量分析データを求め、該質量分析データに基づいてマスクロマトグラムを求め、該マスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を求め、前記存在量と前記面積強度とに基づいて検量線を作成する検量線作成工程と、
目的分子の存在量が未知である試料から得られたガスをソフトイオン化処理によってイオン化して質量分析データを求め、該質量分析データに基づいて前記分子のマスクロマトグラムを求め、該マスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を求める未知試料測定工程と、
前記検量線作成工程で求められた検量線に基づいて前記未知試料測定工程で求められた面積強度から前記目的分子の存在量を求める工程と、
を有することを特徴とするガス定量分析方法。
A gas obtained from a standard sample in which the abundance of the target molecule is known is ionized by soft ionization to obtain mass spectrometry data, a mass chromatogram is obtained based on the mass spectrometry data, and a peak waveform of the mass chromatogram A calibration curve creating step of obtaining a calibration curve based on the abundance and the area strength;
A gas obtained from a sample in which the abundance of the target molecule is unknown is ionized by a soft ionization process to obtain mass spectrometry data, a mass chromatogram of the molecule is obtained based on the mass analysis data, and the mass chromatogram of the mass chromatogram is obtained. An unknown sample measurement step for determining the area intensity of the peak waveform;
Obtaining the abundance of the target molecule from the area intensity obtained in the unknown sample measurement step based on the calibration curve obtained in the calibration curve creation step;
A gas quantitative analysis method comprising:
目的分子の存在量が未知である試料から得られたガスの重量を求める熱重量測定工程と、
前記ガスをソフトイオン化処理によってイオン化して質量分析データを求め、該質量分析データに基づいてマスクロマトグラムを求め、該マスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を求める面積強度測定工程と、
前記熱重量測定工程で求めたガスの重量と、前記面積強度測定工程で求めた面積強度とに基づいて前記目的分子の存在量を求める定量演算工程と
を有することを特徴とするガス定量分析方法。
A thermogravimetric process for determining the weight of a gas obtained from a sample in which the abundance of the target molecule is unknown,
The gas is ionized by soft ionization treatment to obtain mass spectrometry data, a mass chromatogram is obtained based on the mass spectrometry data, and an area intensity measurement step for obtaining an area intensity of a peak waveform of the mass chromatogram,
A quantitative gas analysis method comprising: a quantitative calculation step for obtaining an abundance of the target molecule based on the weight of the gas obtained in the thermogravimetric measurement step and the area strength obtained in the area strength measurement step .
請求項1又は請求項2記載のガス定量分析方法において、
前記ソフトイオン化処理は、前記目的分子に関してフラグメントイオンを生じさせないエネルギを持つ光を用いて行われる光イオン化処理である
ことを特徴とするガス定量分析方法。
In the gas quantitative analysis method according to claim 1 or 2,
The gas quantitative analysis method, wherein the soft ionization process is a photoionization process performed using light having energy that does not generate fragment ions with respect to the target molecule.
請求項1記載のガス定量分析方法において、
前記検量線作成工程で求められた前記検量線の傾きから前記目的分子のイオン化効率を求め、マスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を当該イオン化効率で補正する工程を有する
ことを特徴とするガス定量分析方法。
The gas quantitative analysis method according to claim 1,
Gas quantification characterized by having a step of obtaining the ionization efficiency of the target molecule from the slope of the calibration curve obtained in the calibration curve creating step, and correcting the area intensity of the peak waveform of the mass chromatogram with the ionization efficiency. Analysis method.
請求項2記載のガス定量分析方法において、
目的分子の存在量が既知である標準試料から得られたガスをソフトイオン化処理によってイオン化して質量分析データを求め、該質量分析データに基づいてマスクロマトグラムを求め、該マスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を求め、前記存在量と前記面積強度とに基づいて存在量−面積強度線図を作成し、該存在量−面積強度線図の傾きから前記目的分子のイオン化効率を求め、マスクロマトグラムのピーク波形の面積強度を当該イオン化効率で補正する工程をさらに有する
ことを特徴とするガス定量分析方法。
In the gas quantitative analysis method according to claim 2,
A gas obtained from a standard sample in which the abundance of the target molecule is known is ionized by soft ionization to obtain mass spectrometry data, a mass chromatogram is obtained based on the mass spectrometry data, and a peak waveform of the mass chromatogram An area abundance-area intensity diagram is created based on the abundance and the area intensity, and the ionization efficiency of the target molecule is obtained from the slope of the abundance-area intensity diagram, and mass chromatography is performed. A gas quantitative analysis method, further comprising a step of correcting the area intensity of a peak waveform of a gram with the ionization efficiency.
請求項4又は請求項5記載のガス定量分析方法において、
前記標準試料は常温で揮発性の試料であり、該標準試料はピンホール付き容器に収容される
ことを特徴とするガス定量分析方法。
In the gas quantitative analysis method according to claim 4 or 5,
The gas quantitative analysis method, wherein the standard sample is a volatile sample at room temperature, and the standard sample is stored in a pinhole-equipped container.
請求項1から請求項6のいずれか1つに記載のガス定量分析方法において、
前記質量分析データからマススペクトルを求め、該マススペクトルに基づいて前記分子の種類を同定する定性分析工程をさらに有する
ことを特徴とするガス定量分析方法。
In the gas quantitative analysis method according to any one of claims 1 to 6,
A gas quantitative analysis method further comprising a qualitative analysis step of obtaining a mass spectrum from the mass spectrometry data and identifying the type of the molecule based on the mass spectrum.
請求項7記載のガス定量分析方法において、
前記定性分析工程では、
前記ガスを電子衝撃イオン化処理によってイオン化して第1マススペクトルを求め、
前記ガスをソフトイオン化処理によってイオン化して第2マススペクトルを求め、
前記第2マススペクトルから目的分子のm/z値を求め、
求めたm/z値に基づいて参照用データベースの出力データを絞り込み、
絞り込んだ出力データと前記第1マススペクトルとを比較して目的分子を同定する
ことを特徴とするガス定量分析方法。
The gas quantitative analysis method according to claim 7, wherein
In the qualitative analysis step,
The gas is ionized by electron impact ionization to obtain a first mass spectrum,
The gas is ionized by a soft ionization process to obtain a second mass spectrum,
Obtaining the m / z value of the target molecule from the second mass spectrum,
Narrow down the output data of the reference database based on the calculated m / z value,
A gas quantitative analysis method characterized in that the target molecule is identified by comparing the narrowed output data with the first mass spectrum.
(A)ガスをソフトイオン化処理によってイオン化して質量分析データを生成する質量分析手段と、
(B)前記質量分析データに基づいてマスクロマトグラムを生成し、該マスクロマトグラムの面積強度を演算する面積強度演算手段と、
(C)目的分子の存在量を入力するための入力手段と、
(D)前記質量分析手段、前記面積強度演算手段、及び前記入力手段の動作を制御する制御手段と、を有し、
(E)前記制御手段は、検量線作成制御モード及び定量分析制御モードを有し、
(F)前記制御手段は、
(a)前記検量線作成制御モードにおいて、
(ア)前記入力手段に入力されたデータを標準試料に含まれる目的分子の存在量として記憶手段に記憶させ、
(イ)記憶された前記存在量と、前記面積強度演算手段によって演算された面積強度とに基づいて検量線を演算して記憶手段に記憶させ、
(b)前記定量分析制御モードにおいて、
(ア)前記質量分析手段によって質量分析データを生成し、
(イ)前記面積強度演算手段によって前記質量分析データに基づいてマスクロマトグラムの面積強度を演算し、
(ウ)演算した前記面積強度に基づいて前記検量線作成制御モードにおいて記憶手段に記憶された前記検量線に従って存在量を演算する
ことを特徴とするガス定量分析装置。
(A) mass spectrometry means for ionizing gas by soft ionization treatment to generate mass spectrometry data;
(B) an area intensity calculating means for generating a mass chromatogram based on the mass spectrometry data and calculating the area intensity of the mass chromatogram;
(C) input means for inputting the abundance of the target molecule;
(D) having control means for controlling the operation of the mass analyzing means, the area intensity calculating means, and the input means,
(E) The control means has a calibration curve creation control mode and a quantitative analysis control mode,
(F) The control means includes:
(A) In the calibration curve creation control mode,
(A) The data input to the input means is stored in the storage means as the abundance of the target molecule contained in the standard sample,
(A) A calibration curve is calculated based on the stored abundance and the area intensity calculated by the area intensity calculation means, and stored in the storage means.
(B) In the quantitative analysis control mode,
(A) generating mass spectrometry data by the mass spectrometry means;
(A) The area intensity calculation means calculates the area intensity of the mass chromatogram based on the mass analysis data,
(C) A gas quantitative analysis apparatus characterized in that an abundance is calculated according to the calibration curve stored in the storage means in the calibration curve creation control mode based on the calculated area intensity.
試料から得られたガスの重量を求める熱重量測定手段と、
ガスをソフトイオン化処理によってイオン化して質量分析データを生成する質量分析手段と、
前記質量分析データに基づいてマススペクトルを生成するマススペクトル生成手段と、
前記マススペクトルを画像として表示する表示手段と、
前記質量分析データに基づいてマスクロマトグラムを生成し、該マスクロマトグラムのピーク波形の面積強度をピーク波形ごとに演算する面積強度演算手段と、
前記熱重量測定手段によって求められたガスの重量と、前記面積強度演算手段によって演算されたピーク波形ごとの面積強度とに基づいて、ピーク波形に対応する分子の存在量を演算する定量演算手段と、
を有することを特徴とするガス定量分析装置。
A thermogravimetric measuring means for obtaining the weight of the gas obtained from the sample;
Mass spectrometry means for ionizing gas by soft ionization processing to generate mass spectrometry data;
Mass spectrum generating means for generating a mass spectrum based on the mass spectrometry data;
Display means for displaying the mass spectrum as an image;
An area intensity calculating means for generating a mass chromatogram based on the mass spectrometry data and calculating the area intensity of the peak waveform of the mass chromatogram for each peak waveform;
Quantitative calculation means for calculating the abundance of molecules corresponding to the peak waveform based on the weight of the gas obtained by the thermogravimetric measurement means and the area intensity for each peak waveform calculated by the area intensity calculation means; ,
A gas quantitative analysis apparatus characterized by comprising:
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