JP3626930B2 - Laser measuring apparatus and method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理設備又は環境中の例えばPCB、ダイオキシン類等の有機ハロゲン化物の検出装置及び方法に関する。
【0002】
【背景技術】
近年では、PCB(Polychlorinated biphenyl, ポリ塩化ビフェニル:ビフェニルの塩素化異性体の総称)が強い毒性を有することから、その製造および輸入が禁止されている。このPCBは、1954年頃から国内で製造開始されたものの、カネミ油症事件をきっかけに生体・環境への悪影響が明らかになり、1972年に行政指導により製造中止、回収の指示(保管の義務)が出された経緯がある。
【0003】
PCBは、ビフェニル骨格に塩素が1〜10個置換したものであり、置換塩素の数や位置によって理論的に209種類の異性体が存在し、現在、市販のPCB製品において約100種類以上の異性体が確認されている。また、この異性体間の物理・化学的性質や生体内安定性および環境動体が多様であるため、PCBの化学分析や環境汚染の様式を複雑にしているのが現状である。さらに、PCBは、残留性有機汚染物質のひとつであって、環境中で分解されにくく、脂溶性で生物濃縮率が高く、さらに半揮発性で大気経由の移動が可能であるという性質を持つ。また、水や生物など環境中に広く残留することが報告されている。
この結果、PCBは体内で極めて安定であるので、体内に蓄積され慢性中毒(皮膚障害、肝臓障害等)を引き起し、また発癌性、生殖・発生毒性が認められている。
【0004】
PCBは、従来からトランスやコンデンサなどの絶縁油として広く使用されてきた経緯があるので、PCBを処理する必要があり、本出願人は先に、PCBを無害化処理する水熱分解装置を提案した(特開平11−253796号公報、特開2000−126588号公報他参照)。この水熱分解装置の概要の一例を図6に示す。
【0005】
図6に示すように、水熱分解装置120は、サイクロンセパレータ121を併設した筒形状の一次反応器122と、PCB、H2OおよびNaOHの処理液123を加圧する加圧ポンプ124と、当該混合液を予熱する予熱器125と、配管を巻いた構成の二次反応器126と、冷却器128および減圧弁128とを備えてなるものである。また、減圧弁127の下流には、気液分離器129、活性炭槽130が配置されており、排ガス(CO2)131は煙突132から外部へ排出され、排水(H2O,NaCl)133は別途、必要に応じて排水処理される。
また、処理液123となるPCBの配管134には、H2OおよびNaOHがそれぞれ導入される。また、酸素の配管135は、一次反応器122に対して直結している。
【0006】
上記装置において、加圧ポンプ124による加圧により一次反応器122内は、26MPaまで昇圧される。また、予熱器125は、PCB、H2OおよびNaOHの混合処理液123を300℃程度に予熱する。また、一次反応器122内には酸素が噴出しており、内部の反応熱により380℃〜400℃まで昇温する。サイクロンセパレータ121は、一次反応器122内で析出したNa2CO3の結晶粒子の大きなものを分離し、Na2CO3の微粒子を二次反応器126に送る。このサイクロンセパレータ121の作用により、二次反応器126の閉塞が防止される。この段階までに、PCBは、脱塩素反応および酸化分解反応を起こし、NaCl、CO2およびH2Oに分解されている。つぎに、冷却器127では、二次反応器126からの流体を100℃程度に冷却すると共に後段の減圧弁128にて大気圧まで減圧する。そして、気液分離器129によりCO2および水蒸気と処理水とが分離され、CO2および水蒸気は、活性炭槽130を通過して環境中に排出される。
【0007】
このような処理装置を用いてPCB含有容器(例えばトランスやコンデンサ)等を処理することで、完全無害化がなされているが、さらにその施設内におけるPCB濃度の迅速監視が重要である。従来、ガスサンプリングを行いPCBを液体に濃縮させ、その濃縮液を分析する方法が採用されているが、この計測には数時間から数十時間を要するため、迅速監視ができなかった。
【0008】
しかしながら、監視のためのガス中の微量PCBの計測方法として、従来では多光子イオン化検出器と飛行時間型分析器(Time of Flight Mass Spectroscopy:TOFMAS) とを組み合わせた質量スペクトル分析装置が提案されている。
この従来の分析装置の概要を図7を参照して説明する。
【0009】
図7に示すように、試料ガス1をパルスノズル2から真空チャンバ3内に超音速自由噴流として供給し、その自由噴流は断熱膨張により冷却される。そのような冷却により、振動・回転準位が低エネルギー側に偏って波長選択性が増大したガスは、レーザ4のような共鳴多光子を効率よく吸収したそのイオン化効率が増大する。イオン化されたガス中の分子は、加速電極5により加速され、質量に反比例する加速度を与えられてフライトチューブ6内で飛行し、リフレクトン7で反射して、検出器8に入射する。該フライトチューブ6の中での飛行時間を計測することによりその分子又は原子である粒子の質量が計算により求められ、検出器8の信号強度の比較から測定対象のPCB濃度を求めることができる。
【0010】
このような装置では、微量物質の検出を行うことができる点で原理的にはすぐれているが、レーザパルス幅がナノ秒レーザを用いているので、検出感度が低いという問題がある。
【0011】
また、レーザ光で有機ハロゲン化物のイオン化を効率よく発生させる場合、パルス幅を短くすることがあるが、パルス幅が短くなりすぎると、感度が低下する現象が生じる。また、PCB等のCl基が複数結合した高分子化合物の場合には、低塩素化物PCBの場合には100psとパルス幅が長いレーザ光がイオン化効率がよく、一方高塩素化物PCBの場合には10psとパルス幅が短いレーザ光が好ましいとされている。よって、すべてのPCB化合物を測定する場合には、複数のパルス幅のレーザ装置を用意する必要があり、装置が大がかりとなるという問題がある。
【0012】
本発明は、上記問題に鑑み、例えばガス中のPCB濃度等の微量成分を監視するに際し、迅速且つ高感度な分析が可能な有機ハロゲン化物の検出装置及び方法を提供することを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第1の発明は、採取試料を真空チャンバー内へ連続的に導入する試料導入手段と、導入された試料にレーザを照射し、レーザイオン化させるレーザ照射手段と、レーザイオン化した分子を収束させる収束部と、該収束された分子を選択濃縮するイオントラップと、一定周期で放出されたイオンを検出するイオン検出器を備えた飛行時間型質量分析装置とを具備してなるレーザ測定装置であって、上記レーザ照射手段からのレーザ光がイオン化領域において重なることがないようにレーザ光を相対向するプリズム間において三次元的なレーザパスで多重反射照射するものであって、上記三次元的なレーザパスは各プリズムに入射するレーザ光と反射するレーザ光とのなす平面に対して、当該プリズムにレーザ光が次回入射する位置が垂直方向にずれてゆくことにより形成されることを特徴とするレーザ測定装置にある。
【0015】
第2の発明は、第1の発明において、上記試料導入手段がキャピラリカラムであり、その先端がイオン収束部に臨んでいることを特徴とするレーザ測定装置にある。
【0016】
第3の発明は、第1において、上記キャピラリカラムが石英又はステンレスであることを特徴とするレーザ測定装置にある。
【0017】
第4の発明は、第1の発明において、上記レーザ照射手段から照射されるレーザのパルス幅がピコ秒〜数十ピコ秒であることを特徴とするレーザ測定装置にある。
【0018】
第5の発明は、第1の発明において、上記レーザ照射手段から照射されるレーザのパルス周波数が1MHz以上であることを特徴とするレーザ測定装置にある。
【0019】
第6の発明は、第5の発明において、上記レーザ照射手段から照射されるレーザのパルス周波数が10〜200MHzであることを特徴とするレーザ測定装置にある。
【0020】
第7の発明は、第1の発明において、上記試料がPCB分解処理した処理設備内のガスであることを特徴とするレーザ測定装置にある。
【0021】
第8の発明は、採取試料を真空チャンバー内へ連続的に導入し、導入された試料にレーザを照射してレーザイオン化させ、該レーザイオン化した分子を収束させつつイオントラップで選択濃縮し、該イオントラップから一定周期で放出されたイオンを飛行時間型質量分析装置で検出してガス中の有機ハロゲン化物の濃度を検出する検出方法であって、上記レーザ照射手段からのレーザ光がイオン化領域において重なることがないようにレーザ光を相対向するプリズム間において三次元的なレーザパスで多重反射照射するものであって、上記三次元的なレーザパスは各プリズムに入射するレーザ光と反射するレーザ光とのなす平面に対して、当該プリズムにレーザ光が次回入射する位置が垂直方向にずれてゆくことにより形成されることを特徴とするレーザ測定方法にある。
【0023】
第9の発明は、第8の発明において、上記採取試料がPCB分解処理した処理設備内のガスであることを特徴とする有機ハロゲン化物の検出方法にある。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0025】
[第1の実施の形態]
図1は本実施の形態にかかるレーザ測定装置の概略図である。図1に示すように、本実施の形態にかかるレーザ測定装置50は、採取試料51を真空チャンバー52内へ連続的に洩れだし分子線53として導入する試料導入手段であるキャピラリカラム54と、上記洩れだし分子線53にレーザ光55を照射し、レーザイオン化させるレーザ照射手段56と、レーザイオン化した分子を収束させる複数のイオン電極からなる収束部56と、該収束された分子を選択濃縮するイオントラップ57と、一定周期で放出されたイオンをリフレクトロン58で反射させ、反射されたイオンを検出するイオン検出器59を備えた飛行時間型質量分析装置60とを具備してなるものである。そして、この検出器59により検出された信号強度の比較から測定対象の濃度を求めることができる。
図1中、符号61,62はレンズ窓、70は反射鏡を各々図示する。
【0026】
上記レーザ照射手段56からのレーザ光55は、図2に示すように、相対向するプリズム手段71,72で多重反射され、レーザ光がイオン領域73において重なることがないように導入される試料に対してレーザ照射させるようにしている。上記プリズム手段71は複数のプリズムを用いるものであるが、これに限定されるものではない。
これにより、試料に対してパルスレーザ光がぶつかることがないので、試料が分解されることがなくなり、試料に対するレーザイオン化効率が向上する。
【0027】
この重なることがないようにレーザ光を導入する光学装置の概要を図3及び図4に示す。図3は斜視図であり、図4(A)はその側面図及び図4(B)はその平面図である。
図3及び図4に示すように、光学装置は相対向する単体プリズム74,75より構成され、導入するレーザ光55の入射を調整することで、決して重ならないような反射とすることができる。なお、本実施の形態では、反射鏡76を設けて折り返し反射させるようにして、更に試料を複数回励起するようにしている。
【0028】
上記プリズムを用いて例えばイオン化領域6mmを想定すると、1本の入射レーザ光の場合10mJの出力が必要であったものが、1mJの出力のレーザで10回反射させることでよく、装置構成を安価とするとができる。
また、レーザ光を単に多重反射させる方法があるが、多重反射時にレーザ光路が重なるとイオン化された分子に再びレーザ光が照射されることになり、計測対象の分子の分解を促進してしまうという不具合が生じる。
よって、本発明では、多重反射させる場合には、決してレーザ光路が重ならないことが必須である。
レーザ光路が重ならない方法としては、図2に示すような複数のプリズムやミラー等を用い行う方法や、相対向する一対のプリズムに対し、入射レーザ光を調整して行う方法等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その他レーザ光が重ならないようにする手法であればいずれでもよい。
【0029】
ここで、例えば有機ハロゲン化物であるPCBを分析するような場合には、低塩素(塩素数2〜4)PCBのイオン化効率を向上させる場合には、パルス幅を増大させればよく、一方の高塩素(塩素数5〜7)PCBのイオン化効率を向上させる場合には、入射レーザ光のパルス幅を狭くするようにすればよい。
【0030】
このため、図4に示すような、Lの異なる反射レンズ群71A,71B、72A,72Bを設け、2種類のパルスレーザ光とし、同時に複数種類の低塩素から高塩素までのPCB濃度を測定することができる。
【0031】
ここで、上記キャピラリカラム54は、イオン収束部56にその先端が臨んでいるのが好ましく、具体的には、イオン収束部56を構成する電極の内の最もキャピラリカラム側の電極と面一又は電極よりもイオントラップ側へ突き出しているようにするとよい。
【0032】
また、上記キャピラリカラムの材質は、石英又はステンレスであることが好ましい。また、ステンレス製とした場合には、イオン収束部56により電場をかけることにより、制御が可能となる。
【0033】
上記キャピラリカラムの孔径は1mm以下、好適にはレーザ3mm程度とするのがよい。また、キャピラリカラムの吹き出し口からレーザ照射位置までの距離は近ければ近いほどよいが、あまり近すぎてもレーザ光により先端が破損するので、破損しない程度まで近づけて(例えば1〜2mm程度)イオン化効率を向上させることが好ましい。
【0034】
上記レーザ照射手段56から照射されるレーザ光55のパルス波長は300nm以下、好ましくは266±10nmとするのがよい。これは300nmを超えると測定対象である有機ハロゲン化物のイオン化が良好に行われないからである。
【0035】
上記レーザ照射手段56から照射されるレーザ光55のパルス幅はピコ秒〜数十ピコ秒のパルスレーザであることが好ましい。これはパルス幅がナノ秒(10-9)のレーザでは検出感度が低く好ましくないからである。
【0036】
上記レーザ照射手段56から照射されるレーザ光のパルス周波数は1MHz以上、特に好適には10〜200MHzであることが好ましい。
これは1MHz未満のものであると連続的にイオン化ができず、イオン化効率が低下し、好ましくないからである。
【0037】
上記計測装置を用い、例えばPCB分解処理設備内のガスを迅速且つ的確に測定することができ、この測定結果を基に、処理工程の監視をすることができる。
【0038】
[第2の実施の形態]
次に、本発明の装置を用いたPCB無害化処理設備におけるガス中の監視システムについて説明する。
【0039】
図5に示すように、PCB無害化処理システムは、有害物質であるPCBが付着又は含有又は保存されている被処理物を無害化する有害物質処理システムであって、被処理物1001である有害物質( 例えばPCB)1002 を保存する容器1003から有害物質1002を分離する分離手段1004と、被処理物1001を構成する構成材1001a,b,…を解体する解体手段1005のいずれか一方又は両方を有する前処理手段1006と、前処理手段1006において処理された被処理物を構成する構成材であるコア1001aをコイル1001bと鉄心1001cとに分離するコア分離手段1007と、分離されたコイル1001bを銅線1001dと紙・木1001eとに分離するコイル分離手段1008と、上記コア分離手段1007で分離された鉄心1001cと解体手段1005で分離された金属製の容器 (容器本体及び蓋等)1003 とコイル分離手段1008で分離された銅線1001dとを洗浄液1010で洗浄する洗浄手段1011と、洗浄後の洗浄廃液1012及び前処理手段で分離した有害物質1002のいずれか一方又は両方を分解処理する有害物質分解処理手段1013とを、具備してなるものである。
【0040】
ここで、本発明で無害化処理する有害物質としては、PCBの他に例えば、塩化ビニルシート、有害廃棄塗料、廃棄燃料、有害薬品、廃棄樹脂、未処理爆薬等を挙げることができるが、環境汚染に起因する有害物質であればこれらに限定されるものではない。
【0041】
また、本発明で被処理物としては、例えば絶縁油としてPCBを用いてなるトランスやコンデンサ、有害物質である塗料等を保存している保存容器を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
【0042】
また、蛍光灯用の安定器においても従来はPCBが用いられていたので無害化処理する必要があり、この場合には、容量が小さいので前処理することなく、分離手段1004に直接投入することで無害化処理することができる。
【0043】
また、上記有害物質が液体等の場合には、有害物質分解処理手段1013に直接投入することで無害化処理がなされ、その保管した容器は構成材の無害化処理により、処理することができる。処理後の液については、PCBの排出基準である3ppb以下であることを確認する必要がある。
なお、有害物質処理手段1013の構成は、図6に示すものと同様であるので、同一構成部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【0044】
本発明の計測システム100は、上記処理手段1013から活性槽を通過して浄化された排ガス131中のPCB濃度を監視するものである。
この計測システムを設けることでPCB濃度を迅速に且つ効率よく監視することができる。この結果、作業工程が適切に行われているかの監視を常に行いつつ分解処理することができ、環境に配慮した対策を講じることができる。
【0045】
よって、本計測装置を用いて、所定時間毎に分析して、ガスの基準を満たしているかを常に監視することができ、非常事態があった場合、PCB濃度が排出基準を超える場合には、例えば活性槽を通して排ガスの浄化をさらに行うと共に、作業手順等のみなおしをして外部環境汚染を防止することができる。
【0046】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、採取試料を真空チャンバー内へ連続的に導入する試料導入手段と、導入された試料にレーザを照射し、レーザイオン化させるレーザ照射手段と、レーザイオン化した分子を収束させる収束部と、該収束された分子を選択濃縮するイオントラップと、一定周期で放出されたイオンを検出するイオン検出器を備えた飛行時間型質量分析装置とを具備してなるレーザ測定装置であって、上記レーザ照射手段からのレーザ光がイオン化領域において重なることがないようにレーザ光を相対向するプリズム間において三次元的なレーザパスで多重反射照射するものであって、上記三次元的なレーザパスは各プリズムに入射するレーザ光と反射するレーザ光とのなす平面に対して、当該プリズムにレーザ光が次回入射する位置が垂直方向にずれてゆくことにより形成されるので、試料が分解されることがなくなり、試料に対するレーザイオン化効率が向上し、例えばガス中の微量PCBの分析が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態にかかる有機ハロゲン化物の検出装置の概略図である。
【図2】レーザ光多重反射の概略図である。
【図3】レーザ光を導入する光学装置の概要図である。
【図4】図4(A)は図3の側面図及び図4(B)は図3の平面図である。
【図5】本実施の形態にかかるPCB無害化処理システムの概略図である。
【図6】水熱分解装置の概要図である。
【図7】従来技術にかかるレーザ計測装置の概略図である。
【符号の説明】
50 有機ハロゲン化物の検出装置
51 採取試料
52 真空チャンバー
53 洩れだし分子線
54 キャピラリカラム
55 レーザ光
56 収束部
57 イオントラップ
58 リフレクトロン
59 イオン検出器
60 飛行時間型質量分析装置
61,62 レンズ窓
70 反射鏡
71,72 プリズム手段
73 イオン領域
74,75 単体プリズム
76 反射鏡[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and method for detecting organic halides such as PCBs and dioxins in a processing facility or environment.
[0002]
[Background]
In recent years, PCBs (polychlorinated biphenyls, a general term for polychlorinated biphenyls: chlorinated isomers of biphenyls) are highly toxic, and their production and import are prohibited. Although this PCB was manufactured in Japan from around 1954, the adverse effects on the living body and the environment became apparent after the Kanemi oil affairs incident. In 1972, instructions for discontinuation of production and collection (duty of storage) were issued by administrative guidance. There is a history that was done.
[0003]
PCB has 1 to 10 chlorine atoms substituted on the biphenyl skeleton, and there are theoretically 209 types of isomers depending on the number and position of substituted chlorines. Currently, there are about 100 or more types of isomers in commercially available PCB products. The body has been confirmed. In addition, since the physical and chemical properties among these isomers, in-vivo stability, and environmental moving bodies are diverse, the chemical analysis of PCBs and the mode of environmental pollution are complicated. Furthermore, PCB is one of the persistent organic pollutants and has the property that it is difficult to be decomposed in the environment, is fat-soluble, has a high bioconcentration rate, and is semi-volatile and can be transferred via the atmosphere. In addition, it has been reported to remain in the environment such as water and living things.
As a result, since PCB is extremely stable in the body, it is accumulated in the body and causes chronic poisoning (skin disorder, liver disorder, etc.), and carcinogenicity and reproductive / developmental toxicity are recognized.
[0004]
Since PCB has been widely used as insulating oil for transformers, capacitors, etc., it is necessary to treat PCB, and the present applicant has previously proposed a hydrothermal decomposition apparatus for detoxifying PCB. (See JP-A-11-253796, JP-A-2000-126588, etc.). An example of the outline of this hydrothermal decomposition apparatus is shown in FIG.
[0005]
As shown in FIG. 6, the
Further, H 2 O and NaOH are respectively introduced into the
[0006]
In the above apparatus, the pressure in the
[0007]
Although such a processing apparatus is used to process a PCB-containing container (for example, a transformer or a capacitor) to make it completely harmless, it is also important to quickly monitor the PCB concentration in the facility. Conventionally, a method of concentrating PCB into a liquid by gas sampling and analyzing the concentrated liquid has been employed, but since this measurement takes several hours to several tens of hours, rapid monitoring has not been possible.
[0008]
However, as a method for measuring a trace amount of PCB in a gas for monitoring, a mass spectrum analyzer combining a multi-photon ionization detector and a time-of-flight mass spectrometer (TOFMAS) has been proposed. Yes.
An outline of this conventional analyzer will be described with reference to FIG.
[0009]
As shown in FIG. 7, the
[0010]
Such an apparatus is excellent in principle in that it can detect a trace amount of substance, but has a problem that detection sensitivity is low because a laser pulse width uses a nanosecond laser.
[0011]
In addition, when the ionization of organic halides is efficiently generated with laser light, the pulse width may be shortened. However, if the pulse width becomes too short, a phenomenon that the sensitivity decreases occurs. In the case of a polymer compound such as PCB in which a plurality of Cl groups are bonded, a laser beam having a long pulse width of 100 ps is good in the case of a low chlorinated PCB, while the ionization efficiency is high in the case of a high chlorinated PCB. Laser light having a short pulse width of 10 ps is considered preferable. Therefore, when all PCB compounds are measured, it is necessary to prepare a laser apparatus having a plurality of pulse widths, which causes a problem that the apparatus becomes large.
[0012]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an organic halide detection apparatus and method capable of rapid and highly sensitive analysis when monitoring trace components such as PCB concentration in a gas.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A first invention of the present invention that solves the above-described problems includes a sample introduction unit that continuously introduces a collected sample into a vacuum chamber, a laser irradiation unit that irradiates the introduced sample with a laser and performs laser ionization, and a laser. A focusing unit for focusing ionized molecules, an ion trap for selectively concentrating the focused molecules, and a time-of-flight mass spectrometer equipped with an ion detector for detecting ions emitted at a constant period A laser measuring device, wherein the laser light from the laser irradiation means performs multiple reflection irradiation with a three-dimensional laser path between opposing prisms so that the laser light does not overlap in the ionization region , In the above three-dimensional laser path, the laser beam is applied to the prism with respect to the plane formed by the laser beam incident on and reflected by each prism. In laser measuring apparatus characterized by position incident is formed by Yuku displaced vertically.
[0015]
A second invention is the laser measurement apparatus according to the first invention, wherein the sample introduction means is a capillary column, and a tip of the capillary column faces an ion converging part.
[0016]
A third invention is Oite the first, in a laser measuring device, characterized in that said capillary column is a quartz or stainless steel.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the laser measurement apparatus according to the first aspect, wherein the pulse width of the laser irradiated from the laser irradiation unit is picoseconds to several tens of picoseconds.
[0018]
A fifth invention is the laser measurement apparatus according to the first invention, wherein the pulse frequency of the laser emitted from the laser irradiation means is 1 MHz or more.
[0019]
A sixth invention is the laser measurement apparatus according to the fifth invention, wherein the pulse frequency of the laser irradiated from the laser irradiation means is 10 to 200 MHz.
[0020]
According to a seventh aspect of the present invention, in the laser measuring apparatus according to the first aspect, the sample is a gas in a processing facility subjected to PCB decomposition processing.
[0021]
According to an eighth aspect of the invention, a sample to be collected is continuously introduced into a vacuum chamber, and the introduced sample is irradiated with a laser to be laser ionized, and the laser ionized molecules are converged and selectively concentrated with an ion trap. A detection method for detecting a concentration of an organic halide in a gas by detecting ions emitted from an ion trap at a constant period with a time-of-flight mass spectrometer, wherein the laser light from the laser irradiation means is detected in an ionization region. Laser beams are subjected to multiple reflection irradiation in a three-dimensional laser path between opposing prisms so that they do not overlap. The three-dimensional laser path includes a laser beam incident on each prism and a reflected laser beam. characterized with respect to a plane defined, that the laser beam to the prism is formed by the position of incidence next Yuku vertically offset with In the laser measurement method.
[0023]
A ninth invention is an organic halide detection method according to the eighth invention, wherein the collected sample is a gas in a processing facility subjected to PCB decomposition treatment.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to this.
[0025]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic view of a laser measuring apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 1, a
In FIG. 1,
[0026]
As shown in FIG. 2, the
Thereby, since the pulse laser beam does not collide with the sample, the sample is not decomposed, and the laser ionization efficiency for the sample is improved.
[0027]
3 and 4 show an outline of an optical device that introduces laser light so as not to overlap. 3 is a perspective view, FIG. 4A is a side view thereof, and FIG. 4B is a plan view thereof.
As shown in FIGS. 3 and 4, the optical device is composed of
[0028]
For example, assuming an ionization area of 6 mm using the prism, what is required for an incident laser beam of 10 mJ may be reflected 10 times with a laser with an output of 1 mJ. And you can.
In addition, there is a method of simply multiple reflection of laser light, but if the laser light paths overlap during multiple reflection, the ionized molecules will be irradiated again with laser light, which promotes decomposition of the molecules to be measured. A malfunction occurs.
Therefore, in the present invention, in the case of multiple reflection, it is essential that the laser light paths never overlap.
Examples of the method in which the laser light paths do not overlap include a method using a plurality of prisms and mirrors as shown in FIG. 2, a method of adjusting incident laser light to a pair of opposing prisms, and the like. However, the present invention is not limited to these, and any other technique that prevents laser light from overlapping may be used.
[0029]
Here, for example, when analyzing PCB which is an organic halide, in order to improve the ionization efficiency of low chlorine (2 to 4 chlorine) PCB, the pulse width may be increased. In order to improve the ionization efficiency of high chlorine (5 to 7 chlorine atoms) PCB, the pulse width of the incident laser light may be narrowed.
[0030]
For this reason, reflection lens groups 71A, 71B, 72A, 72B having different L as shown in FIG. 4 are provided, and two types of pulsed laser beams are used, and PCB concentrations from a plurality of types of low chlorine to high chlorine are measured simultaneously. be able to.
[0031]
Here, it is preferable that the capillary column 54 has its tip facing the
[0032]
The material of the capillary column is preferably quartz or stainless steel. In the case of stainless steel, control can be performed by applying an electric field by the
[0033]
The hole diameter of the capillary column is 1 mm or less, preferably about 3 mm of laser. In addition, the closer the distance from the capillary column outlet to the laser irradiation position is, the better. However, the tip is damaged by the laser beam even if it is too close, so that the ionization is performed to the extent that it is not damaged (for example, about 1 to 2 mm). It is preferable to improve efficiency.
[0034]
The pulse wavelength of the
[0035]
It is preferred pulse width of the
[0036]
The pulse frequency of the laser light emitted from the laser irradiation means 56 is preferably 1 MHz or more, particularly preferably 10 to 200 MHz.
This is because if it is less than 1 MHz, ionization cannot be continuously performed and ionization efficiency is lowered, which is not preferable.
[0037]
For example, the gas in the PCB decomposition processing facility can be measured quickly and accurately using the measuring device, and the processing process can be monitored based on the measurement result.
[0038]
[Second Embodiment]
Next, a monitoring system for gas in a PCB detoxification processing facility using the apparatus of the present invention will be described.
[0039]
As shown in FIG. 5, the PCB detoxification treatment system is a hazardous substance treatment system for detoxifying a workpiece to which PCB, which is a hazardous substance, is attached, contained or stored, and is a
[0040]
Here, examples of harmful substances to be detoxified in the present invention include, in addition to PCB, for example, vinyl chloride sheets, hazardous waste paints, waste fuels, hazardous chemicals, waste resins, untreated explosives, etc. It is not limited to these as long as it is a harmful substance resulting from contamination.
[0041]
Examples of the object to be treated in the present invention include, for example, a transformer or a capacitor using PCB as an insulating oil, a storage container storing a paint that is a harmful substance, etc., but is not limited thereto. It is not a thing.
[0042]
Also, since conventional in the ballast for fluorescent lamps have PCB is used must be detoxified, in this case, without pretreating the capacitance is small, directly fed to the separation means 100 4 It can be detoxified.
[0043]
Further, when the harmful substance is a liquid or the like, it is detoxified by directly putting it into the harmful substance decomposing means 1013, and the stored container can be treated by detoxifying the constituent materials. About the liquid after a process, it is necessary to confirm that it is 3 ppb or less which is the discharge standard of PCB.
In addition, since the structure of the harmful substance processing means 1013 is the same as that shown in FIG. 6, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member and the description is abbreviate | omitted.
[0044]
The measurement system 100 of the present invention monitors the PCB concentration in the
By providing this measurement system, the PCB concentration can be monitored quickly and efficiently. As a result, it is possible to perform decomposition processing while always monitoring whether the work process is properly performed, and it is possible to take measures in consideration of the environment.
[0045]
Therefore, using this measuring device, it is possible to always monitor whether the gas standard is satisfied by analyzing every predetermined time, and when there is an emergency, if the PCB concentration exceeds the discharge standard, For example, exhaust gas can be further purified through an active tank, and only the work procedure can be corrected to prevent external environmental contamination.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the sample introduction means for continuously introducing the collected sample into the vacuum chamber, the laser irradiation means for irradiating the introduced sample with laser and laser ionizing, and the laser ionization A laser comprising a converging unit for converging molecules, an ion trap for selectively concentrating the converged molecules, and a time-of-flight mass spectrometer equipped with an ion detector for detecting ions emitted at a constant period a measuring apparatus, be one which multiple reflection illuminated by three-dimensional laser path between prism laser light from the laser irradiation means opposed to the laser beam so as not to overlap in the ionization region, the tertiary In the original laser path, the laser beam enters the prism next time with respect to the plane formed by the laser beam incident on each prism and the reflected laser beam. Since the position is formed by Yuku displaced vertically, prevents the sample is degraded, improved laser ionization efficiency for the sample, for example, it is possible to analysis of trace PCB in the gas.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an organic halide detector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of multiple reflection of laser light.
FIG. 3 is a schematic view of an optical device for introducing laser light.
4A is a side view of FIG. 3, and FIG. 4B is a plan view of FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram of a PCB detoxification processing system according to the present embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram of a hydrothermal decomposition apparatus.
FIG. 7 is a schematic view of a laser measuring apparatus according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
50 Organic
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