JP3776864B2 - 有機微量成分の検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＰＣＢ処理設備気体成分又は液体成分中のＰＣＢ等の有機微量成分の検出装置に関する。
【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８に示す。
【０００５】
図８に示すように、水熱分解装置１２０は、筒形状の一次反応器１２２と、ＰＣＢ、Ｈ2ＯおよびＮａＯＨの処理液１２３ａ〜ｄを加圧する加圧ポンプ１２４ａ〜ｄ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１２７および減圧弁１２８とを備えてなるものである。また、減圧弁１２８の下流には、気液分離装置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（Ｈ2 Ｏ，ＮａＣｌ）１３３は別途、必要に応じて排水処理される。
また、酸素の配管１３９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１２４ａ〜ｄ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１２３ａ〜ｄ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（図示省略）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、気液分離装置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】
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法と飛行時間型分析法(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。（特許文献１，２及び非特許文献１参照）
この従来の分析装置の概要を図９を参照して説明する。
【０００９】
図９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、リフレクトロン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】
しかしながら、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、レーザパルス時間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】
この為、不活性ガスを流入してなると共に高周波電場によるイオントラップを用い、イオントラップの内部に特定の質量数範囲のイオン化した分子を一定時間閉じ込め、効率よくＰＣＢ分子のみを捕捉することが提案されている。
【００１２】
従来においては、共鳴多光子イオン化法を適用するので、イオン化効率が悪くなるという問題がある。
また、芳香族有機化合物以外の物質（例えば鎖状有機化合物等）のイオン化に関しては、共鳴多光子イオン化法では分析が困難である、という問題がある。
【００１３】
また、連続してＰＣＢ等の微量成分を計測する場合には、装置が適正であることが必要であるが、そのような適切に運転していることを確認する手段がない。
【００１４】
また、レーザのパワーによって、有機ハロゲン化物の検出信号がリアルタイムで変化することに対応することができない、という問題がある。
【００１５】
本発明は、上記問題に鑑み、例えばＰＣＢ等の微量成分濃度を監視するに際し、連続して高感度で精度及び信頼性の高い分析が可能な有機微量成分の検出装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【特許文献１】
特開平11-218522 号公報
【特許文献２】
特開平11-329342 号公報
【非特許文献１】
Analitical Chemistry,vol 59,NO.1,January 1,page 31A 〜40A,1987
Title: Optically Selective Molecular Mass Spectroscopy
Author: D.M.Lubman
【００１７】
前記課題を解決する本発明は、それぞれ次のような構成要件を有している。
（１） 真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に採取試料を導入する試料導入手段と、
レーザ光を発生するレーザ照射手段と、
このレーザ照射手段から出力されたレーザ光の波長を予め決めた所定の波長に変換しこの波長変換したレーザ光を出力する波長変換器と、
前記真空チャンバー内に導入された採取試料に対してレーザ光を照射することにより発生したイオン分子を加速させるイオン加速部と、
前記イオン加速部から放出されたイオン分子を検出するイオン検出器とを備えた飛行時間型質量分析装置において、
前記波長変換器から出力された波長変換されたレーザ光が入射されると共に、特定の波長のレーザ光を反射する一方、その他の波長のレーザ光を透過させるダイクロイックミラーと、
前記真空チャンバーに連通すると共に希ガスが供給され、前記ダイクロイックミラーにて反射された特定の波長のレーザ光が入射されることにより発生した真空紫外レーザ光または極端紫外レーザ光を、前記真空チャンバーに入射する媒質チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置されており、前記真空チャンバー内に導入された採取試料を照射した後の真空紫外レーザ光または極端紫外レーザ光の出力を測定するレーザ出力測定器とを備え、
前記レーザ出力測定器にて検出したレーザ光の出力が予め決めた一定範囲内にない場合には、前記イオン検出器にて検出した測定データを除外すると共に、前記レーザ出力測定器にて検出したレーザ光の出力が予め決めた一定範囲内にある場合における前記イオン検出器にて検出した測定データを基に、有機物の濃度を定量すると共に、
前記媒質チャンバー内に第２のイオン検出器を備え、この第２のイオン検出器によりイオンが発生しているか否かを検出することにより、真空紫外レーザ光または極端紫外レーザ光が適切に発生しているか否かを検出することを特徴とする有機微量成分の検出装置。
（２）上記（１）において、
前記レーザ照射手段からレーザ光が出力されている時間においてのみ、前記レーザ出力測定器にて測定した測定信号を取り出すゲート手段を備え、
前記ゲート手段から出力された測定信号が予め決めた一定範囲内にない場合には、前記イオン検出器にて検出した測定データを除外すると共に、前記ゲート手段から出力された測定信号が予め決めた一定範囲内にある場合における前記イオン検出器にて検出した測定データを基に、有機物の濃度を定量することを特徴とする有機微量成分の検出装置。
（３） 上記（１）乃至（２）のいずれか一において、
飛行時間型質量分析装置には、前記イオントラップから放出されたイオン分子を反射して前記イオン検出器に入射させるリフレクタを設けたことを特徴とする有機微量成分の検出装置。
（４） 上記（１）乃至（３）のいずれか一において、
上記イオン化された分子を選択濃縮するイオントラップを設けたことを特徴とする有機微量成分の検出装置。
（５） 上記（１）乃至（４）のいずれか一において、
上記採取試料が有機ハロゲン化物であることを特徴とする有機微量成分の検出装置。
（６） 上記（１）乃至（５）のいずれか一において、
上記有機ハロゲン化物がＰＣＢであることを特徴とする有機微量成分の検出装置。
（７） 上記（６）において、
上記ＰＣＢがＰＣＢ分解処理した処理設備の気体成分又は液体成分中に存在するものであることを特徴とする有機微量成分の検出装置。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】
［第１の実施の形態］
図１は本実施の形態にかかる有機微量成分の検出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有機微量成分の検出装置１０は、採取試料１１を真空チャンバー１２内へ連続的に導入する試料導入手段１３と、導入された試料１１をイオン化領域１４ａにてレーザ光Ｌによりイオン化させるレーザ照射手段１４と、イオン化したイオン分子１５を加速させるイオン加速部１６と、特定のイオンを一時的に捕獲し、その後捕獲したイオンを放出するイオントラップ１７と、イオントラップから放出されたイオン分子を反射させるリフレクタ１８と、反射されたイオンを検出するイオン検出器１９を備えた飛行時間型質量分析装置２０とを具備してなると共に、レーザ照射手段１４からのレーザ光２１の波長を変換する波長変換器２２を通過した後のダイクロイックミラー２３の後流側に、上記レーザ照射手段１４から照射した固定波（基本波）レーザ光２１の出力を測定するレーザ出力測定器２４を設けたものである。
【００３４】
すなわち、本実施の形態では、特定の波長を反射し、それ以外の波長を透過するダイクロイックミラー２３の透過光である固定波のレーザ光２１の出力を計測している。
例えば固定波のレーザ光に１０６４ｎｍのＹＧＡレーザ光を用いた場合、波長変換器（非線形光学結晶、色素レーザ等）２２で２６６ｎｍのレーザ光に波長変換させ、この２６６ｎｍのレーザ光がイオン化に寄与するレーザ光Ｌとなる。
【００３５】
本実施の形態によれば、イオン化に寄与しないレーザ光の出力のレーザパワーを計測することで、レーザ出力が適切であるか否かを確認することができる。
【００３６】
この結果、レーザのパワーにより、有機ハロゲン化物検出信号がリアルタイムで変化することに対応することが可能となる。
【００３７】
ここで、上記連続的に導入する試料導入手段１３は、真空チャンバー（１０-7〜１０-6ｔｏｒｒ）１２内へ連続的に洩れだし分子線として導入する試料導入手段であるキャピラリカラムを用いている。
この場合には、試料１１の導入として試料採取配管からの試料をジェットセパレータを用いて、その一部をキャピラリカラムに導入するようにしている。
【００３８】
また、チャンバー１２内への試料の導入方法として、例えば超音速ジェットバルブを用いるようにしてもよい。
【００３９】
また、レーザイオン化した分子を加速させるイオン加速部１６は、複数のイオン電極１６ａ〜１６ｃから構成されている。
【００４０】
上記レーザ照射手段１４から照射されるレーザ光Ｌのパルス繰り返し周波数は１０Ｈｚ〜１ＭＨｚ、特に好適には数百Ｈｚであることが好ましい。
これはパルス繰り返し周波数を向上させることで連続的にイオン化効率が向上するからである。
【００４１】
よって、有機微量成分の検出装置を用いて、例えばＰＣＢ等の微量成分を連続して計測する場合、レーザ出力測定器でレーザの出力を連続して監視するので、常に適正なレーザ出力でレーザイオン化しているか否かを判断でき、不適切な場合には、迅速に修正することができる。
【００４２】
そして、レーザ出力が一定範囲内にない場合には、飛行時間型質量分析装置２０の計測データを測定データから除外するかコメントを記しておく。
この理由は二点ある。一つはレーザ出力が低い場合、共鳴イオン化することができないため、有機ハロゲン化物イオンが生成しないことによる。もう一つは、レーザ出力が高い場合、非共鳴イオン化およびレーザ光による解離（フラグメント化）が優先して起こるため、有機ハロゲン化物イオン数による定量の精度が低下することによる。
よって、常に適正な範囲内のレーザ出力における計測データによって有機ハロゲン化物の濃度を定量することができ、計測精度の向上を図ることができる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図２は本実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。本実施の形態では、第１の実施の形態の有機微量成分の検出装置１０において、真空チャンバー１２内の圧力を計測する真空計３０を設けたものである。
なお、真空計３０にてチャンバー１２内の圧力を測定するには、レーザ照射と同期して測定するようにしている。
【００４４】
この真空計３０により、レーザ光を照射したときのチャンバー１２内の新の圧力を計測することができる。
図６にレーザイオン化チャンバ内圧力計測シグナル値とチャンバ内圧力との関係を示す。
【００４５】
これにより、レーザ出力及び真空チャンバー１２内の圧力のふらつきをリアルタイムで計測でき、この結果から適正なレーザ計測ができるように修正することが迅速にできる。
【００４６】
［第３の実施の形態］
図３は本実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。本実施の形態では、第１の実施の形態の有機微量成分の検出装置１０において、波長変換器２２を通過したレーザ光の固定波レーザ（例えば波長：１０６４ｎｍ）を反射する反射ミラー３２と、イオン化に寄与するレーザ光（波長：２６６ｎｍ）Ｌを所定の割合で分割するビームスプリッタ３３とを具備したものである。なお、本実施の形態では真空チャンバー１２内の圧力を計測する真空計３０も設けている。
【００４７】
反射ミラー３２によりイオン化に寄与しないレーザ光を除き、イオン化に寄与するレーザ光（波長：２６６ｎｍ）を所定の割合で分割（例えば９：１に分割）し、その分割した一方の出力をレーザ出力測定器２４にて測定することで、レーザ出力が適切であるか否かを確認することができる。
これによりイオン化に寄与するレーザ光の出力を直接測定することができる。
【００４８】
［第４の実施の形態］
図４は本実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
本実施の形態では、第３の実施の形態において、イオン化領域１４ａを通過した後のレーザ光の出力をチャンバ１２内で計測するチャンバ内のレーザ出力測定器４１が設けられている。
【００４９】
この際、プリアンプ４２及びゲート機能付き電圧検出器４３を設けることにより、上記レーザイオン化した後のレーザ光Ｌの出力の測定に際し、レーザ照射手段１４におけるレーザ発振の時間だけ出力を測定するようにしている。
【００５０】
上記装置において、時間分解能のあるプリアンプ４２を設置し、ゲートをかける。これにより、散乱光を除去したレーザ光の出力の測定が可能となる。
【００５１】
よって、イオン化に寄与する種々の散乱光の検出を事前に防止することができ、レーザ光Ｌが適正なイオン化領域を通過し、適切な出力であるか否かを監視することができる。
【００５２】
［第５の実施の形態］
図５は本実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
図１の第１の実施の形態において、励起レーザのレーザ光２１によって励起された媒質チャンバー５１内に外部から供給された希ガスの媒質５２の非線形光学過程を利用して発生させて真空紫外レーザ光５３を発生させるようにしている。
【００５３】
上記非線形光学過程は、例えば第三高調波発生、非共鳴和周波混合、非共鳴差周波混合、二光子共鳴４波混合過程等を挙げることができる。
【００５４】
上記外部から供給された媒質５２は例えば希ガス等を例示することができ、励起レーザのレーザ光２１により２００ｎｍ以下の紫外領域のレーザ光を発生している。ここで、１９０〜１２０ｎｍの領域をシューマン領域ともいう。また、有機ハロゲン化物を分析する場合には、例えば１５０ｎｍ以下、又は１３０ｎｍ以下の真空紫外レーザ光とすることが特に好ましい。なお、真空紫外レーザ光２１は励起レーザ光２１を含むものである。
また、真空紫外レーザ光の代わりに、極端紫外レーザ光を用いるようにしてもよい。ここで、極端紫外レーザ光とは、波長０．２〜１００ｎｍのレーザ光をいう。
媒質は例えばアルゴン（Ａｒ）クリプトン（Ｋｒ），キセノン（Ｘｅ）等の希ガス類や、Ｍｇ、Ｈｇ、Ｂｅ、Ｂａ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｚｎ等の金属類を例示することができる。
【００５５】
また、励起レーザとしては、例えばＹＡＧレーザの他に色素レーザ、チタンサファイヤレーザ、エキシマレーザ、及びその高調波等を例示することができる。
【００５６】
本実施の形態では、上記真空紫外レーザ光５３が発生するチャンバー５１内にイオン検出器５４を設け、真空紫外レーザ光５３が適切に発生しているか否かを検出している。
これにより、イオン化前の真空紫外レーザ光５３の光強度が分かる。このイオン検出器５４としては、並行平板型の検出器等を例示することができる。
【００５７】
また、第４の実施の形態と同様にチャンバー内の出力測定器４１を設けているので、イオン化した後の真空紫外レーザ光の出力を計測することができる。
なお、可視・紫外光をカットするために、フィルタ５５を設けており、真空紫外光のみを計測するようにしている。
【００５８】
［第６の実施の形態］
図７に上記計測装置を用いた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。
図７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をコイルと鉄心とに分離するコア分離手段1009と、分離されたコイルを銅線と紙・木とに分離するコイル分離手段1008と、上記コア分離手段1009で分離された鉄心と解体手段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とを具備してなり、上記前処理手段1006の設備内の環境中のＰＣＢ濃度及び排ガス１３１中のＰＣＢ濃度を計測する上述した有機微量成分の検出装置１０を備えた計測システム６１が設けられている。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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1009に直接投入することで無害化処理することができる。
【００６２】
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８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。
【００６３】
本発明の計測システム６１は第１乃至第５の実施の形態にかかる上記有機微量成分の検出装置１０を用いて、上記有害物質処理システムの前処理手段1006内のＰＣＢの環境濃度及び排ガス１３１中のＰＣＢ排出濃度を監視するものである。この計測システム６１を設けることでＰＣＢ濃度を迅速に且つ効率よくしかも信頼性の高い監視することができる。
この結果、ＰＣＢ処理が適切に行われているかどう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。
【００６４】
【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、採取試料を真空チャンバー内へ導入する試料導入手段と、導入された試料をレーザ光でレーザイオン化させるイオン化手段と、該イオン化した分子を収束させるイオン収束部と、該収束した分子を偏向させるイオン偏向部と、該偏向されたイオン分子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であって、上記イオン化手段のレーザ光の出力を測定するレーザ出力測定器を設けたので、常に適正なレーザ出力でレーザイオン化しているか否かを判断でき、不適切な場合には、迅速に修正することができる。
【００６５】
よって、レーザ出力によって有機ハロゲン化物検出信号がリアルタイムで変化することに対応できるため、有機ハロゲン化物信号強度から有機ハロゲン化物濃度を定量する精度が向上する。
【００６６】
また、上記レーザイオン化した後のレーザ光の出力の測定に際し、レーザ発振の時間だけ出力を測定するので、散乱光を削除することができるため、レーザイオン化に寄与したレーザ出力測定精度が向上する。
【００６７】
さらに、レーザ出力が一定範囲内にない場合、共鳴イオン化が起きない、他のイオン化過程の併発が起きる等、有機ハロゲン化物信号強度から有機ハロゲン化物濃度を定量する精度が低下するが、その確認が容易となる。
したがって、レーザ光が一定範囲内にない場合のデータを除去することなどを実施することで、有機ハロゲン化物濃度を定量する精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
【図２】第２の実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
【図３】第３の実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
【図４】第４の実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
【図５】第５の実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
【図６】レーザイオン化チャンバ内圧力計測シグナル値とチャンバ内圧力との関係図である。
【図７】第６の実施の形態にかかるＰＣＢ無害化処理設備における監視システムの概略図である。
【図８】水熱分解装置の概要図である。
【図９】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】
１０ 有機微量成分の検出装置
１１ 採取試料
１２ 真空チャンバー
１３ 試料導入手段
１４ レーザ照射手段
１４ａ イオン化部
Ｌ レーザ光
１５ イオン分子
１６ イオン加速部
１７ イオントラップ
１８ リフレクタ
１９ イオン検出器
２０ 飛行時間型質量分析装置
２１ レーザ光
２２ 波長変換器
２３ ダイクロイックミラー
２４ レーザ出力測定器
３０ 真空計
３２ 反射ミラー
３３ ビームスプリッタ
４１ レーザ出力測定器
５１ 媒質チャンバー
５２ 希ガスの媒質
５３ 真空紫外レーザ光
６１ 計測システム
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＰＣＢ処理設備気体成分又は液体成分中のＰＣＢ等の有機微量成分の検出装置に関する。
【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８に示す。
【０００５】
図８に示すように、水熱分解装置１２０は、筒形状の一次反応器１２２と、ＰＣＢ、Ｈ2ＯおよびＮａＯＨの処理液１２３ａ〜ｄを加圧する加圧ポンプ１２４ａ〜ｄ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１２７および減圧弁１２８とを備えてなるものである。また、減圧弁１２８の下流には、気液分離装置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（Ｈ2 Ｏ，ＮａＣｌ）１３３は別途、必要に応じて排水処理される。
また、酸素の配管１３９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１２４ａ〜ｄ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１２３ａ〜ｄ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（図示省略）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、気液分離装置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】
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法と飛行時間型分析法(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。（特許文献１，２及び非特許文献１参照）
この従来の分析装置の概要を図９を参照して説明する。
【０００９】
図９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、リフレクトロン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】
しかしながら、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、レーザパルス時間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】
この為、不活性ガスを流入してなると共に高周波電場によるイオントラップを用い、イオントラップの内部に特定の質量数範囲のイオン化した分子を一定時間閉じ込め、効率よくＰＣＢ分子のみを捕捉することが提案されている。
【００１２】
従来においては、共鳴多光子イオン化法を適用するので、イオン化効率が悪くなるという問題がある。
また、芳香族有機化合物以外の物質（例えば鎖状有機化合物等）のイオン化に関しては、共鳴多光子イオン化法では分析が困難である、という問題がある。
【００１３】
また、連続してＰＣＢ等の微量成分を計測する場合には、装置が適正であることが必要であるが、そのような適切に運転していることを確認する手段がない。
【００１４】
また、レーザのパワーによって、有機ハロゲン化物の検出信号がリアルタイムで変化することに対応することができない、という問題がある。
【００１５】
本発明は、上記問題に鑑み、例えばＰＣＢ等の微量成分濃度を監視するに際し、連続して高感度で精度及び信頼性の高い分析が可能な有機微量成分の検出装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【特許文献１】
特開平11-218522 号公報
【特許文献２】
特開平11-329342 号公報
【非特許文献１】
Analitical Chemistry,vol 59,NO.1,January 1,page 31A 〜40A,1987
Title: Optically Selective Molecular Mass Spectroscopy
Author: D.M.Lubman
【００１７】
前記課題を解決する本発明は、それぞれ次のような構成要件を有している。
（１） 真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に採取試料を導入する試料導入手段と、
レーザ光を発生するレーザ照射手段と、
このレーザ照射手段から出力されたレーザ光の波長を予め決めた所定の波長に変換しこの波長変換したレーザ光を出力する波長変換器と、
前記真空チャンバー内に導入された採取試料に対してレーザ光を照射することにより発生したイオン分子を加速させるイオン加速部と、
前記イオン加速部から放出されたイオン分子を検出するイオン検出器とを備えた飛行時間型質量分析装置において、
前記波長変換器から出力された波長変換されたレーザ光が入射されると共に、特定の波長のレーザ光を反射する一方、その他の波長のレーザ光を透過させるダイクロイックミラーと、
前記真空チャンバーに連通すると共に希ガスが供給され、前記ダイクロイックミラーにて反射された特定の波長のレーザ光が入射されることにより発生した真空紫外レーザ光または極端紫外レーザ光を、前記真空チャンバーに入射する媒質チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置されており、前記真空チャンバー内に導入された採取試料を照射した後の真空紫外レーザ光または極端紫外レーザ光の出力を測定するレーザ出力測定器とを備え、
前記レーザ出力測定器にて検出したレーザ光の出力が予め決めた一定範囲内にない場合には、前記イオン検出器にて検出した測定データを除外すると共に、前記レーザ出力測定器にて検出したレーザ光の出力が予め決めた一定範囲内にある場合における前記イオン検出器にて検出した測定データを基に、有機物の濃度を定量すると共に、
前記媒質チャンバー内に第２のイオン検出器を備え、この第２のイオン検出器によりイオンが発生しているか否かを検出することにより、真空紫外レーザ光または極端紫外レーザ光が適切に発生しているか否かを検出することを特徴とする有機微量成分の検出装置。
（２）上記（１）において、
前記レーザ照射手段からレーザ光が出力されている時間においてのみ、前記レーザ出力測定器にて測定した測定信号を取り出すゲート手段を備え、
前記ゲート手段から出力された測定信号が予め決めた一定範囲内にない場合には、前記イオン検出器にて検出した測定データを除外すると共に、前記ゲート手段から出力された測定信号が予め決めた一定範囲内にある場合における前記イオン検出器にて検出した測定データを基に、有機物の濃度を定量することを特徴とする有機微量成分の検出装置。
（３） 上記（１）乃至（２）のいずれか一において、
飛行時間型質量分析装置には、前記イオントラップから放出されたイオン分子を反射して前記イオン検出器に入射させるリフレクタを設けたことを特徴とする有機微量成分の検出装置。
（４） 上記（１）乃至（３）のいずれか一において、
上記イオン化された分子を選択濃縮するイオントラップを設けたことを特徴とする有機微量成分の検出装置。
（５） 上記（１）乃至（４）のいずれか一において、
上記採取試料が有機ハロゲン化物であることを特徴とする有機微量成分の検出装置。
（６） 上記（１）乃至（５）のいずれか一において、
上記有機ハロゲン化物がＰＣＢであることを特徴とする有機微量成分の検出装置。
（７） 上記（６）において、
上記ＰＣＢがＰＣＢ分解処理した処理設備の気体成分又は液体成分中に存在するものであることを特徴とする有機微量成分の検出装置。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】
［第１の実施の形態］
図１は本実施の形態にかかる有機微量成分の検出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有機微量成分の検出装置１０は、採取試料１１を真空チャンバー１２内へ連続的に導入する試料導入手段１３と、導入された試料１１をイオン化領域１４ａにてレーザ光Ｌによりイオン化させるレーザ照射手段１４と、イオン化したイオン分子１５を加速させるイオン加速部１６と、特定のイオンを一時的に捕獲し、その後捕獲したイオンを放出するイオントラップ１７と、イオントラップから放出されたイオン分子を反射させるリフレクタ１８と、反射されたイオンを検出するイオン検出器１９を備えた飛行時間型質量分析装置２０とを具備してなると共に、レーザ照射手段１４からのレーザ光２１の波長を変換する波長変換器２２を通過した後のダイクロイックミラー２３の後流側に、上記レーザ照射手段１４から照射した固定波（基本波）レーザ光２１の出力を測定するレーザ出力測定器２４を設けたものである。
【００３４】
すなわち、本実施の形態では、特定の波長を反射し、それ以外の波長を透過するダイクロイックミラー２３の透過光である固定波のレーザ光２１の出力を計測している。
例えば固定波のレーザ光に１０６４ｎｍのＹＧＡレーザ光を用いた場合、波長変換器（非線形光学結晶、色素レーザ等）２２で２６６ｎｍのレーザ光に波長変換させ、この２６６ｎｍのレーザ光がイオン化に寄与するレーザ光Ｌとなる。
【００３５】
本実施の形態によれば、イオン化に寄与しないレーザ光の出力のレーザパワーを計測することで、レーザ出力が適切であるか否かを確認することができる。
【００３６】
この結果、レーザのパワーにより、有機ハロゲン化物検出信号がリアルタイムで変化することに対応することが可能となる。
【００３７】
ここで、上記連続的に導入する試料導入手段１３は、真空チャンバー（１０-7〜１０-6ｔｏｒｒ）１２内へ連続的に洩れだし分子線として導入する試料導入手段であるキャピラリカラムを用いている。
この場合には、試料１１の導入として試料採取配管からの試料をジェットセパレータを用いて、その一部をキャピラリカラムに導入するようにしている。
【００３８】
また、チャンバー１２内への試料の導入方法として、例えば超音速ジェットバルブを用いるようにしてもよい。
【００３９】
また、レーザイオン化した分子を加速させるイオン加速部１６は、複数のイオン電極１６ａ〜１６ｃから構成されている。
【００４０】
上記レーザ照射手段１４から照射されるレーザ光Ｌのパルス繰り返し周波数は１０Ｈｚ〜１ＭＨｚ、特に好適には数百Ｈｚであることが好ましい。
これはパルス繰り返し周波数を向上させることで連続的にイオン化効率が向上するからである。
【００４１】
よって、有機微量成分の検出装置を用いて、例えばＰＣＢ等の微量成分を連続して計測する場合、レーザ出力測定器でレーザの出力を連続して監視するので、常に適正なレーザ出力でレーザイオン化しているか否かを判断でき、不適切な場合には、迅速に修正することができる。
【００４２】
そして、レーザ出力が一定範囲内にない場合には、飛行時間型質量分析装置２０の計測データを測定データから除外するかコメントを記しておく。
この理由は二点ある。一つはレーザ出力が低い場合、共鳴イオン化することができないため、有機ハロゲン化物イオンが生成しないことによる。もう一つは、レーザ出力が高い場合、非共鳴イオン化およびレーザ光による解離（フラグメント化）が優先して起こるため、有機ハロゲン化物イオン数による定量の精度が低下することによる。
よって、常に適正な範囲内のレーザ出力における計測データによって有機ハロゲン化物の濃度を定量することができ、計測精度の向上を図ることができる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図２は本実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。本実施の形態では、第１の実施の形態の有機微量成分の検出装置１０において、真空チャンバー１２内の圧力を計測する真空計３０を設けたものである。
なお、真空計３０にてチャンバー１２内の圧力を測定するには、レーザ照射と同期して測定するようにしている。
【００４４】
この真空計３０により、レーザ光を照射したときのチャンバー１２内の新の圧力を計測することができる。
図６にレーザイオン化チャンバ内圧力計測シグナル値とチャンバ内圧力との関係を示す。
【００４５】
これにより、レーザ出力及び真空チャンバー１２内の圧力のふらつきをリアルタイムで計測でき、この結果から適正なレーザ計測ができるように修正することが迅速にできる。
【００４６】
［第３の実施の形態］
図３は本実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。本実施の形態では、第１の実施の形態の有機微量成分の検出装置１０において、波長変換器２２を通過したレーザ光の固定波レーザ（例えば波長：１０６４ｎｍ）を反射する反射ミラー３２と、イオン化に寄与するレーザ光（波長：２６６ｎｍ）Ｌを所定の割合で分割するビームスプリッタ３３とを具備したものである。なお、本実施の形態では真空チャンバー１２内の圧力を計測する真空計３０も設けている。
【００４７】
反射ミラー３２によりイオン化に寄与しないレーザ光を除き、イオン化に寄与するレーザ光（波長：２６６ｎｍ）を所定の割合で分割（例えば９：１に分割）し、その分割した一方の出力をレーザ出力測定器２４にて測定することで、レーザ出力が適切であるか否かを確認することができる。
これによりイオン化に寄与するレーザ光の出力を直接測定することができる。
【００４８】
［第４の実施の形態］
図４は本実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
本実施の形態では、第３の実施の形態において、イオン化領域１４ａを通過した後のレーザ光の出力をチャンバ１２内で計測するチャンバ内のレーザ出力測定器４１が設けられている。
【００４９】
この際、プリアンプ４２及びゲート機能付き電圧検出器４３を設けることにより、上記レーザイオン化した後のレーザ光Ｌの出力の測定に際し、レーザ照射手段１４におけるレーザ発振の時間だけ出力を測定するようにしている。
【００５０】
上記装置において、時間分解能のあるプリアンプ４２を設置し、ゲートをかける。これにより、散乱光を除去したレーザ光の出力の測定が可能となる。
【００５１】
よって、イオン化に寄与する種々の散乱光の検出を事前に防止することができ、レーザ光Ｌが適正なイオン化領域を通過し、適切な出力であるか否かを監視することができる。
【００５２】
［第５の実施の形態］
図５は本実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
図１の第１の実施の形態において、励起レーザのレーザ光２１によって励起された媒質チャンバー５１内に外部から供給された希ガスの媒質５２の非線形光学過程を利用して発生させて真空紫外レーザ光５３を発生させるようにしている。
【００５３】
上記非線形光学過程は、例えば第三高調波発生、非共鳴和周波混合、非共鳴差周波混合、二光子共鳴４波混合過程等を挙げることができる。
【００５４】
上記外部から供給された媒質５２は例えば希ガス等を例示することができ、励起レーザのレーザ光２１により２００ｎｍ以下の紫外領域のレーザ光を発生している。ここで、１９０〜１２０ｎｍの領域をシューマン領域ともいう。また、有機ハロゲン化物を分析する場合には、例えば１５０ｎｍ以下、又は１３０ｎｍ以下の真空紫外レーザ光とすることが特に好ましい。なお、真空紫外レーザ光２１は励起レーザ光２１を含むものである。
また、真空紫外レーザ光の代わりに、極端紫外レーザ光を用いるようにしてもよい。ここで、極端紫外レーザ光とは、波長０．２〜１００ｎｍのレーザ光をいう。
媒質は例えばアルゴン（Ａｒ）クリプトン（Ｋｒ），キセノン（Ｘｅ）等の希ガス類や、Ｍｇ、Ｈｇ、Ｂｅ、Ｂａ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｚｎ等の金属類を例示することができる。
【００５５】
また、励起レーザとしては、例えばＹＡＧレーザの他に色素レーザ、チタンサファイヤレーザ、エキシマレーザ、及びその高調波等を例示することができる。
【００５６】
本実施の形態では、上記真空紫外レーザ光５３が発生するチャンバー５１内にイオン検出器５４を設け、真空紫外レーザ光５３が適切に発生しているか否かを検出している。
これにより、イオン化前の真空紫外レーザ光５３の光強度が分かる。このイオン検出器５４としては、並行平板型の検出器等を例示することができる。
【００５７】
また、第４の実施の形態と同様にチャンバー内の出力測定器４１を設けているので、イオン化した後の真空紫外レーザ光の出力を計測することができる。
なお、可視・紫外光をカットするために、フィルタ５５を設けており、真空紫外光のみを計測するようにしている。
【００５８】
［第６の実施の形態］
図７に上記計測装置を用いた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。
図７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をコイルと鉄心とに分離するコア分離手段1009と、分離されたコイルを銅線と紙・木とに分離するコイル分離手段1008と、上記コア分離手段1009で分離された鉄心と解体手段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とを具備してなり、上記前処理手段1006の設備内の環境中のＰＣＢ濃度及び排ガス１３１中のＰＣＢ濃度を計測する上述した有機微量成分の検出装置１０を備えた計測システム６１が設けられている。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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1009に直接投入することで無害化処理することができる。
【００６２】
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８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。
【００６３】
本発明の計測システム６１は第１乃至第５の実施の形態にかかる上記有機微量成分の検出装置１０を用いて、上記有害物質処理システムの前処理手段1006内のＰＣＢの環境濃度及び排ガス１３１中のＰＣＢ排出濃度を監視するものである。この計測システム６１を設けることでＰＣＢ濃度を迅速に且つ効率よくしかも信頼性の高い監視することができる。
この結果、ＰＣＢ処理が適切に行われているかどう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。
【００６４】
【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、採取試料を真空チャンバー内へ導入する試料導入手段と、導入された試料をレーザ光でレーザイオン化させるイオン化手段と、該イオン化した分子を収束させるイオン収束部と、該収束した分子を偏向させるイオン偏向部と、該偏向されたイオン分子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であって、上記イオン化手段のレーザ光の出力を測定するレーザ出力測定器を設けたので、常に適正なレーザ出力でレーザイオン化しているか否かを判断でき、不適切な場合には、迅速に修正することができる。
【００６５】
よって、レーザ出力によって有機ハロゲン化物検出信号がリアルタイムで変化することに対応できるため、有機ハロゲン化物信号強度から有機ハロゲン化物濃度を定量する精度が向上する。
【００６６】
また、上記レーザイオン化した後のレーザ光の出力の測定に際し、レーザ発振の時間だけ出力を測定するので、散乱光を削除することができるため、レーザイオン化に寄与したレーザ出力測定精度が向上する。
【００６７】
さらに、レーザ出力が一定範囲内にない場合、共鳴イオン化が起きない、他のイオン化過程の併発が起きる等、有機ハロゲン化物信号強度から有機ハロゲン化物濃度を定量する精度が低下するが、その確認が容易となる。
したがって、レーザ光が一定範囲内にない場合のデータを除去することなどを実施することで、有機ハロゲン化物濃度を定量する精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
【図２】第２の実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
【図３】第３の実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
【図４】第４の実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
【図５】第５の実施の形態にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。
【図６】レーザイオン化チャンバ内圧力計測シグナル値とチャンバ内圧力との関係図である。
【図７】第６の実施の形態にかかるＰＣＢ無害化処理設備における監視システムの概略図である。
【図８】水熱分解装置の概要図である。
【図９】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】
１０ 有機微量成分の検出装置
１１ 採取試料
１２ 真空チャンバー
１３ 試料導入手段
１４ レーザ照射手段
１４ａ イオン化部
Ｌ レーザ光
１５ イオン分子
１６ イオン加速部
１７ イオントラップ
１８ リフレクタ
１９ イオン検出器
２０ 飛行時間型質量分析装置
２１ レーザ光
２２ 波長変換器
２３ ダイクロイックミラー
２４ レーザ出力測定器
３０ 真空計
３２ 反射ミラー
３３ ビームスプリッタ
４１ レーザ出力測定器
５１ 媒質チャンバー
５２ 希ガスの媒質
５３ 真空紫外レーザ光
６１ 計測システム
Claims (7)
- 真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に採取試料を導入する試料導入手段と、
レーザ光を発生するレーザ照射手段と、
このレーザ照射手段から出力されたレーザ光の波長を予め決めた所定の波長に変換しこの波長変換したレーザ光を出力する波長変換器と、
前記真空チャンバー内に導入された採取試料に対してレーザ光を照射することにより発生したイオン分子を加速させるイオン加速部と、
前記イオン加速部から放出されたイオン分子を検出するイオン検出器とを備えた飛行時間型質量分析装置において、
前記波長変換器から出力された波長変換されたレーザ光が入射されると共に、特定の波長のレーザ光を反射する一方、その他の波長のレーザ光を透過させるダイクロイックミラーと、
前記真空チャンバーに連通すると共に希ガスが供給され、前記ダイクロイックミラーにて反射された特定の波長のレーザ光が入射されることにより発生した真空紫外レーザ光または極端紫外レーザ光を、前記真空チャンバーに入射する媒質チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置されており、前記真空チャンバー内に導入された採取試料を照射した後の真空紫外レーザ光または極端紫外レーザ光の出力を測定するレーザ出力測定器とを備え、
前記レーザ出力測定器にて検出したレーザ光の出力が予め決めた一定範囲内にない場合には、前記イオン検出器にて検出した測定データを除外すると共に、前記レーザ出力測定器にて検出したレーザ光の出力が予め決めた一定範囲内にある場合における前記イオン検出器にて検出した測定データを基に、有機物の濃度を定量すると共に、
前記媒質チャンバー内に第２のイオン検出器を備え、この第２のイオン検出器によりイオンが発生しているか否かを検出することにより、真空紫外レーザ光または極端紫外レーザ光が適切に発生しているか否かを検出することを特徴とする有機微量成分の検出装置。 - 請求項１において、
前記レーザ照射手段からレーザ光が出力されている時間においてのみ、前記レーザ出力測定器にて測定した測定信号を取り出すゲート手段を備え、
前記ゲート手段から出力された測定信号が予め決めた一定範囲内にない場合には、前記イオン検出器にて検出した測定データを除外すると共に、前記ゲート手段から出力された測定信号が予め決めた一定範囲内にある場合における前記イオン検出器にて検出した測定データを基に、有機物の濃度を定量することを特徴とする有機微量成分の検出装置。 - 請求項１乃至２のいずれか一において、
飛行時間型質量分析装置には、前記イオントラップから放出されたイオン分子を反射して前記イオン検出器に入射させるリフレクタを設けたことを特徴とする有機微量成分の検出装置。 - 請求項１乃至３のいずれか一において、
上記イオン化された分子を選択濃縮するイオントラップを設けたことを特徴とする有機微量成分の検出装置。 - 請求項１乃至４のいずれか一において、
上記採取試料が有機ハロゲン化物であることを特徴とする有機微量成分の検出装置。 - 請求項１乃至５のいずれか一において、
上記有機ハロゲン化物がＰＣＢであることを特徴とする有機微量成分の検出装置。 - 請求項６において、
上記ＰＣＢがＰＣＢ分解処理した処理設備の気体成分又は液体成分中に存在するものであることを特徴とする有機微量成分の検出装置。
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