JP4305064B2 - Explosive detection method and apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、質量分析装置に係わり、特に爆発物等の物質を探知する方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
質量分析装置としては、例えば、特開2000−195464号公報(特許文献1)に記載されたものがある。特開2000−195464号公報には、段階的に電圧を制御しつつ選択イオンモニタリング(Selected Ion Monitoring)測定(SIM測定)を行った後で、高周波電圧の値を最終電圧から初期電圧に戻すための時間すなわちセトリングタイムを利用してスキャン測定を行い、このスキャン測定により得られたデータを用いて試料中の夾雑物の有無を調べたり、その夾雑物を特定するための情報を収集することのできる四重極質量分析装置が記載されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−195464号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特開2000−195464号公報には、試料に含まれる夾雑物の有無および夾雑物を特定するための情報を収集するのみで、具体的に夾雑物を特定する方法については記載されていない。従って、夾雑物を特定するためには、別途追加測定が必要となり、夾雑物の特定に時間を要することになる。一方で、爆発物等の物質は人命に関わるものであるため、短時間で特定する必要がある。
【0005】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、短時間で爆発物等の物質を分析し特定する方法およびそれを用いた質量分析装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、爆発物を構成する成分に優先順位をつけ、優先順位の高い成分又は分子イオンから測定を行うものである。また判定しようとする対象から爆発物と思われる質量数のイオンが測定されたら、爆発物リストにより関連づけられたイオンだけを測定しようとするものである。また類別しようとする爆発物についても蒸発のしやすい、より短時間で測定しなければならないものと、そうでないものに分け、測定順を決定する。
【0007】
ある種類の爆発物を測定した時に必ず観測されるイオンを測定の第一に採用しこれを第一イオンとする。第一イオンが観測されたら、爆発物成分の登録情報にあるイオン構成を参照し、第一イオンを含む爆発物の候補に対して予想される第二イオンを選定し、測定する。ここで第一イオンから予想される他の成分すなわち第三イオンを測定してもよい。また第二イオンが測定された時点で、第一イオン検出時と同様に関連づけられた第三イオンを測定してもよい。このように測定されたイオン質量数から予想される爆発物の関連イオンだけを測定していくことによって、測定しなければならない分子イオン質量数の低減を図る。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の爆発物探知装置の構成を示す図である。
【0009】
1は爆発物等を付着させた物質採集用紙(試料)を加熱炉に入れるための導入機構、2は導入機構に装着された物質採集用紙を加熱するための加熱炉、3は物質採集用紙を装着した導入機構の加熱炉への挿入を検知するための検知回路、4は成分ガスの吸引部および試料ガスをイオン源に導入するための流路、5は気体化した試料をイオン化するためのイオン源、6は試料ガスをコロナ放電によりイオン化するためのコロナ放電電極、13は四重極質量分析管を納めた真空チャンバ、7はイオン化したガス成分を電磁誘導により真空チャンバに誘導するための差動排気部、8はイオンを効率よく四重極分析管に収束させるための静電レンズ、9は試料ガスを流路に導入し、かつイオン化されない不要な分子およびガス成分を排出するためのポンプ、11は真空チャンバを高真空にするための真空ポンプ、10は差動排気部7内を真空チャンバ13の真空と大気圧の中間真空にするための差動真空ポンプ、12は真空ポンプ11および差動真空ポンプ10の排気を大気圧に放出するためのバックポンプ、15は受信した分子イオンの強度を電流値に変換するための二次電子増倍管、16は信号増幅器、14は導入された分子イオンを電圧および交流成分によってフィルタリングして目的の質量数の分子イオンのみ二次電子増倍管15に導入する四重極分析管、17は静電レンズ8の電圧制御部、18は測定条件(イオン透過条件)を制御する四重極分析管制御部、19は受信信号をディジタイズ値(質量測定データ)に変換するA/Dコンバータ、20は四重極分析管制御部18に対する測定条件の設定制御およびA/Dコンバータ19から質量測定データを取得し爆発物判定および成分判定を行う測定部である。
【0010】
試料を付着させた物質採集用紙を導入部1に装着し、加熱炉2に挿入すると、試料成分は加熱炉により加熱され付着していた試料成分はガス化し、流路4を通過してイオン源5に到達する。イオン源5に到達したガス成分はコロナ放電電極6によりイオン化され、電磁誘導によって差動排気部7を通り静電レンズ8により収束されて四重極分析管14に到達する。このとき四重極分析管14にかける周波数成分及び電圧を四重極分析管制御部18が設定することにより目的の質量数を持つイオンだけを選択し、二次電子増倍管15によって受信し、信号増幅器16が信号をA/Dコンバータ19が受信可能な信号強度まで増幅する。A/Dコンバータによりディジタイズ値に変換された電流信号を測定部20が観測することによりイオン強度を測定する。
【0011】
予め加熱された加熱炉2に試料を挿入する場合、導入機構1の物理的な移動が伴うため、検知回路3により挿入を検知する以前に試料が加熱されて成分がガス化されてしまう。また揮発性の強い爆発物成分を加熱炉2に導入すると、四重極質量分析管14の周波数、電圧といった測定条件を変更して目的の透過条件にする前に、測定しようとする質量数の全ての成分が他の測定条件(他の質量数)を測定している時に四重極質量分析管14に導入されてしまう。この場合、四重極質量分析計の動作特性として透過条件以外の質量のイオンは全て測定対象とならず捨てられてしまうため、爆発物が存在していたとしてもその成分を検出できないことになる。本発明では、検知回路3に連動して爆発物登録情報を参照し必要最小限かつ最適な測定順を設定することにより効果的に質量数測定を行うものである。
【0012】
図2は、測定部20の構成を示す図である。測定部20は、プロセッサ200と、プロッセサが実行する、爆発物探知用のプログラムを記憶するメモリ201と、爆発物登録情報を記憶するメモリ202とを備える。爆発物登録情報格納メモリ202には、高揮発性の爆発物に関する情報を主成分、副成分に分類して記憶するテーブル210(図3)と、低揮発性の爆発物に関する情報を主成分、副成分に分類して記憶するテーブル211(図4)とが格納されている。
【0013】
図3は、高揮発性の爆発物に関する情報を記憶するテーブル210の構成を示す図である。テーブル210には、複数の高揮発性の爆発物に関する情報が予め記憶されている。該情報は、爆発物名210−1と、主成分210−2と、その主成分のイオン質量210−3と、副成分210−4と、その副成分のイオン質量210−5の各情報からなる。
【0014】
図4は、低揮発性の爆発物に関する情報を記憶するテーブル211の構成を示す図である。テーブル211には、複数の低揮発性の爆発物に関する情報が予め記憶されている。該情報は、爆発物名211−1と、主成分210−2と、その主成分のイオン質量210−3と、副成分210−4と、その副成分のイオン質量210−5の各情報からなる。
【0015】
図5は、高揮発性又は低揮発性の爆発物成分のイオン質量とその強度の関係を示す図である。上段は、主成分のイオン質量とその強度の関係を示す図、下段は、主成分イオンに付随する副成分のイオン質量とその強度の関係を示す図である。例えば、副成分610−1と610−2は、は、爆発物の主成分510−1に付随するものであることを示す。ここで、500−1、500−2、…、500−nは、測定される主成分イオンに対して予め定められた閾値、600−1、600−2、…、600−nは、測定される副成分イオンに対して予め定められた閾値を示す。
【0016】
詳細を後述するが、測定部20は、主イオンを測定するための透過条件を四重極分析管制御部18に与える。四重極分析管制御部18は、四重極分析管14に与える周波数電圧を制御し、目的のイオン(主成分)の質量を測定する閾値を超える主イオン25が観測された場合には、テーブル210、211を参照し、副成分として登録されたイオンを測定するための透過条件を測定部20から四重極分析管制御部18に与え、副成分の質量を測定する。主成分のイオンおよび副成分のイオンが全て閾値を超えた場合、すなわちテーブル210、211に登録された爆発物成分が全て検出された場合に、測定対象を爆発物として判定し、種類を判別、測定部20のディスプレイに表示する。
【0017】
また、高揮発性グループに分類される爆発物成分を効果的に検出するため、検知回路3の信号を受信して測定対象成分の導入が確定されるまで高揮発性グループの測定を繰り返し、検知回路3の検知信号が受信されたら規定回数の測定データをさかのぼって判定対象データに加える。これは物質採集用紙が導入部1に導入されてから検知回路3が検知するまでのタイムラグ、および成分ガスが流路を通過する時間を考慮するものである。検知回路3の信号を受信し、高揮発性グループの測定が終了したら、低揮発性グループの測定を実施する。
【0018】
図6は、測定部20における爆発物探知の処理を示すフローチャートである。測定プロセッサ200は、検知回路3の信号待ちにおいて、高揮発性の爆発物の主イオン信号を測定する(ステップ60)。プロセッサ200は、高揮発性の爆発物の主イオンのピーク検出の判定を行い(ステップ61)、ピーク検出された場合には、高揮発性の爆発物の主イオンピークに関連付けられた副イオンの測定を行う(ステップ62)。次に、プロセッサ200は、検出回路3からの信号の検出の有無を判断し(ステップ63)、信号が検出されなければ、ステップ60に戻る。
ステップ63で検知回路3からの検知信号を受信することにより物質採集用紙の挿入が確認された場合には、それまでに蓄積した規定の測定数の高揮発性グループの主イオン、副イオン信号を参照し、登録された全てのピークが検出されたかどうか、すなわち爆発物の該否判定および爆発物種別の判定を行う(ステップ64)。次にプロセッサ200は、ステップ65で繰り返し測定回のチェックを行った後、規定の測定回に到達していなければ低揮発性グループの測定を行う(ステップ66)。次にプロセッサ200は、測定回カウンタを計数し(ステップ67)、低揮発性グループの主イオンピークの有無を判定する(ステップ78)。ピークがあったと判定した場合には、低揮発性の爆発物の主イオンに関連づけられた副イオンを測定する(ステップ69)。次にプロセッサ200は、で副イオンのピークの有無を判定する(ステップ70)。副イオンのピークがあったと判定された場合には、爆発物の該否判定および爆発物種別の判定を行う(ステップ71)。主イオンがなかった場合あるいは関連の副イオンがなかった場合には、高揮発性グループの測定を行う。繰り返し測定回のチェックを行った後(ステップ72)、規定の測定回に到達していなければ高揮発性の爆発物の測定を行う(ステップ73)。プロセッサ200は、測定回カウンタを計数し(ステップ74)、高揮発性の爆発物の主イオンピークの有無を判定する(ステップ75)。ピークがあったと判定した場合には、高揮発性の爆発物のの主イオンに関連づけられた副イオンを測定する(ステップ76)。プロセッサ200は、副イオンのピークの有無を判定し(ステップ77)、副イオンのピークがあったと判定した場合には、爆発物の該否判定および爆発物種別の判定を行う(ステップ78)。プロセッサ200は、規定回の繰り返し測定を実施した後、爆発物種の出力を行う(ステップ79)。物質採集用紙が導入部1から抜かれたことを検出すると、ステップ60に戻る。ピーク判別を行うための閾値設定は、予め物質採集用紙に何も付着させないで取得したイオンの背景雑音成分の信号強度から設定する。
【0019】
本実施例によれば主成分が閾値を超えなかった場合は、副成分を取得せずに済む。そのため低揮発の爆発物成分まで完全に揮発すると予想される時間まで測定回を繰り返すことにより、判別テーブルに登録された爆発物成分に最適化して不要なイオンの測定を省略し、爆発物探知装置として測定を高速化することが可能となる。また加熱炉で加熱されたガスは高濃度で短時間に集中して四重極質量分析管14に到達するため、この取得方法によって高濃度の状態にある爆発物のガス成分を測定することができる。なお、揮発性の爆発物で、そのイオン強度がかなり高い場合には、流路4等に付着し、次に測定の際に影響を及ぼす場合がある。従って、この場合には、ステップ64で処理を終了しても良い。
【0020】
図7は、高揮発性グループ、低揮発性グループの測定時間軸とイオン信号強度の関係を示す図である。図中の符号700は、高揮発性の爆発物のイオン信号、701は、低揮発性の爆発物のイオン信号を示す。横軸は測定開始からの時間軸、縦軸は正規化されたイオン信号強度である。測定開始点をイオン強度信号の起点とし、高揮発性成分グループの最大ピーク検出までの時間をtp1、低揮発性成分グループの最大ピーク検出までの時間をtp2とする。また正規化された強度において高揮発性グループのイオン強度と低揮発性グループのイオン強度が交わる強度における高揮発性グループの強度維持時間をtw1、低揮発性グループの強度維持時間をtw2とする。このとき高揮発性グループの測定時間は式1から式2の範囲として規定する。
【0021】

Figure 0004305064
これに対して、低揮発性グループの測定時間を式3から式4の範囲として規定する。
【0022】
Figure 0004305064
これによって高揮発性、低揮発性各グループを時間軸上で分離することができる。なお、この結果により、テーブル210、211の各々に予め登録すべき爆発物がある程度推定可能となる。
【0023】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、短時間で爆発物等の物質を分析し特定する方法およびそれを用いた質量分析装置を提供することができる。
【0024】
また、本発明によれば、物質採集用紙に採集された微量な爆発物を、高感度に検出することが可能となる。特に揮発性の高い爆発物について高精度に判別することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】爆発物探知装置の構成を示す図である。
【図2】測定部20の構成を示す図である。
【図3】高揮発性の爆発物に関する情報を記憶するテーブル210の構成を示す図である。
【図4】低揮発性の爆発物に関する情報を記憶するテーブル211の構成を示す図である。
【図5】高揮発性又は低揮発性の爆発物成分のイオン質量とその強度の関係を示す図である。
【図6】測定部20における爆発物探知の処理を示すフローチャートである。
【図7】高揮発性グループ、低揮発性グループの測定時間軸とイオン信号強度の関係を示す図である。
【符号の説明】
1…物質採集用紙導入機構、2…物質採集用紙加熱炉、3…物質採集用紙挿入検知回路、4…成分ガス流路、5…イオン源、6…コロナ放電電極、7…差動排気部、8…静電レンズ、9…ポンプ、10…差動真空ポンプ、11…真空ポンプ、12…バックポンプ、13…真空チャンバ、14…四重極分析管、15…二次電子増倍管、16…信号増幅器、17…静電レンズ電圧制御部、18…四重極分析管制御部、19…A/Dコンバータ、20…測定部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mass spectrometer, and more particularly to a method and apparatus for detecting a substance such as an explosive.
[0002]
[Prior art]
An example of a mass spectrometer is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-195464 (Patent Document 1). Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-195464 discloses a method of returning a high-frequency voltage value from a final voltage to an initial voltage after performing a selected ion monitoring measurement (SIM measurement) while controlling the voltage stepwise. Measurement time, that is, settling time, is used to investigate the presence or absence of contaminants in the sample using the data obtained by this scan measurement, and to collect information for identifying the contaminants. A possible quadrupole mass spectrometer is described.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-195464
[Problems to be solved by the invention]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-195464 merely collects the presence / absence of impurities contained in the sample and information for identifying the impurities, and does not describe a method for specifically identifying the impurities. Therefore, in order to specify the impurities, additional measurement is required separately, and it takes time to specify the impurities. On the other hand, explosives and other substances are related to human life and need to be identified in a short time.
[0005]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for analyzing and specifying a substance such as an explosive in a short time and a mass spectrometer using the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention assigns priorities to components constituting explosives and performs measurement from components or molecular ions having higher priorities. Further, when ions having a mass number considered to be explosives are measured from an object to be determined, only ions associated with the explosive list are to be measured. The explosives to be classified are also divided into those that are likely to evaporate and must be measured in a shorter time, and those that do not.
[0007]
The ion that is always observed when a certain type of explosive is measured is adopted as the first measurement, and this is used as the first ion. When the first ion is observed, the ion configuration in the registration information of the explosive component is referred to, and the second ion expected for the explosive candidate containing the first ion is selected and measured. Here, another component expected from the first ion, that is, the third ion may be measured. Moreover, you may measure the 3rd ion linked | related similarly to the time of 1st ion detection at the time of measuring 2nd ion. By measuring only the relevant ions of explosives that are expected from the ion mass numbers measured in this way, the molecular ion mass number that must be measured is reduced.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the explosive detection device of the present invention.
[0009]
1 is an introduction mechanism for putting a material collection paper (sample) with explosives attached thereto into a heating furnace, 2 is a heating furnace for heating the material collection paper attached to the introduction mechanism, and 3 is a material collection paper. A detection circuit for detecting insertion of the installed introduction mechanism into the heating furnace, 4 is a component gas suction part, and a flow path for introducing the sample gas into the ion source, 5 is for ionizing the gasified sample An ion source, 6 is a corona discharge electrode for ionizing a sample gas by corona discharge, 13 is a vacuum chamber containing a quadrupole mass spectrometer tube, and 7 is for inducing ionized gas components to the vacuum chamber by electromagnetic induction. A differential exhaust unit, 8 is an electrostatic lens for efficiently concentrating ions to the quadrupole analyzer tube, and 9 is for introducing sample gas into the flow path and discharging unnecessary molecules and gas components that are not ionized. Po , 11 is a vacuum pump for making the vacuum chamber a high vacuum, 10 is a differential vacuum pump for making the inside of the differential evacuation unit 7 an intermediate vacuum between the vacuum of the vacuum chamber 13 and the atmospheric pressure, and 12 is a vacuum pump 11. And a back pump for discharging the exhaust of the differential vacuum pump 10 to atmospheric pressure, 15 a secondary electron multiplier for converting the intensity of the received molecular ions into a current value, 16 a signal amplifier, and 14 an introduction A quadrupole analyzer tube that filters the molecular ions that have been subjected to voltage and alternating current components and introduces only molecular ions of a target mass number into the secondary electron multiplier tube 15, 17 is a voltage control unit of the electrostatic lens 8, and 18 A quadrupole analyzer control unit that controls measurement conditions (ion permeation conditions), 19 is an A / D converter that converts a received signal into a digitized value (mass measurement data), and 20 is for the quadrupole analyzer control unit 18. It is a measurement unit that controls the setting of measurement conditions and acquires mass measurement data from the A / D converter 19 to perform explosives determination and component determination.
[0010]
When the material collection paper with the sample attached is attached to the introduction unit 1 and inserted into the heating furnace 2, the sample component is heated by the heating furnace and the attached sample component is gasified and passes through the flow path 4 to be an ion source. Reach 5 The gas component that has reached the ion source 5 is ionized by the corona discharge electrode 6, passes through the differential exhaust section 7 by electromagnetic induction, is converged by the electrostatic lens 8, and reaches the quadrupole analysis tube 14. At this time, the frequency component and voltage applied to the quadrupole analyzer tube 14 are set by the quadrupole analyzer controller 18 so that only ions having a target mass number are selected and received by the secondary electron multiplier 15. The signal amplifier 16 amplifies the signal to a signal strength that the A / D converter 19 can receive. The ion intensity is measured by the measurement unit 20 observing the current signal converted into the digitized value by the A / D converter.
[0011]
When the sample is inserted into the preheated heating furnace 2, since the introduction mechanism 1 is physically moved, the sample is heated before the detection is detected by the detection circuit 3, and the components are gasified. In addition, when a highly volatile explosive component is introduced into the heating furnace 2, before changing the measurement conditions such as the frequency and voltage of the quadrupole mass spectrometer tube 14 to the desired permeation conditions, the mass number to be measured is adjusted. All components are introduced into the quadrupole mass spectrometer tube 14 when other measurement conditions (other mass numbers) are being measured. In this case, as the operational characteristics of the quadrupole mass spectrometer, all ions with masses other than the transmission conditions are discarded without being measured, so that even if explosives are present, the components cannot be detected. . In the present invention, mass number measurement is effectively performed by referring to the explosive registration information in conjunction with the detection circuit 3 and setting the minimum and optimum measurement order.
[0012]
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the measurement unit 20. The measurement unit 20 includes a processor 200, a memory 201 that stores an explosive detection program executed by a processor, and a memory 202 that stores explosive registration information. In the explosive registration information storage memory 202, a table 210 (FIG. 3) for storing information on high volatility explosives as main components and subcomponents, and information on low volatility explosives as main components, Stored is a table 211 (FIG. 4) that is classified and stored as subcomponents.
[0013]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a table 210 that stores information on highly volatile explosives. In the table 210, information on a plurality of highly volatile explosives is stored in advance. The information is obtained from each information of the explosive name 210-1, the main component 210-2, the ion mass 210-3 of the main component, the subcomponent 210-4, and the ion mass 210-5 of the subcomponent. Become.
[0014]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a table 211 that stores information on low-volatile explosives. Information relating to a plurality of low-volatile explosives is stored in the table 211 in advance. The information includes the explosive name 211-1, the main component 210-2, the ion mass 210-3 of the main component, the subcomponent 210-4, and the ion mass 210-5 of the subcomponent. Become.
[0015]
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the ion mass of a highly volatile or low volatile explosive component and its strength. The upper diagram shows the relationship between the ion mass of the main component and its strength, and the lower diagram shows the relationship between the ion mass of the subcomponent accompanying the main component ion and its strength. For example, subcomponents 610-1 and 610-2 indicate that they are associated with the main component 510-1 of the explosive. Here, 500-1, 500-2,..., 500-n are threshold values predetermined for the main component ions to be measured, and 600-1, 600-2,. The predetermined threshold value for the secondary component ions is shown.
[0016]
Although details will be described later, the measurement unit 20 gives the transmission condition for measuring the main ions to the quadrupole analysis tube control unit 18. The quadrupole analysis tube control unit 18 controls the frequency voltage applied to the quadrupole analysis tube 14, and when a main ion 25 exceeding a threshold value for measuring the mass of the target ion (main component) is observed, With reference to the tables 210 and 211, transmission conditions for measuring ions registered as subcomponents are given from the measurement unit 20 to the quadrupole analyzer control unit 18, and the mass of the subcomponents is measured. When all of the main component ions and subcomponent ions exceed the threshold value, that is, when all the explosive components registered in the tables 210 and 211 are detected, the measurement object is determined as an explosive and the type is determined. This is displayed on the display of the measurement unit 20.
[0017]
In addition, in order to effectively detect explosive components classified in the high volatility group, the detection of the high volatility group is repeated until the introduction of the measurement target component is confirmed by receiving the signal from the detection circuit 3, and detection is performed. When the detection signal of the circuit 3 is received, the predetermined number of measurement data is retroactively added to the determination target data. This takes into account the time lag from when the substance collection sheet is introduced into the introduction section 1 until the detection circuit 3 detects it, and the time during which the component gas passes through the flow path. When the signal of the detection circuit 3 is received and the measurement of the high volatile group is completed, the measurement of the low volatile group is performed.
[0018]
FIG. 6 is a flowchart showing the explosive detection process in the measurement unit 20. The measurement processor 200 waits for a signal from the detection circuit 3 and measures the main ion signal of the highly volatile explosive (step 60). The processor 200 determines the peak detection of the main ion of the highly volatile explosive (step 61), and if a peak is detected, the processor 200 detects the secondary ion associated with the main ion peak of the highly volatile explosive. Measurement is performed (step 62). Next, the processor 200 determines whether or not the signal from the detection circuit 3 is detected (step 63). If no signal is detected, the processor 200 returns to step 60.
If the insertion of the material collection sheet is confirmed by receiving the detection signal from the detection circuit 3 in step 63, the main ion and sub ion signals of the high volatility group of the specified measurement number accumulated so far are obtained. Referring to this, it is determined whether or not all the registered peaks have been detected, that is, whether or not the explosive is present and the explosive type is determined (step 64). Next, after checking the measurement times repeatedly at Step 65, the processor 200 measures the low volatility group if the prescribed measurement times have not been reached (Step 66). Next, the processor 200 counts the measurement times counter (step 67) and determines the presence or absence of the main ion peak of the low volatility group (step 78). If it is determined that there is a peak, the side ions associated with the main ions of the low-volatility explosive are measured (step 69). Next, the processor 200 determines whether or not there is a secondary ion peak (step 70). If it is determined that there is a peak of sub-ions, the determination of explosives and the type of explosives are performed (step 71). If there is no primary ion or no associated secondary ion, the highly volatile group is measured. After checking the repeated measurement times (step 72), if the specified measurement times have not been reached, the highly volatile explosives are measured (step 73). The processor 200 counts the measurement times counter (step 74) and determines the presence or absence of the main ion peak of the highly volatile explosive (step 75). If it is determined that there is a peak, the side ions associated with the main ions of the highly volatile explosives are measured (step 76). The processor 200 determines whether or not there is a secondary ion peak (step 77). If it is determined that there is a secondary ion peak, the processor 200 determines whether or not the explosive material is present and determines the explosive material type (step 78). The processor 200 outputs the explosive species after performing the repeated measurement of the specified number of times (step 79). When it is detected that the substance collection sheet has been removed from the introduction unit 1, the process returns to step 60. The threshold value for determining the peak is set from the signal intensity of the background noise component of the ions acquired in advance without attaching anything to the substance collection sheet.
[0019]
According to this embodiment, when the main component does not exceed the threshold, it is not necessary to acquire the subcomponent. Therefore, by repeating the measurement until the time when it is expected to completely volatilize to the low volatility explosive component, the explosive detection device optimizes the explosive component registered in the discrimination table and eliminates unnecessary ion measurement. As a result, it is possible to speed up the measurement. Further, since the gas heated in the heating furnace is concentrated at a high concentration in a short time and reaches the quadrupole mass spectrometer tube 14, the gas component of the explosive in a high concentration state can be measured by this acquisition method. it can. In addition, when it is a volatile explosive substance and its ionic strength is quite high, it may adhere to the flow path 4 etc. and may affect the next measurement. Therefore, in this case, the process may be terminated in step 64.
[0020]
FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the measurement time axis and the ion signal intensity of the high volatile group and the low volatile group. In the figure, reference numeral 700 denotes an ion signal of a highly volatile explosive, and reference numeral 701 denotes an ion signal of a low volatile explosive. The horizontal axis is the time axis from the start of measurement, and the vertical axis is the normalized ion signal intensity. The measurement start point is the starting point of the ion intensity signal, the time until the maximum peak detection of the high volatile component group is t p1 , and the time until the maximum peak detection of the low volatile component group is t p2 . In addition, the strength maintenance time of the high volatile group at the strength where the ionic strength of the high volatile group and the ionic strength of the low volatile group at the normalized strength is t w1 , and the strength maintenance time of the low volatile group is t w2 To do. At this time, the measurement time of the highly volatile group is defined as the range of Formula 1 to Formula 2.
[0021]
Figure 0004305064
On the other hand, the measurement time of the low volatility group is defined as the range of Equation 3 to Equation 4.
[0022]
Figure 0004305064
As a result, the high and low volatile groups can be separated on the time axis. This result makes it possible to estimate to some extent the explosives to be registered in advance in each of the tables 210 and 211.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for analyzing and specifying substances such as explosives in a short time and a mass spectrometer using the method.
[0024]
Further, according to the present invention, it is possible to detect a very small amount of explosives collected on a substance collection sheet with high sensitivity. In particular, highly volatile explosives can be identified with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an explosive detection device.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a measurement unit 20;
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a table 210 that stores information on highly volatile explosives.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a table 211 that stores information on low-volatile explosives.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the ion mass of a highly volatile or low volatile explosive component and its strength.
6 is a flowchart showing an explosive detection process in a measurement unit 20. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between measurement time axes and ion signal intensities of a high volatile group and a low volatile group.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Material collection paper introduction | transduction mechanism, 2 ... Material collection paper heating furnace, 3 ... Material collection paper insertion detection circuit, 4 ... Component gas flow path, 5 ... Ion source, 6 ... Corona discharge electrode, 7 ... Differential exhaust part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Electrostatic lens, 9 ... Pump, 10 ... Differential vacuum pump, 11 ... Vacuum pump, 12 ... Back pump, 13 ... Vacuum chamber, 14 ... Quadrupole analyzer tube, 15 ... Secondary electron multiplier, 16 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Signal amplifier, 17 ... Electrostatic lens voltage control part, 18 ... Quadrupole analyzer control part, 19 ... A / D converter, 20 ... Measurement part.

Claims (8)

物質採取用紙に付着した爆発物を探知する方法であって、
予め、検出対象の複数種類の爆発物を、加熱時の蒸発のしやすさによって高揮発性爆発物のグループと低揮発性爆発物のグループに分類するとともに、それぞれのグループに含まれる爆発物おのおのについて、イオン化された場合に現れるイオン質量の異なる複数の成分を、強度により主成分および副成分に分類してテーブルに記憶しておき、
爆発物の検出を行なう際、前記テーブルを参照して、
前記物質採取用紙の導入を検知するまでの間、
前記高揮発性爆発物のグループに含まれる爆発物の主成分のピーク検出を行い、主成分のピークが検出された場合には該主成分に対応する副成分の測定を繰り返し行うとともに測定回数を蓄積し、
前記物質採取用紙の導入が検知されると、前記測定を行った結果に基いて前記高揮発性爆発物のグループに分類された爆発物の該否判定および種類の判定を行い、
前記測定回数が規定の測定回数に達していない場合には、
低揮発性爆発物に含まれる主成分のピーク検出を行い、主成分のピークが検出された場合には該主成分に対応する副成分の測定を行い、
前記測定結果に基いて前記低揮発性爆発物のグループに分類された爆発物の該否判定および種類の判定を行なうことにより、
複数種類の揮発性の強さの異なる爆発物を探知することを特徴とする爆発物探知方法。
A method for detecting explosives adhering to a material collection paper,
The types of explosives to be detected are classified in advance into groups of highly volatile explosives and low volatility explosives according to the ease of evaporation during heating, and each explosive contained in each group For a plurality of components having different ion masses that appear when ionized are classified into main components and subcomponents according to intensity, and stored in a table.
When detecting explosives, refer to the table above.
Until the detection of the introduction of the substance collection form,
The peak of the main component of the explosive contained in the group of highly volatile explosives is detected, and when the peak of the main component is detected, the measurement of the subcomponent corresponding to the main component is repeated and the number of measurements is Accumulate,
When the introduction of the material collection sheet is detected, the rejection determination and the type determination of the explosives classified into the group of highly volatile explosives are performed based on the result of the measurement,
If the number of measurements does not reach the specified number of measurements,
The peak of the main component contained in the low-volatile explosives is detected, and when the peak of the main component is detected, the sub-component corresponding to the main component is measured,
By determining whether or not the explosives are classified into the low volatility explosive group based on the measurement result,
An explosive detection method characterized by detecting a plurality of types of explosives having different volatility.
請求項1に記載の爆発物探知方法であって、
前記高揮発性爆発物のグループに含まれる爆発物および前記低揮発性爆発物のグループに含まれる爆発物それぞれについて、主成分のピークの検出を行なうための閾値は、予め物質採取用紙に何も付着させないで取得したイオンの背景雑音の信号強度にもとづいて設定されていることを特徴とする爆発物探知方法。
The explosive detection method according to claim 1,
For the explosives included in the high volatile explosive group and the explosives included in the low volatile explosive group, the threshold for detecting the peak of the main component is not set in advance on the material collection sheet. An explosive detection method characterized in that the explosive detection method is set based on the signal intensity of background noise of ions acquired without being attached.
請求項1に記載の爆発物探知方法であって、
低揮発性爆発物のグループに含まれる爆発物の主成分のピーク検出を行なった結果、主成分のピークが検出されなかった場合には、
再度高揮発性爆発物のグループについて測定を行うことを特徴とする爆発物探知方法。
The explosive detection method according to claim 1,
As a result of peak detection of the main component of explosives included in the low volatility explosive group, if the peak of the main component is not detected,
A method for detecting explosives, characterized by measuring a group of highly volatile explosives again.
請求項1に記載の爆発物探知方法であって、前記副成分として複数の成分を選定して前記テーブルに記憶しておき、
主成分のピークが検出されると、それら複数の副成分について、測定を開始することを特徴とする爆発物探知方法。
The explosive detection method according to claim 1, wherein a plurality of components are selected as the subcomponents and stored in the table.
A method for detecting an explosive material, characterized in that when a peak of a main component is detected, measurement is started for the plurality of subcomponents.
物質採取用紙に付着した爆発物を探知する装置であって、
前記物質採取用紙を加熱する加熱炉と、前記加熱炉に前記物質採取用紙が導入されたことを検知する検知回路と、前記加熱炉で加熱されて蒸気化された爆発物をイオン化するイオン化部と、前記イオンの信号強度を測定するための測定部とを有し、
前記測定部は、探知対象の爆発物に関する情報を格納するメモリを有し、
予め、検出対象の複数種類の爆発物を、加熱時の蒸発のしやすさによって高揮発性爆発物のグループと低揮発性爆発物のグループに分類するとともに、それぞれの爆発物がイオン化された場合に現れるイオン質量の異なる複数の成分を、強度により主成分および副成分に分類してテーブルを作成して前記メモリに格納しておき、
爆発物の検出を行なう際、
前記測定部は、
前記検知回路が前記物質採取用紙の導入を検知するまでの間、繰り返し、前記メモリに格納されたテーブルを参照して、前記高揮発性爆発物のグループに分類された爆発物の主成分のピーク検出を行い、主成分のピークが検出された場合には該主成分に対応する副成分の測定を行うとともに測定回数を蓄積し、
前記検知回路が物質採取用紙の導入を検知すると、前記測定部は、前記測定を行った結果に基いて前記高揮発性爆発物のグループに分類された爆発物の該否判定および種類の判定を行い、
前記測定回数が規定の測定回数に達していない場合には、
低揮発性爆発物のグループに含まれる爆発物の主成分のピークを検出し、主成分のピークが検出された場合には該主成分に対応する副成分の測定を行い、
前記測定を行った結果に基いて前記低揮発性爆発物グループに分類された爆発物の該否判定および種類の判定を行なうことにより、
複数種類の揮発性の強さの異なる爆発物の探知を行なうことを特徴とする爆発物探知装置。
A device for detecting explosives adhering to a material collection paper,
A heating furnace for heating the material collection paper, a detection circuit for detecting that the material collection paper has been introduced into the heating furnace, and an ionization unit for ionizing explosives heated and vaporized in the heating furnace; And a measurement unit for measuring the signal intensity of the ions,
The measurement unit has a memory for storing information on explosives to be detected,
When multiple types of explosives to be detected are classified in advance into groups of high volatile explosives and low volatility explosives according to the ease of evaporation during heating, and each explosive is ionized A plurality of components having different ion masses appearing in categorized into main components and subcomponents according to intensity, creating a table and storing them in the memory,
When detecting explosives,
The measuring unit is
Until the detection circuit detects the introduction of the substance collection sheet, the peak of the main component of the explosives classified into the highly volatile explosives group with reference to the table stored in the memory repeatedly. When the main component peak is detected, the sub-component corresponding to the main component is measured and the number of measurements is accumulated.
When the detection circuit detects the introduction of the substance collection sheet, the measurement unit determines whether or not the explosives are classified into the highly volatile explosive group based on the result of the measurement. Done
If the number of measurements does not reach the specified number of measurements,
Detect the peak of the main component of the explosive contained in the low volatility explosive group, and if the main component peak is detected, measure the subcomponent corresponding to the main component,
By determining whether or not the explosives are classified into the low-volatile explosive group based on the result of the measurement,
An explosive detection device for detecting explosives of different types of volatility.
請求項5に記載の爆発物探知装置であって、
前記高揮発性爆発物のグループに分類された爆発物および低揮発性爆発物のグループに分類された爆発物それぞれの主成分のピークの検出を行なうための閾値は、予め物質採取用紙に何も付着させないで取得したイオンの背景雑音の信号強度に基いて設定されていることを特徴とする爆発物探知装置。
The explosive detection device according to claim 5,
The threshold for detecting the main component peaks of the explosives classified into the high volatile explosives group and the explosives classified into the low volatile explosives group is not set in advance on the material collection sheet. An explosive detection device characterized in that it is set based on the signal intensity of background noise of ions acquired without being attached.
請求項5に記載の爆発物探知装置であって、
低揮発性爆発物のグループに含まれる爆発物の主成分のピーク検出を行なった結果、主成分のピークが検出されなかった場合には、
再度高揮発性爆発物のグループについて測定を行うことを特徴とする爆発物探知装置。
The explosive detection device according to claim 5,
As a result of peak detection of the main component of explosives included in the low volatility explosive group, if the peak of the main component is not detected,
An explosive detection device characterized by measuring a group of highly volatile explosives again.
請求項に記載の爆発物探知装置であって、前記副成分として複数の成分を選定しておき、
主成分のピークが検出されると、前記複数の副成分について、測定を開始することを特徴とする爆発物探知装置。
The explosive detection device according to claim 5 , wherein a plurality of components are selected as the subcomponents,
An explosives detection device, wherein, when a peak of a main component is detected, measurement is started for the plurality of subcomponents.
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