JP5125248B2 - Ion mobility spectrometer - Google Patents

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本発明はイオンモビリティ分光計に関する。   The present invention relates to an ion mobility spectrometer.

爆薬、化学剤(化学テロなどに使用される有毒物質)、麻薬などの不正薬物、種々の環境汚染物質などを探知するためのモニタリング装置への要求が高まっている。質量分析法は、分子量に関する情報が得られることから、種々の混合物の中から目的物質を高選択的に検出できる特長がある。そのため質量分析法に基づくモニタリング装置は誤報(擬陽性)が少ない特長がある。しかしながら、質量分析計は真空系を必要とする為に装置が大型であるという問題がある。質量分析計の選択性は質量分解能に依存し、分解能が高いほど選択性が高い。
しかし一般に質量分析計の分解能と装置サイズはトレードオフの関係にあり、分解能を上げようとすると装置が大型化する。またタンデム質量分析機能を装備することで分子の部分構造に関する情報が得られるために質量分析計の選択性が飛躍的に向上することが知られている。しかしタンデム質量分析を行なうには、イオンを衝突解離させるために真空装置内にターゲットガスを導入する必要がある。そのため真空排気能力を上げる必要があり、装置が大型化する。
There is an increasing demand for monitoring devices for detecting explosives, chemical agents (toxic substances used in chemical terrorism, etc.), illegal drugs such as narcotics, and various environmental pollutants. Since mass spectrometry provides information on molecular weight, it has the advantage of being able to detect a target substance with high selectivity from various mixtures. Therefore, the monitoring device based on mass spectrometry has a feature that there are few false alarms (false positives). However, since the mass spectrometer requires a vacuum system, there is a problem that the apparatus is large. The selectivity of a mass spectrometer depends on the mass resolution, and the higher the resolution, the higher the selectivity.
However, in general, the resolution of the mass spectrometer and the apparatus size are in a trade-off relationship, and the apparatus becomes larger when the resolution is increased. In addition, it is known that the selectivity of a mass spectrometer is remarkably improved because information on a partial structure of a molecule can be obtained by equipping a tandem mass spectrometry function. However, in order to perform tandem mass spectrometry, it is necessary to introduce a target gas into the vacuum apparatus in order to collide and dissociate ions. Therefore, it is necessary to increase the evacuation capacity, and the apparatus becomes large.

このような課題に対して質量分析計のサイズを据え置いたままで選択性を向上しようとする試みが成されている。例えば、特許文献1には、質量分析計を利用する化学剤探知方法が開示されている。これによれば、大気中でのコロナ放電により測定対象物質であるサリンをイオン化すると分子量関連イオンであるプロトン化分子(M+H)+が生成するが、その一部は真空装置内部の差動排気部において残留ガスとの衝突により解離し、解離イオンが生成される。分子量関連イオンと解離イオンの両方が検出された場合にサリンが検出されたと判定することにより、選択性が向上して誤報が低減する。   Attempts have been made to improve selectivity while keeping the size of the mass spectrometer unchanged. For example, Patent Document 1 discloses a chemical agent detection method using a mass spectrometer. According to this, protonation molecule (M + H) +, which is a molecular weight related ion, is generated when sarin, which is a target substance, is ionized by corona discharge in the atmosphere. Dissociation occurs due to collision with residual gas in the exhaust part, and dissociated ions are generated. By determining that sarin has been detected when both molecular weight related ions and dissociated ions are detected, selectivity is improved and false alarms are reduced.

一方、大気圧またはそれに近い圧力下でのイオン移動度の相違に基づいて物質を識別するイオンモビリティ分光計(IMS)が知られている。IMSは真空系を必要としないために装置を小型化しやすく、これを利用した手のひらサイズのモニタリング装置も市販されている。しかしながらIMSは一般に質量分析法に比べて選択性が低く、その結果として誤報が多い問題がある。そこで、IMSの選択性を向上しようとする試みが成されている。例えば、特許文献2には、麻薬物質を選択的にイオン化できるドーパントが開示されている。   On the other hand, an ion mobility spectrometer (IMS) that identifies substances based on a difference in ion mobility at or near atmospheric pressure is known. Since IMS does not require a vacuum system, it is easy to miniaturize the device, and a palm-sized monitoring device using this device is also commercially available. However, IMS is generally less selective than mass spectrometry, and as a result, there are problems with many false alarms. Therefore, attempts have been made to improve the selectivity of IMS. For example, Patent Document 2 discloses a dopant that can selectively ionize a narcotic substance.

日本国特許3787116号Japanese Patent No. 3787116 日本国特許3045655号Japanese Patent No. 3045655

特許文献1に記載されている質量分析計では、イオン源において測定対象物質の分子量関連イオンを生成し、分子量関連イオンとその一部が質量分析計の差動排気部で解離して生成された解離イオンの両方が検出された場合に測定対象物質が検出されたと判定することにより、選択性を向上している。しかしながら、質量スペクトル中で測定対象物質の分子量関連イオンとその解離イオンに該当する質量対電荷比のイオンが同時に観測されたというだけでは、一方が他方の解離イオンであるという保証にはならない。すなわち信頼性が十分とは言えず、その選択性の向上効果は限定的なものである。また、この技術は真空装置内部でのイオンとガス分子との衝突解離により解離イオンを生成する方法であり、真空系を必要とする質量分析計において実現するものである。そのため装置の小型化には不向きである。   In the mass spectrometer described in Patent Document 1, the molecular weight related ions of the measurement target substance are generated in the ion source, and the molecular weight related ions and a part thereof are generated by dissociation in the differential exhaust part of the mass spectrometer. The selectivity is improved by determining that the substance to be measured is detected when both dissociated ions are detected. However, just observing in the mass spectrum the ion related to the molecular weight of the substance to be measured and the ion of the mass-to-charge ratio corresponding to the dissociated ion does not guarantee that one is the other dissociated ion. That is, the reliability cannot be said to be sufficient, and the effect of improving the selectivity is limited. This technique is a method of generating dissociated ions by collisional dissociation between ions and gas molecules inside the vacuum apparatus, and is realized in a mass spectrometer that requires a vacuum system. Therefore, it is not suitable for downsizing of the apparatus.

特許文献2には、真空系を必要としないIMSの選択性を向上する技術が開示されている。これによれば、アルカロイド系の麻薬物質を分析する際に、イオン源にアンモニアまたはニコチン酸アミドを添加することにより麻薬物質を選択的にイオン化できる。しかし、分析対象物質と類似の化学的性質を有する物質に対して同様の効果を有するため、その選択性は限定的である。また1台の装置で複数の物質を測定したい場合が一般的であるが、その場合には複数のドーパント物質を準備して、測定対象物質毎に切り替えて用いる必要があるので、装置が複雑化あるいは大型化してしまい、操作も煩雑となる。
本発明では、真空系を必要としない小型の分析装置でありながら選択性の高いモニタリング装置を提供することが課題である。
Patent Document 2 discloses a technique for improving the selectivity of IMS that does not require a vacuum system. According to this, when analyzing an alkaloid-based narcotic substance, the narcotic substance can be selectively ionized by adding ammonia or nicotinamide to the ion source. However, the selectivity is limited because it has the same effect on a substance having similar chemical properties to the analyte. In addition, it is common to measure multiple substances with a single device, but in that case, it is necessary to prepare multiple dopant substances and switch them for each substance to be measured, which complicates the equipment. Or it will enlarge and operation will also become complicated.
An object of the present invention is to provide a monitoring device with high selectivity while being a small analyzer that does not require a vacuum system.

分子量関連イオンが生成されるイオン源(非解離性イオン源)と、解離イオンが生成されるイオン源(解離性イオン源)の2種類のイオン源をIMSに装備して非解離性イオン源と解離性イオン源との切り替え機構を設ける。また、非解離性イオン源とは、主として分子量関連イオンが生成されるイオン源を意味する。また、解離性イオン源とは、主として解離イオンが生成されるイオン源を意味する。   IMS is equipped with two types of ion sources, an ion source that generates molecular weight-related ions (non-dissociative ion source) and an ion source that generates dissociated ions (dissociable ion source). A switching mechanism with the dissociative ion source is provided. Further, the non-dissociable ion source mainly means an ion source from which molecular weight related ions are generated. Further, the dissociative ion source means an ion source that mainly generates dissociated ions.

また測定対象物質毎に非解離性イオン源により生成される分子量関連イオンと解離性イオン源により生成される解離イオンの特性値(イオン移動度またはそれに相関する値)をデータベースに登録しておく。非解離性イオン源と解離性イオン源の両モードでそれぞれデータベースと一致するイオンが検知された場合に、測定対象物質が検知されたと判定する。またこのとき、非解離性イオン源の動作中には解離イオンの有無を、逆に解離性イオン源の動作中には分子量関連イオンの有無をも調べて判定に資することにより、信頼性を向上する。   In addition, the molecular weight related ions generated by the non-dissociable ion source and the characteristic values of the dissociated ions generated by the dissociative ion source (ion mobility or values correlated therewith) are registered in the database. When ions matching the database are detected in both the non-dissociative ion source and the dissociative ion source, it is determined that the measurement target substance has been detected. At this time, reliability is improved by investigating the presence / absence of dissociated ions during the operation of the non-dissociative ion source and conversely checking the presence / absence of molecular weight related ions during the operation of the dissociative ion source. To do.

解離性、非解離性イオン源の切り替えはコロナ放電を利用した大気圧化学イオン化法において放電部を試料が流れる方向を切り替えることによって実現する。あるいは放射線源による大気圧イオン化とコロナ放電による大気圧化学イオン化との切り替えによっても実現される。解離性イオン源としては紫外線照射法も適用できる。   Switching between dissociative and non-dissociative ion sources is realized by switching the direction in which the sample flows through the discharge part in the atmospheric pressure chemical ionization method using corona discharge. Alternatively, it can be realized by switching between atmospheric pressure ionization by a radiation source and atmospheric pressure chemical ionization by corona discharge. An ultraviolet irradiation method can also be applied as the dissociative ion source.

本発明によれば、高度な真空系を必要としない小型の分析装置でありながら、選択性の高いモニタリング装置を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a monitoring device with high selectivity while being a small analyzer that does not require an advanced vacuum system.

図1に本発明のイオンモビリティ分光計の第一の構成を示す。本装置は大気中に含まれる分子状の有毒物質や危険物質の探知に用いることができる。本装置は大きく分けて、大気圧イオン源、大気圧イオン源で生成されたイオンをイオン移動度の相違に基づいて空間的に分離するための分離部(いわゆるドリフトチューブ)、および分離されたイオンを検出するための検出器から構成される。大気圧イオン源、分離部、検出器は制御部1により制御される。   FIG. 1 shows a first configuration of the ion mobility spectrometer of the present invention. This device can be used to detect molecular toxic substances and hazardous substances contained in the atmosphere. This device is roughly divided into an atmospheric pressure ion source, a separation unit (so-called drift tube) for spatially separating ions generated by the atmospheric pressure ion source based on a difference in ion mobility, and separated ions. It is comprised from the detector for detecting. The atmospheric pressure ion source, separation unit, and detector are controlled by the control unit 1.

大気圧イオン源は、大気を通すための配管と、配管内部でコロナ放電を発生するためのコロナ放電部を有する。コロナ放電部は放電針3と対向電極4で構成される。コロナ放電部を挟んで両側にそれぞれ大気を流すためのファン5および6を備える。ファン5および6の送風方向は、一方のファンを動作させると放電針から対向電極に向かって大気が流れ、もう一方のファンを動作させると逆方向、すなわち対向電極4から放電針3に向かって大気が流れるように設定される。ここでは前者の流れの方向を順流、後者の流れの方向を逆流と呼ぶことにする。なお、大気中の粉塵あるいは水分などを低減するために、配管の両端にはフィルター7および8が装着される。   The atmospheric pressure ion source has a pipe for passing the atmosphere and a corona discharge part for generating a corona discharge inside the pipe. The corona discharge part is composed of a discharge needle 3 and a counter electrode 4. Fans 5 and 6 are provided for flowing air on both sides of the corona discharge part. The air flow direction of the fans 5 and 6 is such that when one fan is operated, the air flows from the discharge needle toward the counter electrode, and when the other fan is operated, the reverse direction, that is, from the counter electrode 4 toward the discharge needle 3 It is set so that the atmosphere flows. Here, the former flow direction is referred to as forward flow, and the latter flow direction is referred to as reverse flow. In order to reduce dust or moisture in the atmosphere, filters 7 and 8 are attached to both ends of the pipe.

ドリフトチューブおよび検出器15については、従来のIMSに採用されている種々の構成が適用できる。図1では最も簡単な構成のうちの一つを用いている。ドリフトチューブ内部にはリング状電極11と絶縁材12とをイオン源側から検出器側に向かう方向に交互に積層した電極スタック14が配置される。隣接するリング状電極は電気抵抗を介して電気的に接続される。電極スタック14のうちイオン源に最も近い側のリング状電極は開口部がグリッド状のグリッド電極13である。   As for the drift tube and the detector 15, various configurations adopted in the conventional IMS can be applied. In FIG. 1, one of the simplest configurations is used. An electrode stack 14 in which ring-shaped electrodes 11 and insulating materials 12 are alternately stacked in the direction from the ion source side to the detector side is disposed inside the drift tube. Adjacent ring electrodes are electrically connected via an electrical resistance. The ring-shaped electrode closest to the ion source in the electrode stack 14 is a grid electrode 13 having a grid-like opening.

放電部では正イオンと負イオンの両方が生成される。正イオンを測定する正イオンモードにおいては、対向電極4に対して放電針3を正電位に設定してコロナ放電を発生する。このときグリッド電極13は対向電極4および隣接するリング状電極より低い電位に設定される。そうすることによってイオン源で生成された正イオンはドリフトチューブ内に進入し、グリッド電極13近傍に蓄積される。次にグリッド電極13の電位を対向電極4と隣接するリング状電極の中間電位に切り替えることによりグリッド電極13近傍に蓄積したイオンは一斉に検出器側に向かって移動し、イオン移動度の違いによってそれぞれ異なる時間に検出器に到達してイオン電流として検出される。グリッド電極の電位を高電位に切り替えてから検出器に到達するまでのイオンの飛行時間を横軸に、信号強度を縦軸にプロットすることによりイオン移動度スペクトルが得られる。   Both positive ions and negative ions are generated in the discharge part. In the positive ion mode for measuring positive ions, the discharge needle 3 is set to a positive potential with respect to the counter electrode 4 to generate corona discharge. At this time, the grid electrode 13 is set at a lower potential than the counter electrode 4 and the adjacent ring electrode. By doing so, positive ions generated in the ion source enter the drift tube and accumulate in the vicinity of the grid electrode 13. Next, by switching the potential of the grid electrode 13 to an intermediate potential between the counter electrode 4 and the adjacent ring electrode, the ions accumulated in the vicinity of the grid electrode 13 move toward the detector all at once, depending on the difference in ion mobility. Each reaches a detector at a different time and is detected as an ion current. An ion mobility spectrum is obtained by plotting the flight time of ions from the time when the potential of the grid electrode is switched to a high potential until reaching the detector on the horizontal axis and the signal intensity on the vertical axis.

負イオンを測定する負イオンモードにおいては、放電針3および各電極の電位が反転するほかは、正イオンモードの場合と同様のシーケンスでイオン移動度スペクトルが得られる。   In the negative ion mode for measuring negative ions, an ion mobility spectrum is obtained in the same sequence as in the positive ion mode, except that the potentials of the discharge needle 3 and each electrode are inverted.

ドリフトチューブの内部には、イオンの進行方向と概略対向する方向、すなわち検出器側からイオン源側に向かう方向に対向ガスを流す。対向ガスの流れはファン9によって生成される。このときフィルター10によりガス中の不純物が取り除かれる。対向ガスを流すことにより、そうでない場合に比べてイオンの分離度が向上する。   Inside the drift tube, a counter gas is allowed to flow in a direction substantially opposite to the ion traveling direction, that is, in a direction from the detector side toward the ion source side. A counter gas flow is generated by the fan 9. At this time, impurities in the gas are removed by the filter 10. By flowing the counter gas, the degree of ion separation is improved as compared to the case where the counter gas is not.

図2は、実験室大気に爆薬の1種であるトリニトロトルエン(TNT)を加えて図1のイオン源でイオン化した場合に生成されるイオンの種類を示す。この図は、図1のイオン源に質量分析計を接続して得られる質量スペクトルである。このときの試料の流れは逆流であり、イオンの極性は負である。図からm/z=227に主ピークが観測されることが分かる。このイオンはその質量対電荷比からTNTの分子イオン(M-)と考えられる。m/z=210およびm/z=197にもピークが観測され、それぞれTNTの解離イオンである(M-OH)-および(M-NO)-と考えられるが、分子イオンに比べて強度が弱い。イオン源を順流に切り替えた場合には、図3に示す質量スペクトルが得られる。逆流構成では観測されなかった多数のピークが観測され、その大半はそれぞれ図中に示されたようにTNTの解離イオンと考えられる。TNTの分子イオンも観測されるが、いくつかの解離イオンに比べて強度が弱い。このように、負イオンモードで逆流と順流とを切り替えることにより、TNTの分子イオンの生成と、解離イオンの生成とを制御できることがわかる。すなわち主として分子量関連イオンが生成される非解離性イオン源と主として解離イオンが生成される解離性イオン源の切り替えが実現される。   FIG. 2 shows the types of ions generated when ionizing with the ion source of FIG. 1 by adding trinitrotoluene (TNT), which is one type of explosive, to the laboratory atmosphere. This figure is a mass spectrum obtained by connecting a mass spectrometer to the ion source of FIG. The sample flow at this time is a reverse flow, and the polarity of the ions is negative. The figure shows that a main peak is observed at m / z = 227. This ion is considered to be a molecular ion (M-) of TNT from its mass-to-charge ratio. Peaks are also observed at m / z = 210 and m / z = 197, which are considered to be dissociated ions of TNT (M-OH)-and (M-NO)-, respectively, but the intensity is higher than that of molecular ions. weak. When the ion source is switched to the forward flow, the mass spectrum shown in FIG. 3 is obtained. Many peaks that were not observed in the backflow configuration were observed, and most of them are considered to be dissociated ions of TNT, as shown in the figure. Although molecular ions of TNT are also observed, they are weaker than some dissociated ions. Thus, it can be seen that the generation of molecular ions of TNT and the generation of dissociated ions can be controlled by switching backflow and forward flow in the negative ion mode. That is, switching between a non-dissociable ion source that mainly generates molecular weight-related ions and a dissociative ion source that mainly generates dissociated ions is realized.

爆薬の探知剤の1種であるo-ニトロトルエン(o-MNT)についてもTNTの場合と同様の実験を実施した。その結果を図4および図5に示す。図4は逆流の負イオンモードで生成されるイオンの種類を質量分析計で分析した結果である質量スペクトルを示す。o-MNTの分子イオンと考えられるm/z=137のイオンが強く観測され、解離イオンは殆ど観測されない。図5は順流の負イオンモードで生成されるイオンの種類を質量分析計で分析した結果である質量スペクトルを示す。分子イオンに加えてm/z=121、108、92にそれぞれo-MNTの解離イオンと考えられる(M-O)-、(M-NO+H)-および(M-NO2+H)-が明瞭に観測される。またm/z=153にはo-MNTの酸素付加イオンと考えられるピークも観測される。このように、負イオンモードで逆流と順流とを切り替えることにより、o-MNTについても分子イオンの生成と、解離イオンの生成とを制御できることがわかる。すなわち非解離性イオン源と解離性イオン源の切り替えが実現される。   An experiment similar to that of TNT was also conducted for o-nitrotoluene (o-MNT), one of the explosive detection agents. The results are shown in FIG. 4 and FIG. FIG. 4 shows a mass spectrum which is a result of analyzing with a mass spectrometer the types of ions generated in the negative ion mode of reverse flow. An ion of m / z = 137, which is considered to be a molecular ion of o-MNT, is strongly observed, and almost no dissociated ions are observed. FIG. 5 shows a mass spectrum which is a result of analyzing the types of ions generated in the forward negative ion mode with a mass spectrometer. (MO)-, (M-NO + H)-and (M-NO2 + H)-, which are considered to be dissociated ions of o-MNT at m / z = 121, 108, 92, respectively, in addition to molecular ions Observed. At m / z = 153, a peak considered to be an oxygen addition ion of o-MNT is also observed. Thus, it can be seen that the generation of molecular ions and the generation of dissociated ions can also be controlled for o-MNT by switching between reverse flow and forward flow in the negative ion mode. That is, switching between the non-dissociative ion source and the dissociative ion source is realized.

データベース2の構築にあたっては、実験室大気またはそれに類似した空気(例えば、純空気に水分を加えたもの)に測定対象物質のガスを混合し、イオン移動度スペクトルを取得する。非解離モードおよび解離モードのイオン源でそれぞれスペクトルを測定し、測定対象物質の分子量関連イオンとその解離イオンの飛行時間を調べる。これを測定対象物質ごとに実施して、それぞれの分子量関連イオンおよび解離イオンの飛行時間をデータベース2に格納する。   In constructing the database 2, the gas of the substance to be measured is mixed with the laboratory atmosphere or similar air (for example, pure air with water added), and an ion mobility spectrum is acquired. The spectrum is measured with an ion source in a non-dissociation mode and a dissociation mode, and the flight time of the molecular weight related ions of the measurement target substance and the dissociated ions is examined. This is performed for each substance to be measured, and the time of flight of each molecular weight related ion and dissociated ion is stored in the database 2.

図6に実運用における測定アルゴリズムの一例を示す。測定対象物質を指定して測定を開始する。次にイオン源を非解離モードに設定して分子量関連イオンの有無を調べる。ここでイオンの有無を調べるとは、データベース2に格納された当該イオンの飛行時間における信号強度と予め設定した閾値とを比較し、信号強度が閾値を超えた場合にそのイオンが存在し、そうでない場合に当該イオンは存在しないと判定することを指す。閾値はイオン化効率等を勘案して設定される。具体的には予め検量線を取得し、警報発報濃度での信号強度に基づいて決められる。非解離モードにて分子量関連イオンが検知された場合、すなわちその信号強度(M1)が閾値(X1)を越えた場合に、イオン源を解離モードに切り替えて解離イオンの有無を調べる。解離イオンが検知された場合、すなわちその信号強度(F1)が閾値(Y1)を超えた場合には、測定対象物質が検知されたと判定され、警報が表示される。もちろん、はじめに解離イオンモードに設定して解離イオンが検知された場合にイオン源を非解離モードに切り替えて分子量関連イオンの有無を調べても良い。図6およびその説明では簡略化のために測定対象物質が1種類である場合を想定したが、実運用では複数の物質を探知したい場合が殆どである。測定対象物質が複数の場合、図6のアルゴリズム中のA5において第一の測定対象物質の有無に加えて第二の対象物質の有無をも判定する。そのうちいずれか一方が存在する場合にはアルゴリズムのA6に進む。そしてアルゴリズムのA8では、A5において分子量関連イオンが検知された測定対象物質についてその解離イオンの有無を判定する。   FIG. 6 shows an example of a measurement algorithm in actual operation. Specify the measurement target substance and start measurement. Next, the ion source is set to a non-dissociation mode and the presence or absence of molecular weight related ions is examined. Here, the presence or absence of an ion is checked by comparing the signal intensity at the time of flight of the ion stored in the database 2 with a preset threshold, and if the signal intensity exceeds the threshold, the ion exists. If it is not, it means that it is determined that the ion does not exist. The threshold is set in consideration of ionization efficiency and the like. Specifically, a calibration curve is acquired in advance, and it is determined based on the signal intensity at the alarm alarm concentration. When molecular weight-related ions are detected in the non-dissociation mode, that is, when the signal intensity (M1) exceeds the threshold value (X1), the ion source is switched to the dissociation mode to check for the presence of dissociated ions. When dissociated ions are detected, that is, when the signal intensity (F1) exceeds the threshold value (Y1), it is determined that the measurement target substance has been detected, and an alarm is displayed. Of course, when the dissociated ion mode is first detected and the dissociated ions are detected, the ion source may be switched to the non-dissociated mode to check for the presence of molecular weight related ions. In FIG. 6 and the description thereof, for the sake of simplification, it is assumed that there is only one kind of measurement target substance. However, in actual operation, it is almost always necessary to detect a plurality of substances. When there are a plurality of substances to be measured, the presence / absence of the second target substance is determined in addition to the presence / absence of the first substance to be measured in A5 in the algorithm of FIG. If one of them exists, go to A6 of the algorithm. In A8 of the algorithm, the presence or absence of the dissociated ions is determined for the measurement target substance in which the molecular weight related ions are detected in A5.

イオン移動度スペクトルの測定ではドリフトチューブ内部の電場の大きさと対向ガスの流速との関係によって決まるある範囲のイオン移動度を有するイオンを全て測定できる。従って測定対象物質が増えても、それらの分子量関連イオンおよび解離イオンが測定範囲内に入っているならば、測定時間は変わらない。またイオンの有無の判定に要する演算時間は、その他の時間に比べて無視できる程度である。従って測定時間を延ばさずに測定対象物質を増やすことが可能である。   In the measurement of the ion mobility spectrum, all ions having a certain range of ion mobility determined by the relationship between the magnitude of the electric field inside the drift tube and the flow velocity of the counter gas can be measured. Therefore, even if the number of substances to be measured increases, the measurement time does not change if these molecular weight related ions and dissociated ions are within the measurement range. In addition, the calculation time required to determine the presence or absence of ions is negligible compared to other times. Therefore, it is possible to increase the number of substances to be measured without extending the measurement time.

上述の運用方法において、非解離モードにおける解離イオンの信号強度および解離モードにおける分子量関連イオンの信号強度をも使用した判定ロジックを用いることにより、判定の確かさを向上できる。例えば、非解離モードにおいては分子量関連イオンが検知されて解離イオンは検知されず、かつ解離モードにおいて解離イオンが検知されて分子量関連イオンが検知されなかった場合に、測定対象物質が検知されたと判定する。なお、解離モードにおいて分子量関連イオンの有無を判定する際の閾値は、非解離モードで分子量関連イオンの有無を判定する際の閾値とは必ずしも同一でない。同様に非解離モードにおいて解離イオンの有無を判定する際の閾値は、解離モードで解離イオンの有無を判定する際の閾値と必ずしも同一でない。   In the above operation method, by using the determination logic that also uses the signal intensity of the dissociated ions in the non-dissociation mode and the signal intensity of the molecular weight-related ions in the dissociation mode, the reliability of the determination can be improved. For example, in the non-dissociation mode, when the molecular weight related ion is detected and the dissociated ion is not detected, and when the dissociated ion is detected and the molecular weight related ion is not detected in the dissociation mode, it is determined that the measurement target substance is detected. To do. Note that the threshold for determining the presence or absence of molecular weight related ions in the dissociation mode is not necessarily the same as the threshold for determining the presence or absence of molecular weight related ions in the non-dissociation mode. Similarly, the threshold for determining the presence or absence of dissociated ions in the non-dissociation mode is not necessarily the same as the threshold for determining the presence or absence of dissociated ions in the dissociation mode.

ある測定対象物質の解離イオンが複数存在する場合、そのうちの1種類のイオンだけをその測定対象物質の検知判定に使用しても良いが、複数の解離イオンの有無に基づいた種々の判定ロジックを組むことができる。例えば、2つの解離イオンがいずれも検知されることをその測定対象物質が検知されたと判定するための必要条件とすることもできるし、2つの解離イオンのいずれか1種類が検知されることを必要条件としても良い。例えば、爆薬探知のように検知漏れが生じた場合に致命的被害が生じる可能性がある場合には後者の判定ロジックを用いて探知漏れを低減し、麻薬探知など検知漏れが生じても被害が少ない場合には前者のロジックを用いて擬陽性を低減する、というように目的に応じて臨機応変に対応できる。   When there are multiple dissociated ions of a target substance, only one of them may be used for detection of the target substance, but various determination logics based on the presence or absence of multiple dissociated ions can be used. Can be assembled. For example, detection of both two dissociated ions can be a necessary condition for determining that the measurement target substance has been detected, and that any one of the two dissociated ions can be detected. It may be a necessary condition. For example, if there is a possibility of fatal damage if a detection failure occurs, such as when detecting an explosive, the latter judgment logic is used to reduce the detection failure, and even if a detection failure such as drug detection occurs, the damage will occur. If the number is small, the former logic is used to reduce false positives, so that it is possible to respond flexibly according to the purpose.

なお、本発明において、分子量関連イオンは分子イオンに限定されるものではなく、分子にドーパントイオンなど他のイオンが付加した付加イオンであってもよい。また解離イオンは付加イオンが解離して生成された分子イオンまたは分子の解離イオンであってもよい。   In the present invention, the molecular weight related ions are not limited to molecular ions, but may be additional ions in which other ions such as dopant ions are added to the molecules. The dissociated ions may be molecular ions generated by dissociating additional ions or molecular dissociated ions.

図7に本発明のイオンモビリティ分光計の第二の構成を示す。本装置は大気圧イオン源、ドリフトチューブ、および検出器から構成される点で図1の装置と同じであるが、イオン源の構造が図1の装置と異なる。このイオン源は1本の配管と配管中を一方向に大気を通すための1個のファン21を備える。大気は配管の一端に装着されたフィルター22から吸引され、配管内部を通って配管の他端29から排出される。配管内部にはコロナ放電部が2箇所存在する。第一の放電部は大気の流れに対して上流側から放電針26と対向電極28とが順に配置されて順流モードの大気圧化学イオン源を構成する。第二の放電部は第一の放電部の下流側に位置し、大気の流れに対して上流側から対向電極27と放電針25とが配置されて逆流モードの大気圧化学イオン源を構成する。第一および第二の放電部の中間部、すなわち2枚の対向電極間において配管の側壁の一部が開放されており、ドリフトチューブに通じている。その開放部分にはメッシュ状電極24が配置されており、2枚の対向電極よりも低い電位に設定される。メッシュ電極の反対側の側壁には押し出し電極23が配置され、メッシュ状電極24よりも高い電位に設定されている。このような電位設定によって2枚の対向電極間に存在するイオンをドリフトチューブ内に導入するための電場が形成される。   FIG. 7 shows a second configuration of the ion mobility spectrometer of the present invention. This apparatus is the same as the apparatus of FIG. 1 in that it includes an atmospheric pressure ion source, a drift tube, and a detector, but the structure of the ion source is different from that of FIG. This ion source includes one pipe 21 and one fan 21 for passing the air through the pipe in one direction. The air is sucked from the filter 22 attached to one end of the pipe, and exhausted from the other end 29 of the pipe through the inside of the pipe. There are two corona discharge parts inside the pipe. In the first discharge section, the discharge needle 26 and the counter electrode 28 are arranged in this order from the upstream side with respect to the atmospheric flow to constitute a forward flow mode atmospheric pressure chemical ion source. The second discharge part is located on the downstream side of the first discharge part, and the counter electrode 27 and the discharge needle 25 are arranged from the upstream side with respect to the atmospheric flow to constitute an atmospheric pressure chemical ion source in the reverse flow mode. . A part of the side wall of the pipe is opened between the first and second discharge parts, that is, between the two counter electrodes, and communicates with the drift tube. A mesh electrode 24 is disposed in the open portion, and is set to a potential lower than that of the two counter electrodes. An extrusion electrode 23 is disposed on the opposite side wall of the mesh electrode, and is set at a higher potential than the mesh electrode 24. By such potential setting, an electric field for introducing ions existing between the two counter electrodes into the drift tube is formed.

二つの放電部のいずれか一方のみを動作させることにより解離、非解離モードのいずれか一方が実現される。放電部の動作は放電針に印加する電圧設定により制御される。解離、非解離モードを切り替えて測定対象物質の検知判定を行なう方法は図1の装置の場合と同様であるため、説明は省略する。    By operating only one of the two discharge parts, either the dissociation mode or the non-dissociation mode is realized. The operation of the discharge unit is controlled by setting the voltage applied to the discharge needle. Since the method for detecting and determining the substance to be measured by switching between the dissociation mode and the non-dissociation mode is the same as that in the case of the apparatus in FIG.

この装置では2個の放電部を同時に動作させることにより、解離モードおよび非解離モードで生成されるイオンを同時に測定することができる。この場合、スペクトルには分子量関連イオンと解離イオンの両方が観測されることになる。両方のイオンが検知された場合に測定対象物質が検知されたと判定する。この方法によれば、イオン源の切り替えが不要であるため、図1の構成の装置に比べて約半分の短時間に信頼性の高い判定が下せる利点がある。但し、この方法では、解離イオンと判定されたイオンが解離性イオン源由来のものであるか不明である。同様に、分子量関連イオンと判定されたイオンが非解離性イオン源由来のものであるか不明である。そこで、図8の測定アルゴリズムに示すように、アルゴリズムB5およびB6において分子量関連イオンと解離イオンがそれぞれ検知された場合に、アルゴリズムB7へ進み、解離モードの放電部のみを動作させて分子量関連イオンの有無を調べる。アルゴリズムB9において分子量関連イオンが検知されなかった場合に測定対象物質が検知されたと判定することにより、判定の確からしさが向上する。さらに、アルゴリズムB10に進んで非解離モードの放電部のみを動作させて解離イオンの有無を調べ、アルゴリズムB12において解離イオンが検知されないことをも条件として測定対象物質が検知されたと判定すれば、判定の確からしさがさらに向上する   In this apparatus, by operating two discharge parts simultaneously, ions generated in dissociation mode and non-dissociation mode can be measured simultaneously. In this case, both molecular weight related ions and dissociated ions are observed in the spectrum. When both ions are detected, it is determined that the measurement target substance has been detected. According to this method, since it is not necessary to switch the ion source, there is an advantage that a highly reliable determination can be made in about half a short time as compared with the apparatus having the configuration of FIG. However, in this method, it is unclear whether ions determined to be dissociated ions are derived from a dissociative ion source. Similarly, it is unclear whether ions determined to be molecular weight related ions are derived from non-dissociable ion sources. Therefore, as shown in the measurement algorithm of FIG. 8, when molecular weight-related ions and dissociated ions are detected in algorithms B5 and B6, respectively, the process proceeds to algorithm B7, where only the discharge part in dissociation mode is operated to Check for presence. By determining that the measurement target substance is detected when no molecular weight related ions are detected in algorithm B9, the accuracy of the determination is improved. Further, proceed to Algorithm B10, operate only the discharge part in the non-dissociation mode to check for the presence of dissociated ions, and if it is determined that the substance to be measured is detected on condition that no dissociated ions are detected in Algorithm B12, The certainty of the is further improved

図9に本発明のイオンモビリティ分光計の第三の構成を示す。本装置は大気圧イオン源、ドリフトチューブ、および検出器から構成される点で図1の装置と同じであるが、イオン源の構造が図1の装置と異なる。この装置では逆流の大気圧化学イオン化法を非解離性イオン源として使用し、解離性イオン源としては放射線源によるイオン化法を使用する。放射線源41としては63Niなどのフォイルを用い、これを配管内に貼付する。放射線源41からは高エネルギー電子が発生し、これにより大気中の酸素分子や水分子などがイオン化される。測定対象物質は電子との衝突によって直接イオン化される場合もあるが、多くは多量に存在する酸素分子イオンや水分子イオンとのイオン-分子反応によってイオン化される。ある種のイオンはさらに電子と反応してその解離イオンが生成することが知られている。 FIG. 9 shows a third configuration of the ion mobility spectrometer of the present invention. This apparatus is the same as the apparatus of FIG. 1 in that it includes an atmospheric pressure ion source, a drift tube, and a detector, but the structure of the ion source is different from that of FIG. In this apparatus, a back-flow atmospheric pressure chemical ionization method is used as a non-dissociative ion source, and an ionization method using a radiation source is used as a dissociative ion source. A foil such as 63 Ni is used as the radiation source 41 and is affixed in the pipe. High energy electrons are generated from the radiation source 41, and thereby oxygen molecules, water molecules, etc. in the atmosphere are ionized. The substance to be measured may be directly ionized by collision with electrons, but in many cases, it is ionized by ion-molecule reaction with a large amount of oxygen molecular ions and water molecular ions. It is known that certain ions further react with electrons to generate their dissociated ions.

イオン源を非解離モードで動作させる場合には、コロナ放電部を動作させた状態で第一の吸気口に装着したフィルター33から大気が吸引されるようにファン31を回転させる。吸引された大気の一部はコロナ放電部を対向電極4から放電針3に向かう方向、すなわち逆流方向に流れて排気口30から排気される。残りの大気は放射線源41部を通って吸排気口に装着されたフィルター32を通って大気中に排気される。このとき放射線源41で生成されるイオンも大気中に排気されるのでドリフトチューブには入り込まない。コロナ放電部で生成されたイオンは電場の力によってドリフトチューブ内に移動する。イオン源を解離モードで動作させる場合には、コロナ放電を停止させた上でファン31の回転方向を反転する。このとき、図中に示すように、吸排気口であるフィルター32から大気が吸引されて吸排気口であるフィルター33から排気される。このとき放射線源部においてイオンが生成される。生成されたイオンは配管を流れて対向電極とドリフトチューブ間に設けた電位差によりドリフトチューブ内に移動する。これとは別にコロナ放電部を通っても大気が吸引されるが、その大気中の成分はイオン化されることなく吸排気口であるフィルター33から排気される。この構成では、コロナ放電部を通った流れが放射線源部を通った流れに合流するため、放射線源部からの流れはドリフトチューブ側に押し付けられる。そのためドリフトチューブへのイオンの導入効率が向上する。   When the ion source is operated in the non-dissociation mode, the fan 31 is rotated so that the air is sucked from the filter 33 attached to the first intake port while the corona discharge unit is operated. Part of the sucked air flows through the corona discharge portion in the direction from the counter electrode 4 toward the discharge needle 3, that is, in the reverse flow direction, and is exhausted from the exhaust port 30. The remaining atmosphere passes through the radiation source 41 and is exhausted to the atmosphere through the filter 32 attached to the intake / exhaust port. At this time, ions generated by the radiation source 41 are also exhausted into the atmosphere, and therefore do not enter the drift tube. Ions generated in the corona discharge part move into the drift tube by the electric field force. When the ion source is operated in the dissociation mode, the rotation direction of the fan 31 is reversed after the corona discharge is stopped. At this time, as shown in the drawing, the air is sucked from the filter 32 that is an intake / exhaust port and exhausted from the filter 33 that is an intake / exhaust port. At this time, ions are generated in the radiation source section. The generated ions flow through the pipe and move into the drift tube due to a potential difference provided between the counter electrode and the drift tube. Apart from this, the atmosphere is also sucked through the corona discharge part, but the components in the atmosphere are exhausted from the filter 33 which is an inlet / outlet without being ionized. In this configuration, since the flow passing through the corona discharge unit merges with the flow passing through the radiation source unit, the flow from the radiation source unit is pressed against the drift tube side. Therefore, the efficiency of introducing ions into the drift tube is improved.

図10に本発明のイオンモビリティ分光計の第四の構成を示す。本装置は、大気圧イオン源、大気圧イオンフィルターおよび検出器で構成される。大気圧イオン源は図1と同じ構成であるので説明を省略する。大気圧イオンフィルターはFAIMS(High-Field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry)の原理に基づくものである。2枚の並行平板電極51および52間に電源50により一定周期で数kV程度の高電圧と数V程度の低電圧とを交互に繰り返し印加し、かつ直流電圧(ここではフィルター電圧と呼ぶ)を重畳して印加する。これにより特定のイオン移動度を有するイオンのみがフィルターを通過して検出器に到達する。フィルターを通過するイオンのイオン移動度はフィルター電圧に依存する。そのためフィルター電圧を走査し、横軸にフィルター電圧、縦軸に信号強度をプロットすることによってイオン移動度スペクトルが得られる。   FIG. 10 shows a fourth configuration of the ion mobility spectrometer of the present invention. This apparatus comprises an atmospheric pressure ion source, an atmospheric pressure ion filter, and a detector. The atmospheric pressure ion source has the same configuration as that shown in FIG. The atmospheric pressure ion filter is based on the principle of FAIMS (High-Field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry). A high voltage of about several kV and a low voltage of about several volts are alternately applied between the two parallel plate electrodes 51 and 52 by a power source 50 at a constant cycle, and a direct current voltage (herein called a filter voltage) is applied. Apply by overlapping. As a result, only ions having a specific ion mobility pass through the filter and reach the detector. The ion mobility of ions passing through the filter depends on the filter voltage. Therefore, the ion mobility spectrum is obtained by scanning the filter voltage and plotting the filter voltage on the horizontal axis and the signal intensity on the vertical axis.

データベース2の構築にあたっては、実験室大気またはそれに類似した空気(例えば、純空気に水分を加えたもの)に測定対象物質のガスを混合し、イオン移動度スペクトルを取得する。イオン源を非解離モードおよび解離モードに切り替えてそれぞれスペクトルを取得し、測定対象物質の分子量関連イオンとその解離イオンが検出されるフィルター電圧値を取得する。これを測定対象物質ごとに実施して、それぞれの分子量関連イオンおよび解離イオンに対応するフィルター電圧値をデータベース2に格納する。あるイオンの存在の有無を判定する場合、データベース2を参照してそのイオンがフィルターを通過するフィルター電圧値に設定する。このとき得られる信号強度がそのイオンに関して予め設定した閾値を越える場合に、そのイオンが存在するものと判定される。解離、非解離モードを切り替えて測定対象物質の検知判定を行なうロジックは図1の装置の場合と同様であるため、説明は省略する。イオンフィルターを用いると、図1に示すような飛行時間型の装置よりもデューティーサイクルが高くなるので高感度な測定が実施できる利点がある。   In constructing the database 2, the gas of the substance to be measured is mixed with the laboratory atmosphere or similar air (for example, pure air with water added), and an ion mobility spectrum is acquired. The spectrum is acquired by switching the ion source between the non-dissociation mode and the dissociation mode, and the filter voltage value at which the molecular weight related ions of the measurement target substance and the dissociated ions are detected is acquired. This is performed for each substance to be measured, and the filter voltage values corresponding to the respective molecular weight related ions and dissociated ions are stored in the database 2. When determining whether or not a certain ion exists, the filter voltage value at which the ion passes through the filter is set with reference to the database 2. If the signal intensity obtained at this time exceeds a preset threshold value for the ion, it is determined that the ion is present. Since the logic for switching the dissociation mode and the non-dissociation mode to detect and determine the substance to be measured is the same as in the case of the apparatus in FIG. When an ion filter is used, the duty cycle is higher than that of the time-of-flight device as shown in FIG.

図11に測定アルゴリズムの一例を示す。これは測定対象物質が1種類の場合であるが、複数の測定対象物質を測定する場合には、測定対象物質毎にフィルター電圧を変更する必要がある。そのため図11のアルゴリズムC3からC8を繰り返す。
なお、イオンフィルターとしてはイオン移動度アナライザのように他方式を用いることもできる。
FIG. 11 shows an example of the measurement algorithm. This is a case where there is one kind of measurement target substance, but when measuring a plurality of measurement target substances, it is necessary to change the filter voltage for each measurement target substance. Therefore, the algorithms C3 to C8 in FIG. 11 are repeated.
As the ion filter, other methods such as an ion mobility analyzer can be used.

本発明は、特に爆薬、化学剤(化学テロなどに使用される有毒物質)、麻薬などの不正薬物、種々の環境汚染物質などを探知するためのモニタリング装置に利用される。   The present invention is particularly used for monitoring devices for detecting explosives, chemical agents (toxic substances used in chemical terrorism, etc.), illegal drugs such as narcotics, various environmental pollutants, and the like.

本発明のイオンモビリティ分光計の第一の構成。The 1st structure of the ion mobility spectrometer of this invention. TNTを逆流モードの大気圧化学イオン源でイオン化した場合に生成される負イオンの質量スペクトルMass spectrum of negative ions generated when TNT is ionized with an atmospheric pressure chemical ion source in reverse flow mode TNTを順流モードの大気圧化学イオン源でイオン化した場合に生成される負イオンの質量スペクトルMass spectrum of negative ions generated when TNT is ionized with an atmospheric pressure chemical ion source in forward flow mode o-MNTを逆流モードの大気圧化学イオン源でイオン化した場合に生成される負イオンの質量スペクトルMass spectrum of negative ions generated when o-MNT is ionized with an atmospheric pressure chemical ion source in reverse flow mode o-MNTを順流モードの大気圧化学イオン源でイオン化した場合に生成される負イオンの質量スペクトルMass spectrum of negative ions generated when o-MNT is ionized with atmospheric chemical ion source in forward flow mode 測定アルゴリズムの一例。An example of a measurement algorithm. 本発明のイオンモビリティ分光計の第二の構成。The 2nd structure of the ion mobility spectrometer of this invention. 第二の構成のイオンモビリティ分光計の測定アルゴリズムの一例。An example of the measurement algorithm of the ion mobility spectrometer of a 2nd structure. 本発明のイオンモビリティ分光計の第三の構成。The 3rd structure of the ion mobility spectrometer of this invention. 本発明のイオンモビリティ分光計の第四の構成。4th structure of the ion mobility spectrometer of this invention. 第四の構成のイオンモビリティ分光計の測定アルゴリズムの一例。An example of the measurement algorithm of the ion mobility spectrometer of a 4th structure.

符号の説明Explanation of symbols

1…制御部、2…データベース、3、25、26…放電針、4、27、28…対向電極、5、6、9、21、31…ファン、7、8、10、22、32、33…フィルター、11…リング状電極、12…絶縁材、13…グリッド電極、14…電極スタック、
15…検出器、23…押し出し電極、24…メッシュ状電極、29…排気口、
30…吸排気口、41…放射線源、50…電源、51、52…平行平板電極。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Control part, 2 ... Database, 3, 25, 26 ... Discharge needle | hook, 4, 27, 28 ... Counter electrode 5, 6, 9, 21, 31 ... Fan, 7, 8, 10, 22, 32, 33 ... Filter, 11 ... Ring-shaped electrode, 12 ... Insulating material, 13 ... Grid electrode, 14 ... Electrode stack,
15 ... Detector, 23 ... Extruded electrode, 24 ... Mesh electrode, 29 ... Exhaust port,
30 ... Intake / exhaust port, 41 ... Radiation source, 50 ... Power source, 51, 52 ... Parallel plate electrode.

Claims (6)

試料分子をイオン化するための第一および第二のイオン源と、
該イオンの特性値と該イオンの信号量を測定する分析計と、
前記第一のイオン源で生成される前記試料分子の分子量関連イオンの特性値と該分子量関連イオンの有無を判定するための信号強度の閾値と、前記第二のイオン源で生成される前記試料分子の解離イオンの特性値と該解離イオンの有無を判定するための信号強度の閾値とを格納したデータベースと、
前記試料分子の有無を判定するための演算部を備え、
前記第一のイオン源は、一対の放電針と平板電極とが対向して構成されるコロナ放電部を有し、平板電極から放電針に向かって試料ガスが流れる逆流型の大気圧化学イオン源であり、
前記第二のイオン源は、一対の放電針と平板電極とが対向して構成されるコロナ放電部を有し、放電針から平板電極に向かって試料ガスが流れる順流型の大気圧化学イオン源である、ことを特徴とする化学物質分析装置。
First and second ion sources for ionizing sample molecules;
An analyzer for measuring a characteristic value of the ion and a signal amount of the ion;
A characteristic value of molecular weight related ions of the sample molecules generated in the first ion source, a threshold value of signal intensity for determining the presence or absence of the molecular weight related ions, and the sample generated in the second ion source A database storing characteristic values of dissociated ions of molecules and a threshold value of signal intensity for determining the presence or absence of the dissociated ions;
A calculation unit for determining the presence or absence of the sample molecule,
The first ion source has a corona discharge portion configured such that a pair of discharge needles and a plate electrode are opposed to each other, and a reverse flow type atmospheric pressure chemical ion source in which a sample gas flows from the plate electrode toward the discharge needle And
The second ion source has a corona discharge portion configured such that a pair of discharge needles and a plate electrode are opposed to each other, and a forward flow type atmospheric pressure chemical ion source in which a sample gas flows from the discharge needle toward the plate electrode. This is a chemical substance analyzer characterized by that .
請求項1に記載の化学物質分析装置において、前記第一のイオン源で生成されたイオンの分析工程と前記第二のイオン源で生成したイオンの分析工程とを切り替える切り替え手段を有する、ことを特徴とする化学物質分析装置。2. The chemical substance analyzer according to claim 1, further comprising a switching unit that switches between an analysis process of ions generated by the first ion source and an analysis process of ions generated by the second ion source. Characteristic chemical substance analyzer. 請求項1に記載の化学物質分析装置において、前記第一および第二のイオン源は前記一対の放電針と平板電極とで構成されるコロナ放電部を共有し、前記試料ガスの流れ方向を前記逆流型と前記順流型とに切り替える切替機構を有する、ことを特徴とする化学物質分析装置。 2. The chemical substance analyzer according to claim 1, wherein the first and second ion sources share a corona discharge portion constituted by the pair of discharge needles and a plate electrode, and the flow direction of the sample gas is changed to the first gas source. A chemical substance analyzer characterized by having a switching mechanism for switching between a reverse flow type and the forward flow type. 請求項1に記載の化学物質分析装置において、前記第一および第二のイオン源は前記平板電極を相互に対向させて配置され、該平板電極間から前記分子量関連イオンおよび前記解離イオンを引き出して前記分析計へ導入するよう構成された、ことを特徴とする化学物質分析装置。 2. The chemical substance analyzer according to claim 1, wherein the first and second ion sources are arranged so that the plate electrodes are opposed to each other, and the molecular weight related ions and the dissociated ions are extracted from between the plate electrodes. A chemical substance analyzer configured to be introduced into the analyzer. 試料分子をイオン化するための第一および第二のイオン源と、
該イオンの特性値と該イオンの信号量を測定する分析計と、
前記第一のイオン源で生成される前記試料分子の分子量関連イオンの特性値と該分子量関連イオンの有無を判定するための信号強度の閾値と、前記第二のイオン源で生成される前記試料分子の解離イオンの特性値と該解離イオンの有無を判定するための信号強度の閾値とを格納したデータベースと、
前記試料分子の有無を判定するための演算部を備え、
前記第一のイオン源は、一対の放電針と平板電極とが対向して構成されるコロナ放電部を有し、平板電極から放電針に向かって試料ガスが流れる逆流型の大気圧化学イオン源であり、
前記第二のイオン源は、放射線源を有する大気圧化学イオン源であることを特徴とする化学物質分析装置。
First and second ion sources for ionizing sample molecules;
An analyzer for measuring a characteristic value of the ion and a signal amount of the ion;
A characteristic value of molecular weight related ions of the sample molecules generated in the first ion source, a threshold value of signal intensity for determining the presence or absence of the molecular weight related ions, and the sample generated in the second ion source A database storing characteristic values of dissociated ions of molecules and a threshold value of signal intensity for determining the presence or absence of the dissociated ions;
A calculation unit for determining the presence or absence of the sample molecule,
The first ion source has a corona discharge portion configured such that a pair of discharge needles and a plate electrode are opposed to each other, and a reverse flow type atmospheric pressure chemical ion source in which a sample gas flows from the plate electrode toward the discharge needle And
2. The chemical substance analyzer according to claim 1, wherein the second ion source is an atmospheric pressure chemical ion source having a radiation source .
請求項5に記載の化学物質分析装置において、前記試料ガスが前記第二のイオン源、前記第一のイオン源の順に流れるよう構成され、該第二のイオン源と第一のイオン源との中間領域から前記分子量関連イオンおよび前記解離イオンを引き出して前記分析計へ導入するよう構成された、ことを特徴とする化学物質分析装置。6. The chemical substance analyzer according to claim 5, wherein the sample gas is configured to flow in the order of the second ion source and the first ion source, and the second ion source and the first ion source. A chemical substance analyzer configured to extract the molecular weight related ions and the dissociated ions from an intermediate region and introduce them into the analyzer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104067116A (en) * 2011-11-02 2014-09-24 莱克公司 Ion mobility spectrometer
EP3795991A1 (en) * 2019-09-20 2021-03-24 Hamilton Sundstrand Corporation Ion mobility spectrometer with tandem ion source

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112012015196A2 (en) 2009-12-22 2016-03-29 Atonarp Inc "device, method controlling a device, and program executed by a device"
US8981947B2 (en) 2010-10-18 2015-03-17 Mikasa Shoji Co., Ltd. Water quality monitoring apparatus
DE112013003813T5 (en) * 2012-07-31 2015-05-13 Leco Corporation Ion mobility spectrometer with high throughput
GB2517670B (en) * 2013-03-15 2020-04-29 Smiths Detection Watford Ltd Ion modification
JP5997650B2 (en) * 2013-04-15 2016-09-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ Analysis system
RU2673792C2 (en) * 2013-06-27 2018-11-30 Имплант Сайенсиз Корпорэйшн Dual polarity spark ion source
CN104282527A (en) * 2013-07-11 2015-01-14 中国科学院大连化学物理研究所 Stable direct current discharging anion source
US9500624B2 (en) * 2014-06-13 2016-11-22 Thermo Finnigan Llc System comprising a mass spectrometer coupled to a FAIMS apparatus and methods of operation
US10551348B2 (en) 2014-11-17 2020-02-04 Shimadzu Corporation Ion mobility spectrometer
TWI636253B (en) * 2017-01-05 2018-09-21 富蘭登科技股份有限公司 Measuring device using spectrometer to measure gas dissociation state
US20200027711A1 (en) * 2018-07-23 2020-01-23 Hamilton Sundstrand Corporation Planar ion sources for spectrometers
JP7284644B2 (en) * 2019-06-17 2023-05-31 シャープ株式会社 Analysis equipment

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3707348B2 (en) * 1999-04-15 2005-10-19 株式会社日立製作所 Mass spectrometer and mass spectrometry method
US6690005B2 (en) * 2000-08-02 2004-02-10 General Electric Company Ion mobility spectrometer
JP3757820B2 (en) * 2001-06-13 2006-03-22 株式会社日立製作所 Ion source and mass spectrometer using the same
WO2005052546A2 (en) * 2003-11-25 2005-06-09 Sionex Corporation Mobility bases apparatus and methods using dispersion characteristics to improve analysis of a sample

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104067116A (en) * 2011-11-02 2014-09-24 莱克公司 Ion mobility spectrometer
EP3795991A1 (en) * 2019-09-20 2021-03-24 Hamilton Sundstrand Corporation Ion mobility spectrometer with tandem ion source
US11525803B2 (en) 2019-09-20 2022-12-13 Hamilton Sundstrand Corporation Ionization for tandem ion mobility spectrometry

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