JP5659351B2 - 微粒子組成分析方法及び微粒子組成分析装置 - Google Patents
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Description
チェンバー内が減圧され、チェンバー内に所定の気流が生成される減圧チェンバーと、
一端が前記チェンバー外に配され、他端が前記チェンバー内に配され、前記減圧チェンバーの減圧により外気を取り込み前記外気中の微粒子の粒子線を前記チェンバー内に照射するように構成された粒子線生成器と、
前記チェンバー内の前記粒子線が照射される位置に配され、前記粒子線中の微粒子を捕捉するためのメッシュ状の構造体を有する捕捉体と、
前記捕捉体にエネルギー線を照射して、前記捕捉体に捕捉された微粒子を気化、昇華又は反応させて脱離成分を生成するためのエネルギー線供給器と、
前記粒子線の入射口および前記エネルギー線が入射する光学窓が設けられ、前記捕捉体が内部に配置されて、前記入射口から余剰の気相成分が除去された前記粒子線を前記捕捉体に照射させるように配された捕捉体保持容器と、
前記捕捉体保持容器に接続された導管と、
前記捕捉体保持容器内の前記脱離成分が前記導管を介して供給され、前記脱離成分を分析するための分析器と、
を備えたことを特徴とする。
図9に示した微粒子組成分析装置50の構成を備えた微粒子組成分析装置を作成し、気体中の硫酸アンモニウム粒子の質量濃度の定量を行った。単分散の硫酸アンモニウム粒子を含むエアロゾルは、硫酸アンモニウム水溶液を噴霧・乾燥して多分散粒子を生成し、微分型電気移動度分級装置(DMA)を通過させて生成した。
装置に導入するエアロゾルの硫酸アンモニウム粒子の質量濃度を36、37、52、61、93、137、199μg/m3と変えて、試験例1と同様の試験を行った。図14には、装置に導入した微粒子質量の積算値に対する、イオン信号の時間積算量(m/z48とm/z64の和)の関係を示す。
捕捉体の粒子捕捉効率を検討した。試験例1と同様にして硝酸カリウム粒子を含むエアロゾルの計測を行った。
2 微粒子の粒子線
3 スキマー
4 スキマー部
5 レーザー供給器
5a レーザー
6a、6b 光学窓
7 捕捉体
7a 捕捉体支持部
8、8a、8b 導管
9 イオン化領域
10 質量分析計
11a、11b、11c 減圧チェンバー
12 第1隔壁
13 第2隔壁
14a、14b、14c 排気装置
15 熱電対温度センサ
16 ペルチエ冷却素子
17 捕捉体保持容器
18 触媒体
19、19a、19b 弁
20 ハウジング
21a、21b、21c、21d オリフィス
22 試料入口
23 試料出口
24 ノズル
40、45 メッシュ状の構造体
40a、40b、40c、40d メッシュ層
41 第1のメッシュ状の構造体
41a、41b、41c 格子層
42 第2のメッシュ状の構造体
43 空隙を有さない板体
50 微粒子組成分析装置
100、100a、100b、100c、100d、100e メッシュ構造基板
101 メッシュ
102 支持枠体
200 微細加工成形体
Claims (17)
- 気体試料中の微粒子の粒子線を収束させ、余剰の気相成分を除去して前記粒子線中の微粒子を捕捉するためのメッシュ状の構造体を有する捕捉体の狭い領域に照射して該微粒子を捕捉させた後、前記狭い領域にエネルギー線を集中照射して前記捕捉体に捕捉された微粒子を気化、昇華又は反応させて脱離成分を生じせしめ、前記脱離成分を分析する微粒子組成分析方法において、前記メッシュ状の構造体は、前記粒子線が照射される正面側に所定空隙率の第1のメッシュ状の構造体を配し、該第1のメッシュ状の構造体に連なる前記粒子線が照射される反対面側に、前記第1のメッシュ状の構造体よりも空隙率の小さい第2のメッシュ状の構造体を配して構成されたものであることを特徴とする微粒子組成分析方法。
- 気体試料中の微粒子の粒子線を収束させ、余剰の気相成分を除去して前記粒子線中の微粒子を捕捉するためのメッシュ状の構造体を有する捕捉体の狭い領域に照射して該微粒子を捕捉させた後、前記狭い領域にエネルギー線を集中照射して前記捕捉体に捕捉された微粒子を気化、昇華又は反応させて脱離成分を生じせしめ、前記脱離成分を分析する微粒子組成分析方法において、前記メッシュ状の構造体は、前記粒子線が照射される正面側に所定空隙率のメッシュ状の構造体が配され、該メッシュ状の構造体に連なる前記粒子線が照射される反対面側に、空隙を有さない板体が配されたものであり、前記粒子線が照射される正面側に配された所定空隙率のメッシュ状の構造体は、格子状の開口部を有するメッシュと、そのメッシュの外周を支持する支持枠体とで形成されたメッシュ構造基板を、複数枚積層して構成されたものであることを特徴とする微粒子組成分析方法。
- 前記微粒子を構成する成分のエネルギー吸収特性に応じて前記エネルギー線を選択、制御する請求項1又は2記載の微粒子組成分析方法。
- 前記狭い領域は、直径1mm〜3mmである請求項1〜3のいずれか1つに記載の微粒子組成分析方法。
- 前記メッシュ状の構造体は、触媒作用を有する貴金属で構成されたものである請求項1〜4のいずれか1つに記載の微粒子組成分析方法。
- 前記微粒子を捕捉体に捕捉するときに、前記捕捉体の温度を、前記捕捉体に捕捉された微粒子の揮発性の高い成分の蒸発が低減される温度に制御する請求項1〜5のいずれか1つに記載の微粒子組成分析方法。
- 触媒体を用いて前記脱離成分を他の物質に変換し、変換された前記物質を分析する請求項1〜6のいずれか1つに記載の微粒子組成分析方法。
- チェンバー内が減圧され、チェンバー内に所定の気流が生成される減圧チェンバーと、
一端が前記チェンバー外に配され、他端が前記チェンバー内に配され、前記減圧チェンバーの減圧により外気を取り込み前記外気中の微粒子の粒子線を前記チェンバー内に照射するように構成された粒子線生成器と、
前記チェンバー内の前記粒子線が照射される位置に配され、前記粒子線中の微粒子を捕捉するためのメッシュ状の構造体を有する捕捉体と、
前記捕捉体にエネルギー線を照射して、前記捕捉体に捕捉された微粒子を気化、昇華又は反応させて脱離成分を生成するためのエネルギー線供給器と、
前記粒子線の入射口および前記エネルギー線が入射する光学窓が設けられ、前記捕捉体が内部に配置されて、前記入射口から余剰の気相成分が除去された前記粒子線を前記捕捉体に照射させるように配された捕捉体保持容器と、
前記捕捉体保持容器に接続された導管と、
前記捕捉体保持容器内の前記脱離成分が前記導管を介して供給され、前記脱離成分を分析するための分析器と、を備え、
前記減圧チェンバーには、前記捕捉体保持容器が配置された第2空間と前記分析器が配置された第3空間とを隔てる第2隔壁が設けられ、前記第3空間の気圧が前記第2空間の気圧よりも低圧となるように第2、第3空間を減圧することができるように構成されているとともに、前記第2隔壁に前記導管を貫通させ、前記捕捉体保持容器内の前記脱離成分を前記分析器に誘導することができるように構成されていることを特徴とする微粒子組成分析装置。 - 前記減圧チェンバーには、前記粒子線生成器が配された第1空間と前記捕捉体保持容器が配された第2空間とを隔てる第1隔壁が設けられ、前記第1隔壁には前記粒子線の通過口が設けられ、前記粒子線の通過口と前記捕捉体保持容器の前記粒子線入射口とをそれぞれスキマー構成とし、前記第2空間の気圧が前記第1空間の気圧よりも低圧となるように前記第1、第2空間を減圧することができるように構成されている請求項8記載の微粒子組成分析装置。
- 前記メッシュ状の構造体は、触媒作用を有する貴金属で構成されたものである請求項8又は9記載の微粒子組成分析装置。
- 前記メッシュ状の構造体は、前記粒子線が照射される正面側に所定空隙率の第1のメッシュ状の構造体を配し、該第1のメッシュ状の構造体に連なる前記粒子線が照射される反対面側に、前記第1のメッシュ状の構造体よりも空隙率の小さい第2のメッシュ状の構造体を配して構成されたものである請求項8〜10のいずれか1つに記載の微粒子組成分析装置。
- 前記メッシュ状の構造体は、前記粒子線が照射される正面側に所定空隙率のメッシュ状の構造体が配され、該メッシュ状の構造体に連なる前記粒子線が照射される反対面側に、空隙を有さない板体が配されたものである請求項8〜10のいずれか1つに記載の微粒子組成分析装置。
- 前記粒子線が照射される正面側に配された所定空隙率のメッシュ状の構造体は、格子状の開口部を有するメッシュと、そのメッシュの外周を支持する支持枠体とで形成されたメッシュ構造基板を、複数枚積層して構成されたものである請求項12記載の微粒子組成分析装置。
- 前記捕捉体には、温度制御手段が設けられ、前記微粒子を捕捉体に捕捉するときに、前記捕捉体の温度を、前記捕捉体に捕捉された微粒子の揮発性の高い成分の蒸発が低減される温度に制御することができるように構成されている請求項8〜13のいずれか1つに記載の微粒子組成分析装置。
- 前記導管の空間内部には、前記脱離成分を他の物質に変換する触媒体が設けられている請求項8〜14のいずれか1つに記載の微粒子組成分析装置。
- 前記導管に流路制御機構を設け、前記分析器による前記脱離成分の分析時に、前記流路制御機構により前記導管の流路空間を遮蔽し又は絞り、前記第3空間を真空に減圧することができるように構成されている請求項8〜15のいずれか1つに記載の微粒子組成分析装置。
- 前記導管が複数に分岐していることにより、前記捕捉体保持容器内の前記脱離成分を、複数の前記分析器に誘導することができるように構成されている請求項8〜16のいずれか1つに記載の微粒子組成分析装置。
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