JP7055323B2 - 質量分析装置及び質量分析方法 - Google Patents
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Description
本発明は、質量分析装置及び質量分析方法に関する。
樹脂に含まれる複数の規制対象物質（例えばフタル酸エステル類、臭素系難燃剤化合物等）を加熱し、そのガス成分を質量分析する場合、測定対象ごとにガス化温度が異なることを利用し、ガス化温度が低いフタル酸類に合わせた温度で加熱して質量分析した後、ガス化温度が高い臭素系難燃剤化合物に合わせて昇温し順次質量分析を行う。
又、熱重量測定により発生したガスを質量分析する技術も開発されている（特許文献１）。この技術では、熱重量測定の分解能を向上させるため、試料の重量変化速度に応じて加熱温度の変化速度を連続的に変化させている。
又、熱重量測定により発生したガスを質量分析する技術も開発されている（特許文献１）。この技術では、熱重量測定の分解能を向上させるため、試料の重量変化速度に応じて加熱温度の変化速度を連続的に変化させている。
ところで、規制対象物質等の質量分析には短時間での測定が要求されているが、熱重量測定によりガスを発生させる方法は加熱パターンが複雑で測定に時間が掛かるという問題がある。
一方、加熱時間を速くし過ぎると、フタル酸類と臭素系難燃剤化合物が混在してガス化してしまい、両者を分離して分析することが困難となる。
そこで、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、それぞれガス化温度が異なる２以上の物質を短時間で質量分析することが可能な質量分析装置及び質量分析方法の提供を目的とする。
一方、加熱時間を速くし過ぎると、フタル酸類と臭素系難燃剤化合物が混在してガス化してしまい、両者を分離して分析することが困難となる。
そこで、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、それぞれガス化温度が異なる２以上の物質を短時間で質量分析することが可能な質量分析装置及び質量分析方法の提供を目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の質量分析装置は、第１物質と該第１物質よりも高温でガス化する第２物質とを含む試料を加熱してガス成分を発生させる加熱部を備え、該加熱部で生成した前記ガス成分を検出する質量分析装置であって、予め求めた前記第１物質のガスが発生し前記第２物質のガスが発生しない温度及び時間条件である第１温度で第１時間になるまで前記加熱部を加熱し、前記第１時間を超えたときに前記第２物質のガスが発生する第２温度になるまで前記加熱部を加熱する加熱制御部と、前記第１温度にて前記第１時間になるまで前記第１物質に割り当てられた第１測定条件で質量分析を行い、前記第２温度にて前記第２物質に割り当てられた第２測定条件で質量分析を行う分析制御部と、を備え、前記分析制御部は、前記第１測定条件で前記第１物質の質量分析を行った際、前記第１時間が経過しても、該第１物質のピーク強度が所定の閾値を超えていた場合に、該第１物質のピーク強度が所定の閾値以下になるまでの時間に前記第１時間を延長することを特徴とする。
この質量分析装置によれば、予め第１物質のガスが発生し第２物質のガスが発生しない第１温度及び第１時間を求めておき、この第１温度で第１時間になるまで加熱部を加熱することで、第２物質と混在しない第１物質のみのガス成分を質量分析できる。そして、次に第２物質のガスが発生する第２温度になるまで加熱部を加熱することで、第１物質のガスが出切った後の第２物質のみのガス成分を質量分析できる。
このようにして、予め求めておいた加熱パターンに従って、それぞれガス化温度が異なる２以上の物質を短時間で質量分析することができる。
又、第１温度以下のガス発生温度を持ち、第１物質及び第２物質と異なる夾雑物が試料に含まれている場合は、この夾雑物を第１温度にて除去し、その後の第２物質の測定精度を向上させることができる。夾雑物としては試料が樹脂の場合はマトリクスとなる樹脂が挙げられる。
このようにして、予め求めておいた加熱パターンに従って、それぞれガス化温度が異なる２以上の物質を短時間で質量分析することができる。
又、第１温度以下のガス発生温度を持ち、第１物質及び第２物質と異なる夾雑物が試料に含まれている場合は、この夾雑物を第１温度にて除去し、その後の第２物質の測定精度を向上させることができる。夾雑物としては試料が樹脂の場合はマトリクスとなる樹脂が挙げられる。
さらに、例えば、測定条件の変動等により、予め求めた第１時間を超えても第１物質のガスが出切らない可能性がある。そこで、この質量分析装置によれば、質量分析中の第１物質のピーク強度が閾値を超えている場合は、閾値以下になるまで第１時間を延長するので、第１物質の測定精度が向上する。
前記第１物質はフタル酸エステルであり、前記第２物質は臭化物であってもよい。
本発明の質量分析方法は、第１物質と該第１物質よりも高温でガス化する第２物質とを含む試料を加熱してガス成分を発生させる加熱部を備え、該加熱部で生成した前記ガス成分を検出する質量分析方法であって、予め求めた前記第１物質のガスが発生し前記第２物質のガスが発生しない温度及び時間条件である第１温度で第１時間になるまで前記加熱部を加熱し、前記第１時間を超えたときに前記第２物質のガスが発生する第２温度になるまで前記加熱部を加熱する加熱制御過程と、前記第１温度にて前記第１時間になるまで前記第１物質に割り当てられた第１測定条件で質量分析を行い、前記第２温度にて前記第２物質に割り当てられた第２測定条件で質量分析を行う分析制御過程と、を有し、前記分析制御過程において、前記第１測定条件で前記第１物質の質量分析を行った際、前記第１時間が経過しても、該第１物質のピーク強度が所定の閾値を超えていた場合に、該第１物質のピーク強度が所定の閾値以下になるまでの時間に前記第１時間を延長することを特徴とする。
本発明によれば、それぞれガス化温度が異なる２以上の物質を短時間で質量分析することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る質量分析装置２００の構成を示す斜視図であり、図２はガス発生部１００の構成を示す斜視図、図３はガス発生部１００の構成を示す軸心Ｏに沿う縦断面図、図４はガス発生部１００の構成を示す軸心Ｏに沿う横断面図、図５は図４の部分拡大図である。
質量分析装置２００は、筐体となる本体部２０２と、本体部２０２の正面に取り付けられた箱型のガス発生部取付け部２０４と、全体を制御するコンピュータ（制御部）２１０と、質量分析計１１０とを備える。コンピュータ２１０は、データ処理を行うＣＰＵと、コンピュータプログラムやデータを記憶するハードディスク等の記憶部２１５と、モニタと、キーボード等の入力部等を有する。
質量分析装置２００は、筐体となる本体部２０２と、本体部２０２の正面に取り付けられた箱型のガス発生部取付け部２０４と、全体を制御するコンピュータ（制御部）２１０と、質量分析計１１０とを備える。コンピュータ２１０は、データ処理を行うＣＰＵと、コンピュータプログラムやデータを記憶するハードディスク等の記憶部２１５と、モニタと、キーボード等の入力部等を有する。
ガス発生部取付け部２０４の内部には、円筒状の加熱炉（加熱部）１０と、試料ホルダ２０と、冷却部３０と、ガスを分岐させるスプリッタ４０と、イオン化部５０と、不活性ガス流路１９ｆとがアセンブリとして１つになったガス発生部１００が収容されている。又、本体部２０２の内部には、試料を加熱して発生したガス成分を分析する質量分析計１１０が収容されている。
なお、図１に示すように、ガス発生部取付け部２０４の上面から前面に向かって開口２０４ｈが設けられ、試料ホルダ２０を加熱炉１０外側の排出位置（後述）に移動させると開口２０４ｈに位置するので、開口２０４ｈから試料ホルダ２０に試料を出し入れ可能になっている。又、ガス発生部取付け部２０４の前面には、スリット２０４ｓが設けられ、スリット２０４ｓから外部に露出する開閉ハンドル２２Ｈを左右に動かすことにより、試料ホルダ２０を加熱炉１０の内外に移動させて上述の排出位置にセットし、試料を出し入れするようになっている。
なお、例えばコンピュータ２１０で制御されるステッピングモータ等により、移動レール２０４Ｌ（後述）上で試料ホルダ２０を移動させれば、試料ホルダ２０を加熱炉１０の内外に移動させる機能を自動化できる。
なお、例えばコンピュータ２１０で制御されるステッピングモータ等により、移動レール２０４Ｌ（後述）上で試料ホルダ２０を移動させれば、試料ホルダ２０を加熱炉１０の内外に移動させる機能を自動化できる。
次に、図２～図６を参照し、ガス発生部１００の各部分の構成について説明する。
まず、加熱炉１０は、ガス発生部取付け部２０４の取付板２０４ａに軸心Ｏを水平にして取り付けられ、軸心Ｏを中心に開口する略円筒状をなす加熱室１２と、加熱ブロック１４と、保温ジャケット１６とを有する。
加熱室１２の外周に加熱ブロック１４が配置され、加熱ブロック１４の外周に保温ジャケット１６が配置されている。加熱ブロック１４はアルミニウムからなり、軸心Ｏに沿って加熱炉１０の外部に延びる一対のヒータ電極１４ａ（図４参照）により通電加熱される。
なお、取付板２０４ａは、軸心Ｏに垂直な方向に延びており、スプリッタ４０及びイオン化部５０は、加熱炉１０に取り付けられている。さらに、イオン化部５０は、ガス発生部取付け部２０４の上下に延びる支柱２０４ｂに支持されている。
まず、加熱炉１０は、ガス発生部取付け部２０４の取付板２０４ａに軸心Ｏを水平にして取り付けられ、軸心Ｏを中心に開口する略円筒状をなす加熱室１２と、加熱ブロック１４と、保温ジャケット１６とを有する。
加熱室１２の外周に加熱ブロック１４が配置され、加熱ブロック１４の外周に保温ジャケット１６が配置されている。加熱ブロック１４はアルミニウムからなり、軸心Ｏに沿って加熱炉１０の外部に延びる一対のヒータ電極１４ａ（図４参照）により通電加熱される。
なお、取付板２０４ａは、軸心Ｏに垂直な方向に延びており、スプリッタ４０及びイオン化部５０は、加熱炉１０に取り付けられている。さらに、イオン化部５０は、ガス発生部取付け部２０４の上下に延びる支柱２０４ｂに支持されている。
加熱炉１０のうち開口側と反対側（図３の右側）にはスプリッタ４０が接続されている。又、加熱炉１０の下側にはキャリアガス保護管１８が接続され、キャリアガス保護管１８の内部には、加熱室１２の下面に連通してキャリアガスＣを加熱室１２に導入するキャリアガス流路１８ｆが収容されている。又、キャリアガス流路１８ｆには、キャリアガスＣの流量Ｆ１を調整するバルブ１８ｖが配置されている。
そして、詳しくは後述するが、加熱室１２のうち開口側と反対側（図３の右側）の端面に混合ガス流路４１が連通し、加熱炉１０（加熱室１２）で生成したガス成分Ｇと、キャリアガスＣとの混合ガスＭが混合ガス流路４１を流れるようになっている。
そして、詳しくは後述するが、加熱室１２のうち開口側と反対側（図３の右側）の端面に混合ガス流路４１が連通し、加熱炉１０（加熱室１２）で生成したガス成分Ｇと、キャリアガスＣとの混合ガスＭが混合ガス流路４１を流れるようになっている。
一方、図３に示すように、イオン化部５０の下側には不活性ガス保護管１９が接続され、不活性ガス保護管１９の内部には、不活性ガスＴをイオン化部５０に導入する不活性ガス流路１９ｆが収容されている。又、不活性ガス流路１９ｆには、不活性ガスＴの流量Ｆ４を調整するバルブ１９ｖが配置されている。
試料ホルダ２０は、ガス発生部取付け部２０４の内部上面に取り付けられた移動レール２０４Ｌ上を移動するステージ２２と、ステージ２２上に取り付けられて上下に延びるブラケット２４ｃと、ブラケット２４ｃの前面（図３の左側）に取り付けられた断熱材２４ｂ、２６と、ブラケット２４ｃから加熱室１２側に軸心Ｏ方向に延びる試料保持部２４ａと、試料保持部２４ａの直下に埋設されるヒータ２７と、ヒータ２７の直上で試料保持部２４ａの上面に配置されて試料を収容する試料皿２８と、を有する。
ここで、移動レール２０４Ｌは軸心Ｏ方向（図３の左右方向）に延び、試料ホルダ２０はステージ２２ごと、軸心Ｏ方向に進退するようになっている。又、開閉ハンドル２２Ｈは、軸心Ｏ方向に垂直な方向に延びつつステージ２２に取り付けられている。
ここで、移動レール２０４Ｌは軸心Ｏ方向（図３の左右方向）に延び、試料ホルダ２０はステージ２２ごと、軸心Ｏ方向に進退するようになっている。又、開閉ハンドル２２Ｈは、軸心Ｏ方向に垂直な方向に延びつつステージ２２に取り付けられている。
なお、ブラケット２４ｃは上部が半円形をなす短冊状をなし、断熱材２４ｂは略円筒状をなしてブラケット２４ｃ上部の前面に装着され、断熱材２４ｂを貫通してヒータ２７の電極２７ａが外部に取り出されている。断熱材２６は略矩形状をなして、断熱材２４ｂより下方でブラケット２４ｃの前面に装着される。又、ブラケット２４ｃの下方には断熱材２６が装着されずにブラケット２４ｃの前面が露出し、接触面２４ｆを形成している。
ブラケット２４ｃは加熱室１２よりやや大径をなして加熱室１２を気密に閉塞し、試料保持部２４ａが加熱室１２の内部に収容される。
そして、加熱室１２の内部の試料皿２８に載置された試料が加熱炉１０内で加熱され、ガス成分Ｇが生成する。
ブラケット２４ｃは加熱室１２よりやや大径をなして加熱室１２を気密に閉塞し、試料保持部２４ａが加熱室１２の内部に収容される。
そして、加熱室１２の内部の試料皿２８に載置された試料が加熱炉１０内で加熱され、ガス成分Ｇが生成する。
冷却部３０は、試料ホルダ２０のブラケット２４ｃに対向するようにして加熱炉１０の外側（図３の加熱炉１０の左側）に配置されている。冷却部３０は、略矩形で凹部３２ｒを有する冷却ブロック３２と、冷却ブロック３２の下面に接続する冷却フィン３４と、冷却フィン３４の下面に接続されて冷却フィン３４に空気を当てる空冷ファン３６とを備える。
そして、試料ホルダ２０が移動レール２０４Ｌ上を軸心Ｏ方向に図３の左側に移動して加熱炉１０の外に排出されると、ブラケット２４ｃの接触面２４ｆが冷却ブロック３２の凹部３２ｒに収容されつつ接触し、冷却ブロック３２を介してブラケット２４ｃの熱が奪われ、試料ホルダ２０（特に試料保持部２４ａ）を冷却するようになっている。
そして、試料ホルダ２０が移動レール２０４Ｌ上を軸心Ｏ方向に図３の左側に移動して加熱炉１０の外に排出されると、ブラケット２４ｃの接触面２４ｆが冷却ブロック３２の凹部３２ｒに収容されつつ接触し、冷却ブロック３２を介してブラケット２４ｃの熱が奪われ、試料ホルダ２０（特に試料保持部２４ａ）を冷却するようになっている。
図３、図４に示すように、スプリッタ４０は、加熱室１２と連通する上述の混合ガス流路４１と、混合ガス流路４１に連通しつつ外部に開放された分岐路４２と、分岐路４２の出側に接続されて分岐路４２から排出される混合ガスＭの排出圧力を調整するマスフローコントローラ４２ａと、自身の内部に混合ガス流路４１の終端側が開口される筐体部４３と、筐体部４３を囲む保温部４４とを備えている。
さらに、本例では、分岐路４２とマスフローコントローラ４２ａとの間に、混合ガス中の夾雑物等を除去するフィルタ４２ｂ、流量計４２ｃが配置されている。マスフローコントローラ４２ａ等の背圧を調整する弁等を設けず、分岐路４２の端部が剥き出しの配管のままであってもよい。
さらに、本例では、分岐路４２とマスフローコントローラ４２ａとの間に、混合ガス中の夾雑物等を除去するフィルタ４２ｂ、流量計４２ｃが配置されている。マスフローコントローラ４２ａ等の背圧を調整する弁等を設けず、分岐路４２の端部が剥き出しの配管のままであってもよい。
図４に示すように、上面から見たとき、混合ガス流路４１は、加熱室１２と連通して軸心Ｏ方向に延びた後、軸心Ｏ方向に垂直に曲がり、さらに軸心Ｏ方向に曲がって終端部４１ｅに至るクランク状をなしている。又、混合ガス流路４１のうち軸心Ｏ方向に垂直に延びる部位の中央付近は拡径して分岐室４１Ｍを形成している。分岐室４１Ｍは筐体部４３の上面まで延び、分岐室４１Ｍよりやや小径の分岐路４２が嵌合されている。
混合ガス流路４１は、加熱室１２と連通して軸心Ｏ方向に延びて終端部４１ｅに至る直線状であってもよく、加熱室１２やイオン化部５０の位置関係に応じて、種々の曲線や軸心Ｏと角度を有する線状等であってもよい。
混合ガス流路４１は、加熱室１２と連通して軸心Ｏ方向に延びて終端部４１ｅに至る直線状であってもよく、加熱室１２やイオン化部５０の位置関係に応じて、種々の曲線や軸心Ｏと角度を有する線状等であってもよい。
図３、図４に示すように、イオン化部５０は、筐体部５３と、筐体部５３を囲む保温部５４と、放電針５６と、放電針５６を保持するステー５５とを有する。筐体部５３は板状をなし、その板面が軸心Ｏ方向に沿うと共に、中央に小孔５３ｃが貫通している。そして、混合ガス流路４１の終端部４１ｅが筐体部５３の内部を通って小孔５３ｃの側壁に臨んでいる。一方、放電針５６は軸心Ｏ方向に垂直に延びて小孔５３ｃに臨んでいる。
さらに、図４、図５に示すように、不活性ガス流路１９ｆは筐体部５３を上下に貫通し、不活性ガス流路１９ｆの先端は、筐体部５３の小孔５３ｃの底面に臨み、混合ガス流路４１の終端部４１ｅに合流する合流部４５を形成している。
そして、終端部４１ｅから小孔５３ｃ付近の合流部４５に導入された混合ガスＭに対し、不活性ガス流路１９ｆから不活性ガスＴが混合されて総合ガスＭ＋Ｔとなって放電針５６側に流れ、総合ガスＭ＋Ｔのうち、ガス成分Ｇが放電針５６によってイオン化される。
そして、終端部４１ｅから小孔５３ｃ付近の合流部４５に導入された混合ガスＭに対し、不活性ガス流路１９ｆから不活性ガスＴが混合されて総合ガスＭ＋Ｔとなって放電針５６側に流れ、総合ガスＭ＋Ｔのうち、ガス成分Ｇが放電針５６によってイオン化される。
イオン化部５０は公知の装置であり、本実施形態では、大気圧化学イオン化（APCI）タイプを採用している。APCIはガス成分Ｇのフラグメントを起こし難く、フラグメントピークが生じないので、クロマトグラフ等で分離せずとも測定対象を検出できるので好ましい。
イオン化部５０でイオン化されたガス成分Ｇは、キャリアガスＣ及び不活性ガスＴと共に質量分析計１１０に導入されて分析される。
なお、イオン化部５０は、保温部５４の内部に収容されている。
イオン化部５０でイオン化されたガス成分Ｇは、キャリアガスＣ及び不活性ガスＴと共に質量分析計１１０に導入されて分析される。
なお、イオン化部５０は、保温部５４の内部に収容されている。
図６は、質量分析装置２００によるガス成分の分析動作を示すブロック図である。
試料Ｓは加熱炉１０の加熱室１２内で加熱され、ガス成分Ｇが生成する。加熱炉１０の加熱状態（昇温速度、最高到達温度等）は、コンピュータ２１０の加熱制御部２１２によって制御される。
ガス成分Ｇは、加熱室１２に導入されたキャリアガスＣと混合されて混合ガスＭとなり、スプリッタ４０に導入され、混合ガスＭの一部が分岐路４２から外部に排出される。
イオン化部５０には、混合ガスＭの残部と、不活性ガス流路１９ｆからの不活性ガスＴが総合ガスＭ＋Ｔとして導入され、ガス成分Ｇがイオン化される。
試料Ｓは加熱炉１０の加熱室１２内で加熱され、ガス成分Ｇが生成する。加熱炉１０の加熱状態（昇温速度、最高到達温度等）は、コンピュータ２１０の加熱制御部２１２によって制御される。
ガス成分Ｇは、加熱室１２に導入されたキャリアガスＣと混合されて混合ガスＭとなり、スプリッタ４０に導入され、混合ガスＭの一部が分岐路４２から外部に排出される。
イオン化部５０には、混合ガスＭの残部と、不活性ガス流路１９ｆからの不活性ガスＴが総合ガスＭ＋Ｔとして導入され、ガス成分Ｇがイオン化される。
コンピュータ２１０の検出信号判定部２１４は、分析制御部２１９の制御のもと、質量分析計１１０の検出器１１８（後述）から検出信号を受信する。
流量制御部２１６は、検出信号判定部２１４から受信した検出信号のピーク強度が閾値の範囲外か否かを判定する。そして、範囲外の場合、流量制御部２１６は、バルブ１９ｖの開度を制御することにより、スプリッタ４０内で分岐路４２から外部へ排出される混合ガスＭの流量、ひいては混合ガス流路４１からイオン化部５０へ導入される混合ガスＭの流量を調整し、質量分析計１１０の検出精度を最適に保つ。
流量制御部２１６は、検出信号判定部２１４から受信した検出信号のピーク強度が閾値の範囲外か否かを判定する。そして、範囲外の場合、流量制御部２１６は、バルブ１９ｖの開度を制御することにより、スプリッタ４０内で分岐路４２から外部へ排出される混合ガスＭの流量、ひいては混合ガス流路４１からイオン化部５０へ導入される混合ガスＭの流量を調整し、質量分析計１１０の検出精度を最適に保つ。
質量分析計１１０は、イオン化部５０でイオン化されたガス成分Ｇを導入する第１細孔１１１と、第１細孔１１１に続いてガス成分Ｇが順に流れる第２細孔１１２、イオンガイド１１４、四重極マスフィルター１１６と、四重極マスフィルター１１６から出たガス成分Ｇを検出する検出器１１８とを備える。
四重極マスフィルター１１６は、印加する高周波電圧を変化させることにより、質量走査可能であり、四重極電場を生成し、この電場内でイオンを振動運動させることによりイオンを検出する。四重極マスフィルター１１６は、特定の質量範囲にあるガス成分Ｇだけを透過させる質量分離器をなすので、検出器１１８でガス成分Ｇの同定および定量を行うことができる。
四重極マスフィルター１１６は、印加する高周波電圧を変化させることにより、質量走査可能であり、四重極電場を生成し、この電場内でイオンを振動運動させることによりイオンを検出する。四重極マスフィルター１１６は、特定の質量範囲にあるガス成分Ｇだけを透過させる質量分離器をなすので、検出器１１８でガス成分Ｇの同定および定量を行うことができる。
又、本例では、分岐路４２より下流側で混合ガス流路４１に不活性ガスＴを流すことで、質量分析計１１０へ導入される混合ガスＭの流量を抑える流路抵抗となり、分岐路４２から排出される混合ガスＭの流量を調整する。具体的には、不活性ガスＴの流量が多いほど、分岐路４２から排出される混合ガスＭの流量も多くなる。
これにより、ガス成分が多量に発生してガス濃度が高くなり過ぎたときには、分岐路から外部へ排出される混合ガスの流量を増やし、検出手段の検出範囲を超えて検出信号がオーバースケールして測定が不正確になることを抑制している。
これにより、ガス成分が多量に発生してガス濃度が高くなり過ぎたときには、分岐路から外部へ排出される混合ガスの流量を増やし、検出手段の検出範囲を超えて検出信号がオーバースケールして測定が不正確になることを抑制している。
次に、図７を参照し、本発明の特徴部分について説明する。なお、それぞれフタル酸エステル類、臭素系難燃剤化合物を第１物質、第２物質とする。又、フタル酸エステル類を可塑剤として含み、さらに臭素系難燃剤化合物を含む塩化ビニルを試料とする。
図７は、加熱部の加熱パターン及び分析制御部の動作のタイミングチャートを示す図である。
まず、予め、フタル酸エステル類及び臭素系難燃剤化合物を既知量含む塩化ビニルの標準試料を準備し、図７の加熱パターンＣ１を求めておく。具体的には、フタル酸エステル類のガスが発生し臭素系難燃剤化合物のガスが発生しない第１温度Ｔ１、及び第１温度Ｔ１を維持する第１時間ｔ１を質量分析して求める。ここで、第１温度Ｔ１を維持する時間ｔｘが短く、第２温度Ｔ２まで急加熱する加熱パターンＣ２の場合、時間ｔｘ以降にフタル酸エステル類と臭素系難燃剤化合物が混在してガス化してしまい、両者を分離して分析することが困難となる。又、臭素系難燃剤化合物のガスが発生する第２温度Ｔ２も求める。
そして、この加熱パターン（第１温度Ｔ１、第１時間ｔ１）Ｃ１は記憶部２１５に記憶される。
図７は、加熱部の加熱パターン及び分析制御部の動作のタイミングチャートを示す図である。
まず、予め、フタル酸エステル類及び臭素系難燃剤化合物を既知量含む塩化ビニルの標準試料を準備し、図７の加熱パターンＣ１を求めておく。具体的には、フタル酸エステル類のガスが発生し臭素系難燃剤化合物のガスが発生しない第１温度Ｔ１、及び第１温度Ｔ１を維持する第１時間ｔ１を質量分析して求める。ここで、第１温度Ｔ１を維持する時間ｔｘが短く、第２温度Ｔ２まで急加熱する加熱パターンＣ２の場合、時間ｔｘ以降にフタル酸エステル類と臭素系難燃剤化合物が混在してガス化してしまい、両者を分離して分析することが困難となる。又、臭素系難燃剤化合物のガスが発生する第２温度Ｔ２も求める。
そして、この加熱パターン（第１温度Ｔ１、第１時間ｔ１）Ｃ１は記憶部２１５に記憶される。
次に、実際の測定に移行する。まず、加熱制御部２１２は、記憶部２１５の加熱パターンＣ１を読み取り、第１温度Ｔ１で第１時間ｔ１になるまで加熱炉１０を加熱する。
分析制御部２１９は、加熱制御部２１２の制御に基づき、第１温度Ｔ１で加熱された時間区間（つまり、加熱開始から第１温度Ｔ１に達した時間ｔ０から第１時間ｔ１になるまでの区間）で、第１測定条件で質量分析を行うよう制御する。
この第１測定条件及び後述する第２測定条件は質量分析の各種測定条件であり、例えばイオン化部５０のイオン化電圧、流量制御部２１６によるバルブ１９ｖの開度の情報（つまり、イオン化部５０へ導入される混合ガスＭの流量）等が含まれ、フタル酸エステル類及び臭素系難燃剤化合物でそれぞれ異なる測定パラメータである。つまり、第１測定条件、第２測定条件はそれぞれフタル酸エステル類、臭素系難燃剤化合物に割り当てられた測定パラメータである。
又、第１測定条件、第２測定条件は記憶部２１５に記憶されている。
分析制御部２１９は、加熱制御部２１２の制御に基づき、第１温度Ｔ１で加熱された時間区間（つまり、加熱開始から第１温度Ｔ１に達した時間ｔ０から第１時間ｔ１になるまでの区間）で、第１測定条件で質量分析を行うよう制御する。
この第１測定条件及び後述する第２測定条件は質量分析の各種測定条件であり、例えばイオン化部５０のイオン化電圧、流量制御部２１６によるバルブ１９ｖの開度の情報（つまり、イオン化部５０へ導入される混合ガスＭの流量）等が含まれ、フタル酸エステル類及び臭素系難燃剤化合物でそれぞれ異なる測定パラメータである。つまり、第１測定条件、第２測定条件はそれぞれフタル酸エステル類、臭素系難燃剤化合物に割り当てられた測定パラメータである。
又、第１測定条件、第２測定条件は記憶部２１５に記憶されている。
次に、加熱制御部２１２は、第１時間ｔ１を超えたときに質量分析を停止し、第２温度Ｔ２になるまで加熱炉１０を加熱する。
分析制御部２１９は、加熱制御部２１２の制御に基づき、第２温度Ｔ２になった時間ｔ２から、第２測定条件で質量分析を行うよう制御する。その後、所定の時間ｔ３が経過したら加熱制御部２１２は加熱を停止し、分析制御部２１９は質量分析を停止するよう制御する。
分析制御部２１９は、加熱制御部２１２の制御に基づき、第２温度Ｔ２になった時間ｔ２から、第２測定条件で質量分析を行うよう制御する。その後、所定の時間ｔ３が経過したら加熱制御部２１２は加熱を停止し、分析制御部２１９は質量分析を停止するよう制御する。
以上のように、予めフタル酸エステル類のガスが発生し臭素系難燃剤化合物のガスが発生しない第１温度Ｔ１及び第１時間ｔ１を求めておき、この第１温度Ｔ１で第１時間ｔ１になるまで加熱炉１０を加熱することで、臭素系難燃剤化合物と混在しないフタル酸エステル類のみのガス成分を質量分析できる。そして、次に臭素系難燃剤化合物のガスが発生する第２温度Ｔ２になるまで加熱炉１０を加熱することで、フタル酸エステル類のガスが出切った後の臭素系難燃剤化合物のみのガス成分を質量分析できる。
このようにして、予め求めておいた加熱パターンに従って、それぞれガス化温度が異なる２以上の物質を短時間で質量分析することができる。
このようにして、予め求めておいた加熱パターンに従って、それぞれガス化温度が異なる２以上の物質を短時間で質量分析することができる。
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、測定条件の変動等により、予め求めた第１時間ｔ１を超えてもフタル酸エステル類のガスが出切らない可能性がある。そこで、分析制御部２１９は、質量分析中のフタル酸エステル類に由来する特定のピーク強度をモニタし、ピーク強度が閾値以下になったか否かを判定し、閾値を超えている場合は、閾値以下になるまで第１時間ｔ１を延長し、質量分析を続行するよう制御しても良い。この場合、第１温度以下のガス発生温度を持ち、第１物質及び第２物質と異なる夾雑物が試料に含まれている場合は、この夾雑物を第１温度にてより確実に除去することができる。
逆に、ピーク強度が閾値以下になるまでの時間が第１時間ｔ１より短ければ、測定時間の短縮を図ることができる。
第１物質、第２物質は上記実施形態に限定されないし、第１物質、第２物質はそれぞれ複数の物質であってもよい。例えば、第１物質が２つあり、第２物質が１つでもよい。
第１測定条件、第２測定条件も上記実施形態に限定されない。測定条件が３以上でもよい。
例えば、測定条件の変動等により、予め求めた第１時間ｔ１を超えてもフタル酸エステル類のガスが出切らない可能性がある。そこで、分析制御部２１９は、質量分析中のフタル酸エステル類に由来する特定のピーク強度をモニタし、ピーク強度が閾値以下になったか否かを判定し、閾値を超えている場合は、閾値以下になるまで第１時間ｔ１を延長し、質量分析を続行するよう制御しても良い。この場合、第１温度以下のガス発生温度を持ち、第１物質及び第２物質と異なる夾雑物が試料に含まれている場合は、この夾雑物を第１温度にてより確実に除去することができる。
逆に、ピーク強度が閾値以下になるまでの時間が第１時間ｔ１より短ければ、測定時間の短縮を図ることができる。
第１物質、第２物質は上記実施形態に限定されないし、第１物質、第２物質はそれぞれ複数の物質であってもよい。例えば、第１物質が２つあり、第２物質が１つでもよい。
第１測定条件、第２測定条件も上記実施形態に限定されない。測定条件が３以上でもよい。
１０ 加熱部（加熱炉）
２００ 質量分析装置
２１２ 加熱制御部
２１９ 分析制御部
Ｔ１ 第１温度
Ｔ２ 第２温度
ｔ１ 第１時間
２００ 質量分析装置
２１２ 加熱制御部
２１９ 分析制御部
Ｔ１ 第１温度
Ｔ２ 第２温度
ｔ１ 第１時間
Claims (3)
- 第１物質と該第１物質よりも高温でガス化する第２物質とを含む試料を加熱してガス成分を発生させる加熱部を備え、該加熱部で生成した前記ガス成分を検出する質量分析装置であって、
予め求めた前記第１物質のガスが発生し前記第２物質のガスが発生しない温度及び時間条件である第１温度で第１時間になるまで前記加熱部を加熱し、前記第１時間を超えたときに前記第２物質のガスが発生する第２温度になるまで前記加熱部を加熱する加熱制御部と、
前記第１温度にて前記第１時間になるまで前記第１物質に割り当てられた第１測定条件で質量分析を行い、前記第２温度にて前記第２物質に割り当てられた第２測定条件で質量分析を行う分析制御部と、
を備え、
前記分析制御部は、前記第１測定条件で前記第１物質の質量分析を行った際、前記第１時間が経過しても、該第１物質のピーク強度が所定の閾値を超えていた場合に、該第１物質のピーク強度が所定の閾値以下になるまでの時間に前記第１時間を延長する質量分析装置。 - 前記第１物質はフタル酸エステルであり、前記第２物質は臭化物である請求項１記載の質量分析装置。
- 第１物質と該第１物質よりも高温でガス化する第２物質とを含む試料を加熱してガス成分を発生させる加熱部を備え、該加熱部で生成した前記ガス成分を検出する質量分析方法であって、
予め求めた前記第１物質のガスが発生し前記第２物質のガスが発生しない温度及び時間条件である第１温度で第１時間になるまで前記加熱部を加熱し、前記第１時間を超えたときに前記第２物質のガスが発生する第２温度になるまで前記加熱部を加熱する加熱制御過程と、
前記第１温度にて前記第１時間になるまで前記第１物質に割り当てられた第１測定条件で質量分析を行い、前記第２温度にて前記第２物質に割り当てられた第２測定条件で質量分析を行う分析制御過程と、
を有し、
前記分析制御過程において、前記第１測定条件で前記第１物質の質量分析を行った際、前記第１時間が経過しても、該第１物質のピーク強度が所定の閾値を超えていた場合に、該第１物質のピーク強度が所定の閾値以下になるまでの時間に前記第１時間を延長することを特徴とする質量分析方法。
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