KR20030078612A - 복합 분석 장치 - Google Patents
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Abstract
광 분석 장치와 질량 분석 장치를 조합한 운반하기 쉬운 복합 분석 장치를 제공한다. 분석 대상의 시료 가스를 내부에 도입하고, 그 시료 가스를 광음향법에 의해 분석하는 광음향 분석 장치로 이루어지는 프론트 엔드부(30), 분석된 시료 가스를 내부에 도입하고, 시료 가스 중에 투과된 광의 변화로부터 시료 가스를 분석하는 광 분석 장치인 FTIR(10), 분석된 시료 가스를 내부에 도입하고 시료 가스를 이루는 성분의 질량을 분석하는 질량 분석 장치인 MS(20), 프론트 엔드부(30) 및 FTIR(10) 및 MS(20)에 전원을 공급하는 배터리(40), 그리고 프론트 엔드부(30), FTIR(10), MS(20), 및 배터리(40)를 수납하는 운반 가능형 케이스(50)를 구비한다.
Description
본 발명은 시료 가스를 광 분석 장치 및 질량 분석 장치에 의해 분석하는 복합 분석 장치에 관한 것이다.
종래부터 분석 대상의 시료 가스를 내부에 도입하여 그 시료 가스 중에 투과된 광의 변화로부터 시료 가스를 분석하는 예를 들면 푸리에 변환 적외 분광 광도계(FTIR)라 불리는 광 분석 장치나, 시료 가스를 구성하는 성분의 질량을 분석하는 질량 분석 장치 등의 분석 장치가 여러 종류 제공되고, 이들 개개의 분석 장치는 시료 가스의 종류나 그 분석의 목적에 따라 구분하여 사용되고 있다.
또 근래에는 유독 가스 등의 화학 병기(NBC 병기)를 이용한 테러나 범죄가 증가하고 있기 때문에 유독 가스가 발생하고 있는 현장에서 미지의 가스를 모든 면에서 조급히 분석하는 것이 요망되고 있다.
또한 지구 온난화 가스나 환경 호르몬이나 토양 오염 물질 등의 지구 환경 오염 물질도 근래에 증가하는 경향이어서 이러한 지구 환경의 관점으로부터도 미지의 가스의 현장에서 조급한 분석이 요망되고 있다.
그러나 상술한 바와 같이 현장에는 적어도 광 분석 장치와 질량 분석 장치를필요로 하는 경우가 많고 이들 분석 장치의 운반이나 조립에 시간이 걸린다는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 적어도 광 분석 장치와 질량 분석 장치를 조합한 운반하기 쉬운 복합 분석 장치를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예의 외관도이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 기능 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 장광로 가스 셀 및 MS의 내부를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예의 연산 처리부의 화면 표시 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 분석 기기부 내의 배치도이다.
도 6은 본 발명의 실시예의 분석 기기부의 외관 사시도이다.
도 7a는 GC-FTIR와 MS의 배치도이며, 도 7b는 FTIR와 GC-MS의 배치도이다.
[부호의 설명]
1. 적외광원부2. 간섭부
3. 장광로 가스 셀3a. 도입구3b. 도출구
4. 적외광 검출기5. DSP10. FTIR
20. MS20a. 도입구20b. 도출구
22. 이온화부23. 질량 분리부24. 검출기
30. 프론트 엔드부30a. 도입구30b. 도출구
50. 케이스51a. 개구창51b. 개폐 도어
51. 수납부52. 덮개
A. 분석 기기부B. 연산 처리부
위의 과제를 달성하기 위하여 분석 대상의 시료 가스를 내부에 도입하여 시료 가스 중에 투과된 광의 변화로부터 시료 가스를 분석하는 광 분석 장치, 분석된 시료 가스를 내부에 도입하여 시료 가스를 이루는 성분의 질량을 분석하는 질량 분석 장치, 그리고 적어도 광 분석 장치 및 질량 분석 장치를 수납하는 운반 가능형 케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다. 예를 들면 광 분석 장치는 푸리에 변환 적외 분광 광도계이며, 질량 분석 장치는 비행 시간형 질량 분석 장치이다.
또, 광 분석 장치에 있어서 내부에 도입된 시료 가스를 외부로 도출하는 도출구를, 질량 분석 장치에 있어서 시료 가스를 내부로 도입하는 도입구에 대략 대향시켜 접속하여, 시료 가스를 광 분석 장치로부터 질량 분석 장치로 분기하지 않고 유도할 수도 있다.
또, 광 분석 장치는 시료 가스 중에 광을 투과시키기 위해서 시료 가스를 내부에 채우는 셀 용기를 구비하고, 질량 분석 장치는 광 분석 장치의 셀 용기에 밀착해서 배치되도록 할 수도 있다.
여기서 복합 분석 장치는 또한 시료 가스를 광 분석 장치 및 질량 분석 장치에서 분석하기 전에, 시료 가스를 내부에 도입하여 분석하는 전치 분석 장치를 케이스 내에 구비할 수도 있다. 예를 들면 전치 분석 장치는 시료 가스를 광음향법에 의해 분석하는 광음향 분석 장치이다.
또한 이 때, 전치 분석 장치에 있어서 내부에 도입된 시료 가스를 외부로 도출하는 도출구를, 광 분석 장치에 있어서 시료 가스를 내부로 도입하는 도입구에 대략 대향시켜 접속하여, 시료 가스를 전치 분석 장치로부터 광 분석 장치를 통하여 질량 분석 장치로 분기하지 않고 유도할 수도 있다.
그리고 복합 분석 장치는 또한 광 분석 장치, 질량 분석 장치 및 전치 분석 장치로부터 출력되는 신호에 따라 연산 처리를 행하고, 광 분석 장치에 의해 분석된 결과를 나타내는 도표, 질량 분석 장치에 의해 분석된 결과를 나타내는 도표, 그리고 전치 분석 장치에 의해 분석된 결과를 나타내는 도표를 표시하는 연산 처리 수단을 구비할 수도 있다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예의 복합 분석 장치에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 복합 분석 장치의 외관을 나타내는 도면이다.
이 복합 분석 장치는 시료 가스를 내부에 도입하여 그 시료 가스의 성분에 따른 신호를 출력하는 분석 기기부(A)와 분석 기기부(A)의 출력 신호에 따라 연산 처리를 하여 분석 결과를 출력하는 예를 들면 노트북 퍼스널 컴퓨터 등의 연산 처리부(B)로 이루어진다.
분석 기기부(A)는 분석 대상의 시료 가스를 내부에 도입하여 그 시료 가스중에 투과된 적외광의 스펙트럼 변화로부터 시료 가스를 분석하는 푸리에 변환 적외 분광 광도계(이하「FTIR」이라고 한다)(10), 시료 가스를 내부에 도입하여 그 시료 가스를 이루는 성분의 질량을 분석하는 질량 분석 장치(이하「MS」라고 한다)(20), 광음향 분석 장치나 엑스레이 분석 장치 등의 분석 장치로 이루어지는 프론트 엔드부(30), FTIR(10) 및 MS(20) 및 프론트 엔드부(30)에 전원을 공급하는 배터리(40), 그리고 위의 분석 장치(10, 20, 30) 및 배터리(40)를 수납하는 운반 가능형의 케이스(50)로 이루어진다. 여기에서 배터리(40)는 예를 들면 이차 전지나 연료 전지 등으로 이루어진다.
도 2는 복합 분석 장치의 기능 블럭도이다.
도 2에 도시한 바와 같이 FTIR(10)는 적외광을 출력하는 적외광원부(1), 적외광원부(1)로부터 출력된 적외광을 간섭시키는 마이켈슨 간섭계로 이루어지는 간섭부(2), 시료 가스를 내부에 도입하여 이것을 채워 그 시료 가스 중에 간섭부(2)로부터 출력되는 적외광을 장광로(長光路)에 걸쳐 투과시키는 셀 용기인 장광로 가스 셀(3), 적외광의 강도를 검출하는 적외광 검출기(4), 그리고 적어도 적외광 검출기(4)의 출력 결과를 푸리에 변환하여 연산 처리부(B)에 출력하는 DSP(Digital Signal Processor)(5)을 구비하고 있다.
MS(20)는 가스에 포함되는 각 성분을 이온화해서 날아 올리게 하여 일정 거리까지의 비행 시간으로부터 그 성분마다의 질량을 측정하는 비행 시간형 질량 분석 장치로서, 진공 속에서 시료 가스의 각 성분을 이온화하고 전계를 걸어 가속을 시켜 그 이온 성분을 일정 방향으로 방출하는 이온화부(22), 방출된 이온 성분을진공 속에서 비행시킴으로써 각 이온 성분을 그 질량마다 비행 시간에 차이를 두어 분리하는 질량 분리부(23), 그리고 분리된 각 이온 성분을 검출하는 검출기(24)로 이루어진다.
도 3은 장광로 가스 셀(3)과 MS(20)의 내부를 보여주는 도면이다.
장광로 가스 셀(3)의 내부에는 간섭부(2)로부터 출력된 적외광을 반사하는 복수의 반사경(3c)이 배치되고, 그 반사경(3c)의 개수나 위치는 적외광을 시료 가스 중에 투과시키는 거리 즉 광로 길이에 따라서 설정된다. 또한 광로 길이는 수cm~수십m로서, 시료 가스의 양이나 유량에 따라서 결정된다. 예를 들면, 시료 가스가 미량이면 광로 길이를 약 20m로 설정한다.
한편 MS(20)의 질량 분리부(23)는 이온화부(22)로부터 방출되는 이온 성분을 통과시키기 위한 드리프트 튜브(23a), 그리고 드리프트 튜브(23a)를 빠져나간 이온 성분의 비행 방향과 역방향으로 힘이 걸리도록 전장 구배를 만드는 이온 반사기(23b)로 이루어진다. 또 MS(20)는 검출기(24)를 2개 구비하는데, 그 하나는 드리프트 튜브(23a)와 이온 반사기(23b)의 접합부 부근에 배치되고, 다른 하나는 이온 반사기(23b)에서의 드리프트 튜브(23a)와 반대 측의 일단에 배치된다.
이온화부(22)로부터 방출되는 이온 성분은 질량이 대략 동등한 것이더라도, 초기 위치나 초속도의 편차 등에 의해 비행 시간에 차이가 생겨 분해능이 저하되는 경우가 있지만, 이 이온 반사기(23b)를 구비한 것으로, 드리프트 튜브(23a)를 빠져나가는 속도가 빠른 이온 성분은 전술한 전장 구배에 거슬러 이온 반사기(23b)의 속까지 들어가 튕겨 되돌아와 멀리 회전을 하여 드리프트 튜브(23a) 근처에 배치된검출기(24)에 검출되는 한편, 드리프트 튜브(23a)를 빠져나가는 속도가 느린 이온 성분은 이온 반사기(23b)의 속까지 들어가지 않고서 튕겨 되돌아와 가까운 경로로 전술한 바와 마찬가지로 드리프트 튜브(23a) 근처에 배치된 검출기(24)에 검출된다. 그 결과 질량이 대략 동등한 각 이온 성분은 초속도 등에 편차가 있더라도 검출기(24)로 검출되는 시간 즉 비행 시간을 대략 동등하게 할 수 있어 분해능을 향상시킬 수 있다.
이러한 비행 시간형 질량 분석 장치인 MS(20)는 원리적으로 측정 질량 범위에 상한이 없고 분자량 수만~십수만의 단백질과 같은 고분자를 측정할 수 있다. 또한 전체적으로 소형이고 조작이나 보수도 간단하며 측정 시간도 짧고 다수의 시료를 용이하게 처리할 수 있다. 또 발생한 이온 성분이 대부분 검출기(24)에 도달하기 때문에 감도도 높아 미량 분석에 적합하다.
프론트 엔드부(30)는 시료 가스를 내부에 도입하여 분석하는 것으로, 예를 들면 시료 가스를 광음향법에 의해 분석하는 광음향 분석 장치, 시료 가스로부터 방출되는 엑스레이를 분석하는 엑스레이 분석 장치, 방사능을 분석하는 방사능 분석 장치, 또는 염소 가스나 황화수소 등 특정 가스를 검출하는 가스 센서이다.
프론트 엔드부(30)가 광음향 분석 장치이면 시료 가스를 내부에 도입하는 가스 셀, 가스 셀 내의 시료 가스에 광을 조사하는 광원부, 그리고 가스 셀로부터의 소리를 검출하는 검출기인 마이크로폰으로 이루어진다.
또 전술한 가스 센서는 세라믹을 이용하여 가스를 검출하는 세라믹 센서, 전기 화학적 작용에 의해 가스를 검출하는 전기 화학 센서, 광학적 작용에 의해 가스를 검출하는 광학 센서 등으로 이루어진다. 또 전기 화학 센서는 예를 들면 시료 가스를 전극 상에서 반응시키고, 전극 반응 전류를 겔 형태의 전해질을 통해서 측정함으로써 시료 가스 중의 특정 성분을 검출하는 겔화(化) 전해식 센서이다.
또 전술한 광음향 분석 장치, 엑스레이 분석 장치, 방사능 분석 장치 및 가스 센서를 복합하여 프론트 엔드부(30)가 이루어질 수도 있다.
이러한 분석 기기부(A)에서는, 시료 가스는 우선 프론트 엔드부(30)에 도입되어 프론트 엔드부(30)에 의해 분석되고, 다음에 FTIR(10)의 장광로 가스 셀(3)에 도입되어 FTIR(10)에 의해 분석된다. 그리고 또한 FTIR(10)로 분석된 시료 가스는 MS(20)의 이온화부(22) 및 질량 분리부(23)에 도입됨으로써 전술한 바와 같이 비행 시간에 따라 질량 분석이 행하여진다.
이와 같이 본 실시의 형태에서는 FTIR(10) 및 MS(20)뿐 아니라 프론트 엔드부(30)도 구비함으로써 시료 가스의 분석의 폭을 넓힐 수 있다.
또 MS(20)는 시료 가스의 성분을 이온화하도록 시료 가스를 파괴하여 분석하는 한편, FTIR(10) 및 프론트 엔드부(30)는 시료 가스를 비파괴로 분석한다. 즉, 본 실시의 형태에서는 MS(20)에 의한 분석을 FTIR(10) 및 프론트 엔드부(30)에 의한 분석의 후단에서 행함으로써 FTIR(10) 및 프론트 엔드부(30)에 의한 분석의 전단에서 행하는 경우와 비교하여 시료 가스를 정확하게 분석할 수 있다.
그리고 FTIR(10)의 DSP(5)는 적외광 검출기(4)의 출력 신호뿐 아니라 MS(20)의 검출기(24) 및 프론트 엔드부(30)의 마이크로폰의 출력 신호도 입력하여 신호 처리를 행한 후에 연산 처리부(B)로 출력한다.
연산 처리부(B)는 분석 기기부(A)의 DSP(5)로부터의 신호 출력에 따라 연산 처리한 결과를 디스플레이 상에 표시한다.
도 4는 전술한 결과를 나타내는 연산 처리부(B)의 화면 표시 도면이다.
이 연산 처리부(B)의 디스플레이에는 FTIR(10)에 의해 분석된 결과를 나타내는 적외광 흡수 스펙트럼, MS(20)에 의해 분석된 결과를 나타내는 매스 스펙트럼, 그리고 프론트 엔드부(30)가 광음향 분석 장치이면 그 광음향 분석 장치로 분석된 결과를 나타내는 것으로서 시료 가스 중에 포함되는 각 성분의 농도를 나타내는 표가 동시에 표시된다. 또 프론트 엔드부(30)가 엑스레이 분석 장치이면 시료 가스로부터 방출되는 엑스레이의 검출 결과를 나타내는 표가 디스플레이에 표시되고, 프론트 엔드부(30)가 방사능 분석 장치이면 방사능 분석 장치로 분석된 결과를 나타내는 표가 디스플레이에 표시되고, 프론트 엔드부(30)가 가스 센서이면 그 가스 센서로 검출된 가스의 농도를 나타내는 표가 디스플레이에 표시된다.
즉 본 실시예에서의 복합 분석 장치로는 3개의 분석 장치로 분석된 각각의 결과를 연산 처리부(B)의 디스플레이에 표시하기 때문에 시료 가스의 분석 결과를 보다 이해하기 쉽게 하여 사용상의 편의를 향상시킬 수 있다. 또 분석 결과는 연산 처리부(B)의 디스플레이에 동시에 모아서 표시되기 때문에 사용자는 그 분석 결과를 전체적으로 용이하게 파악할 수 있다.
케이스(50)는 일면을 개구(開口)하는 대략 직사각형 상자형의 수납부(51), 그리고 그 개구를 막도록 힌지에 의해 수납부(51)에 개폐 가능하게 장착된 덮개(52)로 이루어지고, 수납부(51)의 주벽(周壁) 외측에는 분석 기기부(A)를 휴대하기 위한 손잡이(53)가 장착된다. 또 수납부(51)의 주벽에서의 손잡이(53)가 장착된 면과 인접하는 일면에는 수납부(51)의 내외를 관통하는 개구창(51a)이 배치되고, 이 개구창(51a)을 개폐하는 개폐 도어(51b)가 힌지 등으로 장착된다.
여기에서 본 실시예의 복합 분석 장치로는 전술한 FTIR(10), MS(20) 및 프론트 엔드부(30)를 상술한 바와 같이 운반 가능형 케이스(50)에 수납함으로써 쉽게 운반할 수 있다.
또 본 실시예의 복합장치로는 FTIR(10)의 장광로 가스 셀(3)과 MS(20) 및 프론트 엔드부(30)를 근접 배치하고, 시료 가스를 분리하지 않고 흘려 전술한 바와 같이 프론트 엔드부(30) → FTIR(10) → MS(20)의 순으로 각 분석 장치에서 시료 가스를 분석한다.
도 5는 케이스(50)의 수납부(51)에 전술한 분석 장치가 배치되어 있는 배치도이다.
프론트 엔드부(30)는 시료 가스를 내부로 도입하는 도입구(30a)를 도 1에 나타낸 바와 같이 개구창(51a)의 일부에 면하게 하도록 수납부(51)에 수납되고, 이와 마찬가지로 MS(20)는 시료 가스를 외부로 도출하는 도출구(20b)를 도 1에 나타낸 바와 같이 개구창(51a)의 다른 부분에 면하게 하도록 수납부(51)에 수납된다. 또 프론트 엔드부(30)에 있어서 시료 가스를 외부로 도출하는 도출구(30b)는 도입구(30a)와 반대측에 형성되어 있으며, MS(20)에 있어서 시료 가스를 내부로 도입하는 도입구(20a)는 도출구(20b)와 반대측에 설치된다.
FTIR(10)의 장광로 가스 셀(3)의 일면에는 내부로 시료 가스를 도입하는 도입구(3a)와 외부로 시료 가스를 도출하는 도출구(3b)가 형성되어 있으며, 이러한 장광로 가스 셀(3)은 그 도입구(3a)를 프론트 엔드부(30)의 도출구(30b)에 대략 대향시키고, 또한 장광로 가스 셀(3)의 도출구(3b)를 MS(20)의 도입구(20a)에 대략 대향시켜 프론트 엔드부(30) 및 MS(20)에 근접 배치된다. 그리고 적외광원부(1), 간섭부(2), 적외광 검출기(4), DSP(5) 및 배터리(40)는 장광로 가스 셀(3)에 있어서 MS(20) 및 프론트 엔드부(30)와 대략 대향하는 부위를 제외한 주변을 따라 배치된다.
이와 같이 장광로 가스 셀(3)과 MS(20) 및 프론트 엔드부(30)를 각각의 도출입구를 대략 대향시켜 근접 배치하고 시료 가스를 분리하지 않고 흘림으로써 시료 가스를 각 분석 장치에 유도하는 배관의 전장을 짧게 할 수 있어, 그 결과 분석 기기부(A)를 작게 하여 복합 분석 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있어 쉽게 운반할 수 있다.
여기에서 MS(20) 및 프론트 엔드부(30)를 장광로 가스 셀(3)에 밀접하게 배치하거나, MS(20)의 도입구(20a)와 장광로 가스 셀(3)의 도출구(3b)를 직접 부착하는 동시에 프론트 엔드부(30)의 도출구(30b)와 장광로 가스 셀(3)의 도입구(3a)를 직접 부착할 수도 있다. 이러한 경우에도 전술한 바와 마찬가지로, 분석 장치 A를 작게 하여 복합 분석 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
또 시료 가스를 장광로 가스 셀(3)로부터 MS(20)로 유도하는 배관의 길이나 시료 가스를 프론트 엔드부(30)로부터 장광로 가스 셀(3)로 유도하는 배관의 길이를 예를 들면 5cm 이하로 할 수도 있다.
또 MS(20)의 이온화부(22) 내부를 진공으로 하기 위하여 이온화부(22) 내부를 진공으로 하는 펌프와 이온화부(22) 내부를 장광로 가스 셀(3) 내부로부터 격리하는 전자 밸브를 케이스(50) 내에 배치할 수도 있다. 이 때에는 전자 밸브는 장광로 가스 셀(3)의 도출구(3b)와 MS(20)의 도입구(20a)의 사이에 장착된다.
도 6은 분석 기기부(A)의 덮개(52)를 닫은 상태의 외관 사시도이다.
이러한 분석 기기부(A)에서는 통상 도 6에 나타낸 바와 같이 케이스(50)의 덮개(52)를 닫아 운반하고, 시료 가스를 분석할 때에는 개폐 도어(51b)만을 열어 개구창(51a)에서 노출되는 프론트 엔드부(30)의 도입구(30a)에서 시료 가스를 도입하고 MS(20)의 도출구(20b)에서 시료 가스를 외부로 도출한다. 그리고 내부의 각 분석 장치의 유지 보수 등을 행할 때에는 덮개(52)를 열어 행한다.
이상 본 발명에 관한 복합 분석 장치에 대해 실시예를 이용하여 설명했지만 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
예를 들면 본 실시예로서는 FTIR(10)을 갖추었지만 FTIR(10)대신 가스 크로마토그래프와 푸리에 변환 적외 분광 광도계를 구비한 가스 크로마토그래프·푸리에 변환 적외 분광 광도계 복합 장치(이하「GC-FTIR」라고 한다)를 구비할 수도 있다.
도 7a는 GC-FTIR(100)과 MS(20)의 배치를 나타낸다.
FTIR(10)을 구비한 경우에는 혼합물의 분석이 어렵지만 GC-FTIR(100)을 구비함으로써 시료 가스를 이루는 성분마다 분리하여 IR 분석을 할 수 있어서 보다 정확하게 시료 가스를 분석할 수 있다.
여기에서 GC-FTIR(100)는 FTIR(10)의 장광로 가스 셀(3)과 동일한 기능을 가지는 장광로 가스 셀(103)을 구비하고 장광로 가스 셀(103)과 MS(20)의 이온화부(22)가 밀접하게 배치된다.
이에 따라 FTIR(10)를 갖추었을 때와 마찬가지로 분석 기기부(A)를 작게 하여 복합 분석 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
또 본 실시예에서는 비행 시간형의 질량 분석 장치인 MS(20)를 갖추었지만 MS(20)대신 가스 크로마토그래프 질량 분석 장치(이하「GC-MS」라고 한다)를 구비할 수도 있다.
도 7b는 FTIR(10)과 GC-MS(200)의 배치를 나타낸다.
이와 같이 GC-MS(200)를 구비한 경우에는 다성분계(多成分系)의 시료 가스를 성분마다 분리하여 정성(定性)할 수 있다.
여기에서 GC-MS(200)는 MS(20)의 이온화부(22)와 동일한 기능을 가지는 이온화부(222)를 구비하고 이온화부(222)와 FTIR(10)의 장광로 가스 셀(3)이 밀접하게 배치된다.
이에 따라 MS(20)를 갖추었을 때와 마찬가지로 분석 기기부(A)를 작게 하여 복합 분석 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
또한 MS(20)대신 전장형(電場型)의 질량 분석 장치를 구비할 수도 있고, 시료 가스의 각 성분을 이온화하는 방법은 아르곤 이온 등을 시료 가스의 구성 성분에 접촉시켜 그 성분을 이온화하는 2차 이온 질량 분석(SIMS)법으로 할 수도 있다.
또한 MS(20)대신 4중극형(重極型) 질량 분석 장치를 구비할 수도 있다. 이 경우에는 전계(電界) 작용으로만 질량 분석을 행할 수 있기 때문에 고속 스캔, 고속 스위칭 측정을 행할 수 있어, 또한 비용 저감을 도모할 수 있다.
또 본 실시예의 FTIR(10)에서는 장광로 가스 셀(3)을 구비하고 이 장광로 가스 셀(3) 내의 시료 가스 중에 적외광을 투과시켜 시료 가스를 분석하였지만, FTIR(10)에 프리즘 등을 구비하여 ATR(Attenuated Total Reflection)법에 의한 분석을 행할 수도 있다.
또한 본 실시예에서는 기체를 분석 대상으로 삼았지만 액체 및 분체를 포함하는 고체도 분석 대상에 포함시킬 수 있다.
액체를 분석 대상으로 하는 경우에는 예를 들면 기화 장치를 케이스(50)내에 배치하여 외부로부터 케이스(50)로 도입되는 분석 대상의 액체를 그 기화 장치로 기체로 만든 후 그 분석 대상물을 프론트 엔드부(30), FTIR(10) 및 MS(20)에서 분석한다.
이에 따라 분석 대상을 넓혀 사용의 편리함을 향상시킬 수 있다.
또한 본 실시예에서는 분석 대상물을 분석시킬 때에는 프론트 엔드부(30), FTIR(10) 및 MS(20) 모두에 대하여 분석을 일련의 동작으로서 행하게 했지만 예를 들면 FTIR(10)만으로 분석을 하거나 프론트 엔드부(30) 또는 MS(20)만으로 분석을 할 수도 있다.
예를 들면 FTIR(10)에 일단측을 케이스(50)의 밖에 내놓은 광학 결정으로 이루어진 프로브를 전술한 프리즘 대신 구비하여 ATR(Attenuated Total Reflection)법에 의한 분석을 하게 한다. 이 프로브는 장광로 가스 셀(3)과 마찬가지로 케이스(50) 내에 있는 간섭부(2)로부터 출력되는 적외광을 내부에서 다중 반사시키는 것이다.
그리고 액체나 고체의 분석 대상물을 분석할 때에는 이 케이스(50) 밖에 있는 프로브의 일단측을 분석 대상물에 밀착시킨다. 이에 따라 적외광은 프로브의 내측면에서 반사를 반복하면서 프로브로 안내되도록 케이스(50) 안에서부터 밖에 있는 분석 대상물에 도달하고 이 분석 대상물에 반사되어 전술한 것과 같이 프로브의 내측면에서 반사를 반복하면서 케이스(50) 안으로 되돌아가 적외광 검출기(4)에 검출된다.
이와 같이 프로브를 구비하여 ATR법에 의한 분석을 하는 FTIR(10)는 케이스(50)의 외부에 있는 분석 대상물을 케이스(50) 내부에 도입하지 않고 분석을 하고, 프론트 엔드부(30) 및 MS(20)와는 독립하여 분석 대상물을 분석한다.
또 프론트 엔드부(30)를 광음향 분석 장치라고 할 때에는 이 광음향 분석 장치는 분석 대상물에 레이저를 조사하여 분석하는 이른바 레이저 PAS(Photo Acoustic Spectroscopy)에 의해 이루어질 수도 있고, 이것에 의해 액체나 고체를 분석할 수도 있다. 이와 같이 액체나 고체를 분석할 때에는 전용 홀더를 이용하여 분석 대상물을 이 홀더에 고정시킨다.
또한 MS(20)의 이온화부(22)에 매트릭스 지원 레이저 탈리(脫離) 이온화[MALDI(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization)]법에 의해 이온화를 행할 수도 있다.
전술한 바와 같이 FTIR(10)에서 프로브를 이용하여 ATR법에 의한 분석을 하거나, 프론트 엔드부(30)가 레이저 PAS로서 이루어지거나, MS(20)에서 MALDI법에 의한 이온화를 행함으로써, 예를 들면 액체나 대기 중에 존재하는 탄저균 등이 생성하는 독소나 바이러스도 용이하게 분석할 수 있다.
이상의 설명으로부터 명확히 나타난 바와 같이 본 발명에 관한 복합 분석 장치에 의하면 분석 대상의 시료 가스를 내부에 도입하여 시료 가스 중에 투과된 광의 변화로부터 시료 가스를 분석하는 광 분석 장치, 분석된 시료 가스를 내부에 도입하여 시료 가스를 이루는 성분의 질량을 분석하는 질량 분석 장치, 그리고 적어도 광 분석 장치 및 질량 분석 장치를 수납하는 운반 가능형 케이스를 구비한 것을 특징으로 한다. 예를 들면 광 분석 장치는 푸리에 변환 적외 분광 광도계이며, 질량 분석 장치는 비행 시간형 질량 분석 장치이다.
이에 따라 광 분석 장치와 질량 분석 장치가 운반 가능형 케이스에 수납되기 때문에 쉽게 운반할 수 있다.
또 광 분석 장치에 있어서 내부에 도입된 시료 가스를 외부로 도출하는 도출구를, 질량 분석 장치에 있어서 시료 가스를 내부로 도입하는 도입구에 대략 대향시켜 접속하여, 시료 가스를 광 분석 장치로부터 질량 분석 장치로 분기하지 않고 유도할 수도 있다.
이에 따라 시료 가스를 광 분석 장치로부터 질량 분석 장치로 유도하는 배관부재를 짧게 하여 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있고, 또 쉽게 운반할 수 있다.
또 광 분석 장치는 시료 가스 중에 광을 투과시키기 위해서 시료 가스를 내부에 채우는 셀 용기를 구비하고, 질량 분석 장치는 광 분석 장치의 셀 용기에 밀착해서 배치되게 할 수도 있다.
이에 따라 전술한 바와 마찬가지로 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있고, 또 쉽게 운반할 수 있다.
또 복합 분석 장치는 시료 가스를 광 분석 장치 및 질량 분석 장치에서 분석하기 전에, 시료 가스를 내부로 도입하여 분석하는 전치 분석 장치를 케이스 내에 구비할 수도 있다. 예를 들면 전치 분석 장치는 시료 가스를 광음향법에 의해 분석하는 광음향분석 장치이다.
이에 따라 전치 분석 장치, 광 분석 장치, 그리고 질량 분석 장치가 케이스에 수납되기 때문에 시료 가스의 분석의 폭을 넓힐 수 있다.
또한 이 때 전치 분석 장치에 있어서 내부에 도입된 시료 가스를 외부로 도출하는 도출구를, 광 분석 장치에 있어서 시료 가스를 내부로 도입하는 도입구에 대략 대향시켜 접속하여, 시료 가스를 전치 분석 장치로부터 광 분석 장치를 통하여 질량 분석 장치로 분기하지 않고 유도할 수도 있다.
이에 따라 시료 가스를 전치 분석 장치로부터 광 분석 장치로 유도하는 배관부재를 짧게 하여 장치 전체가 대형화하는 것을 억제할 수 있다.
또 복합 분석 장치는 광 분석 장치, 질량 분석 장치, 그리고 전치 분석 장치로부터 출력되는 신호에 따라 연산 처리를 행하고, 광 분석 장치에 의해 분석된 결과를 나타내는 도표, 질량 분석 장치에 의해 분석된 결과를 나타내는 도표, 그리고전치 분석 장치에 의해 분석된 결과를 나타내는 도표를 표시하는 연산 처리 수단을 구비할 수도 있다.
이에 따라 연산 처리 수단의 디스플레이에 위의 3개의 분석 장치에 의한 분석 결과가 표시되기 때문에 분석 결과가 사용자에 대하여 이해하기 쉽게 되므로 사용의 편리함을 향상시킬 수 있다.
Claims (16)
- 분석 대상의 시료 가스를 내부에 도입하여 상기 시료 가스 중에 투과된 광의 변화로부터 상기 시료 가스를 분석하는 광 분석 장치,분석된 상기 시료 가스를 내부에 도입하여 상기 시료 가스를 구성하는 성분의 질량을 분석하는 질량 분석 장치, 그리고적어도 상기 광 분석 장치 및 상기 질량 분석 장치를 수납하는 운반 가능형 케이스를 포함하는 복합 분석 장치.
- 제1항에서,상기 광 분석 장치에 있어서 내부에 도입된 시료 가스를 외부로 도출하는 도출구를 상기 질량 분석 장치에 있어서 시료 가스를 내부로 도입하는 도입구에 대략 대향시켜 접속하여, 시료 가스를 상기 광 분석 장치로부터 상기 질량 분석 장치로 분기하지 않고 유도하는 복합 분석 장치.
- 제1항에서,상기 광 분석 장치는 시료 가스 중에 광을 투과시키기 위해서 상기 시료 가스를 내부에 채우는 셀 용기를 포함하며,상기 질량 분석 장치는 상기 광 분석 장치의 셀 용기에 밀착 배치되는복합 분석 장치.
- 제1항에서,상기 광 분석 장치는 시료 가스 중에 광을 투과시키기 위해서 상기 시료 가스를 내부에 채우는 것으로서, 채워진 시료 가스를 직접 외부로 도출하는 도출구를 가지는 셀 용기를 포함하며,상기 질량 분석 장치는 시료 가스를 내부로 도입하는 도입구를 상기 광 분석 장치의 셀 용기의 도출구에 직접 부착하여 배치되는복합 분석 장치.
- 제1항에서,상기 광 분석 장치에 의해 분석된 시료 가스는 배관을 통하여 상기 질량 분석 장치에 도입되고, 상기 배관의 길이는 5cm 이하로 되는 복합 분석 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,상기 광 분석 장치는 푸리에 변환 적외 분광 광도계인 복합 분석 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,상기 광 분석 장치는 가스 크로마토그래프와 푸리에 변환 적외 분광 광도계를 포함하는 가스 크로마토그래프·푸리에 변환 적외 분광 광도계인 복합 분석 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,상기 질량 분석 장치는 비행 시간형 질량 분석 장치인 복합 분석 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,상기 질량 분석 장치는 4중 극형(四重極型) 질량 분석 장치인 복합 분석 장치.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서,상기 질량 분석 장치는 가스 크로마토그래프 질량 분석 장치인 복합 분석 장치.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에서,상기 복합 분석 장치는 상기 시료 가스를 광 분석 장치 및 질량 분석 장치에서 분석하기 전에, 상기 시료 가스를 내부에 도입하여 분석하는 전치(前置) 분석 장치를 상기 케이스 내에 더 포함하는 복합 분석 장치.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에서,상기 전치 분석 장치에 있어서 내부에 도입된 시료 가스를 외부로 도출하는도출구를 상기 광 분석 장치에 있어서 시료 가스를 내부로 도입하는 도입구에 대략 대향시켜 접속하여, 시료 가스를 상기 전치 분석 장치로부터 상기 광 분석 장치를 통하여 질량 분석 장치로 분기하지 않고 유도하는 복합 분석 장치.
- 제11항 또는 제12항에서,상기 전치 분석 장치는 상기 시료 가스를 광음향법에 의해 분석하는 광음향 분석 장치인 복합 분석 장치.
- 제11항 또는 제12항에서,상기 전치 분석 장치는 상기 시료 가스로부터 방출되는 엑스레이를 분석하는 엑스레이 분석 장치인 복합 분석 장치.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에서,상기 복합 분석 장치는 상기 광 분석 장치 및 질량 분석 장치로부터 출력되는 신호에 따라 연산 처리를 행하여 상기 광 분석 장치 및 질량 분석 장치 양자에 의해 분석된 분석 결과를 표시하는 연산 처리 수단을 더 포함하는 복합 분석 장치.
- 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에서,상기 복합 분석 장치는 상기 광 분석 장치, 질량 분석 장치 및 전치 분석 장치로부터 출력되는 신호에 따라 연산 처리를 행하고, 상기 광 분석 장치에 의해 분석된 결과를 나타내는 도표, 상기 질량 분석 장치에 의해 분석된 결과를 나타내는 도표, 그리고 상기 전치 분석 장치에 의해 분석된 결과를 나타내는 도표를 표시하는 연산 처리 수단을 더 포함하는 복합 분석 장치.
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