KR20190010428A - 질량 분석 장치 및 질량 분석 방법 - Google Patents

질량 분석 장치 및 질량 분석 방법 Download PDF

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Abstract

(과제) 질량 분석 장치 및 질량 분석 방법을 제공한다.
(해결 수단) 제1 물질과 제1 물질보다 고온에서 가스화하는 제2 물질을 포함하는 시료를 가열하여 가스 성분을 발생시키는 가열부(10)를 구비하고, 가열부에서 생성한 가스 성분을 검출하는 질량 분석 장치(200)로서, 미리 구한 제1 물질의 가스가 발생하고 제2 물질의 가스가 발생하지 않는 온도 및 시간 조건인 제1 온도 T1로 제1 시간 t1이 될 때까지 가열부를 가열하고, 제1 시간을 넘었을 때에 제2 물질의 가스가 발생하는 제2 온도 T2가 될 때까지 가열부를 가열하는 가열 제어부(212)와, 제1 온도에서 제1 시간이 될 때까지 제1 물질에 할당된 제1 측정 조건으로 질량 분석을 행하고, 제2 온도에서 제2 물질에 할당된 제2 측정 조건으로 질량 분석을 행하는 분석 제어부(219)를 구비했다.

Description

질량 분석 장치 및 질량 분석 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ANALYZING MASS}
본 발명은, 질량 분석 장치 및 질량 분석 방법에 관한 것이다.
수지에 포함되는 복수의 규제 대상 물질(예를 들면 프탈산에스테르류, 브롬계 난연제 화합물 등)을 가열하고, 그 가스 성분을 질량 분석하는 경우, 측정 대상마다 가스화 온도가 상이한 것을 이용해, 가스화 온도가 낮은 프탈산류에 맞춘 온도로 가열하여 질량 분석한 후, 가스화 온도가 높은 브롬계 난연제 화합물에 맞춰 승온시켜 순차적으로 질량 분석을 행한다.
또, 열중량 측정에 의해 발생한 가스를 질량 분석하는 기술도 개발되고 있다(특허 문헌 1). 이 기술에서는, 열중량 측정의 분해능을 향상시키기 위해, 시료의 중량 변화 속도에 따라 가열 온도의 변화 속도를 연속적으로 변화시키고 있다.
일본국 특허 평7-260663호 공보
그런데, 규제 대상 물질 등의 질량 분석에는 단시간으로의 측정이 요구되고 있는데, 열중량 측정에 의해 가스를 발생시키는 방법은 가열 패턴이 복잡하고 측정에 시간이 걸린다는 문제가 있다.
한편, 가열 시간을 너무 빠르게 하면, 프탈산류와 브롬계 난연제 화합물이 혼재되어 가스화해버려, 양자를 분리해 분석하는 것이 곤란해진다.
그래서, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 각각 가스화 온도가 상이한 2 이상의 물질을 단시간에 질량 분석하는 것이 가능한 질량 분석 장치 및 질량 분석 방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 질량 분석 장치는, 제1 물질과 이 제1 물질보다 고온에서 가스화하는 제2 물질을 포함하는 시료를 가열하여 가스 성분을 발생시키는 가열부를 구비하고, 이 가열부에서 생성한 상기 가스 성분을 검출하는 질량 분석 장치로서, 미리 구한 상기 제1 물질의 가스가 발생하고 상기 제2 물질의 가스가 발생하지 않는 온도 및 시간 조건인 제1 온도로 제1 시간이 될 때까지 상기 가열부를 가열하고, 상기 제1 시간을 넘었을 때에 상기 제2 물질의 가스가 발생하는 제2 온도가 될 때까지 상기 가열부를 가열하는 가열 제어부와, 상기 제1 온도에서 상기 제1 시간이 될 때까지 상기 제1 물질에 할당된 제1 측정 조건으로 질량 분석을 행하고, 상기 제2 온도에서 상기 제2 물질에 할당된 제2 측정 조건으로 질량 분석을 행하는 분석 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
이 질량 분석 장치에 의하면, 미리 제1 물질의 가스가 발생하고 제2 물질의 가스가 발생하지 않는 제1 온도 및 제1 시간을 구해두고, 이 제1 온도로 제1 시간이 될 때까지 가열부를 가열함으로써, 제2 물질과 혼재하지 않는 제1 물질만의 가스 성분을 질량 분석할 수 있다. 그리고, 다음에 제2 물질의 가스가 발생하는 제2 온도가 될 때까지 가열부를 가열함으로써, 제1 물질의 가스가 완전히 나온 후의 제2 물질만의 가스 성분을 질량 분석할 수 있다.
이와 같이 하여, 미리 구해둔 가열 패턴에 따라서, 각각 가스화 온도가 상이한 2 이상의 물질을 단시간에 질량 분석할 수 있다.
또, 제1 온도 이하의 가스 발생 온도를 갖고, 제1 물질 및 제2 물질과 상이한 협잡물이 시료에 포함되어 있는 경우에는, 이 협잡물을 제1 온도에서 제거하고, 그 후의 제2 물질의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 협잡물로는 시료가 수지인 경우에는 매트릭스가 되는 수지를 들 수 있다.
상기 분석 제어부는, 상기 제1 측정 조건으로 상기 제1 물질의 질량 분석을 행했을 때, 이 제1 물질의 피크 강도가 소정의 역치 이하가 될 때까지를 상기 제1 시간으로 정해도 된다.
예를 들면, 측정 조건의 변동 등으로 인해, 미리 구한 제1 시간을 넘어도 제1 물질의 가스가 완전히 나오지 않을 가능성이 있다. 그래서, 이 질량 분석 장치에 의하면, 질량 분석 중의 제1 물질의 피크 강도가 역치를 넘고 있는 경우에는, 역치 이하가 될 때까지 제1 시간을 연장하므로, 제1 물질의 측정 정밀도가 향상된다.
반대로, 피크 강도가 역치 이하가 될 때까지의 시간이 제1 시간보다 짧으면, 측정 시간의 단축을 도모할 수 있다.
상기 제1 물질은 프탈산에스테르이며, 상기 제2 물질은 브롬화물이어도 된다.
본 발명의 질량 분석 방법은, 제1 물질과 이 제1 물질보다 고온에서 가스화하는 제2 물질을 포함하는 시료를 가열하여 가스 성분을 발생시키는 가열부를 구비하고, 이 가열부에서 생성한 상기 가스 성분을 검출하는 질량 분석 방법으로서, 미리 구한 상기 제1 물질의 가스가 발생하고 상기 제2 물질의 가스가 발생하지 않는 온도 및 시간 조건인 제1 온도로 제1 시간이 될 때까지 상기 가열부를 가열하고, 상기 제1 시간을 넘었을 때에 상기 제2 물질의 가스가 발생하는 제2 온도가 될 때까지 상기 가열부를 가열하는 가열 제어 과정과, 상기 제1 온도에서 상기 제1 시간이 될 때까지 상기 제1 물질에 할당된 제1 측정 조건으로 질량 분석을 행하고, 상기 제2 온도에서 상기 제2 물질에 할당된 제2 측정 조건으로 질량 분석을 행하는 분석 제어 과정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 각각 가스화 온도가 상이한 2 이상의 물질을 단시간에 질량 분석할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 질량 분석 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 가스 발생부의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 가스 발생부의 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 4는 가스 발생부의 구성을 나타내는 횡단면도이다.
도 5는 도 4의 부분 확대도이다.
도 6은 질량 분석 장치에 의한 가스 성분의 분석 동작을 나타내는 블럭도이다.
도 7은 가열부의 가열 패턴 및 분석 제어부의 동작의 타이밍 차트를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 질량 분석 장치(200)의 구성을 나타내는 사시도이며, 도 2는 가스 발생부(100)의 구성을 나타내는 사시도, 도 3은 가스 발생부(100)의 구성을 나타내는 축심(O)을 따르는 종단면도, 도 4는 가스 발생부(100)의 구성을 나타내는 축심(O)을 따르는 횡단면도, 도 5는 도 4의 부분 확대도이다.
질량 분석 장치(200)는, 하우징이 되는 본체부(202)와, 본체부(202)의 정면에 부착된 상자형의 가스 발생부 부착부(204)와, 전체를 제어하는 컴퓨터(제어부)(210)와, 질량 분석계(110)를 구비한다. 컴퓨터(210)는, 데이터 처리를 행하는 CPU와, 컴퓨터 프로그램이나 데이터를 기억하는 하드 디스크 등의 기억부(215)와, 모니터와, 키보드 등의 입력부 등을 갖는다.
가스 발생부 부착부(204)의 내부에는, 원통형상의 가열로(가열부)(10)와, 시료 홀더(20)와, 냉각부(30)와, 가스를 분기시키는 스플리터(40)와, 이온화부(50)와, 불활성 가스 유로(19f)가 어셈블리로서 1개로 된 가스 발생부(100)가 수용되어 있다. 또, 본체부(202)의 내부에는, 시료를 가열하여 발생한 가스 성분을 분석하는 질량 분석계(110)가 수용되고 있다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 가스 발생부 부착부(204)의 상면으로부터 전면을 향해 개구(204h)가 설치되고, 시료 홀더(20)를 가열로(10) 외측의 배출 위치(후술)로 이동시키면 개구(204h)에 위치하므로, 개구(204h)로부터 시료 홀더(20)에 시료가 출입 가능하게 되어 있다. 또, 가스 발생부 부착부(204)의 전면에는, 슬릿(204s)이 설치되고, 슬릿(204s)으로부터 외부에 노출되는 개폐 핸들(22H)을 좌우로 움직이게 함으로써, 시료 홀더(20)를 가열로(10)의 내외로 이동시켜 상술한 배출 위치에 세트하고, 시료가 출입하도록 되어 있다.
또한, 예를 들면 컴퓨터(210)로 제어되는 스테핑 모터 등에 의해, 이동 레일(204L)(후술) 상에서 시료 홀더(20)를 이동시키면, 시료 홀더(20)를 가열로(10)의 내외로 이동시키는 기능을 자동화할 수 있다.
다음에, 도 2~도 6을 참조해, 가스 발생부(100)의 각 부분의 구성에 대해서 설명한다.
우선, 가열로(10)는, 가스 발생부 부착부(204)의 부착판(204a)에 축심(O)을 수평으로 하여 부착되고, 축심(O)을 중심으로 개구되는 대략 원통형을 이루는 가열실(12)과, 가열 블록(14)과, 보온 자켓(16)을 갖는다.
가열실(12)의 외주에 가열 블록(14)이 배치되고, 가열 블록(14)의 외주에 보온 자켓(16)이 배치되어 있다. 가열 블록(14)은 알루미늄으로 이루어지고, 축심(O)을 따라서 가열로(10)의 외부로 연장되는 한 쌍의 히터 전극(14a)(도 4 참조)에 의해 통전 가열된다.
또한, 부착판(204a)은, 축심(O)에 수직인 방향으로 연장되어 있고, 스플리터(40) 및 이온화부(50)는, 가열로(10)에 부착되어 있다. 또한, 이온화부(50)는, 가스 발생부 부착부(204)의 상하로 연장되는 지주(204b)에 지지되고 있다.
가열로(10) 중 개구측과 반대측(도 3의 우측)에는 스플리터(40)가 접속되어 있다. 또, 가열로(10)의 하측에는 캐리어 가스 보호관(18)이 접속되고, 캐리어 가스 보호관(18)의 내부에는, 가열실(12)의 하면에 연통하여 캐리어 가스(C)를 가열실(12)에 도입하는 캐리어 가스 유로(18f)가 수용되어 있다. 또, 캐리어 가스 유로(18f)에는, 캐리어 가스(C)의 유량(F1)을 조정하는 밸브(18v)가 배치되어 있다.
그리고, 자세한 것은 후술하지만, 가열실(12) 중 개구측과 반대측(도 3의 우측)의 단면에 혼합 가스 유로(41)가 연통하고, 가열로(10)(가열실(12))에서 생성한 가스 성분(G)과, 캐리어 가스(C)의 혼합 가스(M)가 혼합 가스 유로(41)를 흐르도록 되어 있다.
한편, 도 3에 나타낸 바와 같이, 이온화부(50)의 하측에는 불활성 가스 보호관(19)이 접속되고, 불활성 가스 보호관(19)의 내부에는, 불활성 가스(T)를 이온화부(50)에 도입하는 불활성 가스 유로(19f)가 수용되어 있다. 또, 불활성 가스 유로(19f)에는, 불활성 가스(T)의 유량(F4)을 조정하는 밸브(19v)가 배치되어 있다.
시료 홀더(20)는, 가스 발생부 부착부(204)의 내부 상면에 부착된 이동 레일(204L) 상을 이동하는 스테이지(22)와, 스테이지(22) 상에 부착되어 상하로 연장되는 브래킷(24c)과, 브래킷(24c)의 전면(도 3의 좌측)에 부착된 단열재(24b, 26)와, 브래킷(24c)으로부터 가열실(12)측에 축심(O)방향으로 연장되는 시료 유지부(24a)와, 시료 유지부(24a)의 직하에 매설되는 히터(27)와, 히터(27)의 바로 위에서 시료 유지부(24a)의 상면에 배치되어 시료를 수용하는 시료 접시(28)를 갖는다.
여기서, 이동 레일(204L)은 축심(O)방향(도 3의 좌우 방향)으로 연장되고, 시료 홀더(20)는 스테이지(22)마다, 축심(O)방향으로 진퇴하게 되어 있다. 또, 개폐 핸들(22H)은, 축심(O)방향에 수직인 방향으로 연장되면서 스테이지(22)에 부착되어 있다.
또한, 브래킷(24c)은 상부가 반원형을 이루는 긴 직사각형을 이루고, 단열재(24b)는 대략 원통형상을 이루어 브래킷(24c) 상부의 전면에 장착되고, 단열재(24b)를 관통하여 히터(27)의 전극(27a)이 외부로 취출되어 있다. 단열재(26)는 대략 직사각 형상를 이루고, 단열재(24b)보다 하방에서 브래킷(24c)의 전면에 장착된다. 또, 브래킷(24c)의 하방에는 단열재(26)가 장착되지 않고 브래킷(24c)의 전면이 노출되고, 접촉면(24f)을 형성하고 있다.
브래킷(24c)은 가열실(12)보다 약간 대직경으로 되어 있어 가열실(12)을 기밀하게 폐색하고, 시료 유지부(24a)가 가열실(12)의 내부에 수용된다.
그리고, 가열실(12)의 내부의 시료 접시(28)에 재치된 시료가 가열로(10) 내에서 가열되어, 가스 성분(G)이 생성된다.
냉각부(30)는, 시료 홀더(20)의 브래킷(24c)에 대향하도록 하여 가열로(10)의 외측(도 3의 가열로(10)의 좌측)에 배치되어 있다. 냉각부(30)는, 대략 직사각형으로 오목부(32r)를 갖는 냉각 블록(32)과, 냉각 블록(32)의 하면에 접속하는 냉각 핀(34)과, 냉각 핀(34)의 하면에 접속되어 냉각 핀(34)에 공기를 맞히는 공냉팬(36)을 구비한다.
그리고, 시료 홀더(20)가 이동 레일(204L) 상을 축심(O)방향으로 도 3의 좌측으로 이동하여 가열로(10)의 밖으로 배출되면, 브래킷(24c)의 접촉면(24f)이 냉각 블록(32)의 오목부(32r)에 수용되면서 접촉하고, 냉각 블록(32)을 통해 브래킷(24c)의 열이 빼앗겨, 시료 홀더(20)(특히 시료 유지부(24a))를 냉각하도록 되어 있다.
도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이, 스플리터(40)는, 가열실(12)과 연통하는 상술한 혼합 가스 유로(41)와, 혼합 가스 유로(41)에 연통하면서 외부에 개방된 분기로(42)와, 분기로(42)의 출측에 접속되어 분기로(42)로부터 배출되는 혼합 가스(M)의 배출 압력을 조정하는 매스 플로우 컨트롤러(42a)와, 자신의 내부에 혼합 가스 유로(41)의 종단측이 개구되는 하우징부(43)와, 하우징부(43)를 둘러싸는 보온부(44)를 구비하고 있다.
또한, 본 예에서는, 분기로(42)와 매스 플로우 컨트롤러(42a) 사이에, 혼합 가스 중의 협잡물 등을 제거하는 필터(42b), 유량계(42c)가 배치되어 있다. 매스 플로우 컨트롤러(42a) 등의 배압을 조정하는 밸브 등을 설치하지 않고, 분기로(42)의 단부가 노출된 배관인 채여도 된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 상면으로부터 보았을 때, 혼합 가스 유로(41)는, 가열실(12)과 연통하여 축심(O)방향으로 연장된 후, 축심(O)방향에 수직으로 구부러지고, 또한 축심(O)방향으로 구부러져 종단부(41e)에 이르는 크랭크형상을 이루고 있다. 또, 혼합 가스 유로(41) 중 축심(O)방향에 수직으로 연장되는 부위의 중앙 부근은 직경이 확대되어 분기실(41M)을 형성하고 있다. 분기실(41M)은 하우징부(43)의 상면까지 연장되고, 분기실(41M)보다 다소 소직경의 분기로(42)가 끼워맞춰져 있다.
혼합 가스 유로(41)는, 가열실(12)과 연통하여 축심(O)방향으로 연장되어 종단부(41e)에 이르는 직선형이어도 되고, 가열실(12)이나 이온화부(50)의 위치 관계에 따라, 다양한 곡선이나 축심(O)과 각도를 갖는 선형 등이어도 된다.
도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이, 이온화부(50)는, 하우징부(53)와, 하우징부(53)를 둘러싸는 보온부(54)와, 방전침(56)과, 방전침(56)을 유지하는 스테이(55)를 갖는다. 하우징부(53)는 판형을 이루고, 그 판면이 축심(O)방향에 따름과 더불어, 중앙에 작은 구멍(53c)이 관통하고 있다. 그리고, 혼합 가스 유로(41)의 종단부(41e)가 하우징부(53)의 내부를 통과해 작은 구멍(53c)의 측벽에 면하고 있다. 한편, 방전침(56)은 축심(O)방향에 수직으로 연장되어 작은 구멍(53c)에 면하고 있다.
또한, 도 4, 도 5에 나타낸 바와 같이, 불활성 가스 유로(19f)는 하우징부(53)를 상하로 관통하고, 불활성 가스 유로(19f)의 선단은, 하우징부(53)의 작은 구멍(53c)의 바닥면에 면하고, 혼합 가스 유로(41)의 종단부(41e)에 합류하는 합류부(45)를 형성하고 있다.
그리고, 종단부(41e)로부터 작은 구멍(53c) 부근의 합류부(45)에 도입된 혼합 가스(M)에 대해, 불활성 가스 유로(19f)로부터 불활성 가스(T)가 혼합되어 종합 가스(M+T)가 되어 방전침(56)측으로 흘러, 종합 가스(M+T) 중, 가스 성분(G)이 방전침(56)에 의해서 이온화된다.
이온화부(50)는 공지의 장치이며, 본 실시형태에서는, 대기압 화학 이온화(APCI) 타입을 채용하고 있다. APCI는 가스 성분(G)의 프래그먼트를 일으키기 어려워, 프래그먼트 피크가 생기지 않기 때문에, 크로마토그래프 등으로 분리하지 않고도 측정 대상을 검출할 수 있으므로 바람직하다.
이온화부(50)에서 이온화된 가스 성분(G)은, 캐리어 가스(C) 및 불활성 가스(T)와 함께 질량 분석계(110)에 도입되어 분석된다.
또한, 이온화부(50)는, 보온부(54)의 내부에 수용되어 있다.
도 6은, 질량 분석 장치(200)에 의한 가스 성분의 분석 동작을 나타내는 블럭도이다.
시료(S)는 가열로(10)의 가열실(12) 내에서 가열되어, 가스 성분(G)이 생성된다. 가열로(10)의 가열 상태(승온 속도, 최고 도달 온도 등)는, 컴퓨터(210)의 가열 제어부(212)에 의해서 제어된다.
가스 성분(G)은, 가열실(12)에 도입된 캐리어 가스(C)와 혼합되어 혼합 가스(M)가 되고, 스플리터(40)에 도입되고, 혼합 가스(M)의 일부가 분기로(42)로부터 외부로 배출된다.
이온화부(50)에는, 혼합 가스(M)의 잔부와, 불활성 가스 유로(19f)로부터의 불활성 가스(T)가 종합 가스(M+T)로서 도입되고, 가스 성분(G)이 이온화된다.
컴퓨터(210)의 검출 신호 판정부(214)는, 분석 제어부(219)의 제어 하에서, 질량 분석계(110)의 검출기(118)(후술)로부터 검출 신호를 수신한다.
유량 제어부(216)는, 검출 신호 판정부(214)로부터 수신한 검출 신호의 피크 강도가 역치의 범위 밖인지 아닌지를 판정한다. 그리고, 범위 밖인 경우, 유량 제어부(216)는, 밸브(19v)의 개도를 제어함으로써, 스플리터(40) 내에서 분기로(42)로부터 외부로 배출되는 혼합 가스(M)의 유량, 나아가서는 혼합 가스 유로(41)로부터 이온화부(50)에 도입되는 혼합 가스(M)의 유량을 조정해, 질량 분석계(110)의 검출 정밀도를 최적으로 유지한다.
질량 분석계(110)는, 이온화부(50)에서 이온화된 가스 성분(G)을 도입하는 제1 세공(111)과, 제1 세공(111)에 이어 가스 성분(G)이 순서대로 흐르는 제2 세공(112), 이온 가이드(114), 사중극 매스 필터(116)와, 사중극 매스 필터(116)로부터 나온 가스 성분(G)을 검출하는 검출기(118)를 구비한다.
사중극 매스 필터(116)는, 인가하는 고주파 전압을 변화시킴으로써, 질량 주사 가능하고, 사중극 전기장을 생성하고, 이 전기장 내에서 이온을 진동 운동시킴으로써 이온을 검출한다. 사중극 매스 필터(116)는, 특정의 질량 범위에 있는 가스 성분(G)만을 투과시키는 질량 분리기를 이루므로, 검출기(118)로 가스 성분(G)의 동정(同定) 및 정량을 행할 수 있다.
또, 본 예에서는, 분기로(42)보다 하류측에서 혼합 가스 유로(41)에 불활성 가스(T)를 흐르게 함으로써, 질량 분석계(110)에 도입되는 혼합 가스(M)의 유량을 억제하는 유로 저항이 되어, 분기로(42)로부터 배출되는 혼합 가스(M)의 유량을 조정한다. 구체적으로는, 불활성 가스(T)의 유량이 많을수록, 분기로(42)로부터 배출되는 혼합 가스(M)의 유량도 많아진다.
이에 의해, 가스 성분이 다량으로 발생하여 가스 농도가 너무 높아졌을 때에 는, 분기로로부터 외부로 배출되는 혼합 가스의 유량을 늘려, 검출 수단의 검출 범위를 넘어 검출 신호가 오버스케일하여 측정이 부정확하게 되는 것을 억제하고 있다.
다음에, 도 7을 참조하여, 본 발명의 특징 부분에 대해서 설명한다. 또한, 각각 프탈산에스테르류, 브롬계 난연제 화합물을 제1 물질, 제2 물질로 한다. 또, 프탈산에스테르류를 가소제로서 포함하고, 또한 브롬계 난연제 화합물을 포함하는 염화비닐을 시료로 한다.
도 7은, 가열부의 가열 패턴 및 분석 제어부의 동작의 타이밍 차트를 나타내는 도면이다.
우선, 미리, 프탈산에스테르류 및 브롬계 난연제 화합물을 기지량(旣知量) 포함하는 염화비닐의 표준 시료를 준비하고, 도 7의 가열 패턴 C1을 구해둔다. 구체적으로는, 프탈산에스테르류의 가스가 발생해 브롬계 난연제 화합물의 가스가 발생하지 않는 제1 온도 T1, 및 제1 온도 T1을 유지하는 제1 시간 t1을 질량 분석해 구한다. 여기서, 제1 온도 T1을 유지하는 시간 tx가 짧고, 제2 온도 T2까지 급가열하는 가열 패턴 C2인 경우, 시간 tx 이후에 프탈산에스테르류와 브롬계 난연제 화합물이 혼재하여 가스화해버려, 양자를 분리하여 분석하는 것이 곤란해진다. 또, 브롬계 난연제 화합물의 가스가 발생하는 제2 온도 T2도 구한다.
그리고, 이 가열 패턴(제1 온도 T1, 제1 시간 t1) C1은 기억부(215)에 기억된다.
다음에, 실제의 측정으로 이행한다. 우선, 가열 제어부(212)는, 기억부(215)의 가열 패턴 C1을 읽어내어, 제1 온도 T1로 제1 시간 t1이 될 때까지 가열로(10)를 가열한다.
분석 제어부(219)는, 가열 제어부(212)의 제어에 의거해, 제1 온도 T1로 가열된 시간 구간(즉, 가열 개시부터 제1 온도 T1에 도달한 시간 t0에서 제1 시간 t1이 될 때까지의 구간)에서, 제1 측정 조건으로 질량 분석을 행하도록 제어한다.
이 제1 측정 조건 및 후술하는 제2 측정 조건은 질량 분석의 각종 측정 조건이며, 예를 들면 이온화부(50)의 이온화 전압, 유량 제어부(216)에 의한 밸브(19v)의 개도의 정보(즉, 이온화부(50)에 도입되는 혼합 가스(M)의 유량) 등이 포함되며, 프탈산에스테르류 및 브롬계 난연제 화합물에서 각각 상이한 측정 파라미터이다. 즉, 제1 측정 조건, 제2 측정 조건은 각각 프탈산에스테르류, 브롬계 난연제 화합물에 할당된 측정 파라미터이다.
또, 제1 측정 조건, 제2 측정 조건은 기억부(215)에 기억되어 있다.
다음에, 가열 제어부(212)는, 제1 시간 t1을 넘었을 때에 질량 분석을 정지하고, 제2 온도 T2가 될 때까지 가열로(10)를 가열한다.
분석 제어부(219)는, 가열 제어부(212)의 제어에 의거해, 제2 온도 T2가 된 시간 t2부터, 제2 측정 조건으로 질량 분석을 행하도록 제어한다. 그 후, 소정의 시간 t3이 경과하면 가열 제어부(212)는 가열을 정지하고, 분석 제어부(219)는 질량 분석을 정지하도록 제어한다.
이상과 같이, 미리 프탈산에스테르류의 가스가 발생해 브롬계 난연제 화합물의 가스가 발생하지 않는 제1 온도 T1 및 제1 시간 t1을 구해두고, 이 제1 온도 T1로 제1 시간 t1이 될 때까지 가열로(10)를 가열함으로써, 브롬계 난연제 화합물과 혼재하지 않는 프탈산에스테르류만의 가스 성분을 질량 분석할 수 있다. 그리고, 다음에 브롬계 난연제 화합물의 가스가 발생하는 제2 온도 T2가 될 때까지 가열로(10)를 가열함으로써, 프탈산에스테르류의 가스가 완전히 나온 후의 브롬계 난연제 화합물만의 가스 성분을 질량 분석할 수 있다.
이와 같이 하여, 미리 구해둔 가열 패턴에 따라서, 각각 가스화 온도가 상이한 2 이상의 물질을 단시간에 질량 분석할 수 있다.
본 발명은 상기 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 사상과 범위에 포함되는 다양한 변형 및 균등물에 이르는 것은 말할 필요도 없다.
예를 들면, 측정 조건의 변동 등으로 인해, 미리 구한 제1 시간 t1을 넘어도 프탈산에스테르류의 가스가 완전히 나오지 않을 가능성이 있다. 그래서, 분석 제어부(219)는, 질량 분석 중의 프탈산에스테르류에 유래하는 특정의 피크 강도를 모니터하고, 피크 강도가 역치 이하가 되었는지 아닌지를 판정하고, 역치를 넘고 있는 경우에는, 역치 이하가 될 때까지 제1 시간 t1을 연장해, 질량 분석을 속행하도록 제어해도 된다. 이 경우, 제1 온도 이하의 가스 발생 온도를 갖고, 제1 물질 및 제2 물질과 상이한 협잡물이 시료에 포함되어 있는 경우에는, 이 협잡물을 제1 온도로 보다 확실하게 제거할 수 있다.
반대로, 피크 강도가 역치 이하가 될 때까지의 시간이 제1 시간 t1보다 짧으면, 측정 시간의 단축을 도모할 수 있다.
제1 물질, 제2 물질은 상기 실시형태로 한정되지 않고, 제1 물질, 제2 물질은 각각 복수의 물질이어도 된다. 예를 들면, 제1 물질이 2개 있고, 제2 물질이 1개여도 된다.
제1 측정 조건, 제2 측정 조건도 상기 실시형태로 한정되지 않는다. 측정 조건이 3 이상이어도 된다.
10: 가열부(가열로) 200: 질량 분석 장치
212: 가열 제어부 219: 분석 제어부
T1: 제1 온도 T2: 제2 온도
t1: 제1 시간

Claims (4)

  1. 제1 물질과 이 제1 물질보다 고온에서 가스화하는 제2 물질을 포함하는 시료를 가열하여 가스 성분을 발생시키는 가열부를 구비하고, 이 가열부에서 생성한 상기 가스 성분을 검출하는 질량 분석 장치로서,
    미리 구한 상기 제1 물질의 가스가 발생하고 상기 제2 물질의 가스가 발생하지 않는 온도 및 시간 조건인 제1 온도로 제1 시간이 될 때까지 상기 가열부를 가열하고, 상기 제1 시간을 넘었을 때에 상기 제2 물질의 가스가 발생하는 제2 온도가 될 때까지 상기 가열부를 가열하는 가열 제어부와,
    상기 제1 온도에서 상기 제1 시간이 될 때까지 상기 제1 물질에 할당된 제1 측정 조건으로 질량 분석을 행하고, 상기 제2 온도에서 상기 제2 물질에 할당된 제2 측정 조건으로 질량 분석을 행하는 분석 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 질량 분석 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분석 제어부는, 상기 제1 측정 조건으로 상기 제1 물질의 질량 분석을 행했을 때, 이 제1 물질의 피크 강도가 소정의 역치 이하가 될 때까지를 상기 제1 시간으로 정하는, 질량 분석 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 물질은 프탈산에스테르이며, 상기 제2 물질은 브롬화물인, 질량 분석 장치.
  4. 제1 물질과 이 제1 물질보다 고온에서 가스화하는 제2 물질을 포함하는 시료를 가열하여 가스 성분을 발생시키는 가열부를 구비하고, 이 가열부에서 생성한 상기 가스 성분을 검출하는 질량 분석 방법으로서,
    미리 구한 상기 제1 물질의 가스가 발생하고 상기 제2 물질의 가스가 발생하지 않는 온도 및 시간 조건인 제1 온도로 제1 시간이 될 때까지 상기 가열부를 가열하고, 상기 제1 시간을 넘었을 때에 상기 제2 물질의 가스가 발생하는 제2 온도가 될 때까지 상기 가열부를 가열하는 가열 제어 과정과,
    상기 제1 온도에서 상기 제1 시간이 될 때까지 상기 제1 물질에 할당된 제1 측정 조건으로 질량 분석을 행하고, 상기 제2 온도에서 상기 제2 물질에 할당된 제2 측정 조건으로 질량 분석을 행하는 분석 제어 과정을 갖는 것을 특징으로 하는 질량 분석 방법.
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