JP2003203601A - 化学物質の検出装置および化学物質の検出方法 - Google Patents
化学物質の検出装置および化学物質の検出方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 検出対象化学物質の検出感度を向上させるこ
と。 【解決手段】 この化学物質の検出装置１００は、真空
紫外光ランプ３を備えており、この真空紫外光ランプ３
によって、排ガスＧｓ中の検出対象化学物質をイオン化
する。イオン化された検出対象化学物質は、高周波電界
が内部に形成されるイオントラップ装置１０内に閉じ込
められる。この検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周
波数に対応する周波数を除いた周波数成分を含むＳＷＩ
ＦＴ波形によってイオントラップ装置１０内のイオン群
にエネルギーを与えて不純物が除去される。つぎに、検
出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に対応する周
波数成分を持つＴＩＣＫＬＥ波形で前記イオン群にエネ
ルギーを与えて検出対象化学物質のイオンをフラグメン
ト化する。そして、質量分析計４によって、このフラグ
メントの質量が測定され、検出対象化学物質が同定され
る。
と。 【解決手段】 この化学物質の検出装置１００は、真空
紫外光ランプ３を備えており、この真空紫外光ランプ３
によって、排ガスＧｓ中の検出対象化学物質をイオン化
する。イオン化された検出対象化学物質は、高周波電界
が内部に形成されるイオントラップ装置１０内に閉じ込
められる。この検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周
波数に対応する周波数を除いた周波数成分を含むＳＷＩ
ＦＴ波形によってイオントラップ装置１０内のイオン群
にエネルギーを与えて不純物が除去される。つぎに、検
出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に対応する周
波数成分を持つＴＩＣＫＬＥ波形で前記イオン群にエネ
ルギーを与えて検出対象化学物質のイオンをフラグメン
ト化する。そして、質量分析計４によって、このフラグ
メントの質量が測定され、検出対象化学物質が同定され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、化学物質の検出
装置および化学物質の濃度測定方法に関し、特に、ごみ
焼却施設等の排ガス中にごく微量含まれるダイオキシン
類やその前駆体を高精度に検出するための化学物質の検
出装置および化学物質の検出方法に関するものである。
装置および化学物質の濃度測定方法に関し、特に、ごみ
焼却施設等の排ガス中にごく微量含まれるダイオキシン
類やその前駆体を高精度に検出するための化学物質の検
出装置および化学物質の検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ごみ焼却施設から排出される排ガ
ス中に含まれるダイオキシン類を低減させるために、排
ガス中に含まれるダイオキシン類またはその前駆体をリ
アルタイムに測定して焼却炉の燃焼制御に用いる試みが
始まっている。ダイオキシン類の測定には、高分解能の
ＧＣ／ＭＳ（ガスクロマトグラフ／質量分析計）による
測定法が知られているが、この方法は複雑な前処理を要
するため、試料採取から結果が判明するまでに数週間を
要するのが現状である。したがって上記のようなリアル
タイム制御に適用することは極めて困難である。この問
題を解決するため、大気圧化学イオン化法により排ガス
中に含まれるダイオキシン類やその前駆体をイオン化
し、このイオンを三次元四重極質量分析計によって測定
するオンラインモニターが開示されている。なお、この
オンラインモニターについては、第１１回廃棄物学会研
究発表会講演論文集 ２０００にその詳細が記載されて
いるので、必要があればこちらを参照されたい。
ス中に含まれるダイオキシン類を低減させるために、排
ガス中に含まれるダイオキシン類またはその前駆体をリ
アルタイムに測定して焼却炉の燃焼制御に用いる試みが
始まっている。ダイオキシン類の測定には、高分解能の
ＧＣ／ＭＳ（ガスクロマトグラフ／質量分析計）による
測定法が知られているが、この方法は複雑な前処理を要
するため、試料採取から結果が判明するまでに数週間を
要するのが現状である。したがって上記のようなリアル
タイム制御に適用することは極めて困難である。この問
題を解決するため、大気圧化学イオン化法により排ガス
中に含まれるダイオキシン類やその前駆体をイオン化
し、このイオンを三次元四重極質量分析計によって測定
するオンラインモニターが開示されている。なお、この
オンラインモニターについては、第１１回廃棄物学会研
究発表会講演論文集 ２０００にその詳細が記載されて
いるので、必要があればこちらを参照されたい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記大気圧
化学イオン化法ではつぎのような問題点があった。ま
ず、その計測原理のため、負イオンになりにくい分子を
計測する感度が低く、精密な制御には適用し難かった。
つぎに、計測対象化学物質のイオン化確率は、雰囲気ガ
ス組成によって大きく影響を受ける。このため、計測さ
れる電気的な信号強度からその濃度を算出するために
は、高価なＣ同位体を含む化学物質を内部標準試料とし
て使用必要があるため、測定に要するコストが高くなっ
ていた。
化学イオン化法ではつぎのような問題点があった。ま
ず、その計測原理のため、負イオンになりにくい分子を
計測する感度が低く、精密な制御には適用し難かった。
つぎに、計測対象化学物質のイオン化確率は、雰囲気ガ
ス組成によって大きく影響を受ける。このため、計測さ
れる電気的な信号強度からその濃度を算出するために
は、高価なＣ同位体を含む化学物質を内部標準試料とし
て使用必要があるため、測定に要するコストが高くなっ
ていた。
【０００４】つぎに、上記大気圧化学イオン化法におい
ては、ダイオキシン類の濃度と相関があるとされ、か
つ、計測感度の比較的高いフェノール類を検出する場合
が一般的である。しかし、フェノール類は配管に付着し
やすいためメモリー効果が大きく、配管に工夫しないと
感度よく測定できない。また、このメモリー効果のた
め、排ガスがきれいになってもフェノール類が検出され
て測定精度が低下する。さらに、測りたい前駆体よりも
イオン化されやすい物質が排ガス中に存在する場合に
は、そちらの方が先にイオン化してしまい、測定したい
物質を正確に測定することが困難である。
ては、ダイオキシン類の濃度と相関があるとされ、か
つ、計測感度の比較的高いフェノール類を検出する場合
が一般的である。しかし、フェノール類は配管に付着し
やすいためメモリー効果が大きく、配管に工夫しないと
感度よく測定できない。また、このメモリー効果のた
め、排ガスがきれいになってもフェノール類が検出され
て測定精度が低下する。さらに、測りたい前駆体よりも
イオン化されやすい物質が排ガス中に存在する場合に
は、そちらの方が先にイオン化してしまい、測定したい
物質を正確に測定することが困難である。
【０００５】また、ある炉において、ある１つの前駆体
(例えばトリクロロフェノール)がダイオキシン類濃度の
最適な指標物質であったとしても、他の炉においては炉
の種類や燃焼条件等が異なる場合がある。このため、他
の炉において前記ある炉における指標物質が最適である
とは限らず、一つの前駆体が計測できるだけでは汎用性
が低い。すなわち、汎用性を高めるためには、様々な種
類の化学物質を、できれば同時に検出できる方が好まし
い。
(例えばトリクロロフェノール)がダイオキシン類濃度の
最適な指標物質であったとしても、他の炉においては炉
の種類や燃焼条件等が異なる場合がある。このため、他
の炉において前記ある炉における指標物質が最適である
とは限らず、一つの前駆体が計測できるだけでは汎用性
が低い。すなわち、汎用性を高めるためには、様々な種
類の化学物質を、できれば同時に検出できる方が好まし
い。
【０００６】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであって、検出対象化学物質の検出感度を向上さ
せること、焼却炉や加熱炉その他の燃焼炉を運転してい
る最中であってもその燃焼条件を制御できる程度に検出
対象化学物質の検出速度を向上させること、検出設備の
低コスト化を図ることのうち少なくとも一つを達成でき
る化学物質の検出装置および化学物質の検出方法を提供
することを目的とする。
たものであって、検出対象化学物質の検出感度を向上さ
せること、焼却炉や加熱炉その他の燃焼炉を運転してい
る最中であってもその燃焼条件を制御できる程度に検出
対象化学物質の検出速度を向上させること、検出設備の
低コスト化を図ることのうち少なくとも一つを達成でき
る化学物質の検出装置および化学物質の検出方法を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に係る化学物質の検出装置は、検出対象
化学物質のイオン化ポテンシャルよりも大きく、当該イ
オン化ポテンシャルと前記検出対象化学物質のイオンの
解離エネルギーとの和よりも小さいエネルギーを当該検
出対象化学物質に与え、この検出対象化学物質をイオン
化するイオン化手段と、電界、磁界その他の手段によっ
て前記イオン化手段でイオン化された前記検出対象化学
物質のイオンを含むイオン群を閉じ込めるイオントラッ
プ手段と、前記検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周
波数に対応する周波数を除いた周波数成分を含むＳＷＩ
ＦＴ波形によって前記イオン群にエネルギーを与えて不
純物を除去する不純物除去手段と、前記検出対象化学物
質の質量を測定する質量分析手段と、を備えたことを特
徴とする。
めに、請求項１に係る化学物質の検出装置は、検出対象
化学物質のイオン化ポテンシャルよりも大きく、当該イ
オン化ポテンシャルと前記検出対象化学物質のイオンの
解離エネルギーとの和よりも小さいエネルギーを当該検
出対象化学物質に与え、この検出対象化学物質をイオン
化するイオン化手段と、電界、磁界その他の手段によっ
て前記イオン化手段でイオン化された前記検出対象化学
物質のイオンを含むイオン群を閉じ込めるイオントラッ
プ手段と、前記検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周
波数に対応する周波数を除いた周波数成分を含むＳＷＩ
ＦＴ波形によって前記イオン群にエネルギーを与えて不
純物を除去する不純物除去手段と、前記検出対象化学物
質の質量を測定する質量分析手段と、を備えたことを特
徴とする。
【０００８】この化学物質の検出装置は、検出対象化学
物質をイオン化する際に検出対象化学物質のイオン化ポ
テンシャルよりも大きく、当該イオン化ポテンシャルと
前記検出対象化学物質のイオンの解離エネルギーとの和
よりも小さいエネルギーを当該検出対象化学物質に与え
る。このため、検出対象化学物質を壊さずにイオン化で
きるため、イオン化効率を高くできる。
物質をイオン化する際に検出対象化学物質のイオン化ポ
テンシャルよりも大きく、当該イオン化ポテンシャルと
前記検出対象化学物質のイオンの解離エネルギーとの和
よりも小さいエネルギーを当該検出対象化学物質に与え
る。このため、検出対象化学物質を壊さずにイオン化で
きるため、イオン化効率を高くできる。
【０００９】さらに、不純物除去の際にはＳＷＩＦＴ波
形を与えるだけなので、素早く不純物が除去できる。ま
た、この発明に係るイオン化においては、イオン化に要
するエネルギーを適度に設定しているため、無闇に各種
の分子を解離したりイオン化したりすることがない。こ
のため、フラグメントの発生が非常に少ないので、不純
物を取り除く過程で除去すべき不純物も極めて少なくな
る。その結果、ＳＷＩＦＴ電圧を低く抑えることができ
るので、残すべき検出対象化学物質を壊さないで済み、
質量分析手段の検出感度を高くできる。また、無闇に大
きな電源を用意する必要はなく、装置の製造コストを抑
えることができる。さらに、この発明に係る化学物質の
検出装置では、余分なフラグメントイオンの発生を極め
て小さく抑えることができる。これによって、イオント
ラップ内に余分なイオンが多量に存在することによるト
ラップ効率低下を小さく抑えることができる。ここで、
質量分析手段には、特に飛行時間計測方式のものを使用
すると、計測時間を短くできるので好ましい。また、イ
オントラップ手段には電界や磁界その他の電磁気学的力
によってイオンを内部に閉じ込めるものが使用できる。
電界や磁界等はそれぞれ単独で使用してもよく、またこ
れら複数を適宜組み合わせて使用してもよい。このよう
なイオントラップ手段としては、高周波電界が内部に形
成されるイオントラップが知られており、これは取り扱
いが比較的容易であるため好ましい（以下同様）。
形を与えるだけなので、素早く不純物が除去できる。ま
た、この発明に係るイオン化においては、イオン化に要
するエネルギーを適度に設定しているため、無闇に各種
の分子を解離したりイオン化したりすることがない。こ
のため、フラグメントの発生が非常に少ないので、不純
物を取り除く過程で除去すべき不純物も極めて少なくな
る。その結果、ＳＷＩＦＴ電圧を低く抑えることができ
るので、残すべき検出対象化学物質を壊さないで済み、
質量分析手段の検出感度を高くできる。また、無闇に大
きな電源を用意する必要はなく、装置の製造コストを抑
えることができる。さらに、この発明に係る化学物質の
検出装置では、余分なフラグメントイオンの発生を極め
て小さく抑えることができる。これによって、イオント
ラップ内に余分なイオンが多量に存在することによるト
ラップ効率低下を小さく抑えることができる。ここで、
質量分析手段には、特に飛行時間計測方式のものを使用
すると、計測時間を短くできるので好ましい。また、イ
オントラップ手段には電界や磁界その他の電磁気学的力
によってイオンを内部に閉じ込めるものが使用できる。
電界や磁界等はそれぞれ単独で使用してもよく、またこ
れら複数を適宜組み合わせて使用してもよい。このよう
なイオントラップ手段としては、高周波電界が内部に形
成されるイオントラップが知られており、これは取り扱
いが比較的容易であるため好ましい（以下同様）。
【００１０】なお、この発明にいう検出対象化学物質
は、焼却炉等の排ガス中に含まれるダイオキシン類の前
駆体やダイオキシン類そのものをいう。したがって、こ
の発明に係る化学物質の検出装置では、ダイオキシン類
と相関の高い前駆体を検出して排ガス中に含まれるダイ
オキシン類濃度を推定することができる。また、直接排
ガス中に含まれるダイオキシン類を検出してその濃度を
求めたりすることもできる。後者は前駆体による推定値
を検定する際にも使用できる。ここで、ダイオキシン類
とは、一般にダイオキシン類やフランやコプラナーＰＣ
Ｂと呼ばれる分子を含むものである。また、前駆体に
は、例えばトリクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、モ
ノクロロベンゼン等のベンゼン類や、トリクロロフェノ
ール等のフェノール類が含まれる。
は、焼却炉等の排ガス中に含まれるダイオキシン類の前
駆体やダイオキシン類そのものをいう。したがって、こ
の発明に係る化学物質の検出装置では、ダイオキシン類
と相関の高い前駆体を検出して排ガス中に含まれるダイ
オキシン類濃度を推定することができる。また、直接排
ガス中に含まれるダイオキシン類を検出してその濃度を
求めたりすることもできる。後者は前駆体による推定値
を検定する際にも使用できる。ここで、ダイオキシン類
とは、一般にダイオキシン類やフランやコプラナーＰＣ
Ｂと呼ばれる分子を含むものである。また、前駆体に
は、例えばトリクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、モ
ノクロロベンゼン等のベンゼン類や、トリクロロフェノ
ール等のフェノール類が含まれる。
【００１１】また、ＳＷＩＦＴとはStored Waveform In
verse Fourier Transformであり、詳細は、文献"Develo
pment of a Capillary High-performance Liquid Chrom
atography Tandem Mass Spectrometry System Using SW
IFT Technology in an IonTrap/Reflectron Time-of-fl
ight Mass Spectrometer" Rapid Communication inmass
spectrometry, vol. 11 1739-1748(1997) を参照され
たい。
verse Fourier Transformであり、詳細は、文献"Develo
pment of a Capillary High-performance Liquid Chrom
atography Tandem Mass Spectrometry System Using SW
IFT Technology in an IonTrap/Reflectron Time-of-fl
ight Mass Spectrometer" Rapid Communication inmass
spectrometry, vol. 11 1739-1748(1997) を参照され
たい。
【００１２】また、請求項２に係る化学物質の検出装置
は、検出対象化学物質のイオン化ポテンシャルよりも大
きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検出対象化学物
質のイオンの解離エネルギーとの和よりも小さいエネル
ギーを当該検出対象化学物質に与え、この検出対象化学
物質をイオン化するイオン化手段と、電界、磁界その他
の手段によって前記イオン化手段でイオン化された前記
検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込める
イオントラップ手段と、前記検出対象化学物質のイオン
の軌道共鳴周波数に対応する周波数を除いた周波数成分
を含むＳＷＩＦＴ波形によって前記イオン群にエネルギ
ーを与えて不純物を除去する不純物除去手段と、検出対
象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に対応する周波数
成分のＴＩＣＫＬＥ波形で前記イオン群にエネルギーを
与えて検出対象化学物質のイオンをフラグメント化する
フラグメント化手段と、前記検出対象化学物質のフラグ
メントの質量を測定する質量分析手段と、を備えたこと
を特徴とする。
は、検出対象化学物質のイオン化ポテンシャルよりも大
きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検出対象化学物
質のイオンの解離エネルギーとの和よりも小さいエネル
ギーを当該検出対象化学物質に与え、この検出対象化学
物質をイオン化するイオン化手段と、電界、磁界その他
の手段によって前記イオン化手段でイオン化された前記
検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込める
イオントラップ手段と、前記検出対象化学物質のイオン
の軌道共鳴周波数に対応する周波数を除いた周波数成分
を含むＳＷＩＦＴ波形によって前記イオン群にエネルギ
ーを与えて不純物を除去する不純物除去手段と、検出対
象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に対応する周波数
成分のＴＩＣＫＬＥ波形で前記イオン群にエネルギーを
与えて検出対象化学物質のイオンをフラグメント化する
フラグメント化手段と、前記検出対象化学物質のフラグ
メントの質量を測定する質量分析手段と、を備えたこと
を特徴とする。
【００１３】この化学物質の検出装置では、ＴＩＣＫＬ
Ｅ波形を与えるフラグメント化手段によって検出対象化
学物質をフラグメント化するので、検出対象化学物質の
質量数に不純物があっても、この影響を排除して正確に
測定できる。また、イオン化の際に発生するフラグメン
トも極めて少ないため、検出対象化学物質をフラグメン
ト化する場合には、目的とする検出対象化学物質を効率
的にフラグメント化できる。その結果、ほとんどすべて
の検出対象化学物質のフラグメントを質量分析手段の測
定対象とすることができるので、質量分析手段の検出感
度を高くでき、より緻密に燃焼制御ができる。ここで、
ＴＩＣＫＬＥとは、検出対象化学物質をフラグメント化
させて、検出対象化学物質と質量数が近似する不純物と
検出対象化学物質とを分離する操作であり、詳細は、上
記文献"Development of a Capillary High-performance
Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry Sy
stem Using SWIFT Technology in an Ion Trap/Reflect
ron Time-of-flight MassSpectrometer" を参照された
い。
Ｅ波形を与えるフラグメント化手段によって検出対象化
学物質をフラグメント化するので、検出対象化学物質の
質量数に不純物があっても、この影響を排除して正確に
測定できる。また、イオン化の際に発生するフラグメン
トも極めて少ないため、検出対象化学物質をフラグメン
ト化する場合には、目的とする検出対象化学物質を効率
的にフラグメント化できる。その結果、ほとんどすべて
の検出対象化学物質のフラグメントを質量分析手段の測
定対象とすることができるので、質量分析手段の検出感
度を高くでき、より緻密に燃焼制御ができる。ここで、
ＴＩＣＫＬＥとは、検出対象化学物質をフラグメント化
させて、検出対象化学物質と質量数が近似する不純物と
検出対象化学物質とを分離する操作であり、詳細は、上
記文献"Development of a Capillary High-performance
Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry Sy
stem Using SWIFT Technology in an Ion Trap/Reflect
ron Time-of-flight MassSpectrometer" を参照された
い。
【００１４】また、請求項３に係る化学物質の検出装置
は、上記化学物質の検出装置において、上記イオン化手
段は、イオン化ポテンシャルよりも高く当該イオン化ポ
テンシャルに４ｅＶを加算した値以下のエネルギーを前
記検出対象化学物質に与えることを特徴とする。また、
請求項４に係る化学物質の検出装置は、上記化学物質の
検出装置において、上記イオン化手段は、波長が５０ｎ
ｍ以上２００ｎｍ以下の光を発生する光発生手段である
ことを特徴とする。また、請求項５に係る化学物質の検
出装置は、上記化学物質の検出装置において、上記イオ
ン化手段は、真空紫外光ランプであることを特徴とす
る。
は、上記化学物質の検出装置において、上記イオン化手
段は、イオン化ポテンシャルよりも高く当該イオン化ポ
テンシャルに４ｅＶを加算した値以下のエネルギーを前
記検出対象化学物質に与えることを特徴とする。また、
請求項４に係る化学物質の検出装置は、上記化学物質の
検出装置において、上記イオン化手段は、波長が５０ｎ
ｍ以上２００ｎｍ以下の光を発生する光発生手段である
ことを特徴とする。また、請求項５に係る化学物質の検
出装置は、上記化学物質の検出装置において、上記イオ
ン化手段は、真空紫外光ランプであることを特徴とす
る。
【００１５】これらの発明のように、イオン化手段にお
いて検出対象化学物質にエネルギーを与える場合には、
イオン化ポテンシャルよりも高く当該イオン化ポテンシ
ャルに４ｅＶを加算した値以下であることが望ましい。
また、光のエネルギーによって検出対象化学物質をイオ
ン化する場合には、その波長を５０ｎｍ以上２００ｎｍ
以下とすることが望ましい。そして、このような光は真
空紫外光ランプを使用すると、容易に得ることができる
ので好ましい。
いて検出対象化学物質にエネルギーを与える場合には、
イオン化ポテンシャルよりも高く当該イオン化ポテンシ
ャルに４ｅＶを加算した値以下であることが望ましい。
また、光のエネルギーによって検出対象化学物質をイオ
ン化する場合には、その波長を５０ｎｍ以上２００ｎｍ
以下とすることが望ましい。そして、このような光は真
空紫外光ランプを使用すると、容易に得ることができる
ので好ましい。
【００１６】また、請求項６に係る化学物質の検出装置
は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化された
検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込める
イオントラップ手段と、所定の信号強度よりも高い信号
強度を示す濃度で存在する不純物の軌道共鳴周波数に対
応した周波数においては、所定の信号強度よりも低い信
号強度を示す濃度で存在する不純物の軌道共鳴周波数に
対応する周波数帯における電圧振幅よりも大きい電圧振
幅を有するＳＷＩＦＴ波形を生成する任意波形発生手段
と、この任意波形発生手段で生成された前記ＳＷＩＦＴ
波形を、前記イオントラップ手段に閉じ込められている
イオン群に与えて前記不純物を除去した後に、前記検出
対象化学物質またはこのフラグメントの質量を測定する
質量分析手段と、を備えたことを特徴とする。
は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化された
検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込める
イオントラップ手段と、所定の信号強度よりも高い信号
強度を示す濃度で存在する不純物の軌道共鳴周波数に対
応した周波数においては、所定の信号強度よりも低い信
号強度を示す濃度で存在する不純物の軌道共鳴周波数に
対応する周波数帯における電圧振幅よりも大きい電圧振
幅を有するＳＷＩＦＴ波形を生成する任意波形発生手段
と、この任意波形発生手段で生成された前記ＳＷＩＦＴ
波形を、前記イオントラップ手段に閉じ込められている
イオン群に与えて前記不純物を除去した後に、前記検出
対象化学物質またはこのフラグメントの質量を測定する
質量分析手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】この発明では、特定の信号強度よりも高い
濃度で存在する不純物の質量数に対応する周波数のＳＷ
ＩＦＴ波形の電圧振幅を高くし、不純物の濃度が低い質
量数に対応する周波数においては電圧振幅を低くするこ
とで、特に濃度の高い不純物を選択的に除去できる。こ
れによって、不純物を選択的に除去できるので、ＳＷＩ
ＦＴに要するエネルギーが少なくて済む。また、電源装
置を小型にできるので、無闇に大きな電源を使用しなく
ともよいため、経済的である。ここで、ＳＷＩＦＴ波形
の電圧振幅を高くする不純物は、少なくとも検出対象化
学物質の信号強度と同じ程度の信号強度を示す濃度で存
在する不純物を対象とすることが好ましい。さらに少な
い質量数存在する不純物を対象としてもよいが、そうす
るとＳＷＩＦＴに要するエネルギーが大きくなるため、
検出対象化学物質の信号強度の５割以上の信号強度を持
つ不純物を対象とすることが好ましい。
濃度で存在する不純物の質量数に対応する周波数のＳＷ
ＩＦＴ波形の電圧振幅を高くし、不純物の濃度が低い質
量数に対応する周波数においては電圧振幅を低くするこ
とで、特に濃度の高い不純物を選択的に除去できる。こ
れによって、不純物を選択的に除去できるので、ＳＷＩ
ＦＴに要するエネルギーが少なくて済む。また、電源装
置を小型にできるので、無闇に大きな電源を使用しなく
ともよいため、経済的である。ここで、ＳＷＩＦＴ波形
の電圧振幅を高くする不純物は、少なくとも検出対象化
学物質の信号強度と同じ程度の信号強度を示す濃度で存
在する不純物を対象とすることが好ましい。さらに少な
い質量数存在する不純物を対象としてもよいが、そうす
るとＳＷＩＦＴに要するエネルギーが大きくなるため、
検出対象化学物質の信号強度の５割以上の信号強度を持
つ不純物を対象とすることが好ましい。
【００１８】また、請求項７に係る化学物質の検出装置
は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化された
検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込める
イオントラップ手段と、周波数が大きくなるにしたがっ
て電圧振幅を小さくしたＳＷＩＦＴ波形を発生させる任
意波形発生手段と、前記ＳＷＩＦＴ波形を前記イオント
ラップ手段に閉じ込められているイオン群に与えて前記
不純物を除去した後に、前記検出対象化学物質またはこ
のフラグメントの質量を測定する質量分析手段と、を備
えたことを特徴とする。
は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化された
検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込める
イオントラップ手段と、周波数が大きくなるにしたがっ
て電圧振幅を小さくしたＳＷＩＦＴ波形を発生させる任
意波形発生手段と、前記ＳＷＩＦＴ波形を前記イオント
ラップ手段に閉じ込められているイオン群に与えて前記
不純物を除去した後に、前記検出対象化学物質またはこ
のフラグメントの質量を測定する質量分析手段と、を備
えたことを特徴とする。
【００１９】この発明に係る化学物質の検出装置は、質
量数の大きい不純物に対して、質量数の小さい不純物に
与えるエネルギーと同程度のエネルギーを与えるように
してある。一般に、イオントラップにおける軌道共鳴周
波数は質量数の関数であるが、質量数が大きくなるほ
ど、周波数は小さくなり、質量数間隔１に相当する周波
数間隔が狭くなる。一方、従来文献"Development of a
Capillary High-performance Liquid Chromatography T
andem Mass Spectrometry System Using SWIFT Technol
ogy in an Ion Trap/Reflectron Time-of-flight Mass
Spectrometer" Rapid Communication in mass spectrom
etry, vol. 11 1739-1748(1997)等で一般に行われてい
るＳＷＩＦＴ波形の生成では、電圧振幅が一定の周波数
スペクトルを逆フーリエ変換により時間領域に変換する
ことによりＳＷＩＦＴ波形を生成している。この場合、
一定の周波数間隔で一定の電圧振幅を持つ形の和の波形
を生成することになる。したがってこの場合、質量数が
大きいほど、質量数間隔１あたりの正弦波の数が少ない
ため、質量数間隔１あたりのエネルギーは少ない。すな
わち、質量数が大きい分子に加えられるエネルギーは相
対的に小さくなってしまう。
量数の大きい不純物に対して、質量数の小さい不純物に
与えるエネルギーと同程度のエネルギーを与えるように
してある。一般に、イオントラップにおける軌道共鳴周
波数は質量数の関数であるが、質量数が大きくなるほ
ど、周波数は小さくなり、質量数間隔１に相当する周波
数間隔が狭くなる。一方、従来文献"Development of a
Capillary High-performance Liquid Chromatography T
andem Mass Spectrometry System Using SWIFT Technol
ogy in an Ion Trap/Reflectron Time-of-flight Mass
Spectrometer" Rapid Communication in mass spectrom
etry, vol. 11 1739-1748(1997)等で一般に行われてい
るＳＷＩＦＴ波形の生成では、電圧振幅が一定の周波数
スペクトルを逆フーリエ変換により時間領域に変換する
ことによりＳＷＩＦＴ波形を生成している。この場合、
一定の周波数間隔で一定の電圧振幅を持つ形の和の波形
を生成することになる。したがってこの場合、質量数が
大きいほど、質量数間隔１あたりの正弦波の数が少ない
ため、質量数間隔１あたりのエネルギーは少ない。すな
わち、質量数が大きい分子に加えられるエネルギーは相
対的に小さくなってしまう。
【００２０】これに対し本発明では、正弦波の数が少な
くなった分正弦波の電圧振幅を大きくして補正するた
め、質量数の大きいイオンに対しても十分なエネルギー
を与えることができるので、このような不純物でもより
確実に除去できる。また、質量数の小さいイオンには必
要十分な範囲でエネルギーを与えることができるので、
エネルギーの使用効率を高くできる。さらに、無闇に大
きな電源装置も不要となるので、装置の設置コストも低
減できる。
くなった分正弦波の電圧振幅を大きくして補正するた
め、質量数の大きいイオンに対しても十分なエネルギー
を与えることができるので、このような不純物でもより
確実に除去できる。また、質量数の小さいイオンには必
要十分な範囲でエネルギーを与えることができるので、
エネルギーの使用効率を高くできる。さらに、無闇に大
きな電源装置も不要となるので、装置の設置コストも低
減できる。
【００２１】また、請求項８に係る化学物質の検出装置
は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化された
検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込める
イオントラップ手段と、ＳＷＩＦＴによる除去対象分子
の質量数に関わらず電圧振幅が一定の分布を持つＳＷＩ
ＦＴ波形を発生させる任意波形発生手段と、前記ＳＷＩ
ＦＴ波形を前記イオントラップ手段に閉じ込められてい
るイオン群に与えて前記不純物を除去した後に、前記検
出対象化学物質またはこのフラグメントの質量を測定す
る質量分析手段と、を備えたことを特徴とする。
は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化された
検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込める
イオントラップ手段と、ＳＷＩＦＴによる除去対象分子
の質量数に関わらず電圧振幅が一定の分布を持つＳＷＩ
ＦＴ波形を発生させる任意波形発生手段と、前記ＳＷＩ
ＦＴ波形を前記イオントラップ手段に閉じ込められてい
るイオン群に与えて前記不純物を除去した後に、前記検
出対象化学物質またはこのフラグメントの質量を測定す
る質量分析手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】この化学物質の検出装置は、周波数が小さ
くなるにしたがって電圧振幅を大きくしたＳＷＩＦＴ波
形の周波数スペクトルを、質量数を横軸として変換した
ときに単位質量数あたりの電圧振幅が略一定値となるよ
うにしてある。このため、ＳＷＩＦＴによる除去の対象
とするどのような質量の分子に対しても略一定のエネル
ギーを与えることができる。これによって、質量数の大
きいイオンに対しても十分なエネルギーを与えることが
できるので、このような不純物でもより確実に除去でき
る。また、質量数の小さいイオンには必要十分な範囲で
エネルギーを与えることができるので、エネルギーの使
用効率を高くできる。さらに、無闇に大きな電源装置も
不要となるので、設置コストも低減できる。
くなるにしたがって電圧振幅を大きくしたＳＷＩＦＴ波
形の周波数スペクトルを、質量数を横軸として変換した
ときに単位質量数あたりの電圧振幅が略一定値となるよ
うにしてある。このため、ＳＷＩＦＴによる除去の対象
とするどのような質量の分子に対しても略一定のエネル
ギーを与えることができる。これによって、質量数の大
きいイオンに対しても十分なエネルギーを与えることが
できるので、このような不純物でもより確実に除去でき
る。また、質量数の小さいイオンには必要十分な範囲で
エネルギーを与えることができるので、エネルギーの使
用効率を高くできる。さらに、無闇に大きな電源装置も
不要となるので、設置コストも低減できる。
【００２３】また、請求項９に係る化学物質の検出装置
は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化された
検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込める
イオントラップ手段と、複数の検出対象化学物質の質量
数に対応する複数の周波数帯においては電圧振幅を与え
ず、不純物の質量数に対応する周波数帯においては電圧
振幅を与えるＳＷＩＦＴ波形を発生させる任意波形発生
手段と、前記複数の検出対象化学物質の軌道共鳴周波数
に対応する複数の周波数成分を持つＴＩＣＫＬＥ波形で
前記イオン群にエネルギーを与えて前記複数の検出対象
化学物質のイオンをフラグメント化するフラグメント化
手段と、前記ＳＷＩＦＴ波形を前記イオントラップ手段
に閉じ込められているイオン群に与えて前記不純物を除
去した後に、前記検出対象化学物質またはこのフラグメ
ントの質量を測定する質量分析手段と、を備えたことを
特徴とする。
は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化された
検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込める
イオントラップ手段と、複数の検出対象化学物質の質量
数に対応する複数の周波数帯においては電圧振幅を与え
ず、不純物の質量数に対応する周波数帯においては電圧
振幅を与えるＳＷＩＦＴ波形を発生させる任意波形発生
手段と、前記複数の検出対象化学物質の軌道共鳴周波数
に対応する複数の周波数成分を持つＴＩＣＫＬＥ波形で
前記イオン群にエネルギーを与えて前記複数の検出対象
化学物質のイオンをフラグメント化するフラグメント化
手段と、前記ＳＷＩＦＴ波形を前記イオントラップ手段
に閉じ込められているイオン群に与えて前記不純物を除
去した後に、前記検出対象化学物質またはこのフラグメ
ントの質量を測定する質量分析手段と、を備えたことを
特徴とする。
【００２４】焼却炉の排ガス中に含まれるダイオキシン
類やその前駆体は極めて微量であるため、これらの検出
精度を高めることは焼却炉の燃焼条件をリアルタイムで
制御する場合には極めて重要である。この発明に係る化
学物質の検出装置は、複数の検出対象化学物質に対応す
る周波数帯においては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波
形を用いて不純物を除去する。そして、複数の検出対象
化学物質を質量分析手段で同時に検出する。このよう
に、複数の検対象化学物質を同時に検出するので、精度
の高い測定ができ、燃焼制御の精度も高くできる。
類やその前駆体は極めて微量であるため、これらの検出
精度を高めることは焼却炉の燃焼条件をリアルタイムで
制御する場合には極めて重要である。この発明に係る化
学物質の検出装置は、複数の検出対象化学物質に対応す
る周波数帯においては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波
形を用いて不純物を除去する。そして、複数の検出対象
化学物質を質量分析手段で同時に検出する。このよう
に、複数の検対象化学物質を同時に検出するので、精度
の高い測定ができ、燃焼制御の精度も高くできる。
【００２５】また、請求項１０に記載の化学物質の検出
装置は、上記化学物質の検出装置において、さらに、検
出対象化学物質のイオン化ポテンシャルよりも大きく、
当該イオン化ポテンシャルと前記検出対象化学物質のイ
オンの解離エネルギーとの和よりも小さいエネルギーを
当該検出対象化学物質に与え、この検出対象化学物質を
イオン化するイオン化手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項１１に記載の化学物質の検出装置は、上記
化学物質の検出装置において、上記イオン化手段は、イ
オン化ポテンシャルよりも高く当該イオン化ポテンシャ
ルに４ｅＶを加算した値以下のエネルギーを前記検出対
象化学物質に与えることを特徴とする。
装置は、上記化学物質の検出装置において、さらに、検
出対象化学物質のイオン化ポテンシャルよりも大きく、
当該イオン化ポテンシャルと前記検出対象化学物質のイ
オンの解離エネルギーとの和よりも小さいエネルギーを
当該検出対象化学物質に与え、この検出対象化学物質を
イオン化するイオン化手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項１１に記載の化学物質の検出装置は、上記
化学物質の検出装置において、上記イオン化手段は、イ
オン化ポテンシャルよりも高く当該イオン化ポテンシャ
ルに４ｅＶを加算した値以下のエネルギーを前記検出対
象化学物質に与えることを特徴とする。
【００２６】これらの発明に係る化学物質の検出装置
は、検出対象化学物質のイオン化ポテンシャルよりも高
く解離エネルギーよりも小さいエネルギーを当該検出対
象化学物質に与え、この検出対象化学物質をイオン化す
る。このため、余計なフラグメントを生成せず、残すべ
き検出対象化学物質も壊さないで済むので質量分析手段
の検出感度を高くできる。したがって、上記化学物質の
検出装置で奏される作用・効果と相まって、さらに質量
分析手段における検出感度を向上させて、精度の高い測
定ができる。そして、焼却炉の燃焼制御においても、よ
り緻密に制御できる。さらに、ＳＷＩＦＴ電圧を低く抑
えることができるので、無闇に大きな電源を用意する必
要はなく、装置の製造コストをより抑えることができ
る。
は、検出対象化学物質のイオン化ポテンシャルよりも高
く解離エネルギーよりも小さいエネルギーを当該検出対
象化学物質に与え、この検出対象化学物質をイオン化す
る。このため、余計なフラグメントを生成せず、残すべ
き検出対象化学物質も壊さないで済むので質量分析手段
の検出感度を高くできる。したがって、上記化学物質の
検出装置で奏される作用・効果と相まって、さらに質量
分析手段における検出感度を向上させて、精度の高い測
定ができる。そして、焼却炉の燃焼制御においても、よ
り緻密に制御できる。さらに、ＳＷＩＦＴ電圧を低く抑
えることができるので、無闇に大きな電源を用意する必
要はなく、装置の製造コストをより抑えることができ
る。
【００２７】また、請求項１２に係る化学物質の検出方
法は、検出対象化学物質のイオン化ポテンシャルよりも
大きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検出対象化学
物質のイオンの解離エネルギーとの和よりも小さいエネ
ルギーを当該検出対象化学物質に与え、この検出対象化
学物質をイオン化するイオン化工程と、電界、磁界その
他の手段によって、イオン化された検出対象化学物質の
イオンを含むイオン群を閉じ込めるイオントラップ工程
と、前記検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に
対応する周波数を除いた周波数成分を含むＳＷＩＦＴ波
形によって前記イオン群にエネルギーを与えて不純物を
除去する不純物除去工程と、前記検出対象化学物質の質
量を測定する質量分析工程と、を有することを特徴とす
る。
法は、検出対象化学物質のイオン化ポテンシャルよりも
大きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検出対象化学
物質のイオンの解離エネルギーとの和よりも小さいエネ
ルギーを当該検出対象化学物質に与え、この検出対象化
学物質をイオン化するイオン化工程と、電界、磁界その
他の手段によって、イオン化された検出対象化学物質の
イオンを含むイオン群を閉じ込めるイオントラップ工程
と、前記検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に
対応する周波数を除いた周波数成分を含むＳＷＩＦＴ波
形によって前記イオン群にエネルギーを与えて不純物を
除去する不純物除去工程と、前記検出対象化学物質の質
量を測定する質量分析工程と、を有することを特徴とす
る。
【００２８】この化学物質の検出方法は、不純物を除去
する際に検出対象化学物質のイオン化ポテンシャルより
も高く解離エネルギーよりも小さいエネルギーを当該検
出対象化学物質に与える。このため、検出対象化学物質
を壊さずに不純物を除去でき、また、不純物除去の際に
は余計なフラグメントの発生が極めて少ない。したがっ
て、残すべき検出対象化学物質も壊さないで済むので質
量分析手段の検出感度を高くできる。さらに、不純物除
去の際にはＳＷＩＦＴ波形を与えるだけなので、素早く
不純物が除去できる。また、この発明に係るイオン化に
おいてはフラグメントの発生が非常に少ないため、不純
物を取り除く過程で除去すべき不純物も極めて少なくな
る。その結果、ＳＷＩＦＴ電圧を低く抑えることができ
るので、無闇に大きな電源を用意する必要はなく、装置
の製造コストを抑えることができる。
する際に検出対象化学物質のイオン化ポテンシャルより
も高く解離エネルギーよりも小さいエネルギーを当該検
出対象化学物質に与える。このため、検出対象化学物質
を壊さずに不純物を除去でき、また、不純物除去の際に
は余計なフラグメントの発生が極めて少ない。したがっ
て、残すべき検出対象化学物質も壊さないで済むので質
量分析手段の検出感度を高くできる。さらに、不純物除
去の際にはＳＷＩＦＴ波形を与えるだけなので、素早く
不純物が除去できる。また、この発明に係るイオン化に
おいてはフラグメントの発生が非常に少ないため、不純
物を取り除く過程で除去すべき不純物も極めて少なくな
る。その結果、ＳＷＩＦＴ電圧を低く抑えることができ
るので、無闇に大きな電源を用意する必要はなく、装置
の製造コストを抑えることができる。
【００２９】また、請求項１３に係る化学物質の検出方
法は、検出対象化学物質のイオン化ポテンシャルよりも
大きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検出対象化学
物質のイオンの解離エネルギーとの和よりも小さいエネ
ルギーを当該検出対象化学物質に与え、この検出対象化
学物質をイオン化するイオン化工程と、電界、磁界その
他の手段によって、イオン化された検出対象化学物質の
イオンを含むイオン群を閉じ込めるイオントラップ工程
と、前記検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に
対応する周波数を除いた周波数成分を含むＳＷＩＦＴ波
形によって前記イオン群にエネルギーを与えて不純物を
除去する不純物除去工程と、検出対象化学物質のイオン
の軌道共鳴周波数に対応する周波数成分のＴＩＣＫＬＥ
波形で前記イオン群にエネルギーを与えて検出対象化学
物質のイオンをフラグメント化するフラグメント化工程
と、前記検出対象化学物質のフラグメントの質量を測定
する質量分析工程と、を有することを特徴とする。
法は、検出対象化学物質のイオン化ポテンシャルよりも
大きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検出対象化学
物質のイオンの解離エネルギーとの和よりも小さいエネ
ルギーを当該検出対象化学物質に与え、この検出対象化
学物質をイオン化するイオン化工程と、電界、磁界その
他の手段によって、イオン化された検出対象化学物質の
イオンを含むイオン群を閉じ込めるイオントラップ工程
と、前記検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に
対応する周波数を除いた周波数成分を含むＳＷＩＦＴ波
形によって前記イオン群にエネルギーを与えて不純物を
除去する不純物除去工程と、検出対象化学物質のイオン
の軌道共鳴周波数に対応する周波数成分のＴＩＣＫＬＥ
波形で前記イオン群にエネルギーを与えて検出対象化学
物質のイオンをフラグメント化するフラグメント化工程
と、前記検出対象化学物質のフラグメントの質量を測定
する質量分析工程と、を有することを特徴とする。
【００３０】この化学物質の検出方法は、ＴＩＣＫＬＥ
波形を検出対象化学物質に与えて検出対象化学物質をフ
ラグメント化するので、検出対象化学物質の質量数に対
応する周波数帯に不純物があっても、この影響を排除し
て正確に測定できる。また、イオン化の際に発生するフ
ラグメントも極めて少ないため、検出対象化学物質をフ
ラグメント化する場合には、目的とする検出対象化学物
質を効率的にフラグメント化できる。その結果、ほとん
どすべての検出対象化学物質のフラグメントを質量分析
の対象とすることができるので、質量分析工程において
は、分析の検出感度を高くできる。この検出方法によれ
ば、焼却炉の燃焼条件を制御する際により緻密に燃焼制
御ができる。
波形を検出対象化学物質に与えて検出対象化学物質をフ
ラグメント化するので、検出対象化学物質の質量数に対
応する周波数帯に不純物があっても、この影響を排除し
て正確に測定できる。また、イオン化の際に発生するフ
ラグメントも極めて少ないため、検出対象化学物質をフ
ラグメント化する場合には、目的とする検出対象化学物
質を効率的にフラグメント化できる。その結果、ほとん
どすべての検出対象化学物質のフラグメントを質量分析
の対象とすることができるので、質量分析工程において
は、分析の検出感度を高くできる。この検出方法によれ
ば、焼却炉の燃焼条件を制御する際により緻密に燃焼制
御ができる。
【００３１】また、請求項１４に係る化学物質の検出方
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込め
るイオントラップ工程と、上記イオン群に含まれる不純
物の分布を測定し、所定の割合以上存在する不純物に対
応する周波数成分を含むＳＷＩＦＴ波形を前記イオン群
に与えて不純物を除去する不純物除去工程と、前記検出
対象化学物質またはこのフラグメントの質量を測定する
質量分析工程と、を有することを特徴とする。
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込め
るイオントラップ工程と、上記イオン群に含まれる不純
物の分布を測定し、所定の割合以上存在する不純物に対
応する周波数成分を含むＳＷＩＦＴ波形を前記イオン群
に与えて不純物を除去する不純物除去工程と、前記検出
対象化学物質またはこのフラグメントの質量を測定する
質量分析工程と、を有することを特徴とする。
【００３２】この化学物質の検出方法においては、所定
の割合以上存在する不純物を選択的に除去するようにし
てある。このため、すべての不純物を除去する場合と比
較して少ないエネルギーで必要十分な不純物を除去でき
る。このため、電源装置を小さくでき、経済的である。
ここで、所定の割合とは、少なくとも計測対象化学物質
の信号強度と同じ程度の強度以上存在する不純物を対象
とすることが好ましい。さらに小さい信号強度の不純物
を対象としてもよいが、そうするとＳＷＩＦＴに要する
エネルギーが大きくなるため、上記計測対象化学物質の
信号強度の５割以上の信号強度を有する不純物を対象と
することが好ましい。
の割合以上存在する不純物を選択的に除去するようにし
てある。このため、すべての不純物を除去する場合と比
較して少ないエネルギーで必要十分な不純物を除去でき
る。このため、電源装置を小さくでき、経済的である。
ここで、所定の割合とは、少なくとも計測対象化学物質
の信号強度と同じ程度の強度以上存在する不純物を対象
とすることが好ましい。さらに小さい信号強度の不純物
を対象としてもよいが、そうするとＳＷＩＦＴに要する
エネルギーが大きくなるため、上記計測対象化学物質の
信号強度の５割以上の信号強度を有する不純物を対象と
することが好ましい。
【００３３】また、請求項１５に係る化学物質の検出方
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込め
るイオントラップ工程と、所定の信号強度よりも高い信
号強度を示す濃度で存在する不純物の軌道共鳴周波数に
対応した周波数においては、所定の信号強度よりも低い
信号強度を示す濃度で存在する不純物の軌道共鳴周波数
に対応する周波数帯における電圧振幅よりも大きい電圧
振幅を有するＳＷＩＦＴ波形を前記イオン群に与えて不
純物を除去する不純物除去工程と、前記検出対象化学物
質またはこのフラグメントの質量を測定する質量分析工
程と、を有することを特徴とする。
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込め
るイオントラップ工程と、所定の信号強度よりも高い信
号強度を示す濃度で存在する不純物の軌道共鳴周波数に
対応した周波数においては、所定の信号強度よりも低い
信号強度を示す濃度で存在する不純物の軌道共鳴周波数
に対応する周波数帯における電圧振幅よりも大きい電圧
振幅を有するＳＷＩＦＴ波形を前記イオン群に与えて不
純物を除去する不純物除去工程と、前記検出対象化学物
質またはこのフラグメントの質量を測定する質量分析工
程と、を有することを特徴とする。
【００３４】この発明に係る化学物質の検出方法では、
所定の信号強度よりも高い信号強度を示す濃度で存在す
る不純物に対応する周波数のＳＷＩＦＴ波形の電圧振幅
を高くし、不純物の濃度が低い部分の周波数は電圧振幅
を低くしてある。このため、特に濃度の高い不純物を選
択的に除去できるので、濃度の低い不純物除去に要する
エネルギーを小さくできる。これによって、ＳＷＩＦＴ
に要するエネルギーが少なくて済み、また、電源装置も
小型にできるので、無闇に大きな電源を使用しなくとも
よく、経済的である。ここで、ＳＷＩＦＴ波形の電圧振
幅を高くする不純物は、少なくとも計測対象化学物質の
信号強度と同じ程度の信号強度を持つ不純物を対象とす
ることが好ましい。さらに少ない質量数存在する不純物
を対象としてもよいが、そうするとＳＷＩＦＴに要する
エネルギーが大きくなるため、上記計測対象化学物質の
信号強度の５割以上の信号強度を持つ不純物を対象とす
ることが好ましい。
所定の信号強度よりも高い信号強度を示す濃度で存在す
る不純物に対応する周波数のＳＷＩＦＴ波形の電圧振幅
を高くし、不純物の濃度が低い部分の周波数は電圧振幅
を低くしてある。このため、特に濃度の高い不純物を選
択的に除去できるので、濃度の低い不純物除去に要する
エネルギーを小さくできる。これによって、ＳＷＩＦＴ
に要するエネルギーが少なくて済み、また、電源装置も
小型にできるので、無闇に大きな電源を使用しなくとも
よく、経済的である。ここで、ＳＷＩＦＴ波形の電圧振
幅を高くする不純物は、少なくとも計測対象化学物質の
信号強度と同じ程度の信号強度を持つ不純物を対象とす
ることが好ましい。さらに少ない質量数存在する不純物
を対象としてもよいが、そうするとＳＷＩＦＴに要する
エネルギーが大きくなるため、上記計測対象化学物質の
信号強度の５割以上の信号強度を持つ不純物を対象とす
ることが好ましい。
【００３５】また、請求項１６に係る化学物質の検出方
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込め
るイオントラップ工程と、含まれる周波数が大きくなる
にしたがって電圧振幅を小さくしたＳＷＩＦＴ波形を前
記イオン群に与えて不純物を除去する不純物除去工程
と、前記検出対象化学物質またはこのフラグメントの質
量を測定する質量分析工程と、を有することを特徴とす
る。
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込め
るイオントラップ工程と、含まれる周波数が大きくなる
にしたがって電圧振幅を小さくしたＳＷＩＦＴ波形を前
記イオン群に与えて不純物を除去する不純物除去工程
と、前記検出対象化学物質またはこのフラグメントの質
量を測定する質量分析工程と、を有することを特徴とす
る。
【００３６】この発明に係る化学物質の検出方法は、質
量数の大きい不純物に対しては、質量数の小さい不純物
に与えるエネルギーと同程度のエネルギーを与えるよう
にしてある。一般に、イオントラップにおける軌道共鳴
周波数は質量数の関数であるが、質量数が大きくなるほ
ど、周波数は小さくなり、質量数間隔１に相当する周波
数間隔も狭くなる。一方、従来文献"Development of a
Capillary High-performance Liquid Chromatography T
andem Mass Spectrometry System Using SWIFTTechnolo
gy in an Ion Trap/Reflectron Time-of-flight Mass S
pectrometer"Rapid Communication in mass spectromet
ry, vol. 11 1739-1748(1997)などで一般に行われてい
るＳＷＩＦＴ波形の生成では、電圧振幅が一定の周波数
スペクトルを逆フーリエ変換により時間領域に変換する
ことによりＳＷＩＦＴ波形を生成している。この場合、
一定の周波数間隔で一定の電圧振幅の正弦波形の和の波
形を生成することになる。したがってこの場合、質量数
が大きいほど、質量数間隔１あたりの正弦波の数が少な
いため、質量数間隔１あたりのエネルギーは少ない。す
なわち、質量数が大きい分子に加えられるエネルギーは
相対的に小さくなってしまう。
量数の大きい不純物に対しては、質量数の小さい不純物
に与えるエネルギーと同程度のエネルギーを与えるよう
にしてある。一般に、イオントラップにおける軌道共鳴
周波数は質量数の関数であるが、質量数が大きくなるほ
ど、周波数は小さくなり、質量数間隔１に相当する周波
数間隔も狭くなる。一方、従来文献"Development of a
Capillary High-performance Liquid Chromatography T
andem Mass Spectrometry System Using SWIFTTechnolo
gy in an Ion Trap/Reflectron Time-of-flight Mass S
pectrometer"Rapid Communication in mass spectromet
ry, vol. 11 1739-1748(1997)などで一般に行われてい
るＳＷＩＦＴ波形の生成では、電圧振幅が一定の周波数
スペクトルを逆フーリエ変換により時間領域に変換する
ことによりＳＷＩＦＴ波形を生成している。この場合、
一定の周波数間隔で一定の電圧振幅の正弦波形の和の波
形を生成することになる。したがってこの場合、質量数
が大きいほど、質量数間隔１あたりの正弦波の数が少な
いため、質量数間隔１あたりのエネルギーは少ない。す
なわち、質量数が大きい分子に加えられるエネルギーは
相対的に小さくなってしまう。
【００３７】これに対し本発明では、相対的に小さくな
った分正弦波の電圧振幅を大きくして補正するため、質
量数の大きいイオンに対しても十分なエネルギーを与え
ることができるので、このような不純物でもより確実に
除去できる。また、質量数の小さいイオンには必要十分
な範囲でエネルギーを与えることができるので、エネル
ギーの使用効率を高くできる。さらに、無闇に大きな電
源装置も不要となるので、設置コストも低減できる。
った分正弦波の電圧振幅を大きくして補正するため、質
量数の大きいイオンに対しても十分なエネルギーを与え
ることができるので、このような不純物でもより確実に
除去できる。また、質量数の小さいイオンには必要十分
な範囲でエネルギーを与えることができるので、エネル
ギーの使用効率を高くできる。さらに、無闇に大きな電
源装置も不要となるので、設置コストも低減できる。
【００３８】また、請求項１７に係る化学物質の検出方
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込め
るイオントラップ工程と、ＳＷＩＦＴによる除去対象分
子の質量数に関わらず電圧振幅が一定の分布を持つＳＷ
ＩＦＴ波形を発生させる任意波形発生工程と、前記ＳＷ
ＩＦＴ波形を前記イオントラップ手段に閉じ込められて
いるイオン群に与えて前記不純物を除去した後に、前記
検出対象化学物質またはこのフラグメントの質量を測定
する質量分析工程と、を備えたことを特徴とする。
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込め
るイオントラップ工程と、ＳＷＩＦＴによる除去対象分
子の質量数に関わらず電圧振幅が一定の分布を持つＳＷ
ＩＦＴ波形を発生させる任意波形発生工程と、前記ＳＷ
ＩＦＴ波形を前記イオントラップ手段に閉じ込められて
いるイオン群に与えて前記不純物を除去した後に、前記
検出対象化学物質またはこのフラグメントの質量を測定
する質量分析工程と、を備えたことを特徴とする。
【００３９】この化学物質の検出方法は、周波数が小さ
くなるにしたがって電圧振幅を大きくしたＳＷＩＦＴ波
形の周波数スペクトルを、質量数を横軸として変換した
ときに質量数あたりの電圧振幅が略一定値になるになる
ようにしてある。このため、ＳＷＩＦＴによる除去の対
象とするどのような質量の分子に対しても略一定のエネ
ルギーを与えることができる。これによって、質量数の
大きいイオンに対しても十分なエネルギーを与えること
ができるので、このような不純物でもより確実に除去で
きる。また、質量数の小さいイオンには必要十分な範囲
でエネルギーを与えることができるので、エネルギーの
使用効率を高くできる。さらに、無闇に大きな電源装置
も不要となるので、設置コストも低減できる。
くなるにしたがって電圧振幅を大きくしたＳＷＩＦＴ波
形の周波数スペクトルを、質量数を横軸として変換した
ときに質量数あたりの電圧振幅が略一定値になるになる
ようにしてある。このため、ＳＷＩＦＴによる除去の対
象とするどのような質量の分子に対しても略一定のエネ
ルギーを与えることができる。これによって、質量数の
大きいイオンに対しても十分なエネルギーを与えること
ができるので、このような不純物でもより確実に除去で
きる。また、質量数の小さいイオンには必要十分な範囲
でエネルギーを与えることができるので、エネルギーの
使用効率を高くできる。さらに、無闇に大きな電源装置
も不要となるので、設置コストも低減できる。
【００４０】また、請求項１８に係る化学物質の検出方
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込め
るイオントラップ工程と、複数の検出対象化学物質の質
量数に対応する複数の周波数帯においては電圧振幅を与
えないＳＷＩＦＴ波形を前記イオン群に与えて不純物を
除去し、複数の検出対象化学物質を残す工程と、前記検
出対象化学物質またはこのフラグメントの質量を測定す
る質量分析工程と、を有することを特徴とする。
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込め
るイオントラップ工程と、複数の検出対象化学物質の質
量数に対応する複数の周波数帯においては電圧振幅を与
えないＳＷＩＦＴ波形を前記イオン群に与えて不純物を
除去し、複数の検出対象化学物質を残す工程と、前記検
出対象化学物質またはこのフラグメントの質量を測定す
る質量分析工程と、を有することを特徴とする。
【００４１】焼却炉の排ガス中に含まれるダイオキシン
類やその前駆体は極めて微量であるため、これらの検出
精度を高めることは焼却炉の燃焼条件をリアルタイムで
制御する場合には極めて重要である。この発明に係る化
学物質の検出方法は、複数の検出対象化学物質に対応す
る周波数帯においては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波
形を用いて不純物を除去する。そして、複数の検出対象
化学物質を質量分析手段で同時に検出する。このよう
に、複数の検出対象化学物質を同時に検出するので、例
えば、たとえ一つ一つの検出対象物質を検出する精度が
不十分であったとしても、複数物質のトータルとして、
ダイオキシン類との相関を求めたり燃焼状態を評価した
りすることにより精度の高い測定ができ、燃焼制御の精
度も高くできる。
類やその前駆体は極めて微量であるため、これらの検出
精度を高めることは焼却炉の燃焼条件をリアルタイムで
制御する場合には極めて重要である。この発明に係る化
学物質の検出方法は、複数の検出対象化学物質に対応す
る周波数帯においては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波
形を用いて不純物を除去する。そして、複数の検出対象
化学物質を質量分析手段で同時に検出する。このよう
に、複数の検出対象化学物質を同時に検出するので、例
えば、たとえ一つ一つの検出対象物質を検出する精度が
不十分であったとしても、複数物質のトータルとして、
ダイオキシン類との相関を求めたり燃焼状態を評価した
りすることにより精度の高い測定ができ、燃焼制御の精
度も高くできる。
【００４２】また、請求項１９に係る化学物質の検出方
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た複数の質量数が異なる検出対象化学物質のイオンを含
むイオン群を閉じ込めるイオントラップ工程と、複数の
検出対象化学物質の質量数に対応する複数の周波数帯に
おいては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波形を前記イオ
ン群に与えて不純物を除去し、複数の検出対象化学物質
を残す工程と、前記複数の検出対象化学物質のうち質量
数が小さい検出対象化学物質から順にフラグメント化す
るフラグメント化工程と、前記検出対象化学物質または
このフラグメントの質量を測定する質量分析工程と、を
有することを特徴とする。
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た複数の質量数が異なる検出対象化学物質のイオンを含
むイオン群を閉じ込めるイオントラップ工程と、複数の
検出対象化学物質の質量数に対応する複数の周波数帯に
おいては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波形を前記イオ
ン群に与えて不純物を除去し、複数の検出対象化学物質
を残す工程と、前記複数の検出対象化学物質のうち質量
数が小さい検出対象化学物質から順にフラグメント化す
るフラグメント化工程と、前記検出対象化学物質または
このフラグメントの質量を測定する質量分析工程と、を
有することを特徴とする。
【００４３】この化学物質の検出方法では、複数存在す
る検出対象化学物質のうち質量数の小さい検出対象化学
物質から順にフラグメント化するようにしてある。この
ため、質量数の小さい検出対象化学物質のフラグメント
化によって、この検出対象化学物質よりも質量数の大き
い物質のフラグメントが壊れないようにできる。これに
よって、複数の検出対象化学物質をすべて検出できるの
で、質量分析における感度を高くして、より精度の高い
測定ができる。
る検出対象化学物質のうち質量数の小さい検出対象化学
物質から順にフラグメント化するようにしてある。この
ため、質量数の小さい検出対象化学物質のフラグメント
化によって、この検出対象化学物質よりも質量数の大き
い物質のフラグメントが壊れないようにできる。これに
よって、複数の検出対象化学物質をすべて検出できるの
で、質量分析における感度を高くして、より精度の高い
測定ができる。
【００４４】また、請求項２０に係る化学物質の検出方
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た複数の質量数が異なる検出対象化学物質のイオンを含
むイオン群を閉じ込めるイオントラップ工程と、複数の
検出対象化学物質の質量数に対応する複数の周波数帯に
おいては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波形を前記イオ
ン群に与えて不純物を除去し、複数の検出対象化学物質
を残す工程と、前記検出対象化学物質の同位体のうち少
なくとも２種類の同位体に対応する周波数を含むＴＩＣ
ＫＬＥ波形を与えて、当該検出対象化学物質の同位体の
うち少なくとも２種類をフラグメント化するフラグメン
ト化工程と、前記検出対象化学物質またはこのフラグメ
ントの質量を測定する質量分析工程と、を有することを
特徴とする。
法は、電界、磁界その他の手段によって、イオン化され
た複数の質量数が異なる検出対象化学物質のイオンを含
むイオン群を閉じ込めるイオントラップ工程と、複数の
検出対象化学物質の質量数に対応する複数の周波数帯に
おいては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波形を前記イオ
ン群に与えて不純物を除去し、複数の検出対象化学物質
を残す工程と、前記検出対象化学物質の同位体のうち少
なくとも２種類の同位体に対応する周波数を含むＴＩＣ
ＫＬＥ波形を与えて、当該検出対象化学物質の同位体の
うち少なくとも２種類をフラグメント化するフラグメン
ト化工程と、前記検出対象化学物質またはこのフラグメ
ントの質量を測定する質量分析工程と、を有することを
特徴とする。
【００４５】この化学物質の検出方法は、検出対象化学
物質の同位体のうち少なくとも２種類の同位体に対応す
る周波数を含むＴＩＣＫＬＥ波形を与えて、検出対象化
学物質の同位体のうち少なくとも２種類をフラグメント
化し、質量分析に供する。このように、質量分析におい
ては複数の同位体を使用するので、排ガス中に極微量し
かダイオキシン類やその前駆体が存在しない場合でも、
検出精度を高くできる。また、焼却炉の燃焼制御に使用
した場合には制御の精度も高くできる。
物質の同位体のうち少なくとも２種類の同位体に対応す
る周波数を含むＴＩＣＫＬＥ波形を与えて、検出対象化
学物質の同位体のうち少なくとも２種類をフラグメント
化し、質量分析に供する。このように、質量分析におい
ては複数の同位体を使用するので、排ガス中に極微量し
かダイオキシン類やその前駆体が存在しない場合でも、
検出精度を高くできる。また、焼却炉の燃焼制御に使用
した場合には制御の精度も高くできる。
【００４６】また、請求項２１に係る化学物質の検出方
法は、上記化学物質の検出方法において、上記質量分析
工程においては、検出対象化学物質から生成されるフラ
グメントの同位体のうち少なくとも２種類を計測対象と
することを特徴とする。
法は、上記化学物質の検出方法において、上記質量分析
工程においては、検出対象化学物質から生成されるフラ
グメントの同位体のうち少なくとも２種類を計測対象と
することを特徴とする。
【００４７】この化学物質の検出方法は、検出対象化学
物質から生成されるフラグメントの同位体のうち少なく
とも２種類を質量分析の対象とする。このように、質量
分析においては複数のフラグメントの同位体を使用する
ので、排ガス中に極微量しかダイオキシン類やその前駆
体が存在しない場合でも、検出精度を高くできる。ま
た、焼却炉の燃焼制御に使用した場合には制御の精度も
高くできる。
物質から生成されるフラグメントの同位体のうち少なく
とも２種類を質量分析の対象とする。このように、質量
分析においては複数のフラグメントの同位体を使用する
ので、排ガス中に極微量しかダイオキシン類やその前駆
体が存在しない場合でも、検出精度を高くできる。ま
た、焼却炉の燃焼制御に使用した場合には制御の精度も
高くできる。
【００４８】また、請求項２２に記載の化学物質の検出
方法は、上記化学物質の検出方法において、さらに、上
記イオントラップ工程の前に、検出対象化学物質のイオ
ン化ポテンシャルよりも大きく、当該イオン化ポテンシ
ャルと前記検出対象化学物質のイオンの解離エネルギー
との和よりも小さいエネルギーを当該検出対象化学物質
に与え、この検出対象化学物質をイオン化するイオン化
工程を有することを特徴とする。
方法は、上記化学物質の検出方法において、さらに、上
記イオントラップ工程の前に、検出対象化学物質のイオ
ン化ポテンシャルよりも大きく、当該イオン化ポテンシ
ャルと前記検出対象化学物質のイオンの解離エネルギー
との和よりも小さいエネルギーを当該検出対象化学物質
に与え、この検出対象化学物質をイオン化するイオン化
工程を有することを特徴とする。
【００４９】また、請求項２３に記載の化学物質の検出
方法は、上記イオン化工程は、イオン化ポテンシャルよ
りも高く当該イオン化ポテンシャルに４ｅＶを加算した
値以下のエネルギーを前記検出対象化学物質に与えるこ
とを特徴とする。
方法は、上記イオン化工程は、イオン化ポテンシャルよ
りも高く当該イオン化ポテンシャルに４ｅＶを加算した
値以下のエネルギーを前記検出対象化学物質に与えるこ
とを特徴とする。
【００５０】これらの発明に係る化学物質の検出方法
は、検出対象化学物質のイオン化ポテンシャルよりも大
きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検出対象化学物
質のイオンの解離エネルギーとの和よりも小さいエネル
ギーを当該検出対象化学物質に与え、この検出対象化学
物質をイオン化する。このため、余計なフラグメントを
生成せず、残すべき検出対象化学物質も壊さないで済む
ので質量分析における検出感度を高くできる。したがっ
て、上記化学物質の検出方法で奏される作用・効果と相
まって、さらに質量分析手段における検出感度を向上さ
せて、精度の高い測定ができる。そして、焼却炉の燃焼
制御においても、より緻密に制御できる。さらに、ＳＷ
ＩＦＴ電圧を低く抑えることができるので、無闇に大き
な電源を用意する必要はなく、装置の製造コストをより
抑えることができる。
は、検出対象化学物質のイオン化ポテンシャルよりも大
きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検出対象化学物
質のイオンの解離エネルギーとの和よりも小さいエネル
ギーを当該検出対象化学物質に与え、この検出対象化学
物質をイオン化する。このため、余計なフラグメントを
生成せず、残すべき検出対象化学物質も壊さないで済む
ので質量分析における検出感度を高くできる。したがっ
て、上記化学物質の検出方法で奏される作用・効果と相
まって、さらに質量分析手段における検出感度を向上さ
せて、精度の高い測定ができる。そして、焼却炉の燃焼
制御においても、より緻密に制御できる。さらに、ＳＷ
ＩＦＴ電圧を低く抑えることができるので、無闇に大き
な電源を用意する必要はなく、装置の製造コストをより
抑えることができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。また、下記実施の形
態における構成要素には、当業者が容易に想定できるも
の或いは実質的に同一のものが含まれる。また、下記実
施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定で
きるものが含まれるものとする。
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。また、下記実施の形
態における構成要素には、当業者が容易に想定できるも
の或いは実質的に同一のものが含まれる。また、下記実
施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定で
きるものが含まれるものとする。
【００５２】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１に係る化学物質の検出装置を示す説明図であ
る。この化学物質の検出装置１００は、イオン化室１
と、ガス導入装置２と、イオン化手段である真空紫外光
ランプ３と、質量分析手段である飛行時間型の質量分析
計４とを備えている。イオン化室１にはイオントラップ
手段であるＲＦ（Radio Frequency：高周波）リングを
備えたＲＦイオントラップ装置１０が備えられている。
これは、内部に形成される高周波電界によって、イオン
化された排ガス中の検出対象化学物質をトラップ１１内
に閉じ込めておく。
の形態１に係る化学物質の検出装置を示す説明図であ
る。この化学物質の検出装置１００は、イオン化室１
と、ガス導入装置２と、イオン化手段である真空紫外光
ランプ３と、質量分析手段である飛行時間型の質量分析
計４とを備えている。イオン化室１にはイオントラップ
手段であるＲＦ（Radio Frequency：高周波）リングを
備えたＲＦイオントラップ装置１０が備えられている。
これは、内部に形成される高周波電界によって、イオン
化された排ガス中の検出対象化学物質をトラップ１１内
に閉じ込めておく。
【００５３】手段には電界や磁界その他の電磁気学的力
によってイオンを内部に閉じ込めるものが使用できる。
そして、電界や磁界等はそれぞれ単独で使用してもよ
く、またこれらを適宜組み合わせて使用してもよい。こ
のようなイオントラップ手段としてはいくつかの種類が
知られており、中でも高周波電界が内部に形成される上
記ＲＦイオントラップ装置１１は取り扱いが比較的容易
であるため好ましい。また、他のイオントラップ手段と
しては、このＲＦ型の他、直流電圧と静磁場とによるペ
ニング（Penning）トラップを使用することもできる。
によってイオンを内部に閉じ込めるものが使用できる。
そして、電界や磁界等はそれぞれ単独で使用してもよ
く、またこれらを適宜組み合わせて使用してもよい。こ
のようなイオントラップ手段としてはいくつかの種類が
知られており、中でも高周波電界が内部に形成される上
記ＲＦイオントラップ装置１１は取り扱いが比較的容易
であるため好ましい。また、他のイオントラップ手段と
しては、このＲＦ型の他、直流電圧と静磁場とによるペ
ニング（Penning）トラップを使用することもできる。
【００５４】イオントラップ手段であるＲＦイオントラ
ップ装置１０は、第一エンドキャップ１２と第二エンド
キャップ１３とＲＦリング１４とから構成されており、
三次元四重極型である。図１に示すように、ＲＦリング
１４は、第一エンドキャップ１２と第二エンドキャップ
１３との内部に配置されている。また、ＲＦリング１４
にはトラップ電圧を印加するための高周波電源装置２１
が接続されており、ＲＦリング１４にトラップ電圧とし
て高周波電圧を印加する。この高周波によって、イオン
化された排ガス中の検出対象化学物質その他の物質がト
ラップ１１内に閉じ込められる。また、第一および第二
エンドキャップ１２および１３には任意波形発生手段で
ある任意波形発生装置２０が接続されており、後述する
ＳＷＩＦＴおよびＴＩＣＫＬＥ時には両エンドキャップ
間に特定の周波数を持つ電圧を印加する。
ップ装置１０は、第一エンドキャップ１２と第二エンド
キャップ１３とＲＦリング１４とから構成されており、
三次元四重極型である。図１に示すように、ＲＦリング
１４は、第一エンドキャップ１２と第二エンドキャップ
１３との内部に配置されている。また、ＲＦリング１４
にはトラップ電圧を印加するための高周波電源装置２１
が接続されており、ＲＦリング１４にトラップ電圧とし
て高周波電圧を印加する。この高周波によって、イオン
化された排ガス中の検出対象化学物質その他の物質がト
ラップ１１内に閉じ込められる。また、第一および第二
エンドキャップ１２および１３には任意波形発生手段で
ある任意波形発生装置２０が接続されており、後述する
ＳＷＩＦＴおよびＴＩＣＫＬＥ時には両エンドキャップ
間に特定の周波数を持つ電圧を印加する。
【００５５】ガス導入装置２にはガス噴射管５が備えら
れており、ガス噴射管５は、パルスバルブのようなオリ
フィスを用いた開閉弁あるいはキャピラリ管により形成
されている。ガス噴射管５に導入された焼却炉等の排ガ
スＧｓはイオン化室１に導入される。ガス噴射管５の周
囲にはヒータ６が設けられている。ヒータ６は検出対象
化学物質がガス噴射管５の内壁に付着することを防止す
るための加熱装置である。
れており、ガス噴射管５は、パルスバルブのようなオリ
フィスを用いた開閉弁あるいはキャピラリ管により形成
されている。ガス噴射管５に導入された焼却炉等の排ガ
スＧｓはイオン化室１に導入される。ガス噴射管５の周
囲にはヒータ６が設けられている。ヒータ６は検出対象
化学物質がガス噴射管５の内壁に付着することを防止す
るための加熱装置である。
【００５６】イオン化室１は、検出対象化学物質にエネ
ルギーを与えてイオン化するためのイオン化手段として
真空紫外光ランプ３を備えている。真空紫外光ランプ３
は、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の希ガスや、Ｈ2、Ｏ2、Ｃｌ2
等をＡｒ、Ｈｅに添加したガスの放電により真空紫外光
Ｌを発生する。本実施の形態においては、１２１．６ｎ
ｍの波長を持つ、水素プラズマからのＬｙｍａｎ α光
を用いている。
ルギーを与えてイオン化するためのイオン化手段として
真空紫外光ランプ３を備えている。真空紫外光ランプ３
は、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の希ガスや、Ｈ2、Ｏ2、Ｃｌ2
等をＡｒ、Ｈｅに添加したガスの放電により真空紫外光
Ｌを発生する。本実施の形態においては、１２１．６ｎ
ｍの波長を持つ、水素プラズマからのＬｙｍａｎ α光
を用いている。
【００５７】真空紫外光ランプ３は、放電するガスの種
類を変えることで、発生する真空紫外光の光子エネルギ
ー量を変えることができる。このため、検出対象化学物
質のイオン化ポテンシャルに合わせて、これよりも大き
く検出対象化学物質を解離させない程度の光子エネルギ
ーを与えることができる。これによって、光子エネルギ
ー量より高いイオン化ポテンシャルを持つ混在物質のイ
オン化を阻止すると共に、検出対象化学物質のフラグメ
ント化を抑制することができる。
類を変えることで、発生する真空紫外光の光子エネルギ
ー量を変えることができる。このため、検出対象化学物
質のイオン化ポテンシャルに合わせて、これよりも大き
く検出対象化学物質を解離させない程度の光子エネルギ
ーを与えることができる。これによって、光子エネルギ
ー量より高いイオン化ポテンシャルを持つ混在物質のイ
オン化を阻止すると共に、検出対象化学物質のフラグメ
ント化を抑制することができる。
【００５８】また、イオン化手段は、真空紫外光ランプ
３に代えて、レーザーあるいはその高調波を用いること
もできる。この場合、波長可変レーザーを使用すること
により、発生する光子エネルギー量を変化させること
で、イオン化する物質を選別することができる。波長可
変レーザーには、周知のものを用いることができる。な
お、この発明には５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の波長を
もつ真空紫外光が適用でき、より好ましくは１００ｎｍ
以上２００ｎｍであり、不要なフラグメント発生をより
少なく抑える観点からは１１２ｎｍ以上１３８ｎｍの範
囲が望ましい。
３に代えて、レーザーあるいはその高調波を用いること
もできる。この場合、波長可変レーザーを使用すること
により、発生する光子エネルギー量を変化させること
で、イオン化する物質を選別することができる。波長可
変レーザーには、周知のものを用いることができる。な
お、この発明には５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の波長を
もつ真空紫外光が適用でき、より好ましくは１００ｎｍ
以上２００ｎｍであり、不要なフラグメント発生をより
少なく抑える観点からは１１２ｎｍ以上１３８ｎｍの範
囲が望ましい。
【００５９】さらに、検出対象化学物質にエネルギーを
与えてイオン化する手段としては、真空紫外光の波長を
持つレーザー、エキシマランプを使用してもよい。ま
た、例えばＨｅイオン等のイオンを粒子加速器で打ち出
して、イオン化室１内のサンプルガス中に含まれる検出
対象化学物質に衝突させてもよい。さらに、電子ビーム
をセクターで分離して１０ｅＶ程度のエネルギーを持つ
ものを取り出し、イオン化室１内の排ガス中に含まれる
検出対象化学物質に衝突させてもよい。
与えてイオン化する手段としては、真空紫外光の波長を
持つレーザー、エキシマランプを使用してもよい。ま
た、例えばＨｅイオン等のイオンを粒子加速器で打ち出
して、イオン化室１内のサンプルガス中に含まれる検出
対象化学物質に衝突させてもよい。さらに、電子ビーム
をセクターで分離して１０ｅＶ程度のエネルギーを持つ
ものを取り出し、イオン化室１内の排ガス中に含まれる
検出対象化学物質に衝突させてもよい。
【００６０】質量分析手段である飛行時間型の質量分析
計４は、イオン化室１内でイオン化された排ガス中の検
出対象化学物質のイオンについて、その質量を測定する
ことで検出対象化学物質を特定する。イオン化された検
出対象化学物質は、上記ＲＦイオントラップ装置１０の
第二エンドキャップ１３にパルス状の引出し電圧を印加
することによって質量分析計４に導入され、質量分析計
４内を飛行する。飛行したイオンはイオン検出器３０に
よって検出され、ここで検出された信号はプリアンプ３
１によって増幅された後、データ処理装置３２に取り込
まれデータ処理される。なお、本実施の形態において
は、イオン検出器にマイクロチャネルプレートが用いら
れており、イオンの検出感度を高めている。質量分析計
４はその飛行時間を測定する。飛行時間と飛行物質の質
量との間には高度の対応関係があるので、飛行時間から
飛行物質の質量を検出し、この質量から物質を同定する
のである。
計４は、イオン化室１内でイオン化された排ガス中の検
出対象化学物質のイオンについて、その質量を測定する
ことで検出対象化学物質を特定する。イオン化された検
出対象化学物質は、上記ＲＦイオントラップ装置１０の
第二エンドキャップ１３にパルス状の引出し電圧を印加
することによって質量分析計４に導入され、質量分析計
４内を飛行する。飛行したイオンはイオン検出器３０に
よって検出され、ここで検出された信号はプリアンプ３
１によって増幅された後、データ処理装置３２に取り込
まれデータ処理される。なお、本実施の形態において
は、イオン検出器にマイクロチャネルプレートが用いら
れており、イオンの検出感度を高めている。質量分析計
４はその飛行時間を測定する。飛行時間と飛行物質の質
量との間には高度の対応関係があるので、飛行時間から
飛行物質の質量を検出し、この質量から物質を同定する
のである。
【００６１】つぎに、図２を用いてこの化学物質の検出
装置１００を用いて排ガス中の検出対象である前駆体を
検出する手順について説明する。ここで、図２は、この
発明の実施の形態１に係る化学物質の検出方法を示すフ
ローチャートである。まず、イオン化室１に焼却炉の排
ガスＧｓを導入する（ステップＳ１０１）。つぎに、真
空紫外光ランプ３からイオン化室１内に導入された排ガ
スＧｓに対して真空紫外光Ｌを照射し、排ガスＧｓが真
空紫外光Ｌから光子エネルギーを受け取ってイオン化さ
れる（ステップＳ１０２）。ここで、検査対象物質であ
る前駆体のイオン化ポテンシャルは８．５〜１０．０ｅ
Ｖの範囲である。また、上述したように、本実施の形態
で使用する真空紫外光は１２１．６ｎｍの波長を持って
おり、その光子エネルギーは１０．１ｅＶである。この
ように、前駆体のイオン化ポテンシャルよりもやや大き
い程度のエネルギーを与えるため、余分なエネルギーを
前駆体に与えないで前駆体をイオン化できる。
装置１００を用いて排ガス中の検出対象である前駆体を
検出する手順について説明する。ここで、図２は、この
発明の実施の形態１に係る化学物質の検出方法を示すフ
ローチャートである。まず、イオン化室１に焼却炉の排
ガスＧｓを導入する（ステップＳ１０１）。つぎに、真
空紫外光ランプ３からイオン化室１内に導入された排ガ
スＧｓに対して真空紫外光Ｌを照射し、排ガスＧｓが真
空紫外光Ｌから光子エネルギーを受け取ってイオン化さ
れる（ステップＳ１０２）。ここで、検査対象物質であ
る前駆体のイオン化ポテンシャルは８．５〜１０．０ｅ
Ｖの範囲である。また、上述したように、本実施の形態
で使用する真空紫外光は１２１．６ｎｍの波長を持って
おり、その光子エネルギーは１０．１ｅＶである。この
ように、前駆体のイオン化ポテンシャルよりもやや大き
い程度のエネルギーを与えるため、余分なエネルギーを
前駆体に与えないで前駆体をイオン化できる。
【００６２】その結果、イオン化した検出対象化学物質
である前駆体を効率よく計測できるようになった。これ
は、真空紫外光によるイオン化においてはフラグメント
の発生が非常に少ないため、イオン化した前駆体のほと
んどすべてを質量分析計４の測定対象とすることができ
るからである。特に、焼却炉からの排ガス中には極めて
微量の前駆体しか存在しないため、この効果は大きい。
また、トラップ１１のトラップ効率低下を抑えることが
できる。ここで、フラグメント化したイオンが多い場合
には、トラップ１１内に閉じ込められているイオンによ
って生ずるイオンの作るポテンシャルがトラップのポテ
ンシャルを打ち消すように作用する。しかし、この真空
紫外光によるイオン化では、余分なフラグメントイオン
の発生を極めて小さく抑えることができるので、イオン
トラップ装置１１のトラップ効率低下を小さくすること
ができる。
である前駆体を効率よく計測できるようになった。これ
は、真空紫外光によるイオン化においてはフラグメント
の発生が非常に少ないため、イオン化した前駆体のほと
んどすべてを質量分析計４の測定対象とすることができ
るからである。特に、焼却炉からの排ガス中には極めて
微量の前駆体しか存在しないため、この効果は大きい。
また、トラップ１１のトラップ効率低下を抑えることが
できる。ここで、フラグメント化したイオンが多い場合
には、トラップ１１内に閉じ込められているイオンによ
って生ずるイオンの作るポテンシャルがトラップのポテ
ンシャルを打ち消すように作用する。しかし、この真空
紫外光によるイオン化では、余分なフラグメントイオン
の発生を極めて小さく抑えることができるので、イオン
トラップ装置１１のトラップ効率低下を小さくすること
ができる。
【００６３】さらに、つぎに説明するＳＷＩＦＴ電圧を
低く抑えることができる。ここで、ＳＷＩＦＴとは、不
純物を除去するために特定の周波数を持つ電圧波形をト
ラップ１１の第一エンドキャップ１２と第二エンドキャ
ップ１３間に与えることによってイオンの軌道を変える
操作をいう。フラグメントの発生が多いイオン化方法に
おいては、ＳＷＩＦＴの過程で除去しておくべき質量数
に、検出対象化学物質である前駆体、あるいは他の物質
を親分子とする大量のフラグメントが発生してしまう。
これをＳＷＩＦＴで除去するためには非常に大きな電圧
を必要とするため、出力の大きなＳＷＩＦＴ電圧発生装
置（任意波形発生器）が必要である。一方、ＳＷＩＦＴ
電圧を大きくすると、壊したい質量数以外の質量数を持
つ分子も壊してしまうので、残したい前駆体も壊してし
まう。その結果、質量分析においては分析精度の低下を
招いてしまう。
低く抑えることができる。ここで、ＳＷＩＦＴとは、不
純物を除去するために特定の周波数を持つ電圧波形をト
ラップ１１の第一エンドキャップ１２と第二エンドキャ
ップ１３間に与えることによってイオンの軌道を変える
操作をいう。フラグメントの発生が多いイオン化方法に
おいては、ＳＷＩＦＴの過程で除去しておくべき質量数
に、検出対象化学物質である前駆体、あるいは他の物質
を親分子とする大量のフラグメントが発生してしまう。
これをＳＷＩＦＴで除去するためには非常に大きな電圧
を必要とするため、出力の大きなＳＷＩＦＴ電圧発生装
置（任意波形発生器）が必要である。一方、ＳＷＩＦＴ
電圧を大きくすると、壊したい質量数以外の質量数を持
つ分子も壊してしまうので、残したい前駆体も壊してし
まう。その結果、質量分析においては分析精度の低下を
招いてしまう。
【００６４】この発明に係るイオン化においてはフラグ
メントの発生が非常に少ないため、ＳＷＩＦＴの過程で
除去すべきフラグメントも極めて少なくなる。その結
果、ＳＷＩＦＴ電圧を低く抑え、且つ残すべき前駆体も
壊さないで済むので、上記問題点はほとんど回避でき
る。また、ＳＷＩＦＴ後に残った親分子へ後述するＴＩ
ＣＫＬＥをかける場合やＣＯＯＬＩＮＧしたりする場合
にも、フラグメントの多いイオン化方法では種々の親分
子からフラグメントが発生してしまう。その結果、目的
とする前駆体以外のフラグメントが不純物として含まれ
る結果、質量分析の精度低下を引き起こしていた。しか
し、この発明に係るイオン化方法によれば、イオン化の
際に発生するフラグメントが極めて少ないため、この問
題点もほとんど回避できる。
メントの発生が非常に少ないため、ＳＷＩＦＴの過程で
除去すべきフラグメントも極めて少なくなる。その結
果、ＳＷＩＦＴ電圧を低く抑え、且つ残すべき前駆体も
壊さないで済むので、上記問題点はほとんど回避でき
る。また、ＳＷＩＦＴ後に残った親分子へ後述するＴＩ
ＣＫＬＥをかける場合やＣＯＯＬＩＮＧしたりする場合
にも、フラグメントの多いイオン化方法では種々の親分
子からフラグメントが発生してしまう。その結果、目的
とする前駆体以外のフラグメントが不純物として含まれ
る結果、質量分析の精度低下を引き起こしていた。しか
し、この発明に係るイオン化方法によれば、イオン化の
際に発生するフラグメントが極めて少ないため、この問
題点もほとんど回避できる。
【００６５】つぎにＳＷＩＦＴについて説明する。これ
は、排ガス中に存在している検出対象化学物質以外の不
要物質を除去するための操作である。このために、ＲＦ
イオントラップ装置１０の第一エンドキャップ１２と第
二エンドキャップ１３との間に、任意波形発生装置２０
によって取り除きたい物質の軌道共鳴周波数に対応した
広域帯の周波数で電圧を印加する。これによって、この
発明に係る不純物除去手段を形成している。なお、この
広域帯の周波数からは、検出対象化学物質の質量数の周
波数に対応する軌道共鳴周波数は除かれている。これに
よって、取り除きたい物質は大きな振幅で振られること
になり、ＲＦイオントラップ装置１０の壁に衝突して電
荷を失ってイオンとしては存在しなくなる。検出対象化
学物質はＲＦリング１４に印加されるトラップ電圧によ
って、トラップ１１内に閉じ込められたままである。こ
のような操作をＳＷＩＦＴといい、この操作によって検
出対象化学物質以外の不純物を取り除くことができる
（ステップＳ１０３）。
は、排ガス中に存在している検出対象化学物質以外の不
要物質を除去するための操作である。このために、ＲＦ
イオントラップ装置１０の第一エンドキャップ１２と第
二エンドキャップ１３との間に、任意波形発生装置２０
によって取り除きたい物質の軌道共鳴周波数に対応した
広域帯の周波数で電圧を印加する。これによって、この
発明に係る不純物除去手段を形成している。なお、この
広域帯の周波数からは、検出対象化学物質の質量数の周
波数に対応する軌道共鳴周波数は除かれている。これに
よって、取り除きたい物質は大きな振幅で振られること
になり、ＲＦイオントラップ装置１０の壁に衝突して電
荷を失ってイオンとしては存在しなくなる。検出対象化
学物質はＲＦリング１４に印加されるトラップ電圧によ
って、トラップ１１内に閉じ込められたままである。こ
のような操作をＳＷＩＦＴといい、この操作によって検
出対象化学物質以外の不純物を取り除くことができる
（ステップＳ１０３）。
【００６６】つぎにＴＩＣＫＬＥについて説明する。Ｔ
ＩＣＫＬＥは検出対象化学物質をフラグメント化させ
て、検出対象化学物質と質量数が近似する不純物と検出
対象化学物質とを分離する操作である。そして、親分子
である検出対象化学物質の分子から生成されたフラグメ
ントの質量数を測定することで、検出対象化学物質を特
定する。また、当該フラグメントの量を測定すれば、検
出対象化学物質の濃度も求めることができる。ＴＩＣＫ
ＬＥは、上述したＳＷＩＦＴとは異なり、親分子である
検出対象化学物質の軌道共鳴周波数に対応する周波数で
第一エンドキャップ１２と第二エンドキャップ１３との
間に電圧を印加する。このときには、任意波形発生装置
２０によって前記エンドキャップ間に前記周波数の電圧
を印加する。これによって、本発明に係るフラグメント
化手段を構成する。そして、検出対象化学物質のイオン
をトラップ１１内に共存する他の物質と衝突させて、検
出対象化学物質をフラグメント化する。これによってＴ
ＩＣＫＬＥによるフラグメント化が完了する（ステップ
Ｓ１０４）。
ＩＣＫＬＥは検出対象化学物質をフラグメント化させ
て、検出対象化学物質と質量数が近似する不純物と検出
対象化学物質とを分離する操作である。そして、親分子
である検出対象化学物質の分子から生成されたフラグメ
ントの質量数を測定することで、検出対象化学物質を特
定する。また、当該フラグメントの量を測定すれば、検
出対象化学物質の濃度も求めることができる。ＴＩＣＫ
ＬＥは、上述したＳＷＩＦＴとは異なり、親分子である
検出対象化学物質の軌道共鳴周波数に対応する周波数で
第一エンドキャップ１２と第二エンドキャップ１３との
間に電圧を印加する。このときには、任意波形発生装置
２０によって前記エンドキャップ間に前記周波数の電圧
を印加する。これによって、本発明に係るフラグメント
化手段を構成する。そして、検出対象化学物質のイオン
をトラップ１１内に共存する他の物質と衝突させて、検
出対象化学物質をフラグメント化する。これによってＴ
ＩＣＫＬＥによるフラグメント化が完了する（ステップ
Ｓ１０４）。
【００６７】ＴＩＣＫＬＥによるフラグメント化が完了
したら、ＲＦリング１４に対する電圧の印加を止めて、
第二エンドキャップ１３にパルス状の引出し電圧を印加
することによって、フラグメント化された検出対象化学
物質のイオンを質量分析計４側に引き出す（ステップＳ
１０５）。この検出対象化学物質のイオンは質量分析計
４内を飛行し、質量分析計４によってその飛行時間が測
定される。上述したとおり、飛行時間と飛行物質の質量
との間には高度の対応関係があるので、飛行時間から飛
行物質の質量を検出し、この質量から物質を同定して
（ステップＳ１０６）、測定が終了する(ステップＳ１
０７)。
したら、ＲＦリング１４に対する電圧の印加を止めて、
第二エンドキャップ１３にパルス状の引出し電圧を印加
することによって、フラグメント化された検出対象化学
物質のイオンを質量分析計４側に引き出す（ステップＳ
１０５）。この検出対象化学物質のイオンは質量分析計
４内を飛行し、質量分析計４によってその飛行時間が測
定される。上述したとおり、飛行時間と飛行物質の質量
との間には高度の対応関係があるので、飛行時間から飛
行物質の質量を検出し、この質量から物質を同定して
（ステップＳ１０６）、測定が終了する(ステップＳ１
０７)。
【００６８】この実施の形態で使用する飛行時間型の質
量分析計は、数１０μ秒で一回の計測が完了するため、
計測時間が非常に早く、応答性に優れるという利点があ
る。このため、特に、実際のプラントにおいてリアルタ
イムで燃焼条件を制御する際に好適である。なお、他の
質量分析手段としては、電場型、ＲＦコイル型等の質量
分析手段も使用できる。特にＲＦコイル型はトラップ１
１の出口にイオン検出器を設けるだけでよいので、簡単
な構造で質量分析器を構成できる。
量分析計は、数１０μ秒で一回の計測が完了するため、
計測時間が非常に早く、応答性に優れるという利点があ
る。このため、特に、実際のプラントにおいてリアルタ
イムで燃焼条件を制御する際に好適である。なお、他の
質量分析手段としては、電場型、ＲＦコイル型等の質量
分析手段も使用できる。特にＲＦコイル型はトラップ１
１の出口にイオン検出器を設けるだけでよいので、簡単
な構造で質量分析器を構成できる。
【００６９】（実施の形態２）この発明に係る化学物質
の検出装置１００は、トラップ１１内へ導入した排ガス
に真空紫外光を直接照射することで、計測対象物質をイ
オン化する。そして、これにＳＷＩＦＴおよびＴＩＣＫ
ＬＥをかけて計測対象物質のイオンをフラグメント化す
る。このため、これまでのイオン化と同じ条件ではＳＷ
ＩＦＴやフラグメント化が必ずしも成功しない場合があ
る。そこで、ここでは、ＳＷＩＦＴおよびＴＩＣＫＬＥ
の条件について説明する。図３は、トラップ周波数を一
定とした場合におけるＲＦ電圧に対するイオン信号強度
分布を示した説明図である。また、図４は、ＲＦ電圧を
一定とした場合におけるＲＦ周波数に対するイオン信号
強度分布を示した説明図である。
の検出装置１００は、トラップ１１内へ導入した排ガス
に真空紫外光を直接照射することで、計測対象物質をイ
オン化する。そして、これにＳＷＩＦＴおよびＴＩＣＫ
ＬＥをかけて計測対象物質のイオンをフラグメント化す
る。このため、これまでのイオン化と同じ条件ではＳＷ
ＩＦＴやフラグメント化が必ずしも成功しない場合があ
る。そこで、ここでは、ＳＷＩＦＴおよびＴＩＣＫＬＥ
の条件について説明する。図３は、トラップ周波数を一
定とした場合におけるＲＦ電圧に対するイオン信号強度
分布を示した説明図である。また、図４は、ＲＦ電圧を
一定とした場合におけるＲＦ周波数に対するイオン信号
強度分布を示した説明図である。
【００７０】これまで用いられてきた真空紫外光以外と
の組み合わせによるイオン化では、トラップ１１の外部
で検出対象化学物質をイオン化していた。そして、検出
対象化学物質をフラグメント化するときには、外部から
不活性ガスや窒素ガス等の衝突ガスをトラップ１１内に
供給して、検出対象化学物質をフラグメント化してい
た。したがって、被測定ガスである排ガスに含まれる水
蒸気や酸素等の大気成分はトラップ１１内にほとんど存
在していなかった。このため、図３（ａ）や図４（ａ）
に示すようなイオン信号強度分布を示していた。
の組み合わせによるイオン化では、トラップ１１の外部
で検出対象化学物質をイオン化していた。そして、検出
対象化学物質をフラグメント化するときには、外部から
不活性ガスや窒素ガス等の衝突ガスをトラップ１１内に
供給して、検出対象化学物質をフラグメント化してい
た。したがって、被測定ガスである排ガスに含まれる水
蒸気や酸素等の大気成分はトラップ１１内にほとんど存
在していなかった。このため、図３（ａ）や図４（ａ）
に示すようなイオン信号強度分布を示していた。
【００７１】しかし、この発明に係るイオン化方法で
は、トラップ１１内に導入した排ガスに真空紫外光を直
接照射して検出対象化学物質をイオン化する。したがっ
て、トラップ１１内には排ガス中に存在する水蒸気や酸
素等の大気成分が存在することになる。このような水蒸
気や酸素等の大気成分分子が検出対象化学物質と共存す
る環境下で、後述するＴＩＣＫＬＥ電圧を印加して検出
対象化学物質をフラグメント化すると、フラグメントが
トラップできない条件が発生することがある。例えば、
ＲＦ電圧が１５００Ｖを超えると、もはやフラグメント
はトラップできない（図３（ｂ））。また、ＲＦ周波数
が１．０ＭＨｚよりも小さくなると、もはやフラグメン
トはトラップできない（図４（ｂ））。ここで、トラッ
プ条件とは、ＲＦリング１４に印加するＲＦ電圧および
ＲＦ周波数の値をいう。これは、上記水蒸気、すなわち
水の分子や酸素分子は極性を持つため、フラグメント化
した検出対象化学物質のイオンの軌道が大きくなる結
果、当該イオンがトラップ１１の壁面に衝突して電荷を
失うことが原因であると考えられる。
は、トラップ１１内に導入した排ガスに真空紫外光を直
接照射して検出対象化学物質をイオン化する。したがっ
て、トラップ１１内には排ガス中に存在する水蒸気や酸
素等の大気成分が存在することになる。このような水蒸
気や酸素等の大気成分分子が検出対象化学物質と共存す
る環境下で、後述するＴＩＣＫＬＥ電圧を印加して検出
対象化学物質をフラグメント化すると、フラグメントが
トラップできない条件が発生することがある。例えば、
ＲＦ電圧が１５００Ｖを超えると、もはやフラグメント
はトラップできない（図３（ｂ））。また、ＲＦ周波数
が１．０ＭＨｚよりも小さくなると、もはやフラグメン
トはトラップできない（図４（ｂ））。ここで、トラッ
プ条件とは、ＲＦリング１４に印加するＲＦ電圧および
ＲＦ周波数の値をいう。これは、上記水蒸気、すなわち
水の分子や酸素分子は極性を持つため、フラグメント化
した検出対象化学物質のイオンの軌道が大きくなる結
果、当該イオンがトラップ１１の壁面に衝突して電荷を
失うことが原因であると考えられる。
【００７２】そこで、上記水分子や酸素分子が共存して
もフラグメント化した検出対象化学物質のイオンをトラ
ップできるように、トラップ条件を調整する必要があ
る。例えば、ＴＣＢ（質量数１８０、１８２、１８４）
を親分子として、ここから塩素が一個取れたフラグメン
ト（質量数１４５、１４７）、塩素二個と水素一個とが
取れたフラグメント（質量数１０９、１１１）および塩
素三個と水素一個とが取れたフラグメント（質量数７
４）を検出する場合を考える。従来のイオン化方法にお
いては、ＲＦ周波数が１．０ＭＨｚの場合にＲＦ電圧を
１０００Ｖ以上２０００Ｖ以下とすると好適にフラグメ
ントイオンがトラップできた（図３（ａ）参照）。
もフラグメント化した検出対象化学物質のイオンをトラ
ップできるように、トラップ条件を調整する必要があ
る。例えば、ＴＣＢ（質量数１８０、１８２、１８４）
を親分子として、ここから塩素が一個取れたフラグメン
ト（質量数１４５、１４７）、塩素二個と水素一個とが
取れたフラグメント（質量数１０９、１１１）および塩
素三個と水素一個とが取れたフラグメント（質量数７
４）を検出する場合を考える。従来のイオン化方法にお
いては、ＲＦ周波数が１．０ＭＨｚの場合にＲＦ電圧を
１０００Ｖ以上２０００Ｖ以下とすると好適にフラグメ
ントイオンがトラップできた（図３（ａ）参照）。
【００７３】酸素および水分子の共存下においては、同
じ周波数条件において、ＲＦ電圧を７００Ｖ以上１３０
０Ｖ以下にすると好適にトラップでき、さらには９００
Ｖ以上１１００Ｖ以下とするとより安定してフラグメン
トイオンをトラップできる（図３（ｂ）参照）。また、
ＲＦ電圧を１６００Ｖとした場合には、従来法において
はＲＦ周波数を１．０ＭＨｚが適当であったが、この方
法においてはＲＦ周波数を１．２ＭＨｚ以上１．７ＭＨ
ｚ以下の範囲とすると安定してフラグメントイオンをト
ラップできる。さらには、ＲＦ周波数を１．４ＭＨｚ以
上１．６ＭＨｚ以下の範囲とすると、さらに安定してフ
ラグメントイオンをトラップできる（図４（ｂ）参
照）。
じ周波数条件において、ＲＦ電圧を７００Ｖ以上１３０
０Ｖ以下にすると好適にトラップでき、さらには９００
Ｖ以上１１００Ｖ以下とするとより安定してフラグメン
トイオンをトラップできる（図３（ｂ）参照）。また、
ＲＦ電圧を１６００Ｖとした場合には、従来法において
はＲＦ周波数を１．０ＭＨｚが適当であったが、この方
法においてはＲＦ周波数を１．２ＭＨｚ以上１．７ＭＨ
ｚ以下の範囲とすると安定してフラグメントイオンをト
ラップできる。さらには、ＲＦ周波数を１．４ＭＨｚ以
上１．６ＭＨｚ以下の範囲とすると、さらに安定してフ
ラグメントイオンをトラップできる（図４（ｂ）参
照）。
【００７４】（実施の形態３）ＳＷＩＦＴ時には高い質
量を持つ親分子である計測対象物質のトラップ効率を高
くする必要がある。一方、ＴＩＣＫＬＥ時には低い質量
数を持つフラグメント化された計測対象物のトラップ効
率を高くする必要がある。したがって、ＳＷＩＦＴ時に
はＲＦリング１４に印加するエネルギー値、すなわちＲ
Ｆ電圧とＲＦ周波数との積が高くなる設定とする。そし
てＴＩＣＫＬＥ時には、ＲＦ電圧とＲＦ周波数との積が
小さくなる設定とする。このようにすることによって、
ＳＷＩＦＴおよびＴＩＣＫＬＥ時における計測対象物質
やこのフラグメントのトラップ効率を高くすることがで
きる。
量を持つ親分子である計測対象物質のトラップ効率を高
くする必要がある。一方、ＴＩＣＫＬＥ時には低い質量
数を持つフラグメント化された計測対象物のトラップ効
率を高くする必要がある。したがって、ＳＷＩＦＴ時に
はＲＦリング１４に印加するエネルギー値、すなわちＲ
Ｆ電圧とＲＦ周波数との積が高くなる設定とする。そし
てＴＩＣＫＬＥ時には、ＲＦ電圧とＲＦ周波数との積が
小さくなる設定とする。このようにすることによって、
ＳＷＩＦＴおよびＴＩＣＫＬＥ時における計測対象物質
やこのフラグメントのトラップ効率を高くすることがで
きる。
【００７５】例えば、ＲＦ周波数を１ＭＨｚで一定とし
て、ＳＷＩＦＴ時において１６００Ｖでトラップし、Ｔ
ＩＣＫＬＥ時には１０００Ｖでトラップする。また、Ｒ
Ｆ電圧を１６００Ｖで一定としておき、ＳＷＩＦＴ時に
はＲＦ周波数を１．４ＭＨｚでトラップして、ＴＩＣＫ
ＬＥ時には１．０ＭＨｚでトラップしてもよい。また、
ＲＦ周波数とＲＦ電圧とを両方変化させてもよい。な
お、この変化はステップ応答的に変化させてもよいし、
徐々に変化させるようにしてもよい。なお、検出対象化
学物質は、ある一定の寿命でトラップ１１から外部へ散
逸していくため、ＴＩＣＫＬＥに要する時間を短くする
方向に適正化した方がよい。具体的にはＴＩＣＫＬＥ電
圧を高くするようにするとよい。
て、ＳＷＩＦＴ時において１６００Ｖでトラップし、Ｔ
ＩＣＫＬＥ時には１０００Ｖでトラップする。また、Ｒ
Ｆ電圧を１６００Ｖで一定としておき、ＳＷＩＦＴ時に
はＲＦ周波数を１．４ＭＨｚでトラップして、ＴＩＣＫ
ＬＥ時には１．０ＭＨｚでトラップしてもよい。また、
ＲＦ周波数とＲＦ電圧とを両方変化させてもよい。な
お、この変化はステップ応答的に変化させてもよいし、
徐々に変化させるようにしてもよい。なお、検出対象化
学物質は、ある一定の寿命でトラップ１１から外部へ散
逸していくため、ＴＩＣＫＬＥに要する時間を短くする
方向に適正化した方がよい。具体的にはＴＩＣＫＬＥ電
圧を高くするようにするとよい。
【００７６】検出対象化学物質は、ＴＩＣＫＬＥによっ
てフラグメント化した後は、フラグメント化する前より
も質量数が小さくなっているため、少なくともＴＩＣＫ
ＬＥ終了後にはＲＦリング１４に印加するＲＦ電圧をＴ
ＩＣＫＬＥ前よりも小さくするか、ＲＦ周波数を大きく
する必要がある。しかし、ＲＦリング１４に印加するＲ
Ｆ電圧を小さくするかＲＦ周波数を大きくする方向に変
化させると、質量数の小さいフラグメントのトラップ効
率が低下する。したがって、この状態でＴＩＣＫＬＥ終
了後あまり時間が経過すると、当該フラグメントが減少
して質量分析計４における検出感度が低下する。このた
め、ＴＩＣＫＬＥ波形を入力後、検出対象化学物質がフ
ラグメント化される時間が経過してからただちに、上記
のように切替えることが好ましい。
てフラグメント化した後は、フラグメント化する前より
も質量数が小さくなっているため、少なくともＴＩＣＫ
ＬＥ終了後にはＲＦリング１４に印加するＲＦ電圧をＴ
ＩＣＫＬＥ前よりも小さくするか、ＲＦ周波数を大きく
する必要がある。しかし、ＲＦリング１４に印加するＲ
Ｆ電圧を小さくするかＲＦ周波数を大きくする方向に変
化させると、質量数の小さいフラグメントのトラップ効
率が低下する。したがって、この状態でＴＩＣＫＬＥ終
了後あまり時間が経過すると、当該フラグメントが減少
して質量分析計４における検出感度が低下する。このた
め、ＴＩＣＫＬＥ波形を入力後、検出対象化学物質がフ
ラグメント化される時間が経過してからただちに、上記
のように切替えることが好ましい。
【００７７】（実施の形態４）ＳＷＩＦＴにおいては、
検出対象化学物質以外の物質を除去するが、このときに
必ず除去しなければならないのは、検出対象化学物質を
フラグメント化したときに発生するフラグメントイオン
と同程度の質量数をもつ不純物である。これは、ＴＩＣ
ＫＬＥによるフラグメント化の後における質量分析にお
いて、この不純物もフラグメントイオンと共に測定され
る結果、検出対象化学物質の計測精度が低下するからで
ある。また、上記以外の不純物も、これらがトラップ１
１内へ大量に存在する場合にはトラップ１１が飽和し、
トラップ効率が低下してしまうため、検出対象化学物質
以外の不純物はＳＷＩＦＴ時に極力除去しておいた方が
よい。
検出対象化学物質以外の物質を除去するが、このときに
必ず除去しなければならないのは、検出対象化学物質を
フラグメント化したときに発生するフラグメントイオン
と同程度の質量数をもつ不純物である。これは、ＴＩＣ
ＫＬＥによるフラグメント化の後における質量分析にお
いて、この不純物もフラグメントイオンと共に測定され
る結果、検出対象化学物質の計測精度が低下するからで
ある。また、上記以外の不純物も、これらがトラップ１
１内へ大量に存在する場合にはトラップ１１が飽和し、
トラップ効率が低下してしまうため、検出対象化学物質
以外の不純物はＳＷＩＦＴ時に極力除去しておいた方が
よい。
【００７８】しかし、検出対象化学物質以外の不純物を
すべて除去するためには、非常に広い質量数の範囲に対
応する周波数成分をもつＳＷＩＦＴ波形を印加しなけれ
ばならない。しかしながら、広い範囲の周波数成分を持
つＳＷＩＦＴ波形は、単位周波数当たりのエネルギーが
小さくなるため、ある質量数を持つ分子に加えることの
できるエネルギーも小さくなってしまう。その結果、不
純物の除去効率が低下して、検出対象化学物質の検出精
度も低下してしまう。したがって、広い範囲の周波数成
分を持つＳＷＩＦＴ波形を加える場合には、ＳＷＩＦＴ
波形発生源である高周波発生装置２１を高性能にした
り、この出力を増幅するアンプの出力を大きくしたり、
増幅周波数の帯域を広くする必要がある。その結果、装
置が大型化したり、高価になったりしてしまう。
すべて除去するためには、非常に広い質量数の範囲に対
応する周波数成分をもつＳＷＩＦＴ波形を印加しなけれ
ばならない。しかしながら、広い範囲の周波数成分を持
つＳＷＩＦＴ波形は、単位周波数当たりのエネルギーが
小さくなるため、ある質量数を持つ分子に加えることの
できるエネルギーも小さくなってしまう。その結果、不
純物の除去効率が低下して、検出対象化学物質の検出精
度も低下してしまう。したがって、広い範囲の周波数成
分を持つＳＷＩＦＴ波形を加える場合には、ＳＷＩＦＴ
波形発生源である高周波発生装置２１を高性能にした
り、この出力を増幅するアンプの出力を大きくしたり、
増幅周波数の帯域を広くする必要がある。その結果、装
置が大型化したり、高価になったりしてしまう。
【００７９】そこで、排ガス中に含まれる不純物の質量
スペクトルを調べ、最低限除去しなければならない質量
数の範囲に対応する周波数成分を持つＳＷＩＦＴ波形に
よって不純物を除去するようにする。最低限除去しなけ
ればならない質量数の範囲は、例えば、質量スペクトル
の信号強度がある一定値以上の値を持つ不純物を含むよ
うにすることで決定できる。この一定値は、少なくとも
計測対象化学物質の信号強度と同程度とし、この値以上
の信号強度を持つ不純物を対象とすることが好ましい。
なお、さらに少ない質量数存在する不純物を対象として
もよいが、そうするとＳＷＩＦＴに要するエネルギーが
大きくなる。このため、計測対象化学物質の信号強度の
５割以上の強さを有する信号強度である不純物を対象と
することが好ましい。
スペクトルを調べ、最低限除去しなければならない質量
数の範囲に対応する周波数成分を持つＳＷＩＦＴ波形に
よって不純物を除去するようにする。最低限除去しなけ
ればならない質量数の範囲は、例えば、質量スペクトル
の信号強度がある一定値以上の値を持つ不純物を含むよ
うにすることで決定できる。この一定値は、少なくとも
計測対象化学物質の信号強度と同程度とし、この値以上
の信号強度を持つ不純物を対象とすることが好ましい。
なお、さらに少ない質量数存在する不純物を対象として
もよいが、そうするとＳＷＩＦＴに要するエネルギーが
大きくなる。このため、計測対象化学物質の信号強度の
５割以上の強さを有する信号強度である不純物を対象と
することが好ましい。
【００８０】ある焼却炉の例においては、例えば質量数
が４８以上３５５以下の範囲が最低限除去しなければな
らない範囲となっているので、この範囲に対応する周波
数成分を持つＳＷＩＦＴ波形によって不純物を除去す
る。このようにすると、トラップ１１に投入するエネル
ギーを無闇に大きくしなくとも、実用上十分な精度で検
出対象化学物質を測定できる。これによって、無闇に大
きな装置を使用する必要がなくなり、装置のコストも抑
えることができる。
が４８以上３５５以下の範囲が最低限除去しなければな
らない範囲となっているので、この範囲に対応する周波
数成分を持つＳＷＩＦＴ波形によって不純物を除去す
る。このようにすると、トラップ１１に投入するエネル
ギーを無闇に大きくしなくとも、実用上十分な精度で検
出対象化学物質を測定できる。これによって、無闇に大
きな装置を使用する必要がなくなり、装置のコストも抑
えることができる。
【００８１】（実施の形態５）図５は、ＳＷＩＦＴ周波
数と振幅との関係およびイオン信号と質量数との関係を
示した説明図である。ここで、図５における質量数は、
同図中のＳＷＩＦＴ周波数に対応する。また、図６は、
この発明の実施の形態５に係るＳＷＩＦＴ波形の周波数
スペクトルを示す説明図である。周波数スペクトルは、
ＳＷＩＦＴ波形やＴＩＣＫＬＥ波形の強度（電圧振幅）
を、ＳＷＩＦＴ波形等の周波数に対する関数として表し
たものである。非常に濃度の高い不純物を除去するため
には非常に高いＳＷＩＦＴ電圧を印加する必要がある
が、従来のＳＷＩＦＴにおいてはすべての質量数に相当
する周波数を同じ電圧振幅で印加する。すなわち、ＳＷ
ＩＦＴ電圧は、濃度の最も高い不純物を除去するために
必要な電圧によって決定される。このため、非常に濃度
が高い不純物を除去する場合には、全体として非常に高
い電圧振幅が必要となるので、エネルギーの使用効率が
低下する。
数と振幅との関係およびイオン信号と質量数との関係を
示した説明図である。ここで、図５における質量数は、
同図中のＳＷＩＦＴ周波数に対応する。また、図６は、
この発明の実施の形態５に係るＳＷＩＦＴ波形の周波数
スペクトルを示す説明図である。周波数スペクトルは、
ＳＷＩＦＴ波形やＴＩＣＫＬＥ波形の強度（電圧振幅）
を、ＳＷＩＦＴ波形等の周波数に対する関数として表し
たものである。非常に濃度の高い不純物を除去するため
には非常に高いＳＷＩＦＴ電圧を印加する必要がある
が、従来のＳＷＩＦＴにおいてはすべての質量数に相当
する周波数を同じ電圧振幅で印加する。すなわち、ＳＷ
ＩＦＴ電圧は、濃度の最も高い不純物を除去するために
必要な電圧によって決定される。このため、非常に濃度
が高い不純物を除去する場合には、全体として非常に高
い電圧振幅が必要となるので、エネルギーの使用効率が
低下する。
【００８２】また、電源装置も容量の大きいものが必要
となるため、コスト増加を招く。さらに、検出対象化学
物質である親分子を残すために、ＳＷＩＦＴ波形からは
当該検出対象化学物質の質量数に対応する周波数帯は除
かれているが、高い電圧振幅を印加した場合には、同じ
周波数帯だけ除いていても実際に残る質量数の範囲が小
さくなる。その結果、検出対象化学物質も一部除去され
てしまい、検出精度が低下するという問題もあった。こ
れは、実際のＳＷＩＦＴ波形の周波数スペクトルは図５
（ａ）の実線で示すような理想的な矩形ではなく、図５
（ｂ）の破線で示すようなやや末広がりの形状になるこ
とが原因である。すなわち、ＳＷＩＦＴ波形の周波数ス
ペクトルが実際には末広がりの形状になるため、図中Δ
Ｆで示す検出対象化学物質の質量数に対応する周波数帯
が小さくなる結果、検出精度が低下するからである。
となるため、コスト増加を招く。さらに、検出対象化学
物質である親分子を残すために、ＳＷＩＦＴ波形からは
当該検出対象化学物質の質量数に対応する周波数帯は除
かれているが、高い電圧振幅を印加した場合には、同じ
周波数帯だけ除いていても実際に残る質量数の範囲が小
さくなる。その結果、検出対象化学物質も一部除去され
てしまい、検出精度が低下するという問題もあった。こ
れは、実際のＳＷＩＦＴ波形の周波数スペクトルは図５
（ａ）の実線で示すような理想的な矩形ではなく、図５
（ｂ）の破線で示すようなやや末広がりの形状になるこ
とが原因である。すなわち、ＳＷＩＦＴ波形の周波数ス
ペクトルが実際には末広がりの形状になるため、図中Δ
Ｆで示す検出対象化学物質の質量数に対応する周波数帯
が小さくなる結果、検出精度が低下するからである。
【００８３】このため、図６に示すように、濃度の高い
不純物の質量数に対応する周波数のＳＷＩＦＴ波形の電
圧振幅を高くし、不純物の濃度が低い部分は電圧振幅を
低くする。このようにして、特に濃度の高い不純物を選
択的に除去できる。ここで、ＳＷＩＦＴ波形の電圧振幅
を高くする不純物は、少なくとも計測対象化学物質の信
号強度と同程度の信号強度を持つ不純物を対象とするこ
とが好ましい。さらに少ない質量数存在する不純物を対
象としてもよいが、そうするとＳＷＩＦＴに要するエネ
ルギーが大きくなる。このため、計測対象化学物質の信
号強度の５割以上の信号強度を有する不純物を対象とす
ることが好ましい。これによって、全体としてはＳＷＩ
ＦＴ波形の電圧振幅を低く抑えることができるので、エ
ネルギーの使用効率を高くして不純物を除去できる。ま
た、電源装置も容量が小さいものを使用できるので、電
源装置を小型にでき、コストも低く抑えることができ
る。さらに、ＳＷＩＦＴ操作をしても、検出対象化学物
質も確実に残すことができるので、質量分析計４におけ
る検出精度を高くすることができる。
不純物の質量数に対応する周波数のＳＷＩＦＴ波形の電
圧振幅を高くし、不純物の濃度が低い部分は電圧振幅を
低くする。このようにして、特に濃度の高い不純物を選
択的に除去できる。ここで、ＳＷＩＦＴ波形の電圧振幅
を高くする不純物は、少なくとも計測対象化学物質の信
号強度と同程度の信号強度を持つ不純物を対象とするこ
とが好ましい。さらに少ない質量数存在する不純物を対
象としてもよいが、そうするとＳＷＩＦＴに要するエネ
ルギーが大きくなる。このため、計測対象化学物質の信
号強度の５割以上の信号強度を有する不純物を対象とす
ることが好ましい。これによって、全体としてはＳＷＩ
ＦＴ波形の電圧振幅を低く抑えることができるので、エ
ネルギーの使用効率を高くして不純物を除去できる。ま
た、電源装置も容量が小さいものを使用できるので、電
源装置を小型にでき、コストも低く抑えることができ
る。さらに、ＳＷＩＦＴ操作をしても、検出対象化学物
質も確実に残すことができるので、質量分析計４におけ
る検出精度を高くすることができる。
【００８４】（実施の形態６）図７は、従来におけるＳ
ＷＩＦＴ波形の周波数スペクトルを示す説明図である。
また、図８は、この発明の実施の形態６に係るＳＷＩＦ
Ｔ波形の周波数スペクトルを示す説明図である。ここ
で、両図中の（ｂ）は、ＳＷＩＦＴ波形の周波数スペク
トルを、質量数を横軸として、すなわち質量数の関数と
して変換したものである。通常のＳＷＩＦＴ波形は、イ
オンの共振周波数が大きくなっても振幅の大きさが変化
しない矩形状の周波数スペクトルを逆フーリエ変換して
発生させる（図７（ａ））。このときのＳＷＩＦＴ波形
は、取り除きたい不純物の質量数に対応した共鳴周波数
が重畳した波形となっている。この波形は、理想的には
ある質量範囲に対応したすべての軌道共鳴周波数を含
む、連続的な波形となる。しかしながら、実際には必ず
有限個の共鳴周波数のデータを基に逆フーリエ変換をす
るため、得られるＳＷＩＦＴ波形に含まれる周波数成分
は離散的で、その周波数ピッチは一定となる。これを逆
に質量数に換算してみると、質量数が大きい領域では周
波数ピッチが粗く、質量数が小さい領域では周波数ピッ
チが細かくなっている。
ＷＩＦＴ波形の周波数スペクトルを示す説明図である。
また、図８は、この発明の実施の形態６に係るＳＷＩＦ
Ｔ波形の周波数スペクトルを示す説明図である。ここ
で、両図中の（ｂ）は、ＳＷＩＦＴ波形の周波数スペク
トルを、質量数を横軸として、すなわち質量数の関数と
して変換したものである。通常のＳＷＩＦＴ波形は、イ
オンの共振周波数が大きくなっても振幅の大きさが変化
しない矩形状の周波数スペクトルを逆フーリエ変換して
発生させる（図７（ａ））。このときのＳＷＩＦＴ波形
は、取り除きたい不純物の質量数に対応した共鳴周波数
が重畳した波形となっている。この波形は、理想的には
ある質量範囲に対応したすべての軌道共鳴周波数を含
む、連続的な波形となる。しかしながら、実際には必ず
有限個の共鳴周波数のデータを基に逆フーリエ変換をす
るため、得られるＳＷＩＦＴ波形に含まれる周波数成分
は離散的で、その周波数ピッチは一定となる。これを逆
に質量数に換算してみると、質量数が大きい領域では周
波数ピッチが粗く、質量数が小さい領域では周波数ピッ
チが細かくなっている。
【００８５】このようなＳＷＩＦＴ波形を使用すると、
質量数の小さいイオンは高いエネルギー密度で振幅が与
えられ、反対に質量数の大きいイオンは小さいエネルギ
ー密度でしか振幅が与えられない（図７（ｂ））。この
ため、質量数の小さいイオンは容易に壊すことができる
が、質量数の大きいイオンは壊れにくく、不純物として
残ってしまう。そして、ＴＩＫＣＬによって余分なフラ
グメントを発生させて質量分析の精度を低下させてしま
う。
質量数の小さいイオンは高いエネルギー密度で振幅が与
えられ、反対に質量数の大きいイオンは小さいエネルギ
ー密度でしか振幅が与えられない（図７（ｂ））。この
ため、質量数の小さいイオンは容易に壊すことができる
が、質量数の大きいイオンは壊れにくく、不純物として
残ってしまう。そして、ＴＩＫＣＬによって余分なフラ
グメントを発生させて質量分析の精度を低下させてしま
う。
【００８６】そこで、イオンの質量数に対応した共鳴周
波数が大きくなるにしたがって、電圧振幅を小さくした
周波数スペクトルを逆フーリエ変換して生成されるＳＷ
ＩＦＴ波形を用いる（図８（ａ））。このようにする
と、質量数の大きいイオンに対しても十分なエネルギー
を与えることができる（図８（ｂ））。すなわち、ＳＷ
ＩＦＴによる除去対象分子の質量数に関わらず電圧振幅
が一定の分布を持つＳＷＩＦＴ波形を与えることができ
るため（図８（ｂ））、質量数の大きいイオンであって
もより確実に除去できる。また、質量数の小さいイオン
には必要十分な範囲でエネルギーを与えることができる
ので、エネルギーの使用効率を高くできる。また、無闇
に大きな電源装置も不要となるので、設置コストも低減
できる。
波数が大きくなるにしたがって、電圧振幅を小さくした
周波数スペクトルを逆フーリエ変換して生成されるＳＷ
ＩＦＴ波形を用いる（図８（ａ））。このようにする
と、質量数の大きいイオンに対しても十分なエネルギー
を与えることができる（図８（ｂ））。すなわち、ＳＷ
ＩＦＴによる除去対象分子の質量数に関わらず電圧振幅
が一定の分布を持つＳＷＩＦＴ波形を与えることができ
るため（図８（ｂ））、質量数の大きいイオンであって
もより確実に除去できる。また、質量数の小さいイオン
には必要十分な範囲でエネルギーを与えることができる
ので、エネルギーの使用効率を高くできる。また、無闇
に大きな電源装置も不要となるので、設置コストも低減
できる。
【００８７】（実施の形態７）図９は、この発明の実施
の形態７に係るＳＷＩＦＴ波形の周波数スペクトルを示
す説明図である。また、図１０は、この発明の実施の形
態７に係るＴＩＣＫＬＥ波形の周波数スペクトルを示す
説明図である。この化学物質の検出装置１００で、ダイ
オキシン類の前駆体等である検出対象化学物質を計測す
るときには、複数の検出対象化学物質を同時に計測する
と、より検出精度を高くすることができる。特に、焼却
炉の排ガス中に含まれる前記ダイオキシン類の前駆体は
極めて微量であるため、検出精度を高めることは焼却炉
の燃焼条件をリアルタイムで制御する場合には極めて重
要である。
の形態７に係るＳＷＩＦＴ波形の周波数スペクトルを示
す説明図である。また、図１０は、この発明の実施の形
態７に係るＴＩＣＫＬＥ波形の周波数スペクトルを示す
説明図である。この化学物質の検出装置１００で、ダイ
オキシン類の前駆体等である検出対象化学物質を計測す
るときには、複数の検出対象化学物質を同時に計測する
と、より検出精度を高くすることができる。特に、焼却
炉の排ガス中に含まれる前記ダイオキシン類の前駆体は
極めて微量であるため、検出精度を高めることは焼却炉
の燃焼条件をリアルタイムで制御する場合には極めて重
要である。
【００８８】そこで、複数の検出対象化学物質を同時に
計測するために、ＳＷＩＦＴの際には当該検出対象化学
物質の質量数に対応した共鳴周波数帯における電圧振幅
を０とした、すなわち電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波
形の周波数スペクトルを用いる（図９）。そして、この
ＳＷＩＦＴ波形の周波数スペクトルを逆フーリエ変換し
てＳＷＩＦＴ波形を生成する。この逆変換後のＳＷＩＦ
Ｔ波形を使用してＳＷＩＦＴをかけると、当該検出対象
化学物質はイオントラップ装置１０のトラップ１１に閉
じ込められたままになるため、他の不純物と分離でき
る。
計測するために、ＳＷＩＦＴの際には当該検出対象化学
物質の質量数に対応した共鳴周波数帯における電圧振幅
を０とした、すなわち電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波
形の周波数スペクトルを用いる（図９）。そして、この
ＳＷＩＦＴ波形の周波数スペクトルを逆フーリエ変換し
てＳＷＩＦＴ波形を生成する。この逆変換後のＳＷＩＦ
Ｔ波形を使用してＳＷＩＦＴをかけると、当該検出対象
化学物質はイオントラップ装置１０のトラップ１１に閉
じ込められたままになるため、他の不純物と分離でき
る。
【００８９】つぎに、上記複数の検出対象化学物質の質
量数に対応する周波数帯に大きな振幅を持つＴＩＣＫＬ
Ｅ周波数スペクトルを逆フーリエ変換して生成したＴＩ
ＣＫＬＥ波形によって検出対象化学物質をフラグメント
化する（図１０（ａ））。そして、フラグメント化され
た検出対象化学物質のイオンを質量分析計４（図１参
照）で計測して、検出対象化学物質を同定し、その濃度
を求めることができる。また、上記複数の検出対象化学
物質の質量数に対応する周波数すべてを包含する範囲に
大きな振幅を持つＴＩＣＫＬＥ周波数スペクトルを逆フ
ーリエ変換して生成したＴＩＣＫＬＥ波形によってＴＩ
ＣＫＬＥをかけてもよい（図１０（ｂ））。さらに、上
記複数の検出対象化学物質の質量数に対応するそれぞれ
の周波数を、単一で順次与えてもよい。
量数に対応する周波数帯に大きな振幅を持つＴＩＣＫＬ
Ｅ周波数スペクトルを逆フーリエ変換して生成したＴＩ
ＣＫＬＥ波形によって検出対象化学物質をフラグメント
化する（図１０（ａ））。そして、フラグメント化され
た検出対象化学物質のイオンを質量分析計４（図１参
照）で計測して、検出対象化学物質を同定し、その濃度
を求めることができる。また、上記複数の検出対象化学
物質の質量数に対応する周波数すべてを包含する範囲に
大きな振幅を持つＴＩＣＫＬＥ周波数スペクトルを逆フ
ーリエ変換して生成したＴＩＣＫＬＥ波形によってＴＩ
ＣＫＬＥをかけてもよい（図１０（ｂ））。さらに、上
記複数の検出対象化学物質の質量数に対応するそれぞれ
の周波数を、単一で順次与えてもよい。
【００９０】（実施の形態８）上述したとおり、複数の
検出対象化学物質を同時に計測すると、検出精度を高く
できるので好ましい。しかし、複数の検出対象化学物質
を同時に計測する場合には、つぎのような問題点があ
る。例えば、ＴＣＢ（トリクロロベンゼン）、ＤＣＢ
（ジクロロベンゼン）を親分子とするフラグメントパタ
ーンを一度に得る場合には、ＴＣＢのフラグメントは質
量数１４５であり、質量数１４６であるＤＣＢと質量数
が１しか異なっていない。このため、ＴＣＢとＤＣＢと
へ同時にＴＩＣＫＬＥをかけると、ＤＣＢのＴＩＣＫＬ
Ｅ周波数によって近接したＴＣＢのフラグメントが一部
壊れてしまう場合がある。こうなると、ＴＣＢをフラグ
メント化することによって質量数がＴＣＢと同程度の不
純物からＴＣＢを分離し、当該フラグメントの信号を測
定することでＴＣＢの濃度等を求めることができなくな
る。その結果、ＴＣＢの検出精度が低下してしまう。し
たがって、実施の形態７に係るＴＩＣＫＬＥにおいて
は、質量数に対応する周波数を正確に与えたり、ＴＩＣ
ＫＬＥ電圧を適性化したりする等、各種の注意を要す
る。しかも、このような注意をしても、適切にフラグメ
ント化できない場合もある。
検出対象化学物質を同時に計測すると、検出精度を高く
できるので好ましい。しかし、複数の検出対象化学物質
を同時に計測する場合には、つぎのような問題点があ
る。例えば、ＴＣＢ（トリクロロベンゼン）、ＤＣＢ
（ジクロロベンゼン）を親分子とするフラグメントパタ
ーンを一度に得る場合には、ＴＣＢのフラグメントは質
量数１４５であり、質量数１４６であるＤＣＢと質量数
が１しか異なっていない。このため、ＴＣＢとＤＣＢと
へ同時にＴＩＣＫＬＥをかけると、ＤＣＢのＴＩＣＫＬ
Ｅ周波数によって近接したＴＣＢのフラグメントが一部
壊れてしまう場合がある。こうなると、ＴＣＢをフラグ
メント化することによって質量数がＴＣＢと同程度の不
純物からＴＣＢを分離し、当該フラグメントの信号を測
定することでＴＣＢの濃度等を求めることができなくな
る。その結果、ＴＣＢの検出精度が低下してしまう。し
たがって、実施の形態７に係るＴＩＣＫＬＥにおいて
は、質量数に対応する周波数を正確に与えたり、ＴＩＣ
ＫＬＥ電圧を適性化したりする等、各種の注意を要す
る。しかも、このような注意をしても、適切にフラグメ
ント化できない場合もある。
【００９１】そこで、本実施の形態においては、質量数
の小さい検出対象化学物質からＴＩＣＫＬＥで壊してフ
ラグメント化し、当該検出対象化学物質の質量数の範囲
における検出対象化学物質や不純物等を除去しておく。
その上で、より質量数の大きい検出対象化学物質に対し
てＴＩＣＫＬＥをかけて、前記質量数の小さい検出対象
化学物質の存在していた質量数の範囲に、当該質量数の
大きい検出対象化学物質のフラグメントを生成させる。
の小さい検出対象化学物質からＴＩＣＫＬＥで壊してフ
ラグメント化し、当該検出対象化学物質の質量数の範囲
における検出対象化学物質や不純物等を除去しておく。
その上で、より質量数の大きい検出対象化学物質に対し
てＴＩＣＫＬＥをかけて、前記質量数の小さい検出対象
化学物質の存在していた質量数の範囲に、当該質量数の
大きい検出対象化学物質のフラグメントを生成させる。
【００９２】このようにすれば、質量数の大きい検出対
象化学物質をフラグメント化する際には、質量数の小さ
い検出対象化学物質が既にフラグメント化されているの
で、前記質量数の大きい検出対象化学物質のフラグメン
トが質量数の小さい検出対象化学物質のＴＩＣＫＬＥに
よって壊されることはない。したがって、質量数の異な
る複数の検出対象化学物質を同時に検出しても、精度の
高い測定ができるようになる。
象化学物質をフラグメント化する際には、質量数の小さ
い検出対象化学物質が既にフラグメント化されているの
で、前記質量数の大きい検出対象化学物質のフラグメン
トが質量数の小さい検出対象化学物質のＴＩＣＫＬＥに
よって壊されることはない。したがって、質量数の異な
る複数の検出対象化学物質を同時に検出しても、精度の
高い測定ができるようになる。
【００９３】具体的に、ＴＣＢ（質量数１８０、１８
２、１８４、１８６）、ＤＣＢ（質量数１４６、１４
８、１５０）およびＭＣＢ（モノクロロベンゼン：質量
数１１２、１１４）を同時に検出する場合を考える。Ｔ
ＩＣＫＬＥの前に、ＳＷＩＦＴによってこれらの検出対
象化学物質を残してその他の不純物を除去する。つぎ
に、ＭＣＢをフラグメント化するために、ＭＣＢの質量
数に対応するＴＩＣＫＬＥ周波数を第一および第二エン
ドキャップ１２および１３に印加して、質量数７７のフ
ラグメントを生成する。このとき、イオントラップ装置
１０のトラップ１１内には、質量数１１２〜１１４の物
質は存在していない。
２、１８４、１８６）、ＤＣＢ（質量数１４６、１４
８、１５０）およびＭＣＢ（モノクロロベンゼン：質量
数１１２、１１４）を同時に検出する場合を考える。Ｔ
ＩＣＫＬＥの前に、ＳＷＩＦＴによってこれらの検出対
象化学物質を残してその他の不純物を除去する。つぎ
に、ＭＣＢをフラグメント化するために、ＭＣＢの質量
数に対応するＴＩＣＫＬＥ周波数を第一および第二エン
ドキャップ１２および１３に印加して、質量数７７のフ
ラグメントを生成する。このとき、イオントラップ装置
１０のトラップ１１内には、質量数１１２〜１１４の物
質は存在していない。
【００９４】ＭＣＢをフラグメント化した後は、上記Ｄ
ＣＢの質量数に対応したＴＩＣＫＬＥ周波数を印加して
ＤＣＢをフラグメント化する。このフラグメントは、Ｄ
ＣＢから塩素が一個分離した質量数１１１と１１３のも
の、および塩素二個と水素一個とが分離した質量数７５
のものである。最後に、上記ＴＣＢの質量数に対応した
周波数を印加してＴＣＢをフラグメント化する。このと
き生成するフラグメントは、塩素が一個分離した質量数
１４５、１４７、１４９のものと、塩素二個と水素一個
とが分離した質量数１０９、１１１のもの、および塩素
三個と水素一個とが分離した質量数７４のものである。
なお、上記フラグメントは、それぞれある程度の時間差
を設けて逐次それぞれのＴＩＣＫＬＥ周波数を印加す
る。
ＣＢの質量数に対応したＴＩＣＫＬＥ周波数を印加して
ＤＣＢをフラグメント化する。このフラグメントは、Ｄ
ＣＢから塩素が一個分離した質量数１１１と１１３のも
の、および塩素二個と水素一個とが分離した質量数７５
のものである。最後に、上記ＴＣＢの質量数に対応した
周波数を印加してＴＣＢをフラグメント化する。このと
き生成するフラグメントは、塩素が一個分離した質量数
１４５、１４７、１４９のものと、塩素二個と水素一個
とが分離した質量数１０９、１１１のもの、および塩素
三個と水素一個とが分離した質量数７４のものである。
なお、上記フラグメントは、それぞれある程度の時間差
を設けて逐次それぞれのＴＩＣＫＬＥ周波数を印加す
る。
【００９５】検出対象化学物質のフラグメント化が終了
したら、イオントラップ装置１０の第一および第二エン
ドキャップ１２および１３間に電圧を印加しないで、ト
ラップ１１内のフラグメントイオンをＣｏｏｌｉｎｇす
る。Ｃｏｏｌｉｎｇとは、フラグメントイオンがトラッ
プ１１内の中性ガスと衝突してエネルギーを失うことで
あり、これによってフラグメントイオンが冷却される。
Ｃｏｏｌｉｎｇによって質量分析計４による質量計測の
精度を向上させることができる。
したら、イオントラップ装置１０の第一および第二エン
ドキャップ１２および１３間に電圧を印加しないで、ト
ラップ１１内のフラグメントイオンをＣｏｏｌｉｎｇす
る。Ｃｏｏｌｉｎｇとは、フラグメントイオンがトラッ
プ１１内の中性ガスと衝突してエネルギーを失うことで
あり、これによってフラグメントイオンが冷却される。
Ｃｏｏｌｉｎｇによって質量分析計４による質量計測の
精度を向上させることができる。
【００９６】Ｃｏｏｌｉｎｇ終了後、第二エンドキャッ
プ１３に引出し電圧を印加することで上記フラグメント
を質量分析計４に導いて、その質量を測定することによ
って、検出対象化学物質の濃度を測定できる。具体的に
ＭＣＢの濃度は、質量数７７のフラグメント信号強度
を、ＤＣＢの濃度は質量数１１３および７５のフラグメ
ント信号強度を選んで求めることができる。そして、Ｔ
ＣＢの濃度は、質量数１４５、１４７、１４９、１０
９、７４の信号強度等、上記ＭＣＢおよびＤＣＢのフラ
グメントと重ならない質量数を選択して求めることがで
きる。
プ１３に引出し電圧を印加することで上記フラグメント
を質量分析計４に導いて、その質量を測定することによ
って、検出対象化学物質の濃度を測定できる。具体的に
ＭＣＢの濃度は、質量数７７のフラグメント信号強度
を、ＤＣＢの濃度は質量数１１３および７５のフラグメ
ント信号強度を選んで求めることができる。そして、Ｔ
ＣＢの濃度は、質量数１４５、１４７、１４９、１０
９、７４の信号強度等、上記ＭＣＢおよびＤＣＢのフラ
グメントと重ならない質量数を選択して求めることがで
きる。
【００９７】また、検出対象化学物質から生成されるフ
ラグメントの質量数が重ならない検出対象化学物質同
士、例えばＴＣＢとＴＣＰとは同時にＴＩＣＫＬＥ波形
によって壊すことができる。例えば、まずＭＣＢとＭＣ
Ｐとをフラグメント化し、つぎにＤＣＢとＤＣＰとを、
最後にＴＣＢとＴＣＰとを壊すことで、六種類の検出対
象化学物質を同時に計測することができる。なお、この
場合には二種類ずつフラグメント化するため、フラグメ
ント化に要する時間は一種類のときのおよそ３倍で済
む。
ラグメントの質量数が重ならない検出対象化学物質同
士、例えばＴＣＢとＴＣＰとは同時にＴＩＣＫＬＥ波形
によって壊すことができる。例えば、まずＭＣＢとＭＣ
Ｐとをフラグメント化し、つぎにＤＣＢとＤＣＰとを、
最後にＴＣＢとＴＣＰとを壊すことで、六種類の検出対
象化学物質を同時に計測することができる。なお、この
場合には二種類ずつフラグメント化するため、フラグメ
ント化に要する時間は一種類のときのおよそ３倍で済
む。
【００９８】（実施の形態９）検出対象化学物質には同
位体を持つものがあり、同じ検出対象化学物質であって
も異なる質量数を持つ。例えば、ＭＣＢは質量数が１１
２と１１４との同位体を持っている。これは、ベンゼン
環に結合している塩素の質量数に３５と３７との二種類
があるためである。このような同位体を持つ検出対象化
学物質においては、一種類の質量数に係る検出対象化学
物質の密度は、当該検出対象化学物質全体の密度よりも
低いため、一種類の質量数のみを質量分析計４における
計測対象物質とすると、計測感度の低下を招いてしま
う。
位体を持つものがあり、同じ検出対象化学物質であって
も異なる質量数を持つ。例えば、ＭＣＢは質量数が１１
２と１１４との同位体を持っている。これは、ベンゼン
環に結合している塩素の質量数に３５と３７との二種類
があるためである。このような同位体を持つ検出対象化
学物質においては、一種類の質量数に係る検出対象化学
物質の密度は、当該検出対象化学物質全体の密度よりも
低いため、一種類の質量数のみを質量分析計４における
計測対象物質とすると、計測感度の低下を招いてしま
う。
【００９９】上記ＭＣＢを例にとれば、質量数１１２の
ＭＣＢのみを計測対象とした場合には質量数１１４のＭ
ＣＢは計測されない。その結果、ＭＣＢ全体としては計
測されなかった質量数１１４のＭＣＢの分だけ、濃度が
低く検出されることになる。特に、焼却炉の排ガスにお
ける検出対象化学物質であるダイオキシン類の前駆体
は、その濃度が極めて低いため、少しでも検出感度を高
くする必要がある。
ＭＣＢのみを計測対象とした場合には質量数１１４のＭ
ＣＢは計測されない。その結果、ＭＣＢ全体としては計
測されなかった質量数１１４のＭＣＢの分だけ、濃度が
低く検出されることになる。特に、焼却炉の排ガスにお
ける検出対象化学物質であるダイオキシン類の前駆体
は、その濃度が極めて低いため、少しでも検出感度を高
くする必要がある。
【０１００】そこで、うち少なくとも２個の検出対象化
学物質の同位体すべてまでをフラグメント化すれば、上
記計測感度の低下という問題は回避できる。ここでは、
ＴＣＢの同位体を例にとって説明するが、この発明の適
用対象はＴＣＢに限られるものではなく、同位体を持つ
検出対象化学物質であればすべて適用できる。図１１
は、この発明の実施の形態９に係るＴＩＣＫＬＥ波形の
周波数スペクトルを、質量数を横軸として変換した説明
図である。なお、同図（ａ）は、ＴＣＢイオンにおける
同位体の分布を示している。
学物質の同位体すべてまでをフラグメント化すれば、上
記計測感度の低下という問題は回避できる。ここでは、
ＴＣＢの同位体を例にとって説明するが、この発明の適
用対象はＴＣＢに限られるものではなく、同位体を持つ
検出対象化学物質であればすべて適用できる。図１１
は、この発明の実施の形態９に係るＴＩＣＫＬＥ波形の
周波数スペクトルを、質量数を横軸として変換した説明
図である。なお、同図（ａ）は、ＴＣＢイオンにおける
同位体の分布を示している。
【０１０１】例えば、検出対象化学物質のすべての同位
体をフラグメント化したり、すべての同位体から理論的
に濃度の低い同位体を除いたり、あるいは不純物の混入
割合の多い質量数を除いた検出対象化学物質の同位体を
フラグメント化したりすることができる。このときのＴ
ＩＣＫＬＥ波形は、少なくとも２個の検出対象化学物質
のうちすべてまでの同位体に対する質量数を含むように
した、広い共鳴周波数帯の範囲で大きな振幅を与える周
波数スペクトルを逆フーリエ変換したものが使用できる
（図１１（ｂ））。
体をフラグメント化したり、すべての同位体から理論的
に濃度の低い同位体を除いたり、あるいは不純物の混入
割合の多い質量数を除いた検出対象化学物質の同位体を
フラグメント化したりすることができる。このときのＴ
ＩＣＫＬＥ波形は、少なくとも２個の検出対象化学物質
のうちすべてまでの同位体に対する質量数を含むように
した、広い共鳴周波数帯の範囲で大きな振幅を与える周
波数スペクトルを逆フーリエ変換したものが使用できる
（図１１（ｂ））。
【０１０２】また、共鳴周波数がイオンに影響を与える
質量数にはある幅があるため、振幅が一定の周波数スペ
クトルを使用した場合、質量数が最大と最小の同位体に
はＴＩＣＫＬＥがかかりにくく、中間の同位体は相対的
にＴＩＣＫＬＥがかかりやすいという現象がある。この
ため、検出対象化学物質同位体の質量数が最大の部分と
最小の部分とにおける電圧振幅を大きくとった周波数ス
ペクトルとすると、ＴＩＣＫＬＥの対象としている複数
の同位体すべてに略一定のＴＩＣＫＬＥをかけることが
できる。これによって、略均一にフラグメント化させる
ことができる。また、フラグメント化の対象である同位
体のうち質量数が最大の部分と最小の部分とにおいて電
圧振幅を大きくとり、質量数が中程度の部分における電
圧振幅を相対的に小さくとった周波数スペクトルとして
もよい（図１１（ｃ）の実線）。さらに、イオンの信号
強度が相対的に低い同位体においては、電圧振幅をイオ
ンの信号強度が相対的に高い同位体における電圧振幅よ
りも小さくした周波数スペクトルを使用してもよい（図
１１（ｃ）の破線）。
質量数にはある幅があるため、振幅が一定の周波数スペ
クトルを使用した場合、質量数が最大と最小の同位体に
はＴＩＣＫＬＥがかかりにくく、中間の同位体は相対的
にＴＩＣＫＬＥがかかりやすいという現象がある。この
ため、検出対象化学物質同位体の質量数が最大の部分と
最小の部分とにおける電圧振幅を大きくとった周波数ス
ペクトルとすると、ＴＩＣＫＬＥの対象としている複数
の同位体すべてに略一定のＴＩＣＫＬＥをかけることが
できる。これによって、略均一にフラグメント化させる
ことができる。また、フラグメント化の対象である同位
体のうち質量数が最大の部分と最小の部分とにおいて電
圧振幅を大きくとり、質量数が中程度の部分における電
圧振幅を相対的に小さくとった周波数スペクトルとして
もよい（図１１（ｃ）の実線）。さらに、イオンの信号
強度が相対的に低い同位体においては、電圧振幅をイオ
ンの信号強度が相対的に高い同位体における電圧振幅よ
りも小さくした周波数スペクトルを使用してもよい（図
１１（ｃ）の破線）。
【０１０３】一方、ある一つの同位体と略同一の質量数
をもつ不純物が大量に存在する場合がある。例えば、図
１１（ｄ）において質量数１８０のＴＣＢ同位体と同じ
質量数を持つ不純物が大量に存在していたとする。この
ような場合には、その同位体を除いた複数の同位体をフ
ラグメント化し、大量の不純物をフラグメント化させな
いことで、精度の高い計測を行うようにしてもよい。こ
の場合には、その同位体（ここではＴＣＢの同位体）の
中から同じ質量数に不純物があまり含まれていない複数
の同位体を選び、その質量数に対応する複数の共鳴周波
数からなる周波数スペクトルを逆フーリエ変換したＴＩ
ＣＫＬＥ波形を使用することができる（図１１
（ｄ））。
をもつ不純物が大量に存在する場合がある。例えば、図
１１（ｄ）において質量数１８０のＴＣＢ同位体と同じ
質量数を持つ不純物が大量に存在していたとする。この
ような場合には、その同位体を除いた複数の同位体をフ
ラグメント化し、大量の不純物をフラグメント化させな
いことで、精度の高い計測を行うようにしてもよい。こ
の場合には、その同位体（ここではＴＣＢの同位体）の
中から同じ質量数に不純物があまり含まれていない複数
の同位体を選び、その質量数に対応する複数の共鳴周波
数からなる周波数スペクトルを逆フーリエ変換したＴＩ
ＣＫＬＥ波形を使用することができる（図１１
（ｄ））。
【０１０４】（実施の形態１０）検出対象化学物質にも
同位体は存在するが、検出対象化学物質のフラグメント
にも同様に同位体が存在する。したがって、フラグメン
トの測定についても実施の形態８で述べたことと同様な
問題が存在する。従来は、一つのフラグメントのみで検
出対象化学物質の濃度を測定するか、フラグメントの出
現パターンマッチングをとることによって、検出対象化
学物質の濃度を見積もっていた。
同位体は存在するが、検出対象化学物質のフラグメント
にも同様に同位体が存在する。したがって、フラグメン
トの測定についても実施の形態８で述べたことと同様な
問題が存在する。従来は、一つのフラグメントのみで検
出対象化学物質の濃度を測定するか、フラグメントの出
現パターンマッチングをとることによって、検出対象化
学物質の濃度を見積もっていた。
【０１０５】しかし、焼却炉の排ガス中に含まれるダイ
オキシン類の前駆体のように、極めて低い濃度でしか存
在しない物質においてフラグメントの一つの同位体のみ
を測定したのでは、十分な感度の測定はできない。ま
た、複数のフラグメントによるパターンマッチングであ
っても、一つの同位体のみでは絶対的なフラグメントの
量が少なく、統計的に濃度を見積もるためには不十分で
ある。
オキシン類の前駆体のように、極めて低い濃度でしか存
在しない物質においてフラグメントの一つの同位体のみ
を測定したのでは、十分な感度の測定はできない。ま
た、複数のフラグメントによるパターンマッチングであ
っても、一つの同位体のみでは絶対的なフラグメントの
量が少なく、統計的に濃度を見積もるためには不十分で
ある。
【０１０６】そこで、検出対象化学物質から生成される
フラグメントの同位体のうち少なくとも２種類を計測対
象とする。具体的には、あるフラグメントのスペクトル
（信号電圧）のうち、複数現れる同位体のスペクトルの
最大値をそれぞれ加算した値、または、複数現れる同位
体のスペクトルの面積をそれぞれ加算した値を質量分析
計４の計測値として使用する。このようにすると、ある
フラグメントの同位体をすべて使用できるので、計測対
象物質の濃度が極めて低い場合であっても、質量分析計
４における測定では計測感度を高くできる。また、ある
同位体の質量数に不純物のフラグメントが表れている場
合等、ノイズ成分の大きなスペクトルが存在する場合に
は、その同位体のスペクトルを除いた同位体の質量数を
選択して、計測対象物の濃度を求めればよい。このよう
にすると、不純物等のノイズを排除できるので、より精
度の高い計測ができる。
フラグメントの同位体のうち少なくとも２種類を計測対
象とする。具体的には、あるフラグメントのスペクトル
（信号電圧）のうち、複数現れる同位体のスペクトルの
最大値をそれぞれ加算した値、または、複数現れる同位
体のスペクトルの面積をそれぞれ加算した値を質量分析
計４の計測値として使用する。このようにすると、ある
フラグメントの同位体をすべて使用できるので、計測対
象物質の濃度が極めて低い場合であっても、質量分析計
４における測定では計測感度を高くできる。また、ある
同位体の質量数に不純物のフラグメントが表れている場
合等、ノイズ成分の大きなスペクトルが存在する場合に
は、その同位体のスペクトルを除いた同位体の質量数を
選択して、計測対象物の濃度を求めればよい。このよう
にすると、不純物等のノイズを排除できるので、より精
度の高い計測ができる。
【０１０７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る化
学物質の検出装置（請求項１）では、検出対象化学物質
をイオン化する際に、検出対象化学物質のイオン化ポテ
ンシャルよりも大きく、当該イオン化ポテンシャルと前
記検出対象化学物質のイオンの解離エネルギーとの和よ
りも小さいエネルギーを当該検出対象化学物質に与える
ようにした。このため、検出対象化学物質を壊さずにイ
オン化でき、また、ＳＷＩＦＴによる不純物除去の際に
問題となる余計なフラグメントの発生が極めて少ない。
したがって、残すべき検出対象化学物質も壊さないで済
むので質量分析手段の検出感度を高くできる。さらに、
不純物除去の際にはＳＷＩＦＴ波形を与えるだけなの
で、素早く不純物が除去できる。これにより、検出対象
化学物質の検出速度を速くできるので、実際の焼却炉の
制御に好適である。
学物質の検出装置（請求項１）では、検出対象化学物質
をイオン化する際に、検出対象化学物質のイオン化ポテ
ンシャルよりも大きく、当該イオン化ポテンシャルと前
記検出対象化学物質のイオンの解離エネルギーとの和よ
りも小さいエネルギーを当該検出対象化学物質に与える
ようにした。このため、検出対象化学物質を壊さずにイ
オン化でき、また、ＳＷＩＦＴによる不純物除去の際に
問題となる余計なフラグメントの発生が極めて少ない。
したがって、残すべき検出対象化学物質も壊さないで済
むので質量分析手段の検出感度を高くできる。さらに、
不純物除去の際にはＳＷＩＦＴ波形を与えるだけなの
で、素早く不純物が除去できる。これにより、検出対象
化学物質の検出速度を速くできるので、実際の焼却炉の
制御に好適である。
【０１０８】また、この発明に係る化学物質の検出装置
（請求項２）では、ＴＩＣＫＬＥ波形を与えるフラグメ
ント化手段によって検出対象化学物質をフラグメント化
するようにしたので、検出対象化学物質の質量数に対応
する周波数帯に不純物があっても、この影響を排除して
正確に測定できる。また、イオン化の際に発生するフラ
グメントも極めて少ないため、検出対象化学物質をフラ
グメント化する場合には、目的とする検出対象化学物質
を効率的にフラグメント化できる。その結果、質量分析
手段の検出感度を高くでき、より緻密に燃焼制御ができ
る。
（請求項２）では、ＴＩＣＫＬＥ波形を与えるフラグメ
ント化手段によって検出対象化学物質をフラグメント化
するようにしたので、検出対象化学物質の質量数に対応
する周波数帯に不純物があっても、この影響を排除して
正確に測定できる。また、イオン化の際に発生するフラ
グメントも極めて少ないため、検出対象化学物質をフラ
グメント化する場合には、目的とする検出対象化学物質
を効率的にフラグメント化できる。その結果、質量分析
手段の検出感度を高くでき、より緻密に燃焼制御ができ
る。
【０１０９】また、この発明に係る化学物質の検出装置
（請求項３）では、イオン化手段において検出対象化学
物質にエネルギーを与える場合には、イオン化ポテンシ
ャルよりも高く当該イオン化ポテンシャルに４ｅＶを加
算した値以下とした（請求項３）。また、光のエネルギ
ーによって検出対象化学物質をイオン化する場合には、
その波長を５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とした（請求項
４）。このため、余計なフラグメントを発生させずに不
純物を除去できる。そして、このような光は真空紫外光
ランプを使用するようにしたので（請求項５）、取り扱
いが容易であり、また、装置の構成も簡単にできる。
（請求項３）では、イオン化手段において検出対象化学
物質にエネルギーを与える場合には、イオン化ポテンシ
ャルよりも高く当該イオン化ポテンシャルに４ｅＶを加
算した値以下とした（請求項３）。また、光のエネルギ
ーによって検出対象化学物質をイオン化する場合には、
その波長を５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とした（請求項
４）。このため、余計なフラグメントを発生させずに不
純物を除去できる。そして、このような光は真空紫外光
ランプを使用するようにしたので（請求項５）、取り扱
いが容易であり、また、装置の構成も簡単にできる。
【０１１０】また、この発明に係る化学物質の検出装置
（請求項６）では、特定の信号強度よりも高い信号強度
を与える、高い濃度で存在する不純物の質量数に対応す
る周波数のＳＷＩＦＴ波形の電圧振幅を高くし、不純物
の濃度が低い部分は電圧振幅を低くした。このため、特
に濃度の高い不純物を選択的に除去できるので、不純物
を選択的に除去できるので、ＳＷＩＦＴに要するエネル
ギーが少なくて済む。これによって、電源装置を小型に
できるので、無闇に大きな電源を使用しなくともよく、
経済的である。
（請求項６）では、特定の信号強度よりも高い信号強度
を与える、高い濃度で存在する不純物の質量数に対応す
る周波数のＳＷＩＦＴ波形の電圧振幅を高くし、不純物
の濃度が低い部分は電圧振幅を低くした。このため、特
に濃度の高い不純物を選択的に除去できるので、不純物
を選択的に除去できるので、ＳＷＩＦＴに要するエネル
ギーが少なくて済む。これによって、電源装置を小型に
できるので、無闇に大きな電源を使用しなくともよく、
経済的である。
【０１１１】また、この発明に係る化学物質の検出装置
（請求項７）では、質量数の大きい不純物に対しては、
質量数の小さい不純物に与えるエネルギーよりも大きな
エネルギーを与えるようにした。また、この発明に係る
化学物質の検出装置（請求項８）では、周波数が小さく
なるにしたがって電圧振幅を大きくしたＳＷＩＦＴ波形
の周波数スペクトルを、質量数を横軸として変換したと
きに単位質量数あたりの電圧振幅が略一定値となるよう
ににした。このため、質量数の大きい不純物に対して十
分なエネルギーを与えてこれを除去し、質量数の小さい
イオンには必要十分な範囲でエネルギーを与えることが
できるので、エネルギーの使用効率を高くできる。これ
によって、無闇に大きな電源装置も不要となるので、設
置コストも低減できる。
（請求項７）では、質量数の大きい不純物に対しては、
質量数の小さい不純物に与えるエネルギーよりも大きな
エネルギーを与えるようにした。また、この発明に係る
化学物質の検出装置（請求項８）では、周波数が小さく
なるにしたがって電圧振幅を大きくしたＳＷＩＦＴ波形
の周波数スペクトルを、質量数を横軸として変換したと
きに単位質量数あたりの電圧振幅が略一定値となるよう
ににした。このため、質量数の大きい不純物に対して十
分なエネルギーを与えてこれを除去し、質量数の小さい
イオンには必要十分な範囲でエネルギーを与えることが
できるので、エネルギーの使用効率を高くできる。これ
によって、無闇に大きな電源装置も不要となるので、設
置コストも低減できる。
【０１１２】また、この発明に係る化学物質の検出装置
（請求項９）では、複数の検出対象化学物質に対応する
周波数帯においては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波形
を用いて不純物を除去するようにした。そして、複数の
検出対象化学物質を質量分析手段で同時に検出するよう
にした。このように、複数の検対象化学物質を同時に検
出するので、精度の高い測定ができ、燃焼制御の精度も
高くできる。
（請求項９）では、複数の検出対象化学物質に対応する
周波数帯においては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波形
を用いて不純物を除去するようにした。そして、複数の
検出対象化学物質を質量分析手段で同時に検出するよう
にした。このように、複数の検対象化学物質を同時に検
出するので、精度の高い測定ができ、燃焼制御の精度も
高くできる。
【０１１３】また、この発明に係る化学物質の検出装置
（請求項１０）では、上記化学物質の検出装置におい
て、さらに、検出対象化学物質のイオン化ポテンシャル
よりも大きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検出対
象化学物質のイオンの解離エネルギーとの和よりも小さ
いエネルギーを当該検出対象化学物質に与え、この検出
対象化学物質をイオン化するイオン化手段を備えた。ま
た、この発明に係る化学物質の検出装置（請求項１１）
では、上記化学物質の検出装置において、上記イオン化
手段は、イオン化ポテンシャルよりも高く当該イオン化
ポテンシャルに４ｅＶを加算した値以下のエネルギーを
前記検出対象化学物質に与えるようにした。これらの発
明に係る化学物質の検出装置は、検出対象化学物質のイ
オン化ポテンシャルよりも大きく、当該イオン化ポテン
シャルと前記検出対象化学物質のイオンの解離エネルギ
ーとの和よりも小さいエネルギーを当該検出対象化学物
質に与え、この検出対象化学物質をイオン化するように
した。このため、余計なフラグメントを生成せず、残す
べき検出対象化学物質も壊さないで済むので質量分析手
段の検出感度を高くできる。したがって、上記化学物質
の検出装置で奏される作用・効果と相まって、さらに質
量分析手段における検出感度を向上させて、精度の高い
測定ができる。
（請求項１０）では、上記化学物質の検出装置におい
て、さらに、検出対象化学物質のイオン化ポテンシャル
よりも大きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検出対
象化学物質のイオンの解離エネルギーとの和よりも小さ
いエネルギーを当該検出対象化学物質に与え、この検出
対象化学物質をイオン化するイオン化手段を備えた。ま
た、この発明に係る化学物質の検出装置（請求項１１）
では、上記化学物質の検出装置において、上記イオン化
手段は、イオン化ポテンシャルよりも高く当該イオン化
ポテンシャルに４ｅＶを加算した値以下のエネルギーを
前記検出対象化学物質に与えるようにした。これらの発
明に係る化学物質の検出装置は、検出対象化学物質のイ
オン化ポテンシャルよりも大きく、当該イオン化ポテン
シャルと前記検出対象化学物質のイオンの解離エネルギ
ーとの和よりも小さいエネルギーを当該検出対象化学物
質に与え、この検出対象化学物質をイオン化するように
した。このため、余計なフラグメントを生成せず、残す
べき検出対象化学物質も壊さないで済むので質量分析手
段の検出感度を高くできる。したがって、上記化学物質
の検出装置で奏される作用・効果と相まって、さらに質
量分析手段における検出感度を向上させて、精度の高い
測定ができる。
【０１１４】また、この発明に係る化学物質の検出方法
（請求項１２）では、イオン化の際に、検出対象化学物
質のイオン化ポテンシャルよりも大きく、当該イオン化
ポテンシャルと前記検出対象化学物質のイオンの解離エ
ネルギーとの和よりも小さいエネルギーを当該検出対象
化学物質に与えるようにした。このため、検出対象化学
物質を壊さずにイオン化でき、また、イオン化の際には
余計なフラグメントの発生が極めて少ない。したがっ
て、残すべき検出対象化学物質も壊さないで済むので質
量分析手段の検出感度を高くできる。
（請求項１２）では、イオン化の際に、検出対象化学物
質のイオン化ポテンシャルよりも大きく、当該イオン化
ポテンシャルと前記検出対象化学物質のイオンの解離エ
ネルギーとの和よりも小さいエネルギーを当該検出対象
化学物質に与えるようにした。このため、検出対象化学
物質を壊さずにイオン化でき、また、イオン化の際には
余計なフラグメントの発生が極めて少ない。したがっ
て、残すべき検出対象化学物質も壊さないで済むので質
量分析手段の検出感度を高くできる。
【０１１５】また、この発明に係る化学物質の検出方法
（請求項１３）では、ＴＩＣＫＬＥ波形を検出対象化学
物質に与えて検出対象化学物質をフラグメント化するよ
うにした。このため、検出対象化学物質の質量数に対応
する周波数帯に不純物があっても、この影響を排除して
正確に測定できる。その結果、ほとんどすべての検出対
象化学物質のフラグメントを質量分析の対象とすること
ができるので、質量分析工程においては、分析の検出感
度を高くできる。
（請求項１３）では、ＴＩＣＫＬＥ波形を検出対象化学
物質に与えて検出対象化学物質をフラグメント化するよ
うにした。このため、検出対象化学物質の質量数に対応
する周波数帯に不純物があっても、この影響を排除して
正確に測定できる。その結果、ほとんどすべての検出対
象化学物質のフラグメントを質量分析の対象とすること
ができるので、質量分析工程においては、分析の検出感
度を高くできる。
【０１１６】また、この発明に係る化学物質の検出方法
（請求項１４）では、所定の割合以上存在する不純物を
選択的に除去するようにした。このため、すべての不純
物を除去する場合と比較して少ないエネルギーで必要十
分な不純物を除去できる。また、エネルギーも少なくて
済むので、電源装置を小さくでき、経済的である。
（請求項１４）では、所定の割合以上存在する不純物を
選択的に除去するようにした。このため、すべての不純
物を除去する場合と比較して少ないエネルギーで必要十
分な不純物を除去できる。また、エネルギーも少なくて
済むので、電源装置を小さくでき、経済的である。
【０１１７】また、この発明に係る化学物質の検出方法
（請求項１５）では、所定の信号強度よりも高い信号強
度を与える不純物に対応する周波数のＳＷＩＦＴ波形の
電圧振幅を高くし、不純物の濃度が低い部分の周波数は
電圧振幅を低くした。このため、特に濃度の高い不純物
を選択的に除去できるので、濃度の低い不純物除去に要
するエネルギーを小さくできる。これによって、不純物
の除去に要するエネルギーが少なくて済み、また、無闇
に大きな電源を使用しなくともよいので経済的である。
（請求項１５）では、所定の信号強度よりも高い信号強
度を与える不純物に対応する周波数のＳＷＩＦＴ波形の
電圧振幅を高くし、不純物の濃度が低い部分の周波数は
電圧振幅を低くした。このため、特に濃度の高い不純物
を選択的に除去できるので、濃度の低い不純物除去に要
するエネルギーを小さくできる。これによって、不純物
の除去に要するエネルギーが少なくて済み、また、無闇
に大きな電源を使用しなくともよいので経済的である。
【０１１８】また、この発明に係る化学物質の検出方法
（請求項１６）では、質量数の大きい不純物に対して
は、質量数の小さい不純物に与えるエネルギーよりも大
きなエネルギーを与えるようにした。また、この発明に
係る化学物質の検出方法（請求項１７）では、周波数が
小さくなるにしたがって電圧振幅を大きくしたＳＷＩＦ
Ｔ波形の周波数スペクトルを、質量数を横軸として変換
したときに質量数あたりの電圧振幅が略一定値となるよ
うにした。これによって、質量数の大きいイオンに対し
ては十分なエネルギーを与えてこれを除去し、質量数の
小さいイオンには必要十分な範囲でエネルギーを与える
ことができるので、エネルギーの使用効率を高くでき
る。これによって、無闇に大きな電源装置も不要となる
ので、設置コストも低減できる。
（請求項１６）では、質量数の大きい不純物に対して
は、質量数の小さい不純物に与えるエネルギーよりも大
きなエネルギーを与えるようにした。また、この発明に
係る化学物質の検出方法（請求項１７）では、周波数が
小さくなるにしたがって電圧振幅を大きくしたＳＷＩＦ
Ｔ波形の周波数スペクトルを、質量数を横軸として変換
したときに質量数あたりの電圧振幅が略一定値となるよ
うにした。これによって、質量数の大きいイオンに対し
ては十分なエネルギーを与えてこれを除去し、質量数の
小さいイオンには必要十分な範囲でエネルギーを与える
ことができるので、エネルギーの使用効率を高くでき
る。これによって、無闇に大きな電源装置も不要となる
ので、設置コストも低減できる。
【０１１９】また、この発明に係る化学物質の検出方法
（請求項１８）では、複数の検出対象化学物質に対応す
る周波数帯においては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波
形を用いて不純物を除去するようにした。そして、複数
の検出対象化学物質を質量分析手段で同時に検出するよ
うにした。このように、複数の検出対象化学物質を同時
に検出するので、精度の高い測定ができる。
（請求項１８）では、複数の検出対象化学物質に対応す
る周波数帯においては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波
形を用いて不純物を除去するようにした。そして、複数
の検出対象化学物質を質量分析手段で同時に検出するよ
うにした。このように、複数の検出対象化学物質を同時
に検出するので、精度の高い測定ができる。
【０１２０】また、この発明に係る化学物質の検出方法
（請求項１９）では、複数存在する検出対象化学物質の
うち質量数の小さい検出対象化学物質から順にフラグメ
ント化するようにした。このため、複数の検出対象化学
物質をすべて検出できるので、質量分析における感度を
高くして、より精度の高い測定ができる。
（請求項１９）では、複数存在する検出対象化学物質の
うち質量数の小さい検出対象化学物質から順にフラグメ
ント化するようにした。このため、複数の検出対象化学
物質をすべて検出できるので、質量分析における感度を
高くして、より精度の高い測定ができる。
【０１２１】また、この発明に係る化学物質の検出方法
（請求項２０）では、この化学物質の検出方法は、検出
対象化学物質の同位体のうち少なくとも２種類の同位体
に対応する周波数を含むＴＩＣＫＬＥ波形を与えて、検
出対象化学物質の同位体のうち少なくとも２種類をフラ
グメント化し、質量分析に供するようにした。このよう
に、質量分析においては複数の同位体を使用するので、
排ガス中に極微量しかダイオキシン類やその前駆体が存
在しない場合でも、検出精度を高くできる。
（請求項２０）では、この化学物質の検出方法は、検出
対象化学物質の同位体のうち少なくとも２種類の同位体
に対応する周波数を含むＴＩＣＫＬＥ波形を与えて、検
出対象化学物質の同位体のうち少なくとも２種類をフラ
グメント化し、質量分析に供するようにした。このよう
に、質量分析においては複数の同位体を使用するので、
排ガス中に極微量しかダイオキシン類やその前駆体が存
在しない場合でも、検出精度を高くできる。
【０１２２】また、この発明に係る化学物質の検出方法
（請求項２１）では、検出対象化学物質から生成される
フラグメントの同位体のうち少なくとも２種類を質量分
析の対象とするようにした。このように、質量分析にお
いては複数のフラグメントの同位体を使用するので、排
ガス中に極微量しかダイオキシン類やその前駆体が存在
しない場合でも、検出精度を高くできる。
（請求項２１）では、検出対象化学物質から生成される
フラグメントの同位体のうち少なくとも２種類を質量分
析の対象とするようにした。このように、質量分析にお
いては複数のフラグメントの同位体を使用するので、排
ガス中に極微量しかダイオキシン類やその前駆体が存在
しない場合でも、検出精度を高くできる。
【０１２３】また、この発明に係る化学物質の検出方法
（請求項２２）では、上記化学物質の検出方法におい
て、さらに、イオントラップ工程の前に、検出対象化学
物質のイオン化ポテンシャルよりも大きく、当該イオン
化ポテンシャルと前記検出対象化学物質のイオンの解離
エネルギーとの和よりも小さいエネルギーを当該検出対
象化学物質に与えて検出対象化学物質をイオン化するよ
うにした。また、この発明に係る化学物質の検出方法
（請求項２３）では、上記イオン化工程においては、イ
オン化ポテンシャルよりも高く当該イオン化ポテンシャ
ルに４ｅＶを加算した値以下のエネルギーを前記検出対
象化学物質に与えるようにした。このため、余計なフラ
グメントを生成せず、残すべき検出対象化学物質も壊さ
ないで済むので質量分析における検出感度を高くでき
る。したがって、上記化学物質の検出方法で奏される作
用・効果と相まって、さらに質量分析手段における検出
感度を向上させて、精度の高い測定ができる。
（請求項２２）では、上記化学物質の検出方法におい
て、さらに、イオントラップ工程の前に、検出対象化学
物質のイオン化ポテンシャルよりも大きく、当該イオン
化ポテンシャルと前記検出対象化学物質のイオンの解離
エネルギーとの和よりも小さいエネルギーを当該検出対
象化学物質に与えて検出対象化学物質をイオン化するよ
うにした。また、この発明に係る化学物質の検出方法
（請求項２３）では、上記イオン化工程においては、イ
オン化ポテンシャルよりも高く当該イオン化ポテンシャ
ルに４ｅＶを加算した値以下のエネルギーを前記検出対
象化学物質に与えるようにした。このため、余計なフラ
グメントを生成せず、残すべき検出対象化学物質も壊さ
ないで済むので質量分析における検出感度を高くでき
る。したがって、上記化学物質の検出方法で奏される作
用・効果と相まって、さらに質量分析手段における検出
感度を向上させて、精度の高い測定ができる。
【図１】この発明の実施の形態１に係る化学物質の検出
装置を示す説明図である。
装置を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る化学物質の検出
方法を示すフローチャートである。
方法を示すフローチャートである。
【図３】トラップ周波数を一定とした場合におけるＲＦ
電圧に対するイオン信号強度分布を示した説明図であ
る。
電圧に対するイオン信号強度分布を示した説明図であ
る。
【図４】ＲＦ電圧を一定とした場合におけるＲＦ周波数
に対するイオン信号強度分布を示した説明図である。
に対するイオン信号強度分布を示した説明図である。
【図５】ＳＷＩＦＴ周波数と振幅との関係およびイオン
信号と質量数との関係を示した説明図である。
信号と質量数との関係を示した説明図である。
【図６】この発明の実施の形態５に係るＳＷＩＦＴ波形
の周波数スペクトルを示す説明図である。
の周波数スペクトルを示す説明図である。
【図７】従来におけるＳＷＩＦＴ波形の周波数スペクト
ルを示す説明図である。
ルを示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態６に係るＳＷＩＦＴ波形
の周波数スペクトルを示す説明図である。
の周波数スペクトルを示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態７に係るＳＷＩＦＴ波形
の周波数スペクトルを示す説明図である。
の周波数スペクトルを示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態７に係るＴＩＣＫＬＥ
波形の周波数スペクトルを示す説明図である。
波形の周波数スペクトルを示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態９に係るＴＩＣＫＬＥ
波形の周波数スペクトルを、質量数を横軸として変換し
た説明図である。
波形の周波数スペクトルを、質量数を横軸として変換し
た説明図である。
１ イオン化室
２ ガス導入装置
３ 真空紫外光ランプ
４ 質量分析計
５ ガス噴射管
６ ヒータ
１０ イオントラップ装置
１１ トラップ
１２ 第一エンドキャップ
１３ 第二エンドキャップ
１４ ＲＦリング
２０ 任意波形発生装置
２１ 高周波電源装置
３０ イオン検出器
３１ プリアンプ
３２ データ処理装置
１００ 化学物質の検出装置
Ｇｓ 排ガス
Ｌ 真空紫外光
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 団野 実
横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重
工業株式会社横浜研究所内
(72)発明者 鶴我 薫典
横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重
工業株式会社基盤技術研究所内
(72)発明者 栗林 志頭真
横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重
工業株式会社基盤技術研究所内
Ｆターム(参考） 5C038 JJ06 JJ07 JJ11
Claims (23)
- 【請求項１】 検出対象化学物質のイオン化ポテンシャ
ルよりも大きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検出
対象化学物質のイオンの解離エネルギーとの和よりも小
さいエネルギーを当該検出対象化学物質に与え、この検
出対象化学物質をイオン化するイオン化手段と、 電界、磁界その他の手段によって前記イオン化手段でイ
オン化された前記検出対象化学物質のイオンを含むイオ
ン群を閉じ込めるイオントラップ手段と、 前記検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に対応
する周波数を除いた周波数成分を含むＳＷＩＦＴ波形に
よって前記イオン群にエネルギーを与えて不純物を除去
する不純物除去手段と、 前記検出対象化学物質の質量を測定する質量分析手段
と、 を備えたことを特徴とする化学物質の検出装置。 - 【請求項２】 検出対象化学物質のイオン化ポテンシャ
ルよりも大きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検出
対象化学物質のイオンの解離エネルギーとの和よりも小
さいエネルギーを当該検出対象化学物質に与え、この検
出対象化学物質をイオン化するイオン化手段と、 電界、磁界その他の手段によって前記イオン化手段でイ
オン化された前記検出対象化学物質のイオンを含むイオ
ン群を閉じ込めるイオントラップ手段と、 前記検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に対応
する周波数を除いた周波数成分を含むＳＷＩＦＴ波形に
よって前記イオン群にエネルギーを与えて不純物を除去
する不純物除去手段と、 検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に対応する
周波数成分のＴＩＣＫＬＥ波形で前記イオン群にエネル
ギーを与えて検出対象化学物質のイオンをフラグメント
化するフラグメント化手段と、 前記検出対象化学物質のフラグメントの質量を測定する
質量分析手段と、 を備えたことを特徴とする化学物質の検出装置。 - 【請求項３】 上記イオン化手段は、イオン化ポテンシ
ャルよりも高く当該イオン化ポテンシャルに４ｅＶを加
算した値以下のエネルギーを前記検出対象化学物質に与
えることを特徴とする請求項１または２に記載の化学物
質の検出装置。 - 【請求項４】 上記イオン化手段は、波長が５０ｎｍ以
上２００ｎｍ以下の光を発生する光発生手段であること
を特徴とする請求項１または２に記載の化学物質の検出
装置。 - 【請求項５】 上記イオン化手段は、真空紫外光ランプ
であることを特徴とする請求項１または２に記載の化学
物質の検出装置。 - 【請求項６】 電界、磁界その他の手段によって、イオ
ン化された検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を
閉じ込めるイオントラップ手段と、 所定の信号強度よりも高い信号強度を示す濃度で存在す
る不純物の軌道共鳴周波数に対応した周波数において
は、所定の信号強度よりも低い信号強度を示す濃度で存
在する不純物の軌道共鳴周波数に対応する周波数帯にお
ける電圧振幅よりも大きい電圧振幅を有するＳＷＩＦＴ
波形を生成する任意波形発生手段と、 この任意波形発生手段で生成された前記ＳＷＩＦＴ波形
を、前記イオントラップ手段に閉じ込められているイオ
ン群に与えて前記不純物を除去した後に、前記検出対象
化学物質またはこのフラグメントの質量を測定する質量
分析手段と、 を備えたことを特徴とする化学物質の検出装置。 - 【請求項７】 電界、磁界その他の手段によって、イオ
ン化された検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を
閉じ込めるイオントラップ手段と、 周波数が大きくなるにしたがって電圧振幅を小さくした
ＳＷＩＦＴ波形を発生させる任意波形発生手段と、 前記ＳＷＩＦＴ波形を前記イオントラップ手段に閉じ込
められているイオン群に与えて前記不純物を除去した後
に、前記検出対象化学物質またはこのフラグメントの質
量を測定する質量分析手段と、 を備えたことを特徴とする化学物質の検出装置。 - 【請求項８】 電界、磁界その他の手段によって、イオ
ン化された検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を
閉じ込めるイオントラップ手段と、 ＳＷＩＦＴによる除去対象分子の質量数に関わらず電圧
振幅が一定の分布を持つＳＷＩＦＴ波形を発生させる任
意波形発生手段と、 前記ＳＷＩＦＴ波形を前記イオントラップ手段に閉じ込
められているイオン群に与えて前記不純物を除去した後
に、前記検出対象化学物質またはこのフラグメントの質
量を測定する質量分析手段と、 を備えたことを特徴とする化学物質の検出装置。 - 【請求項９】 電界、磁界その他の手段によって、イオ
ン化された検出対象化学物質のイオンを含むイオン群を
閉じ込めるイオントラップ手段と、 複数の検出対象化学物質の質量数に対応する複数の周波
数帯においては電圧振幅を与えず、不純物の質量数に対
応する周波数帯においては電圧振幅を与えるＳＷＩＦＴ
波形を発生させる任意波形発生手段と、 前記複数の検出対象化学物質の軌道共鳴周波数に対応す
る複数の周波数成分を持つＴＩＣＫＬＥ波形で前記イオ
ン群にエネルギーを与えて前記複数の検出対象化学物質
のイオンをフラグメント化するフラグメント化手段と、 前記ＳＷＩＦＴ波形を前記イオントラップ手段に閉じ込
められているイオン群に与えて前記不純物を除去した後
に、前記検出対象化学物質またはこのフラグメントの質
量を測定する質量分析手段と、 を備えたことを特徴とする化学物質の検出装置。 - 【請求項１０】 さらに、検出対象化学物質のイオン化
ポテンシャルよりも大きく、当該イオン化ポテンシャル
と前記検出対象化学物質のイオンの解離エネルギーとの
和よりも小さいエネルギーを当該検出対象化学物質に与
え、この検出対象化学物質をイオン化するイオン化手段
を備えたことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一つ
に記載の化学物質の検出装置。 - 【請求項１１】 上記イオン化手段は、イオン化ポテン
シャルよりも高く当該イオン化ポテンシャルに４ｅＶを
加算した値以下のエネルギーを前記検出対象化学物質に
与えることを特徴とする請求項１０に記載の化学物質の
検出装置。 - 【請求項１２】 検出対象化学物質のイオン化ポテンシ
ャルよりも大きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検
出対象化学物質のイオンの解離エネルギーとの和よりも
小さいエネルギーを当該検出対象化学物質に与え、この
検出対象化学物質をイオン化するイオン化工程と、 電界、磁界その他の手段によって、イオン化された検出
対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込めるイオ
ントラップ工程と、 前記検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に対応
する周波数を除いた周波数成分を含むＳＷＩＦＴ波形に
よって前記イオン群にエネルギーを与えて不純物を除去
する不純物除去工程と、 前記検出対象化学物質の質量を測定する質量分析工程
と、 を有することを特徴とする化学物質の検出方法。 - 【請求項１３】 検出対象化学物質のイオン化ポテンシ
ャルよりも大きく、 当該イオン化ポテンシャルと前記検出対象化学物質のイ
オンの解離エネルギーとの和よりも小さいエネルギーを
当該検出対象化学物質に与え、この検出対象化学物質を
イオン化するイオン化工程と、 電界、磁界その他の手段によって、イオン化された検出
対象化学物質のイオンを含むイオン群を閉じ込めるイオ
ントラップ工程と、 前記検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に対応
する周波数を除いた周波数成分を含むＳＷＩＦＴ波形に
よって前記イオン群にエネルギーを与えて不純物を除去
する不純物除去工程と、 検出対象化学物質のイオンの軌道共鳴周波数に対応する
周波数成分のＴＩＣＫＬＥ波形で前記イオン群にエネル
ギーを与えて検出対象化学物質のイオンをフラグメント
化するフラグメント化工程と、 前記検出対象化学物質のフラグメントの質量を測定する
質量分析工程と、 を有することを特徴とする化学物質の検出方法。 - 【請求項１４】 電界、磁界その他の手段によって、イ
オン化された検出対象化学物質のイオンを含むイオン群
を閉じ込めるイオントラップ工程と、 上記イオン群に含まれる不純物の分布を測定し、所定の
割合以上存在する不純物に対応する周波数成分を含むＳ
ＷＩＦＴ波形を前記イオン群に与えて不純物を除去する
不純物除去工程と、 前記検出対象化学物質またはこのフラグメントの質量を
測定する質量分析工程と、 を有することを特徴とする化学物質の検出方法。 - 【請求項１５】 電界、磁界その他の手段によって、イ
オン化された検出対象化学物質のイオンを含むイオン群
を閉じ込めるイオントラップ工程と、 所定の信号強度よりも高い信号強度を示す濃度で存在す
る不純物の軌道共鳴周波数に対応した周波数において
は、所定の信号強度よりも低い信号強度を示す濃度で存
在する不純物の軌道共鳴周波数に対応する周波数帯にお
ける電圧振幅よりも大きい電圧振幅を有するＳＷＩＦＴ
波形を前記イオン群に与えて不純物を除去する不純物除
去工程と、 前記検出対象化学物質またはこのフラグメントの質量を
測定する質量分析工程と、 を有することを特徴とする化学物質の検出方法。 - 【請求項１６】 電界、磁界その他の手段によって、イ
オン化された検出対象化学物質のイオンを含むイオン群
を閉じ込めるイオントラップ工程と、 含まれる周波数が大きくなるにしたがって電圧振幅を小
さくしたＳＷＩＦＴ波形を前記イオン群に与えて不純物
を除去する不純物除去工程と、 前記検出対象化学物質またはこのフラグメントの質量を
測定する質量分析工程と、 を有することを特徴とする化学物質の検出方法。 - 【請求項１７】 電界、磁界その他の手段によって、イ
オン化された検出対象化学物質のイオンを含むイオン群
を閉じ込めるイオントラップ工程と、 ＳＷＩＦＴによる除去対象分子の質量数に関わらず電圧
振幅が一定の分布を持つＳＷＩＦＴ波形を発生させる任
意波形発生工程と、 前記ＳＷＩＦＴ波形を前記イオントラップ手段に閉じ込
められているイオン群に与えて前記不純物を除去した後
に、前記検出対象化学物質またはこのフラグメントの質
量を測定する質量分析工程と、 を備えたことを特徴とする化学物質の検出方法。 - 【請求項１８】 電界、磁界その他の手段によって、イ
オン化された検出対象化学物質のイオンを含むイオン群
を閉じ込めるイオントラップ工程と、 複数の検出対象化学物質の質量数に対応する複数の周波
数帯においては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波形を前
記イオン群に与えて不純物を除去し、複数の検出対象化
学物質を残す工程と、 前記検出対象化学物質またはこのフラグメントの質量を
測定する質量分析工程と、 を有することを特徴とする化学物質の検出方法。 - 【請求項１９】 電界、磁界その他の手段によって、イ
オン化された複数の質量数が異なる検出対象化学物質の
イオンを含むイオン群を閉じ込めるイオントラップ工程
と、 複数の検出対象化学物質の質量数に対応する複数の周波
数帯においては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波形を前
記イオン群に与えて不純物を除去し、複数の検出対象化
学物質を残す工程と、 前記複数の検出対象化学物質のうち質量数が小さい検出
対象化学物質から順にフラグメント化するフラグメント
化工程と、 前記検出対象化学物質またはこのフラグメントの質量を
測定する質量分析工程と、 を有することを特徴とする化学物質の検出方法。 - 【請求項２０】 電界、磁界その他の手段によって、イ
オン化された複数の質量数が異なる検出対象化学物質の
イオンを含むイオン群を閉じ込めるイオントラップ工程
と、 複数の検出対象化学物質の質量数に対応する複数の周波
数帯においては電圧振幅を与えないＳＷＩＦＴ波形を前
記イオン群に与えて不純物を除去し、複数の検出対象化
学物質を残す工程と、 前記検出対象化学物質の同位体のうち少なくとも２種類
の同位体に対応する周波数を含むＴＩＣＫＬＥ波形を与
えて、当該検出対象化学物質の同位体のうち少なくとも
２種類をフラグメント化するフラグメント化工程と、 前記検出対象化学物質またはこのフラグメントの質量を
測定する質量分析工程と、 を有することを特徴とする化学物質の検出方法。 - 【請求項２１】 上記質量分析工程においては、検出対
象化学物質から生成されるフラグメントの同位体のうち
少なくとも２種類を計測対象とすることを特徴とする請
求項１２〜２０のいずれか一つに記載の化学物質の検出
方法。 - 【請求項２２】 さらに、上記イオントラップ工程の前
に、検出対象化学物質のイオン化ポテンシャルよりも大
きく、当該イオン化ポテンシャルと前記検出対象化学物
質のイオンの解離エネルギーとの和よりも小さいエネル
ギーを当該検出対象化学物質に与え、この検出対象化学
物質をイオン化するイオン化工程を有することを特徴と
する請求項１４〜２０のいずれか一つに記載の化学物質
の検出方法。 - 【請求項２３】 上記イオン化工程は、イオン化ポテン
シャルよりも高く当該イオン化ポテンシャルに４ｅＶを
加算した値以下のエネルギーを前記検出対象化学物質に
与えることを特徴とする請求項２２に記載の化学物質の
検出方法。
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