化学物质的检测装置以及化学物质的检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术的化学物质的检测装置（１００）具备真空紫外光灯（３），通过该真空紫外光灯（３），将废气Ｇｓ中的检测对象化学物质离子化。被离子化的检测对象化学物质被封闭在内部形成高频电场的离子捕获装置（１０）内。通过ＳＷＩＦＴ波形（其包含将与该检测对象化学物质离子的轨道共振频率对应的频率排除的频率成分）提供给离子捕获装置（１０）内的离子群能量并除去杂质。然后，通过ＴＩＣＫＬＥ波形（具有对应于检测对象化学物质离子的轨道共振频率的频率成分）给上述离子群提供能量，并将检测对象化学物质的离子碎片化。然后，可通过质量分析计（４）测定该碎片的质量，以鉴定检测对象化学物质。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学物质的检测装置及化学物质的浓度测定方法，特别是涉及以高精确度检测垃圾焚烧设施的排气中所含的极微量二恶英类或其前体用的化学物质的检测装置及化学物质的检测方法。
技术介绍
近年，为降低从垃圾焚烧设施排出的排气中所含的二恶英类，即时测定排气中所含的二恶英类或其前体，且用于焚烧炉的燃烧控制的试验正在研究之中。二恶英类的测定中，虽然已知有通过高分解能力的GC/MS(气相层析/质量分析计)的测定方法，但该方法需要复杂的前处理，目前从采取样品至判定结果为止需要数周时间。因此，难以适用于如上述的即时控制。为解决此问题，曾揭示通过大气压化学离子化法将排气中所含的二恶英类或其前体离子化，再用三维四极质量分析计测定其离子的在线检测器。另外，有关该在线检测器，在第11次废弃物学会研究发表会讲演论文集2000中已记载其的详细说明，如有需要可予以参考。另外，上述大气压化学离子化法具有以下的问题点。首先，由于其计测原理，计测难以形成负离子的分子的灵敏度低，难以适用于精密的控制。另外，计测对象化学物质的离子化准确率深受气氛气体组成的影响。因此，为了从被计测的电信号强度算出其浓度，有必要使用含有高价的C同位素的化学物质做为内部标准试料，因此测定时所需的成本变高。其次，上述大气压化学离子化法与二恶英类的浓度相关，且一般为对计测灵敏度比较高的酚类进行检测的情况。然而，由于酚类易附着于配管上，记忆(memory)效果很大，若配管工作不仔细，将无法以良好灵敏度测定。另外，由于该记忆效果，即使排气很干净，酚类被检测的测定精确度也降低。另外，若比要测的前体更易离子化的物质存在于排气中，这些将先被离子化，因而使得要测定的物质难以被正确地测定。另外，即使在某一炉中，有某一种前体(例如三氯酚)可做为二恶英类浓度的最适指标物质，但在其他炉中，最适指标物质将会随炉的种类及燃烧条件等而异。因此，在其他炉中，上述炉的指标物质并不一定为最适，若只能计测一个前体则通用性将降低。也即，为提高通用性，以能将各种不同种类的化学物质同时检测的方法为较佳。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种化学物质的检测装置及化学物质的检测方法，其至少可达成下述功能中的一项可使检测对象化学物质的检测灵敏度提高；即使焚烧炉、加热炉或其他燃烧炉运转最旺时，也能在控制燃烧条件的程度内使检测对象化学物质的检测速度提高，以及使检测设备低成本化。本专利技术的化学物质的检测装置，其特征为具备将比检测对象化学物质的离子化电位大、且比该离子化电位与上述检测对象化学物质离子离解能之和小的能量提供给该检测对象化学物质，以将该检测对象化学物质离子化的离子化机构；通过电场、磁场及其他机构，将含有用上述离子化机构离子化的检测对象化学物质离子的离子群封闭的离子捕获机构；通过SWIFT波形(其包含将与该检测对象化学物质离子的轨道共振频率对应的频率排除后的频率成分)提供给上述离子群能量以除去杂质的杂质除去机构；以及测定上述检测对象化学物质的质量的质量分析机构。另外，该化学物质的检测装置，是在检测对象化学物质离子化时，将比检测对象化学物质的离子化电位大、且比该离子化电位与上述检测对象化学物质离子离解能之和小的能量提供给该检测对象化学物质。因此，由于可在不破坏检测对象化学物质下将其离子化，因而可提高离子化效率。另外，除去杂质时只给予SWIFT波形，能快速地除去杂质。另外，在本专利技术的离子化中，由于离子化所需的能量被适当地设定，不会将不相干的各种分子或解离、或离子化。因此，碎片的产生非常少，在挑除杂质的过程中，必须除去的杂质也变得极少。结果，由于可将SWIFT电压压低，在不破坏应该残留的检测对象化学物质下完成杂质的去除，因此可提高质量分析机构的检测灵敏度。另外，无需准备过大的电源，可压低装置的制造成本。另外，本专利技术的化学物质的检测装置，可将多余的碎片的发生压制至极小。因此，可将离子捕获器内因过剩离子大量存在所造成的捕获效率降低抑制到最小。此处，质量分析机构中，尤其若使用飞行时间计测方式，以能缩短计测时间为较佳。另外，离子捕获机构中，可使用通过电场、磁场或其他电磁力量将离子封闭于内部的装置。电场及磁场可分别单独使用，也可将多个适宜地组合而使用。此种方式的离子捕获机构，已知有在内部形成高频电场的离子捕获器，由于其比较容易操作，故为较佳(以下相同)。另外，本专利技术中术语“检测对象化学物质”，是指例如焚烧炉等排气中所含有的二恶英类前体或二恶英类等。此种情况，本专利技术的化学物质的检测装置，可检测与二恶英类高度相关的前体，推测排气中所含的二恶英类浓度。另外，也可直接检测排气中所含的二恶英类，同时求得其浓度。后者也可在检验基于前体产生的推测值时使用。此处，二恶英类是指指包括一般二恶英类、呋喃或被称为共面PCB的分子。另外，前体中包括例如三氯苯、二氯苯及氯苯等苯类或者三氯酚等酚类。另外，“SWIFT”是指“贮存波形反傅立叶转换”(“Stored WaveformInverse Fourier Transform”)，其详细说明，可参考文献“Development of aCapillary High-perfOrmance Liquid Chromatography Tandem MassSpectrometry System Using SWIFT Technology in an Ion Trap/ReflectronTime-of-flight Mass Spectrometer”Rapid Communication in MassSpectrometry，vol.11，1739-1748(1997)。另外，本专利技术的化学物质的检测装置，其特征为具备将比检测对象化学物质的离子化电位大、且比该离子化电位与上述检测对象化学物质离子离解能之和小的能量提供给该检测对象化学物质，以将该检测对象化学物质离子化的离子化机构；通过电场、磁场及其他机构，将含有通过上述离子化机构离子化的检测对象化学物质离子的离子群封闭的离子捕获机构；通过SWIFT波形(其包含将与上述检测对象化学物质离子的轨道共振频率对应的频率排除的频率成分)提供给上述离子群能量以除去杂质的杂质除去机构；通过TICKLE波形(其为与检测对象化学物质离子的轨道共振频率对应的频率成分)提供给上述离子群能量，以使检测对象化学物质的离子碎片化的碎片化机构；以及测定上述检测对象化学物质碎片的质量的质量分析机构。该化学物质的检测装置中，由于通过提供给TICKLE波形的碎片化机构将检测对象化学物质碎片化，因此即使检测对象化学物质的质量数中有杂质，也可排除其影响，而正确地测定。另外，由于离子化时产生的碎片极少，因此在将检测对象化学物质碎片化的情况下，可将为目的物的检测对象化学物质有效率地碎片化。结果，由于几乎全部检测对象化学物质的碎片均可做为质量分析机构的测定对象，因此可提高质量分析机构的检测灵敏度，而可更精密地进行燃烧控制。此处，TICKLE是指使检测对象化学物质碎片化，以将与检测对象化学物质质量数近似的杂质和检测对象化学物质分离的操作，其的详细说明可参照上述文献“Development of aCapillary High-performance Liquid Chroma本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学物质的检测装置，其特征为具备：将比检测对象化学物质的离子化电位大、且比该离子化电位与上述检测对象化学物质的离子的离解能之和小的能量提供给该检测对象化学物质，以将该检测对象化学物质离子化的离子化机构；通过电场、磁场及其 他机构将含有通过上述离子化机构离子化的上述检测对象化学物质离子的离子群封闭的离子捕获机构；通过含有除去与上述检测对象化学物质离子的轨道共振频率对应的频率的频率成分的ＳＷＩＦＴ波形，给上述离子群提供能量以除去杂质的杂质除去机构；以及　 　测定上述检测对象化学物质的质量的质量分析机构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：山越英男，二见博，团野实，鹤我薰典，栗林志头真，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]