DE112019007341T5

DE112019007341T5 - Substanzanalysator und substanzanalyseverfahren

Info

Publication number: DE112019007341T5
Application number: DE112019007341.9T
Authority: DE
Inventors: Yasuaki Takada; Shun KUMANO; Masuyuki Sugiyama; Tsukasa Shishika; Shinji Yoshioka; Akimasa Osaka
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2022-01-27
Also published as: JP7201809B2; US20220359182A1; GB2599569A; GB2599569B; US11776800B2; JPWO2020255346A1; WO2020255346A1

Abstract

Substanzanalysator, der zur Erhöhung der Selektivität der Substanzanalyse Folgendes aufweist: eine Heizung (1), die ein Medium zum Sammeln einer an der Oberfläche eines Inspektionsobjekts (W) haftenden chemischen Substanz erwärmt, ein Massenspektrometer (2), das eine Tandem-Massenspektrometrie an Dampf ausführt, der durch Erwärmen und Verdampfen der vom Medium ausgesendeten chemischen Substanz durch die Mediumheizung (1) erzeugt wurde, und eine Steuervorrichtung (3), die das Massenspektrometer (2) veranlasst, auf der Grundlage der Temperatur des Mediums in der Heizung (1) eine Tandem-Massenspektrometrie an der chemischen Substanz auszuführen, die bei der Temperatur des Mediums unter Verwendung des von der Heizung (1) zum Massenspektrometer (2) gesendeten Dampfs verdampft wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie eines Substanzanalysators und eines Substanzanalyseverfahrens.
Technischer Hintergrund
Die Bedrohung durch Terrorismus nimmt weltweit zu. Infolge der über das Internet erfolgenden Verbreitung von Informationen über Verfahren zur Herstellung starker Sprengstoffe aus gewöhnlichen Haushaltsgegenständen werden Sprengstoffe in zunehmendem Maße bei terroristischen Anschlägen verwendet. Ein wirksames Mittel, Terror durch Sprengstoffe zu verhindern, besteht darin, verborgene Sprengstoffe mit einem Sprengstofferkennungssystem zu finden. Es sind zwei Verfahren zur Erkennung von Sprengstoffen bekannt: Mengenerkennung zum Finden einer Sprengstoffmasse und Spurenerkennung zum Finden winziger Sprengstoffspuren. Die durch Mengenerkennung und Spurenerkennung erhaltenen Informationen unterscheiden sich, und die Mengenerkennung und Spurenerkennung können komplementär ausgeführt werden. Daher kann die Sicherheit durch die Verwendung beider Erkennungsverfahren in Kombination verbessert werden.
Im Allgemeinen beruht die durch eine Röntgeninspektionsvorrichtung repräsentierte Mengenerkennung hauptsächlich auf der Form eines verdächtigen Objekts oder dergleichen. Mit der Mengenerkennung lässt sich eine Substanz nur schwer identifizieren. Die Spurenerkennung ist andererseits gut dafür geeignet, eine Substanz zu identifizieren, weil ein von einer chemischen Substanz abgeleitetes Signal durch ein chemisches Analyseverfahren erkannt werden kann. Deshalb wird erwartet, dass eine für die Spurenerkennung verwendete Erkennungsvorrichtung eine hohe Selektivität zur genauen Erkennung von Sprengstoffen aufweist, ohne dass falsche Alarme hervorgerufen werden.
Bei chemischen Analysen wird eine als Tandem-Massenspektrometrie bezeichnete Technik für die Analyse durch eine Spurenerkennungsvorrichtung verwendet, weil eine hohe Selektivität erhalten werden kann.
Beispielsweise offenbart Patentliteratur 1 ein Erkennungsverfahren und eine Erkennungsvorrichtung, wobei ein lonenfallen-Massenspektrometer verwendet wird: „Erkennungsverfahren unter Verwendung eines lonenfallen-Massenspektrometers, welches Folgendes aufweist: einen ersten Analyseschritt zum Erfassen eines Massenspektrometers, einen ersten Feststellungsschritt zum Feststellen, ob erste Ionen mit einem eindeutigen m/z vorhanden sind, einen Schritt zum Auslesen einer Analysebedingung aus einer Datenbank entsprechend einem Feststellungsergebnis des ersten Feststellungsschritts, einen zweiten Analyseschritt zur Ausführung einer Tandem-Massenspektrometrie und einen zweiten Feststellungsschritt zum Feststellen, ob zweite Ionen mit einem eindeutigen m/z vorhanden sind“ (siehe Anspruch 1).
Zusätzlich offenbart Patentliteratur 2 ein Massenspektrometer, welches Folgendes aufweist: „ein Mittel zum Steuern der Auswahl mehrerer Vorläuferionen durch Anlegen eines Hochfrequenzsignals, das nicht Resonanzfrequenzen mehrerer Vorläuferionen, sondern Resonanzfrequenzen anderer Ionen aufweist und für jede Frequenz eine andere Amplitude aufweist, an eine ein lonenfallen-Massenspektrometer bildende Elektrode und ein Mittel zum Steuern der Dissoziation mehrerer Vorläuferionen durch Anlegen eines Hochfrequenzsignals mit einer für jede Resonanzfrequenz der mehreren Vorläuferionen individuell festgelegten Amplitude, das durch Überlagern der Resonanzfrequenzen der mehreren Vorläuferionen erhalten wird, an die Elektrode, wodurch das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer gewünschten chemischen Substanz auf der Grundlage eines Massenspektrums mehrerer durch Dissoziieren der mehreren Vorläuferionen erhaltenen Fragmentionen bestimmt wird“ (siehe Zusammenfassung).
Zitatliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: japanisches Patent Nr. 3894118
Patentliteratur 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-108578

Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Weil wie vorstehend beschrieben die Bedrohung durch Terrorismus zunimmt, wird ein Detektor mit einer höheren Leistungsfähigkeit benötigt. Vor diesem Hintergrund muss die Selektivität gegenüber den in den Patentliteraturen 1 und 2 beschriebenen Techniken weiter verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung wurde vor diesem Hintergrund gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Selektivität der Substanzanalyse zu verbessern.
Lösung des Problems
Zum Lösen der vorstehenden Probleme weist die vorliegende Erfindung Folgendes auf: eine Mediumheizung zum Erwärmen eines Mediums zum Sammeln einer an der Oberfläche eines Inspektionsobjekts haftenden chemischen Substanz, ein Tandem-Massenspektrometer zur Ausführung einer Tandem-Massenspektrometrie an Dampf, der durch Erwärmen und Verdampfen der vom Medium ausgesendeten chemischen Substanz durch die Mediumheizung erzeugt wurde, und eine Steuereinrichtung, um das Tandem-Massenspektrometer zu veranlassen, auf der Grundlage der Temperatur des Mediums in der Mediumheizung die Tandem-Massenspektrometrie an der chemischen Substanz auszuführen, die bei der Temperatur des Mediums unter Verwendung des von der Mediumheizung zum Tandem-Massenspektrometer gesendeten Dampfs verdampft wird.
Andere Lösungen werden in den Ausführungsformen angemessen beschrieben.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Durch die vorliegende Erfindung kann die Selektivität der Substanzanalyse verbessert werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 ein Diagramm einer Konfiguration eines Systems zur Erkennung gefährlicher Objekte gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine Schnittansicht einer gemäß der ersten Ausführungsform verwendeten Heizung,
3 ein Flussdiagramm einer Arbeitsprozedur der Heizung,
4 ein Bild einer Temperaturänderung eines Wischmaterials in der Heizung,
5 ein Diagramm einer Konfiguration eines lonenfallen-Massenspektrometers,
6 ein Funktionsblockdiagramm einer Konfiguration einer gemäß der ersten Ausführungsform verwendeten Steuervorrichtung,
7 ein Diagramm einer Konfiguration gemäß der ersten Ausführungsform verwendeter Analysezeitinformationen,
8 ein Diagramm eines Konzepts der Tandem-Massenspektrometrie,
9 ein Flussdiagramm von durch das lonenfallen-Massenspektrometer ausgeführten Schritten der Tandem-Massenspektrometrie,
10 ein Flussdiagramm einer Prozedur der gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführten Analyse,
11 schematisch eine zeitliche Änderung der erzeugten Dampfkonzentration,
12 eine Schnittansicht einer gemäß einer zweiten Ausführungsform verwendeten Heizung,
13 eine Schnittansicht einer gemäß einer dritten Ausführungsform verwendeten Heizung,
14A ein Flussdiagramm (Teil 1) einer Prozedur der gemäß einer vierten Ausführungsform ausgeführten Analysemessung,
14B ein Flussdiagramm (Teil 2) der Prozedur der gemäß der vierten Ausführungsform ausgeführten Analysemessung,
15 ein Diagramm eines Beispiels von Ausführungszeiten der Tandem-Massenspektrometrie und der Nicht-Tandem-Massenspektrometrie,
16A ein Flussdiagramm (Teil 1) einer Prozedur der gemäß einer fünften Ausführungsform ausgeführten Analysemessung,
16B ein Flussdiagramm (Teil 2) der Prozedur der gemäß der fünften Ausführungsform ausgeführten Analysemessung,
17 eine Schnittansicht einer gemäß einer sechsten Ausführungsform verwendeten Heizung und
18 ein Diagramm, das Signalerscheinungszeiten von 6 Typen repräsentativer Sprengstoffe vergleicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Als nächstes werden Modi zur Ausführung der vorliegenden Erfindung (als „Ausführungsformen“ bezeichnet) angemessen detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
System
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Systems Z zur Erkennung gefährlicher Objekte gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
Das System Z zur Erkennung gefährlicher Objekte weist eine Heizung 1, ein Massenspektrometer 2, eine Steuervorrichtung 3, eine Datenbank 4 und eine Alarmausgabevorrichtung 5 auf.
Die Heizung 1 ist über ein Rohr 6 mit dem Massenspektrometer 2 verbunden. Die Steuervorrichtung 3 ist über eine Signalleitung (durchgezogener Pfeil) mit der Heizung 1, dem Massenspektrometer 2, der Datenbank 4 und der Alarmausgabevorrichtung 5 verbunden. Wenn ein Inspektor beim System Z zur Erkennung gefährlicher Objekte ein Wischmaterial W in der Art einer Tasche (siehe 2), das zum Wischen eines Inspektionsziels verwendet wurde, in die Heizung 1 einführt, leitet die Steuervorrichtung 3 die Temperatursteuerung der Heizung 1 ein, um die Temperatur des Wischmaterials W allmählich zu erhöhen. Das Wischmaterial W besteht aus einer wärmebeständigen Faser.
Chemische Substanzen, die am Wischmaterial W haften, werden ausgehend von der Komponente mit dem höchsten Dampfdruck, die bei einer niedrigen Temperatur verdampft, durch das Rohr 6 zum Massenspektrometer 2 gesendet. Wenn die Temperaturanstiegsbedingungen der Heizung 1 gleich gehalten werden, werden chemische Substanzen mit unterschiedlichen Dampfdruckbedingungen (Verdampfungstemperaturen) unter den jeweiligen Dampfdruckbedingungen (d. h. der Temperatur der Heizung 1) mit dem Einführen des Wischmaterials W als Anfangspunkt vom Wischmaterial W verdampft, wenn die Temperatur der Heizung 1 ansteigt.
Das heißt, dass bei einem konsistent gehaltenen Temperaturanstieg der Heizung 1 unterschiedliche chemische Substanzen zu verschiedenen Zeiten vom Wischmaterial W verdampft werden. Wenn der Temperaturanstieg der Heizung 1 konsistent gehalten wird, kann herausgefunden werden, welche chemische Substanz zu welcher Zeit vom Wischmaterial W verdampft wird.
Daher wird zu der Zeit, zu der jede Substanz das Massenspektrometer 2 erreicht, eine der Substanz entsprechende Analysebedingung für die Tandem-Massenspektrometrie von der Steuervorrichtung 3 zum Massenspektrometer 2 gesendet. Dann führt das Massenspektrometer 2 die Tandem-Massenspektrometrie unter der gesendeten Analysebedingung aus. Die Datenbank 4 speichert Analysezeitinformationen 401 (siehe 7), wobei die Zeit von der Einführung des Wischmaterials W in die Heizung 1 einer der Tandem-Massenspektrometrie zu unterziehenden chemischen Substanz zugeordnet ist. Zusätzlich speichert die Datenbank 4 Ergebnisse (vorläufige Analyseinformationen) der Tandem-Massenspektrometrie verschiedener Sprengstoffe.
Das durch das Massenspektrometer 2 erhaltene Analyseergebnis wird durch die Steuervorrichtung 3 mit den vorläufigen Analyseinformationen in der Datenbank 4 verglichen. Wenn ein gewünschtes Signal erhalten wird, wird dann davon ausgegangen, dass ein Sprengstoff erkannt wurde, und es wird durch die Alarmausgabevorrichtung 5 Alarm gegeben.
Heizung 1
2 ist eine Schnittansicht der gemäß der ersten Ausführungsform verwendeten Heizung 1. 3 ist ein Flussdiagramm einer Arbeitsprozedur der in 2 dargestellten Heizung 1.
Wie in 2 dargestellt ist, weist die Heizung 1 eine erste Heizeinheit 101, eine zweite Heizeinheit 102, eine Kopfeinheit-Antriebseinheit 103, einen Sensor 110 und ein mit dem Massenspektrometer 2 verbundenes Rohr 6 auf.
Nachstehend wird jeder Teil von 2 mit Bezug auf 3 beschrieben. Zuerst legt ein Benutzer die Analysezeitinformationen 401 fest (S101).
Wenn der Benutzer als nächstes das Wischmaterial W in die Heizung 1 einführt (S102), erkennt der Sensor 110 die Einführung des Wischmaterials W (S103). Das Wischmaterial W wird in einen zwischen der ersten Heizeinheit 101 und der zweiten Heizeinheit 102 ausgebildeten Einführungsabschnitt 120 (Zwischenraum) eingeführt.
Dann leitet eine Heizungssteuereinheit 111 (siehe 6) der Steuervorrichtung 3 die Messzeit mit der Einführung des Wischmaterials W als Anfangspunkt ein (S104). Bei einem Beispiel des Sensors 110, wie in 2 dargestellt ist, können ein Lichtemissionsabschnitt 111 und ein Lichtempfangsabschnitt 112 einander so gegenüberstehen, dass eine Änderung der vom Lichtempfangsabschnitt 112 empfangenen Lichtmenge, weil Licht vom Lichtemissionsabschnitt 111 durch das Wischmaterial W blockiert wird, gemessen werden kann. In der Nähe des Einführungsabschnitts 120 ist die erste Heizeinheit (der Niedertemperaturabschnitt) 101, die vorab auf eine gewünschte Temperatur (beispielsweise 100 °C) erwärmt wurde, bereitgestellt. Nachdem die Einführung des Wischmaterials W erkannt wurde, wird es während einer gewünschten Zeit (beispielsweise 5 Sekunden) durch die Wärme der ersten Heizeinheit 101 erwärmt.
Als nächstes stellt die Heizungssteuereinheit 311 (siehe 6) fest, ob die Zeit t11 vom Beginn der Zeitmessung in Schritt S104 verstrichen ist (ob die verstrichene Zeit t11 erreicht hat) (S111).
Wenn die Zeit t11 nicht verstrichen ist (Nein in S111), führt die Heizungssteuereinheit 311 den Prozess zu Schritt S111 zurück. Während dieser Zeit wird das Wischmaterial W durch die Wärme der ersten Heizeinheit 101 erwärmt.
Wenn die Zeit t11 verstrichen ist (Ja in S111), steuert die Heizungssteuereinheit 311 die Kopfeinheit-Antriebseinheit 103. Dadurch wird die zweite Heizeinheit (der Hochtemperaturabschnitt) 102, der vorab auf eine höhere Temperatur (beispielsweise 200 °C) als die erste Heizeinheit 101 erwärmt wurde, gegen das Wischmaterial W gepresst (S112). Dadurch wird das Wischmaterial W weiter erwärmt. Eine am Wischmaterial W haftende Komponente wird durch Wärme verdampft, und der erhaltene Dampf wird durch das Rohr 6 zum Massenspektrometer 2 gesendet.
Das Rohr 6 wird wünschenswerterweise auf etwa 180 °C erwärmt, um eine Adsorption jeder Komponente an seiner Innenwandfläche zu verhindern. Wenn die zweite Heizeinheit 102 gegen das Wischmaterial W gedrückt wird, wird die Wärme der zweiten Heizeinheit 102 auch auf die erste Heizeinheit 101 übertragen. Zu dieser Zeit wird die Anfangsbedingung in Bezug auf die Temperatur für das nächste zu analysierende Wischmaterial W geändert, wenn es eingeführt wird, falls die Temperatur der ersten Heizeinheit 101 ansteigt. Daher kann die Heizkapazität der ersten Heizeinheit 101 größer gemacht werden als jene der zweiten Heizeinheit 102, um den Temperaturanstieg der ersten Heizeinheit 101 zu unterdrücken.
Als nächstes stellt die Heizungssteuereinheit 311 fest, ob eine vorgegebene Zeit t12 verstrichen ist, seit die zweite Heizeinheit 102 gegen das Wischmaterial W gedrückt wurde (S121).
Wenn die vorgegebene Zeit t12 nicht verstrichen ist (Nein in S121), führt die Heizungssteuereinheit 311 den Prozess zu Schritt S121 zurück.
Wenn die vorgegebene Zeit t12 verstrichen ist (Ja in S121), zieht die Heizungssteuereinheit 311 die zweite Heizeinheit 102, die gegen das Wischmaterial W gedrückt wurde, zurück (S122).
Wie vorstehend beschrieben wurde, steigt die Temperatur des Wischmaterials W bei der in 2 dargestellten Heizung 1 in zwei Stufen.
Als nächstes entfernt der Benutzer das Wischmaterial W von der Heizung 1 (S131).
Danach drückt die Heizungssteuereinheit 311 die zweite Heizeinheit 102 gegen die erste Heizeinheit 101 ohne das Wischmaterial W (S132). Das Entfernen des Wischmaterials W wird durch den Sensor 110 erkannt.
Die Bedeutung der Verarbeitung von Schritt S132 wird nachstehend beschrieben.
Bei der in 2 dargestellten Heizung 1 verbleibt eine Komponente mit einem niedrigen Dampfdruck auf der Oberfläche der ersten Heizeinheit 101, nachdem die Messung abgeschlossen wurde. Wenn das nächste zu analysierende Wischmaterial W eingeführt wird, besteht die Möglichkeit, dass die restliche Komponente die Analyse beeinflusst. Um eine solche restliche Komponente zuverlässig zu entfernen, drückt die Heizungssteuereinheit 311 die zweite Heizeinheit 102, nachdem ein Wischmaterial W entfernt wurde, gegen die erste Heizeinheit 101 ohne das Wischmaterial W. Dadurch wird die Oberfläche der ersten Heizeinheit 101 sofort erwärmt und wird die an der Oberfläche der ersten Heizeinheit 101 verbliebene Komponente verdampft und entfernt.
Als nächstes stellt die Heizungssteuereinheit 311 fest, ob eine vorgegebene Zeit t13 verstrichen ist, seit die zweite Heizeinheit 102 gegen die erste Heizeinheit 101 gedrückt wurde (S141).
Wenn die vorgegebene Zeit t13 nicht verstrichen ist (Nein in S141), führt die Heizungssteuereinheit 311 den Prozess zu Schritt S141 zurück.
Wenn die vorgegebene Zeit t13 verstrichen ist (Ja in S141), zieht die Heizungssteuereinheit 311 die zweite Heizeinheit 102, die gegen die erste Heizeinheit 101 gedrückt wurde, zurück (S142).
Bei der in 2 dargestellten Heizung 1 wurde durch Experimente herausgefunden, dass ein besseres Ergebnis erzielt wird, wenn die Oberfläche (Wischfläche) des Wischmaterials W, an der der anheftbare Stoff H haftet, der zweiten Heizeinheit 102 gegenübersteht.
Bei der in 2 dargestellten Konfiguration kann die Temperatur des Wischmaterials W mit einer einfachen Konfiguration stufenweise erhöht werden.
Temperatur des Wischmaterials W
4 ist ein Bild einer Temperaturänderung des Wischmaterials W in der in 2 dargestellten Heizung 1.
In 4 repräsentiert die vertikale Achse die Temperatur des Wischmaterials W und repräsentiert die horizontale Achse die Zeit (Sekunden).
Nachdem das Wischmaterial W in die Heizung 1 eingeführt wurde, wird es durch die erste Heizeinheit 101 durch Strahlung und Konvektion in etwa 5 Sekunden auf etwa 100 °C erwärmt (entsprechend dem Zeitraum aus S111 in 3). Zu dieser Zeit wird von den am Wischmaterial W haftenden chemischen Substanzen eine chemische Substanz mit einem hohen Dampfdruck, d. h. eine leicht verdampfende chemische Substanz, verdampft (Gebiet 611 zur Verdampfung einer Komponente mit einem hohen Dampfdruck). Wenn die zweite Heizeinheit 102 anschließend gegen das Wischmaterial W gedrückt wird (S112 in 3), steigt die Temperatur des Wischmaterials W weiter, und es verdampft auch eine chemische Substanz mit einem niedrigen Dampfdruck (Gebiet 612 zur Verdampfung einer Komponente mit einem niedrigen Dampfdruck). Durch zuvor erfolgendes Ausführen eines Experiments kann ein Temperaturprofil, wie es in 4 dargestellt ist, erhalten werden. Der Benutzer legt die Analysezeitinformationen 401 auf der Grundlage eines solchen Temperaturprofils fest. Auf diese Weise werden entsprechend Dampfdruckdifferenzen zwischen den jeweiligen chemischen Substanzen verschiedene Verdampfungszeiten für die chemischen Substanzen bereitgestellt.
Massenspektrometer 2
5 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines lonenfallen-Massenspektrometers 2a zeigt.
Es gibt verschiedene Typen von Massenspektrometern 2. Hier wird angenommen, dass ein nach einem Ionenfallenverfahren arbeitendes Massenspektrometer 2 (Ionenfallen-Massenspektrometer 2a), wie in 5 dargestellt, verwendet wird.
Beim lonenfallen-Massenspektrometer 2a wird die durch die Heizung 1 verdampfte Substanz zuerst durch das Rohr 6 zu einer Ionenquelle 201 gesendet und ionisiert. Von der Ionenquelle 201 erzeugte Ionen werden durch eine Pore 211, einen differenziellen Pumpabschnitt 212 und eine Pore 213 in einen Vakuumabschnitt 214 eingeleitet. Eine Ionenführung 221 ist im differenziellen Pumpabschnitt 212 bereitgestellt, um die Anzahl der in den Vakuumabschnitt 214 eingeleiteten Ionen zu erhöhen. Zusätzlich wird zur Erhöhung der Anzahl der in den Vakuumabschnitt 214 eingeleiteten Ionen eine Spannung von einer Spannungsquelle 231 durch eine Verdrahtung 231a an eine Elektrode mit einer Pore 222, worin die Pore 211 eine Öffnung bereitstellt, angelegt. Ähnlich wird eine Spannung von einer Spannungsquelle 232 durch eine Verdrahtung 232a an eine Elektrode mit einer Pore 223, worin die Pore 213 eine Öffnung bereitstellt, angelegt.
Der differenzielle Pumpabschnitt 212 und der Vakuumabschnitt 214 werden durch jeweilige Abpumpvorrichtungen 241a und 241b evakuiert. Eine Massenspektrometrieeinheit 251, die sich im Vakuumabschnitt 214 befindet, weist vier Stangen auf. Eine Hochfrequenzwelle wird durch eine Verdrahtung 233a von einer Spannungsquelle 233 an diese Stangen angelegt. Um Ionen einzusperren, wird der Massenspektrometrieeinheit 251 von einer Heliumgaszufuhreinheit 252 durch einen Heliumgaszufuhrschlauch 253 ein mageres Heliumgas zugeführt. Einsperrelektroden 254 und 255 zur Erzeugung eines elektrischen Felds zum Einsperren von Ionen in axialer Richtung sind an beiden Enden der Massenspektrometrieeinheit 251 angeordnet. Eine Spannung wird durch eine Verdrahtung 234a von einer Spannungsquelle 234 an die Elektrode 254 angelegt. Ähnlich wird eine Spannung durch eine Verdrahtung 235a von einer Spannungsquelle 235 an die Elektrode 255 angelegt.
Durch Ändern der an die Stangen angelegten Hochfrequenzspannung werden Bahnen in der Massenspektrometrieeinheit 251 eingesperrter Ionen in ansteigender Reihenfolge von m/z destabilisiert, und die Ionen werden aus der Massenspektrometrieeinheit 251 ausgestoßen. Ein Massenspektrum wird durch Erfassen der ausgestoßenen Ionen durch einen Ionendetektor 261 erfasst.
Es sei bemerkt, dass ein in 5 dargestelltes lonenfallen-Massenspektrometer 2a eine Tandem-Massenspektrometrie und auch eine Nicht-Tandem-Massenspektrometrie ausführen kann.
Es sei bemerkt, dass das Massenspektrometer 2 nicht auf das in 5 dargestellte lonenfallen-Massenspektrometer 2a beschränkt ist, solange es eine Tandem-Massenspektrometrie und eine Nicht-Tandem-Massenspektrometrie ausführen kann.
Steuervorrichtung 3
6 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Konfiguration der gemäß der ersten Ausführungsform verwendeten Steuervorrichtung 3 zeigt.
Die Steuervorrichtung 3 weist einen Speicher 310, eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 321, eine Speichervorrichtung 322 in der Art einer Festplatte (HD), eine Eingabevorrichtung 323 in der Art einer Tastatur und einer Maus, eine Ausgabevorrichtung 324 in der Art einer Anzeige und eine Kommunikationsvorrichtung 325 in der Art einer Netzschnittstellenkarte (NIC) auf.
Dann wird ein in der Speichervorrichtung 322 gespeichertes Programm in den Speicher 310 geladen und von der CPU 321 ausgeführt. Auf diese Weise werden die Heizungssteuereinheit 311 und eine Analyseverarbeitungseinheit 312 verwirklicht.
Die Heizungssteuereinheit 311 steuert die Heizung 1.
Die Analyseverarbeitungseinheit 312 führt die Verarbeitung der Tandem-Massenspektrometrie oder der Nicht-Tandem-Massenspektrometrie durch das Massenspektrometer 2 aus.
Analysezeitinformationen 401
7 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration der gemäß der ersten Ausführungsform verwendeten Analysezeitinformationen 401 zeigt.
Wie in 7 dargestellt ist, speichern die Analysezeitinformationen 401 verstrichene Zeiten (t1, t2, t3, ...) und chemische Substanzen („chemische Substanz A“, „chemische Substanz B“, „chemische Substanz C“, ...) in Zusammenhang miteinander. Hier ist die verstrichene Zeit die seit dem Einführen des Wischmaterials W in die Heizung 1 verstrichene Zeit. Das heißt, dass eine die „chemische Substanz A“ betreffende Tandem-Massenspektrometrie ausgeführt wird, wenn die Zeit (Heizzeit) t1 seit der Einführung eines Wischmaterials W verstrichen ist. Wenn die Zeit t2 seit der Einführung des Wischmaterials W verstrichen ist, wird eine die „chemische Substanz B“ betreffende Tandem-Massenspektrometrie ausgeführt. Wenn die Zeit t3 seit der Einführung des Wischmaterials W verstrichen ist, wird eine die „chemische Substanz C“ betreffende Tandem-Massenspektrometrie ausgeführt.
Hier sind alle Zeiten t1, t2, t3, ... seit der Einführung des Wischmaterials W in die Heizung 1 verstrichene Zeiten, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine Tandem-Massenspektrometrie in Bezug auf die „chemische Substanz A“ ausgeführt werden, wenn die Zeit t1 seit der Einführung des Wischmaterials W verstrichen ist, und kann eine Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz B“ ausgeführt werden, wenn die Zeit t2 seit Abschluss der Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz A“ verstrichen ist. Ähnlich kann eine Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz C“ ausgeführt werden, wenn die Zeit t3 seit Abschluss der Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz B“ verstrichen ist.
Tandem-Massenspektrometrie
8 ist ein Diagramm, das ein Konzept der Tandem-Massenspektrometrie zeigt. Wenn eine Nicht-Tandem-Massenspektrometrie ausgeführt wird, wird ein so genanntes Massenspektrum 601 erhalten, bei dem die horizontale Achse m/z (das Masse-Ladungs-Verhältnis) repräsentiert und die vertikale Achse die Signalintensität repräsentiert, wie am oberen Teil von 8 dargestellt.
Im in 8 dargestellten Massenspektrum 601 werden verschiedene Signale, wie von einer gewünschten chemischen Substanz (in diesem Fall der „chemischen Substanz D“) abgeleitete Ionen und von einer in der Atmosphäre enthaltenen organischen Substanz abgeleitete Ionen überlappend angezeigt. Deshalb besteht die Möglichkeit, dass ein fehlerhafter Bericht ausgegeben wird, falls eine Verunreinigung vorhanden ist, die zufällig Ionen erzeugt, die das gleiche m/z aufweisen wie von einer gewünschten chemischen Substanz (gemäß der vorliegenden Ausführungsform einem Sprengstoff) abgeleitete Ionen. Bei der Nicht-Tandem-Massenspektrometrie endet die Analyse an einer Stufe, an der das Massenspektrum 601 erhalten wird.
Das lonenfallen-Massenspektrometer 2a hat die Funktion, Ionen mit einem gewünschten m/z auszuwählen. Dadurch wird, wenn ein Massenspektrum erfasst wird, nachdem nur Ionen mit einem einzigen m/z ausgewählt wurden, ein einfaches Massenspektrum, wie durch das Massenspektrum 602 dargestellt, erhalten. Nachdem Ionen mit einem gewünschten m/z ausgewählt wurden, werden sie, wie im Massenspektrum 602 dargestellt, dissoziiert, um ein Massenspektrum zu erhalten, das Massenspektren mehrerer dissoziierter Ionen („chemische Substanz D1“, „chemische Substanz D2“ und „chemische Substanz D3“) aufweist, wie im Massenspektrum 603 dargestellt. Hier werden von den Ionen der „chemischen Substanz D“ erzeugte gewünschte dissoziierte Ionen als „chemische Substanz D1“ und „chemische Substanz D2“ bezeichnet. Ferner wird ein dissoziiertes Ion, das von einem anderen Ion (unerwünschten Ion), das das gleiche m/z wie das gewünschte Ion der „chemischen Substanz D“ aufweist, erzeugt wird, als „chemische Substanz D3“ definiert. Im Massenspektrum 603 werden die „chemische Substanz D1“, die „chemische Substanz D2“ und die „chemische Substanz D3“ jeweils getrennt dargestellt, so dass die Selektivität verbessert wird und ein fehlerhafter Bericht verhindert werden kann.
Schritte der Tandem-Massenspektrometrie
9 ist ein Flussdiagramm, das Schritte der durch das in 5 dargestellte lonenfallen-Massenspektrometer 2a ausgeführten Tandem-Massenspektrometrie zeigt.
Zuerst wird vor der Beschreibung einer spezifischen Prozedur der Tandem-Massenspektrometrie die Tandem-Massenspektrometrie grob beschrieben. In der Massenspektrometrieeinheit 251 des in 5 dargestellten lonenfallen-Massenspektrometers 2a eingesperrte Ionen vibrieren in der Massenspektrometrieeinheit 251 bei einer m/z entsprechenden Frequenz. Daher können, wenn eine Spannung mit einer Frequenz, die einem m/z eingesperrter Ionen entspricht, an die die Massenspektrometrieeinheit 251 bildende Stange angelegt wird, Ionen mit dem m/z beschleunigt werden.
Nachstehend werden spezifische Schritte der Tandem-Massenspektrometrie beschrieben. Der in 9 dargestellte Prozess ist ein allgemeiner Tandem-Massenspektrometrieprozess. Der Prozess ist nicht auf den in 9 dargestellten Prozess beschränkt, solange die Tandem-Massenspektrometrie ausgeführt werden kann.
Zuerst werden Analyseparameter für die Tandem-Massenspektrometrie einer zu analysierenden chemischen Substanz festgelegt (S11). Hier sind die Analyseparameter Informationen, die eine zur Auswahl von Vorläuferionen einer zu analysierenden chemischen Substanz an die Stange anzulegende Spannung, eine Frequenz oder dergleichen umfassen.
Dann werden von der Ionenquelle 201 erzeugte Ionen in die Massenspektrometrieeinheit 251 eingeleitet. Weil ein verdünntes Heliumgas in die Massenspektrometrieeinheit 251 eingeleitet wird, verlieren in die Massenspektrometrieeinheit 251 eingeleitete Ionen infolge der Kollision mit dem Heliumgas Impuls und werden in die Massenspektrometrieeinheit 251 eingesperrt. Daher sammeln sich Ionen in der Massenspektrometrieeinheit 251 (S12). Wenn im Zustand aus Schritt S12 eine Massenspektrometrie ausgeführt wird, geschieht dies durch Nicht-Tandem-Massenspektrometrie.
Als nächstes wird eine Spannung (ein Typ weißen Rauschens), die keine Frequenz aufweist, die mit dem m/z von Vorläuferionen resoniert, sondern viele Frequenzen aufweist, die mit anderen Ionen resonieren, an die die Massenspektrometrieeinheit 251 bildende Stange angelegt. Dadurch verbleiben Vorläuferionen in der Massenspektrometrieeinheit 251 und werden andere Ionen entfernt. Dadurch werden zu dissoziierende Ionen (Vorläuferionen) ausgewählt (S13).
Anschließend wird eine Frequenz, die mit dem m/z der Vorläuferionen resoniert, mit einer kleinen Amplitude an die die Massenspektrometrieeinheit 251 bildende Stange angelegt, so dass die Vorläuferionen durch Kollision mit dem Heliumgas dissoziieren (S14). Fragmentionen werden durch Dissoziation von Vorläuferionen erzeugt.
Schließlich wird eine Massenspektrometrie der durch Dissoziieren der Vorläuferionen erhaltenen Ionen (Fragmentionen) ausgeführt (S15).
Analyse
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur der gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführten Analyse zeigt.
Der Benutzer legt die Analysezeitinformationen 401 vorab fest (S201).
Als nächstes wird ein Wischmaterial W (siehe 2), das zum Abwischen der Oberfläche eines inspizierten Objekts verwendet wurde, durch den Benutzer in die Heizung 1 eingeführt (S202). Dann leitet die Analyseverarbeitungseinheit 312 der Steuervorrichtung 3 die Messung der Heizzeit mit der Einführung des Wischmaterials W als Anfangspunkt ein (S203).
Es sei bemerkt, dass die Schritte S201 bis S203 den Schritten S101 bis S104 in 3 entsprechende Prozesse sind.
Anschließend stellt die Analyseverarbeitungseinheit 312 fest, ob die Zeit (Heizzeit) von Beginn der Messzeit aus Schritt S203 bis zum Erreichen der Zeit t1, zu der die „chemische Substanz A“ gemessen wird, verstrichen ist (ob die verstrichene Zeit t1 erreicht hat) (S211). Diese Feststellung geschieht dadurch, dass sich die Analyseverarbeitungseinheit 312 auf die in 7 dargestellte Analysezeitinformationen 401 bezieht.
Wenn die Zeit t1 nicht verstrichen ist (Nein in S211), führt die Analyseverarbeitungseinheit 312 den Prozess zu Schritt S211 zurück.
Wenn die Zeit t1 verstrichen ist (Ja in Schritt S211), weist die Analyseverarbeitungseinheit 312 eine Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz A“ an. Das Massenspektrometer 2, das die Anweisung empfangen hat, führt die Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz A“ aus (S212).
Anschließend stellt die Analyseverarbeitungseinheit 312 fest, ob die Zeit von Beginn der Messzeit aus Schritt S203 bis zum Erreichen der Zeit t2, zu der die „chemische Substanz B“ gemessen wird, verstrichen ist (ob die verstrichene Zeit t2 erreicht hat) (S221). Diese Feststellung geschieht dadurch, dass sich die Analyseverarbeitungseinheit 312 auf die in 7 dargestellte Analysezeitinformationen 401 bezieht.
Wenn die Zeit t2 nicht verstrichen ist (Nein in S221), führt die Analyseverarbeitungseinheit 312 den Prozess zu Schritt S221 zurück.
Wenn die Zeit t2 verstrichen ist (Ja in Schritt S221), weist die Analyseverarbeitungseinheit 312 eine Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz B“ an. Das Massenspektrometer 2, das die Anweisung empfangen hat, führt die Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz B“ aus (S222).
Anschließend stellt die Analyseverarbeitungseinheit 312 fest, ob die Zeit von Beginn der Messzeit aus Schritt S203 bis zum Erreichen der Zeit t3, zu der die „chemische Substanz C“ gemessen wird, verstrichen ist (ob die verstrichene Zeit t3 erreicht hat) (S231). Diese Feststellung geschieht dadurch, dass sich die Analyseverarbeitungseinheit 312 auf die in 7 dargestellte Analysezeitinformationen 401 bezieht.
Wenn die Zeit t3 nicht verstrichen ist (Nein in S231), führt die Analyseverarbeitungseinheit 312 den Prozess zu Schritt S231 zurück.
Wenn die Zeit t3 verstrichen ist (Ja in Schritt S231), weist die Analyseverarbeitungseinheit 312 eine Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz C“ an. Das Massenspektrometer 2, das die Anweisung empfangen hat, führt die Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz C“ aus (S232).
Anschließend wird, wenn genügend Zeit verstrichen ist, so dass ähnlich eine Zeit für das Messen einer anderen Substanz erreicht wird, eine Tandem-Massenspektrometrie für die chemische Substanz ausgeführt, die zu dieser Zeit vom Wischmaterial W verdampft wird. Auf diese Weise wird die Tandem-Massenspektrometrie wiederholt, bis die festgelegte Analyse abgeschlossen ist.
Wenn die Tandem-Massenspektrometrie für alle chemischen Zielsubstanzen abgeschlossen ist, stellt die Analyseverarbeitungseinheit 312 fest, ob durch die zu einer der Zeiten ausgeführte Tandem-Massenspektrometrie ein Signal erfasst wird, das einen Sprengstoff angibt (S241). Diese Feststellung geschieht dadurch, dass sich die Steuervorrichtung 3 auf in der Datenbank 4 gespeicherte vorläufige Analyseinformationen bezieht.
Wenn kein einen Sprengstoff angebendes Signal erfasst wird (Nein in S241), führt die Analyseverarbeitungseinheit 312 als Ergebnis der Feststellung den Prozess zu Schritt S202 zurück.
Wenn als Ergebnis der Feststellung ein einen Sprengstoff angebendes Signal erfasst wird (Ja in S241), veranlasst die Analyseverarbeitungseinheit 312 die Alarmausgabevorrichtung 5, einen Alarm auszugeben (S242). Dadurch kann dem Benutzer zuverlässig mitgeteilt werden, dass eine chemische Substanz erkannt wurde, bei der es sich vermutlich um einen Sprengstoff handelt.
Als spezifisches Beispiel wird durch Ionisieren eines als Trinitrotoluol bezeichneten Sprengstoffs durch chemische Ionisation bei einem negativen Atmosphärendruck ein Ion mit m/z 227, wobei es sich um ein Molekülion von Trinitrotoluol handelt, erhalten. Wenn eine Tandem-Massenspektrometrie unter Verwendung dieses Ions als Vorläuferion ausgeführt wird, wird m/z 211 oder dergleichen, worin Sauerstoff von Trinitrotoluol desorbiert wird, als Fragmention beobachtet. Daher wird m/z 227 zu der Zeit dissoziiert, zu der das Vorläuferion von Trinitrotoluol auftritt, und stellt die Steuervorrichtung 3 fest, ob Ionen in der Art von m/z 211 erfasst werden. Hierdurch kann festgestellt werden, ob Trinitrotoluol am Wischmaterial W gehaftet hat.
11 zeigt schematisch eine zeitliche Änderung der erzeugten Dampfkonzentration.
In 11 repräsentiert die vertikale Achse die erzeugte Dampfkonzentration und repräsentiert die horizontale Achse die Zeit (Sekunden). Die in 11 dargestellte zeitliche Änderung der Dampfkonzentration ist auf die Verwendung einer in 17 dargestellten Heizung 1c zurückzuführen.
Die Konzentration der „chemischen Substanz A“ mit einem hohen Dampfdruck (Bezugszahl 621) wird zeitlich verhältnismäßig früh maximiert. Andererseits wird die Konzentration der „chemischen Substanz D“ mit einem niedrigen Dampfdruck (Bezugszahl 624) zeitlich verhältnismäßig spät maximiert.
Zusätzlich wird die Konzentration der „chemischen Substanz B“ mit dem zweithöchsten Dampfdruck (Bezugszahl 622) bei der Zeit neben der „chemischen Substanz A“ maximal. Ferner wird die Konzentration der „chemischen Substanz C“ mit dem dritthöchsten Dampfdruck (Bezugszahl 623) bei der Zeit neben der „chemischen Substanz B“ maximal.
Wie vorstehend beschrieben, kann durch Ändern der Temperatur des Wischmaterials W in mehreren Stufen eine zeitliche Differenz bereitgestellt werden, während derer die Konzentration der verdampfenden chemischen Substanz zunimmt. Dann wird zu der Zeit, zu der die Konzentration jeder chemischen Substanz zunimmt, eine Tandem-Massenspektrometrie unter geeigneten Analysebedingungen für die Komponente ausgeführt.
Das System Z zur Erkennung gefährlicher Objekte gemäß der ersten Ausführungsform führt eine Tandem-Massenspektrometrie einer vom erwärmten Wischmaterial W verdampften Substanz in Bezug auf eine vorab für jede Heizzeit festgelegte chemische Substanz aus. Dadurch kann die Selektivität erhöht werden. Gemäß der ersten Ausführungsform wird die Tandem-Massenspektrometrie auf der Grundlage der Heizzeit (Zeiten t1, t2, t3, ...) ausgeführt. In diesem Fall wird die Temperatur des Wischmaterials W (in Grad Celsius) unter Verwendung der verstrichenen Heizzeit beurteilt.
Zweite Ausführungsform
12 ist eine Schnittansicht einer gemäß einer zweiten Ausführungsform verwendeten Heizung 1a.
In 12 sind die gleichen Komponenten wie in 2 mit den gleichen Symbolen bezeichnet, und es wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
Bei der in 12 dargestellten Heizung 1a sind eine elektrische Heizung 121 und ein Thermometer 122 in einer ersten Heizeinheit 101a, in die das Wischmaterial W eingeführt ist, bereitgestellt. Hier weist die erste Heizeinheit 101a beispielsweise eine Rohrform auf. Wenn das Wischmaterial W in den Raum des Einführungsabschnitts 120 eingeführt wird, leitet der Sensor 110, der die Einführung des Wischmaterials W erfasst, die Messung der Einführungszeit ein. In der Nähe des Einführungsabschnitts 120 ist die erste Heizeinheit 101a, die vorab auf eine gewünschte Temperatur (beispielsweise 100 °C) erwärmt wurde, bereitgestellt. Nachdem das Wischmaterial W in die erste Heizeinheit 101a eingeführt wurde, wird es während einer gewünschten Zeit (beispielsweise 5 Sekunden) durch die Wärme der ersten Heizeinheit 101a erwärmt. Nachdem die gewünschte Zeit verstrichen ist, wird die Temperatur der ersten Heizeinheit 101a durch die elektrische Heizung 121 allmählich erhöht und wird die Temperatur des Wischmaterials W weiter erhöht. Auf diese Weise werden am Wischmaterial W haftende chemische Substanzen nacheinander beginnend mit einer Komponente, die den höchsten Dampfdruck aufweist, verdampft und durch das Rohr 6 in das Massenspektrometer 2 eingeleitet. Dann wird die jeder chemischen Substanz entsprechende Tandem-Massenspektrometrie ausgeführt. Nachdem die gesamte Tandem-Massenspektrometrie ausgeführt wurde, wird die elektrische Heizung 121 heruntergefahren. Dann führt der Benutzer das nächste Wischmaterial W ein, nachdem durch das Thermometer 122 bestätigt wurde, dass die Temperatur der ersten Heizeinheit 101a auf einen vorgegebenen Wert zurückgeführt wurde. In diesem Fall kann die Heizkapazität der ersten Heizeinheit 101a verringert werden, so dass die Temperatur der ersten Heizeinheit 101a in kurzer Zeit bis auf die ursprüngliche Temperatur zurückkehrt.
Weil sich die Temperatur des Wischmaterials W leicht durch das Thermometer schätzen lässt, kann die Tandem-Massenspektrometrie einer vorgegebenen chemischen Substanz gemäß der zweiten Ausführungsform durch die Temperatur statt durch die Zeit, wie in 7 dargestellt, behandelt werden.
Bei der in 12 dargestellten Konfiguration kann die Temperatur des Wischmaterials W in mehreren Stufen erhöht werden.
Dritte Ausführungsform
13 ist eine Schnittansicht einer gemäß einer dritten Ausführungsform verwendeten Heizung 1b.
In 13 sind die gleichen Komponenten wie in 2 mit den gleichen Symbolen bezeichnet, und es wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
Die in 13 dargestellte Heizung 1b weist eine Infrarotvorrichtung 130 auf. Die Infrarotvorrichtung 130 weist eine Infrarotstrahlen emittierende Infrarotlampe 131 und eine der Infrarotlampe 131 elektrischen Strom zuführende Stromquelle 132 auf.
Wenn der Benutzer das Wischmaterial W in den Einführungsabschnitt 120 der Heizung 1b einführt, leitet der die Einführung des Wischmaterials W erfassende Sensor 110 die Einführungszeit ein. In der Nähe des Einführungsabschnitts 120 ist die erste Heizeinheit 101, die vorab auf eine gewünschte Temperatur (beispielsweise 100 °C) erwärmt wurde, bereitgestellt. Nach der Einführung des Wischmaterials W wird es während einer gewünschten Zeit (beispielsweise 5 Sekunden) durch die Wärme der ersten Heizeinheit 101 erwärmt. Nachdem eine gewünschte Zeit verstrichen ist, verbindet die Heizungssteuereinheit 311 die Infrarotlampe 131 mit der Stromquelle 132, um die Infrarotlampe 131 einzuschalten. Durch Bestrahlen des Wischmaterials W mit den Infrarotstrahlen wird das Wischmaterial W weiter erwärmt. Auf diese Weise werden am Wischmaterial W haftende Komponenten nacheinander beginnend mit einer Komponente, die den höchsten Dampfdruck aufweist, verdampft und durch das Rohr 6 in das Massenspektrometer 2 eingeleitet. Wenn bei der in 13 dargestellten Heizung 1b als Wischmaterial Wein Material verwendet wird, das leicht Infrarotstrahlen absorbiert, kann die Temperatur des Wischmaterials W schnell erhöht werden, wird die Wärmeübertragung auf die erste Heizeinheit 101 verringert und kann der Temperaturanstieg der ersten Heizeinheit 101 unterdrückt werden. Weil das Wischmaterial W mit den Infrarotstrahlen bestrahlt wird und die erste Heizeinheit 101 nicht direkt mit den Infrarotstrahlen bestrahlt wird, steigt die Temperatur der ersten Heizeinheit 101 nicht so stark an.
Bei der in 13 dargestellten Konfiguration kann die Temperatur des Wischmaterials W in mehreren Stufen erhöht werden.
Vierte Ausführungsform
Gemäß der ersten Ausführungsform, wie in 10 dargestellt, wird die Zeit für die Ausführung der Tandem-Massenspektrometrie für jede chemische Zielsubstanz durch die Zeit definiert, zu der erwartet wird, dass die chemische Substanz vom Wischmaterial W verdampft und vom Massenspektrometer 2 erfasst wird. Dadurch wird festgestellt, ob die zu der Zeit verdampfte und erfasste chemische Substanz erkannt wird. Das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform kann verwendet werden, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Sprengstoffs zu bestimmen. Gemäß der vierten Ausführungsform wird zur Bestätigung, ob das Massenspektrometer 2 korrekt arbeitet, und dergleichen jedoch während der Zeit, zu der die Tandem-Massenspektrometrie nicht ausgeführt wird, wie nachstehend beschrieben eine normale Massenspektrometrie ausgeführt.
Insbesondere führt, wenn die Oberfläche des Inspektionsziels (Tasche oder dergleichen) stark mit Öl, Farbe oder dergleichen verschmutzt ist, ein Abwischen der Oberfläche des Inspektionsziels dazu, dass übermäßige Verunreinigungen am Wischmaterial W haften. Wenn diese übermäßigen Verunreinigungen zur Ionenquelle 201 des lonenfallen-Massenspektrometers 2a gesendet werden, wie in 5 dargestellt, wird eine zu hohe Anzahl an Ionen erzeugt. Wenn beim lonenfallen-Massenspektrometer 2a eine zu hohe Anzahl an Ionen in die Massenspektrometrieeinheit 251 aufgenommen wird, ändert sich das elektrische Feld innerhalb der Massenspektrometrieeinheit 251 infolge der Ladung der Ionen selbst. Dies kann eine nachteilige Wirkung in Form einer Verringerung der Auflösung bewirken, wenn das Massenspektrum aufgenommen wird. Um ein solches Phänomen zu vermeiden, wird gemäß der vierten Ausführungsform eine normale Massenspektrometrie (Nicht-Tandem-Massenspektrometrie) ausgeführt, während keine Tandem-Massenspektrometrie ausgeführt wird. Dadurch wird das Massenspektrum überwacht, und wenn ein Phänomen in der Art einer Verringerung der Auflösung beobachtet wird, kann die Leistung des lonenfallen-Massenspektrometers 2a durch Verkürzen der Zeit des Schritts des Ansammelns von Ionen oder dergleichen aufrechterhalten werden.
Die 14A und 14B sind Flussdiagramme, die eine gemäß der vierten Ausführungsform ausgeführte Prozedur zur Analysemessung zeigen.
In den 14A und 14B sind Prozesse, die jenen in 10 ähneln, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und es wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
Die Analyseverarbeitungseinheit 312 veranlasst das Massenspektrometer 2, die Nicht-Tandem-Massenspektrometrie wiederholt auszuführen, bis die Zeit t1 seit Beginn der Zeitmessung in Schritt S202 verstrichen ist (S301 in 14A).
Nach Abschluss der Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz A“ wird das Massenspektrometer 2 zur wiederholten Ausführung der Nicht-Tandem-Massenspektrometrie verwendet, bis die Zeit t2 seit Beginn der Zeitmessung in Schritt S202 verstrichen ist (S311).
Dann wird das Massenspektrometer 2 nach Abschluss der Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz B“ zur wiederholten Ausführung der Nicht-Tandem-Massenspektrometrie verwendet, bis die Zeit t3 seit Beginn der Zeitmessung in Schritt S202 verstrichen ist (S321 in 14B).
Wie vorstehend beschrieben, führt die Analyseverarbeitungseinheit 312 die Nicht-Tandem-Massenspektrometrie zwischen der Tandem-Massenspektrometrie an einer bestimmten chemischen Substanz und der Tandem-Massenspektrometrie an einer anderen chemischen Substanz wiederholt aus.
In Schritt S241 bestimmt die Analyseverarbeitungseinheit 312 „Ja“, wenn ein einen Sprengstoff angebendes Signal durch die Tandem-Massenspektrometrie erkannt wird oder wenn eine verdächtige Substanz durch die Nicht-Tandem-Massenspektrometrie erkannt wird.
Die Funktionstüchtigkeit des Systems Z zur Erkennung gefährlicher Objekte kann durch Ausführen der Nicht-Tandem-Massenspektrometrie, während die Tandem-Massenspektrometrie nicht ausgeführt wird, wie vorstehend beschrieben, bestätigt werden. Dies ermöglicht das Erkennen eines Sprengstoffs mit einer höheren Genauigkeit. Zusätzlich ist es abhängig von den Komponenten eines Sprengstoffs weniger wahrscheinlich, dass das Massenspektrum eine Überlappung mit den Verunreinigungen in der Umgebung zeigt (es ist weniger wahrscheinlich, dass eine falsche Mitteilung geschieht, selbst wenn eine Feststellung nur durch das Massenspektrum erfolgt). Für eine solche Komponente kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Sprengstoffkomponente auf der Grundlage eines durch die Nicht-Tandem-Massenspektrometrie erhaltenen Massenspektrums bestimmt werden.
Zusätzlich kann die Verarbeitung gemäß der vierten Ausführungsform wirksam ausgeführt werden, weil die Tandem-Massenspektrometrie und die Nicht-Tandem-Massenspektrometrie wie beim lonenfallen-Massenspektrometer 2a mit einem einzigen Massenspektrometer 2 ausgeführt werden können.
Ausführungszeiten der Tandem-Massenspektrometrie und der Nicht-Tandem-Massenspektrometrie
15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Ausführungszeiten der Tandem-Massenspektrometrie und der Nicht-Tandem-Massenspektrometrie zeigt.
In 15 repräsentiert die vertikale Achse die erzeugte Dampfkonzentration und repräsentiert die horizontale Achse die Zeit (Sekunden).
In 15 sind Dampfkonzentrationen von „chemische Substanz A“ bis „chemische Substanz D“ jeweils schematisch mit Bezugszahlen 621 bis 624 dargestellt. Hier wird angenommen, dass das Folgende in Bezug auf Dampfdrücke der chemischen Substanzen gilt: Dampfdruck „chemische Substanz A“ > Dampfdruck „chemische Substanz B“ > Dampfdruck „chemische Substanz C“ > Dampfdruck „chemische Substanz D“. Dann wird die Konzentration jeder chemischen Substanz in der folgenden Reihenfolge maximiert: „chemische Substanz A“ (Bezugszahl 621) → „chemische Substanz B“ (Bezugszahl 622) → „chemische Substanz C“ (Bezugszahl 623) → „chemische Substanz D“ (Bezugszahl 624).
Wie vorstehend beschrieben, wird durch stufenweises Erwärmen des Wischmaterials W in der Heizung 1 eine Differenz zwischen den Zeiten, zu denen die Konzentration der jeweiligen chemischen Komponenten ansteigt, bereitgestellt. Dann wird zu der Zeit, zu der die Konzentration der jeweiligen chemischen Substanzen ansteigt (Bezugszahl 702), die Tandem-Massenspektrometrie ausgeführt, nachdem ihre Bedingungen zu jenen geändert wurden, die für die chemische Substanz geeignet sind (mit erhöhter Konzentration). Zu anderen Zeiten (Bezugszahl 701) wird die Nicht-Tandem-Massenspektrometrie wiederholt ausgeführt.
Gemäß der vierten Ausführungsform wird angenommen, dass die Tandem-Massenspektrometrie und die Nicht-Tandem-Massenspektrometrie durch dasselbe Massenspektrometer 2 ausgeführt werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Tandem-Massenspektrometrie und die Nicht-Tandem-Massenspektrometrie können auch durch unterschiedliche Massenspektrometer 2 ausgeführt werden.
Fünfte Ausführungsform
Die 16A und 16B sind Flussdiagramme, die eine gemäß einer fünften Ausführungsform ausgeführte Prozedur zur Analysemessung zeigen.
In den 16A und 16B sind Prozesse, die jenen in 10 ähneln, mit den gleichen Schrittzahlen bezeichnet, und es wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
Nach Abschluss der Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz A“ in Schritt S212 in 16A stellt die Analyseverarbeitungseinheit 312 fest, ob die „chemische Substanz A“ erkannt wurde (S213).
Falls sie nicht erkannt wurde (Nein in S213), setzt die Analyseverarbeitungseinheit 312 den Prozess in Schritt S221 fort.
Wenn sie erkannt wurde (Ja in S213), veranlasst die Analyseverarbeitungseinheit 312 die Alarmausgabevorrichtung 5, einen Alarm auszugeben (S214), und setzt den Prozess in Schritt S221 fort.
Zusätzlich stellt die Analyseverarbeitungseinheit 312 nach Abschluss der Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz B“ in Schritt S222 fest, ob die „chemische Substanz B“ erkannt wurde (S223).
Falls sie nicht erkannt wurde (Nein in S223), setzt die Analyseverarbeitungseinheit 312 den Prozess in Schritt S231 fort.
Wenn sie erkannt wurde (Ja in S223), veranlasst die Analyseverarbeitungseinheit 312 die Alarmausgabevorrichtung 5, einen Alarm auszugeben (S224), und setzt den Prozess in Schritt S231 fort.
Ferner stellt die Analyseverarbeitungseinheit 312 nach Abschluss der Tandem-Massenspektrometrie für die „chemische Substanz C“ in Schritt S232 in 16B fest, ob die „chemische Substanz C“ erkannt wurde (S233).
Falls sie nicht erkannt wurde (Nein in S233), führt die Analyseverarbeitungseinheit 312 eine Verarbeitung in Bezug auf die nächste chemische Substanz aus.
Wenn sie erkannt wurde (Ja in S233), veranlasst die Analyseverarbeitungseinheit 312 die Alarmausgabevorrichtung 5, einen Alarm auszugeben (S234), und führt die Verarbeitung in Bezug auf die nächste chemische Substanz aus.
Auf diese Weise wird die Tandem-Massenspektrometrie für alle chemischen Zielsubstanzen ausgeführt und jedes Mal dann, wenn eine chemische Zielsubstanz erkannt wird, ein Alarm von der Alarmausgabevorrichtung 5 ausgegeben.
Wenn die Tandem-Massenspektrometrie und die Feststellung der Erkennung oder Nichterkennung für alle chemischen Zielsubstanzen ausgeführt wurden, stellt die Analyseverarbeitungseinheit 312 fest, ob eine chemische Substanz von allen chemischen Zielsubstanzen erkannt wurde (S241).
Wenn nichts erkannt wurde (Nein in S241), führt die Analyseverarbeitungseinheit 312 den Prozess zu Schritt S202 zurück.
Wenn etwas erkannt wurde (Ja in S241), schließt die Analyseverarbeitungseinheit 312 den Prozess ab.
Beim Prozess aus 16 kann die Nicht-Tandem-Massenspektrometrie wiederholt ausgeführt werden, während die Tandem-Massenspektrometrie wie beim Prozess aus 14 nicht ausgeführt wird.
Sechste Ausführungsform
17 ist eine Schnittansicht der gemäß einer sechsten Ausführungsform verwendeten Heizung 1c.
In 17 sind die gleichen Komponenten wie in 2 mit den gleichen Symbolen bezeichnet, und es wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
Bei der in 17 dargestellten Heizung 1c ist die Temperatur der zweiten Heizeinheit 102c niedriger als die Temperatur der ersten Heizeinheit 101c. Der Betrieb der Heizung 1c ähnelt dem Betrieb der in 2 dargestellten Heizung 1 (d. h. der in 3 dargestellten Prozedur). Bei der in 2 dargestellten Heizung 1 wird die Temperatur des Wischmaterials W durch die Temperatur der angedrückten zweiten Heizeinheit 102 erhöht. Dagegen wird bei der in 17 dargestellten Heizung 1c, bevor die zweite Heizeinheit 102c angedrückt wird, das Wischmaterial W auf eine Temperatur zwischen jener der zweiten Heizeinheit 102c und der ersten Heizeinheit 101c erwärmt. Wenn die zweite Heizeinheit 102c angedrückt wurde, wird die Temperatur des Wischmaterials W anschließend weiter durch die Wärme der ersten Heizeinheit 101c, auf die das Wischmaterial W gedrückt wird, erhöht. In 17 ist es erwünscht, dass die Oberfläche (Wischfläche) des Wischmaterials W, woran ein anheftbarer Stoff H haftet, der Seite der ersten Heizeinheit 101c gegenübersteht. Ähnlich ist es in 2 erwünscht, dass die Oberfläche (Wischfläche) des Wischmaterials W, woran der anheftbare Stoff H haftet, der Seite der zweiten Heizeinheit 102 gegenübersteht.
18 ist ein Diagramm, das Signalerscheinungszeiten von 6 Typen repräsentativer Sprengstoffe vergleicht.
Weil sich die Signalintensitäten jeweiliger Sprengstoffe unterscheiden, wurde ein Vergleich in Bezug auf die relative Signalintensität mit einer maximalen Intensität von 1 für jeden Sprengstoff vorgenommen. Das heißt, dass in 18 die vertikale Achse die relative Signalintensität repräsentiert und dass die horizontale Achse die Zeit (Sekunden) repräsentiert.
Dadurch ist ersichtlich, dass die Maximalwerte der Signale von Acetonperoxid (TATP), mit einer Bezugszahl 631 bezeichnet, Nitroglycerin (NG), mit einer Bezugszahl 632 bezeichnet, Trinitrotoluol (TNT), mit einer Bezugszahl 633 bezeichnet, Penthrit (PETN), mit einer Bezugszahl 634 bezeichnet, Ammoniumnitrat (AN), mit einer Bezugszahl 635 bezeichnet, und Hexogen (RDX), mit einer Bezugszahl 636 bezeichnet, der Reihe nach in Intervallen von etwa 0,5 Sekunden bis 1 Sekunde erscheinen. Daher wird auf der Grundlage der zeitlichen Änderung der in 18 dargestellten Signalintensität die Tandem-Massenspektrometrie für TATP 1,2 Sekunden nach der Einbringung des Wischmaterials W ausgeführt. Anschließend kann die Tandem-Massenspektrometrie zu geeigneten Zeiten in dieser Reihenfolge für NG, TNT, PETN, AN und RDX ausgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, haben Experimente gezeigt, dass die Erkennungsgenauigkeit durch Aufnahme der in 17 dargestellten Heizung 1c verbessert wird, wie in 18 dargestellt ist.
Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen aufgenommen werden. Beispielsweise wurden die vorstehenden Ausführungsformen der Erfindung klar verständlich und in Einzelheiten beschrieben und sind nicht notwendigerweise darauf beschränkt, dass sie alle beschriebenen Konfigurationen aufweisen. Eine Konfiguration einer bestimmten Ausführungsform kann teilweise durch einen Teil der Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Ein Teil der Konfiguration einer anderen Ausführungsform kann zur Konfiguration einer Ausführungsform hinzugefügt werden. Zusätzlich kann ein Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform fortgelassen werden, durch eine andere Konfiguration ersetzt werden, oder es kann ihm eine andere Konfiguration hinzugefügt werden.
Gemäß jeder Ausführungsform wird das Wischmaterial W in die Heizung 1 eingebracht, es kann jedoch auch ein anderes Medium verwendet werden, solange daran eine chemische Substanz haftet. Beispielsweise kann ein Filter oder dergleichen, der in einer vorgegebenen Vorrichtung verwendet wird, in die Heizung 1 eingeführt werden.
Gemäß jeder Ausführungsform wird die erste Heizeinheit 101 vorab auf etwa 100 °C erwärmt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Heizung kann entsprechend der zu analysierenden chemischen Substanz bis auf eine andere Temperatur als 100 °C erfolgen (beispielsweise 80 °C, 200 °C oder dergleichen). Das Gleiche gilt für die zweite Heizeinheit 102. Gemäß jeder Ausführungsform wird die zweite Heizeinheit 102 auf etwa 200 °C erwärmt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Temperatur kann von 200 °C (160 °C, 300 °C usw.) abweichen, solange sie höher ist als jene der ersten Heizeinheit 101.
Die Ergebnisse der Tandem-Massenspektrometrie und der Nicht-Tandem-Massenspektrometrie können in der Datenbank 4 gespeichert werden. Dadurch können die Analysezeitinformationen 401 und die vorläufigen Analyseinformationen aktualisiert werden.
Zusätzlich kann als Massenspektrometer 2 gemäß jeder Ausführungsform ein Massenspektrometer nach Patentliteratur 2 verwendet werden, das gleichzeitig mehrere Ionentypen auswählt und diese ausgewählten Ionen gleichzeitig dissoziiert.
Zusätzlich können einige oder alle der vorstehend beschriebenen Konfigurationen, Funktionen, Einheiten 311 und 312, der Datenbank 4, der Speichervorrichtung 322 oder dergleichen durch Hardware, beispielsweise durch Entwurf mit einer integrierten Schaltung, verwirklicht werden. Zusätzlich kann, wie in 6 dargestellt, jede der vorstehend beschriebenen Konfigurationen, Funktionen oder dergleichen durch einen Prozessor in der Art der CPU 321, der ein Programm zur Verwirklichung jeder Funktion interpretiert und ausführt, als Software verwirklicht werden. Informationen des Programms in Form von Funktionen, Tabellen oder Dateien können in einer Aufzeichnungsvorrichtung in der Art eines Speichers oder eines Halbleiterlaufwerks (SSD) oder einem nichtflüchtigen Speichermedium in der Art einer Chipkarte (IC-Karte), einer Secure-Digital(SD)-Karte oder einer Digital Versatile Disc (DVD) gespeichert werden, statt auf der HD gespeichert zu werden.
Ferner sind in jeder Ausführungsform nur als für die Erklärung notwendig betrachtete Steuerleitungen und Informationsleitungen dargestellt, und es sind nicht notwendigerweise alle Steuerleitungen und Informationsleitungen für ein Produkt dargestellt. In der Praxis können fast alle Komponenten einer Konfiguration als mit jeder anderen verbunden betrachtet werden.
Bezugszeichenliste

1, 1a bis 1c: Heizung (Mediumheizung)
2: Massenspektrometer (Tandem-Massenspektrometer, Nicht-Tandem-Massenspektrometer)
2a: lonenfallen-Massenspektrometer (Tandem-Massenspektrometer, Nicht-Tandem-Massenspektrometer)
3: Steuervorrichtung (Steuereinrichtung)
4: Datenbank (Speicher)
5: Alarmausgabevorrichtung (Alarmaktivierungseinheit)
101: erste Heizeinheit (Hochtemperaturabschnitt, Niedertemperaturabschnitt)
101a: erste Heizeinheit (Medieneinführungseinheit)
102: zweite Heizeinheit (Hochtemperaturabschnitt, Niedertemperaturabschnitt)
120: Einführungsabschnitt (Zwischenraum)
121: elektrische Heizung (Heizeinheit, Heizungseinheit)
130: Infrarotvorrichtung (Heizeinheit, Infrarotbestrahlungseinheit)
131: Infrarotlampe (Heizeinheit, Infrarotbestrahlungseinheit)
401: Analysezeitinformationen
t1 bis t3: Heizzeit (verstrichene Zeit)
t11: Zeit (vorgegebene Zeit, erste vorgegebene Zeit) von Beginn der Zeitmessung
t12: vorgegebene Zeit
t13: vorgegebene Zeit (zweite vorgegebene Zeit)
W: Wischmaterial (Medium)
Z: System zur Erkennung gefährlicher Objekte (Substanzanalysator)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 3894118 [0006]

Claims

Substanzanalysator, welcher Folgendes aufweist: eine Mediumheizung zum Erwärmen eines Mediums zum Sammeln einer an der Oberfläche eines Inspektionsobjekts haftenden chemischen Substanz, ein Tandem-Massenspektrometer zur Ausführung einer Tandem-Massenspektrometrie an Dampf, der durch Erwärmen und Verdampfen der vom Medium ausgesendeten chemischen Substanz durch die Mediumheizung erzeugt wurde, und eine Steuereinrichtung, um das Tandem-Massenspektrometer zu veranlassen, auf der Grundlage der Temperatur des Mediums in der Mediumheizung die Tandem-Massenspektrometrie an der chemischen Substanz auszuführen, die bei der Temperatur des Mediums unter Verwendung des von der Mediumheizung zum Tandem-Massenspektrometer gesendeten Dampfs verdampft wird.
Substanzanalysator nach Anspruch 1, welcher ferner Folgendes aufweist: einen Speicher zum Speichern von Analysezeitinformationen, wobei die verstrichene Zeit, die auf der Grundlage der Zeit gemessen wird, zu der das Medium in die Mediumheizung eingeführt wird, mit Informationen, die sich darauf beziehen, an welcher chemischen Substanz die Tandem-Massenspektrometrie zur verstrichenen Zeit ausgeführt wird, assoziiert ist, wobei die Steuereinrichtung ferner dafür ausgelegt ist, Folgendes auszuführen: Messen der Heizzeit der Mediumheizung auf der Grundlage der Zeit, zu der das Medium in die Mediumheizung eingeführt wird, und ansprechend darauf, dass die gemessene Heizzeit die verstrichene Zeit in den Analysezeitinformationen erreicht, Veranlassen des Tandem-Massenspektrometers, die Tandem-Massenspektrometrie an der chemischen Substanz auszuführen, die mit der verstrichenen Zeit in den Analysezeitinformationen assoziiert ist.
Substanzanalysator nach Anspruch 1, wobei die Mediumheizung einen Hochtemperaturabschnitt und eine Niedertemperaturabschnitt aufweist, wobei der Niedertemperaturabschnitt eine niedrigere Temperatur als der Hochtemperaturabschnitt aufweisen soll, das Medium in einen Zwischenraum zwischen dem Hochtemperaturabschnitt und dem Niedertemperaturabschnitt eingeführt wird, das Medium während einer vorgegebenen Zeit im Zwischenraum gehalten wird und das Medium nach Verstreichen der vorgegebenen Zeit sandwichförmig zwischen dem Hochtemperaturabschnitt und dem Niedertemperaturabschnitt angeordnet wird.
Substanzanalysator nach Anspruch 3, wobei das Medium durch Drücken des Hochtemperaturabschnitts gegen den Niedertemperaturabschnitt sandwichförmig zwischen dem Hochtemperaturabschnitt und dem Niedertemperaturabschnitt angeordnet wird, nachdem die vorgegebene Zeit verstrichen ist.
Substanzanalysator nach Anspruch 3, wobei das Medium durch Drücken des Niedertemperaturabschnitts gegen den Hochtemperaturabschnitt sandwichförmig zwischen dem Hochtemperaturabschnitt und dem Niedertemperaturabschnitt angeordnet wird, nachdem die vorgegebene Zeit verstrichen ist.
Substanzanalysator nach Anspruch 1, wobei die Mediumheizung Folgendes aufweist: eine Heizeinheit zur allmählichen Erwärmung des Mediums.
Substanzanalysator nach Anspruch 6, wobei die Mediumheizung Folgendes aufweist: einen Medieneinführungsabschnitt, der es ermöglicht, dass das Medium in ihn eingeführt wird, und eine als Heizeinheit ausgelegte Heizungseinheit zur Erwärmung des Mediums zusammen mit dem Medieneinführungsabschnitt, wobei die Heizungseinheit die Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit allmählich erhöht, nachdem das Medium in den Medieneinführungsabschnitt eingeführt wurde.
Substanzanalysator nach Anspruch 6, wobei die Mediumheizung Folgendes aufweist: eine Infrarotbestrahlungseinheit, die als Heizeinheit zur Bestrahlung des Mediums mit Infrarotstrahlen ausgelegt ist.
Substanzanalysator nach Anspruch 1, welcher ferner Folgendes aufweist: eine Alarmaktivierungseinheit zur Aktivierung eines Alarms, wenn durch die Tandem-Massenspektrometrie eine chemische Zielsubstanz erkannt wird.
Substanzanalysator nach Anspruch 1, welcher ferner Folgendes aufweist: ein Nicht-Tandem-Massenspektrometer zur Ausführung einer Massenspektrometrie an Dampf, der durch Verdampfen der chemischen Substanz durch die Mediumheizung erzeugt wurde, wobei das Nicht-Tandem-Massenspektrometer die Massenspektrometrie durch Nicht-Tandem-Massenspektrometrie und nicht durch die Tandem-Massenspektrometrie ausführt, wobei die Steuereinrichtung ferner dafür ausgelegt ist, die Massenspektrometrie durch das Nicht-Tandem-Massenspektrometer auszuführen, während die Tandem-Massenspektrometrie nicht ausgeführt wird.
Substanzanalysator nach Anspruch 10, wobei das Tandem-Massenspektrometer und das Nicht-Tandem-Massenspektrometer in dieselbe Vorrichtung aufgenommen sind.
Substanzanalyseverfahren, welches Folgendes aufweist: Erwärmen eines Mediums zum Sammeln einer an der Oberfläche eines Inspektionsobjekts haftenden chemischen Substanz durch eine Mediumheizung, Veranlassen eines Tandem-Massenspektrometers, auf der Grundlage der Temperatur des Mediums in der Mediumheizung eine Tandem-Massenspektrometrie an der chemischen Substanz auszuführen, die bei der Temperatur des Mediums unter Verwendung des von der Mediumheizung zum Tandem-Massenspektrometer gesendeten Dampfs verdampft wird, durch eine Steuereinrichtung und Ausführen der durch die Steuereinrichtung vorgeschriebenen Tandem-Massenspektrometrie an der chemischen Substanz durch das Tandem-Massenspektrometer.
Substanzanalyseverfahren nach Anspruch 12, wobei eine Speichereinheit zum Speichern von Analysezeitinformationen bereitgestellt ist, wobei die verstrichene Zeit, die auf der Grundlage der Zeit gemessen wird, zu der das Medium in die Mediumheizung eingeführt wird, mit Informationen, die sich darauf beziehen, an welcher chemischen Substanz die Tandem-Massenspektrometrie zur verstrichenen Zeit ausgeführt wird, assoziiert ist, wobei das Substanzanalyseverfahren ferner Folgendes aufweist: Messen der Heizzeit der Mediumheizung auf der Grundlage der Zeit, zu der das Medium in die Mediumheizung eingeführt wird, durch die Steuereinrichtung, wobei ansprechend darauf, dass die gemessene Heizzeit die verstrichene Zeit in den Analysezeitinformationen erreicht hat, durch die Steuereinrichtung vorgeschrieben wird, dass das Tandem-Massenspektrometer die Tandem-Massenspektrometrie für die chemische Substanz, die der verstrichenen Zeit in den Analysezeitinformationen zugeordnet ist, ausführt, und Ausführen der Tandem-Massenspektrometrie für die chemische Substanz, die der verstrichenen Zeit zugeordnet ist, durch das Tandem-Massenspektrometer.
Substanzanalyseverfahren nach Anspruch 12, wobei die Mediumheizung Folgendes aufweist: einen Hochtemperaturabschnitt und einen Niedertemperaturabschnitt, wobei der Niedertemperaturabschnitt eine niedrigere Temperatur aufweisen soll als der Hochtemperaturabschnitt, und das Substanzanalyseverfahren ferner Folgendes aufweist: wenn das Medium in einen Zwischenraum zwischen dem Hochtemperaturabschnitt und dem Niedertemperaturabschnitt eingeführt wird, Halten des Mediums während einer ersten vorgegebenen Zeit durch die Mediumheizung im Zwischenraum, sandwichförmiges Anordnen des Mediums nach Verstreichen der ersten vorgegebenen Zeit durch die Mediumheizung zwischen dem Hochtemperaturabschnitt und dem Niedertemperaturabschnitt und In-Kontakt-Bringen des Hochtemperaturabschnitts und des Niedertemperaturabschnitts während einer zweiten vorgegebenen Zeit durch die Mediumheizung, nachdem die Tandem-Massenspektrometrie abgeschlossen wurde und das Medium aus der Mediumheizung entfernt wurde.