JPH06507472A - ガス中の異物質含有物の検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガス中の異物質含有物の検出方法 本発明の対象は、ガス中の異物質含有物の検出方法であり、該方法においてガス が最初にイオン化され、形成されたイオンの挙動により異物質が検出され且つ決 定される。

異物質含有物は、空気が呼吸するに安全であることを制御するために、しばしば 検出され且つ決定される。特に、少量でも非常に強い毒性を示す物質を分析する 際に、空気中の他の物質が検出の妨げとなるかもしれない。二酸化炭素などの種 々の物質の量は、空気中において変化する。気化された固体若しくは液体材料の ガス若しくは蒸気からの種々の分子若しくは分子群の検出は、しばしば問題と関 連する。特に、空気中に拡散された神経ガスなどの毒性物質を少量から確実に且 つ迅速に検出することは、困難である。最も効果的な神経ガスを用いて、数秒内 に且つ１／１１００ｐｐ程度の低濃度から、検出がなされるべきである。

現在、最も高感度の分析装置は、例えば、α線若しくはβ線により空気をイオン 化し、種々の環境中にてイオンを測定することに基づく。一つの方法において、 イオンがある種のラビリンス（迷路）を貫通させられ、残ったイオンが自ら発生 する電流から測定される。別の方法は、種々のグリッド（格子）を通るイオンの 運動性を観察し、最終的にイオン電流を測定する。これら二つの方法により、は とんどの戦闘用ガスなどの非常に重い分子を空気中から検出することができる。

一つの方法において、イオン化された分子は種々の電場を有するチャンバーに導 かれ、これらの電場からの電流を測定することにより、異物質の分子の性質及び 濃度を検出ザベく試用される。この方法は、より効果的であるが、イオンを素早 く消失させるので、異なる電荷の再結合が問題である。

本発明の目的は、ガス中の異物質含有物の検出方法を提供することであり、該方 法により、ガス状態における種々の異物質組成物の性賀及び量が、１　ｐｐｍ未 満などの低濃度でさえも測定され且つ検出される。特に、本発明の目的は、神経 ガス若しくは他の同様なガスの濃度及び量を素早く且つ容易に検出可能とする方 法を提供することにある。

本発明の目的は、ある方法により達成され、その特許請求の範囲に現出されてい る。

本発明の方法において、ガス及びガスに含有される種々の物質が、イオン化室内 で、例えばα線などの適用可能な放射線によりイオン化される。この後、ガスは 分離部分に移送され、該分離部分にて、ガス中イオンは正イオン及び負イオンに 分離される。少なくともいずれかの符号のイオンが、狭い分析チャンネルに導か れ、該チャンネル内において、該イオンは毛細管作用によりチャンネルの中央区 域に移動させられる。ここから、該イオンは種々の強さの電場により、該チャン ネルの端に位置される電極に捕捉され、ここでイオン電流を生じる。イオン電流 に基づいて、電流スペクトラムが算出され、これにより、種々の物質が検出され 、種々の物質の標準試料から算出された対応するスペクトラムの補助により、種 々の物質の濃度が決定される。分析チャンネルは狭（なっており、特に反対の符 号を有するイオンから十分に分離される際に、数十メートルの距離においてさえ も消失することなく移動する。これは、液物理学において用いられる幾つかのイ オン輸送装置にて知られているような、いわゆる毛細管輸送である。毛細管スペ ースにおいて、イオンはキャリアガスがら離れて、種々の電場に偏向され、高い 電荷を有する小さいイオン若しくは粒子が低電圧により偏向され、一方、小さい 電荷を有する大きな分子若しくは粒子は、高電圧を要求する。これが両方のチャ ンネル内にてなされるとき、例えばＸ軸が負（正イオンの偏向）から正（負イオ ンの偏向）への電圧であり、Ｙ軸が対応する偏向スポットから測定されたイオン 電流であるスペクトラムを得る。次いで、このスペクトラムから、標準資料のス ペクトラムに基づいて、種々の物質が検出できる。

該方法は、大気圧若しくは加圧下において機能する。分析の前に、空気は機械的 に濾過することができ、例えば水分を除去することができる。さらに、空気に含 有されるエアロゾル粒子を気化させるために、しばしば空気は加熱される。液体 を分析する際には、圧力を低くし及び／又は加熱することにより、液体は最初に ガス状態に導かれる。

本発明の好ましい実施態様において、ガスフローの方向に直角な磁場により、正 イオンが分離区域の一端に偏向され、負イオンが分離区域の他端に偏向される。

さらに、分離区域内にてチャンネルの端に強制されたイオンの吸着が、イオンの 電荷に等しい符号を有する電荷で壁をチャージすることにより防止される。本発 明の他の好ましい実施態様において、分離区域を横切る電場により、イオンは正 負に分離され、この場合には正イオンが一端に進み、負イオンが他端に進６゜幾 つかの実施態様において、１以上の電場及び／又は電磁場を同時に用いることが できる。

一つの好ましい実施態様において、連続グリッド（格子）がチャンネルに設けら れ、該グリッドは、分離区域を通って進むチャンネルから分岐しており、これら のグリッド内の電圧は、負イオンのためのチャンネル内で正の方向へ、また正イ オンのためのチャンネル内で負の方向へと、一つのグリッドから次のグリッドへ と増加する。この方法で、流れはより効果的となる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。図ＩＡは、本発 明の方法の適用のための装置を側面から見た断面図にて示し、図ＩＢは、図ＩＡ に示した装置により得られた電流スペクトラムを示す。

図ＩＡに示される実施態様において、装置に導かれるがスフは、チャンバー１内 にてα線源により連続的にイオン化される。この後、該ガスは、分離区域２内に 導かれ、１以上の電場若しくは電磁場により分離され、この実施態様では、負イ オンが左に、正イオンが右に、分析チャンネル３及び４に捕捉される。分析チャ ンネルにおいて、イオンは負イオンのための分析チャンネルにて、電圧Ｕ１〜Ｕ 。

により生じる種々の電場により偏向され、正イオン電流１１〜Ｉ、を測定するこ とができる。正イオンのための分析チャンネルにて、イオンは電圧Ｕ、〜Ｕ１゜ により生じる電場により偏向され、イオン電流■６〜■、ｏを測定することがで きる。

チャンネル内の電圧、さらに電場の長さは、所望により変更することができる。

しかしながら、チャンネルの高さは、いわゆる毛細管作用がイオンに強い効果を 有する高さでなければならず、該イオンはチャンネルの中心に沿って移動する傾 向がある。換言すれば、チャンネルの高さは好ましくは１１■未満である。分析 チャンネルから、ガスは空気ポンプ５及び６を通して吸引され、装置から離れる 。

図ＩＢは、測定により得られた電流スペクトラムを示す。特に、異なる分子から は異なるスペクトラムが常に得られる。電流スペクトラムに基づいて、種々の物 質が認められ、それらのガス中濃度が決定される。ここで、種々の物質の標準試 料の測定により得られる対応するスペクトラムが用いられる。場の強さが適当に 変化するならば、異なる分子群間の差を強調することができ、例えば異なる神経 ガスを検出することができる。

本発明は、現出の使用法の実施例に限定されず、空気の分析に加えて、さらに多 くの他の実施態様に用いることができる。かような実施態様は、例えば産業工程 のモニタリングであり、液体クロマトグラフ及びガスクロマトグラフなどの種々 のクロマトグラフの検出器において、種々の分子を認める。電場の量及び値、及 び装置の幾何学的形状は、制限なしに変更することができる。正及び／又は負の イオンのために、２以上の分析チャンネルを用いることができ、この場合、種々 の電場中に偏向されたイオンにより生じる電流間の割合も測定される。分離区域 もまた異なるものでもよ（、主としてイオンの大部分を正負に分離するものであ ればよい。

１２３４５６７８９１ＯＮ １１．１ 国際調査報告 国際調査報告 ＰＣＴ／ＦＩ　９１１００３１２

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．ガス及びガスに含有される物質がイオン化室（１）においてイオン化される 異物質含有物の決定方法であって、 該ガス中含有イオンが分離区域（２）において正及び負のイオンに分離され、少 なくともいずれかの符号のイオンが、狭い分析チャンネル（４）内に導かれ、次 いで毛細管作用によって該チャンネルの中央区域に移動させられ、ここから種々 の電圧（Ｕ１〜Ｕ５）及び（Ｕ６〜Ｕ１０）により生じた種々の強さの電場によ り該チャンネルの端の電極に偏向され、イオン電流（Ｉ１〜Ｉ５）及び（Ｉ６〜 １１０）を生じ、該イオン電流に基づいて電流スペクトラムが作られ、該電流ス ペクトラムに基づいて種々の物質が認められ、種々の物質の標準試料で得られた 対応するスペクトラムの補助で、前記物質の濃度が決定されることを特徴とする 異物質含有物の検出方法。
2. ２．前記分離区域（２）において、ガスフローの方向に直角な磁場により、正イ オンが一端に偏向され、負イオンが他端に偏向され、イオンが有すると同じ符号 の電荷で壁をチャージすることにより、イオンの吸着が端部に強制されることを 特徴とする請求項１の方法。
3. ３．前記分離区域（２）のチャンネルが分岐するので、連続グリッド（格子）が 該分岐チャンネル内に位置され、該グリッドにおいて、１のグリッドから次のグ リッドに移動する際に、負イオンのためのチャンネル内の正方向に、また正イオ ンのためのチャンネル内の負方向に、電圧が上昇することを特徴とする請求項１ の方法。
4. ４．前記分離区域（２）において、横方向の電場によりイオンが正負のイオンに 分離され、そこで正イオンが分離区域内のチャンネルの一端に移動し、負イオン が他端に移動することを特徴とする請求項１の方法。
5. ５．負及び正のイオン両者のために、少なくとも２つの分析チャンネルが用いら れ、この場合において、種々の電場に偏向されたイオンにより生じる電流間の関 係もまた測定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの方法。