專利名稱：化學(xué)劑的探測裝置及探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)劑的探測裝置及探測方法，特別涉及適用于使用質(zhì)量分析儀和大氣壓化學(xué)離子化(APCI)的方法探測2，2’-Dichloroethyl suphide(以下，稱作硫磺芥子氣)和2-Chlorovinyldichloroarsine(以下稱作路氏毒氣)的化學(xué)劑的探測裝置及探測方法。
背景技術(shù)：
近年來，為了對付以沙林事件為首的化學(xué)恐怖行動，需要用來探測化學(xué)劑的探測裝置?；瘜W(xué)劑的探測一般使用對化學(xué)劑進行分析的方法，其主流是利用氣體色譜-質(zhì)量分析法(LC/MS)進行檢查。而且，通常很少根據(jù)樣品去檢測化學(xué)劑本身，而是通過檢測殘留性高的分解物去證明化學(xué)劑的存在。
此外，作為進行化學(xué)劑分析的其他分析裝置的先有技術(shù)，已知的有對揮發(fā)性或非揮發(fā)性化合物進行分離分析的液體色譜-質(zhì)量分析法(LC/MS)。
圖14是說明先有技術(shù)的使用液體色譜-質(zhì)量分析法的分析裝置的概略構(gòu)成的圖，下面，說明先有技術(shù)的分析裝置。在圖14中，101是液體色譜儀(LC)，102是連結(jié)管，103是離子源，104是離子源電源，105、109是信號線，106是質(zhì)量分析部，107是真空系，108是離子檢測器，110是數(shù)據(jù)處理部。
先有技術(shù)的使用液體色譜-質(zhì)量分析法的分析裝置如圖14所示，由按成分分離樣品溶液的液體色譜儀(LC)101、受離子源電源的控制生成來自樣品分子的離子的離子源103、利用真空系107進行排氣來分析已生成的離子的質(zhì)量的質(zhì)量分析部106、檢測已分析的離子的的離子檢測器108和處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理部110構(gòu)成。而且，包含離子源103、質(zhì)量分析部106和離子檢測器108的部分構(gòu)成質(zhì)量分析裝置(MS)。
如前所述，使用液體色譜儀(LC)101按成分分離了的樣品溶液經(jīng)連結(jié)管102導(dǎo)入在大氣壓下工作的離子源103。離子源103通過信號線105受離子源電源104的控制，生成來自樣品溶液中的樣品分子的離子。接著，將生成的離子導(dǎo)入質(zhì)量分析部106，進行質(zhì)量分析。質(zhì)量分析部106通過真空系107進行真空排氣。質(zhì)量分析過的離子由離子檢測器108檢測出來。檢測的信號經(jīng)信號線109送往數(shù)據(jù)處理部110，給出質(zhì)譜儀或色譜儀等的分析數(shù)據(jù)。
象前述那樣構(gòu)成的分析裝置的質(zhì)量分析裝置必須在真空中處理離子，所以，與液體色譜儀(LC)101之間必須有接口裝置。即，LC是需要在大氣壓下處理大量的水或有機溶煤的裝置，而MS是在高真空狀態(tài)下處理離子的裝置。因此，兩者直接結(jié)合很困難。
此外，稱之為IMS的方式是利用放射線源的與樣品的離子化的組合去測定離子在電場中的移動度的方式，作為現(xiàn)場探測，它是主流方式，歐洲、美國的產(chǎn)品很多。而且，IMS方式與GC/MS、LC/MS相比，因可以小型化故具有包括軍事方面的應(yīng)用等多種用途。因IMS不利用m/Z(離子的質(zhì)量數(shù)/離子的價數(shù))進行樣品的判別，故探測器便于士兵攜帶，探測器有粗略的顯示，當(dāng)發(fā)出警報時，士兵便穿上防護服。
再有，先有技術(shù)中的IMS方式例如有美國專利第6225623B1號說明書中記載的技術(shù)。
前述的先有技術(shù)存在以下問題。電子離子化(EI)技術(shù)因給探測物本身加很強的能量，故容易使探測物分解。GC/MS探測裝置難以監(jiān)測大于探測物分子量的離子，難以確定樣品。用于探測物分離的GC或LC處理又會延長探測時間。
IMS方式不能確定化學(xué)劑的種類，因與很寬范圍內(nèi)的化合物進行反應(yīng)，故具有難以進行探測樣品的判定和誤報率高的問題。如前所述，IMS方式的現(xiàn)狀是樣品的確定困難，且誤報率高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于硫磺芥子氣和路氏毒氣探測的化學(xué)劑探測裝置及探測方法，可以解決上述那樣的先有技術(shù)中的問題，該裝置具有探測化學(xué)劑的速度快、誤報率低、探測化學(xué)劑的種類全和無人連續(xù)監(jiān)測的特點。
此外，為了達到上述目的，具有取入檢查樣品且溫度設(shè)定在通過電暈放電使其正或負離子化的110℃～180℃的離子源和對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部，并檢測來自被探測的化學(xué)劑的信號。
此外，為了達到上述目的，具有取入檢查樣品且溫度設(shè)定在通過電暈放電使其正或負離子化的110℃～180℃的離子源；對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部；監(jiān)測來自要探測的化學(xué)劑的具有m/z(離子的質(zhì)量數(shù)/離子的價數(shù))的離子的離子強度的裝置。
進而，為了達到上述目的，具有取入檢查樣品且加熱上述檢查樣品的溫度設(shè)定在且溫度設(shè)定在110℃～180℃的樣品導(dǎo)入部、溫度設(shè)定在通過電暈放電使加熱發(fā)生的氣體正或負離子化的110℃～180℃的離子源和對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部，并檢測來自被探測的化學(xué)劑的信號。
此外，為了達到上述目的，具有取入檢查樣品且加熱上述檢查樣品的溫度設(shè)定在且溫度設(shè)定在110℃～180℃的樣品導(dǎo)入部；溫度設(shè)定在通過電暈放電使加熱發(fā)生的氣體正或負離子化的110℃～180℃的離子源；對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部；監(jiān)測來自要探測的化學(xué)劑的離子強度的裝置。
此外，為了達到上述目的，具有取入檢查樣品且加熱上述檢查樣品的溫度設(shè)定在且溫度設(shè)定在110℃～180℃的樣品導(dǎo)入部；溫度設(shè)定在通過電暈放電使加熱發(fā)生的氣體正或負離子化的110℃～180℃的離子源；對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部；監(jiān)測來自要探測的化學(xué)劑的具有m/z(離子的質(zhì)量數(shù)/離子的價數(shù))的離子的離子強度的裝置。
如前所述，上述離子源使用逆流型大氣壓化學(xué)離子化(APCI)方法構(gòu)成，該方法是從上述樣品導(dǎo)入部來的檢查樣品在電暈放電發(fā)生部和質(zhì)量分析部之間導(dǎo)入，流向與質(zhì)量分析部相反的電暈放電發(fā)生部。
具有上述裝置的本發(fā)明可以探測所有的化學(xué)劑且誤報率低，特別適用于硫磺芥子氣和路氏毒氣1的探測。而且，使用了從樣品導(dǎo)入部來的檢查樣品在電暈放電發(fā)生部和質(zhì)量分析部之間導(dǎo)入并流向與質(zhì)量分析部相反的電暈放電發(fā)生部的逆流型大氣壓化學(xué)離子化(APCI)方法的化學(xué)劑探測是本發(fā)明特有的技術(shù)。


圖1是表示本發(fā)明的一實施形態(tài)的化學(xué)劑較裝置的概略構(gòu)成的方框圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施形態(tài)的探測裝置的外觀的斜視圖。
圖3是表示圖2所示的濾紙加熱部(加熱爐)的構(gòu)成例的截面圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施形態(tài)的探測裝置的離子化部、質(zhì)量分析部的構(gòu)成例的方框圖。
圖5是說明從本發(fā)明的實施形態(tài)得到的硫磺芥子氣的質(zhì)量譜的圖。
圖6是說明將硫磺芥子氣作為樣品導(dǎo)入并檢測出的m/z＝123、158的信號的樣品導(dǎo)入部的溫度為110℃、離子源的溫度為110℃的特性的圖。
圖7是說明將硫磺芥子氣作為樣品導(dǎo)入并檢測出的m/z＝123、158的信號的樣品導(dǎo)入部的溫度為180℃、離子源的溫度為150℃的特性的圖。
圖8是說明漂移電壓與將硫磺芥子氣作為樣品導(dǎo)入并檢測出的m/z＝123的信號的關(guān)系的圖。
圖9是說明從本發(fā)明的實施形態(tài)得到的路氏毒氣1的質(zhì)量譜的圖。
圖10是說明將路氏毒氣1作為樣品導(dǎo)入并檢測出的m/z＝187、205的信號的樣品導(dǎo)入部的溫度為30℃、離子源的溫度為110℃的特性的圖。
圖11是說明將路氏毒氣1作為樣品導(dǎo)入并檢測出的m/z＝187、205的信號的樣品導(dǎo)入部的溫度為110℃、離子源的溫度為110℃的特性的圖。
圖12是說明將路氏毒氣1作為樣品導(dǎo)入并檢測出的m/z＝187、205的信號的樣品導(dǎo)入部的溫度為180℃、離子源的溫度為150℃的特性的圖。
圖13是說明漂移電壓對將路氏毒氣1作為樣品導(dǎo)入并檢測出的m/z＝187、205的信號的依存性的圖。
圖14是說明先有技術(shù)的使用了液體色譜-質(zhì)量分析法的分析裝置的概略構(gòu)成的圖。
發(fā)明的
具體實施例方式
下面，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的化學(xué)劑探測裝置及探測方法的實施形態(tài)。
圖1是表示本發(fā)明的一實施形態(tài)的化學(xué)劑較裝置的概略構(gòu)成的方框圖。在圖1中，1是樣品導(dǎo)入部，2是離子化部，3是質(zhì)量分析部，4是控制部，5是吸入泵，6是測量處理用計算機，7是真空泵，16是樣品。
本發(fā)明的實施形態(tài)的化學(xué)劑探測裝置如圖1所示，其構(gòu)成包括樣品導(dǎo)入部1、離子化部2、質(zhì)量分析部3、控制部4、吸入泵5、測量處理用計算機6和真空泵7。在這樣構(gòu)成的化學(xué)劑探測裝置中，插入樣品導(dǎo)入部1的附著有危險物微粒子的樣品16通過設(shè)在樣品導(dǎo)入部1中的未圖示的加熱機構(gòu)加熱后變成氣體。已變成氣體的樣品通過由吸入泵5產(chǎn)生的圖中粗線所示的大氣流81導(dǎo)入離子化部2。吸入泵5具有排出吸入的大氣的功能和利用質(zhì)量流控制器使吸入量在0～2升/分鐘之間可變的功能。
導(dǎo)入作為離子源的離子化部2的檢查樣品送往后述的電暈放電用的針電極前端的電暈放電區(qū)，通過加在針電極上的正的高電壓(2kV～5kV左右)，與對象成分對應(yīng)，使其正離子化。而且，只有正離子化了的成分從離子化部2加給質(zhì)量分析部3再導(dǎo)入外加的電場中，通過設(shè)在離子化部2中的第1細孔的離子或除分子之外的剩余物質(zhì)利用吸入泵5向離子化部2的外部排出，然后，向裝置外部排出。此外，通過使樣品導(dǎo)入部1及離子化部2之間的樣品導(dǎo)入通路和離子化部2保持高溫狀態(tài)，可以防止樣品吸附在導(dǎo)入通路的內(nèi)壁或離子化部2的內(nèi)部。
導(dǎo)入質(zhì)量分析部3的離子通過利用真空泵7減壓后的質(zhì)量分析部3內(nèi)的差動排氣部，通過靜電透鏡系會聚后，再利用質(zhì)量分析儀對其進行質(zhì)量分析。真空泵7具有使裝入質(zhì)量分析儀的容器保持高真空狀態(tài)的功能。從質(zhì)量分析儀取出的離子通過質(zhì)量分析部3中的2次電子倍增管變換成電子，得到的電流信號經(jīng)放大器放大后送往測量處理用計算機6。
測量處理用計算機6處理從質(zhì)量分析部3輸入的信號，并顯示質(zhì)量數(shù)/電荷(m/z)和離子強度的關(guān)系(質(zhì)量譜)或某m/z的離子強度的時間變化(質(zhì)量色譜)等。最終的顯示也可以不是上述質(zhì)量譜或質(zhì)量色譜，而是進一步簡化了的東西。即，當(dāng)將本發(fā)明的實施形態(tài)的化學(xué)劑的探測裝置作為危險物探測裝置使用時，只要顯示是否已檢測出有問題的化學(xué)劑即可。
控制部4進行構(gòu)成探測裝置的各功能部的ON/OFF控制或溫度/電壓/真空壓力的設(shè)定和狀態(tài)監(jiān)視等。它們之間的連接用圖1細線所示的控制信號、數(shù)據(jù)82表示。
如前所述，若按照本發(fā)明的實施形態(tài)，可以用質(zhì)量分析部3對附著在插入樣品導(dǎo)入部1中的樣品16上的危險物微粒子進行分析。
圖2是表示本發(fā)明的實施形態(tài)的探測裝置的外觀的斜視圖。如圖2所示，探測裝置由具有濾紙插入口20的濾紙加熱部21、分析部22和顯示部23構(gòu)成，可以利用配置在裝置下部的車輪移動。
通常，在搬運化學(xué)劑的過程中，極微量的化學(xué)劑附著在接觸該化學(xué)劑的人的手、皮膚或衣服等上。當(dāng)這人摸過手提包等身邊的物件時，這些身邊的物件也會附著化學(xué)劑。
因此，本發(fā)明的實施形態(tài)使用象布或濾紙那樣的清潔柔軟的材料(以下記載的是試紙，但材料不一定是紙)擦拭作為檢查對象(探測對象物)的手提包等的表面，并分析附著在該試紙上的化學(xué)劑。即，經(jīng)濾紙插入口20將附著有化學(xué)劑的試紙插入濾紙加熱部21。試紙在濾紙加熱部21中加熱，使附著在試紙上的化學(xué)物質(zhì)汽化，并利用分析部22進行分析。分析部22裝有具有根據(jù)圖1說明了的構(gòu)成的探測裝置，同時設(shè)有已登錄了有關(guān)來自化學(xué)劑的信號的信息的數(shù)據(jù)庫。而且，當(dāng)根據(jù)分析的結(jié)果和登錄在數(shù)據(jù)庫中信息確認已檢測出化學(xué)劑特有的規(guī)定的信號時，測量處理用計算機6在顯示部23中顯示警報。
圖3是表示圖2所示的濾紙加熱部(加熱爐)的構(gòu)成例的截面圖。在圖3中，24是濾紙，25是托盤，25’是抓手，26是托盤架，27是傳感器，28是鹵素?zé)簦?9是空氣取入管，30是過濾器，31是樣品導(dǎo)入管，32是外罩。
濾紙加熱部(加熱爐)21由托盤架26、設(shè)在托盤架上作為熱源的鹵素?zé)?8和放置濾紙24的托盤25構(gòu)成。在這樣的濾紙加熱部21中，首先，作為擦拭檢查對象物的試紙的濾紙24放置在載片式托盤25上。放置濾紙24的托盤25插入托盤架26內(nèi)。當(dāng)傳感器27測出托盤25已塞入規(guī)定的位置時，設(shè)在托盤架26的上部的鹵素?zé)?8被點亮。利用鹵素?zé)?8的熱線加熱濾紙24，使附著在濾紙24上的物質(zhì)汽化。加熱溫度最好是100℃以上。從濾紙24產(chǎn)生的樣品和從空氣取入管29取入的空氣一起，經(jīng)樣品導(dǎo)入管31送往分析部22。
再有，空氣取入管29可以設(shè)置用來除去灰塵等的過濾器30，此外，因濾紙加熱部21的溫度高，故為了安全起見可以設(shè)置隔熱的外罩32或把手25′。此外，作為樣品導(dǎo)入部1，也可以是將從外部吸入的檢查樣品(探測物)直接導(dǎo)入離子化部2的部件。
圖4是表示本發(fā)明的實施形態(tài)的探測裝置的離子化部、質(zhì)量分析部的構(gòu)成例的方框圖。在圖4中，33是針電極，34是對置電極，35是開口部，36是吸入泵，37a、37b是帶細孔的電極，38a是第1離子導(dǎo)入細孔，38b是第2離子導(dǎo)入細孔，39是差動排氣部，40a、40b是排氣系，41是真空部，42a、42b是端蓋(end cap)電極，43是離子會聚透鏡，44是環(huán)形電極，45是石英環(huán)，46是氣體供給器，47是氣體導(dǎo)入管，48是門電極，49是變換電極，50是閃爍器，51是光電倍增管，52是數(shù)據(jù)處理裝置。
在圖4中，在離子化部2上配置針電極33，并與對置電極34之間加高電壓。由此，在針電極33的前端發(fā)生電暈放電，首先，是氮、氧和水蒸氣等離子化。這些離子稱作一次離子。一次離子因電場的作用而向?qū)χ秒姌O34一側(cè)移動。經(jīng)樣品導(dǎo)入管31向?qū)χ秒姌O34和帶細孔的電極37a之間供給的、從樣品導(dǎo)入部來的檢查樣品利用吸入泵36，經(jīng)設(shè)在離子化部2的對置電極34上的開口部35流向針電極33一側(cè)，通過與1次離子進行反應(yīng)而離子化。
對置電極34和帶細孔的電極37a之間具有1kV左右的電位差，離子向帶細孔的電極37a方向移動，經(jīng)細孔38a進入差動排氣部39。在差動排氣部39中產(chǎn)生絕熱膨脹，離子附著溶媒分子等，引起所謂群集。為了減輕群集，希望用加熱器等加熱帶細孔的電極37a、37b。
若使用圖4所示的結(jié)構(gòu)的離子化部2，由電暈放電生成的1次離子因針電極33和對置電極34之間的電位差而向?qū)χ秒姌O34的方向移動，進而，通過開口部35向帶細孔的電極37a方向移動。來自樣品導(dǎo)入部的檢查樣品向?qū)χ秒姌O34和帶細孔的電極37a之間移動，所以，1次離子和檢查樣品引起反應(yīng)。由電暈放電產(chǎn)生的中性分子等因吸入泵36的作用而從對置電極34向針電極33的方向移動，所以，可以利用電暈放電除去，進而，很難流入1次離子和樣品進行反應(yīng)的區(qū)域。這樣，將電暈放電的1次離子生成區(qū)和1次離子與樣品的離子化反應(yīng)區(qū)區(qū)分開來，防止電暈放電產(chǎn)生的自由基中性分子流入離子化區(qū)，因此，可以減小離子化區(qū)域的樣品分解。
如前所述，本發(fā)明的實施形態(tài)利用大氣中的電暈放電生成1次離子，利用該1次離子和檢查樣品的化學(xué)反應(yīng)，使檢查樣品離子化。該方法稱作大氣壓離子化法。若是硫磺芥子氣，則使用對針電極33加正的高電壓在生成正離子的正離子化方式。這時，1次離子大多是水分子的離子[(H2O)+]。當(dāng)設(shè)M是探測對象的分子，H是氫原子時，典型的正離子化反應(yīng)式可以表示為；若是路氏毒氣，則使用對針電極33加負的高電壓在生成負離子的負離子化方式。這時，1次離子大多是水分子的離子[(O2)+]。典型的負離子化反應(yīng)式可以表示如下。下式中，M表示氣體中的分子。
象前述那樣生成的離子經(jīng)在帶細孔的電極37a開口的第1離子導(dǎo)入細孔38a、利用排氣系40a排氣的差動排氣部39和在帶細孔的電極37b開口的第2離子導(dǎo)入細孔38b，導(dǎo)入由利用排氣系40b排氣的真空部41。在帶細孔的電極37a和37b之間加稱作漂移電壓的電壓。該漂移電壓使進入差動排氣部39的離子向第2離子導(dǎo)入細孔38b的方向漂移，因此，具有提高離子導(dǎo)入細孔38b的離子透過率的效果，通過使差動排氣部39殘留的氣體分子和離子發(fā)生沖突，還具有使附著在離子上的水等溶媒分子脫離的效果。進而在帶細孔的電極37b上加電壓。該電壓影響離子通過設(shè)在端蓋電極42a上的開口部時的能量(入射能量)。
本發(fā)明的實施形態(tài)使用的離子俘獲質(zhì)量分析器的離子俘獲效率因依賴于離子的入射能量，故設(shè)定上述電壓以提高俘獲效率。導(dǎo)入真空部41的離子被離子會聚透鏡43會聚后，導(dǎo)入由端蓋電極42a、42b和環(huán)形電極44構(gòu)成的離子俘獲質(zhì)量分析器。端蓋電極42a、42b和環(huán)形電極44由石英環(huán)45支撐。
從氣體供給器64經(jīng)氣體導(dǎo)入管47向質(zhì)量分析器導(dǎo)入氦等沖突氣體，門電極48是為了控制離子入射到離子俘獲質(zhì)量分析器的時間而設(shè)置的。經(jīng)質(zhì)量分析后向質(zhì)量分析器的外部排出的離子利用由變換電極49、閃爍器50和光電倍增管51構(gòu)成的檢測器檢測出來。離子對施加使離子加速的電壓的變換電極49沖突。通過離子對變換電極49的沖突，從變換電極49的表面放出帶電粒子。該帶電粒子由閃爍器檢測出來，其信號經(jīng)光電倍增管放大。檢測出的信號送往數(shù)據(jù)處理裝置52。前面，對使用離子俘獲質(zhì)量分析器作為質(zhì)量分析儀的情況進行了說明，但也可以使用四極質(zhì)量分析器作為質(zhì)量分析儀。
數(shù)據(jù)處理裝置52鑒別來自要檢測的化學(xué)劑、例如硫磺芥子氣的具有m/z的正離子，若是路氏毒氣1，則鑒別來自路氏毒氣1的具有m/z的負離子，通過求出該信號的強度，檢定是否已檢測出作為要檢測的化學(xué)劑的硫磺芥子氣或路氏毒氣1。當(dāng)數(shù)據(jù)處理裝置52檢測出硫磺芥子氣或路氏毒氣1時，在顯示部23顯示警報，同時還顯示已檢測出的化學(xué)劑。該警報的顯示可以通過產(chǎn)生引起注意的高音或使紅色警報燈閃光來進行。
圖5是說明從本發(fā)明的實施形態(tài)得到的硫磺芥子氣的質(zhì)量譜的圖。該例子是在將硫磺芥子氣的蒸汽直接導(dǎo)入樣品導(dǎo)入部的情況下進行正離子檢測、漂移電壓50V、離子化部的溫度150℃、樣品導(dǎo)入部的溫度180℃的設(shè)定的例子。
如圖5所示，這時，檢測出m/z＝123、158的信號。硫磺芥子氣因其分子量MHD＝158、160，故m/z＝123是(MHD-C1)+的信號，m/z＝158是(MHD)+的信號。即，當(dāng)檢測m/z＝123、158兩者的信號時，則認為已檢測到硫磺芥子氣。該檢測方法的誤報率小，但有時會出現(xiàn)當(dāng)別的成分偶然給出m/z＝123(或158)的信號時或只檢測出m/z＝123(或158)時卻誤報為已監(jiān)測到硫磺芥子氣的情況。
圖6～圖7是說明將硫磺芥子氣作為樣品導(dǎo)入并檢測出的m/z＝123、158的信號與溫度的關(guān)系的圖。圖6所示的例子是當(dāng)樣品導(dǎo)入部的溫度為110℃、離子源的溫度為110℃時吸入一定時間的硫磺芥子氣后停止吸入時的離子強度信號隨時間的變化。樣品導(dǎo)入部由帶溫度調(diào)整功能的SUS配管構(gòu)成。圖7所示的例子是當(dāng)樣品導(dǎo)入部的溫度為180℃、離子源的溫度為150℃時吸入一定時間的硫磺芥子氣后停止吸入時的離子強度信號隨時間的變化。樣品導(dǎo)入部由帶溫度調(diào)整功能的SUS配管構(gòu)成。
通過將樣品導(dǎo)入部和離子源的溫度設(shè)定為高溫狀態(tài)，可以減小吸附并使硫磺芥子氣加速到達離子源。具有能縮短從吸入氣體到檢測出信號的信號上升時間和從停止吸入到信號電平回到背景電平的信號下降時間的效果。
圖8是說明漂移電壓與將硫磺芥子氣作為樣品導(dǎo)入并檢測出的m/z＝123的信號的關(guān)系的圖。由該圖可知，當(dāng)漂移電壓在40V到80V之間，可以得到比背景噪聲大的信號。背景噪聲是未將硫磺芥子氣作為樣品導(dǎo)入時的m/z＝123的信號電平。將比背景噪聲大的信號作為監(jiān)視器，可以判定是否檢測到硫磺芥子氣。因此，通過將漂移電壓設(shè)定在50-80V之間可以獲得大的信號量。
圖9是說明從上述本發(fā)明的實施形態(tài)得到的路氏毒氣1的質(zhì)量譜的圖。該例子是在將路氏毒氣1的蒸汽直接導(dǎo)入樣品導(dǎo)入部的情況下進行負離子檢測、漂移電壓-40V、離子化部的溫度180℃、樣品導(dǎo)入部的溫度180℃的設(shè)定的例子。
如圖9所示，在該例的情況下，檢測出了m/z＝187、205的信號。路氏毒氣1因其分子量ML＝206、208，故m/z＝205是(ML-H)-的信號，m/z＝187是路氏毒氣1的分解物的信號。即，當(dāng)檢測出m/z＝187、205兩者的信號時，認為已檢測到路氏毒氣1。該檢測方法的誤報率小，但有時會出現(xiàn)當(dāng)別的成分偶然給出m/z＝187(或205)的信號時或只檢測出m/z＝187(或205)時卻誤報為已監(jiān)測到路氏毒氣1的情況。
圖10～圖12是說明將路氏毒氣1作為樣品導(dǎo)入并檢測出的m/z＝187、205的信號與溫度的關(guān)系的圖。圖10所示的例子是當(dāng)樣品導(dǎo)入部的溫度為30℃、離子源的溫度為110℃時吸入一定時間的路氏毒氣1后停止吸入時的離子強度信號隨時間的變化。樣品導(dǎo)入部由聚四氟乙烯(登錄商標(biāo))配管構(gòu)成。圖11所示的例子是當(dāng)樣品導(dǎo)入部的溫度為110℃、離子源的溫度為110℃時吸入一定時間的路氏毒氣1后停止吸入時的離子強度信號隨時間的變化。樣品導(dǎo)入部由帶溫度調(diào)整功能的SUS配管構(gòu)成。圖12所示的例子是當(dāng)樣品導(dǎo)入部的溫度為180℃、離子源的溫度為150℃時吸入一定時間的路氏毒氣1后停止吸入時的離子強度信號隨時間的變化。樣品導(dǎo)入部由帶溫度調(diào)整功能的SUS配管構(gòu)成。
通過將樣品導(dǎo)入部和離子源的溫度設(shè)定為高溫狀態(tài)，可以減小吸附并使硫磺芥子氣加速到達離子源。具有能縮短從吸入氣體到檢測出信號的信號上升時間和從停止吸入到信號電平回到背景電平的信號下降時間的效果。
圖13是說明漂移電壓與將路氏毒氣1作為樣品導(dǎo)入并檢測出的m/z＝187、125的信號的關(guān)系的圖。由該圖可知，當(dāng)漂移電壓在-30V到-60V之間，可以得到比背景噪聲大的信號。背景噪聲是未將路氏毒氣1作為樣品導(dǎo)入時的m/z＝187、205的信號電平。將比背景噪聲大的信號作為監(jiān)視器，可以判定是否檢測到路氏毒氣1。因此，通過將漂移電壓設(shè)定在-30--60V之間可以獲得大的信號量。
如以上說明的那樣，若按照本發(fā)明，通過吸入檢查樣品再利用探測裝置[大氣壓化學(xué)離子化(APCI)-質(zhì)量分析儀(MS)]確認m/z，可以容易確認有無硫磺芥子氣或路氏毒氣1。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)劑探測裝置，其特征在于具有取入檢查樣品且溫度設(shè)定在通過電暈放電使其正離子化的110℃～180℃的離子源和對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部，檢測來自要探測的化學(xué)劑的信號。
2.一種化學(xué)劑探測裝置，其特征在于具有取入檢查樣品且溫度設(shè)定在通過電暈放電使其正離子化的110℃～180℃的離子源和監(jiān)視來自要探測的化學(xué)劑的離子的強度的裝置。
3.一種化學(xué)劑探測裝置，其特征在于具有取入檢查樣品且溫度設(shè)定在通過電暈放電使其正離子化的110℃～180℃的離子源、對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部和監(jiān)視來自要探測的化學(xué)劑的具有m/z(離子的質(zhì)量數(shù)/離子的價數(shù))的離子的離子強度的裝置。
4.一種化學(xué)劑探測裝置，其特征在于具有取入檢查樣品且加熱上述檢查樣品的溫度設(shè)定在110℃～180℃的樣品導(dǎo)入部、溫度設(shè)定在通過電暈放電使加熱發(fā)生的氣體正離子化的110℃～180℃的離子源和對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部，檢測來自要探測的化學(xué)劑的信號。
5.一種化學(xué)劑探測裝置，其特征在于具有取入檢查樣品且加熱上述檢查樣品的溫度設(shè)定在110℃～180℃的樣品導(dǎo)入部、溫度設(shè)定在通過電暈放電使加熱發(fā)生的氣體正離子化的110℃～180℃的離子源、對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部和監(jiān)視來自要探測的化學(xué)劑的離子的強度的裝置。
6.一種化學(xué)劑探測裝置，其特征在于具有取入檢查樣品且加熱上述檢查樣品的溫度設(shè)定在110℃～180℃的樣品導(dǎo)入部、溫度設(shè)定在通過電暈放電使加熱發(fā)生的氣體正離子化的110℃～180℃的離子源、對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部和監(jiān)視來自要探測的化學(xué)劑的具有m/z(離子的質(zhì)量數(shù)/離子的價數(shù))的離子的離子強度的裝置。
7.權(quán)利要求1至6的任何一項記載的化學(xué)劑探測裝置，其特征在于上述離子源使用逆流型大氣壓化學(xué)離子化(APCI)方法構(gòu)成，該方法是從上述樣品導(dǎo)入部來的檢查樣品流向發(fā)生電暈放電的針電極。
8.權(quán)利要求1至6的任何一項記載的化學(xué)劑探測裝置，其特征在于加在設(shè)在上述質(zhì)量分析部的差動排氣部的兩側(cè)的帶細孔的電極之間的漂移電壓設(shè)定在50V～80V。
9.權(quán)利要求1至6的任何一項記載的化學(xué)劑探測裝置，其特征在于上述要探測的化學(xué)劑是2，2’-Dichloroethyl sulphide。
10.權(quán)利要求3、6中的任何一項記載的化學(xué)劑探測裝置，其特征在于上述監(jiān)視裝置監(jiān)視具有m/z(離子的質(zhì)量數(shù)/離子的價數(shù))＝123、158的離子的離子強度并探測2，2’-Dichloroethyl sulphide。
11.一種化學(xué)劑的探測方法，其特征在于取入檢查樣品且通過電暈放電使將上述檢查樣品加熱到110℃～180℃發(fā)生的氣體正離子化，對生成的離子進行質(zhì)量分析，檢測來自要探測的化學(xué)劑的信號。
12.一種化學(xué)劑探測裝置，其特征在于具有取入檢查樣品且溫度設(shè)定在通過電暈放電使其負離子化的110℃～180℃的離子源和對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部，檢測來自要探測的化學(xué)劑的信號。
13.一種化學(xué)劑探測裝置，其特征在于具有取入檢查樣品且溫度設(shè)定在通過電暈放電使其負離子化的110℃～180℃的離子源和對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部，以及監(jiān)視來自要探測的化學(xué)劑的離子的強度的裝置。
14.一種化學(xué)劑探測裝置，其特征在于具有取入檢查樣品且溫度設(shè)定在通過電暈放電使其負離子化的110℃～180℃的離子源、對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部和監(jiān)視來自要探測的化學(xué)劑的具有m/z(離子的質(zhì)量數(shù)/離子的價數(shù))的離子的離子強度的裝置。
15.一種化學(xué)劑探測裝置，其特征在于具有取入檢查樣品且加熱上述檢查樣品的溫度設(shè)定在110℃～180℃的樣品導(dǎo)入部、溫度設(shè)定在通過電暈放電使加熱發(fā)生的氣體負離子化的110℃～180℃的離子源和對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部，檢測來自要探測的化學(xué)劑的信號。
16.一種化學(xué)劑探測裝置，其特征在于具有取入檢查樣品且加熱上述檢查樣品的溫度設(shè)定在110℃～180℃的樣品導(dǎo)入部、溫度設(shè)定在通過電暈放電使加熱發(fā)生的氣體負離子化的110℃～180℃的離子源、對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部和監(jiān)視來自要探測的化學(xué)劑的離子的強度的裝置。
17.一種化學(xué)劑探測裝置，其特征在于具有取入檢查樣品且加熱上述檢查樣品的溫度設(shè)定在110℃～180℃的樣品導(dǎo)入部、溫度設(shè)定在通過電暈放電使加熱發(fā)生的氣體負離子化的110℃～180℃的離子源、對上述離子源生成的離子進行質(zhì)量分析的質(zhì)量分析部和監(jiān)視來自要探測的化學(xué)劑的具有m/z(離子的質(zhì)量數(shù)/離子的價數(shù))的離子的離子強度的裝置。
18.權(quán)利要求12至17的任何一項記載的化學(xué)劑探測裝置，其特征在于上述離子源使用逆流型大氣壓化學(xué)離子化(APCI)方法構(gòu)成，該方法是從上述樣品導(dǎo)入部來的檢查樣品流向發(fā)生電暈放電的針電極。
19.權(quán)利要求12至17的任何一項記載的化學(xué)劑探測裝置，其特征在于加在設(shè)在上述質(zhì)量分析部的差動排氣部的兩側(cè)的帶細孔的電極之間的漂移電壓設(shè)定在-30V～-60V。
20.權(quán)利要求12至17的任何一項記載的化學(xué)劑探測裝置，其特征在于上述要探測的化學(xué)劑是2-chlorovinyldichloroarsine。
21.權(quán)利要求14、17中的任何一項記載的化學(xué)劑探測裝置，其特征在于上述監(jiān)視裝置監(jiān)視具有m/z(離子的質(zhì)量數(shù)/離子的價數(shù))＝187、205的離子的離子強度并探測2-chlorovinyldichloroarsine。
22.一種化學(xué)劑的探測方法，其特征在于取入檢查樣品且通過電暈放電使將上述檢查樣品加熱到110℃～180℃發(fā)生的氣體負離子化，對生成的離子進行質(zhì)量分析，檢測來自要探測的化學(xué)劑的信號。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于硫磺芥子氣和路氏毒氣1探測的化學(xué)劑探測裝置及探測方法，該裝置具有探測化學(xué)劑的速度快、誤報率低、探測化學(xué)劑的種類全和無人連續(xù)監(jiān)測的特點。在本發(fā)明中，探測裝置由取入樣品并加熱的樣品導(dǎo)入部1、使從樣品導(dǎo)入部1來的樣品離子化的離子化部2、質(zhì)量分析部3和解析數(shù)據(jù)的計算機6構(gòu)成。當(dāng)利用計算機6辨認出硫磺芥子氣或路氏毒氣1所特有的規(guī)定信號時，可以確定該樣品。
文檔編號G01N33/00GK1532543SQ0315513
公開日2004年9月29日 申請日期2003年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月24日
發(fā)明者深野真純, 本城繁, 永野久志, 高田安章, 瀨戶康雄, 糸井輝雄, 井浦一光, 光, 志, 章, 雄 申請人:株式會社日立制作所, 警察廳科學(xué)警察研究所長