処理設備のガス監視システム
【課題】ＰＣＢなどの有害物質を処理する設備の分析装置の信頼度を向上させることができる処理設備のガス監視システムを提供する。
【解決手段】有機ハロゲン化処理設備１００のガス環境を監視する処理設備のガス監視システムであって、有害物質を処理する設備内外のガス環境を測定するガスモニタリング装置１１０を備えてなり、前記ガスモニタリング装置１１０が、試料ガスを真空チャンバ内へ連続的に導入し、レーザ光によりレーザイオン化させ、イオン検出するレーザイオン化飛行時間型質量分析装置であると共に、試料ガス中の油分の有無を検出し、油分量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えてガスのモニタリングを行うか、又はガス計測ラインの配管をガス洗浄するかの少なくとも一つを実行する。
【解決手段】有機ハロゲン化処理設備１００のガス環境を監視する処理設備のガス監視システムであって、有害物質を処理する設備内外のガス環境を測定するガスモニタリング装置１１０を備えてなり、前記ガスモニタリング装置１１０が、試料ガスを真空チャンバ内へ連続的に導入し、レーザ光によりレーザイオン化させ、イオン検出するレーザイオン化飛行時間型質量分析装置であると共に、試料ガス中の油分の有無を検出し、油分量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えてガスのモニタリングを行うか、又はガス計測ラインの配管をガス洗浄するかの少なくとも一つを実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＰＣＢなどの有機ハロゲン化物を処理する設備のガス環境を対象とした処理設備のガス監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機ハロゲン化物を処理する設備においては、その排気管理が厳しく管理されており、特にＰＣＢ処理施設は、１００％のＰＣＢ油を処理すると共に、ＰＣＢが含有又は付着されている部材からＰＣＢを抜き取る作業や洗浄作業があり、その環境中のガス規制がなされている。
例えば排気中ＰＣＢ管理目標値は、０．０１ｍｇ／ｍ3Ｎ（１０ｐｐｂＶ以下、１０億分の１に相当)となっている。
このため、排気管理はリアルタイムでオンライン監視装置が求められている。
そのため、本発明者等はひとつの解決手段として、「レーザイオン化飛行時間型質量分析装置」を先に提案した（特許文献１参照）。
この装置によれば、レーザ波長などを設定することで、共鳴二光子イオン化とよばれるイオン化がおこり、ＰＣＢを高効率にイオン化することが可能となる。計測時間１分で管理目標値以下のＰＣＢの連続分析ができるようになった。
【０００３】
この有機ハロゲン化物の検出装置の概要を以下に説明する。
図１１に示すように、有機ハロゲン化物の検出をするガスモニタリング装置５０は、ガス中の有機ハロゲン化物であるＰＣＢの濃度を検出する検出装置であって、採取試料５１を真空チャンバ５２内へ連続的に洩れだし分子線５３として導入する試料導入手段であるキャピラリカラム５４と、前記洩れだし分子線５３にレーザ光５５を照射し、レーザイオン化させるレーザ照射装置５６と、レーザイオン化した分子を収束させる複数のイオン電極からなる収束部６１と、該収束された分子を選択濃縮するイオントラップ５７と、一定周期で放出されたイオンをリフレクトロン５８で反射させ、反射されたイオンを検出するイオン検出器５９を備えた飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０とを具備してなるものである。そして、この検出器５９により検出された信号強度の比較から測定対象のＰＣＢ濃度を求めることができる。計測されたＰＣＢ濃度は、監視司令室へ送ると共に、例えばモニタ装置（図示せず）等により外部へ公表するようにしてもよい。
【０００４】
前記キャピラリカラム５４は、イオン収束部５６にその先端が臨んでいるのが好ましく、具体的には、イオン収束部５６を構成する電極の内の最もキャピラリカラム側の電極と面一又は電極よりもイオントラップ側へ突き出しているようにするとよい。
【０００５】
前記レーザ照射装置５６から照射されるレーザ光５５のパルス波長は、３００ｎｍ以下、好ましくは３００〜２５０ｎｍ程度とするのがよい。これは３００ｎｍを超えると測定対象である有機ハロゲン化物のイオン化が良好に行われないからである。
【０００６】
ここで、分析対象である有機ハロゲン化物が低塩素（塩素数が１〜３）のＰＣＢの場合には、パルス波長は２５０〜２８０ｎｍが特に好ましい。一方、分析対象である有機ハロゲン化物が例えば高塩素（塩素数が４以上）のＰＣＢの場合には、パルス波長は２７０〜３００ｎｍが特に好ましい。これは塩素分子数が多くなると波長が３００ｎｍ側にシフトするからである。
【０００７】
前記レーザ照射装置５６から照射されるレーザ光５５のパルス時間幅（レーザパルス幅）は５００ピコ（１０-12 ）秒（ｐｓ）以下であることが好ましい。これはパルス時間幅がナノ秒（１０-9）のレーザでは検出感度が低く好ましくないからである。
【０００８】
また、前記レーザ照射装置５６から照射されるレーザ光５５のレーザエネルギー密度（ＧＷ／ｃｍ2）は１〜０.０１ＧＷ／ｃｍ2 、より好ましくはレーザ０５〜０.０１ＧＷ／ｃｍ2であることが好ましい。これはレーザエネルギー密度（ＧＷ／ｃｍ2 ）が１ＧＷ／ｃｍ2 を超えるとＰＣＢの分解物が多くなり、好ましくないからである。
【０００９】
このように、レーザ光の条件を波長が３００ｎｍ以下であると共に、レーザのパルス時間幅が５００ピコ秒以下であり、且つレーザエネルギー密度が１ＧＷ／ｃｍ2 以下とすることで、レーザ光によるＰＣＢの分解を抑制し、検出感度を大幅に向上させることができる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１４７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、廃棄物処理施設においては、絶縁油中に含有する例えばタール成分などの油分ガス及び煤塵などの浮遊物の共存物質が多く含まれている。これらの共存物質は質量分析装置の性能確保の観点からすると夾雑物質となり、精密分析の大きな障害となる。
また、レーザ装置にとっても、タール成分などの油分ガス及び煤塵が光学部品に付着されることで、その性能劣化されやすいものとなっている。
【００１２】
よって、有害物質を処理する設備において、分析性能の劣化を事前に回避し、連続して常に安定したガス計測する技術の出現が切望されている。
【００１３】
本発明は、前記問題に鑑み、例えばＰＣＢなどの有害物質を処理する設備の分析装置の信頼度（耐久性）を向上させることができる処理設備のガス監視システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、有害物質を処理する処理設備のガス環境を監視する処理設備のガス監視システムであって、有害物質を処理する設備内外のガス環境を測定する排気ガスモニタリング装置を備えてなり、前記排気ガスモニタリング装置が、試料ガスを真空チャンバ内へ連続的に導入し、レーザ光によりレーザイオン化させ、イオン検出するレーザイオン化飛行時間型質量分析装置であると共に、試料ガス中の油分の有無を検出し、油分量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えてガスのモニタリングを行うか、又はガス計測ラインの配管をガス洗浄するかの少なくとも一つを実行することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、試料ガス中の油分の有無の検出が、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置で検出された内部標準ガスに起因するピークと、油分に由来する夾雑物のピークとから、試料ガス中の油分の有無を判断することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００１６】
第３の発明は、第２の発明において、内部標準ガスがジクロロトルエンであり、ジクロロトルエンに由来するピーク面積（Ｓ1）と、油分に由来するピーク面積（Ｓ2）とから下記式（１）から比を求め、閾値を５０とし、これを超える場合に、試料ガス中の油分が多いと判断することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ2）×１００…（１）
【００１７】
第４の発明は、第１の発明において、試料ガス中の油分の有無の検出が、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置内に導入する試料ガス中の油分に由来するＣＨ結合に起因する赤外吸収スペクトルの有無を検出することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００１８】
第５の発明は、第４の発明において、試料ガス中の油分の有無の検出が、赤外吸収スペクトルを赤外線光又は赤外レーザ光のいずれかで検出することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００１９】
第６の発明は、有害物質を処理する処理設備のガス環境を監視する処理設備のガス監視システムであって、有害物質を処理する設備内外のガス環境を測定する排気ガスモニタリング装置を備えてなり、前記排気ガスモニタリング装置が、試料ガスを真空チャンバ内へ連続的に導入し、レーザ光によりレーザイオン化させ、イオン検出するレーザイオン化飛行時間型質量分析装置であると共に、試料ガス中又は排気ガスモニタリング装置内の煤塵の有無を検出し、煤塵量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えてガスのモニタリングを行うか、ガス計測ラインの配管をガス洗浄するか、配管内の活性炭を交換するかの少なくとも一つを実行することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００２０】
第７の発明は、第６の発明において、煤塵の有無の検出が、赤外吸収スペクトルを赤外線光又は赤外レーザ光のいずれかで検出することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００２１】
第８の発明は、第７の発明において、試料ガス中の煤塵の有無の検出が、煤塵に起因するミー散乱光を検出することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００２２】
第９の発明は、第１乃至８のいずれか一つの発明において、前記有害物質が有機ハロゲン化物であることを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、例えばＰＣＢなどの有害物質を処理する設備の分析装置の信頼度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２５】
本発明による実施例に係る処理設備のガス監視システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、本実施例に係る処理設備のガス監視システムに適用する有機ハロゲン化処理設備の構成図である。
なお、本実施例では、有害物質として有機ハロゲン化物であるＰＣＢとし、そのＰＣＢが含有又は付着されている部材としてトランスを例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２６】
図１に示すように、本実施例に係る有機ハロゲン化処理設備１００は、処理設備１０１内に設けられた外部から搬入されるＰＣＢ含有又は付着物１０２からＰＣＢを抜き取るＰＣＢ抜き取り部１０３と、抜き取り後のＰＣＢ除去部材１０４を洗浄する部材洗浄部１０５と、ＰＣＢを水熱酸化分解処理するＰＣＢ水熱酸化分解装置１０６と、外部に排出する活性炭１０８を通過した後の無害化ガス１０９及び雰囲気中のガス中のＰＣＢ濃度を各々監視するガスモニタリング装置１１０とを具備するものである。なお、図中、符号１０７は無害化排水である。
【００２７】
ここで、本実施例において、夾雑物質としては、例えばＰＣＢやその他の絶縁油などの油分、大気中の煤塵（ダスト成分）、フタル酸類、水分、炭酸ナトリウムや鉄さびなどの浮遊物を挙げることができる。
【００２８】
本実施例に係るガスモニタリング装置としては、試料ガスを真空チャンバ内へ連続的に導入し、レーザ光によりレーザイオン化させ、イオン検出するレーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）を具備してなると共に、試料ガス中の油分の有無を検出し、油分量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えるか、ガス計測ラインの配管をガス洗浄するかの少なくとも一つを実行するものである。
なお、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）は前述した図１１のものと同様であるので構成の詳細は省略する。
【００２９】
本実施例においては、試料ガス中の油分の有無の検出が、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）の検出器で検出された内部標準ガスに由来するピーク面積（Ｓ1）と、油分に由来するピーク面積（Ｓ2）とから、試料ガス中の油分の有無を検出するものである。レーザイオン化は、レーザ波長を３５０ｎｍ以下に設定することで、共鳴二光子イオン化とよばれるイオン化がおこり、ＰＣＢを高効率にイオン化することが可能となる。また当該レーザ波長を適用することによって、ＰＣＢ以外に、内部標準ガス（ベンゼン類、ハロゲン化ベンゼン類など）のイオン化もおこりピーク（Ｓ1）が形成され、絶縁油などのイオン化もおこりピーク（Ｓ2）が形成される。
【００３０】
ここで、測定対象のガスに夾雑物（油分ガスが主体）が発生すると、ＴＯＦＭＡＳによる質量分析スペクトルの油分に由来するピーク面積（Ｓ2）が上昇する。
図２にＰＣＢ試料ガス中に油分ガスが無い場合（図２上段のグラフ）と油分ガスが有る場合（図２下段のグラフ）の測定例を示す。
本実施例では、下記式（１）から求めた比を算出して、閾値を超えているか否かを判断する。
［内部標準ガスに由来するピーク面積（Ｓ1）／（内部標準ガスに由来するピーク面積（Ｓ1）＋油分に由来するピーク面積（Ｓ2））］×１００・・・（１）
そして、閾値を例えば５０とし、この閾値５０を超えていると判断すると、試料ガス中の油分が多く存在すると判断する。
【００３１】
図２の下段に示すように、油分に由来するピーク面積（Ｓ2）強度とは、計測チャートにおいて、ＰＣＢを含む絶縁油成分などの共存物質成分に由来するものである。
【００３２】
ここで、前記比率が例えば５０以上であれば、以下のような対策を実施する。
（１）現在測定している計測ラインを切り換えて、バックアップ計測器に移行して、計測を継続する。
（２）計測試料ガスの導入を停止する。
（３）内部標準ガスのフラグメントイオンシグナルを適用する。
ここで、前記変更する内部標準ガスとしては、ＰＣＢの計測の場合に使用している内部標準ガスの親イオン（ジクロロトルエンイオン）から、そのフラグメントイオン（トルエンイオン（質量数：９０程度）、クロロトルエンイオン（質量数：１２０程度））に変更する。
【００３３】
図３にこの内部標準ガスの各フラグメントを図示する。
ここで、図３の横軸は飛行時間（質量数に相当）、縦軸は信号強度である。
このスペクトルの場合、ＰＣＢ測定域（質量数：２００〜４００）は２５〜３５μ秒に相当している。
【００３４】
ここでピーク（１）〜（３）が内部標準ガスとそのフラグメントのスペクトルに相当する。
通常は、ピーク（３）のジクロロトルエンを計測することで、校正を実施しているが、このジクロロトルエンは、絶縁油成分の多い質量域（質量数：１５０〜３００）に相当するため、絶縁油などの油分ガスの影響を受けやすい。
【００３５】
したがって、その影響をうけないフラグメント成分（（１）トルエン、（２）クロロトルエン）を内部標準ガスとして適用することによって、絶縁油などの油分ガスの影響を受けない校正が可能となる。
【００３６】
この対策では、質量分析装置の汚染が進行することは回避できないものの、そのような場合においても分析を実施しなければならない場合に、校正を行いつつ計測する場合に有効となる。
【実施例２】
【００３７】
次に、実施例２の処理設備のガス監視システムについて説明する。
図４は、実施例２のガス監視システムの概略図である。
図４に示すように、本実施例に係る処理設備のガス監視システム（以下「ガス監視システム」という）１０−１は、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０のチャンバ内に導入する試料ガス１１中の油分に由来するＣＨ結合に起因する赤外吸収スペクトルの有無を検出するものである。
図４に示すように、本実施例に係るガス監視システム１０−１は、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０のチャンバの試料ガス１１の導入部分で赤外線発生器２１からの赤外線２０を導入し、赤外吸収分析計の検知器（第１の検知器２１−１、第２の検知器２１−２）によりその吸収量を検知し、試料ガス１１中の油分（夾雑物夾雑物）を求めるものである。なお、図４中、符号１２−１、１２−２、１２−３、１２−４は窓、１５−１は第１のミラー、１５−２は第２のミラー、１５−３は第３のミラー、１６−１は第１の光ダンパ、１６−２は第２の光ダンパを各々図示する。
【００３８】
ここで、レーザ照射装置１４のレーザ光１３は、光の波長が３５０ｎｍ以下であると共に、レーザのパルス時間幅が１０００ピコ秒以下であり、且つレーザエネルギー密度が１ＧＷ／ｃｍ2 以下とするのが好ましい。
また、第１のミラー１５−１ではレーザ光（波長が３５０ｎｍ以下）１３を９９％以上の反射率で反射させるものとするのが好ましい。
なお、波長が２００ｎｍ以下（真空紫外域）では、酸素分子の光吸収の影響があるので、この場合には、レーザ光パスの周囲環境を不活性ガス（Ｎ2ガスなど）で充填させるようにすればよい。
【００３９】
また、チャンバに設けた第１の窓１２−１及び第２の窓１２−２は、レーザ光（波長が３５０ｎｍ以下）を透過させるものとする（紫外域であれば、材質は合成石英とするのがよい）。
【００４０】
前記赤外線発生器２１は、例えば赤外線ランプ、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）などとするのが好ましい。
【００４１】
第２のミラー１５−２と第３のミラー１５−３は、赤外線２０を透過させるものとするのが好ましい。その材質としては例えばフッ化カルシウムなどが好ましい。
【００４２】
また、第３の窓１２−３及び第４の窓１２−４は、赤外線２０を透過させるものが好ましい。例えばその材質としてはフッ化カルシウムなどが好ましい。
【００４３】
本実施例では、第１の検知器２１−１は、赤外線発生器２１から発生する赤外線２０の第２のミラー１５−２で反射する参照光の強度（Ｘ）を測定する。ここで、第１の検知器２１−１の検知素子としては半導体型のＭＣＴ（ＨｇＣｄＴｅ）検出器（ＭＣＴ）などを用いるとよい。
【００４４】
また、第２の検知器２１−２は、赤外線発生器２１より照射した赤外線２０を試料ガス１１に通した後、第３のミラー１５−３で反射する参照光の強度（Ｙ）を測定する。ここで、第２の検知器２１−２の検知素子としては同様に半導体型のＭＣＴ（ＨｇＣｄＴｅ）検出器などを用いるとよい。
そして、測定結果から、Ｙ／Ｘを算出する。Ｙ／Ｘは透過率とよばれ、これをＴとおくと、吸光度（−ｌｏｇＴ）は油分濃度に比例関係にある。吸光度を求めることによって、油分の濃度を測定することができる。
【００４５】
ここで、図５に示すように、油分ガスが測定された場合、前記のようなスペクトルが得られる（ＦＴ−ＩＲで測定したもの）。これは、油分ガス（絶縁油Ｃ18〜Ｃ20の脂肪族炭化水素、大気中揮発性油など）のＣＨ結合に起因する吸収スペクトルが観測されている。図５の横軸は波数（ｃｍ-1）、縦軸は吸光度である。
【００４６】
前記スペクトルにより、油分ガスが有ると判断されれば、バックアップに移行するか、ガス計測ラインの配管内をＮ2ガスにより洗浄（逆洗浄を行う）などの措置を講じる。
【００４７】
ここで、図６に、実際にミラーやレンズ等に付着する付着物の全反射ＩＲスペクトルのチャートを示す。図６の横軸は波数（ｃｍ-1）、縦軸は透過率である。図６に示すように、油分ガスに起因するＣＨ結合による吸収が検出されている。
【実施例３】
【００４８】
次に、実施例３の処理設備のガス監視システムについて説明する。
図７は、実施例３のガス監視システムの概略図である。
図７に示すように、本実施例に係るガス監視システム１０−２は、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０のチャンバ内に導入する試料ガス１１中の油分に由来するＣＨ結合に起因する赤外吸収スペクトルの有無を検出するものである。
図４に示すように、本実施例に係るガス監視システム１０−２は、実施例２のガス監視システム１０−１において、レーザ照射装置１４からのレーザ光（例えばＹＡＧレーザならば１０６４ｎｍの光）を第１のミラー１５−１で透過させ、その透過後のレーザ光を非線形光学結晶１８に導入して第２のレーザ光（赤外レーザ光）１３−２を得るようにしている。
【００４９】
ここで、前記非線形光学結晶１８としては、レーザ照射装置１４の基本波（ＹＡＧレーザならば１０６４ｎｍの光）を結晶に通し、非線形光学現象（光パラメトリック発振など）を生じさせることで、波数３０００ｃｍ-1程度の赤外レーザを得るものである。非線形光学結晶としては例えばニオブ酸リチウムなどを挙げることができる。
なお、煤塵の算出は実施例２と同様であるので、省略する。
【００５０】
本実施例では、実施例２のように別途赤外線発生器２１を必要としないため、ガス監視システムのコンパクト化及び費用の低廉化を図ることができる。
【実施例４】
【００５１】
次に、実施例４の処理設備のガス監視システムについて説明する。
図８は、実施例４のガス監視システムの概略図である。
図８に示すように、本実施例に係るガス監視システム１０−３は、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０のチャンバ内に導入する試料ガス１１中の煤塵の有無を検出し、煤塵量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えてガスのモニタリングを行うか、ガス計測ラインの配管をガス洗浄するか、配管内の活性炭（ダストフィルタ）を交換するかの少なくとも一つを実行するものである。
【００５２】
本実施例では、実施例３と同様に、非線形光学結晶１８を用いて、第２のレーザ光（可視あるいは赤外レーザ光）１３−２を得ている。好適には可視光を使用するのが良く、ＹＡＧレーザ装置を使用している場合は、その第二高調波（５３２ｎｍ）を用いるのがよい。
そして、第２のレーザ光１３−２でチャンバの試料ガス１１の導入口で煤塵量を光検知器３０で検知し、試料ガス中の煤塵を測定するものである。
前記光検出器３０としては、試料ガス１１中の煤塵に起因するミー散乱（光の波長と同程度の粒子による光の散乱現象）光を検知するものであり、光検知器３０としては光電子増倍管（ＰＭＴ:Photomultiplier）を挙げることができる。
【００５３】
これにより、試料ガス１１中に含まれる煤塵等を検知することができる。
例えば試料ガス１１中の油分が多い場合、ＴＯＦＭＡＳ６０の窓１２−１の内側表面に有機物の固着物が生成し、レーザ出力を低下させる場合があり、レーザ出力が低下するとＳ／Ｎの低下を起因し、ひいては測定不能となる場合があるので、これを事前に検知できることとなる。また複数のイオン電極からなる収束部５６などの質量分析装置内部品の汚れやキャピラリカラム５４の閉塞を防止することができる。
【実施例５】
【００５４】
次に、実施例５の処理設備のガス監視システムについて説明する。
図９は、実施例５のガス監視システムの概略図である。
図９に示すように、本実施例に係るガス監視システム１０−４は、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０内に導入するレーザ光１３を発生するレーザ照射装置１４を独立したチャンバ１４ａに設け、該チャンバ１４ａ中の油分ガス成分の有無を赤外線発生器２０によるＣ−Ｈ基成分の吸光度測定にて判断し、油分量が閾値（０．０１ｍｇ／ｍ3以上がよい）を超える場合には、第１の活性炭４１−１から第２の活性炭４１−２に切り換えて、配管内の第１の活性炭を交換するものである。
なお、図９中、符号１２−５は窓、４３は空気調和装置、４４は不活性ガス制御空気供給源を図示する。前記空気調和装置では温度２５℃、湿度３０〜７０％（好適には４０〜５０％）となるようにチャンバ１４ａ内を調節している。
【００５５】
これにより、レーザ照射装置１４を格納するチャンバ１４ａ内でのミラーやレンズ表面に付着する有機物の有無を事前に検知することができる。また活性炭を交換することで、チャンバ１４ａ内の煤塵量が常に少ない状態に維持することができる。
【００５６】
なお、赤外線は図７に示す実施例３のように、レーザ照射装置１４から非線形光学結晶１８で得られる赤外レーザ光を用いるようにしてもよい。
【実施例６】
【００５７】
次に、実施例６の処理設備のガス監視システムについて説明する。
図１０は、実施例６のガス監視システムの概略図である。
図１０に示すように、本実施例に係るガス監視システム１０−５は、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０内に導入するレーザ光１３を発生するレーザ照射装置１４を独立したチャンバ１４ａに設け、該チャンバ１４ａ中の煤塵の有無を例えばＣＣＤカメラ３１で検出し、煤塵量が閾値を超える場合には、第１の活性炭（ダストフィルタ）４１−１から第２の活性炭（ダストフィルタ）４１−２に切り換えて、配管内の第１の活性炭（ダストフィルタ）を交換するものである。
【００５８】
特に、レーザ照射装置１４から発生するレーザ光１３は、該レーザ光１３を複数回反射させるために多数のミラー（１５−１ａ〜１５−１e）が配設されているが、ＣＣＤカメラ３１により、そのミー散乱光を検知することによりレーザ照射装置１４の周囲に浮遊する煤塵を平面監視することができる。
【００５９】
レーザ照射装置１４内の煤塵の検知は重要であるが、そのチャンバ１４ａ内は容易にはあけることができない。よって、チャンバ１４ａ内の浮遊物質や煤塵の有無をＣＣＤカメラ３１で検知することで、レーザ照射装置１４の周囲に浮遊する煤塵に起因する汚れを事前に予測することができるものとなる。
【００６０】
本発明により、事前に大気中の油分や煤塵などを計測することで、ＴＯＦＭＡＳの質量スペクトルのノイズ成分の増加に伴うシグナルノイズ比低下を防止することができる。これにより、分析精度の低下を防止することができる。また、大気中の油分や煤塵が、大量に質量分析装置のなかに流入することで、質量分析装置の汚染が進行し、その性能（耐久性）が低下することを抑制することも可能となる。
また、光学部品の汚れ・劣化によるレーザ出力低下に伴う検出感度の低下を防止することができる。さらに、質量分析装置を収納するチャンバ内の汚れによる検出感度の低下を防止することができる。
【００６１】
このように、本発明によれば、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置を用いた精密分析において、油分ガス・煤塵等の流入に対してレーザ装置や質量分析装置の保護が達成され、当該装置の信頼性及び耐久性が向上することに寄与するものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明に係る処理設備のガス監視システムによれば、例えばＰＣＢなどの有害物質を処理する設備の分析装置の信頼度（装置性能の耐久度）を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施例１に係る処理設備のガス監視システムに適用する有機ハロゲン化処理設備の構成図である。
【図２】油分ガスの有無の相違による計測チャート図である。
【図３】内部標準ガスの各フラグメントのチャート図である。
【図４】実施例２に係るガス監視システムの概略図である。
【図５】付着物に起因するＩＲスペクトル図である。
【図６】夾雑物のＩＲスペクトル図である。
【図７】実施例３に係るガス監視システムの概略図である。
【図８】実施例４に係るガス監視システムの概略図である。
【図９】実施例５に係るガス監視システムの概略図である。
【図１０】実施例６に係るガス監視システムの概略図である。
【図１１】有機ハロゲン化物の検出をするガスモニタリング装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０−１〜１０−５ ガス監視システム
１１ 試料ガス
１３ レーザ光
１４ レーザ照射装置
２０ 赤外線
２１−１ 第１の検知器
２１−２ 第２の検知器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＰＣＢなどの有機ハロゲン化物を処理する設備のガス環境を対象とした処理設備のガス監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機ハロゲン化物を処理する設備においては、その排気管理が厳しく管理されており、特にＰＣＢ処理施設は、１００％のＰＣＢ油を処理すると共に、ＰＣＢが含有又は付着されている部材からＰＣＢを抜き取る作業や洗浄作業があり、その環境中のガス規制がなされている。
例えば排気中ＰＣＢ管理目標値は、０．０１ｍｇ／ｍ3Ｎ（１０ｐｐｂＶ以下、１０億分の１に相当)となっている。
このため、排気管理はリアルタイムでオンライン監視装置が求められている。
そのため、本発明者等はひとつの解決手段として、「レーザイオン化飛行時間型質量分析装置」を先に提案した（特許文献１参照）。
この装置によれば、レーザ波長などを設定することで、共鳴二光子イオン化とよばれるイオン化がおこり、ＰＣＢを高効率にイオン化することが可能となる。計測時間１分で管理目標値以下のＰＣＢの連続分析ができるようになった。
【０００３】
この有機ハロゲン化物の検出装置の概要を以下に説明する。
図１１に示すように、有機ハロゲン化物の検出をするガスモニタリング装置５０は、ガス中の有機ハロゲン化物であるＰＣＢの濃度を検出する検出装置であって、採取試料５１を真空チャンバ５２内へ連続的に洩れだし分子線５３として導入する試料導入手段であるキャピラリカラム５４と、前記洩れだし分子線５３にレーザ光５５を照射し、レーザイオン化させるレーザ照射装置５６と、レーザイオン化した分子を収束させる複数のイオン電極からなる収束部６１と、該収束された分子を選択濃縮するイオントラップ５７と、一定周期で放出されたイオンをリフレクトロン５８で反射させ、反射されたイオンを検出するイオン検出器５９を備えた飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０とを具備してなるものである。そして、この検出器５９により検出された信号強度の比較から測定対象のＰＣＢ濃度を求めることができる。計測されたＰＣＢ濃度は、監視司令室へ送ると共に、例えばモニタ装置（図示せず）等により外部へ公表するようにしてもよい。
【０００４】
前記キャピラリカラム５４は、イオン収束部５６にその先端が臨んでいるのが好ましく、具体的には、イオン収束部５６を構成する電極の内の最もキャピラリカラム側の電極と面一又は電極よりもイオントラップ側へ突き出しているようにするとよい。
【０００５】
前記レーザ照射装置５６から照射されるレーザ光５５のパルス波長は、３００ｎｍ以下、好ましくは３００〜２５０ｎｍ程度とするのがよい。これは３００ｎｍを超えると測定対象である有機ハロゲン化物のイオン化が良好に行われないからである。
【０００６】
ここで、分析対象である有機ハロゲン化物が低塩素（塩素数が１〜３）のＰＣＢの場合には、パルス波長は２５０〜２８０ｎｍが特に好ましい。一方、分析対象である有機ハロゲン化物が例えば高塩素（塩素数が４以上）のＰＣＢの場合には、パルス波長は２７０〜３００ｎｍが特に好ましい。これは塩素分子数が多くなると波長が３００ｎｍ側にシフトするからである。
【０００７】
前記レーザ照射装置５６から照射されるレーザ光５５のパルス時間幅（レーザパルス幅）は５００ピコ（１０-12 ）秒（ｐｓ）以下であることが好ましい。これはパルス時間幅がナノ秒（１０-9）のレーザでは検出感度が低く好ましくないからである。
【０００８】
また、前記レーザ照射装置５６から照射されるレーザ光５５のレーザエネルギー密度（ＧＷ／ｃｍ2）は１〜０.０１ＧＷ／ｃｍ2 、より好ましくはレーザ０５〜０.０１ＧＷ／ｃｍ2であることが好ましい。これはレーザエネルギー密度（ＧＷ／ｃｍ2 ）が１ＧＷ／ｃｍ2 を超えるとＰＣＢの分解物が多くなり、好ましくないからである。
【０００９】
このように、レーザ光の条件を波長が３００ｎｍ以下であると共に、レーザのパルス時間幅が５００ピコ秒以下であり、且つレーザエネルギー密度が１ＧＷ／ｃｍ2 以下とすることで、レーザ光によるＰＣＢの分解を抑制し、検出感度を大幅に向上させることができる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１４７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、廃棄物処理施設においては、絶縁油中に含有する例えばタール成分などの油分ガス及び煤塵などの浮遊物の共存物質が多く含まれている。これらの共存物質は質量分析装置の性能確保の観点からすると夾雑物質となり、精密分析の大きな障害となる。
また、レーザ装置にとっても、タール成分などの油分ガス及び煤塵が光学部品に付着されることで、その性能劣化されやすいものとなっている。
【００１２】
よって、有害物質を処理する設備において、分析性能の劣化を事前に回避し、連続して常に安定したガス計測する技術の出現が切望されている。
【００１３】
本発明は、前記問題に鑑み、例えばＰＣＢなどの有害物質を処理する設備の分析装置の信頼度（耐久性）を向上させることができる処理設備のガス監視システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、有害物質を処理する処理設備のガス環境を監視する処理設備のガス監視システムであって、有害物質を処理する設備内外のガス環境を測定する排気ガスモニタリング装置を備えてなり、前記排気ガスモニタリング装置が、試料ガスを真空チャンバ内へ連続的に導入し、レーザ光によりレーザイオン化させ、イオン検出するレーザイオン化飛行時間型質量分析装置であると共に、試料ガス中の油分の有無を検出し、油分量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えてガスのモニタリングを行うか、又はガス計測ラインの配管をガス洗浄するかの少なくとも一つを実行することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、試料ガス中の油分の有無の検出が、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置で検出された内部標準ガスに起因するピークと、油分に由来する夾雑物のピークとから、試料ガス中の油分の有無を判断することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００１６】
第３の発明は、第２の発明において、内部標準ガスがジクロロトルエンであり、ジクロロトルエンに由来するピーク面積（Ｓ1）と、油分に由来するピーク面積（Ｓ2）とから下記式（１）から比を求め、閾値を５０とし、これを超える場合に、試料ガス中の油分が多いと判断することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ2）×１００…（１）
【００１７】
第４の発明は、第１の発明において、試料ガス中の油分の有無の検出が、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置内に導入する試料ガス中の油分に由来するＣＨ結合に起因する赤外吸収スペクトルの有無を検出することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００１８】
第５の発明は、第４の発明において、試料ガス中の油分の有無の検出が、赤外吸収スペクトルを赤外線光又は赤外レーザ光のいずれかで検出することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００１９】
第６の発明は、有害物質を処理する処理設備のガス環境を監視する処理設備のガス監視システムであって、有害物質を処理する設備内外のガス環境を測定する排気ガスモニタリング装置を備えてなり、前記排気ガスモニタリング装置が、試料ガスを真空チャンバ内へ連続的に導入し、レーザ光によりレーザイオン化させ、イオン検出するレーザイオン化飛行時間型質量分析装置であると共に、試料ガス中又は排気ガスモニタリング装置内の煤塵の有無を検出し、煤塵量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えてガスのモニタリングを行うか、ガス計測ラインの配管をガス洗浄するか、配管内の活性炭を交換するかの少なくとも一つを実行することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００２０】
第７の発明は、第６の発明において、煤塵の有無の検出が、赤外吸収スペクトルを赤外線光又は赤外レーザ光のいずれかで検出することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００２１】
第８の発明は、第７の発明において、試料ガス中の煤塵の有無の検出が、煤塵に起因するミー散乱光を検出することを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【００２２】
第９の発明は、第１乃至８のいずれか一つの発明において、前記有害物質が有機ハロゲン化物であることを特徴とする処理設備のガス監視システムにある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、例えばＰＣＢなどの有害物質を処理する設備の分析装置の信頼度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２５】
本発明による実施例に係る処理設備のガス監視システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、本実施例に係る処理設備のガス監視システムに適用する有機ハロゲン化処理設備の構成図である。
なお、本実施例では、有害物質として有機ハロゲン化物であるＰＣＢとし、そのＰＣＢが含有又は付着されている部材としてトランスを例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２６】
図１に示すように、本実施例に係る有機ハロゲン化処理設備１００は、処理設備１０１内に設けられた外部から搬入されるＰＣＢ含有又は付着物１０２からＰＣＢを抜き取るＰＣＢ抜き取り部１０３と、抜き取り後のＰＣＢ除去部材１０４を洗浄する部材洗浄部１０５と、ＰＣＢを水熱酸化分解処理するＰＣＢ水熱酸化分解装置１０６と、外部に排出する活性炭１０８を通過した後の無害化ガス１０９及び雰囲気中のガス中のＰＣＢ濃度を各々監視するガスモニタリング装置１１０とを具備するものである。なお、図中、符号１０７は無害化排水である。
【００２７】
ここで、本実施例において、夾雑物質としては、例えばＰＣＢやその他の絶縁油などの油分、大気中の煤塵（ダスト成分）、フタル酸類、水分、炭酸ナトリウムや鉄さびなどの浮遊物を挙げることができる。
【００２８】
本実施例に係るガスモニタリング装置としては、試料ガスを真空チャンバ内へ連続的に導入し、レーザ光によりレーザイオン化させ、イオン検出するレーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）を具備してなると共に、試料ガス中の油分の有無を検出し、油分量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えるか、ガス計測ラインの配管をガス洗浄するかの少なくとも一つを実行するものである。
なお、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）は前述した図１１のものと同様であるので構成の詳細は省略する。
【００２９】
本実施例においては、試料ガス中の油分の有無の検出が、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）の検出器で検出された内部標準ガスに由来するピーク面積（Ｓ1）と、油分に由来するピーク面積（Ｓ2）とから、試料ガス中の油分の有無を検出するものである。レーザイオン化は、レーザ波長を３５０ｎｍ以下に設定することで、共鳴二光子イオン化とよばれるイオン化がおこり、ＰＣＢを高効率にイオン化することが可能となる。また当該レーザ波長を適用することによって、ＰＣＢ以外に、内部標準ガス（ベンゼン類、ハロゲン化ベンゼン類など）のイオン化もおこりピーク（Ｓ1）が形成され、絶縁油などのイオン化もおこりピーク（Ｓ2）が形成される。
【００３０】
ここで、測定対象のガスに夾雑物（油分ガスが主体）が発生すると、ＴＯＦＭＡＳによる質量分析スペクトルの油分に由来するピーク面積（Ｓ2）が上昇する。
図２にＰＣＢ試料ガス中に油分ガスが無い場合（図２上段のグラフ）と油分ガスが有る場合（図２下段のグラフ）の測定例を示す。
本実施例では、下記式（１）から求めた比を算出して、閾値を超えているか否かを判断する。
［内部標準ガスに由来するピーク面積（Ｓ1）／（内部標準ガスに由来するピーク面積（Ｓ1）＋油分に由来するピーク面積（Ｓ2））］×１００・・・（１）
そして、閾値を例えば５０とし、この閾値５０を超えていると判断すると、試料ガス中の油分が多く存在すると判断する。
【００３１】
図２の下段に示すように、油分に由来するピーク面積（Ｓ2）強度とは、計測チャートにおいて、ＰＣＢを含む絶縁油成分などの共存物質成分に由来するものである。
【００３２】
ここで、前記比率が例えば５０以上であれば、以下のような対策を実施する。
（１）現在測定している計測ラインを切り換えて、バックアップ計測器に移行して、計測を継続する。
（２）計測試料ガスの導入を停止する。
（３）内部標準ガスのフラグメントイオンシグナルを適用する。
ここで、前記変更する内部標準ガスとしては、ＰＣＢの計測の場合に使用している内部標準ガスの親イオン（ジクロロトルエンイオン）から、そのフラグメントイオン（トルエンイオン（質量数：９０程度）、クロロトルエンイオン（質量数：１２０程度））に変更する。
【００３３】
図３にこの内部標準ガスの各フラグメントを図示する。
ここで、図３の横軸は飛行時間（質量数に相当）、縦軸は信号強度である。
このスペクトルの場合、ＰＣＢ測定域（質量数：２００〜４００）は２５〜３５μ秒に相当している。
【００３４】
ここでピーク（１）〜（３）が内部標準ガスとそのフラグメントのスペクトルに相当する。
通常は、ピーク（３）のジクロロトルエンを計測することで、校正を実施しているが、このジクロロトルエンは、絶縁油成分の多い質量域（質量数：１５０〜３００）に相当するため、絶縁油などの油分ガスの影響を受けやすい。
【００３５】
したがって、その影響をうけないフラグメント成分（（１）トルエン、（２）クロロトルエン）を内部標準ガスとして適用することによって、絶縁油などの油分ガスの影響を受けない校正が可能となる。
【００３６】
この対策では、質量分析装置の汚染が進行することは回避できないものの、そのような場合においても分析を実施しなければならない場合に、校正を行いつつ計測する場合に有効となる。
【実施例２】
【００３７】
次に、実施例２の処理設備のガス監視システムについて説明する。
図４は、実施例２のガス監視システムの概略図である。
図４に示すように、本実施例に係る処理設備のガス監視システム（以下「ガス監視システム」という）１０−１は、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０のチャンバ内に導入する試料ガス１１中の油分に由来するＣＨ結合に起因する赤外吸収スペクトルの有無を検出するものである。
図４に示すように、本実施例に係るガス監視システム１０−１は、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０のチャンバの試料ガス１１の導入部分で赤外線発生器２１からの赤外線２０を導入し、赤外吸収分析計の検知器（第１の検知器２１−１、第２の検知器２１−２）によりその吸収量を検知し、試料ガス１１中の油分（夾雑物夾雑物）を求めるものである。なお、図４中、符号１２−１、１２−２、１２−３、１２−４は窓、１５−１は第１のミラー、１５−２は第２のミラー、１５−３は第３のミラー、１６−１は第１の光ダンパ、１６−２は第２の光ダンパを各々図示する。
【００３８】
ここで、レーザ照射装置１４のレーザ光１３は、光の波長が３５０ｎｍ以下であると共に、レーザのパルス時間幅が１０００ピコ秒以下であり、且つレーザエネルギー密度が１ＧＷ／ｃｍ2 以下とするのが好ましい。
また、第１のミラー１５−１ではレーザ光（波長が３５０ｎｍ以下）１３を９９％以上の反射率で反射させるものとするのが好ましい。
なお、波長が２００ｎｍ以下（真空紫外域）では、酸素分子の光吸収の影響があるので、この場合には、レーザ光パスの周囲環境を不活性ガス（Ｎ2ガスなど）で充填させるようにすればよい。
【００３９】
また、チャンバに設けた第１の窓１２−１及び第２の窓１２−２は、レーザ光（波長が３５０ｎｍ以下）を透過させるものとする（紫外域であれば、材質は合成石英とするのがよい）。
【００４０】
前記赤外線発生器２１は、例えば赤外線ランプ、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）などとするのが好ましい。
【００４１】
第２のミラー１５−２と第３のミラー１５−３は、赤外線２０を透過させるものとするのが好ましい。その材質としては例えばフッ化カルシウムなどが好ましい。
【００４２】
また、第３の窓１２−３及び第４の窓１２−４は、赤外線２０を透過させるものが好ましい。例えばその材質としてはフッ化カルシウムなどが好ましい。
【００４３】
本実施例では、第１の検知器２１−１は、赤外線発生器２１から発生する赤外線２０の第２のミラー１５−２で反射する参照光の強度（Ｘ）を測定する。ここで、第１の検知器２１−１の検知素子としては半導体型のＭＣＴ（ＨｇＣｄＴｅ）検出器（ＭＣＴ）などを用いるとよい。
【００４４】
また、第２の検知器２１−２は、赤外線発生器２１より照射した赤外線２０を試料ガス１１に通した後、第３のミラー１５−３で反射する参照光の強度（Ｙ）を測定する。ここで、第２の検知器２１−２の検知素子としては同様に半導体型のＭＣＴ（ＨｇＣｄＴｅ）検出器などを用いるとよい。
そして、測定結果から、Ｙ／Ｘを算出する。Ｙ／Ｘは透過率とよばれ、これをＴとおくと、吸光度（−ｌｏｇＴ）は油分濃度に比例関係にある。吸光度を求めることによって、油分の濃度を測定することができる。
【００４５】
ここで、図５に示すように、油分ガスが測定された場合、前記のようなスペクトルが得られる（ＦＴ−ＩＲで測定したもの）。これは、油分ガス（絶縁油Ｃ18〜Ｃ20の脂肪族炭化水素、大気中揮発性油など）のＣＨ結合に起因する吸収スペクトルが観測されている。図５の横軸は波数（ｃｍ-1）、縦軸は吸光度である。
【００４６】
前記スペクトルにより、油分ガスが有ると判断されれば、バックアップに移行するか、ガス計測ラインの配管内をＮ2ガスにより洗浄（逆洗浄を行う）などの措置を講じる。
【００４７】
ここで、図６に、実際にミラーやレンズ等に付着する付着物の全反射ＩＲスペクトルのチャートを示す。図６の横軸は波数（ｃｍ-1）、縦軸は透過率である。図６に示すように、油分ガスに起因するＣＨ結合による吸収が検出されている。
【実施例３】
【００４８】
次に、実施例３の処理設備のガス監視システムについて説明する。
図７は、実施例３のガス監視システムの概略図である。
図７に示すように、本実施例に係るガス監視システム１０−２は、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０のチャンバ内に導入する試料ガス１１中の油分に由来するＣＨ結合に起因する赤外吸収スペクトルの有無を検出するものである。
図４に示すように、本実施例に係るガス監視システム１０−２は、実施例２のガス監視システム１０−１において、レーザ照射装置１４からのレーザ光（例えばＹＡＧレーザならば１０６４ｎｍの光）を第１のミラー１５−１で透過させ、その透過後のレーザ光を非線形光学結晶１８に導入して第２のレーザ光（赤外レーザ光）１３−２を得るようにしている。
【００４９】
ここで、前記非線形光学結晶１８としては、レーザ照射装置１４の基本波（ＹＡＧレーザならば１０６４ｎｍの光）を結晶に通し、非線形光学現象（光パラメトリック発振など）を生じさせることで、波数３０００ｃｍ-1程度の赤外レーザを得るものである。非線形光学結晶としては例えばニオブ酸リチウムなどを挙げることができる。
なお、煤塵の算出は実施例２と同様であるので、省略する。
【００５０】
本実施例では、実施例２のように別途赤外線発生器２１を必要としないため、ガス監視システムのコンパクト化及び費用の低廉化を図ることができる。
【実施例４】
【００５１】
次に、実施例４の処理設備のガス監視システムについて説明する。
図８は、実施例４のガス監視システムの概略図である。
図８に示すように、本実施例に係るガス監視システム１０−３は、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０のチャンバ内に導入する試料ガス１１中の煤塵の有無を検出し、煤塵量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えてガスのモニタリングを行うか、ガス計測ラインの配管をガス洗浄するか、配管内の活性炭（ダストフィルタ）を交換するかの少なくとも一つを実行するものである。
【００５２】
本実施例では、実施例３と同様に、非線形光学結晶１８を用いて、第２のレーザ光（可視あるいは赤外レーザ光）１３−２を得ている。好適には可視光を使用するのが良く、ＹＡＧレーザ装置を使用している場合は、その第二高調波（５３２ｎｍ）を用いるのがよい。
そして、第２のレーザ光１３−２でチャンバの試料ガス１１の導入口で煤塵量を光検知器３０で検知し、試料ガス中の煤塵を測定するものである。
前記光検出器３０としては、試料ガス１１中の煤塵に起因するミー散乱（光の波長と同程度の粒子による光の散乱現象）光を検知するものであり、光検知器３０としては光電子増倍管（ＰＭＴ:Photomultiplier）を挙げることができる。
【００５３】
これにより、試料ガス１１中に含まれる煤塵等を検知することができる。
例えば試料ガス１１中の油分が多い場合、ＴＯＦＭＡＳ６０の窓１２−１の内側表面に有機物の固着物が生成し、レーザ出力を低下させる場合があり、レーザ出力が低下するとＳ／Ｎの低下を起因し、ひいては測定不能となる場合があるので、これを事前に検知できることとなる。また複数のイオン電極からなる収束部５６などの質量分析装置内部品の汚れやキャピラリカラム５４の閉塞を防止することができる。
【実施例５】
【００５４】
次に、実施例５の処理設備のガス監視システムについて説明する。
図９は、実施例５のガス監視システムの概略図である。
図９に示すように、本実施例に係るガス監視システム１０−４は、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０内に導入するレーザ光１３を発生するレーザ照射装置１４を独立したチャンバ１４ａに設け、該チャンバ１４ａ中の油分ガス成分の有無を赤外線発生器２０によるＣ−Ｈ基成分の吸光度測定にて判断し、油分量が閾値（０．０１ｍｇ／ｍ3以上がよい）を超える場合には、第１の活性炭４１−１から第２の活性炭４１−２に切り換えて、配管内の第１の活性炭を交換するものである。
なお、図９中、符号１２−５は窓、４３は空気調和装置、４４は不活性ガス制御空気供給源を図示する。前記空気調和装置では温度２５℃、湿度３０〜７０％（好適には４０〜５０％）となるようにチャンバ１４ａ内を調節している。
【００５５】
これにより、レーザ照射装置１４を格納するチャンバ１４ａ内でのミラーやレンズ表面に付着する有機物の有無を事前に検知することができる。また活性炭を交換することで、チャンバ１４ａ内の煤塵量が常に少ない状態に維持することができる。
【００５６】
なお、赤外線は図７に示す実施例３のように、レーザ照射装置１４から非線形光学結晶１８で得られる赤外レーザ光を用いるようにしてもよい。
【実施例６】
【００５７】
次に、実施例６の処理設備のガス監視システムについて説明する。
図１０は、実施例６のガス監視システムの概略図である。
図１０に示すように、本実施例に係るガス監視システム１０−５は、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＡＳ）６０内に導入するレーザ光１３を発生するレーザ照射装置１４を独立したチャンバ１４ａに設け、該チャンバ１４ａ中の煤塵の有無を例えばＣＣＤカメラ３１で検出し、煤塵量が閾値を超える場合には、第１の活性炭（ダストフィルタ）４１−１から第２の活性炭（ダストフィルタ）４１−２に切り換えて、配管内の第１の活性炭（ダストフィルタ）を交換するものである。
【００５８】
特に、レーザ照射装置１４から発生するレーザ光１３は、該レーザ光１３を複数回反射させるために多数のミラー（１５−１ａ〜１５−１e）が配設されているが、ＣＣＤカメラ３１により、そのミー散乱光を検知することによりレーザ照射装置１４の周囲に浮遊する煤塵を平面監視することができる。
【００５９】
レーザ照射装置１４内の煤塵の検知は重要であるが、そのチャンバ１４ａ内は容易にはあけることができない。よって、チャンバ１４ａ内の浮遊物質や煤塵の有無をＣＣＤカメラ３１で検知することで、レーザ照射装置１４の周囲に浮遊する煤塵に起因する汚れを事前に予測することができるものとなる。
【００６０】
本発明により、事前に大気中の油分や煤塵などを計測することで、ＴＯＦＭＡＳの質量スペクトルのノイズ成分の増加に伴うシグナルノイズ比低下を防止することができる。これにより、分析精度の低下を防止することができる。また、大気中の油分や煤塵が、大量に質量分析装置のなかに流入することで、質量分析装置の汚染が進行し、その性能（耐久性）が低下することを抑制することも可能となる。
また、光学部品の汚れ・劣化によるレーザ出力低下に伴う検出感度の低下を防止することができる。さらに、質量分析装置を収納するチャンバ内の汚れによる検出感度の低下を防止することができる。
【００６１】
このように、本発明によれば、レーザイオン化飛行時間型質量分析装置を用いた精密分析において、油分ガス・煤塵等の流入に対してレーザ装置や質量分析装置の保護が達成され、当該装置の信頼性及び耐久性が向上することに寄与するものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明に係る処理設備のガス監視システムによれば、例えばＰＣＢなどの有害物質を処理する設備の分析装置の信頼度（装置性能の耐久度）を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施例１に係る処理設備のガス監視システムに適用する有機ハロゲン化処理設備の構成図である。
【図２】油分ガスの有無の相違による計測チャート図である。
【図３】内部標準ガスの各フラグメントのチャート図である。
【図４】実施例２に係るガス監視システムの概略図である。
【図５】付着物に起因するＩＲスペクトル図である。
【図６】夾雑物のＩＲスペクトル図である。
【図７】実施例３に係るガス監視システムの概略図である。
【図８】実施例４に係るガス監視システムの概略図である。
【図９】実施例５に係るガス監視システムの概略図である。
【図１０】実施例６に係るガス監視システムの概略図である。
【図１１】有機ハロゲン化物の検出をするガスモニタリング装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０−１〜１０−５ ガス監視システム
１１ 試料ガス
１３ レーザ光
１４ レーザ照射装置
２０ 赤外線
２１−１ 第１の検知器
２１−２ 第２の検知器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質を処理する処理設備のガス環境を監視する処理設備のガス監視システムであって、
有害物質を処理する設備内外のガス環境を測定する排気ガスモニタリング装置を備えてなり、
前記排気ガスモニタリング装置が、試料ガスを真空チャンバ内へ連続的に導入し、レーザ光によりレーザイオン化させ、イオン検出するレーザイオン化飛行時間型質量分析装置であると共に、
試料ガス中の油分の有無を検出し、
油分量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えてガスのモニタリングを行うか、又はガス計測ラインの配管をガス洗浄するかの少なくとも一つを実行することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項２】
請求項１において、
試料ガス中の油分の有無の検出が、
レーザイオン化飛行時間型質量分析装置で検出された内部標準ガスに起因するピークと、油分に由来する夾雑物のピークとから、試料ガス中の油分の有無を判断することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項３】
請求項２において、
内部標準ガスに由来するピーク面積（Ｓ1）と、油分に由来するピーク面積（Ｓ2）とから下記式（１）から比を求め、閾値を５０とし、これを超える場合に、試料ガス中の油分が多いと判断することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ2）×１００…（１）
【請求項４】
請求項１において、
試料ガス中の油分の有無の検出が、
レーザイオン化飛行時間型質量分析装置内に導入する試料ガス中の油分に由来するＣＨ結合に起因する赤外吸収スペクトルの有無を検出することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項５】
請求項４において、
試料ガス中の油分の有無の検出が、
赤外吸収スペクトルを赤外線光又は赤外レーザ光のいずれかで検出することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項６】
有害物質を処理する処理設備のガス環境を監視する処理設備のガス監視システムであって、
有害物質を処理する設備内外のガス環境を測定する排気ガスモニタリング装置を備えてなり、
前記排気ガスモニタリング装置が、試料ガスを真空チャンバ内へ連続的に導入し、レーザ光によりレーザイオン化させ、イオン検出するレーザイオン化飛行時間型質量分析装置であると共に、
試料ガス中又は排気ガスモニタリング装置内の煤塵の有無を検出し、
煤塵量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えてガスのモニタリングを行うか、ガス計測ラインの配管をガス洗浄するか、配管内の活性炭を交換するかの少なくとも一つを実行することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項７】
請求項６において、
煤塵の有無の検出が、
赤外吸収スペクトルを赤外線光又は赤外レーザ光のいずれかで検出することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項８】
請求項７において、
試料ガス中の煤塵の有無の検出が、
煤塵に起因するミー散乱光を検出することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一つにおいて、
前記有害物質が有機ハロゲン化物であることを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項１】
有害物質を処理する処理設備のガス環境を監視する処理設備のガス監視システムであって、
有害物質を処理する設備内外のガス環境を測定する排気ガスモニタリング装置を備えてなり、
前記排気ガスモニタリング装置が、試料ガスを真空チャンバ内へ連続的に導入し、レーザ光によりレーザイオン化させ、イオン検出するレーザイオン化飛行時間型質量分析装置であると共に、
試料ガス中の油分の有無を検出し、
油分量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えてガスのモニタリングを行うか、又はガス計測ラインの配管をガス洗浄するかの少なくとも一つを実行することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項２】
請求項１において、
試料ガス中の油分の有無の検出が、
レーザイオン化飛行時間型質量分析装置で検出された内部標準ガスに起因するピークと、油分に由来する夾雑物のピークとから、試料ガス中の油分の有無を判断することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項３】
請求項２において、
内部標準ガスに由来するピーク面積（Ｓ1）と、油分に由来するピーク面積（Ｓ2）とから下記式（１）から比を求め、閾値を５０とし、これを超える場合に、試料ガス中の油分が多いと判断することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ2）×１００…（１）
【請求項４】
請求項１において、
試料ガス中の油分の有無の検出が、
レーザイオン化飛行時間型質量分析装置内に導入する試料ガス中の油分に由来するＣＨ結合に起因する赤外吸収スペクトルの有無を検出することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項５】
請求項４において、
試料ガス中の油分の有無の検出が、
赤外吸収スペクトルを赤外線光又は赤外レーザ光のいずれかで検出することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項６】
有害物質を処理する処理設備のガス環境を監視する処理設備のガス監視システムであって、
有害物質を処理する設備内外のガス環境を測定する排気ガスモニタリング装置を備えてなり、
前記排気ガスモニタリング装置が、試料ガスを真空チャンバ内へ連続的に導入し、レーザ光によりレーザイオン化させ、イオン検出するレーザイオン化飛行時間型質量分析装置であると共に、
試料ガス中又は排気ガスモニタリング装置内の煤塵の有無を検出し、
煤塵量が閾値を超える場合には、分析を中止するか、バックアップ装置に切り換えてガスのモニタリングを行うか、ガス計測ラインの配管をガス洗浄するか、配管内の活性炭を交換するかの少なくとも一つを実行することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項７】
請求項６において、
煤塵の有無の検出が、
赤外吸収スペクトルを赤外線光又は赤外レーザ光のいずれかで検出することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項８】
請求項７において、
試料ガス中の煤塵の有無の検出が、
煤塵に起因するミー散乱光を検出することを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一つにおいて、
前記有害物質が有機ハロゲン化物であることを特徴とする処理設備のガス監視システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２１０２６４（Ｐ２００９−２１０２６４Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５０３０７（Ｐ２００８−５０３０７）
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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