微細粒子成分分析装置
【課題】ナノメータサイズの微細粒子の成分を分析する場合でも、校正を迅速に行うことができる微細粒子成分分析装置を提供する。
【解決手段】大気をサンプリングするサンプリング装置１１１と、サンプリング装置１１１でサンプリングされたサンプリングガス１中から目的とする粒径のナノメータサイズの微細粒子２を分級して送出する静電式の分級器１１２と、分級器１１２からの微細粒子２の成分を分析するレーザイオン化飛行時間型の質量分析装置１１４と、検量成分３ｂを微細粒子の金属のコア３ａに規定量被着させた検量体３を単位容積当り目的とする粒子数で生成させて分級器１１２へ送給する検量体生成装置１０とを備えて微細粒子成分分析装置１１０を構成した。
【解決手段】大気をサンプリングするサンプリング装置１１１と、サンプリング装置１１１でサンプリングされたサンプリングガス１中から目的とする粒径のナノメータサイズの微細粒子２を分級して送出する静電式の分級器１１２と、分級器１１２からの微細粒子２の成分を分析するレーザイオン化飛行時間型の質量分析装置１１４と、検量成分３ｂを微細粒子の金属のコア３ａに規定量被着させた検量体３を単位容積当り目的とする粒子数で生成させて分級器１１２へ送給する検量体生成装置１０とを備えて微細粒子成分分析装置１１０を構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス中の微細粒子の成分を分析する微細粒子成分分析装置に関し、特に、自動車や焼却炉等から排出された排ガス等により大気中に浮遊するナノメータサイズの微細粒子の成分を分析する場合に適用すると有効なものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車や焼却炉等から排出された排ガス等により大気中に浮遊するナノメータサイズの微細粒子の成分を分析する従来の微細粒子成分分析装置の一例の概略構成を図７に示す。
【０００３】
図７に示すように、大気等からサンプルガス１をサンプリングするサンプリング装置１０１のガス送出口は、サンプルガス１中から目的とする粒径の微細粒子２を分級して送出する静電式の分級器１０２のガス受入口に接続している。分級器１０２の試料送出口は、単位容積当りの微細粒子２の数を計測する粒子数計測装置１０３の試料受入口と、微細粒子２の成分を分析するレーザイオン化飛行時間型の質量分析装置１０４の装置本体１０４ａの試料受入口とにそれぞれ接続している。なお、図７中、１０４ｂは、質量分析装置１０４の装置本体１０４ａ内にレーザ光５を照射するレーザ発振器である。
【０００４】
このような従来の微細粒子成分分析装置１００においては、サンプリング装置１０１が大気等からサンプルガス１をサンプリングすると、当該サンプルガス１が分級器１０２に送給されて、目的とするナノメータサイズの粒径の微細粒子２が分級され、粒子数計測装置１０３及び質量分析装置１０４の装置本体１０４ａに送給されて、粒子数計測装置１０３によって単位容積当りの微細粒子数を計測されると共に、質量分析装置１０４によってその成分を分析することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８８６０２号公報
【特許文献２】特開２００４−２１９２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したような従来の微細粒子成分分析装置１００において、ナノメータサイズの微細粒子２の成分の分析結果を校正しようとする場合には、ナノメータサイズの微細粒子２の成分を迅速に分析できる分析装置が他にないため、時間や手間が非常にかかる他の分析装置での分析結果を利用しなければならず、迅速に対応することが非常に難しかった。
【０００７】
このようなことから、本発明は、ナノメータサイズの微細粒子の成分を分析する場合でも、校正を迅速に行うことができる微細粒子成分分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、ガス中の微細粒子の成分を分析する微細粒子成分分析装置であって、前記ガスをサンプリングするガスサンプリング手段と、前記ガスサンプリング手段でサンプリングされた前記ガス中から目的とする粒径の前記微細粒子を分級して送出する分級手段と、前記分級手段からの前記微細粒子の成分を分析する分析手段と、検量成分を規定量有する微細粒子の検量体を単位容積当り目的とする粒子数で生成させて前記分級手段へ送給する検量体生成手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
第二番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第一番目の発明において、前記検量体生成手段が、金属の微細粒子のコアを単位容積当り目的とする粒子数で生成させるコア生成手段と、前記検量成分の蒸気を単位容積当り目的とする濃度で生成させる検量成分気化手段と、前記コア生成手段で生成した前記コアに前記検量成分の前記蒸気を目的とする被着量で被着させる被着手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
第三番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第二番目の発明において、前記検量体生成手段の前記コア生成手段が、金属製の電極で放電することにより当該金属の前記コアを生成させて、不活性ガスにより当該コアを搬送するものであり、前記電極の放電電圧及び放電周波数の少なくとも一方並びに前記不活性ガスの流速により前記コアの単位容積当りの粒子数を設定するものであることを特徴とする。
【００１１】
第四番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第二番目又は第三番目の発明において、前記金属が金であることを特徴とする。
【００１２】
第五番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第二番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記検量体生成手段の前記検量成分気化手段が、前記検量成分を加熱して当該検量成分を気化させて、不活性ガスにより当該検量成分の蒸気を搬送するものであり、前記検量成分の加熱温度及び前記不活性ガスの流速により当該検量成分の前記蒸気の単位容積当りの濃度を設定するものであることを特徴とする。
【００１３】
第六番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第二番目から第五番目の発明のいずれかにおいて、前記検量体生成手段の前記被着手段が、前記コアと前記検量成分の前記蒸気とを混合しながら冷却するものであり、前記不活性ガスの温度及び当該不活性ガスの流速により前記コアに対する前記検量成分の被着量を設定するものであることを特徴とする。
【００１４】
第七番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第五番目の発明において、前記検量体生成手段の前記検量成分気化手段が、複数の前記検量成分を各々加熱して当該検量成分を各々気化させて、前記不活性ガスにより当該検量成分の前記蒸気を各々搬送するものであり、各前記検量成分の加熱温度及び各前記不活性ガスの流速により各当該検量成分の各前記蒸気の単位容積当りの濃度を各々設定するものであることを特徴とする。
【００１５】
第八番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第七番目の発明において、前記検量体生成手段の前記被着手段が、前記検量成分の前記蒸気を前記コアと混合しながら冷却して被着することを前記検量成分ごとにそれぞれ個別に行うものであることを特徴とする。
【００１６】
第九番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第一番目から第八番目の発明のいずれかにおいて、前記分級手段が、静電式の分級器であることを特徴とする。
【００１７】
第十番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第一番目から第九番目の発明のいずれかにおいて、前記分析手段が、レーザイオン化飛行時間型の質量分析装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る微細粒子成分分析装置によれば、検量成分を規定量含有する微細粒子の検量体を単位容積当り目的とする粒子数で生成させる検量体生成手段を備えているので、ナノメータサイズの微細粒子の成分を分析する場合でも、校正を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第一番目の実施形態］
本発明に係る微細粒子成分分析装置の第一番目の実施形態を図１，２に基づいて説明する。図１は、微細粒子成分分析装置の概略構成図、図２は、図１の検量体生成装置で生成する検量体の概略構造図である。
【００２０】
図１に示すように、大気等からサンプルガス１をサンプリングするガスサンプリング手段であるサンプリング装置１１１のガス送出口は、サンプルガス１中から目的とする粒径の微細粒子２を分級して送出する分級手段である静電式の分級器１１２のガス受入口に接続している。分級器１１２の試料送出口は、単位容積当りの微細粒子数を計測する粒子数計測装置１１３の試料受入口と、微細粒子２の成分を分析する分析手段であるレーザイオン化飛行時間型の質量分析装置１１４の装置本体１１４ａの試料受入口とにそれぞれ接続している。
【００２１】
前記サンプリング装置１１１のガス送出口と前記分級器１１２のガス受入口との間には、検量体生成手段である検量体生成装置１０が接続されており、当該検量体生成装置１０は、以下のような構成となっている。
【００２２】
図１に示すように、窒素等の不活性ガス４を送給する不活性ガス送給装置１１のガス送出口は、金属製（例えば金等）の電極で放電することにより、当該金属のナノメータサイズの微細粒子のコア３ａを生成させるコア生成装置１２のガス受入口と、上記不活性ガス４の温度を調整する不活性ガス温調装置１３のガス受入口と、炭化水素系化合物等の有機化合物（例えばアントラセン等）等のような検量成分３ｂを加熱気化して当該検量成分３ｂの蒸気を発生させる検量成分気化装置１４のガス受入口とに、それぞれ調整バルブ１５Ａ〜１５Ｃを介して接続している。
【００２３】
前記コア生成装置１２の送出口及び前記検量成分気化装置１４の送出口は、前記コア３ａに前記検量成分３ｂの蒸気を被着させて検量体３Ａを生成させる被着装置１６の混合槽１６ａの受入口にそれぞれ接続している。前記不活性ガス温調装置１３の送出口は、前記コア生成装置１２の送出口と前記被着装置１６の混合槽１６ａの受入口との間に接続している。前記被着装置１６の前記混合槽１６ａに隣接する冷却槽１６ｂの送出口は、余剰の前記検量成分３ｂの蒸気を除去する蒸気除去装置１７の受入口に接続している。この蒸気除去装置１７の送出口は、前記サンプリング装置１１１のガス送出口と前記分級器１１２のガス受入口との間に接続している。
【００２４】
また、図１中、１１４ｂは、質量分析装置１１４の装置本体１１４ａにレーザ光５を照射するレーザ発振器である。なお、本実施形態においては、不活性ガス送給装置１１，コア生成装置１２，調整バルブ１５Ａ等によりコア生成手段を構成し、不活性ガス送給装置１１，検量成分気化装置１４，調整バルブ１５Ｃ等により検量成分気化手段を構成し、不活性ガス送給装置１１，不活性ガス温調装置１３，調整バルブ１５Ｂ，被着装置１６等により被着手段を構成している。
【００２５】
このような本実施形態に係る微細粒子成分分析装置１１０の作動を次に説明する。
【００２６】
〈微細粒子成分分析〉
前記サンプリング装置１１１が大気からサンプルガス１をサンプリングすると、当該サンプルガス１が分級器１１２に送給されて、目的とするナノメータサイズの粒径の微細粒子２が分級され、粒子数計測装置１１３及び質量分析装置１１４の装置本体１１４ａにそれぞれ送給されて、粒子数計測装置１１３によって単位容積当りの微細粒子数を計測されると共に、質量分析装置１１４によってその成分を分析される。これにより、サンプルガス１中の微細粒子２の成分を迅速に分析することができる。
【００２７】
〈校正調整〉
そして、分析結果を校正する場合には、前記サンプリング装置１１１によるサンプルガス１のサンプリングを止めて、前記検量体生成装置１０を作動させることにより、ナノメータサイズの金属製（金等）の微細粒子のコア３ａに検量成分３ｂ（アントラセン等）を目的とする被着量で被着させた、すなわち、検量成分３ｂを規定量有する検量体３Ａ（図２参照）を単位容積当り目的とする粒子数で分級器１１２に送給する。
【００２８】
具体的には、前記検量体生成装置１０において、前記コア生成装置１２を作動して金属（金等）製の電極で放電して、ナノメータサイズの金属（金等）の微細粒子のコア３ａを生成させると共に、前記検量成分気化装置１４を作動して検量成分３ｂ（アントラセン等）を加熱して当該検量成分３ｂの蒸気を発生させ、さらに、前記調整バルブ１５Ａ〜１５Ｃを調整して不活性ガス送給装置１１から不活性ガス４を上記コア生成装置１２、不活性ガス温調装置１３、上記検量成分気化装置１４にそれぞれ送給すると、前記コア生成装置１２で生成した前記コア３ａが不活性ガス４によって当該コア生成装置１２から搬送され、前記不活性ガス温調装置１３で温調された不活性ガス４と共に前記被着装置１６に送給されると共に、前記検量成分気化装置１４で生成した前記検量成分３ｂの蒸気が不活性ガス４によって前記被着装置１６に搬送されることにより、当該被着装置１６の混合槽１６ａで前記コア３ａ（金等）と前記検量成分３ｂ（アントラセン等）とが混合されながら冷却槽１６ｂで冷却されることによって、当該コア３ａに当該検量成分３ｂが被着した検量体３Ａ（図２参照）が生成し、前記蒸気除去装置１７で余剰の検量成分３ｂの蒸気が除去された後に、当該検量体３Ａが前記分級器１１２に送給されるようになっているのである。
【００２９】
ここで、前記コア生成装置１２での前記電極の放電電圧調整及び放電周波数の少なくとも一方並びに前記調整バルブ１５Ａ，１５Ｂでの不活性ガス４の流速調整により、前記コア３ａの単位容積当りの粒子数を設定することができ、前記検量成分気化装置１４での前記検量成分３ｂの加熱温度調整及び前記調整バルブ１５Ｃでの不活性ガス４の流速調整により、当該検量成分３ｂの単位容積当りの蒸気濃度を設定することができ、前記不活性ガス温調装置１３での不活性ガス４の温度調整及び前記調整バルブ１５Ａ，１５Ｂでの不活性ガス４の流速調整により、前記コア３ａに対する前記検量成分３ｂの被着量を設定することができる。
【００３０】
このようなナノメータサイズの微細粒子のコア３ａに検量成分３ｂを目的とする被着量で被着させて単位容積当り目的とする粒子数となった検量体３Ａは、分級器１１２で分級された後に、粒子数計測装置１１３及び質量分析装置１１４の装置本体１１４ａにそれぞれ送給されて、粒子数計測装置１１３によって単位容積当りの微細粒子数を計測されると共に、質量分析装置１１４によってその成分を分析される。その分析結果を、前記検量体生成装置１０で設定した当該検量体３Ａの性状と対比することにより、迅速に校正することができる。
【００３１】
したがって、本実施形態に係る微細粒子成分分析装置１１０によれば、ナノメータサイズの微細粒子２の成分を分析する場合でも、校正を迅速に行うことができる。
【００３２】
［第二番目の実施形態］
本発明に係る微細粒子成分分析装置の第二番目の実施形態を図３，４に基づいて説明する。図３は、微細粒子成分分析装置の概略構成図、図４は、図１の検量体生成装置で生成する検量体の概略構造図である。なお、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一番目の実施形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、前述した第一番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００３３】
図３に示すように、前記サンプリング装置１１１のガス送出口と前記分級器１１２のガス受入口との間には、検量体生成手段である検量体生成装置２０が接続されており、当該検量体生成装置２０は、以下のような構成となっている。
【００３４】
図３に示すように、不活性ガス送給装置１１のガス送出口は、コア生成装置１２のガス受入口と、不活性ガス温調装置１３のガス受入口と、例えばアントラセン等のような第一の検量成分３ｂを加熱気化して当該第一の検量成分３ｂの蒸気を発生させる第一の検量成分気化装置１４のガス受入口と、例えばベンゾピレン等のような第二の検量成分３ｃを加熱気化して当該第二の検量成分３ｃの蒸気を発生させる第二の検量成分気化装置２４のガス受入口とに、それぞれ調整バルブ１５Ａ〜１５Ｃ，２５Ｄを介して接続している。前記コア生成装置１２の送出口及び前記検量成分気化装置１４，２４の送出口は、前記コア３ａに前記検量成分３ｂ，３ｃの蒸気を被着させて検量体３Ｂを生成させる被着装置１６の混合槽１６ａの受入口にそれぞれ接続している。
【００３５】
つまり、前述した第一番目の実施形態に係る微細粒子成分分析装置１１０においては、一つの検量成分気化装置１４を備えた検量体生成装置１０を適用したが、本実施形態に係る微細粒子成分分析装置１２０においては、二つの検量成分気化装置１４，２４を備えた検量体生成装置２０を適用したのである。
【００３６】
なお、本実施形態においては、不活性ガス送給装置１１，検量成分気化装置１４，２４，調整バルブ１５Ｃ，２５Ｃ等により検量成分気化手段を構成している。
【００３７】
このような本実施形態に係る微細粒子成分分析装置１２０において、分析結果を校正する場合には、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、前記検量体生成装置２０を作動させることにより、ナノメータサイズの金属製（金等）の微細粒子のコア３ａに前記検量成分３ｂ（例えばアントラセン等），３ｃ（例えばベンゾピレン等）をそれぞれ目的とする被着量で被着させた、すなわち、検量成分３ｂ，３ｃをそれぞれ規定量有する検量体３Ｂ（図４参照）を単位容積当り目的とする粒子数で分級器１１２に送給する。
【００３８】
具体的には、前記検量体生成装置２０において、前記コア生成装置１２を作動して金属（金等）製の電極で放電して、ナノメータサイズの金属（金等）の微細粒子のコア３ａを生成させると共に、前記検量成分気化装置１４，２４を作動して検量成分３ｂ（例えばアントラセン等），３ｃ（例えばベンゾピレン等）を各々加熱して当該検量成分３ｂ，３ｃの蒸気を各々発生させ、さらに、前記調整バルブ１５Ａ〜１５Ｃ，２５Ｄを調整して不活性ガス送給装置１１から不活性ガス４を上記コア生成装置１２、不活性ガス温調装置１３、上記検量成分気化装置１４，２４にそれぞれ送給すると、前記コア生成装置１２で生成した前記コア３ａが不活性ガス４によって当該コア生成装置１２から搬送され、前記不活性ガス温調装置１３で温調された不活性ガス４と共に前記被着装置１６に送給されると共に、前記検量成分気化装置１４，２４で各々生成した前記検量成分３ｂ，３ｃの蒸気が不活性ガス４によって前記被着装置１６に各々搬送されることにより、当該被着装置１６の混合槽１６ａで前記コア３ａ（金等）と前記検量成分３ｂ（アントラセン等），３ｃ（ベンゾピレン等）とが混合されながら冷却槽１６ｂで冷却されることによって、当該コア３ａに当該検量成分３ｂ，３ｃが被着した検量体３Ｂ（図４参照）が生成し、前記蒸気除去装置１７で余剰の検量成分３ｂ，３ｃの蒸気が除去された後に、当該検量体３が前記分級器１１２に送給されるようになっているのである。
【００３９】
ここで、前記コア生成装置１２での前記電極の放電電圧調整及び放電周波数の少なくとも一方並びに前記調整バルブ１５Ａ，１５Ｂでの不活性ガス４の流速調整により、前記コア３ａの単位容積当りの粒子数を設定することができ、第一の前記検量成分気化装置１４での第一の前記検量成分３ｂの加熱温度調整及び前記調整バルブ１５Ｃでの不活性ガス４の流速調整により、当該検量成分３ｂの単位容積当りの蒸気濃度を設定することができ、第二の前記検量成分気化装置２４での第二の前記検量成分３ｃの加熱温度調整及び前記調整バルブ２５Ｄでの不活性ガス４の流速調整により、当該検量成分３ｃの単位容積当りの蒸気濃度を設定することができ、前記不活性ガス温調装置１３での不活性ガス４の温度調整及び前記調整バルブ１５Ａ，１５Ｂでの不活性ガス４の流速調整により、前記コア３ａに対する前記検量成分３ｂ，３ｃの被着量を設定することができる。
【００４０】
このようなナノメータサイズの微細粒子のコア３ａに前記検量成分３ｂ，３ｃをそれぞれ目的とする被着量で被着させて単位容積当り目的とする粒子数となった検量体３Ｂは、分級器１１２で分級された後に、粒子数計測装置１１３及び質量分析装置１１４の装置本体１１４ａにそれぞれ送給されて、粒子数計測装置１１３によって単位容積当りの微細粒子数を計測されると共に、質量分析装置１１４によってその成分を分析される。その分析結果を、前記検量体生成装置２０で設定した当該検量体３Ｂの性状と対比することにより、迅速に校正することができる。
【００４１】
つまり、前述した第一番目の実施形態においては、一種類の前記検量成分３ｂをコア３ａに被着させた検量体３Ａを生成させることにより、一種類の成分の校正を行うようにしたが、本実施形態においては、二種類の前記検量成分３ｂ，３ｃをコア３ａに被着させた検量体３Ｂを生成させることにより、二種類の成分の校正を同時にできるようにしたのである。
【００４２】
したがって、本実施形態に係る微細粒子成分分析装置１２０によれば、前述した第一番目の実施形態に係る微細粒子成分分析装置１１０と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、二種類の成分の校正を同時にできるので、より迅速に校正を行うことができる。
【００４３】
［他の実施形態］
なお、前述した第二番目の実施形態においては、前記検量成分気化装置１４，２４の送出口を同一の被着装置１６の混合槽１６ａの受入口にそれぞれ接続することにより、前記検量成分３ｂ，３ｃを混在化させてコア３ａに被着させた検量体３Ｂを生成するようにしたが、他の実施形態として、例えば、図５に示すように、前記検量体生成装置２０において、前記サンプリング装置１１１のガス送出口と前記分級器１１２のガス受入口との間と前記蒸気除去装置１７との間に、さらに、被着装置３６及び蒸気除去装置３７を新たに介在させると共に、前記検量成分気化装置２４を前記被着装置１６に代えて新たな上記被着装置３６の混合槽３６ａに接続して、不活性ガス送給装置１１，不活性ガス温調装置１３，調整バルブ１５Ｂ，被着装置１６，３６等により被着手段を構成した検量体生成手段である検量体生成装置３０を適用し、前記被着装置１６において、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、前記検量成分３ｂをコア３ａに被着させた検量体３Ａを生成させて、前記蒸気除去装置１７で余剰の上記検量成分３ｂの蒸気を除去した後、前記被着装置３６において、前記検量成分３ｂを被着したコア３ａに第二の前記検量成分３ｃをさらに被着させることにより、コア３ａに第一の上記検量成分３ｂの層と第二の上記検量成分３ｃの層とを形成した検量体３Ｃを生成させ（図６参照）、前記蒸気除去装置３７で余剰の上記検量成分３ｃの蒸気を除去してから、当該検量体３Ｃを前記分級器１１２に送給することにより、前述した第二番目の実施形態の場合と同様に、二種類の成分の校正を同時にできるようにすることも可能である。
【００４４】
つまり、前述した第二番目の実施形態においては、第一，二の前記検量成分３ｂ，３ｃをコア３ａに同時に被着させて第一，二の上記検量成分３ｂ，３ｃを一層として混在させた検量体３Ｂを生成させる、すなわち、第一，二の前記検量成分３ｂ，３ｃの蒸気をコア３ａに対して混合しながら冷却して被着することをまとめて同時に行うようにしたが、上述の他の実施形態においては、第一の前記検量成分３ｂをコア３ａに被着させて当該検量成分３ｂの層を形成した後に第二の前記検量成分３ｃをさらに被着させて第一の上記検量成分３ｂの層上に第二の当該検量成分３ｃの層を個別に形成した二層の検量体３Ｃを生成させる、すなわち、第一，二の前記検量成分３ｂ，３ｃの蒸気をコア３ａに対して混合しながら冷却して被着することを当該検量成分３ｂ，３ｃごとにそれぞれ個別に行うことも可能なのである。
【００４５】
また、前述した第二番目の実施形態及び上述した他の実施形態においては、二種類の前記検量成分３ｂ，３ｃをコア３ａに被着させた検量体３Ｂ，３Ｃを生成させる場合について説明したが、さらに他の実施形態として、三種類以上の検量成分をコアに被着させた検量体を前述した第二番目の実施形態及び上述した他の実施形態の場合と同様にして生成させることも可能である。
【００４６】
ここで、複数の検量成分の蒸気をコアと混合しながら冷却して被着するにあたって、これら検量成分ごとにそれぞれ個別に行う場合には、コアへの被着を先に行うほど高融点となるように検量成分の被着の順番を設定するようにする。
【００４７】
また、前述した第一番目の実施形態においては、一つの検量体生成装置１０を用いるようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記検量体生成装置１０を複数用いて、各検量体生成装置１０でそれぞれ異なる検量成分をコアに被着させた複数種の検量体を生成させることにより、複数種の成分の校正を同時にできるようにすることも可能である。
【００４８】
しかしながら、前記検量体生成装置１０を複数用いて複数種の成分の校正を同時に行うようにすると、検量成分の種類が増えるほどコアの数も増え、全体としての検量体の単位容積当りの粒子数が多くなってしまい、検量体が凝集等を生じてナノメータサイズの微細粒子ではなくなってしまうおそれがあるため、多数種の成分の校正を同時に行う場合には、前述した第二番目の実施形態等の場合のように、一つのコア３ａに複数種の検量成分３ｂ，３ｃを被着させた検量体３Ｂ，３Ｃ等を用いることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る微細粒子成分分析装置は、ナノメータサイズの微細粒子の成分を分析する場合でも、校正を迅速に行うことができるので、例えば、自動車や焼却炉等から排出された排ガス等により大気中に浮遊するナノメータサイズの微細粒子の成分を分析する際に適用すると、極めて有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る微細粒子成分分析装置の第一番目の実施形態の概略構成図である。
【図２】図１の検量体生成装置で生成する検量体の構成図である。
【図３】本発明に係る微細粒子成分分析装置の第二番目の実施形態の概略構成図である。
【図４】図３の検量体生成装置で生成する検量体の構成図である。
【図５】本発明に係る微細粒子成分分析装置の他の実施形態の概略構成図である。
【図６】図５の検量体生成装置で生成する検量体の構成図である。
【図７】従来の微細粒子成分分析装置の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ サンプリングガス
２ 微細粒子
３Ａ〜３Ｃ 検量体
３ａ コア
３ｂ，３ｃ 検量成分
４ 不活性ガス
５ レーザ光
１０，２０，３０ 検量体生成装置
１１ 不活性ガス送給装置
１２ コア生成装置
１３ 不活性ガス温調装置
１４，２４ 検量成分気化装置
１５Ａ〜１５Ｃ，２５Ｄ 調整バルブ
１６，３６ 被着装置
１６ａ，３６ａ 被着槽
１６ｂ，３６ｂ 冷却槽
１７，３７ 蒸気除去装置
１１０，１２０，１３０ 微細粒子成分分析装置
１１１ サンプリング装置
１１２ 分級器
１１３ 粒子数計測装置
１１４ レーザイオン化飛行時間型質量分析装置
１１４ａ 装置本体
１１４ｂ レーザ発振器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス中の微細粒子の成分を分析する微細粒子成分分析装置に関し、特に、自動車や焼却炉等から排出された排ガス等により大気中に浮遊するナノメータサイズの微細粒子の成分を分析する場合に適用すると有効なものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車や焼却炉等から排出された排ガス等により大気中に浮遊するナノメータサイズの微細粒子の成分を分析する従来の微細粒子成分分析装置の一例の概略構成を図７に示す。
【０００３】
図７に示すように、大気等からサンプルガス１をサンプリングするサンプリング装置１０１のガス送出口は、サンプルガス１中から目的とする粒径の微細粒子２を分級して送出する静電式の分級器１０２のガス受入口に接続している。分級器１０２の試料送出口は、単位容積当りの微細粒子２の数を計測する粒子数計測装置１０３の試料受入口と、微細粒子２の成分を分析するレーザイオン化飛行時間型の質量分析装置１０４の装置本体１０４ａの試料受入口とにそれぞれ接続している。なお、図７中、１０４ｂは、質量分析装置１０４の装置本体１０４ａ内にレーザ光５を照射するレーザ発振器である。
【０００４】
このような従来の微細粒子成分分析装置１００においては、サンプリング装置１０１が大気等からサンプルガス１をサンプリングすると、当該サンプルガス１が分級器１０２に送給されて、目的とするナノメータサイズの粒径の微細粒子２が分級され、粒子数計測装置１０３及び質量分析装置１０４の装置本体１０４ａに送給されて、粒子数計測装置１０３によって単位容積当りの微細粒子数を計測されると共に、質量分析装置１０４によってその成分を分析することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８８６０２号公報
【特許文献２】特開２００４−２１９２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したような従来の微細粒子成分分析装置１００において、ナノメータサイズの微細粒子２の成分の分析結果を校正しようとする場合には、ナノメータサイズの微細粒子２の成分を迅速に分析できる分析装置が他にないため、時間や手間が非常にかかる他の分析装置での分析結果を利用しなければならず、迅速に対応することが非常に難しかった。
【０００７】
このようなことから、本発明は、ナノメータサイズの微細粒子の成分を分析する場合でも、校正を迅速に行うことができる微細粒子成分分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、ガス中の微細粒子の成分を分析する微細粒子成分分析装置であって、前記ガスをサンプリングするガスサンプリング手段と、前記ガスサンプリング手段でサンプリングされた前記ガス中から目的とする粒径の前記微細粒子を分級して送出する分級手段と、前記分級手段からの前記微細粒子の成分を分析する分析手段と、検量成分を規定量有する微細粒子の検量体を単位容積当り目的とする粒子数で生成させて前記分級手段へ送給する検量体生成手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
第二番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第一番目の発明において、前記検量体生成手段が、金属の微細粒子のコアを単位容積当り目的とする粒子数で生成させるコア生成手段と、前記検量成分の蒸気を単位容積当り目的とする濃度で生成させる検量成分気化手段と、前記コア生成手段で生成した前記コアに前記検量成分の前記蒸気を目的とする被着量で被着させる被着手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
第三番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第二番目の発明において、前記検量体生成手段の前記コア生成手段が、金属製の電極で放電することにより当該金属の前記コアを生成させて、不活性ガスにより当該コアを搬送するものであり、前記電極の放電電圧及び放電周波数の少なくとも一方並びに前記不活性ガスの流速により前記コアの単位容積当りの粒子数を設定するものであることを特徴とする。
【００１１】
第四番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第二番目又は第三番目の発明において、前記金属が金であることを特徴とする。
【００１２】
第五番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第二番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記検量体生成手段の前記検量成分気化手段が、前記検量成分を加熱して当該検量成分を気化させて、不活性ガスにより当該検量成分の蒸気を搬送するものであり、前記検量成分の加熱温度及び前記不活性ガスの流速により当該検量成分の前記蒸気の単位容積当りの濃度を設定するものであることを特徴とする。
【００１３】
第六番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第二番目から第五番目の発明のいずれかにおいて、前記検量体生成手段の前記被着手段が、前記コアと前記検量成分の前記蒸気とを混合しながら冷却するものであり、前記不活性ガスの温度及び当該不活性ガスの流速により前記コアに対する前記検量成分の被着量を設定するものであることを特徴とする。
【００１４】
第七番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第五番目の発明において、前記検量体生成手段の前記検量成分気化手段が、複数の前記検量成分を各々加熱して当該検量成分を各々気化させて、前記不活性ガスにより当該検量成分の前記蒸気を各々搬送するものであり、各前記検量成分の加熱温度及び各前記不活性ガスの流速により各当該検量成分の各前記蒸気の単位容積当りの濃度を各々設定するものであることを特徴とする。
【００１５】
第八番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第七番目の発明において、前記検量体生成手段の前記被着手段が、前記検量成分の前記蒸気を前記コアと混合しながら冷却して被着することを前記検量成分ごとにそれぞれ個別に行うものであることを特徴とする。
【００１６】
第九番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第一番目から第八番目の発明のいずれかにおいて、前記分級手段が、静電式の分級器であることを特徴とする。
【００１７】
第十番目の発明に係る微細粒子成分分析装置は、第一番目から第九番目の発明のいずれかにおいて、前記分析手段が、レーザイオン化飛行時間型の質量分析装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る微細粒子成分分析装置によれば、検量成分を規定量含有する微細粒子の検量体を単位容積当り目的とする粒子数で生成させる検量体生成手段を備えているので、ナノメータサイズの微細粒子の成分を分析する場合でも、校正を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第一番目の実施形態］
本発明に係る微細粒子成分分析装置の第一番目の実施形態を図１，２に基づいて説明する。図１は、微細粒子成分分析装置の概略構成図、図２は、図１の検量体生成装置で生成する検量体の概略構造図である。
【００２０】
図１に示すように、大気等からサンプルガス１をサンプリングするガスサンプリング手段であるサンプリング装置１１１のガス送出口は、サンプルガス１中から目的とする粒径の微細粒子２を分級して送出する分級手段である静電式の分級器１１２のガス受入口に接続している。分級器１１２の試料送出口は、単位容積当りの微細粒子数を計測する粒子数計測装置１１３の試料受入口と、微細粒子２の成分を分析する分析手段であるレーザイオン化飛行時間型の質量分析装置１１４の装置本体１１４ａの試料受入口とにそれぞれ接続している。
【００２１】
前記サンプリング装置１１１のガス送出口と前記分級器１１２のガス受入口との間には、検量体生成手段である検量体生成装置１０が接続されており、当該検量体生成装置１０は、以下のような構成となっている。
【００２２】
図１に示すように、窒素等の不活性ガス４を送給する不活性ガス送給装置１１のガス送出口は、金属製（例えば金等）の電極で放電することにより、当該金属のナノメータサイズの微細粒子のコア３ａを生成させるコア生成装置１２のガス受入口と、上記不活性ガス４の温度を調整する不活性ガス温調装置１３のガス受入口と、炭化水素系化合物等の有機化合物（例えばアントラセン等）等のような検量成分３ｂを加熱気化して当該検量成分３ｂの蒸気を発生させる検量成分気化装置１４のガス受入口とに、それぞれ調整バルブ１５Ａ〜１５Ｃを介して接続している。
【００２３】
前記コア生成装置１２の送出口及び前記検量成分気化装置１４の送出口は、前記コア３ａに前記検量成分３ｂの蒸気を被着させて検量体３Ａを生成させる被着装置１６の混合槽１６ａの受入口にそれぞれ接続している。前記不活性ガス温調装置１３の送出口は、前記コア生成装置１２の送出口と前記被着装置１６の混合槽１６ａの受入口との間に接続している。前記被着装置１６の前記混合槽１６ａに隣接する冷却槽１６ｂの送出口は、余剰の前記検量成分３ｂの蒸気を除去する蒸気除去装置１７の受入口に接続している。この蒸気除去装置１７の送出口は、前記サンプリング装置１１１のガス送出口と前記分級器１１２のガス受入口との間に接続している。
【００２４】
また、図１中、１１４ｂは、質量分析装置１１４の装置本体１１４ａにレーザ光５を照射するレーザ発振器である。なお、本実施形態においては、不活性ガス送給装置１１，コア生成装置１２，調整バルブ１５Ａ等によりコア生成手段を構成し、不活性ガス送給装置１１，検量成分気化装置１４，調整バルブ１５Ｃ等により検量成分気化手段を構成し、不活性ガス送給装置１１，不活性ガス温調装置１３，調整バルブ１５Ｂ，被着装置１６等により被着手段を構成している。
【００２５】
このような本実施形態に係る微細粒子成分分析装置１１０の作動を次に説明する。
【００２６】
〈微細粒子成分分析〉
前記サンプリング装置１１１が大気からサンプルガス１をサンプリングすると、当該サンプルガス１が分級器１１２に送給されて、目的とするナノメータサイズの粒径の微細粒子２が分級され、粒子数計測装置１１３及び質量分析装置１１４の装置本体１１４ａにそれぞれ送給されて、粒子数計測装置１１３によって単位容積当りの微細粒子数を計測されると共に、質量分析装置１１４によってその成分を分析される。これにより、サンプルガス１中の微細粒子２の成分を迅速に分析することができる。
【００２７】
〈校正調整〉
そして、分析結果を校正する場合には、前記サンプリング装置１１１によるサンプルガス１のサンプリングを止めて、前記検量体生成装置１０を作動させることにより、ナノメータサイズの金属製（金等）の微細粒子のコア３ａに検量成分３ｂ（アントラセン等）を目的とする被着量で被着させた、すなわち、検量成分３ｂを規定量有する検量体３Ａ（図２参照）を単位容積当り目的とする粒子数で分級器１１２に送給する。
【００２８】
具体的には、前記検量体生成装置１０において、前記コア生成装置１２を作動して金属（金等）製の電極で放電して、ナノメータサイズの金属（金等）の微細粒子のコア３ａを生成させると共に、前記検量成分気化装置１４を作動して検量成分３ｂ（アントラセン等）を加熱して当該検量成分３ｂの蒸気を発生させ、さらに、前記調整バルブ１５Ａ〜１５Ｃを調整して不活性ガス送給装置１１から不活性ガス４を上記コア生成装置１２、不活性ガス温調装置１３、上記検量成分気化装置１４にそれぞれ送給すると、前記コア生成装置１２で生成した前記コア３ａが不活性ガス４によって当該コア生成装置１２から搬送され、前記不活性ガス温調装置１３で温調された不活性ガス４と共に前記被着装置１６に送給されると共に、前記検量成分気化装置１４で生成した前記検量成分３ｂの蒸気が不活性ガス４によって前記被着装置１６に搬送されることにより、当該被着装置１６の混合槽１６ａで前記コア３ａ（金等）と前記検量成分３ｂ（アントラセン等）とが混合されながら冷却槽１６ｂで冷却されることによって、当該コア３ａに当該検量成分３ｂが被着した検量体３Ａ（図２参照）が生成し、前記蒸気除去装置１７で余剰の検量成分３ｂの蒸気が除去された後に、当該検量体３Ａが前記分級器１１２に送給されるようになっているのである。
【００２９】
ここで、前記コア生成装置１２での前記電極の放電電圧調整及び放電周波数の少なくとも一方並びに前記調整バルブ１５Ａ，１５Ｂでの不活性ガス４の流速調整により、前記コア３ａの単位容積当りの粒子数を設定することができ、前記検量成分気化装置１４での前記検量成分３ｂの加熱温度調整及び前記調整バルブ１５Ｃでの不活性ガス４の流速調整により、当該検量成分３ｂの単位容積当りの蒸気濃度を設定することができ、前記不活性ガス温調装置１３での不活性ガス４の温度調整及び前記調整バルブ１５Ａ，１５Ｂでの不活性ガス４の流速調整により、前記コア３ａに対する前記検量成分３ｂの被着量を設定することができる。
【００３０】
このようなナノメータサイズの微細粒子のコア３ａに検量成分３ｂを目的とする被着量で被着させて単位容積当り目的とする粒子数となった検量体３Ａは、分級器１１２で分級された後に、粒子数計測装置１１３及び質量分析装置１１４の装置本体１１４ａにそれぞれ送給されて、粒子数計測装置１１３によって単位容積当りの微細粒子数を計測されると共に、質量分析装置１１４によってその成分を分析される。その分析結果を、前記検量体生成装置１０で設定した当該検量体３Ａの性状と対比することにより、迅速に校正することができる。
【００３１】
したがって、本実施形態に係る微細粒子成分分析装置１１０によれば、ナノメータサイズの微細粒子２の成分を分析する場合でも、校正を迅速に行うことができる。
【００３２】
［第二番目の実施形態］
本発明に係る微細粒子成分分析装置の第二番目の実施形態を図３，４に基づいて説明する。図３は、微細粒子成分分析装置の概略構成図、図４は、図１の検量体生成装置で生成する検量体の概略構造図である。なお、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一番目の実施形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、前述した第一番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００３３】
図３に示すように、前記サンプリング装置１１１のガス送出口と前記分級器１１２のガス受入口との間には、検量体生成手段である検量体生成装置２０が接続されており、当該検量体生成装置２０は、以下のような構成となっている。
【００３４】
図３に示すように、不活性ガス送給装置１１のガス送出口は、コア生成装置１２のガス受入口と、不活性ガス温調装置１３のガス受入口と、例えばアントラセン等のような第一の検量成分３ｂを加熱気化して当該第一の検量成分３ｂの蒸気を発生させる第一の検量成分気化装置１４のガス受入口と、例えばベンゾピレン等のような第二の検量成分３ｃを加熱気化して当該第二の検量成分３ｃの蒸気を発生させる第二の検量成分気化装置２４のガス受入口とに、それぞれ調整バルブ１５Ａ〜１５Ｃ，２５Ｄを介して接続している。前記コア生成装置１２の送出口及び前記検量成分気化装置１４，２４の送出口は、前記コア３ａに前記検量成分３ｂ，３ｃの蒸気を被着させて検量体３Ｂを生成させる被着装置１６の混合槽１６ａの受入口にそれぞれ接続している。
【００３５】
つまり、前述した第一番目の実施形態に係る微細粒子成分分析装置１１０においては、一つの検量成分気化装置１４を備えた検量体生成装置１０を適用したが、本実施形態に係る微細粒子成分分析装置１２０においては、二つの検量成分気化装置１４，２４を備えた検量体生成装置２０を適用したのである。
【００３６】
なお、本実施形態においては、不活性ガス送給装置１１，検量成分気化装置１４，２４，調整バルブ１５Ｃ，２５Ｃ等により検量成分気化手段を構成している。
【００３７】
このような本実施形態に係る微細粒子成分分析装置１２０において、分析結果を校正する場合には、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、前記検量体生成装置２０を作動させることにより、ナノメータサイズの金属製（金等）の微細粒子のコア３ａに前記検量成分３ｂ（例えばアントラセン等），３ｃ（例えばベンゾピレン等）をそれぞれ目的とする被着量で被着させた、すなわち、検量成分３ｂ，３ｃをそれぞれ規定量有する検量体３Ｂ（図４参照）を単位容積当り目的とする粒子数で分級器１１２に送給する。
【００３８】
具体的には、前記検量体生成装置２０において、前記コア生成装置１２を作動して金属（金等）製の電極で放電して、ナノメータサイズの金属（金等）の微細粒子のコア３ａを生成させると共に、前記検量成分気化装置１４，２４を作動して検量成分３ｂ（例えばアントラセン等），３ｃ（例えばベンゾピレン等）を各々加熱して当該検量成分３ｂ，３ｃの蒸気を各々発生させ、さらに、前記調整バルブ１５Ａ〜１５Ｃ，２５Ｄを調整して不活性ガス送給装置１１から不活性ガス４を上記コア生成装置１２、不活性ガス温調装置１３、上記検量成分気化装置１４，２４にそれぞれ送給すると、前記コア生成装置１２で生成した前記コア３ａが不活性ガス４によって当該コア生成装置１２から搬送され、前記不活性ガス温調装置１３で温調された不活性ガス４と共に前記被着装置１６に送給されると共に、前記検量成分気化装置１４，２４で各々生成した前記検量成分３ｂ，３ｃの蒸気が不活性ガス４によって前記被着装置１６に各々搬送されることにより、当該被着装置１６の混合槽１６ａで前記コア３ａ（金等）と前記検量成分３ｂ（アントラセン等），３ｃ（ベンゾピレン等）とが混合されながら冷却槽１６ｂで冷却されることによって、当該コア３ａに当該検量成分３ｂ，３ｃが被着した検量体３Ｂ（図４参照）が生成し、前記蒸気除去装置１７で余剰の検量成分３ｂ，３ｃの蒸気が除去された後に、当該検量体３が前記分級器１１２に送給されるようになっているのである。
【００３９】
ここで、前記コア生成装置１２での前記電極の放電電圧調整及び放電周波数の少なくとも一方並びに前記調整バルブ１５Ａ，１５Ｂでの不活性ガス４の流速調整により、前記コア３ａの単位容積当りの粒子数を設定することができ、第一の前記検量成分気化装置１４での第一の前記検量成分３ｂの加熱温度調整及び前記調整バルブ１５Ｃでの不活性ガス４の流速調整により、当該検量成分３ｂの単位容積当りの蒸気濃度を設定することができ、第二の前記検量成分気化装置２４での第二の前記検量成分３ｃの加熱温度調整及び前記調整バルブ２５Ｄでの不活性ガス４の流速調整により、当該検量成分３ｃの単位容積当りの蒸気濃度を設定することができ、前記不活性ガス温調装置１３での不活性ガス４の温度調整及び前記調整バルブ１５Ａ，１５Ｂでの不活性ガス４の流速調整により、前記コア３ａに対する前記検量成分３ｂ，３ｃの被着量を設定することができる。
【００４０】
このようなナノメータサイズの微細粒子のコア３ａに前記検量成分３ｂ，３ｃをそれぞれ目的とする被着量で被着させて単位容積当り目的とする粒子数となった検量体３Ｂは、分級器１１２で分級された後に、粒子数計測装置１１３及び質量分析装置１１４の装置本体１１４ａにそれぞれ送給されて、粒子数計測装置１１３によって単位容積当りの微細粒子数を計測されると共に、質量分析装置１１４によってその成分を分析される。その分析結果を、前記検量体生成装置２０で設定した当該検量体３Ｂの性状と対比することにより、迅速に校正することができる。
【００４１】
つまり、前述した第一番目の実施形態においては、一種類の前記検量成分３ｂをコア３ａに被着させた検量体３Ａを生成させることにより、一種類の成分の校正を行うようにしたが、本実施形態においては、二種類の前記検量成分３ｂ，３ｃをコア３ａに被着させた検量体３Ｂを生成させることにより、二種類の成分の校正を同時にできるようにしたのである。
【００４２】
したがって、本実施形態に係る微細粒子成分分析装置１２０によれば、前述した第一番目の実施形態に係る微細粒子成分分析装置１１０と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、二種類の成分の校正を同時にできるので、より迅速に校正を行うことができる。
【００４３】
［他の実施形態］
なお、前述した第二番目の実施形態においては、前記検量成分気化装置１４，２４の送出口を同一の被着装置１６の混合槽１６ａの受入口にそれぞれ接続することにより、前記検量成分３ｂ，３ｃを混在化させてコア３ａに被着させた検量体３Ｂを生成するようにしたが、他の実施形態として、例えば、図５に示すように、前記検量体生成装置２０において、前記サンプリング装置１１１のガス送出口と前記分級器１１２のガス受入口との間と前記蒸気除去装置１７との間に、さらに、被着装置３６及び蒸気除去装置３７を新たに介在させると共に、前記検量成分気化装置２４を前記被着装置１６に代えて新たな上記被着装置３６の混合槽３６ａに接続して、不活性ガス送給装置１１，不活性ガス温調装置１３，調整バルブ１５Ｂ，被着装置１６，３６等により被着手段を構成した検量体生成手段である検量体生成装置３０を適用し、前記被着装置１６において、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、前記検量成分３ｂをコア３ａに被着させた検量体３Ａを生成させて、前記蒸気除去装置１７で余剰の上記検量成分３ｂの蒸気を除去した後、前記被着装置３６において、前記検量成分３ｂを被着したコア３ａに第二の前記検量成分３ｃをさらに被着させることにより、コア３ａに第一の上記検量成分３ｂの層と第二の上記検量成分３ｃの層とを形成した検量体３Ｃを生成させ（図６参照）、前記蒸気除去装置３７で余剰の上記検量成分３ｃの蒸気を除去してから、当該検量体３Ｃを前記分級器１１２に送給することにより、前述した第二番目の実施形態の場合と同様に、二種類の成分の校正を同時にできるようにすることも可能である。
【００４４】
つまり、前述した第二番目の実施形態においては、第一，二の前記検量成分３ｂ，３ｃをコア３ａに同時に被着させて第一，二の上記検量成分３ｂ，３ｃを一層として混在させた検量体３Ｂを生成させる、すなわち、第一，二の前記検量成分３ｂ，３ｃの蒸気をコア３ａに対して混合しながら冷却して被着することをまとめて同時に行うようにしたが、上述の他の実施形態においては、第一の前記検量成分３ｂをコア３ａに被着させて当該検量成分３ｂの層を形成した後に第二の前記検量成分３ｃをさらに被着させて第一の上記検量成分３ｂの層上に第二の当該検量成分３ｃの層を個別に形成した二層の検量体３Ｃを生成させる、すなわち、第一，二の前記検量成分３ｂ，３ｃの蒸気をコア３ａに対して混合しながら冷却して被着することを当該検量成分３ｂ，３ｃごとにそれぞれ個別に行うことも可能なのである。
【００４５】
また、前述した第二番目の実施形態及び上述した他の実施形態においては、二種類の前記検量成分３ｂ，３ｃをコア３ａに被着させた検量体３Ｂ，３Ｃを生成させる場合について説明したが、さらに他の実施形態として、三種類以上の検量成分をコアに被着させた検量体を前述した第二番目の実施形態及び上述した他の実施形態の場合と同様にして生成させることも可能である。
【００４６】
ここで、複数の検量成分の蒸気をコアと混合しながら冷却して被着するにあたって、これら検量成分ごとにそれぞれ個別に行う場合には、コアへの被着を先に行うほど高融点となるように検量成分の被着の順番を設定するようにする。
【００４７】
また、前述した第一番目の実施形態においては、一つの検量体生成装置１０を用いるようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記検量体生成装置１０を複数用いて、各検量体生成装置１０でそれぞれ異なる検量成分をコアに被着させた複数種の検量体を生成させることにより、複数種の成分の校正を同時にできるようにすることも可能である。
【００４８】
しかしながら、前記検量体生成装置１０を複数用いて複数種の成分の校正を同時に行うようにすると、検量成分の種類が増えるほどコアの数も増え、全体としての検量体の単位容積当りの粒子数が多くなってしまい、検量体が凝集等を生じてナノメータサイズの微細粒子ではなくなってしまうおそれがあるため、多数種の成分の校正を同時に行う場合には、前述した第二番目の実施形態等の場合のように、一つのコア３ａに複数種の検量成分３ｂ，３ｃを被着させた検量体３Ｂ，３Ｃ等を用いることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る微細粒子成分分析装置は、ナノメータサイズの微細粒子の成分を分析する場合でも、校正を迅速に行うことができるので、例えば、自動車や焼却炉等から排出された排ガス等により大気中に浮遊するナノメータサイズの微細粒子の成分を分析する際に適用すると、極めて有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る微細粒子成分分析装置の第一番目の実施形態の概略構成図である。
【図２】図１の検量体生成装置で生成する検量体の構成図である。
【図３】本発明に係る微細粒子成分分析装置の第二番目の実施形態の概略構成図である。
【図４】図３の検量体生成装置で生成する検量体の構成図である。
【図５】本発明に係る微細粒子成分分析装置の他の実施形態の概略構成図である。
【図６】図５の検量体生成装置で生成する検量体の構成図である。
【図７】従来の微細粒子成分分析装置の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ サンプリングガス
２ 微細粒子
３Ａ〜３Ｃ 検量体
３ａ コア
３ｂ，３ｃ 検量成分
４ 不活性ガス
５ レーザ光
１０，２０，３０ 検量体生成装置
１１ 不活性ガス送給装置
１２ コア生成装置
１３ 不活性ガス温調装置
１４，２４ 検量成分気化装置
１５Ａ〜１５Ｃ，２５Ｄ 調整バルブ
１６，３６ 被着装置
１６ａ，３６ａ 被着槽
１６ｂ，３６ｂ 冷却槽
１７，３７ 蒸気除去装置
１１０，１２０，１３０ 微細粒子成分分析装置
１１１ サンプリング装置
１１２ 分級器
１１３ 粒子数計測装置
１１４ レーザイオン化飛行時間型質量分析装置
１１４ａ 装置本体
１１４ｂ レーザ発振器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス中の微細粒子の成分を分析する微細粒子成分分析装置であって、
前記ガスをサンプリングするガスサンプリング手段と、
前記ガスサンプリング手段でサンプリングされた前記ガス中から目的とする粒径の前記微細粒子を分級して送出する分級手段と、
前記分級手段からの前記微細粒子の成分を分析する分析手段と、
検量成分を規定量有する微細粒子の検量体を単位容積当り目的とする粒子数で生成させて前記分級手段へ送給する検量体生成手段と
を備えていることを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記検量体生成手段が、
金属の微細粒子のコアを単位容積当り目的とする粒子数で生成させるコア生成手段と、
前記検量成分の蒸気を単位容積当り目的とする濃度で生成させる検量成分気化手段と、
前記コア生成手段で生成した前記コアに前記検量成分の前記蒸気を目的とする被着量で被着させる被着手段と
を備えていることを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記検量体生成手段の前記コア生成手段が、
金属製の電極で放電することにより当該金属の前記コアを生成させて、不活性ガスにより当該コアを搬送するものであり、
前記電極の放電電圧及び放電周波数の少なくとも一方並びに前記不活性ガスの流速により前記コアの単位容積当りの粒子数を設定するものである
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、
前記金属が金である
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかにおいて、
前記検量体生成手段の前記検量成分気化手段が、
前記検量成分を加熱して当該検量成分を気化させて、不活性ガスにより当該検量成分の蒸気を搬送するものであり、
前記検量成分の加熱温度及び前記不活性ガスの流速により当該検量成分の前記蒸気の単位容積当りの濃度を設定するものである
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかにおいて、
前記検量体生成手段の前記被着手段が、
前記コアと前記検量成分の前記蒸気とを混合しながら冷却するものであり、
前記不活性ガスの温度及び当該不活性ガスの流速により前記コアに対する前記検量成分の被着量を設定するものである
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記検量体生成手段の前記検量成分気化手段が、
複数の前記検量成分を各々加熱して当該検量成分を各々気化させて、前記不活性ガスにより当該検量成分の前記蒸気を各々搬送するものであり、
各前記検量成分の加熱温度及び各前記不活性ガスの流速により各当該検量成分の各前記蒸気の単位容積当りの濃度を各々設定するものである
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記検量体生成手段の前記被着手段が、
前記検量成分の前記蒸気を前記コアと混合しながら冷却して被着することを前記検量成分ごとにそれぞれ個別に行うものである
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかにおいて、
前記分級手段が、静電式の分級器である
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかにおいて、
前記分析手段が、レーザイオン化飛行時間型の質量分析装置である
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項１】
ガス中の微細粒子の成分を分析する微細粒子成分分析装置であって、
前記ガスをサンプリングするガスサンプリング手段と、
前記ガスサンプリング手段でサンプリングされた前記ガス中から目的とする粒径の前記微細粒子を分級して送出する分級手段と、
前記分級手段からの前記微細粒子の成分を分析する分析手段と、
検量成分を規定量有する微細粒子の検量体を単位容積当り目的とする粒子数で生成させて前記分級手段へ送給する検量体生成手段と
を備えていることを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記検量体生成手段が、
金属の微細粒子のコアを単位容積当り目的とする粒子数で生成させるコア生成手段と、
前記検量成分の蒸気を単位容積当り目的とする濃度で生成させる検量成分気化手段と、
前記コア生成手段で生成した前記コアに前記検量成分の前記蒸気を目的とする被着量で被着させる被着手段と
を備えていることを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記検量体生成手段の前記コア生成手段が、
金属製の電極で放電することにより当該金属の前記コアを生成させて、不活性ガスにより当該コアを搬送するものであり、
前記電極の放電電圧及び放電周波数の少なくとも一方並びに前記不活性ガスの流速により前記コアの単位容積当りの粒子数を設定するものである
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、
前記金属が金である
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかにおいて、
前記検量体生成手段の前記検量成分気化手段が、
前記検量成分を加熱して当該検量成分を気化させて、不活性ガスにより当該検量成分の蒸気を搬送するものであり、
前記検量成分の加熱温度及び前記不活性ガスの流速により当該検量成分の前記蒸気の単位容積当りの濃度を設定するものである
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかにおいて、
前記検量体生成手段の前記被着手段が、
前記コアと前記検量成分の前記蒸気とを混合しながら冷却するものであり、
前記不活性ガスの温度及び当該不活性ガスの流速により前記コアに対する前記検量成分の被着量を設定するものである
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記検量体生成手段の前記検量成分気化手段が、
複数の前記検量成分を各々加熱して当該検量成分を各々気化させて、前記不活性ガスにより当該検量成分の前記蒸気を各々搬送するものであり、
各前記検量成分の加熱温度及び各前記不活性ガスの流速により各当該検量成分の各前記蒸気の単位容積当りの濃度を各々設定するものである
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記検量体生成手段の前記被着手段が、
前記検量成分の前記蒸気を前記コアと混合しながら冷却して被着することを前記検量成分ごとにそれぞれ個別に行うものである
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかにおいて、
前記分級手段が、静電式の分級器である
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかにおいて、
前記分析手段が、レーザイオン化飛行時間型の質量分析装置である
ことを特徴とする微細粒子成分分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１１１７５６（Ｐ２００８−１１１７５６Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９５７１３（Ｐ２００６−２９５７１３）
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【出願人】（５０１２７３８８６）独立行政法人国立環境研究所 (30)
【出願人】（０００１８１７６７）柴田科学株式会社 (32)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【出願人】（５０１２７３８８６）独立行政法人国立環境研究所 (30)
【出願人】（０００１８１７６７）柴田科学株式会社 (32)
【Ｆターム（参考）】
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