[发明专利]微粒组成分析方法及微粒组成分析装置

说明书

技术领域

本发明涉及例如适于对在空气中漂浮的微粒（气溶胶）的各化学组成的质量浓度等进行定量的微粒组成分析方法及微粒组成分析装置。

背景技术

近年来，人们越来越关注大气环境对健康的影响，例如设定了与大气微粒浓度相关的新的环境基准等。例如，柴油机排气微粒因会沉淀于肺泡等的气道里等而会损害健康。微粒的粒子大小是对健康危险性重要的因素，粒子的大小越小，则从人的呼吸器即口、鼻、气管经由支气管到达肺泡而损害健康的危险就越大。因此，也已知有基于空气动力学直径为2.5μm以下的粒子（PM2.5）的大气中浓度的基准等。另外，在无尘室、制造环境、医疗环境等要求更高的大气环境的清洁性的特殊环境中，需要灵敏度更高的大气微粒浓度的测量方法。

为了避免健康受影响的危险和降低利用无尘室、制造环境、医疗环境等特殊大气环境的产品、服务的品质劣化的危险，监视由大气微粒引起的污染浓度的状况是重要的，此外，获得大气微粒的各化学组成的质量浓度的信息对于确定发生原因以改善大气环境的目的是重要的。

目前，作为测量大气微粒的化学组成的方法，广泛地使用过滤器捕集、离线化学分析法。上述方法是在吸引大气而在过滤器中捕集微粒并将该微粒移送至分析室等之后，通过溶液提取或热处理等进行化学分析。然而，在该方法中，为了分析平均的大气环境浓度级别，大致需要数小时到数天的捕集时间。挥发性较高的成分有时会在捕集、移送时蒸发，另外，气相成分也会在捕集中吸附而干涉，因此，定量性存在问题。另外，由于是离线分析，因此，长时间持续地取得数据需要大量的劳动。

因此，期望开发在线测量大气微粒的化学组成、特性等的方法。作为能应用于上述在线测量的装置、方法，例如，在下述专利文献1中记载有以下方法：将粒子导入高真空室，并朝飞行的粒子照射激光以使构成成分离子化，从而对该构成成分进行质量分析。另外，在下述专利文献2、下述非专利文献1、2中，记载有以下方法：将在生成气体中的微粒的粒子束的粒子束生成器（空气动力学透镜）中生成的粒子束导入高真空室，使粒子与表面配置有钼箔的铜基板、加热后的钨等碰撞，以对粒子进行加热来使其汽化、离子化并进行质量分析。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第4,383,171号说明书

专利文献2：美国专利第6,040,574号说明书

非专利文献

非专利文献1：HERBERT J.TOBIAS及另外8人,“Chemical Analysis of Diesel Engine Nanoparticles Using a Nano-DMA/Thermal Desorption Particle Beam Mass Spectrometer（使用纳米动态机械分析/热解吸粒子束质谱仪的柴油发动机毫微粒的化学分析）”,2001年,ENVIRONMENTALSCIENCE&TECHNOLOGY（环境科学和技术）,35（11）,p.2233-2243

非专利文献2：John T.Jayne及另外7人,“Development of an Aerosol Mass Spectrometer for Size and Composition Analysis  of Submicron Particles（用于亚微粒的尺寸和成分分析的气溶胶质谱仪的开发）”,2000年,Aerosol Science and Technology（气溶胶科学和技术）,33,p.49-70

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，上述专利文献1所记载的方法因具有使飞行的粒子的构成成分离子化所需的强度的激光所照射到的微粒只是整体的极小一部分、粒子的物性不同对离子化效率带来很大影响等而仅适用于定性分析，不能适用于定量分析。另外，在上述专利文献2、非专利文献1、2所记载的方法中，导入真空的微粒的粒子束具有每秒数十至数百米的速度，例如，当由一部分无机盐、烟灰、一部分有机物等构成的微粒与用于加热汽化的基板等碰撞时，其大部分或全部都会弹回而不能实现加热汽化等，因此，对于上述微粒仅适用于定性分析，而不适用于定量分析。

因此，本发明的目的在于提供能在线定量地分析大气微粒的各化学组成的质量浓度的微粒组成分析方法及微粒组成分析装置。

解决技术问题所采用的技术方案