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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024094315
(43)【公開日】2024-07-09
(54)【発明の名称】分析装置、及び、分析方法
(51)【国際特許分類】
G01N 1/02 20060101AFI20240702BHJP
G01N 23/2252 20180101ALI20240702BHJP
【ＦＩ】
G01N1/02 G
G01N23/2252
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023221700
(22)【出願日】2023-12-27
(31)【優先権主張番号】P 2022210665
(32)【優先日】2022-12-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000155023
【氏名又は名称】株式会社堀場製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100094145
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 由己男
(74)【代理人】
【識別番号】100221372
【弁理士】
【氏名又は名称】岡崎 信治
(72)【発明者】
【氏名】宮原 晃平
(72)【発明者】
【氏名】川口（松本） 絵里佳
【テーマコード（参考）】
2G001
2G052
【Ｆターム（参考）】
2G001AA03
2G001AA11
2G001BA04
2G001CA01
2G001CA03
2G001KA01
2G001MA04
2G001QA02
2G001RA01
2G052AA04
2G052AC02
2G052AC23
2G052AD15
2G052AD24
2G052AD55
2G052BA22
2G052EA03
2G052GA18
2G052JA09
(57)【要約】
【課題】粒子状物質を均一に捕集する。
【解決手段】分析装置１００は、粒子状物質ＦＰを捕集するための捕集面１２を有する捕集フィルタ１と、サンプルガスＧｓを捕集面１２に通過させて捕集面１２に粒子状物質ＦＰを捕集させるノズル３１と、捕集面１２の法線方向ＤＮに対して傾斜した位置に設けられ、捕集面１２に捕集された粒子状物質に照射する放射線を出力する放射線源５と、粒子状物質ＦＰに放射線を照射することで発生した放射線を検出する検出器７と、を備える。ノズル３１は、捕集面１２の法線方向ＤＮに延びサンプルガスＧｓが流れるガス流路３１ａを有する。
【選択図】図２
【解決手段】分析装置１００は、粒子状物質ＦＰを捕集するための捕集面１２を有する捕集フィルタ１と、サンプルガスＧｓを捕集面１２に通過させて捕集面１２に粒子状物質ＦＰを捕集させるノズル３１と、捕集面１２の法線方向ＤＮに対して傾斜した位置に設けられ、捕集面１２に捕集された粒子状物質に照射する放射線を出力する放射線源５と、粒子状物質ＦＰに放射線を照射することで発生した放射線を検出する検出器７と、を備える。ノズル３１は、捕集面１２の法線方向ＤＮに延びサンプルガスＧｓが流れるガス流路３１ａを有する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サンプルガスに含まれる粒子状物質を分析する分析装置であって、
前記粒子状物質を捕集するための捕集面を有する捕集フィルタと、
前記サンプルガスを前記捕集面に通過させて前記捕集面に前記粒子状物質を捕集させるノズルと、
前記捕集面の法線方向に対して傾斜した位置に設けられ、前記捕集面に捕集された前記粒子状物質に照射する放射線を出力する放射線源と、
前記粒子状物質に放射線を照射することで発生した放射線を検出する検出器と、
を備え、
前記ノズルは、前記捕集面の法線方向に延び、前記捕集面に通過させる前記サンプルガスが流れるガス流路を有する、
分析装置。
前記粒子状物質を捕集するための捕集面を有する捕集フィルタと、
前記サンプルガスを前記捕集面に通過させて前記捕集面に前記粒子状物質を捕集させるノズルと、
前記捕集面の法線方向に対して傾斜した位置に設けられ、前記捕集面に捕集された前記粒子状物質に照射する放射線を出力する放射線源と、
前記粒子状物質に放射線を照射することで発生した放射線を検出する検出器と、
を備え、
前記ノズルは、前記捕集面の法線方向に延び、前記捕集面に通過させる前記サンプルガスが流れるガス流路を有する、
分析装置。
【請求項2】
前記ノズルの内部には、前記放射線源が設けられる線源設置空間が形成される、請求項１に記載の分析装置。
【請求項3】
前記ノズルは、前記放射線源から出力された放射線及び前記サンプルガスの出口である出口開口を有する、請求項１又は２に記載の分析装置。
【請求項4】
前記出口開口は、前記ガス流路と、前記放射線源が設けられる線源設置空間とが合流する合流部分を含むように、前記捕集面と対向し前記捕集面の法線方向に対して垂直となっている前記ノズルの面上に形成される、請求項３に記載の分析装置。
【請求項5】
前記放射線源から照射される放射線が外部に漏れないように遮蔽する遮蔽シャッタをさらに備える、請求項１～４のいずれかに記載の分析装置。
【請求項6】
前記遮蔽シャッタは、
前記放射線源からの放射線を遮蔽する遮蔽部材と、
前記遮蔽部材を回動可能に支持するヒンジ部と、
を有する、請求項５に記載の分析装置。
前記放射線源からの放射線を遮蔽する遮蔽部材と、
前記遮蔽部材を回動可能に支持するヒンジ部と、
を有する、請求項５に記載の分析装置。
【請求項7】
前記捕集フィルタを挟んで前記ノズルと対向するように設けられ、前記捕集フィルタを通過後のサンプルガスを吸引する吸引部をさらに備え、
前記遮蔽シャッタは、
前記放射線源からの放射線を遮蔽する遮蔽部材と、
前記遮蔽部材を前記吸引部と前記ノズルとの間の空間に突出させるよう付勢する付勢部材と、
を有する、請求項５に記載の分析装置。
前記遮蔽シャッタは、
前記放射線源からの放射線を遮蔽する遮蔽部材と、
前記遮蔽部材を前記吸引部と前記ノズルとの間の空間に突出させるよう付勢する付勢部材と、
を有する、請求項５に記載の分析装置。
【請求項8】
前記検出器の放射線の検出面は、前記捕集フィルタの前記捕集面の法線方向に対して垂直に配置される、請求項１～７のいずれかに記載の分析装置。
【請求項9】
前記放射線源からの放射線の照射方向は、前記捕集フィルタの前記捕集面に対して２０°～７０°の角度で傾斜している、請求項１～８のいずれかに記載の分析装置。
【請求項10】
前記放射線源はβ線を出力するβ線源である、請求項１～９のいずれかに記載の分析装置。
【請求項11】
前記ガス流路は重力方向に延びる、請求項１～１０のいずれかに記載の分析装置。
【請求項12】
サンプルガスに含まれる粒子状物質を分析する分析方法であって、
前記粒子状物質を捕集するための捕集面を有する捕集フィルタの法線方向に前記サンプルガスを流すことで、前記サンプルガスを前記捕集面に通過させて前記捕集面に前記粒子状物質を捕集させるステップと、
前記法線方向に対して傾斜した位置から前記捕集面に捕集された前記粒子状物質に放射線を照射するステップと、
前記粒子状物質に放射線を照射することで発生した放射線を検出するステップと、
を備える、分析方法。
前記粒子状物質を捕集するための捕集面を有する捕集フィルタの法線方向に前記サンプルガスを流すことで、前記サンプルガスを前記捕集面に通過させて前記捕集面に前記粒子状物質を捕集させるステップと、
前記法線方向に対して傾斜した位置から前記捕集面に捕集された前記粒子状物質に放射線を照射するステップと、
前記粒子状物質に放射線を照射することで発生した放射線を検出するステップと、
を備える、分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、所定の領域に存在するガスに含まれる粒子状物質を分析する分析装置に関する。特に、当該ガスに含まれる粒子状物質を所定の表面に捕集し、捕集した粒子状物質を通過後のβ線に基づいて粒子状物質を分析する分析装置に関する。また、本発明は、粒子状物質の分析方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、所定の環境雰囲気中のガスに含まれる粒子状物質を分析する分析装置が知られている。この分析装置では、ガスに含まれる粒子状物質を所定の表面に捕集し、当該表面に捕集した粒子状物質を通過した後のβ線の強度に基づいて、ガスに含まれる粒子状物質の濃度（質量濃度）を測定できる（例えば、特許文献１を参照）。
【0003】
上記分析装置では、粒子状物質を含むガスを所定の表面に通過させることで、当該ガスに含まれる粒子状物質を所定の表面に捕集している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１７－１０２００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記の分析装置では、粒子状物質を含むガスを所定の表面に通過させることで、当該フィルタに粒子状物質を捕集する。従来の分析装置では、所定の表面に通過させるガスの流路内にβ線源が設けられていた。この構成の分析装置は、β線をフィルタの真上から照射することができる一方で、β線源が流路内部にあることにより粒子状物質がフィルタに均一に捕集されない可能性があった。
【0006】
本発明の目的は、所定の表面に均一に粒子状物質を捕集することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る分析装置は、サンプルガスに含まれる粒子状物質を分析する分析装置である。分析装置は、捕集フィルタと、ノズルと、放射線源と、検出器と、を備える。捕集フィルタは、粒子状物質を捕集するための捕集面を有する。ノズルは、サンプルガスを捕集面に通過させて捕集面に粒子状物質を捕集させる。放射線源は、捕集面の法線方向に対して傾斜した位置に設けられ、捕集面に捕集された粒子状物質に照射する放射線を出力する。検出器は、粒子状物質に放射線を照射することで発生した放射線を検出する。
本発明の一見地に係る分析装置は、サンプルガスに含まれる粒子状物質を分析する分析装置である。分析装置は、捕集フィルタと、ノズルと、放射線源と、検出器と、を備える。捕集フィルタは、粒子状物質を捕集するための捕集面を有する。ノズルは、サンプルガスを捕集面に通過させて捕集面に粒子状物質を捕集させる。放射線源は、捕集面の法線方向に対して傾斜した位置に設けられ、捕集面に捕集された粒子状物質に照射する放射線を出力する。検出器は、粒子状物質に放射線を照射することで発生した放射線を検出する。
【0008】
上記の分析装置において、ノズルは、ガス流路を有する。ガス流路は、捕集面の法線方向に延び、捕集面に通過させるサンプルガスが流れる流路である。
【0009】
上記の分析装置では、サンプルガスが流れるガス流路が捕集面の法線方向と平行である一方、放射線源が捕集面の法線方向に対して傾斜した位置に設けられる。これにより、放射線源がガス流路と重複しないので、放射線源がサンプルガスの流れを妨げない。放射線源がサンプルガスの流れを妨げない（つまり、放射線源とガス流路とが重複しない）ことで、捕集フィルタの捕集面全体にサンプルガスを均一に通過できる。この結果、捕集フィルタの捕集面に粒子状物質をむらなく均一に捕集できる。
【0010】
上記の分析装置において、ノズルの内部には、放射線源が設けられる線源設置空間が形成されてもよい。これにより、ノズルの内部に放射線源を設置できるので、捕集フィルタの捕集面に近い位置から放射線を出力できる。
【0011】
上記の分析装置において、ノズルは、放射線源から出力された放射線及びサンプルガスの出口である出口開口を有してもよい。これにより、サンプルガスの出口と放射線の出口とが出口開口で共通できるので、捕集面における粒子状物質の捕集領域と放射線の照射領域とを一致させることができる。この結果、捕集された粒子状物質全体に放射線を照射できるので、サンプルガスに含まれる粒子状物質をより正確に分析できる。
【0012】
上記の分析装置において、出口開口は、ガス流路と線源設置空間とが合流する合流部分を含むように、捕集フィルタの捕集面と対向し捕集面の法線方向に対して垂直となっているノズルの面上に形成されてもよい。線源設置空間は、放射線源が設けられる空間である。これにより、粒子状物質の捕集領域と放射線の照射領域とを一致させることができる。
【0013】
上記の分析装置は、遮蔽シャッタをさらに備えてもよい。遮蔽シャッタは、放射線源から照射される放射線が外部に漏れないように遮蔽する。これにより、放射線が不必要に外部に漏れ出なくなるので、分析装置のメンテナンス時などに、作業者等が放射線に被曝しない。
【0014】
上記の分析装置において、遮蔽シャッタは、遮蔽部材と、ヒンジ部と、を有してもよい。遮蔽部材は、放射線源からの放射線を遮蔽する。ヒンジ部は、遮蔽部材を回動可能に支持する。これにより、電気的な機構を用いない簡易な構成により、遮蔽部材の位置を必要に応じて変更できる。
【0015】
上記の分析装置は、吸引部をさらに備えてもよい。吸引部は、捕集フィルタを挟んでノズルと対向するように設けられ、捕集フィルタを通過後のサンプルガスを吸引する。この場合、遮蔽シャッタは、遮蔽部材と、付勢部材と、を有してもよい。遮蔽部材は、放射線源から照射される放射線を遮蔽する。付勢部材は、遮蔽部材を吸引部とノズルとの間の空間に突出させるよう付勢する。これにより、例えば、ノズルと吸引部との間に隙間が空いて放射線が外部に漏れる場合に、電気的な機構を用いない簡易な構成により、遮蔽部材をノズルと吸引部との間の隙間に突出させることができる。
【0016】
上記の分析装置において、検出器の放射線の検出面は、捕集フィルタの捕集面の法線方向に対して垂直に配置されてもよい。これにより、捕集フィルタと検出器の検出面との間の距離を短くできるので、検出面における放射線の照射領域の形状と、捕集フィルタの捕集面における放射線の照射領域の形状と、を一致させることができる。その結果、捕集面に捕集された粒子状物質を通過した放射線全体を検出でき、粒子状物質をより正確に分析できる。また、検出面と捕集フィルタとの間の距離を短くできることで、捕集面に捕集された粒子状物質を通過した放射線が検出器で検出されるまでに大きく減衰することを防止できる。この結果、粒子状物質をより正確に分析できる。
【0017】
上記の分析装置において、放射線源からの放射線の照射方向は、捕集フィルタの捕集面に対して２０°～７０° の角度で傾斜していてもよい。これにより、放射線源がガス流路と重複することを回避しつつ、捕集面に捕集された粒子状物質に十分な放射線が照射されなくなることを防止できる。
【0018】
上記の分析装置において、放射線源は、β線を出力するβ線源であってもよい。これにより、β線を用いた粒子状物質の分析を実行できる。
【0019】
上記の分析装置において、ガス流路は重力方向に延びてもよい。これにより、粒子状物質がガス流路に堆積せず、より多くの粒子状物質を捕集フィルタの捕集面に捕集できるので、粒子状物質の分析精度を向上できる。
【0020】
本発明の他の見地に係る分析方法は、サンプルガスに含まれる粒子状物質を分析する方法である。分析方法は、以下のステップを有する。
◎粒子状物質を捕集するための捕集面を有する捕集フィルタの法線方向にサンプルガスを流すことで、サンプルガスを捕集面に通過させて捕集面に粒子状物質を捕集させるステップ。
◎法線方向に対して傾斜した位置から捕集面に捕集された粒子状物質に放射線を照射するステップ。
◎粒子状物質に放射線を照射することで発生した放射線を検出するステップ。
◎粒子状物質を捕集するための捕集面を有する捕集フィルタの法線方向にサンプルガスを流すことで、サンプルガスを捕集面に通過させて捕集面に粒子状物質を捕集させるステップ。
◎法線方向に対して傾斜した位置から捕集面に捕集された粒子状物質に放射線を照射するステップ。
◎粒子状物質に放射線を照射することで発生した放射線を検出するステップ。
【0021】
上記の分析方法では、サンプルガスが流れる方向が捕集面の法線方向と平行である一方、放射線の照射方向が捕集面の法線方向に対して傾斜している。これにより、放射線を照射する部材（すなわち、放射線源）がサンプルガスの流れを妨げなくなる。また、放射線源がサンプルガスの流れを妨げないことで、捕集フィルタの捕集面全体にサンプルガスを均一に通過できる。この結果、捕集フィルタ上の捕集面に粒子状物質をむらなく均一に捕集できる。
【発明の効果】
【0022】
分析装置が上記の構成を有することで、捕集フィルタの捕集面に粒子状物質をむらなく均一に捕集できるので、サンプルガスに含まれる粒子状物質を正確に分析できる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】分析装置の構成を示す図。
【図2】捕集装置の正面断面図。
【図3】ノズルが吸引部から離反したときの遮蔽シャッタの状態を示す図。
【図4】ノズルの内部におけるサンプルガスの流れを示す図。
【図5】ノズルの内部における放射線の進行経路を示す図。
【図6】第２実施形態の遮蔽シャッタの構成を示す図。
【図7】ノズルを吸引部から離間させたときの遮蔽シャッタの状態を示す図。
【図8】遮蔽部材を外方向に回動させた状態を示す図。
【図9】遮蔽部材を内方向に回動させた状態を示す図。
【図10】第３実施形態の分析システムの構成を示す図。
【図11】第３実施形態の分析システムを用いた粒子状物質の分析動作を示すフローチャート。
【図12】第３実施形態の粒子状物質の分析方法の詳細を示すフローチャート。
【図13】第３実施形態の粒子状物質の他の分析方法の詳細を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0024】
１．第１実施形態
（１）分析装置の概要
以下、分析装置１００を説明する。分析装置１００は、粒子状物質ＦＰを含むガス（サンプルガスＧｓと呼ぶ）を所定のフィルタに通過させて粒子状物質ＦＰを捕集させ、当該フィルタに捕集された粒子状物質ＦＰに放射線を照射し、粒子状物質ＦＰを通過後の放射線に基づいて粒子状物質ＦＰの分析を行う。
（１）分析装置の概要
以下、分析装置１００を説明する。分析装置１００は、粒子状物質ＦＰを含むガス（サンプルガスＧｓと呼ぶ）を所定のフィルタに通過させて粒子状物質ＦＰを捕集させ、当該フィルタに捕集された粒子状物質ＦＰに放射線を照射し、粒子状物質ＦＰを通過後の放射線に基づいて粒子状物質ＦＰの分析を行う。
【0025】
この分析装置１００は、大気中に含まれる粒子状物質ＦＰ、又は、各種プロセスで生じるガス中に含まれる粒子状物質ＦＰを分析対象とする。すなわち、サンプルガスＧｓは、例えば、大気、各種プロセスで生じるガスである。具体的には、例えば、各種プロセス（例えば、火力発電における燃焼プロセス、製鉄プラントにおける燃焼プロセス、焼却炉の燃焼プロセス、又は、石炭の燃焼プロセス、重油の燃焼プロセス、製紙プロセス、ガラス製造プロセス、精錬プロセス等）で生じる粒子状物質ＦＰを分析対象とする。すなわち、分析対象である粒子状物質ＦＰは、例えば、石炭の燃焼プロセスで生じる灰中未燃分、各種燃焼プロセスで生じる飛灰などである。
【0026】
また、例えば、各種の輸送装置（自動車又は船舶等）から生じるダスト（ブレーキ、タイヤ、内燃機関、蒸気機関、又は、排ガス浄化装置やモータからのダスト）などを分析装置１００の測定対象である粒子状物質ＦＰとできる。さらに、火山の噴火といった自然災害により生じるダスト（例えば、火山灰）、又は、鉱山開発において生じるダストなども粒子状物質ＦＰとできる。例えば、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）などを含む粒子状物質ＦＰを分析対象とできる。
【0027】
（２）分析装置の構成
以下、図１及び図２を用いて、分析装置１００の構成を説明する。図１は、分析装置の構成を示す図である。図２は、捕集装置の正面断面図である。分析装置１００は、捕集フィルタ１と、捕集装置３と、放射線源５と、検出器７と、を備える。
以下、図１及び図２を用いて、分析装置１００の構成を説明する。図１は、分析装置の構成を示す図である。図２は、捕集装置の正面断面図である。分析装置１００は、捕集フィルタ１と、捕集装置３と、放射線源５と、検出器７と、を備える。
【0028】
捕集フィルタ１は、捕集装置３を流れるサンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰを捕集する。具体的には、捕集フィルタ１は、例えば、高分子材料（ポリエチレンなど）の不織布にて形成された補強層上に、粒子状物質ＦＰを捕集可能な孔を有する多孔質のフッ素樹脂系材料にて形成された捕集層を積層して形成された部材である。上記の構成により、捕集フィルタ１は、捕集フィルタ１の厚み方向にガス流通可能となると同時に、その強度を向上できる。また、捕集フィルタ１を帯電しにくくできる。捕集フィルタ１としては、例えば、１層のガラスフィルタ、又は、１層のフッ素樹脂系材料のフィルタなどの他のフィルタを用いることもできる。
【0029】
例えば、捕集フィルタ１の長さ方向の一端は巻き取りリール１１ａに接続され、他端は送り出しリール１１ｂに接続されている。巻き取りリール１１ａは、例えば、モータ（図示せず）などにより所定方向に回転可能となっている。この構成により、巻き取りリール１１ａを回転することにより、捕集フィルタ１は、送り出しリール１１ｂから送り出され、巻き取りリール１１ａに巻き取られる。すなわち、捕集フィルタ１は、巻き取りリール１１ａの回転により、捕集フィルタ１の長さ方向（図１では太矢印にて示す方向）に移動できる。
【0030】
なお、捕集フィルタ１を移動させる機構は、上記の機構に限られない。例えば、捕集フィルタ１の長さ方向にピンを設け、ピンを通過する前後で捕集フィルタ１の移動方向が変更されるような構成となっていてもよい。また、捕集フィルタ１にその張力を調整するテンションコントローラを設けてもよい。
【0031】
なお、粒子状物質ＦＰが捕集される捕集フィルタ１の捕集層側の面を、捕集面１２と呼ぶ。
【0032】
捕集装置３は、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰを捕集フィルタ１に捕集させる。捕集装置３は、ノズル３１を有する。ノズル３１は、捕集フィルタ１の捕集面１２と対向する位置に設けられる。ノズル３１は、捕集フィルタ１の捕集面１２にサンプルガスＧｓを通過させて、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰを捕集面１２に捕集させる。ノズル３１は、アルミニウムなどの金属製の本体を有する。
【0033】
ノズル３１は、ガス流路３１ａを有する。ガス流路３１ａは、ノズル３１の内部において、ノズル３１の長手方向（捕集フィルタ１の法線方向ＤＮ）に延びて形成された流路である。ガス流路３１ａが捕集フィルタ１の法線方向ＤＮに延びて形成されることで、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰがガス流路内に堆積することを防止できる。この結果、粒子状物質ＦＰの捕集フィルタ１への捕集効率を高めることができる。
【0034】
なお、法線方向ＤＮは、捕集フィルタ１の面（捕集面１２）となす角度が９０°である方向に限られず、捕集フィルタ１の面（捕集面１２）となす角度が９０°から若干ずれていてもよい。例えば、法線方向ＤＮは、捕集フィルタ１の面となす角度が８０°～１００°である方向と定義できる。
【0035】
ガス流路３１ａの捕集フィルタ１の配置側の端部は、出口開口３１ｂに接続されている。出口開口３１ｂは、ガス流路３１ａを流れてきたサンプルガスＧｓの出口である。出口開口３１ｂは、捕集フィルタ１の捕集面１２と対向し捕集面１２の法線方向ＤＮに対して垂直となっている面３１ｅに形成された開口である。ここで、「開口」とは、所定の面に形成された平面的な穴と、この穴を所定箇所と接続する空間と、から構成されたものと定義する。すなわち、出口開口３１ｂは、面３１ｅに設けられた平面的な穴と、この穴をガス流路３１ａに接続するための空間と、から構成される。
【0036】
一方、ガス流路３１ａの捕集フィルタ１の配置側とは反対側の端部は、サンプルガスＧｓの取り入れ口（図示せず）に接続されている。なお、分析装置１００は、サンプルガスＧｓを空気などの気体で希釈する希釈器を備えてもよい。希釈器は、例えば、ガス流路３１ａとサンプルガスＧｓの取り入れ口との間に設けられる。サンプルガスＧｓには高濃度の粒子状物質ＦＰが含まれる場合がある。サンプルガスＧｓを希釈することで、希釈後のサンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰの濃度を低下できる。この結果、ノズル３１（の内部のガス流と３１ａ、出口開口３１ｂなど）が汚染する、及び／又は、捕集フィルタ１の目詰まりの発生の可能性を低減できる。
【0037】
また、分析装置１００は、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰを分級する分級器を備えてもよい。分級器は、例えば、ガス流路３１ａとサンプルガスＧｓの取り入れ口との間に設けられる。これにより、分級された後の大きさの粒子状物質ＦＰを捕集フィルタ１の捕集面１２に捕集できる。
【0038】
ガス流路３１ａは、ノズル３１の内部において、重力方向に延びていてもよい。これにより、粒子状物質ＦＰがガス流路３１ａに堆積せず、より多くの粒子状物質ＦＰを捕集フィルタ１の捕集面１２に捕集できるので、粒子状物質ＦＰの分析精度を向上できる。
【0039】
ノズル３１は、放射線源５が設けられる線源設置空間３１ｃを有してもよい。線源設置空間３１ｃは、ノズル３１の内部のガス流路３１ａから外れた位置において、捕集フィルタ１の法線方向ＤＮに対して傾斜した方向に延びて形成された空間である。線源設置空間３１ｃは、合流部分３１ｄにおいてガス流路３１ａと合流し、合流部分３１ｄを介して出口開口３１ｂと接続される。すなわち、出口開口３１ｂは、ガス流路３１ａと線源設置空間３１ｃとが合流する合流部分３１ｄを含むように、ノズル３１の面３１ｅ上に形成される。合流部分３１ｄを含むよう出口開口３１ｂが形成されることで、ガス流路３１ａと線源設置空間３１ｃは、共通の出口開口３１ｂを介して、外部空間と連通する。つまり、ガス流路３１ａを流れるサンプルガスＧｓと、放射線源５から出力される放射線とは、共通の出口開口３１ｂから捕集フィルタ１に向けて射出される。これにより、粒子状物質ＦＰの捕集領域と放射線の照射領域とを一致させることができる。
【0040】
放射線源５を上記の線源設置空間３１ｃに設けることにより、放射線源５を、捕集フィルタ１（の捕集面１２）の法線方向ＤＮに対して傾斜して配置できる。この結果、放射線源５がガス流路３１ａにおけるサンプルガスＧｓの流れの妨げとなることを防止し、捕集フィルタ１の捕集面１２に粒子状物質ＦＰをむらなく均一に捕集することができる。
【0041】
また、線源設置空間３１ｃをノズル３１の内部に設けることにより、ノズル３１の内部に放射線源５を設置できるので、捕集フィルタ１の捕集面１２に近い位置から放射線を出力できる。この結果、減衰が少ない強度の大きな放射線を捕集面１２（粒子状物質ＦＰ）に照射できる。
【0042】
線源設置空間３１ｃの捕集フィルタ１の捕集面１２に対する傾斜角度θは、２０°～７０°に設定することが好ましく、２５°～６５°に設定することがより好ましく、３０°～６０°に設定することがさらに好ましい。つまり、放射線源５からの放射線の照射方向は、捕集フィルタ１の捕集面１２に対して２０°～７０° の角度で傾斜していることが好ましく、２５°～６５°の角度で傾斜していることがより好ましく、３０°～６０°の角度で傾斜していることがさらに好ましい。例えば、上記の傾斜角度θは６０°とできる。
【0043】
線源設置空間３１ｃの傾斜角度θが２０°よりも小さい場合には、放射線源５からの放射線の多くが、捕集フィルタ１の捕集面１２に照射されることなく、ガス流路３１ａの壁面に照射される。この結果、捕集面１２に捕集された粒子状物質ＦＰに十分な放射線が照射されず、正確な分析を行うことができなくなる。一方、傾斜角度θが７０°よりも大きい場合には、放射線源５の一部又は全部がガス流路３１ａと重複して、ガス流路３１ａにおけるサンプルガスＧｓの流れが放射線源５により妨げられる。この結果、ガス流路３１ａを流れるサンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰの一部が捕集フィルタ１の捕集面１２に捕集されないか、又は、捕集面１２に捕集された粒子状物質ＦＰに十分な放射線が照射されず、正確な分析を行うことができなくなる。
【0044】
このように、線源設置空間３１ｃの傾斜角度θを上記の範囲で設定することで、放射線源５がガス流路３１ａと重複することを回避しつつ、放射線源５からの放射線の多くがガス流路３１ａの壁面に照射され、捕集面１２に捕集された粒子状物質ＦＰに十分な放射線が照射されなくなることを防止できる。
【0045】
捕集装置３は、吸引部３３を有してもよい。吸引部３３は、捕集フィルタ１を挟んでノズル３１と対向するように設けられ、捕集フィルタ１を通過後のサンプルガスＧｓを吸引する。具体的には、吸引部３３は、捕集フィルタ１の補強層側の面の直下において、ノズル３１と対向する位置に配置されている。吸引部３３には、吸引ポンプ３５に接続された開口３３ａが形成されている。この場合、吸引ポンプ３５の吸引により開口３３ａに発生した吸引力が出口開口３１ｂ及びそれに接続されたガス流路３１ａに及ぶ。この結果、サンプルガスＧｓが、ガス流路３１ａに吸引され、出口開口３１ｂから排出される。出口開口３１ｂから排出されたサンプルガスＧｓは、法線方向ＤＮに捕集フィルタ１の捕集面１２を通過し、吸引部３３の開口３３ａに吸引される。開口３３ａに吸引されたサンプルガスＧｓは、吸引ポンプ３５により排出される。
【0046】
ノズル３１は、捕集フィルタ１の捕集面１２に近づく方向、及び、捕集面１２から離間する方向に移動可能であってもよい。この場合、捕集フィルタ１の捕集面１２に粒子状物質ＦＰを捕集し、捕集した粒子状物質ＦＰに放射線を照射する場合、ノズル３１は、捕集面１２に近接して捕集フィルタ１を固定できる。一方、例えば、捕集フィルタ１を移動させる場合、捕集フィルタ１を交換する場合、分析装置１００をメンテナンスする場合には、ノズル３１を捕集面１２から離間できる。
【0047】
図２及び図３に示すように、分析装置１００は、遮蔽シャッタ２０を有してもよい。遮蔽シャッタ２０は、放射線源５から照射された放射線が吸引部３３とノズル３１との間から外部に漏れないように遮断する。本実施形態の遮蔽シャッタ２０は、遮蔽部材２１と、付勢部材２３と、を有する。図３は、ノズルが吸引部から離反したときの遮蔽シャッタの状態を示す図である。
【0048】
遮蔽部材２１は、放射線源５からの放射線を遮蔽する部材である。遮蔽部材２１は、例えば、アルミニウムなどの金属製の板状部材である。本実施形態において、遮蔽部材２１は、吸引部３３のノズル３１と対向する箇所に設けられた凹部ＯＰに設けられる。具体的には、遮蔽部材２１は、その一端が付勢部材２３を介して吸引部３３に設けられた凹部ＯＰに固定されることで、凹部ＯＰに収納される。
【0049】
付勢部材２３は、遮蔽部材２１を吸引部３３とノズル３１との間の空間に突出させるよう付勢する部材である。付勢部材２３は、例えば、バネ、ゴムなどの弾性部材である。本実施形態において、付勢部材２３は、吸引部３３の凹部ＯＰに設けられ、遮蔽部材２１を吸引部３３からノズル３１の配置方向に付勢する。具体的には、付勢部材２３は、その一端が吸引部３３の凹部ＯＰに固定される。付勢部材２３の他端は、遮蔽部材２１に固定される。ノズル３１が吸引部３３に近接しているとき、遮蔽部材２１は、ノズル３１により凹部ＯＰの内部に押し込まれている。すなわち、ノズル３１が吸引部３３に近接しているとき、遮蔽部材２１は、吸引部３３の凹部ＯＰの内部に収納される。
【0050】
一方、図３に示すように、ノズル３１が吸引部３３から離間したとき、付勢部材２３が凹部ＯＰの延長方向に沿って伸びることで、遮蔽部材２１は、凹部ＯＰの内部からノズル３１に向けて突出する。凹部ＯＰから突出した遮蔽部材２１は、ノズル３１と吸引部３３との間の空間に配置されて、放射線源５から出力された放射線を遮蔽して、ノズル３１と吸引部３３との間から放射線が外部に漏れ出ることを防止する。
【0051】
ノズル３１が吸引部３３から離間したときに、遮蔽部材２１がノズル３１と吸引部３３との間に配置されることで、放射線が不必要に外部に漏れ出なくなるので、例えば、捕集フィルタ１の交換などのメンテナンス時に、作業者等が放射線に被曝することを防止できる。
【0052】
このように、分析装置１００の遮蔽シャッタ２０は、電気的な機構などの複雑な機構を有することなく、遮蔽部材２１を凹部ＯＰに収納し、凹部ＯＰから突出させることができる。すなわち、遮蔽シャッタ２０は、単純な構成により、遮蔽部材２１を凹部ＯＰに収納し、凹部ＯＰから突出させることができる。
【0053】
なお、図２及び図３に示すように、遮蔽部材２１には、ストッパ部材２１ａと、シャフト２１ｂと、が設けられてもよい。ストッパ部材２１ａは、遮蔽部材２１から吸引部３３の径方向に延び、吸引部３３の凹部ＯＰの側壁に設けられた溝（図示せず）に挿入される。ストッパ部材２１ａは、遮蔽部材２１が凹部ＯＰから突出するときに吸引部３３の上端壁に当接して、遮蔽部材２１が凹部ＯＰから過剰に突出して凹部ＯＰから抜け出ることを防止する。シャフト２１ｂは、遮蔽部材２１から下方に延び、コイル形状の付勢部材２３に挿入される。シャフト２１ｂは、凹部ＯＰの内部における遮蔽部材２１の動きを安定化させる。
【0054】
他の実施形態において、ノズル３１に凹部を設け、この凹部に付勢部材２３の一端を接続し他端を遮蔽部材２１に接続してもよい。すなわち、ノズル３１が吸引部３３に近接しているときに遮蔽部材２１をノズル３１の内部に収納させる一方、ノズル３１が吸引部３３から離間しているときに遮蔽部材２１をノズル３１の内部から吸引部３３の配置方向に突出させてもよい。
【0055】
放射線源５は、ノズル３１の内部において、捕集面１２の法線方向ＤＮに対して傾斜した位置に設けられる。具体的には、放射線源５は、ノズル３１の線源設置空間３１ｃに配置される。放射線源５は、捕集フィルタ１に捕集された粒子状物質ＦＰに照射する放射線を出力する。放射線源５は、例えば、炭素１４（１４Ｃ）、ストロンチウム９０（９０Ｓｒ）、プロメチウム１４７（１４７Ｐｍ）などのβ線を放射線として発生させるβ線源である。これらのβ線源は、単一エネルギーのβ線を放出しβ線以外（例えば、γ線）の放射線の放出も少ない。よって、これらをβ線源として用いることで、β線以外の不要な放射線の発生を抑制できる。
【0056】
放射線源５をβ線源とし、捕集面１２に捕集された粒子状物質ＦＰにβ線を照射することで、例えば、粒子状物質ＦＰを通過したβ線の強度に基づいて、粒子状物質ＦＰの質量濃度を測定できる。「粒子状物質ＦＰの質量濃度」は、収集した気体の総体積中に含まれる粒子状物質の質量を、収集した気体の単位体積当たりの値として表したものとして定義され、例えば、μｇ／ｍ３を単位とする。また、粒子状物質ＦＰにβ線を照射することで、粒子状物質ＦＰから発生する蛍光Ｘ線に基づいて、粒子状物質ＦＰの元素分析を実行できる。
【0057】
検出器７は、捕集フィルタ１の捕集面１２とは反対側において出口開口３１ｂと対向するよう配置され、放射線源５から出力され粒子状物質ＦＰと捕集フィルタ１を通過後の放射線を検出する。検出器７は、放射線の検出面７１が捕集フィルタ１の捕集面１２の法線方向ＤＮに対して垂直となるよう配置される。なお、法線方向ＤＮに対して垂直とは、法線方向ＤＮとのなす角度が９０°（すなわち、捕集フィルタ１の面と平行）である場合に限られず、法線方向ＤＮとなす角度が９０°から若干ずれていることを意味してもよい。例えば、法線方向ＤＮに対して垂直とは、法線方向ＤＮとのなす角度が８０°～１００°であることを意味してもよい。
【0058】
検出面７１を捕集面１２の法線方向ＤＮに対して垂直となるよう配置することで、捕集フィルタと検出器の検出面との間の距離を短くできるので、検出面７１における放射線の照射領域の形状と、捕集フィルタ１の捕集面１２における放射線の照射領域の形状と、を一致させることができる。その結果、粒子状物質を通過した放射線全体を検出でき、粒子状物質をより正確に分析できる。
【0059】
また、検出器７の検出面７１を捕集フィルタ１の捕集面１２の法線方向ＤＮに対して垂直となるよう配置することにより、検出面７１を捕集フィルタ１に最大限近づけることができる。その結果、粒子状物質ＦＰ以外の物質による放射線の減衰を抑制し、粒子状物質ＦＰをより正確に分析できる。
【0060】
放射線源５をβ線源とした場合には、検出器７は、例えば、β線が入射したときに光を発生するシンチレータ（例えば、ポリビニルトルエン製のプラスチックシンチレータ）と、シンチレータで発生した光を検出するセンサ（例えば、ＳｉＰＭ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ、シリコン光電子増倍管）、光電子増倍管、シリコン半導体検出器など）と、を有する。
【0061】
分析装置１００は、分析部９を備えてもよい。分析部９は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなどの記憶装置、各種インターフェース、ディスプレイなどを有するコンピュータシステムである。分析部９は、分析装置１００の各構成要素の制御と、分析装置１００に関する各種情報処理とを実行する。分析部９は、演算部９１を有する。
【0062】
演算部９１は、分析部９のＣＰＵ、記憶装置、各種インターフェースにて構成され、分析装置１００の各構成要素の制御と、分析装置１００に関する各種情報処理とを実行する。演算部９１は、分析装置１００の各構成要素の制御、分析装置１００に関する各種情報処理を、分析部９を構成するコンピュータシステムの記憶装置に記憶され、分析部９にて実行可能なソフトウェアによって実現する。演算部９１は、上記制御及び情報処理の一部をハードウェア的に実現してもよい。
【0063】
分析部９は、表示部９３を有してもよい。表示部９３は、分析部９のディスプレイであり、分析装置１００に関する各種情報、粒子状物質ＦＰの分析結果（質量濃度に関する情報、元素に関する情報）を表示する。表示部９３は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどのディスプレイである。
【0064】
なお、分析部９が表示部９３を有さない場合には、例えば、分析部９の記憶装置に分析結果などを記憶してもよい。また、記憶装置に記憶された分析結果などは、分析部９に接続された端末等に送信可能となっていてもよい。さらに、分析結果などは、分析部９に接続された端末等の表示部に表示されてもよい。
【0065】
（３）分析装置の動作
（３－１）粒子状物質の分析動作
以下、上記の構成を有する分析装置１００の動作を説明する。まず、分析装置１００を用いた粒子状物質ＦＰの分析動作を説明する。分析装置１００を用いた粒子状物質ＦＰの分析動作では、まず、捕集フィルタ１の法線方向ＤＮにサンプルガスＧｓを流すことでサンプルガスＧｓを捕集面１２に通過させて、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰを捕集フィルタ１の捕集面１２に捕集させる。具体的には、以下のようにして粒子状物質ＦＰを捕集フィルタ１に捕集させる。以下では、捕集装置３に吸引部３３が設けられている場合を例にとって説明する。
（３－１）粒子状物質の分析動作
以下、上記の構成を有する分析装置１００の動作を説明する。まず、分析装置１００を用いた粒子状物質ＦＰの分析動作を説明する。分析装置１００を用いた粒子状物質ＦＰの分析動作では、まず、捕集フィルタ１の法線方向ＤＮにサンプルガスＧｓを流すことでサンプルガスＧｓを捕集面１２に通過させて、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰを捕集フィルタ１の捕集面１２に捕集させる。具体的には、以下のようにして粒子状物質ＦＰを捕集フィルタ１に捕集させる。以下では、捕集装置３に吸引部３３が設けられている場合を例にとって説明する。
【0066】
最初に、演算部９１は、ノズル３１を吸引部３３に向けて移動させて、捕集フィルタ１を吸引部３３とノズル３１の間に挟み込む。次に、演算部９１が、吸引ポンプ３５を動作させて、吸引部３３の開口３３ａに吸引力を発生させる。
【0067】
出口開口３１ｂは開口３３ａと対向しているので、開口３３ａに発生した吸引力が出口開口３１ｂ及びそれに接続されたガス流路３１ａに及ぶ。この結果、図４に示すように、取り入れ口からサンプルガスＧｓがガス流路３１ａに吸引される。ガス流路３１ａに吸引されたサンプルガスＧｓは、ガス流路３１ａを捕集フィルタ１に向けて流れ、出口開口３１ｂから排出される。出口開口３１ｂから排出されたサンプルガスＧｓは、捕集フィルタ１の捕集面１２を通過する。この間、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰが捕集面１２に捕集される。捕集フィルタ１を通過後のサンプルガスＧｓは、吸引部３３の開口３３ａに吸引され、吸引ポンプ３５により排出される。図４は、ノズルの内部におけるサンプルガスの流れを示す図である。
【0068】
分析装置１００においては、サンプルガスＧｓが流れるガス流路３１ａは捕集フィルタ１の法線方向ＤＮに延びているので、捕集面１２を通過するサンプルガスＧｓは、捕集面１２に対して垂直に流れる。また、出口開口３１ｂはノズル３１の面３１ｅ（捕集フィルタ１の法線方向ＤＮに対して垂直な面）に形成されており、粒子状物質ＦＰの捕集中、ノズル３１は捕集フィルタ１に近接している。このため、捕集フィルタ１の捕集面１２における粒子状物質ＦＰの捕集領域は、出口開口３１ｂに対応した大きさ及び形状を有する。
【0069】
上記のようにして粒子状物質ＦＰを捕集フィルタ１の捕集面１２に捕集中に、演算部９１は、放射線源５から放射線を発生させる。放射線源５からはあらゆる方向に放射線が出力されるが、線源設置空間３１ｃの壁面によって、放射線源５から出力された放射線は、線源設置空間３１ｃの延長方向に照射される。すなわち、図５に示すように、放射線源５から出力された放射線は、捕集フィルタ１の法線方向ＤＮに対して傾斜した位置から、捕集面１２に捕集された粒子状物質に照射される。具体的には、放射線源５から出力された放射線は、線源設置空間３１ｃの延長方向に進み、その後、出口開口３１ｂに到達する。図５は、ノズルの内部における放射線の進行経路を示す図である。
【0070】
出口開口３１ｂに到達した放射線は出口開口３１ｂから出て捕集フィルタ１に照射されるが、このときの放射線は、出口開口３１ｂの壁面の延長方向に照射される。捕集面１２に照射された放射線は、捕集面１２に捕集された粒子状物質ＦＰ及び捕集フィルタ１を通過後、検出器７の検出面７１に入射し、検出器７により検出される。
【0071】
演算部９１は、検出器７により検出された放射線に基づいて、捕集フィルタ１に捕集された粒子状物質ＦＰを分析する。放射線源５がβ線源の場合、具体的には、演算部９１は、放射線源５から出力されたβ線の強度と検出器７により検出されたβ線の強度との比率又は差分に基づいて、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰの質量濃度を算出する。
【0072】
その後、所定の時間（例えば、１時間）だけ粒子状物質ＦＰを捕集フィルタ１の捕集面に捕集した後、さらに粒子状物質ＦＰの分析を行う場合には、演算部９１は、ノズル３１を吸引部３３から離間する方向に移動させて、捕集フィルタ１を移動可能とする。次に、演算部９１は、巻き取りリール１１ａを回転させて捕集フィルタ１を長さ方向に移動させて、捕集面１２に粒子状物質ＦＰが捕集されていない部分をノズル３１の出口開口３１ｂの直下に配置させる。その後、上記に説明した動作を実行して、さらなる粒子状物質ＦＰの分析を実行する。
【0073】
分析装置１００においては、サンプルガスＧｓが流れるガス流路３１ａが、捕集フィルタ１の捕集面１２の法線方向ＤＮと平行である一方、放射線源５が捕集面１２の法線方向ＤＮに対して傾斜した位置に設けられる。これにより、放射線源５がガス流路３１ａと重複しないので、放射線源５がサンプルガスＧｓの流れを妨げない。また、放射線源５がサンプルガスＧｓの流れを妨げない（つまり、放射線源５とガス流路３１ａとが重複しない）ことで、捕集フィルタ１の捕集面１２全体にサンプルガスＧｓを均一に通過できる。この結果、捕集フィルタ１の捕集面１２に粒子状物質ＦＰをむらなく均一に捕集できる。
【0074】
また、分析装置１００においては、出口開口３１ｂはノズル３１の面３１ｅに形成されており、放射線の照射中にノズル３１は捕集フィルタ１に近接しているため、捕集フィルタ１の捕集面１２における放射線の照射領域は、出口開口３１ｂに対応した大きさ及び形状を有する。また、分析装置１００においては、サンプルガスＧｓが排出される開口と放射線の出口となる開口とが出口開口３１ｂとして共通となっているので、捕集面１２における粒子状物質ＦＰの捕集領域と、捕集面１２における放射線の照射領域とが一致する。捕集面１２において粒子状物質ＦＰの捕集領域と放射線の照射領域とが一致することで、捕集面１２に捕集された粒子状物質ＦＰ全体に放射線を照射できる。この結果、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質をより正確に分析できる。
【0075】
さらに、検出器７の放射線の検出面７１は、捕集フィルタ１の捕集面１２の法線方向ＤＮに対して垂直に配置されている。これにより、捕集フィルタ１と検出器７の検出面７１との間の距離を短くできるので、検出面７１における放射線の照射領域の形状と、捕集フィルタ１の捕集面１２における放射線の照射領域の形状と、を一致させることができる。その結果、捕集面１２に捕集された粒子状物質ＦＰを通過した放射線全体を検出でき、粒子状物質ＦＰをより正確に分析できる。また、検出面７１と捕集フィルタ１との間の距離を短くできることで、捕集面１２に捕集された粒子状物質ＦＰを通過した放射線が検出器７で検出されるまでに大きく減衰することを防止できる。この結果、粒子状物質ＦＰをより正確に分析できる。
【0076】
（３－２）メンテナンス動作
次に、分析装置１００のメンテナンス動作を説明する。メンテナンスを行う際、演算部９１は、ノズル３１を吸引部３３から離間させる。ノズル３１を吸引部３３から離間させると、図３に示すように、凹部ＯＰに収納されていた遮蔽部材２１が、付勢部材２３の付勢力により凹部ＯＰから突出する。これにより、放射線源５から放射線が出力されていても、凹部ＯＰから突出した遮蔽部材２１が出口開口３１ｂから出てきた放射線を遮蔽するので、ノズル３１と吸引部３３との間から放射線が外部に漏れ出なくなる。この結果、メンテナンス作業を行う作業者等は放射線に被曝しない。
次に、分析装置１００のメンテナンス動作を説明する。メンテナンスを行う際、演算部９１は、ノズル３１を吸引部３３から離間させる。ノズル３１を吸引部３３から離間させると、図３に示すように、凹部ＯＰに収納されていた遮蔽部材２１が、付勢部材２３の付勢力により凹部ＯＰから突出する。これにより、放射線源５から放射線が出力されていても、凹部ＯＰから突出した遮蔽部材２１が出口開口３１ｂから出てきた放射線を遮蔽するので、ノズル３１と吸引部３３との間から放射線が外部に漏れ出なくなる。この結果、メンテナンス作業を行う作業者等は放射線に被曝しない。
【0077】
２．第２実施形態
上記の第１実施形態の遮蔽シャッタ２０においては、放射線を遮蔽する遮蔽部材２１は、付勢部材２３により、凹部ＯＰから突出し、又は、凹部ＯＰに収納可能とされていた。しかしながら、遮蔽シャッタ２０の構成は、必要に応じて遮蔽部材２１をノズル３１と吸引部３３との間に配置し又は配置しないようにできる構成であれば、第１実施形態で説明した構成に限られない。例えば、第２実施形態の遮蔽シャッタ２０’は、図６に示すように、遮蔽部材２１’と、ヒンジ部２３’と、を有する。図６は、第２実施形態の遮蔽シャッタの構成を示す図である。
上記の第１実施形態の遮蔽シャッタ２０においては、放射線を遮蔽する遮蔽部材２１は、付勢部材２３により、凹部ＯＰから突出し、又は、凹部ＯＰに収納可能とされていた。しかしながら、遮蔽シャッタ２０の構成は、必要に応じて遮蔽部材２１をノズル３１と吸引部３３との間に配置し又は配置しないようにできる構成であれば、第１実施形態で説明した構成に限られない。例えば、第２実施形態の遮蔽シャッタ２０’は、図６に示すように、遮蔽部材２１’と、ヒンジ部２３’と、を有する。図６は、第２実施形態の遮蔽シャッタの構成を示す図である。
【0078】
遮蔽部材２１’は、ノズル３１と吸引部３３との間の隙間に配置されて、放射線源５からの放射線を遮蔽する部材である。遮蔽部材２１’は、例えば、アルミニウムなどの金属の板状部材である。本実施形態においては、遮蔽部材２１’は、ノズル３１の捕集フィルタ１と対向する側（すなわち、面３１ｅ）から捕集フィルタ１の配置方向に延びるよう配置されている。
【0079】
ヒンジ部２３’は、遮蔽部材２１’を回動可能に支持する。例えば、ヒンジ部２３’は、固定部材２５’を介して、ノズル３１の面３１ｅに対して垂直であり、線源設置空間３１ｃが設けられた側とは反対側の面３１ｆに固定される。
【0080】
上記の構成を有する遮蔽シャッタ２０’においては、ノズル３１を吸引部３３から離間させたときに、図７に示すように、遮蔽部材２１’が、ノズル３１と吸引部３３との間の空間に蓋をする。これにより、放射線源５から放射線が出力されていても、遮蔽部材２１’が出口開口３１ｂから出てきた放射線を遮蔽するので、ノズル３１と吸引部３３との間から放射線が外部に漏れ出なくなる。この結果、メンテナンス作業を行う作業者等は放射線に被曝しない。図７は、ノズルを吸引部から離間させたときの遮蔽シャッタの状態を示す図である。
【0081】
また、上記の構成を有する遮蔽シャッタ２０’は、電気的な機構を用いない簡易な構成により、遮蔽部材２１’の位置を必要に応じて変更できる。具体的には、例えば、捕集フィルタ１の交換などノズル３１と吸引部３３との間に空間を設ける必要がある場合には、図８に示すように、遮蔽部材２１’を回動させることで、遮蔽部材２１’と吸引部３３との間に空間を形成できる。図８は、遮蔽部材を外方向に回動させた状態を示す図である。
【0082】
なお、遮蔽部材２１’は、図８に示すように外方向に回動するだけでなく、図９に示すように内方向に回動可能となっていてもよい。図９は、遮蔽部材を内方向に回動させた状態を示す図である。例えば、捕集フィルタ１をノズル３１と吸引部３３との間から除去する場合には、遮蔽部材２１’を外方向に回動させて、ノズル３１と吸引部３３との間に空間を形成できる。一方、捕集フィルタ１をノズル３１と吸引部３３との間に挿入する場合には、遮蔽部材２１’を内方向に回動させて、遮蔽部材２１’と吸引部３３との間に空間を形成できる。
【0083】
なお、遮蔽部材２１’及びヒンジ部２３’は、ノズル３１以外の任意の箇所に固定できる。例えば、ノズル３１側に配置された分析装置１００の他の部材に固定できる。また、遮蔽部材２１’及びヒンジ部２３’を、吸引部３３側に配置することもできる。ヒンジ部２３’は、固定部材２５’を介してでなく、直接ノズル３１（及び他の箇所）に固定されてもよい。
【0084】
３．第３実施形態
（１）概略
上記の分析装置１００により粒子状物質ＦＰを分析する場合、放射線源５から照射された放射線は、粒子状物質ＦＰとだけ相互作用するだけでなく、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質以外の他の物質とも相互作用する可能性がある。つまり、粒子状物質ＦＰを通過した後の放射線は、粒子状物質ＦＰ以外の物質の影響も受けている可能性がある。このように、放射線が粒子状物質ＦＰ以外の物質の影響も受けており、この放射線に基づいて粒子状物質ＦＰを分析すると、正確な粒子状物質ＦＰの分析ができなくなる可能性がある。
（１）概略
上記の分析装置１００により粒子状物質ＦＰを分析する場合、放射線源５から照射された放射線は、粒子状物質ＦＰとだけ相互作用するだけでなく、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質以外の他の物質とも相互作用する可能性がある。つまり、粒子状物質ＦＰを通過した後の放射線は、粒子状物質ＦＰ以外の物質の影響も受けている可能性がある。このように、放射線が粒子状物質ＦＰ以外の物質の影響も受けており、この放射線に基づいて粒子状物質ＦＰを分析すると、正確な粒子状物質ＦＰの分析ができなくなる可能性がある。
【0085】
サンプルガスＧｓに含まれる放射線と相互作用する物質としては、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、水分（Ｈ２Ｏ）がある。例えば、各種燃焼プロセスで発生するガスは、１０～２５ｖｏｌ％（容量％）の二酸化炭素と、１００～数千ｐｐｍのオーダーのその他の物質と、を含んでいる。また、セメント製造プロセスで発生するガスは、約１００ｖｏｌ％の二酸化炭素と、数千ｐｐｍオーダーのその他の物質と、を含んでいる。以下の説明では、粒子状物質ＦＰ以外の放射線と相互作用する物質を、影響物質と呼ぶ。
【0086】
そこで、第３実施形態では、分析装置１００を用いて粒子状物質ＦＰを分析する場合に、検出器７により検出された放射線の検出結果だけでなく、放射線と相互作用する影響物質に関する情報も考慮して、粒子状物質ＦＰを分析する。この目的のため、第３実施形態では、分析装置１００に、影響物質に関する情報を提供する分析システム３００を構築する。
【0087】
上記のように、各種プロセスにおいては、特に二酸化炭素（ＣＯ２）の含有量が多い。従って、粒子状物質ＦＰの分析においては、特に二酸化炭素の影響を考慮することが好ましい。
【0088】
（２）第３実施形態の分析システム３００の構成
具体的には、図１０に示すように、第３実施形態の分析システム３００は、上記の第１実施形態、第２実施形態で説明した分析装置１００と、サンプリングプローブ１０１と、取得部１０２と、を備える。図１０は、第３実施形態の分析システム３００の構成を示す図である。
具体的には、図１０に示すように、第３実施形態の分析システム３００は、上記の第１実施形態、第２実施形態で説明した分析装置１００と、サンプリングプローブ１０１と、取得部１０２と、を備える。図１０は、第３実施形態の分析システム３００の構成を示す図である。
【0089】
サンプリングプローブ１０１は、サンプルガスＧｓが流れる流路ＦＬ（例えば、煙道）の側壁の所定位置に固定され、流路ＦＬからサンプルガスＧｓをサンプリングする。サンプリングプローブ１０１は、分析装置１００の吸引ポンプ３５によるガスの吸引量などにより決定される流量のサンプルガスＧｓを流路ＦＬからサンプリングする。サンプリングプローブ１０１でサンプルされたサンプルガスＧｓは、第１ガスラインＬ１を通って、分析装置１００に導入される。
【0090】
なお、流路ＦＬを流れるサンプルガスＧｓには、高濃度の粒子状物質ＦＰが含まれる場合がある。このような場合には、第１ガスラインＬ１に、流路ＦＬからサンプリングしたサンプルガスＧｓを希釈する希釈器が設けられてもよい。これにより、分析装置１００のノズル３１（の内部のガス流路３１ａ、出口開口３１ｂなど）が汚染する、及び／又は、捕集フィルタ１の目詰まりの発生の可能性を低減できる。
【0091】
取得部１０２は、第１ガスラインＬ１に接続される。取得部１０２は、第１ガスラインＬ１を流れるサンプルガスＧｓに含まれる影響物質に関する情報を取得する。取得部１０２により取得された情報は、分析装置１００に出力され、粒子状物質ＦＰの分析に用いられる。サンプルガスＳＧに含まれる影響物質に関する情報は、影響物質に関する情報であればよい。当該情報は、例えば、影響物質の種類（例えば、物質名に関する情報、化学式など）、影響物質の特性、影響物質の特性値、サンプルガスＳＧにおける影響物質の含有量（例えば、濃度）などの少なくとも１つを含む。取得部１０２は、例えば、サンプルガスＧｓに含まれる影響物質の濃度を上記情報として取得するセンサ、ガス分析装置などである。
【0092】
なお、取得部１０２は、流路ＦＬの側壁に設けられ、流路ＦＬを流れるサンプルガスＧｓに含まれる影響物質に関する情報を取得してもよい。また、特に水分の含有量（すなわち湿度）を取得する取得部１０２は、分析装置１００内に設けられてもよい。
【0093】
（３）第３実施形態の分析システムにおける粒子状物質の分析動作
以下、図１１を用いて、上記の構成を有する分析システム３００を用いた粒子状物質ＦＰの分析動作を説明する。図１１は、第３実施形態の分析システム３００を用いた粒子状物質の分析動作を示すフローチャートである。まず、捕集フィルタ１の法線方向ＤＮにサンプルガスＧｓを流すことでサンプルガスＧｓを捕集面１２に通過させて、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰを捕集フィルタ１の捕集面１２に捕集させる（ステップＳ１）。
以下、図１１を用いて、上記の構成を有する分析システム３００を用いた粒子状物質ＦＰの分析動作を説明する。図１１は、第３実施形態の分析システム３００を用いた粒子状物質の分析動作を示すフローチャートである。まず、捕集フィルタ１の法線方向ＤＮにサンプルガスＧｓを流すことでサンプルガスＧｓを捕集面１２に通過させて、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰを捕集フィルタ１の捕集面１２に捕集させる（ステップＳ１）。
【0094】
粒子状物質ＦＰを捕集フィルタ１の捕集面１２に捕集させている間に、演算部９１は、放射線源５から出力される放射線を、捕集面１２に捕集された粒子状物質ＦＰに照射させる（ステップＳ２）。放射線源５から出力された放射線は、線源設置空間３１ｃの延長方向に進み、その後、ガス流路３１ａを通り出口開口３１ｂから出て捕集面１２に捕集された粒子状物質ＦＰ及び捕集フィルタ１を通過後、検出器７の検出面７１に入射し、検出器７により検出される。すなわち、放射線源５から出力された放射線は、粒子状物質ＦＰ（と捕集フィルタ１）と相互作用し（粒子状物質ＦＰにより吸収され）、また、放射線源５から検出器７までの放射線の伝搬空間に存在する影響物質と相互作用し（例えば、影響物質により吸収され）、検出器７により検出される。
【0095】
粒子状物質ＦＰを捕集フィルタ１に捕集させている間、演算部９１は、所定の時間毎に、放射線の検出結果を検出器７から取得する（ステップＳ３）。例えば、演算部９１は、１秒間に検出器７にて検出された放射線のカウント値を１秒ごとに取得する。
【0096】
また、演算部９１は、放射線の検出結果を取得したときにサンプルガスＧｓに含まれる影響物質に関する情報を、取得部１０２から取得する（ステップＳ４）。
【0097】
次に、演算部９１は、ステップＳ３で取得した放射線の検出結果と、ステップＳ４で取得した影響物質に関する情報と、に基づいて、捕集フィルタ１に捕集された粒子状物質ＦＰを分析する（ステップＳ５）。放射線源５がβ線源の場合、具体的には、演算部９１は、ステップＳ３で取得した放射線の検出結果と、ステップＳ４で取得した影響物質に関する情報と、に基づいて、サンプルガスＧｓに含まれる粒子状物質ＦＰの質量濃度を算出する。
【0098】
具体的には、図１２に示すフローチャートに従って、粒子状物質ＦＰを分析できる。図１２は、粒子状物質ＦＰの分析方法の詳細を示すフローチャートである。この方法では、演算部９１は、放射線の検出結果を影響物質に関する情報に基づいて補正し、補正した検出結果に基づいて粒子状物質ＦＰを分析する。
【0099】
まず、演算部９１は、検出器７により検出された放射線の検出結果を、影響物質に関する情報に基づいて補正して補正後検出結果を算出する（ステップＳ５１）。例えば、放射線の検出結果を、１秒間に検出器７にて検出された放射線のカウント値とした場合には、演算部９１は、以下の数１で示される式を用いて補正後検出結果を算出できる。
【数1】
【0100】
上記の数１において、Ｉは、検出器７にて検出された放射線のカウント値である。Ｉｓは、補正後検出結果である。μは吸収係数、ρｓは標準密度、Ｔｓは標準温度、Ｐｓは標準圧力である。ρｓ（標準密度）、Ｔｓ（標準温度）、Ｐｓ（標準圧力）は、予め決められた定数とできる。また、Ｓは捕集スポット径、ＶＵはサンプルガスＧｓが流れる箇所の上流側の容積、ＰＵはサンプルガスＧｓが流れる箇所の上流側の圧力、ＶＬはサンプルガスＧｓが流れる箇所の下流側の容積、ＰＬはサンプルガスＧｓが流れる箇所の下流側の圧力、ＴＦは保持部材５１の温度である。Ｓ（捕集スポット径）、ＶＵ（上流側の容積）、ＰＵ（上流側の圧力）、ＶＬ（下流側の容積）、ＰＬ（下流側の圧力）、ＴＦ（サンプルガスＧｓの温度）は、分析装置１００の寸法等に応じて決定される定数とできる。
【0101】
数１に含まれるパラメータのうち、吸収係数（μ）が、サンプルガスＧｓに含まれる影響物質に関する情報（例えば、サンプルガスＧｓにおける影響物質の含有量（濃度））に依存するパラメータである。従って、補正後検出結果（数１のＩｓ）を算出するときに、演算部９１は、吸収係数（μ）として、ステップＳ４で取得した影響物質に関する情報に応じた値を用いる。取得した影響物質に関する情報に応じた吸収係数は、例えば、既知の濃度の影響物質を含むサンプルガスＧｓを流したときに実測された実測結果に基づいて、及び／又は、シミュレーション等の実行結果に基づいて決定できる。
【0102】
補正後検出結果を算出後、演算部９１は、補正後検出結果に基づいて、粒子状物質ＦＰを分析する（ステップＳ５２）。具体的には、演算部９１は、補正後検出結果（補正後のカウント値）から、粒子状物質ＦＰの質量濃度を算出する。演算部９１は、例えば、粒子状物質ＦＰの分析を開始してから所定の時間（ｔ秒とする）経過後の粒子状物質ＦＰの捕集量を、以下の数２を用いて算出し、この捕集量をサンプルガスＧｓのｔ秒までの総流量で除算することで、粒子状物質ＦＰの質量濃度を算出できる。
【数2】
【0103】
上記の数２において、Ｍは分析開始からｔ秒経過後に捕集フィルタ１に捕集された粒子状物質の捕集量である。Ｉｓ（０）は分析開始直後の補正後検出結果であり、Ｉｓ（ｔ）は分析開始からｔ秒経過後の補正後検出結果である。μは吸収係数、ｋはスケール係数、Ｓは捕集スポット径である。数２の吸収係数（μ）は、影響物質に関する情報には依存しない（すなわち、影響物質に影響を受けない）定数である。また、ｋ（スケール係数）、Ｓ（捕集スポット径）も定数とできる。
【0104】
その他、演算部９１は、上記の捕集量を分析開始から所定の時間毎（例えば、１秒毎）に算出し、この捕集量から単位時間（例えば、１秒間）あたりの捕集量の増加量を算出し、この捕集量の増加量を累積加算することで、分析開始から長い時間（例えば、１時間）経過後の最終的な捕集量を算出してもよい。
【0105】
上記のように、各種プロセスで発生するサンプルガスＳＧには、特に二酸化炭素（ＣＯ２）が多く含まれる。従って、粒子状物質ＦＰを通過した放射線の検出結果を、特に、サンプルガスＧｓに含まれる二酸化炭素に関する情報（例えば、サンプルガスＧｓにおける二酸化炭素の濃度）に基づいて補正して補正後検出結果を算出することが好ましい。これにより、粒子状物質ＦＰの分析結果に対して大きな影響を及ぼす二酸化炭素の影響を低減して、より正確な粒子状物質ＦＰの分析結果を得られる。
【0106】
その他、演算部９１は、図１３に示すフローチャートに従って、粒子状物質ＦＰを分析することもできる。図１３は、粒子状物質ＦＰの他の分析方法の詳細を示すフローチャートである。この方法では、演算部９１は、放射線の検出結果に基づいて粒子状物質ＦＰを分析し、この分析結果を影響物質に関する情報に基づいて補正する。
【0107】
まず、演算部９１は、検出器７により検出された放射線の検出結果に基づいて、粒子状物質ＦＰを分析して補正前分析結果を取得する（ステップＳ５１’）。具体的には、演算部９１は、上記の数１と数２を用いて、第１実施形態で説明したのと同様の方法で、放射線の検出結果から粒子状物質ＦＰの分析結果（質量濃度）を算出する。ここでは、数１の吸収係数（μ）として、影響物質には依存しない定数を用いる。
【0108】
次に、演算部９１は、ステップＳ５１’で算出した補正前分析結果を、影響物質に関する情報に基づいて補正する（ステップＳ５２’）。例えば、粒子状物質ＦＰの分析結果を質量濃度とする場合には、以下のようにして補正前の質量濃度を補正できる。まず、演算部９１は、サンプルガスＧｓに影響物質が含まれている場合に得られる放射線の検出結果（放射線のカウント値）を影響物質に関する情報（例えば、影響物質の濃度など）に基づいて算出し、この検出結果から、影響物質の影響に相当する粒子状物質ＦＰの質量濃度を算出する。
【0109】
影響物質が含まれている場合の放射線の検出結果（放射線のカウント値）は、例えば、既知の濃度の影響物質を含むサンプルガスＧｓを流したときに実測された実測結果に基づいて、及び／又は、シミュレーション等の実行結果に基づいて決定できる。
【0110】
その後、演算部９１は、ステップＳ５１’で算出した補正前の質量濃度から、上記のように算出した影響物質の影響に相当する粒子状物質ＦＰの質量濃度を差し引くことで、影響物質の影響を低減した粒子状物質ＦＰの質量濃度（分析結果）を算出できる。
【0111】
上記のように、分析システム３００では、放射線と相互作用する影響物質に関する情報を取得し、粒子状物質ＦＰと相互作用することで生じた放射線だけでなく、影響物質に関する情報も考慮して粒子状物質ＦＰを分析している。これにより、放射線の検出結果を用いた粒子状物質ＦＰの分析結果に対する影響物質の影響を低減することができる。この結果、より正確な粒子状物質の分析結果を得られる。
【0112】
上記のように、各種プロセスで発生するサンプルガスＳＧには、特に二酸化炭素（ＣＯ２）が多く含まれる。従って、上記の補正前分析結果を、特に、サンプルガスＧｓに含まれる二酸化炭素に関する情報（例えば、サンプルガスＧｓにおける二酸化炭素の濃度）に基づいて補正して最終的な分析結果を得ることが好ましい。これにより、粒子状物質ＦＰの分析結果に対して大きな影響を及ぼす二酸化炭素の影響を低減して、より正確な粒子状物質ＦＰの分析結果を得られる。
【0113】
４．他の実施形態
以上、本発明の一又は複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
以上、本発明の一又は複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
【0114】
（Ａ）分析装置１００は、粒子状物質ＦＰに関する他の分析を実行する機能を有してもよい。例えば、分析装置１００は、粒子状物質ＦＰから発生する蛍光Ｘ線に基づいて、粒子状物質ＦＰに含まれる元素の特定と当該元素の含有量とを分析可能であってもよい。この場合、分析装置１００は、粒子状物質ＦＰにＸ線を照射する線源と、粒子状物質ＦＰから発生する蛍光Ｘ線を検出する検出器と、をさらに備えてもよい。
【0115】
または、分析装置１００は、粒子状物質ＦＰに照射するＸ線の線源を別途設けることなく、粒子状物質ＦＰに放射線源５からの放射線を照射することで発生する蛍光Ｘ線を検出するようにしてもよい。
【0116】
（Ｂ）上記の分析装置１００の分析部９が出力する分析結果に基づいて、他の装置の制御を行ってもよい。例えば、ごみ焼却設備にて発生する粒子状物質ＦＰを分析対象とした場合に、粒子状物質ＦＰに有害な物質が含まれているか否かを分析結果として出力し、この分析結果が出力されたときに、ごみ焼却設備の所定の装置を動作させるようにしてもよい。
【0117】
（Ｃ）上記の分析装置１００と他の分析装置（例えば、ガス分析装置）とを組み合わせて、分析対象についてより詳細な分析を行うためのシステムを構築できる。
【0118】
（Ｄ）上記の分析装置１００では、吸引部３３の吸引により、サンプルガスＧｓを捕集フィルタ１の捕集面１２を通過させていた。しかしこれに限られず、サンプルガスＧｓを捕集面１２に押し込む（すなわち、所定の圧力でサンプルガスＧｓを捕集面１２に吹き付ける）ことにより、粒子状物質ＦＰを捕集面１２に捕集するようにしてもよい。この場合、吸引部３３を省略してもよい。
【0119】
（Ｅ）上記の分析装置１００では、放射線源５はノズル３１の内部の線源設置空間３１ｃに設けられていたが、これに限られない。放射線源５は、ノズル３１の外部において、捕集面１２の法線方向ＤＮに対して傾斜した位置に設けられてもよい。
【0120】
（Ｆ）放射線源５は、β線源に限られず、粒子状物質ＦＰの分析事項等に応じて、γ線源、Ｘ線源などの他の放射線源を用いることができる。
【0121】
５．実施形態の特徴
上記実施形態は下記のようにも説明できる。
（１）分析装置（例えば、分析装置１００）は、捕集フィルタ（例えば、捕集フィルタ１）と、ノズル（例えば、ノズル３１）と、放射線源（例えば、放射線源５）と、検出器（例えば、検出器７）を備える。捕集フィルタは、粒子状物質（例えば、粒子状物質ＦＰ）を捕集するための捕集面（例えば、捕集面１２）を有する。ノズルは、サンプルガス（例えば、サンプルガスＧｓ）を捕集面に通過させて捕集面に粒子状物質を捕集させる。放射線源は、捕集面の法線方向（例えば、法線方向ＤＮ）に対して傾斜した位置に設けられ、捕集面に捕集された粒子状物質に照射する放射線を出力する。検出器は、粒子状物質に放射線を照射することで発生した放射線を検出する。
上記実施形態は下記のようにも説明できる。
（１）分析装置（例えば、分析装置１００）は、捕集フィルタ（例えば、捕集フィルタ１）と、ノズル（例えば、ノズル３１）と、放射線源（例えば、放射線源５）と、検出器（例えば、検出器７）を備える。捕集フィルタは、粒子状物質（例えば、粒子状物質ＦＰ）を捕集するための捕集面（例えば、捕集面１２）を有する。ノズルは、サンプルガス（例えば、サンプルガスＧｓ）を捕集面に通過させて捕集面に粒子状物質を捕集させる。放射線源は、捕集面の法線方向（例えば、法線方向ＤＮ）に対して傾斜した位置に設けられ、捕集面に捕集された粒子状物質に照射する放射線を出力する。検出器は、粒子状物質に放射線を照射することで発生した放射線を検出する。
【0122】
上記の分析装置において、ノズルは、ガス流路（例えば、ガス流路３１ａ）を有する。ガス流路は、捕集面の法線方向に延び、捕集面に通過させるサンプルガスが流れる流路である。
【0123】
上記の分析装置では、サンプルガスが流れるガス流路が捕集面の法線方向と平行である一方、放射線源が捕集面の法線方向に対して傾斜した位置に設けられる。これにより、放射線源がガス流路と重複しないので、放射線源がサンプルガスの流れを妨げない。放射線源がサンプルガスの流れを妨げない（つまり、放射線源とガス流路とが重複しない）ことで、捕集フィルタの捕集面全体にサンプルガスを均一に通過できる。この結果、捕集フィルタの捕集面に粒子状物質をむらなく均一に捕集できる。
【0124】
（２）上記（１）の分析装置において、ノズルの内部には、放射線源が設けられる線源設置空間（例えば、線源設置空間３１ｃ）が形成されてもよい。これにより、ノズルの内部に放射線源を設置できるので、捕集フィルタの捕集面に近い位置から放射線を出力できる。
【0125】
（３）上記（１）又は（２）の分析装置において、ノズルは、放射線源から出力された放射線及びサンプルガスの出口である出口開口（例えば、出口開口３１ｂ）を有してもよい。これにより、サンプルガスの出口と放射線の出口とが出口開口で共通できるので、捕集面における粒子状物質の捕集領域と放射線の照射領域とを一致させることができる。この結果、捕集された粒子状物質全体に放射線を照射できるので、サンプルガスに含まれる粒子状物質をより正確に分析できる。
【0126】
（４）上記（３）の分析装置において、出口開口は、ガス流路と線源設置空間とが合流する合流部分（例えば、合流部分３１ｄ）を含むように、捕集フィルタの捕集面と対向し捕集面の法線方向に対して垂直となっているノズルの面（例えば、面３１ｅ）上に形成されてもよい。線源設置空間は、放射線源が設けられる空間である。これにより、粒子状物質の捕集領域と放射線の照射領域とを一致させることができる。
【0127】
（５）上記（１）～（４）のいずれかの分析装置は、遮蔽シャッタ（例えば、遮蔽シャッタ２０、２０’）をさらに備えてもよい。遮蔽シャッタは、放射線源から照射される放射線が外部に漏れないように遮蔽する。これにより、放射線が不必要に外部に漏れ出なくなるので、分析装置のメンテナンス時などに、作業者等が放射線に被曝しない。
【0128】
（６）上記（５）の分析装置において、遮蔽シャッタは、遮蔽部材（例えば、遮蔽部材２１’）と、ヒンジ部（例えば、ヒンジ部２３’）と、を有してもよい。遮蔽部材は、放射線源からの放射線を遮蔽する。ヒンジ部は、遮蔽部材を回動可能に支持する。これにより、電気的な機構を用いない簡易な構成により、遮蔽部材の位置を必要に応じて変更できる。
【0129】
（７）上記（５）の分析装置は、吸引部（例えば、吸引部３３）をさらに備えてもよい。吸引部は、捕集フィルタを挟んでノズルと対向するように設けられ、捕集フィルタを通過後のサンプルガスを吸引する。この場合、遮蔽シャッタは、遮蔽部材（例えば、遮蔽部材２１）と、付勢部材（例えば、付勢部材２３）と、を有してもよい。遮蔽部材は、放射線源から照射される放射線を遮蔽する。付勢部材は、遮蔽部材を吸引部とノズルとの間の空間に突出させるよう付勢する。これにより、例えば、ノズルと吸引部との間に隙間が空いて放射線が外部に漏れる場合に、電気的な機構を用いない簡易な構成により、遮蔽部材をノズルと吸引部との間の隙間に突出させることができる。
【0130】
（８）上記（１）～（７）のいずれかの分析装置において、検出器の放射線の検出面（例えば、検出面７１）は、捕集フィルタの捕集面の法線方向に対して垂直に配置されてもよい。捕集フィルタと検出器の検出面との間の距離を短くできるので、検出面における放射線の照射領域の形状と、捕集フィルタの捕集面における放射線の照射領域の形状と、を一致させることができる。その結果、捕集面に捕集された粒子状物質を通過した放射線全体を検出でき、粒子状物質をより正確に分析できる。また、検出面と捕集フィルタとの間の距離を短くできることで、捕集面に捕集された粒子状物質を通過した放射線が検出器で検出されるまでに大きく減衰することを防止できる。この結果、粒子状物質をより正確に分析できる。
【0131】
（９）上記（１）～（８）のいずれかの分析装置において、放射線源からの放射線の照射方向は、捕集フィルタの捕集面に対して２０°～７０°の角度で傾斜していてもよい。これにより、放射線源がガス流路と重複することを回避しつつ、捕集面に捕集された粒子状物質に十分な放射線が照射されなくなることを防止できる。
【0132】
（１０）上記（１）～（９）のいずれかの分析装置において、放射線源は、β線を出力するβ線源であってもよい。これにより、β線を用いた粒子状物質の分析を実行できる。
【0133】
（１１）上記（１）～（１０）のいずれかの分析装置において、ガス流路は重力方向に延びてもよい。これにより、粒子状物質がガス流路に堆積せず、より多くの粒子状物質を捕集フィルタの捕集面に捕集できるので、粒子状物質の分析精度を向上できる。
【0134】
（１２）粒子状物質の分析方法は、以下のステップを有する。
◎粒子状物質を捕集するための捕集面を有する捕集フィルタの法線方向にサンプルガスを流すことで、サンプルガスを捕集面に通過させて捕集面に粒子状物質を捕集させるステップ。
◎法線方向に対して傾斜した位置から捕集面に捕集された粒子状物質に放射線を照射するステップ。
◎粒子状物質に放射線を照射することで発生した放射線を検出するステップ。
◎粒子状物質を捕集するための捕集面を有する捕集フィルタの法線方向にサンプルガスを流すことで、サンプルガスを捕集面に通過させて捕集面に粒子状物質を捕集させるステップ。
◎法線方向に対して傾斜した位置から捕集面に捕集された粒子状物質に放射線を照射するステップ。
◎粒子状物質に放射線を照射することで発生した放射線を検出するステップ。
【0135】
上記の分析方法では、サンプルガスが流れる方向が捕集面の法線方向と平行である一方、放射線の照射方向が捕集面の法線方向に対して傾斜している。これにより、放射線を照射する部材（すなわち、放射線源）がサンプルガスの流れを妨げなくなる。また、放射線源がサンプルガスの流れを妨げないことで、捕集フィルタの捕集面全体にサンプルガスを均一に通過できる。この結果、捕集フィルタ上の捕集面に粒子状物質をむらなく均一に捕集できる。
【産業上の利用可能性】
【0136】
本発明は、粒子状物質を分析する分析装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【0137】
１００ ：分析装置
１ ：捕集フィルタ
１１ａ ：巻き取りリール
１１ｂ ：送り出しリール
１２ ：捕集面
ＤＮ ：法線方向
３ ：捕集装置
３１ ：ノズル
３１ａ ：ガス流路
３１ｂ ：出口開口
３１ｃ ：線源設置空間
３１ｄ ：合流部分
３３ ：吸引部
３３ａ ：開口
ＯＰ ：凹部
３５ ：吸引ポンプ
５ ：放射線源
７ ：検出器
７１ ：検出面
９ ：分析部
９１ ：演算部
９３ ：表示部
２０、２０’ ：遮蔽シャッタ
２１ ：遮蔽部材
２１ａ ：ストッパ部材
２１ｂ ：シャフト
２３ ：付勢部材
２１’ ：遮蔽部材
２３’ ：ヒンジ部
２５’ ：固定部材
ＦＰ ：粒子状物質
Ｇｓ ：サンプルガス
３００ ：分析システム
１０１ ：サンプリングプローブ
１０２ ：取得部
１ ：捕集フィルタ
１１ａ ：巻き取りリール
１１ｂ ：送り出しリール
１２ ：捕集面
ＤＮ ：法線方向
３ ：捕集装置
３１ ：ノズル
３１ａ ：ガス流路
３１ｂ ：出口開口
３１ｃ ：線源設置空間
３１ｄ ：合流部分
３３ ：吸引部
３３ａ ：開口
ＯＰ ：凹部
３５ ：吸引ポンプ
５ ：放射線源
７ ：検出器
７１ ：検出面
９ ：分析部
９１ ：演算部
９３ ：表示部
２０、２０’ ：遮蔽シャッタ
２１ ：遮蔽部材
２１ａ ：ストッパ部材
２１ｂ ：シャフト
２３ ：付勢部材
２１’ ：遮蔽部材
２３’ ：ヒンジ部
２５’ ：固定部材
ＦＰ ：粒子状物質
Ｇｓ ：サンプルガス
３００ ：分析システム
１０１ ：サンプリングプローブ
１０２ ：取得部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】