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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-21
(45)【発行日】2023-09-29
(54)【発明の名称】質量分析システム
(51)【国際特許分類】
G01N 27/62 20210101AFI20230922BHJP
H01J 49/26 20060101ALI20230922BHJP
G01N 27/64 20060101ALN20230922BHJP
【ＦＩ】
G01N27/62 D
H01J49/26
G01N27/64 B
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2019227397
(22)【出願日】2019-12-17
(65)【公開番号】P2021096158
(43)【公開日】2021-06-24
【審査請求日】2022-10-27
(73)【特許権者】
【識別番号】302031454
【氏名又は名称】東海電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100140796
【弁理士】
【氏名又は名称】原口 貴志
(72)【発明者】
【氏名】佐伯 拓也
(72)【発明者】
【氏名】都築 伴三
【審査官】横尾 雅一
(56)【参考文献】
【文献】特開平０４－１１０６５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０３２６４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０９０６５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３０６１０６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１０５０８６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２７／６０ － Ｇ０１Ｎ ２７／７０
Ｇ０１Ｎ ２７／９２
Ｈ０１Ｊ ４０／００ － Ｈ０１Ｊ ４９／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
サンプルガスの成分のガスである成分ガスをイオン化して質量を分析する質量分析システムであって、前記質量分析システムによる前記サンプルガスに対する測定を制御する測定制御部と、
前記サンプルガスに対する前記測定で検知された前記成分ガスの質量の測定値の補正の基準のガスである基準ガスを決定する基準ガス決定部と、
前記補正を実行する測定値補正部と
を備え、
前記測定制御部は、互いに異なるエネルギーによって前記成分ガスをイオン化する複数の前記測定を実行し、
前記基準ガス決定部は、前記測定値が、前記基準ガスの候補である基準ガス候補の質量の理想値を含む特定の質量の範囲内に存在し、前記複数の測定のいずれで前記成分ガスが検知されたかを示す検知状況情報に基づいた、前記複数の測定のうち前記成分ガスが検知された測定が、前記複数の測定のうちこの基準ガス候補がイオン化される測定と一致する前記成分ガスを前記基準ガスとして決定し、
前記基準ガス決定部は、前記サンプルガスに対する前記測定で検知された複数の前記成分ガスから、互いに質量が異なる複数の前記基準ガスを決定し、
前記測定値補正部は、前記基準ガス決定部によって決定された複数の前記基準ガスの質量の前記理想値および前記測定値の関係に基づいて前記補正を実行することを特徴とする質量分析システム。
【請求項2】
前記成分ガスの種類を特定する成分種類特定部を備え、前記成分種類特定部は、前記成分ガスの候補である成分ガス候補の質量の前記理想値を示す成分ガス候補情報において、前記測定値補正部による前記補正の実行後の前記測定値と同一の前記理想値に対応付けられている複数の前記成分ガス候補が存在する場合に、前記複数の成分ガス候補のそれぞれのイオン化エネルギーと、前記検知状況情報とに基づいて、前記成分ガスが前記複数の成分ガス候補のいずれに該当するかを特定することを特徴とする請求項１に記載の質量分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、検知対象のガスの成分の質量を分析する質量分析システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来の質量分析システムとして、検知した質量の補正のために、本来の検知対象の物質に、質量が既知である基準物質を混ぜた上で、質量を分析するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１５－１２１５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来の質量分析システムにおいては、本来の検知対象の物質に基準物質を混ぜる作業が必要であるという問題がある。
【0005】
そこで、本発明は、利便性を向上することができる質量分析システム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】
【0006】
本発明の質量分析システムは、サンプルガスの成分のガスである成分ガスをイオン化して質量を分析する質量分析システムであって、前記質量分析システムによる測定を制御する測定制御部と、前記測定で検知された前記成分ガスの質量の測定値の補正の基準のガスである基準ガスを決定する基準ガス決定部と、前記補正を実行する測定値補正部とを備え、前記測定制御部は、互いに異なるエネルギーによって前記成分ガスをイオン化する複数の前記測定を実行し、前記基準ガス決定部は、前記測定値と、前記基準ガスの候補である基準ガス候補の質量の理想値と、前記複数の測定のいずれで前記成分ガスが検知されたかを示す検知状況情報とに基づいて、前記測定で検知された複数の前記成分ガスから、互いに質量が異なる複数の前記基準ガスを決定し、前記測定値補正部は、前記基準ガス決定部によって決定された複数の前記基準ガスの質量の前記理想値および前記測定値の関係に基づいて前記補正を実行することを特徴とする。
【0007】
この構成により、本発明の質量分析システムは、測定で検知された成分ガスの質量の測定値の補正の基準ガスとして、サンプルガスの成分ガス自体を使用するので、サンプルガスとは別のガスを補正のために使用する必要が無く、利便性を向上することができる。
【0008】
本発明の質量分析システムは、前記成分ガスの種類を特定する成分種類特定部を備え、前記成分種類特定部は、前記成分ガスの候補である成分ガス候補の質量の前記理想値を示す成分ガス候補情報において、前記測定値補正部による前記補正の実行後の前記測定値と同一の前記理想値に対応付けられている複数の前記成分ガス候補が存在する場合に、前記複数の成分ガス候補のそれぞれのイオン化エネルギーと、前記検知状況情報とに基づいて、前記成分ガスが前記複数の成分ガス候補のいずれに該当するかを特定しても良い。
【0009】
この構成により、本発明の質量分析システムは、補正の実行後の測定値と同一の理想値に対応付けられている複数の成分ガス候補が成分ガス候補情報に存在する場合に、複数の成分ガス候補のそれぞれのイオン化エネルギーと、検知状況情報とに基づいて、成分ガスが複数の成分ガス候補のいずれに該当するかを特定するので、成分ガスを特定する精度を向上することができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明の質量分析システムは、利便性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の一実施の形態に係る質量分析システムの構成図である。
【図4】（ａ）図１に示す質量分析システムによって測定される特定のサンプルガスの成分ガスのそれぞれの質量と、イオン化エネルギーとの対応関係を示す図である。 （ｂ）図４（ａ）に示すサンプルガスに対してコロナ放電測定によって得られたマススペクトルである。 （ｃ）図４（ａ）に示すサンプルガスに対して９．８ｅＶ測定によって得られたマススペクトルである。
【図10】（ａ）１つ目の基準ガスの質量の測定値が理想値より小さく、２つ目の基準ガスの質量の測定値が理想値より大きい場合の図７に示す質量補正処理の説明図である。 （ｂ）１つ目の基準ガスの質量の測定値が理想値より大きく、２つ目の基準ガスの質量の測定値も理想値より大きい場合の図７に示す質量補正処理の説明図である。 （ｃ）１つ目の基準ガスの質量の測定値が理想値より小さく、２つ目の基準ガスの質量の測定値も理想値より小さい場合の図７に示す質量補正処理の説明図である。 （ｄ）１つ目の基準ガスの質量の測定値が理想値より大きく、２つ目の基準ガスの質量の測定値が理想値より小さい場合の図７に示す質量補正処理の説明図である。
【図14】３種類のエネルギー発生部を備える場合の、本発明の一実施の形態に係る質量分析システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0013】
まず、本実施の形態に係る質量分析システムの構成について説明する。
【0014】
図１は、本実施の形態に係る質量分析システム１０の構成図である。
【0015】
図１に示すように、質量分析システム１０は、分析対象の気体であるサンプルガスの成分であるガス（以下「成分ガス」という。）をイオン化するイオン化部２０と、イオン化部２０によって生成されたイオンを質量によって分離するイオン分離部３０と、イオン分離部３０によって分離されたイオンを検出するイオン検出部４０と、質量分析システム１０の動作を制御するＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などのコンピューター５０とを備えている。
【0016】
イオン化部２０は、サンプルガスをイオン化するためのイオン化室２１が形成されている。イオン化室２１は、サンプルガスが導入されるサンプルガス導入口２１ａと、サンプルガスが排出されるサンプルガス排出口２１ｂと、サンプルガスの成分ガスのイオンが排出されるイオン排出口２１ｃとを備えている。イオン化室２１は、大気圧の中でサンプルガス導入口２１ａからサンプルガスが導入される。
【0017】
イオン化部２０は、イオン化室２１にサンプルガスを吸引するための吸引ポンプ２２を備えている。吸引ポンプ２２は、イオン化室２１のサンプルガス排出口２１ｂを介してイオン化室２１内からサンプルガスを吸引し、吸引したサンプルガスをイオン化室２１外に排出する。
【0018】
イオン化部２０は、例えば１５ｅＶなど、１２ｅＶ以上のエネルギーを発生させるエネルギー発生部としてのコロナ放電部２３ａと、９．８ｅＶのエネルギーを発生させるエネルギー発生部としてのＵＶランプ（以下「ＵＶランプ（９．８ｅＶ）」という。）２３ｂとを備えている。コロナ放電部２３ａおよびＵＶランプ（９．８ｅＶ）２３ｂは、イオン化室２１内に配置されている。
【0019】
なお、以下において、サンプルガスの成分ガスをコロナ放電部２３ａによってイオン化した場合の測定を、コロナ放電測定という。また、サンプルガスの成分ガスをＵＶランプ（９．８ｅＶ）２３ｂによってイオン化した場合の測定を、９．８ｅＶ測定という。
【0020】
イオン化部２０は、使用するエネルギー発生部を切り替える切替制御部２４を備えている。
【0021】
イオン分離部３０は、イオン化室２１のイオン排出口２１ｃからイオンが導入されるチャンバー３１が形成されている。
【0022】
イオン分離部３０は、チャンバー３１内を真空にする真空ポンプ３２を備えている。真空ポンプ３２は、チャンバー３１内からガスを吸引し、吸引したガスをチャンバー３１外に排出する。
【0023】
イオン分離部３０は、イオン化室２１のイオン排出口２１ｃを介してイオン化室２１内からチャンバー３１内にイオンを引き出し、引き出したイオンを加速する引き出し電極３３と、引き出し電極３３に電力を供給し、引き出し電極３３に供給する電力の電圧を変更可能な電源３４と、電源３４の電圧を連続的に走査するスキャニング電圧制御部３５とを備えている。引き出し電極３３は、チャンバー３１内に配置されている。
【0024】
なお、質量分析システム１０による測定で検知された成分ガスの質量の測定値は、理想値からのずれが生じるので、補正される必要がある。このずれの主な要因は、電源３４の電圧の設計上の理想値と、電源３４の実際の電圧の値とにずれが生じるからである。
【0025】
イオン分離部３０は、引き出し電極３３によって加速されたイオンの軌道を曲げるための磁界を発生させる磁石３６を備えている。磁石３６は、チャンバー３１内に配置されている。
【0026】
イオン検出部４０は、自身に入ったイオンの数を電流として検出するファラデーカップ４１を備えている。ファラデーカップ４１は、チャンバー３１内に配置されている。
【0027】
図２は、コンピューター５０のブロック図である。
【0028】
図２に示すように、コンピューター５０は、種々の操作が入力される例えばキーボード、マウスなどの操作デバイスである操作部５１と、種々の情報を表示する例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの表示デバイスである表示部５２と、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネットなどのネットワーク経由で、または、ネットワークを介さずに有線または無線によって直接に、外部の装置と通信を行う通信デバイスである通信部５３と、各種の情報を記憶する例えば半導体メモリー、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの不揮発性の記憶デバイスである記憶部５４と、コンピューター５０全体を制御する制御部５５とを備えている。
【0029】
記憶部５４は、サンプルガスの成分ガスの質量を分析するための質量分析プログラム５４ａを記憶している。質量分析プログラム５４ａは、例えば、コンピューター５０の製造段階でコンピューター５０にインストールされていても良いし、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリーなどの外部の記憶媒体からコンピューター５０に追加でインストールされても良いし、ネットワーク上からコンピューター５０に追加でインストールされても良い。
【0030】
記憶部５４は、サンプルガスの成分ガスの候補（以下「成分ガス候補」という。）の質量の理想値を示す成分ガス候補情報としての成分ガス候補辞書５４ｂを記憶している。
【0031】
図３は、成分ガス候補辞書５４ｂの一例を示す図である。
【0032】
図３に示すように、成分ガス候補辞書５４ｂは、ガスの質量（ｍ／ｚ）の理想値と、ガスの識別情報としてのＩＤと、イオン化部２０のいずれのエネルギー発生部によってイオン化されることが可能であるかを示すイオン化可能情報と、質量分析システム１０による測定で検知された成分ガスの質量の測定値の補正の基準のガス（以下「基準ガス」という。）の候補（以下「基準ガス候補」という。）であるかを示す基準ガス候補情報とを、成分ガス候補毎に示している。イオン化可能情報は、成分ガス候補のイオン化エネルギーと、各エネルギー発生部によって発生されるエネルギーとに基づいて生成されたものである。なお、図３に示す成分ガス候補辞書５４ｂは、一部の成分ガス候補の情報が省略して描かれているが、実際には、図示している成分ガス候補の他にも多くの成分ガス候補の情報を含んでいる。
【0033】
ここで、基準ガス候補について詳細に説明する。
【0034】
図４（ａ）は、質量分析システム１０によって測定される特定のサンプルガスの成分ガスのそれぞれの質量と、イオン化エネルギーとの対応関係を示す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すサンプルガスに対してコロナ放電測定によって得られたマススペクトルである。図４（ｃ）は、図４（ａ）に示すサンプルガスに対して９．８ｅＶ測定によって得られたマススペクトルである。
【0035】
図４（ａ）には、基準ガス候補の選定方法を説明するために、ＵＶランプ（９．８ｅＶ）２３ｂによって発生させられるエネルギーである９．８ｅＶのライン６１を示している。
【0036】
図４に示すように、イオン化エネルギーが９．８ｅＶ以下であるガスは、コロナ放電測定および９．８ｅＶ測定のいずれでも観測される。一方、イオン化エネルギーが９．８ｅＶより大きいガスは、コロナ放電測定および９．８ｅＶ測定のうちコロナ放電測定でのみ観測される。したがって、基準ガス候補は、イオン化エネルギーが、ＵＶランプ（９．８ｅＶ）２３ｂによって発生させられるエネルギーである９．８ｅＶより大きく、コロナ放電部２３ａによって発生させられるエネルギー以下であるガスから選定される。なお、ＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）ガスの全ての種類のうち、イオン化エネルギーが９．８ｅＶ以下であるガスの種類の割合は、約５０％である。ＶＯＣガスの全ての種類のうち、コロナ放電部２３ａによって発生させられるイオン化エネルギー以下であるガスの種類の割合は、約１００％である。
【0037】
質量の補正には基準ガスが少なくとも２つ必要であるので、基準ガス候補は、複数選定される必要がある。
【0038】
基準ガス候補は、基準ガス候補自身の質量を含む特定の質量の範囲内に、「イオン化エネルギーが、９．８ｅＶより大きく、コロナ放電部２３ａによって発生させられるエネルギー以下である他のガス」が存在しないものが、基準ガスの誤決定の可能性の低減の観点から好ましい。本実施の形態においては、そのような基準ガス候補が選定されている。ここで、特定の質量の範囲とは、対象の基準ガス候補の質量をｍとし、質量分析システム１０において検知される質量に関して、想定されている誤差を質量で表した最大値（以下「想定誤差質量最大値」という。）をａとしたとき、例えば、「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい範囲である。例えば、想定誤差質量最大値ａは、質量分析システム１０において検知可能な最大の質量が３００ｍ／ｚであり、質量分析システム１０において検知された質量に関して、想定されている誤差を割合で表した最大値が２％であるとすると、３００ｍ／ｚの２％である６ｍ／ｚである。
【0039】
例えば、図４に示すガスのうち、ガス６２、６３、６４、６５が基準ガス候補として選定される。ここで、ガス６２、６５は、それぞれ、Ｎ２、Ｃ２Ｃｌ３Ｆ３である。なお、基準ガス候補として選定されるガスは、例えばＯ２など、種々のガスが採用されることが可能である。
【0040】
なお、基準ガス候補は、例えば、質量分析システム１０の製造者によって設定される。基準ガス候補は、例えば、質量分析システム１０の使用者によって設定されても良い。
【0041】
図２に示す制御部５５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、プログラムおよび各種のデータを記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、制御部５５のＣＰＵの作業領域として用いられるメモリーとしてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とを備えている。制御部５５のＣＰＵは、記憶部５４または制御部５５のＲＯＭに記憶されているプログラムを実行する。
【0042】
制御部５５は、質量分析プログラム５４ａを実行することによって、質量分析システム１０による測定を制御する測定制御部５５ａと、質量分析システム１０による測定で検知された複数の成分ガスから、互いに質量が異なる複数の基準ガスを決定する基準ガス決定部５５ｂと、基準ガス決定部５５ｂによって決定された複数の基準ガスの質量の理想値および測定値の関係に基づいて成分ガスの質量の測定値の補正を実行する測定値補正部５５ｃと、質量分析システム１０による測定で検知された成分ガスの種類を特定する成分種類特定部５５ｄとを実現する。
【0043】
次に、測定を実行する場合の質量分析システム１０の動作について説明する。
【0044】
図５は、測定を実行する場合の質量分析システム１０の動作のタイミングチャートである。
【0045】
測定制御部５５ａは、測定の開始が操作部５１を介して指示されると、図５に示す動作を実行する。
【0046】
図５に示すように、測定制御部５５ａは、時間ｔ１において、吸引ポンプ２２をＯＮにする。したがって、サンプルガスは、吸引ポンプ２２によって吸引されることによって、大気圧の中でサンプルガス導入口２１ａからイオン化室２１に導入される。
【0047】
測定制御部５５ａは、吸引ポンプ２２をＯＮにした後、切替制御部２４を介してコロナ放電部２３ａをＯＮにする。したがって、イオン化室２１に導入されたサンプルガスの成分ガスは、コロナ放電部２３ａによってイオン化される。
【0048】
測定制御部５５ａは、コロナ放電部２３ａをＯＮにした後、時間ｔ２において、スキャニング電圧制御部３５を介して引き出し電極３３の電圧を－１０ｋＶから０Ｖまでリニアに昇圧する制御を開始する。したがって、コロナ放電部２３ａによって生成されたイオンは、イオン化室２１のイオン排出口２１ｃを介してイオン化室２１内から真空状態のチャンバー３１内に引き出し電極３３によって引き出され、加速される。そして、引き出し電極３３によって加速されたイオンは、磁石３６によって発生させられた磁界によって軌道が曲げられて、特定の軌道を進むものだけがファラデーカップ４１に入ってファラデーカップ４１によって検出される。ファラデーカップ４１によって検出された電流は、図示していない電流電圧変換アンプを介してコンピューター５０に電圧として入力される。
【0049】
なお、引き出し電極３３の電圧が変化させられることによって、引き出し電極３３によるイオンの加速度が変化し、引き出し電極３３を通過した後のイオンの速度が変化する。そして、ファラデーカップ４１に入る軌道を進むイオンは、引き出し電極３３を通過した後の速度と、イオン自身の質量とによって決まる。したがって、ファラデーカップ４１によって検出されるイオンは、引き出し電極３３の電圧に応じた質量のものになる。
【0050】
したがって、測定制御部５５ａは、引き出し電極３３の電圧に応じた質量毎に、電圧に応じたイオンの検知の強度（以下「イオン検知強度」という。）を示すマススペクトルを取得することができる。なお、コンピューター５０は、取得したマススペクトルを記憶する。
【0051】
測定制御部５５ａは、サンプルガスの成分ガスをコロナ放電部２３ａによってイオン化した場合の測定を以上のように終了すると、サンプルガスの成分ガスをＵＶランプ（９．８ｅＶ）２３ｂによってイオン化した場合の測定も同様に実行する。
【0052】
なお、測定制御部５５ａは、以上において、コロナ放電測定の後に９．８ｅＶ測定を実行する。しかしながら、測定制御部５５ａは、コロナ放電測定と、９．８ｅＶ測定とをいずれの順番で実行しても良い。
【0053】
【0054】
測定制御部５５ａは、図５に示す動作による測定結果として図６に示すような測定結果を例えば記憶部５４に記憶する。図６に示す測定結果には、質量の測定値毎、すなわち、ガス毎に、質量の測定値と、イオン検知強度と、コロナ放電測定および９．８ｅＶ測定のそれぞれに関して、対象の成分ガスが検知されたかを示す検知状況情報とが含まれている。イオン検知強度は、コロナ放電測定におけるものと、９．８ｅＶ測定におけるものとが含まれている。なお、図６に示す測定結果は、質量の測定値の具体的な値と、イオン検知強度の具体的な値とが省略して描かれているが、実際には、具体的な値を含んでいる。また、図６に示す測定結果は、一部のガスの情報が省略して描かれているが、実際には、図示しているガスの他にも多くのガスの情報を含んでいる。
【0055】
次に、サンプルガスの成分ガスの種類を特定する場合の質量分析システム１０の動作について説明する。
【0056】
図７は、サンプルガスの成分ガスの種類を特定する場合の質量分析システム１０の動作のフローチャートである。
【0057】
【0058】
図７に示すように、基準ガス決定部５５ｂは、基準ガスを決定する基準ガス決定処理を実行する（Ｓ１０１）。
【0059】
【0060】
図８および図９に示すように、基準ガス決定部５５ｂは、成分ガス候補辞書５４ｂに基準ガス候補として示されるガスを質量に関して昇順に並べた列（以下「基準ガス候補列」という。）のうちの最初のガスを対象にする（Ｓ１２１）。
【0061】
次いで、基準ガス決定部５５ｂは、成分ガス候補辞書５４ｂにおいて現在の対象のガスに対応付けられている質量を変数ｍに代入する（Ｓ１２２）。
【0062】
次いで、基準ガス決定部５５ｂは、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスをコロナ放電測定において検知したか否かを判断する（Ｓ１２３）。ここで、ａは、上述した想定誤差質量最大値である。
【0063】
基準ガス決定部５５ｂは、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスをコロナ放電測定において検知したとＳ１２３において判断すると、コロナ放電測定において検知した、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスの中に、９．８ｅＶ測定において検知しなかった成分ガスが存在するか否かを判断する（Ｓ１２４）。
【0064】
基準ガス決定部５５ｂは、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスをコロナ放電測定において検知しなかったとＳ１２３において判断するか、コロナ放電測定において検知した、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスの中に、９．８ｅＶ測定において検知しなかった成分ガスが存在しなかったとＳ１２４において判断すると、基準ガス候補列のうち、現在の対象のガスの１つ後のガスを新たな対象にして（Ｓ１２５）、Ｓ１２２の処理を実行する。
【0065】
基準ガス決定部５５ｂは、コロナ放電測定において検知した、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスの中に、９．８ｅＶ測定において検知しなかった成分ガスが存在するとＳ１２４において判断すると、コロナ放電測定において検知した、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスのうち、９．８ｅＶ測定において検知しなかった成分ガスの、質量の測定値を、１つ目の基準ガスの質量の測定値として決定し（Ｓ１２６）。現在の変数ｍの値を１つ目の基準ガスの質量の理想値として決定する（Ｓ１２７）。なお、成分ガス候補辞書５４ｂにおける基準ガス候補は、上述したように、基準ガス候補自身の質量を含む特定の質量の範囲内に、「イオン化エネルギーが、９．８ｅＶより大きく、コロナ放電部２３ａによって発生させられるエネルギー以下である他のガス」が存在しないものが選定されている。したがって、コロナ放電測定において検知した、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスのうち、９．８ｅＶ測定において検知しなかったとＳ１２４において判断される成分ガスは、成分ガス候補辞書５４ｂにおいて１つのみ存在する。
【0066】
次いで、基準ガス決定部５５ｂは、基準ガス候補列のうちの最後のガスを対象にする（Ｓ１２８）。
【0067】
次いで、基準ガス決定部５５ｂは、成分ガス候補辞書５４ｂにおいて現在の対象のガスに対応付けられている質量を変数ｍに代入する（Ｓ１２９）。
【0068】
次いで、基準ガス決定部５５ｂは、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスをコロナ放電測定において検知したか否かを判断する（Ｓ１３０）。ここで、ａは、上述した想定誤差質量最大値である。
【0069】
基準ガス決定部５５ｂは、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスをコロナ放電測定において検知したとＳ１３０において判断すると、コロナ放電測定において検知した、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスの中に、９．８ｅＶ測定において検知しなかった成分ガスが存在するか否かを判断する（Ｓ１３１）。
【0070】
基準ガス決定部５５ｂは、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスをコロナ放電測定において検知しなかったとＳ１３０において判断するか、コロナ放電測定において検知した、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスの中に、９．８ｅＶ測定において検知しなかった成分ガスが存在しなかったとＳ１３１において判断すると、基準ガス候補列のうち、現在の対象のガスの１つ前のガスを新たな対象にして（Ｓ１３２）、Ｓ１２９の処理を実行する。
【0071】
基準ガス決定部５５ｂは、コロナ放電測定において検知した、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスの中に、９．８ｅＶ測定において検知しなかった成分ガスが存在するとＳ１３１において判断すると、コロナ放電測定において検知した、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスのうち、９．８ｅＶ測定において検知しなかった成分ガスの、質量の測定値を、２つ目の基準ガスの質量の測定値として決定し（Ｓ１３３）。現在の変数ｍの値を２つ目の基準ガスの質量の理想値として決定する（Ｓ１３４）。なお、成分ガス候補辞書５４ｂにおける基準ガス候補は、上述したように、基準ガス候補自身の質量を含む特定の質量の範囲内に、「イオン化エネルギーが、９．８ｅＶより大きく、コロナ放電部２３ａによって発生させられるエネルギー以下である他のガス」が存在しないものが選定されている。したがって、コロナ放電測定において検知した、質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さい成分ガスのうち、９．８ｅＶ測定において検知しなかったとＳ１３１において判断される成分ガスは、成分ガス候補辞書５４ｂにおいて１つのみ存在する。
【0072】
【0073】
図７に示すように、測定値補正部５５ｃは、Ｓ１０１の基準ガス決定処理が終了すると、コロナ放電測定において測定された質量を補正する質量補正処理を実行する（Ｓ１０２）。具体的には、測定値補正部５５ｃは、コロナ放電測定において測定された各質量について、次の数１で示す式で補正する。数１で示す式において、ｔ１は、Ｓ１２６において決定した、１つ目の基準ガスの質量の測定値である。ｔ２は、Ｓ１３３において決定した、２つ目の基準ガスの質量の測定値である。ｔｘは、コロナ放電測定において測定された質量である。Ｔ１は、Ｓ１２７において決定した、１つ目の基準ガスの質量の理想値である。Ｔ２は、Ｓ１３４において決定した、２つ目の基準ガスの質量の理想値である。Ｔｘは、補正の実行後の質量である。
【数1】
【0074】
図１０（ａ）は、１つ目の基準ガスの質量の測定値が理想値より小さく、２つ目の基準ガスの質量の測定値が理想値より大きい場合の質量補正処理の説明図である。図１０（ｂ）は、１つ目の基準ガスの質量の測定値が理想値より大きく、２つ目の基準ガスの質量の測定値も理想値より大きい場合の質量補正処理の説明図である。図１０（ｃ）は、１つ目の基準ガスの質量の測定値が理想値より小さく、２つ目の基準ガスの質量の測定値も理想値より小さい場合の質量補正処理の説明図である。図１０（ｄ）は、１つ目の基準ガスの質量の測定値が理想値より大きく、２つ目の基準ガスの質量の測定値が理想値より小さい場合の質量補正処理の説明図である。
【0075】
図１０に示すいずれの場合にも、コロナ放電測定において測定された質量は、Ｓ１０２の質量補正処理によって適切な値に補正される。
【0076】
図１１は、補正の実行後の測定値が追加された測定結果の一例を示す図である。
【0077】
測定値補正部５５ｃは、Ｓ１０２の質量補正処理によって、図６に示すような測定結果を、図１１に示すような測定結果に変更する。図１１に示す測定結果は、図６に示す測定結果に対して、Ｓ１０２の質量補正処理によって生成された「補正の実行後の測定値」が追加されたものである。なお、図１１に示す測定結果は、補正前の質量の測定値の具体的な値と、イオン検知強度の具体的な値とが省略して描かれているが、実際には、具体的な値を含んでいる。また、図１１に示す測定結果は、一部のガスの情報が省略して描かれているが、実際には、図示しているガスの他にも多くのガスの情報を含んでいる。
【0078】
図７に示すように、成分種類特定部５５ｄは、Ｓ１０２の質量補正処理が終了すると、測定された成分ガスの種類を特定する成分種類特定処理を実行する（Ｓ１０３）。
【0079】
【0080】
図１２に示すように、成分種類特定部５５ｄは、コロナ放電測定において検知された成分ガスのうち、未だ今回の成分種類特定処理において対象にしていない１つの成分ガスを対象にする（Ｓ１４１）。
【0081】
次いで、成分種類特定部５５ｄは、現在の対象の成分ガスに対するＳ１０２の質量補正処理における補正の実行後の測定値と同一の理想値に対応付けられている複数の成分ガス候補が成分ガス候補辞書５４ｂに存在するか否かを判断する（Ｓ１４２）。
【0082】
成分種類特定部５５ｄは、現在の対象の成分ガスに対するＳ１０２の質量補正処理における補正の実行後の測定値と同一の理想値に対応付けられている複数の成分ガス候補が成分ガス候補辞書５４ｂに存在しないとＳ１４２において判断すると、現在の対象の成分ガスに対するＳ１０２の質量補正処理における補正の実行後の測定値と同一の理想値に対応付けられている成分ガス候補のＩＤを、現在の対象の成分ガスのＩＤとして決定する（Ｓ１４３）。
【0083】
成分種類特定部５５ｄは、現在の対象の成分ガスに対するＳ１０２の質量補正処理における補正の実行後の測定値と同一の理想値に対応付けられている複数の成分ガス候補が成分ガス候補辞書５４ｂに存在するとＳ１４２において判断すると、これら複数の成分ガス候補のうち、成分ガス候補辞書５４ｂにおけるイオン化可能情報が、測定結果の検知状況情報と一致する成分ガス候補のＩＤを、現在の対象の成分ガスのＩＤとして決定する（Ｓ１４４）。なお、イオン化可能情報におけるコロナ放電部、ＵＮランプ（９．８ｅＶ）は、それぞれ、検知状況情報におけるコロナ放電測定、９．８ｅＶ測定に対応している。例えば、イオン化可能情報におけるコロナ放電部、ＵＮランプ（９．８ｅＶ）がそれぞれ〇、×であって、検知状況情報におけるコロナ放電測定、９．８ｅＶ測定がそれぞれ〇、×である場合には、成分種類特定部５５ｄは、イオン化可能情報が検知状況情報と一致すると判断する。また、イオン化可能情報におけるコロナ放電部、ＵＮランプ（９．８ｅＶ）が両方とも〇であって、検知状況情報におけるコロナ放電測定、９．８ｅＶ測定が両方とも〇である場合にも、成分種類特定部５５ｄは、イオン化可能情報が検知状況情報と一致すると判断する。
【0084】
成分種類特定部５５ｄは、Ｓ１４３またはＳ１４４の処理の後、コロナ放電測定において検知された成分ガスのうち、未だ今回の成分種類特定処理において対象にしていない成分ガスが存在するか否かを判断する（Ｓ１４５）。
【0085】
成分種類特定部５５ｄは、未だ今回の成分種類特定処理において対象にしていない成分ガスが存在するとＳ１４５において判断すると、Ｓ１４１の処理を実行する。
【0086】
成分種類特定部５５ｄは、未だ今回の成分種類特定処理において対象にしていない成分ガスが存在しないとＳ１４５において判断すると、図１２に示す成分種類特定処理を終了する。
【0087】
図１３は、ＩＤが追加された測定結果の一例を示す図である。
【0088】
成分種類特定部５５ｄは、図１２に示す成分種類特定処理によって、図１１に示すような測定結果を、図１３に示すような測定結果に変更する。図１３に示す測定結果は、図１１に示す測定結果に対して、ガスのＩＤが追加されたものである。なお、図１３に示す測定結果は、補正前の質量の測定値の具体的な値と、イオン検知強度の具体的な値とが省略して描かれているが、実際には、具体的な値を含んでいる。また、図１３に示す測定結果は、一部のガスの情報が省略して描かれているが、実際には、図示しているガスの他にも多くのガスの情報を含んでいる。
【0089】
【0090】
以上に説明したように、質量分析システム１０は、測定で検知された成分ガスの質量の測定値の補正の基準ガスとして、サンプルガスの成分ガス自体を使用する（Ｓ１２１～Ｓ１３４）ので、サンプルガスとは別のガスを補正のために使用する必要が無く、利便性を向上することができる。
【0091】
サンプルガスは、成分ガスの種類が多いほど、質量分析システム１０によって基準ガスが決定される可能性が高い。成分ガスの種類が多いガスとしては、例えば、数十以上の成分ガスを含む呼気や、においを有するガスなどが存在する。
【0092】
同一の種類のガス同士は、同一の種類の成分ガスが多数含まれている可能性が高い。例えば、コーヒーの香りを有するガス同士や、養鶏場の悪臭を有するガス同士など、特定の種類のにおいを有するガス同士は、同一の種類の成分ガスが多数含まれている可能性が高い。質量分析システム１０は、測定の度に同様な成分ガスを検知する場合、基準ガス候補が適切に選定される可能性を向上することができるので、サンプルガスの成分ガス自体から基準ガスを決定することができる可能性を向上することができる。したがって、質量分析システム１０は、特定の種類のガスの専用のシステムとして提供されることが好ましい。例えば、質量分析システム１０は、コーヒーの香りを有するガスの専用のシステムや、養鶏場の悪臭を有するガスの専用のシステムなど、特定の種類のにおいを有するガスの専用のシステムとして提供されても良い。
【0093】
質量分析システム１０は、補正の実行後の測定値と同一の理想値に対応付けられている複数の成分ガス候補が成分ガス候補辞書５４ｂに存在する場合（Ｓ１４２でＹＥＳ）に、複数の成分ガス候補のそれぞれのイオン化エネルギーと、検知状況情報とに基づいて、成分ガスが複数の成分ガス候補のいずれに該当するかを特定する（Ｓ１４４）ので、成分ガスを特定する精度を向上することができる。
【0094】
質量分析システム１０は、従来の質量分析システムと同様に高速に測定することが可能である。更に、質量分析システム１０は、従来の質量分析システムと比較して、サンプルガスの成分ガスを高精度で検知することが可能である。したがって、質量分析システム１０は、例えば、空港において、違法薬物や爆発物の検知を行う検知犬の代わりに、手荷物の検査を実行することが可能である。
【0095】
質量分析システム１０は、「質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さく、コロナ放電測定において検知されていない」という条件を満たす成分ガスのうち、質量の測定値が最小の成分ガスと、最大の成分ガスとを基準ガスとして決定する（Ｓ１２１～Ｓ１３４）。したがって、質量分析システム１０は、Ｓ１０２の質量補正処理における補正による誤差を低減する効果を向上することができる。しかしながら、質量分析システム１０は、「質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さく、コロナ放電測定において検知されていない」という条件を満たす成分ガスのうち、質量の測定値が最小の成分ガスと、最大の成分ガスとの少なくとも一方を、「質量の測定値が「ｍ－ａ」より大きく「ｍ＋ａ」より小さく、コロナ放電測定において検知されていない」という条件を満たす他の成分ガスに代えても良い。
【0096】
なお、質量分析システム１０は、以上において、発生させるエネルギーが互いに異なる、コロナ放電部２３ａおよびＵＶランプ（９．８ｅＶ）２３ｂという、２種類のエネルギー発生部を使用している。しかしながら、質量分析システム１０は、発生させるエネルギーが互いに異なる３種類以上のエネルギー発生部を使用しても良い。
【0097】
図１４は、３種類のエネルギー発生部を備える場合の質量分析システム１０の構成図である。
【0098】
図１４に示すように、イオン化部２０は、１０．６ｅＶのエネルギーを発生させるエネルギー発生部としてのＵＶランプ（以下「ＵＶランプ（１０．６ｅＶ）」という。）２３ｃを備えている。ＵＶランプ（１０．６ｅＶ）２３ｃは、イオン化室２１内に配置されている。なお、ＶＯＣガスの全ての種類のうち、イオン化エネルギーが１０．６ｅＶ以下であるガスの種類の割合は、約８０％である。
【0099】
図１に示す質量分析システム１０においては、「イオン化エネルギーが、９．８ｅＶより大きく、コロナ放電部２３ａによって発生させられるエネルギー以下であるガス」が基準ガス候補として採用されている。図１４に示す質量分析システム１０においては、「イオン化エネルギーが、９．８ｅＶより大きく、１０．６ｅＶ以下であるガス」と、「イオン化エネルギーが、１０．６ｅＶより大きく、コロナ放電部２３ａによって発生させられるエネルギー以下であるガス」とのいずれもが基準ガス候補として採用されることが可能である。図１４に示す質量分析システム１０は、図１に示す質量分析システム１０と比較して、基準ガスを特定するためのエネルギーの範囲が狭いので、基準ガスを誤って特定する可能性を低減することができる。また、図１４に示す質量分析システム１０は、図１に示す質量分析システム１０と比較して、成分ガス候補辞書５４ｂにおいて成分ガス候補に対応付けられるエネルギーの範囲の種類を増やすことができるので、補正の実行後の測定値と同一の理想値が成分ガス候補辞書５４ｂにおいて複数存在する場合に、成分ガスの種類を誤って特定する可能性を低減することができる。
【符号の説明】
【0100】
１０ 質量分析システム
５４ｂ 成分ガス候補辞書（成分ガス候補情報）
５５ａ 測定制御部
５５ｂ 基準ガス決定部
５５ｃ 測定値補正部
５５ｄ 成分種類特定部
６２、６３、６４、６５ ガス（基準ガス候補）
５４ｂ 成分ガス候補辞書（成分ガス候補情報）
５５ａ 測定制御部
５５ｂ 基準ガス決定部
５５ｃ 測定値補正部
５５ｄ 成分種類特定部
６２、６３、６４、６５ ガス（基準ガス候補）
【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】
【図14】