(57)【要約】【課題】操作性が優れた危険物探知装置を提供する。【解決手段】装置は、危険物質に由来する試料が付着する拭き取り部材を収納し試料を加熱するオーブン１と、オーブン外部から試料を加熱する赤外線を発生する光源と、オーブンで気化した試料をイオン化するイオン源部２と、気化した試料をイオン源部に導入する吸引ポンプ３と、イオンの質量分析を行なう質量分析部４と、排気部１０と、質量分析部の出力信号を処理し危険物質の有無判定を行なうデータ処理装置５と、判定結果を表示する操作パネル７と、判定結果に基づいて警報を発する警報機６と、装置各部のための電源部８と、装置各部を制御する制御部９とを備える。操作パネルから入力される装置各部に指定する動作条件に基づいて、制御部は装置各部を制御する。【効果】危険物質の検出感度が高い。【選択図】  図１
2004212073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物から拭き取りにより採取された試料が付着した面を露出させて拭き取り部材を収納して前記試料を気化させる収納部と、抵抗加熱により前記収納部を加熱する第１の加熱手段と、前記試料が付着した前記拭き取り部材の面を、前記収納部の外部から光学窓を介して赤外線の照射により加熱する第２の加熱手段と、気化された前記試料をイオン化するイオン源部と、前記試料のイオンの質量分析を行なう質量分析部とを有し、前記試料のイオンの質量分析の結果に基づいて、前記試料に含まれる危険物質の有無を判定することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の危険物探知装置において、前記第１の加熱手段への電力の供給と前記第２の加熱手段への電力の供給とを交互に行なう制御手段を有することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項３】
請求項２に記載の危険物探知装置において、前記制御手段は、前記第２の加熱手段への電力の供給を段階的に行なうことを特徴とする危険物探知装置。
【請求項４】
請求項１に記載の危険物探知装置において、前記拭き取り部材を保持する保持部材が前記収納部に収納されることを特徴とする危険物探知装置。
【請求項５】
請求項１に記載の危険物探知装置において、前記拭き取り部材を前記収納部に搬送する搬送手段とを有することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項６】
請求項１に記載の危険物探知装置において、危険物質に関する質量分析データを含むデータベースを記憶する記憶手段と、前記記憶手段から読み出された前記データベースと前記試料のイオンの質量分析の結果とを照合する照合手段と、照合の結果を表示する表示手段とを有することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項７】
請求項６に記載の危険物探知装置において、前記照合手段は、所定のｍ／ｅ（イオンの質量数／イオンの価数）の値をもつイオンの検出された信号強度が予め定められた閾値を越えるか否かを判定し、前記表示手段は、前記信号強度が前記閾値を越えた場合に、前記検査対象物に前記危険物質が含まれることを表示することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項８】
請求項１に記載の危険物探知装置において、前記拭き取り部材を保持する保持部材を複数個収納するカセットと、前記カセットから前記保持部材を前記収納部に順次搬送する搬送手段とを有することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項９】
請求項８に記載の危険物探知装置において、前記保持部材又は／及びカセットは前記検査対象物を識別する手段を有することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項１０】
コロナ放電部を具備する大気圧イオン源部と、検査対象物から拭き取りにより採取された試料が付着した拭き取り部材が挿入される挿入部とが一体化されるように構成される筐体と、抵抗加熱により前記筐体を加熱する第１の加熱手段と、前記試料が付着した前記拭き取り部材の面を、赤外線の照射により加熱する第２の加熱手段と、前記挿入部で気化された前記試料を、前記挿入部からガスを流すことにより前記コロナ放電部に送流する手段と、前記コロナ放電部で生成した前記試料のイオンの質量分析を行なう質量分析部とを有し、前記試料のイオンの質量分析の結果に基づいて、前記試料に含まれる危険物質の有無を判定することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の危険物探知装置において、前記第１の加熱手段への電力の供給と前記第２の加熱手段への電力の供給とを交互に行なう制御手段を有することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の危険物探知装置において、前記制御手段は、前記第２の加熱手段への電力の供給を段階的に行なうことを特徴とする危険物探知装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の危険物探知装置において、前記挿入部からフイルタを介して前記ガスを前記コロナ放電部に流すことを特徴とする危険物探知装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の危険物探知装置において、前記拭き取り部材は、前記検査対象物から前記試料を拭き取る拭き取り部と、取っ手とを具備することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の危険物探知装置において、前記取っ手は前記試料が付着する面を識別する手段を具備することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項１６】
請求項１０に記載の危険物探知装置において、前記側壁又は前記挿入部の側壁を含む部位が分離可能に構成されることを特徴とする危険物探知装置。
【請求項１７】
請求項１０に記載の危険物探知装置において、危険物質に関する質量分析データを含むデータベースを記憶する記憶手段と、前記記憶手段から読み出された前記データベースと前記試料のイオンの質量分析の結果とを照合する照合手段と、照合の結果を表示する表示手段とを有することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の危険物探知装置において、前記照合手段は、所定のｍ／ｅ（イオンの質量数／イオンの価数）の値をもつイオンの検出された信号強度が予め定められた閾値を越えるか否かを判定し、前記表示手段は、前記信号強度が前記閾値を越えた場合に、前記検査対象物に前記危険物質が含まれることを表示することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項１９】
請求項１０に記載の危険物探知装置において、前記挿入部は、前記拭き取り部材が挿入される開口を上方に有することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項２０】
請求項１０に記載の危険物探知装置において、前記挿入部は、前記拭き取り部材が挿入される開口を横方向に有することを特徴とする危険物探知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、質量分析法を用いた危険物探知技術に関り、危険物質の探知を行なう危険物探知装置、及び、危険物探知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基本的にスピード、感度、選択性に優れた質量分析法をベースとした危険物質の探知技術が提案されている（特許文献１、特許文献２を参照）。また、検査対象物のサンプリング表面を加熱するランプを正面にもつ気体サンプリングプローブが提案されている（特許文献３を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−０２８５７９号公報
【特許文献２】
特開２００１−０９３４６１号公報
【特許文献３】
米国特許第４９０９０９０号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
危険物探知装置では、不審物が発見されたような緊急時には、不審物が爆発性の危険物質であるか否かを迅速に判断する必要がある。また、極微量の痕跡物を、高感度に、高い選択性で検出できることが望ましい。高感度に極微量の痕跡物を検査するには、痕跡物を効率よくイオン源部に送りイオン化して、質量分析計で質量分析を行なう必要がある。更に、可搬型で簡単に移動できる機動性に優れ、低い消費電力で駆動できる危険物探知装置が望ましい。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は以下の通りである。（１）検査対象物から拭き取りにより採取した試料を短時間に高濃度で気化させ、気化した試料をイオン源部に導入してイオン化して検出感度を上げること。（２）危険物探知装置の駆動に要する最大消費電力を抑えること。（３）危険物探知装置の機動性を向上させること。（４）検査対象物から試料を拭き取りにより採取し試料が付着した拭き取り部材の、危険物探知装置への搬入を容易にし、装置の操作性、及び、装置の処理能力を向上させること。（５）大気圧イオン源部と、検査対象物から拭き取りにより採取された試料が付着した拭き取り部材が挿入される挿入部とを一体化させることにより、装置の操作性、及び、装置の処理能力を向上させること。
【０００６】
本発明の目的は、危険物質の検出感度が高く操作性が優れた危険物探知装置、及び、危険物探知方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の危険物探知装置では、衣服、カバン等の検査対象物から、清浄な試料採取用の拭き取り部材により、拭き取り採取された、検査対象物に付着していた微粒子を検査試料とする。拭き取り部材として、布や濾紙のような清浄で柔らかい素材でできた試験紙を使用する。試験紙の材質は、布や紙に限定されない、材質は多孔質のポリマーも使用できる。危険物質に由来する試料が付着した拭き取り部材は、試料が付着した面を露出させて、抵抗加熱手段を具備する収納部に収納される。危険物質に由来する試料は、危険物質そのもの、あるいは、危険物質の分解生成物を含む。収納部に収納された拭き取り部材の試料が付着した面は、波長帯０．７μｍから２μｍに最大のエネルギー分布を有する赤外線を発生する光源を用いて赤外線により加熱される。赤外線により拭き取り部材に付着した試料は加熱され、試料は気化される。赤外線による加熱に代えて、空気加熱源で生成された高温化された空気を収納部の内部に吸入することにより加熱して、試料を気化してもよい。収納部にはイオン源部が接続されており、気化した試料はイオン源部でイオン化され、イオンは質量分析部で質量分析される。赤外線、あるいは、高温化された空気により、試料を短時間で高温度に加熱でき、短時間で、高濃度の気化した試料を生成でき、危険物質の検出感度を向上できる。
【０００８】
本発明の危険物探知装置では、赤外線を発生する光源に供給する電力を、低電力から高電力へと順次変化させることにより、試料の温度をステップ状に順次上げることが可能となる。従って、拭き取り部材で採取された、危険物質に由来する試料が複数種類である場合、即ち、危険物質、あるいは、危険物質の分解生成物が、複数種類存在する場合、加熱される拭き取り部材の到達温度に応じて試料が選択的に気化され、試料の種類毎に選択的に気化できるので、危険物質の検出感度、及び、検出する危険物質の選択性を向上できる。
【０００９】
本発明の危険物探知装置では、赤外線を発生する光源又は空気加熱源への電力供給を行なう間は、収納部を加熱する加熱手段への電力供給を中断するので、装置全体の消費電力を増加することなく効率良く危険物質の検知が可能となる。
【００１０】
本発明の危険物探知装置は、拭き取り部材を収納部の外部から収納部の内部に搬送する搬送手段を備えており、収納部の内部に搬送された拭き取り部材に付着する試料は、自動的に検査され、検査終了後の拭き取り部材は自動的に廃棄箱に廃棄される。検査のための装置の各部の制御は、操作者が関与しないで済むように自動的に行なわれる。
【００１１】
本発明の危険物探知装置は、拭き取り部材を保持する試料台（保持部材）と、複数の試料台を収納するカセットと、カセットから収納部の部内に搬送する搬送手段、あるいは、カセットを一括して収納部の内部に搬送する搬送手段を備える。従って、複数の拭き取り部材を順次自動的に、あるいは、複数の拭き取り部材をまとめて収納部の内部に搬送して、それぞれの拭き取り部材に付着した試料を検査する、あるいは、複数の拭き取り部材に付着した試料をまとめて検査できる。
【００１２】
本発明の危険物探知装置は、コロナ放電部を具備する大気圧イオン源部と、検査対象物から拭き取りにより採取された試料が付着した拭き取り部材が挿入される挿入部とが一体化されるように構成される筐体を具備する。挿入部は上方又は横方向に開口を有し、拭き取り部材は、縦方向又は横方向に設けられた開口から挿入部に挿入される。この筐体は、抵抗加熱による第１の加熱手段により加熱される。挿入部の側壁には光学窓が配置される。挿入部の側壁又は挿入部の側壁を含む部位が分離可能に構成される。挿入部に挿入された拭き取り部材の試料が付着した面は、光学窓を介して赤外線の照射による第２の加熱手段により加熱される。挿入部の側壁に光学窓を設けず、挿入部の側壁に設けた穴部に、赤外線の照射による第２の加熱手段を配置し、挿入部に挿入された拭き取り部材の試料が付着した面が、加熱される構成としてもよい。挿入部で気化された試料は、挿入部からフイルタを介して流されるガスによりコロナ放電部に送流される。コロナ放電部で生成した試料のイオンは、質量分析部で質量分析される。試料のイオンの質量分析の結果に基づいて、検査対象物から採取された試料に含まれる危険物質の有無が判定される。記憶手段に記憶されている危険物質に関する質量分析データを含むデータベースを読み出して、このデータベースと試料のイオンの質量分析の結果とを照合することにより、試料に含まれる危険物質の有無が判定される。照合の結果は表示手段に表示される。
【００１３】
本発明の危険物探知方法は、以下の構成を有する。
【００１４】
（構成１）
検査対象物から拭き取りにより採取された試料が付着した面を露出させて拭き取り部材を、前記試料を気化させる収納部に収納する収納工程と、記収納部を抵抗加熱を用いる第１の加熱手段により加熱する加熱工程と、前記収納部の外部から光学窓を介して赤外線の照射を用いる第２の加熱手段により前記拭き取り部材の前記試料が付着した面を加熱して、前記試料を気化する気化工程と、気化された前記試料をイオン化する工程と、前記試料のイオンの質量分析を行なう工程と、前記試料のイオンの質量分析の結果に基づいて、前記試料に含まれる危険物質の有無を判定する工程とを有することを特徴とする危険物探知方法。
【００１５】
（構成２）
構成１に記載の危険物探知方法において、前記第１の加熱手段への電力の供給と前記第２の加熱手段への電力の供給とを交互に行なうことを特徴とする危険物探知方法。
【００１６】
（構成３）
構成２に記載の危険物探知方法において、前記第２の加熱手段への電力の供給を段階的に行なうことを特徴とする危険物探知方法。
【００１７】
（構成４）
構成１に記載の危険物探知方法において、前記拭き取り部材を前記収納部から排出する排出工程を有し、前記収納工程では、前記第１の加熱手段への電力の供給を行ない、前記気化工程では、前記第１の加熱手段への電力の供給を停止し、前記第２の加熱手段への電力の供給を行ない、前記排出工程では、前記第１の加熱手段への電力の供給を行ない、前記第２の加熱手段への電力の供給を停止することを特徴とする危険物探知方法。
【００１８】
（構成５）
コロナ放電部を具備する大気圧イオン源部と、検査対象物から拭き取りにより採取された試料が付着した拭き取り部材が挿入される挿入部とが一体化されるように構成される筐体の、前記挿入部に前記拭き取り部材を挿入する挿入工程と、抵抗加熱を用いる第１の加熱手段により前記筐体を加熱する加熱工程と、赤外線の照射を用いる第２の加熱手段により、前記拭き取り部材の前記試料が付着した面を加熱して前記試料を気化する気化工程と、前記気化工程において前記挿入部で気化された前記試料を、前記挿入部からガスを流すことにより前記コロナ放電部に送流する工程と、前記コロナ放電部で生成した前記試料のイオンの質量分析を行なう工程と、前記試料のイオンの質量分析の結果に基づいて、前記試料に含まれる危険物質の有無を判定する工程とを有することを特徴とする危険物探知方法。
【００１９】
（構成６）
構成５に記載の危険物探知方法において、前記第１の加熱手段への電力の供給と前記第２の加熱手段への電力の供給とを交互に行なうことを特徴とする危険物探知方法。
【００２０】
（構成７）
構成６に記載の危険物探知方法において、前記第２の加熱手段への電力の供給を段階的に行なうことを特徴とする危険物探知方法。
【００２１】
（構成８）
構成５に記載の危険物探知方法において、前記拭き取り部材を前記挿入部から排出する排出工程を有し、前記挿入工程では、前記第１の加熱手段への電力の供給を行ない、前記気化工程では、前記第１の加熱手段への電力の供給を停止し、前記第２の加熱手段への電力の供給を行ない、前記排出工程では、前記第１の加熱手段への電力の供給を行ない、前記第２の加熱手段への電力の供給を停止することを特徴とする危険物探知方法。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の危険物探知装置は、可搬型の装置、据置型の装置の何れの形態でも使用可能である。
【００２３】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。以下の実施例の説明では、危険物質は、例えば、爆発性の物質、覚醒剤等の薬剤、人体に悪影響を与える化学物質、人体に悪影響を与える細菌、ウイルス等の生体物質、その他、一般に、人体に悪影響を及ぼすと想定される物質を含む。
【００２４】
本発明の危険物探知装置では、布や濾紙のような清浄で柔らかい素材でできた試験紙に代表される拭き取り部材により、拭き取り採取された、検査対象物に付着していた微粒子を検査試料とする。本発明の危険物探知装置の特徴は、赤外線により、試料が付着した拭き取り部材の面を加熱して、試料を気化させる点にある。以下の実施例の説明では、赤外線を発生する光源としてハロゲンランプを使用する例をとり説明するが、ハロゲンランプに限定されるものではない。ハロゲンランプに代えて、発熱時に赤色化する熱源、例えば、セラミックヒータを、試料が付着した拭き取り部材の面に対向する位置に配置することにより、拭き取り部材の面は、赤外線の吸収、及び、輻射熱の伝達によって加熱され、ハロゲンランプを使用して得られる後述の効果と同様の効果が得られる。
【００２５】
図１は、本発明の実施例の危険物探知装置の主要構成を示すブロック図である。
【００２６】
危険物質に由来する試料が付着する拭き取り部材はオーブン１に収納され、試料は加熱される。また、オーブン１の外部から、試料が付着する拭き取り部材の面に、赤外線を発生する光源からの赤外線が照射され、試料が加熱され気化される。オーブン１にはイオン源部２が接続している。気化した試料は、吸引ポンプ３によりイオン源部２に導入され、イオン化される。イオン源部２で生成したイオンは、質量分析部４で質量分析される。イオン源部２と質量分析部４は排気部１０により排気されている。
【００２７】
データ処理装置５の記憶手段には、複数の危険物質を同定する必要な質量分析データ（ｍ／ｅ（イオンの質量数／イオンの価数）の値と相対強度）を含むデータベースが記憶されている。質量分析部４の質量分析計の検出器の出力信号は、試料のイオンの質量分析の結果として、データ処理装置５に送られ、記憶手段から読み出されたデータベースと試料のイオンの質量分析の結果とを照合する等のデータ処理がされて、危険物質の有無の判定がなされる。危険物質の有無判定の結果は、操作パネル７、あるいは、データ処理装置５の表示装置に表示される。また、危険物質の有無判定の結果に基づいて、警報機６から警報が発せられる。装置の各部のための電源部８と、装置の各部は制御部９により制御される。装置の各部に指定する動作条件は、操作パネル７から入力され、入力された動作条件に基づいて、制御部９は、装置の各部の動作を制御する。
（第１の実施例）
図２は、本発明の第１の実施例の可搬型の危険物探知装置の外観を示す斜視図である。図２では、オーブン１を覆うカバー２３は省略しており、図１に示す構成の、オーブン１、警報機６、操作パネル７を除く各部は、図２に示す装置の筐体２１内に収納されている。装置には車輪１１が設けられており、容易に移動が可能である。なお、オーブン１、警報機６、操作パネル７の相対的配置は、オーブン１への拭き取り部材の搬入の方式により、適宜変更できる。
【００２８】
図３は、本発明の第１の実施例の可搬型の危険物探知装置の構成を説明する一部断面を含む側面図である。図２に示すようにｘｙｚ座標をとる時、収納部１２はｙｚ面に平行な対称面をもっている。図３において、断面は、収納部１２の対称面における断面であり、側面図は、ｘ軸の正方向から見た図である。
【００２９】
図４は、本発明の第１の実施例の可搬型の危険物探知装置の構成を説明する一部断面を含む上面図である。図４において、断面は、収納部１２の対称面に垂直な面（ｘｙ面）に平行であり、導入配管１６の中心を通る面における断面であり、上面図は、ｚ軸の正方向から見た図である。
【００３０】
オーブン１は、ガラス窓１３が設けられた箱型の収納部１２と、ガラス窓１３に対向する位置に配置される赤外線を発生する光源とから構成される。オーブン１は、カバー２３で覆われ、断熱、及び、遮光されている。ここでは、赤外線を発生する光源として、１５０Ｗのハロゲンランプ２０を用いた。ハロゲンランプ２０は、基本的に石英ガラスからできた管と、タングステンフィラメントと、反射鏡から構成される。石英ガラス管内には、タングステンフィラメント、ハロゲンガスが封入される。タングステンフイラメントに電流が流れると、タングステンフイラメントが白熱し、光を放射する。放射された光は反射鏡で一方向に反射される。放射される光は、主に０．７μｍから２μｍの波長帯に最大のエネルギー分布を有する赤外線である。ハロゲンランプ２０は装置の筐体２１に支持部材２２によって支持されている。また、ガラス窓１３には、赤外線領域の波長の透過率に優れたコバール製のガラスを使用している。
【００３１】
検査対象物の表面を拭き取った試験紙１４は、試料台１５に搭載され収納部１２の挿入口から、試料台１５の内部に搬入される。操作者が触れる試料台１５の取手２４は、断熱材２５によって収納部１２と断熱されており、接触体感温度は室温と同程度であるので、操作時に安全が確保される。収納部１２は、導入配管１６を介してイオン源部２に接続されている。収納部１２には、吸引孔１７が設けられており、収納部１２は、吸引ポンプ３によって吸引されている。
【００３２】
収納部１２、及び、導入配管１６には、熱源１８、温度計１９が配置されており、加熱により、収納部１２内壁への試料や汚染物質の吸着防止し、あるいは、収納部１２内壁に吸着した試料や汚染物質の脱離を促進させる。ここでは、熱源１８として、抵抗加熱を使用する。熱源１８への電力の供給は、温度計１９の出力信号に基づき、制御系９により制御され、収納部１２、導入配管１６の温度は、室温から３００°Ｃの間の所望の任意温度に加熱、保持できる。
【００３３】
オーブン１の操作条件は、装置の各部に指定する動作条件の一部として、操作パネル７から入力され、オーブン１を含む装置の各部は、操作パネル７から入力される動作条件に基づいて、制御部９により制御される。
【００３４】
以下、第１の実施例の危険物探知装置を用いる危険物質の検査の手順について説明する。
【００３５】
一般に、爆薬、又は、薬物等の危険物質を取り扱ったり、又は、運搬する過程において、極微量の危険物質が、取り扱った人の体、又は、衣服、カバン等の身の廻りの品物に付着する可能性が高いとされている。従って、清浄な採取用の試験紙（拭き取り部材）を用いて、検査対象者の体、又は、検査対象物の表面を拭き取り、試験紙により拭き取られた微粒子を検査試料とする。微粒子が付着した試験紙の面を加熱し試料を気化させ、気化した試料をイオン化させて、イオンを質量分析することにより、危険物質の有無を探知できる。
【００３６】
操作者は、試験紙１４を用いて、カバン等の検査対象物の表面に付着している微粒子を試料として拭き取った後、試料台１５を収納部１２の外部へ引き出し、試料が付着した試験紙１４の面を上にして、試験紙１４を試料台１５に搭載して、試料台１５を収納部１２の内部へ押し込む。収納部１２の温度は、１００°Ｃ以上に設定するのが望ましい。
【００３７】
収納部１２の内部に試料台１５を挿入した後、ハロゲンランプ２０に電力を数ｓｅｃ間供給し発光させる。ここで、供給した電力量は約７０Ｗ、照射時間は６ｓｅｃであり、この時の試験紙１４の到達温度は実測で約１９０°Ｃである。ハロゲンランプ２０の発光の開始と共に、試料（微粒子）が付着した試験紙１４の面が急速に加熱され、試験紙１４に付着している試料の気化が急速に促進される。
【００３８】
吸引ポンプ３により、気化した試料は、導入配管１６を通り、イオン源部２の、第１の細孔付電極２９と対向電極２７との間の空間に運ばれる。イオン源部２には針電極２６が配置され、針電極２６と対向電極２７との間に高電圧が印加されている。針電極２６の先端付近にコロナ放電が発生し、まず、窒素、酸素、水蒸気等がイオン化される。これらのイオンは一次イオンと呼ばれる。一次イオンは、電界により対向電極２７の側に移動する。第１の細孔付電極２９と対向電極２７との間の空間に運ばれてきた気化した試料は、対向電極２７に設けられた開口部２８を介して、針電極２６が配置される空間に流れ、一次イオンと反応してイオン化される。大気中のコロナ放電を利用して１次イオンを生成し、この１次イオンとガスとの化学反応を利用してガス中の化学物質をイオン化する方法は、大気圧化学イオン化法と呼ばれている。
【００３９】
イオン源部２には、熱源（図示せず）と温度計（図示せず）が設けられている。この熱源への電力の供給は、温度計の出力信号に基づき、制御系９により制御され、気化した試料がイオン源部２の内部に吸着しないように、イオン源部２は、常時所望の温度に加熱、保持されている。
【００４０】
対向電極２７と第１の細孔付電極２９との間には１ｋＶ程度の電位差があり、イオンは第１の細孔付電極２９の方向に移動して、第１のイオン導入細孔３０を介して差動排気部３１に取り込まれる。差動排気部３１では断熱膨張が起こり、イオンに溶媒分子等が付着する、いわゆるクラスタリングが起きる。クラスタリングを軽減するため、第１の細孔付電極２９、第２の細孔付電極３２をヒーター等で加熱するのが望ましい。
【００４１】
大気圧化学イオン化法により生成された試料のイオンは、第１の細孔付電極２９の第１のイオン導入細孔３０、排気系１０により排気された差動排気部３１、第２の細孔付電極３２の第２のイオン導入細孔３３を介して、質量分析部４に導入される。質量分析部４は、排気系１０により排気されている。イオン源部２と質量分析部４は、１つの容器３６を構成している。
【００４２】
質量分析部４に導入された試料のイオンは、四重極質量分析計によって質量分析される。装置には、予め、検出しようとする単数又は複数の危険物質を同定する必要なｍ／ｅの値が、設定されている。この検出しようとする危険物質を同定する必要なｍ／ｅに関する、質量分析計の検出器の出力信号は、試料のイオンの質量分析の結果として、所定の時間間隔で連続してデータ処理装置５に送られ、データ処理される。データ処理装置５の記憶手段には、複数の爆薬、薬物等の危険物質を同定する必要な質量分析データ（ｍ／ｅの値と相対強度）、及び、危険物質の同定判断の基準となる信号強度の判定閾値が、データベースとして、記憶されている。データ処理装置５に送られてきた信号のｍ／ｅが、記憶手段から読み出されたデータベースと照合され、ある危険物質の記憶されているｍ／ｅと同定され、送られてきた信号の強度が、判定閾値よりも大きい時、危険物質の存在の可能性が、警報器６等によって操作者に知らされる。
【００４３】
イオン源部２に送られる気化した試料が多ければ多いほど、イオン源部２で生成される危険物質のイオン濃度は高くなるため、より強い信号強度が質量分析部４で得られる。従って、データ処理装置５に設定されている判定閾値より強い信号強度が得られ、危険物質の同定判断が容易となり、確実な危険物質の有無を検査できる。
【００４４】
図５は、本発明の第１の実施例の危険物探知装置においてハロゲンランプを６ｓｅｃ照射して計測されたトリニトロトルエン（ＴＮＴ）のｍ／ｅ＝２２７の信号強度の時間変化を示す図である。
【００４５】
図６は、本発明の第１の実施例の危険物探知装置においてハロゲンランプを照射しない条件で計測されたトリニトロトルエンのｍ／ｅ＝２２７の信号強度の時間変化を示す図である。図５、図６、図１５において、Ｅはｅｘｐを示し、横軸の時間単位はｓｅｃである。
【００４６】
図５に示すように、ハロゲンランプ２０の照射開始と殆ど同時に、トリニトロトルエンの存在を示すｍ／ｅ＝２２７の信号強度が急激に増加し、ハロゲンランプ２０の照射終了と同期して、信号強度が急激に低下したシャープな形状の信号波形が明瞭に得られている。ハロゲンランプを照射しない場合には、図６に示すように、トリニトロトルエンの存在を示すｍ／ｅ＝２２７の信号強度ががゆるやかに増加したブロードな波形が得られている。図５と図６の実験結果の比較から、トリニトロトルエンの場合、ハロゲンランプを照射する構成では、ハロゲンランプを照射しない構成に比較して、７倍以上の信号強度が得られている。ハロゲンランプを照射する構成では、誤報の発生が低く危険物質の確実な検知が可能となる。
【００４７】
操作者の操作ミス等により、試験紙１４が収納部１２の内部に放置されると、試験紙１４から不純物が気化されて、オーブン１、イオン源部２の汚染や、試験紙の焼失等が考えられる。このような状況を未然に防ぐ目的で、検査終了後の試験紙１４の取り忘れを防ぐために、試験紙１４の収納部１２への挿入後、ある程度の時間が経過すると警報が鳴る構成とする。試験紙１４の収納部１２への挿入をセンサ（図示せず）が検知すると、制御部９の内部にプログラムで構築したタイマーが起動する。試験紙１４が収納部１２へ挿入されてから検査が終了し、試験紙１４が収納部１２から抜き取られるまでの時間が、プログラムで設定した時間以上経過すると、操作パネル７に試験紙１４の取り忘れを警告する注意報がでる。ここでは、タイマーの設定時間は２０ｓｅｃとしている。このようにして、試験紙１４の取り忘れによるイオン源部２の内部の汚染、又は、試験紙１４の焼失等を防止できる。
【００４８】
試料台１５の搭載面や収納部１２の内壁に、不純物、又は、残留危険物質が吸着している場合、赤外線を試験紙１４に照射した際等に気化して、これらがイオン化され質量分析部４に運ばれると、実際には試験紙１４に存在していない危険物質を検知するといった誤報が発生することになる。従って、誤報の発生を防止するために、オーブン１は、定期的に掃除する必要がある。試料台１５の搭載面や収納部１２の内壁を、ハロゲンランプ２０から発生する赤外線で照射して、極く短時間で照射領域を高温加熱できるので、誤報の原因となる試料台１５の搭載面や収納部１２の内壁に吸着している不純物、又は、残留危険物質を極く短時間で再脱離できる。再脱離した残留危険物質はオーブン１から排出される。このように、操作者の手を煩わせることなく、オーブン１の内部を効果的に短時間に清掃（クリーニング）できるので、装置の信頼性、及び、稼動率が向上できる効果も得られる。
【００４９】
高電力を必要とするハロゲンランプ２０を付加した本発明の危険物探知装置の総消費電力を極力低く抑えることは、必要不可欠である。
【００５０】
図７は、本発明の第１の実施例の危険物探知装置による危険物探知の各工程での加熱電力の供給と温度変化の例を説明する図である。図７は、ハロゲンランプ２０と収納部１２の熱源１８への電力供給の制御を示している。図７に示すように、電力供給の制御の特徴は、ハロゲンランプ２０と収納部１２の熱源１８への電力の供給を同時に行なわない点にある。即ち、ハロゲンランプ２０への電力の供給と、収納部１２の熱源１８への電力の供給とを交互に行なう。
【００５１】
試験紙１４を収納部１２に導入する試験紙導入工程では、収納部１２の熱源１８への電力供給をＯＮとし、ハロゲンランプ２０への電力供給をＯＦＦとする。
【００５２】
収納部１２に導入された試験紙１４を加熱して、試験紙１４に付着する危険物質を気化させて、気化した危険物質をイオン化し質量分析して、質量分析計の検出器の出力信号に基づいて、危険物質の存在の判断し危険物質の種類を同定する同定判断を行なう検査工程では、収納部１２の熱源１８への電力供給をＯＦＦとし、ハロゲンランプ２０への電力供給をＯＮとする。ハロゲンランプ２０の照射により、試験紙１４の温度は極く短時間で上昇する。
【００５３】
試験紙導入工程から検査工程へ移る際に、一時的な大電力の消費を防止するため、収納部１２の熱源１８への電力供給をＯＦＦとした後に、ハロゲンランプ２０への電力供給をＯＮとする。
【００５４】
収納部１２から試験紙１４を排出する試験紙排出工程では、試験紙導入工程と同様に、収納部１２の熱源１８への電力供給をＯＮとし、ハロゲンランプ２０への電力供給をＯＦＦとする。
【００５５】
図５に示すように、試験紙１４をハロゲンランプ２０で数ｓｅｃ照射することにより、危険物質に由来する試料を高濃度で気化させ、イオン化できるので、ハロゲンランプ２０を照射する極く短時間のみ収納部１２の熱源１８への電力の供給を停止しても、収納部１２の温度は収納部１２の有する熱容量によって、不純物や危険物質等の吸着を誘発するような急激な温度低下が発生することはない。ハロゲンランプ２０の照射時間を６ｓｅｃとする場合、６ｓｅｃ間での収納部１２の温度低下は平均２度程度であった。
【００５６】
図７に示す電力供給の制御を行なうことにより、総電力量の増加を伴わずに、危険物探知を実現できる。第１の実施例の可搬型の危険物探知装置は、基本的に国内外の任意の地域に移動して、移動先で稼動させて、危険物質の検知試験が可能である。国内において一般的に得られる電力である１００Ｖ、１５Ａの家庭用電力の枠の中で、危険物探知装置を稼動できる。設置場所を選ばず、また、別途に電源、電源の付属機器を携帯する必要がないので、より機動性を向上できる。
【００５７】
図８は、本発明の第１の実施例の危険物探知装置による危険物探知の各工程での加熱電力の供給と温度変化の他の例を説明する図である。図８は、ハロゲンランプ２０と収納部１２の熱源１８への電力供給の制御の他の例を示している。図８では、図７と同様に、ハロゲンランプ２０と収納部１２の熱源１８への電力の供給を同時に行なわない。図８では、ハロゲンランプ２０への電力の供給を段階的に行なう。以下、図７に示す電力供給の制御との相違点について説明する。
【００５８】
図８に示す電力供給の制御の特徴は、検査工程で、ハロゲンランプ２０への電力供給をステップ状に順次増加させている点、及び、ハロゲンランプ２０への電力供給開始前に、検査工程を開始する点にある。ステップ状にハロゲンランプ２０へ電力を供給するので、試験紙１４の温度もステップ状に上昇できる。
【００５９】
一般に、物質はその種類によって大気圧における蒸発温度が異なる。従って、試験紙１４の温度を順次ステップ状に上昇させれば、試験紙１４の温度に応じて試験紙１４から蒸発する危険物質が異なるため、検査工程で、試験紙１４が加熱されている温度毎に検知される危険物質を同定できる。また、検査試料が複数の危険物質を含む場合にも、図８に示す電力供給の制御では、異なる種類の危険物質を順次検出、特定することも可能となる。また、試験紙１４の温度を所望の温度に順次上昇できるので、収納部１２の温度を不純物が吸着しない程度の低い温度に保持できる。従って、各種の蒸発温度をもつ危険物質を効率良く、確実に検出可能な危険物探知装置を構築できる。
【００６０】
例えば、図８の実施例において、検査工程（１）ではハロゲンランプ２０に電力を供給しない条件で第１回目の検査を行う。検査工程１では、収納部１２の壁からの対流熱伝達、接触熱伝達によって試験紙１４の温度はゆるやかに上昇する。検査工程（１）にて、蒸発温度の低い危険物質、例えば、ニトログリセリン等の有無を検査する。検査工程（１）に要する時間は、例えば、３ｓｅｃ〜４ｓｅｃである。検査工程（２）では、ハロゲンランプ２０に電力を供給して、試験紙１４の拭き取り面の温度を約１５０°Ｃに加熱する。検査工程（２）にて、蒸発温度が比較的高い危険物質、例えば、トリニトロトルエン（ＴＮＴ）等の有無を検査する。検査工程（３）では、さらにハロゲンランプ２９への電力を増加して試験紙１４の拭き取り面の温度を約２００°Ｃに加熱する。検査工程（３）にて、蒸発温度が最も高い危険物質、例えば、トリメチレントリニトロアミン（ＲＤＸ）等の有無を検査する。検査工程（２）、（３）に要する時間は、例えば、５ｓｅｃ〜６ｓｅｃである。
【００６１】
図８に示す電力供給の制御の例では、検査工程で、温度を２段階に変化させているが、更に、複数の段階に温度を変化させて、試験紙１４に付着した複数種類の危険物質を検出できる。
【００６２】
図８に示す電力供給の制御を行い、検査工程を分割することにより、各検査工程で処理できるｍ／ｅの信号数を増加できる。図８の実施例では、検査工程を３分割しているので、図７に示す一度の検査工程で検査できる危険物質の数の３倍の数の、ｍ／ｅの信号数を処理できる。また、各検査工程にて検出したｍ／ｅの信号を、検査工程（３）の最後にデータ処理装置５によって、検出したｍ／ｅ信号の組み合わせから、危険物質の種類を特定できるようになるので、さらに多くの種類の危険物質の検査が可能となる。
【００６３】
図８に示す電力供給の制御を行い、検査工程を分割することにより、各検査工程でのデータ処理装置５の同定判断処理に要する時間を短縮できる。データ処理装置５において、一定の時間内に同定判断処理できるｍ／ｅの信号数は、データ処理装置５の処理能力に依存する。一度の検査工程であらゆる危険物質の検査を行うには、処理するｍ／ｅの信号数に応じた処理時間を必要とするか、または、検査する危険物質の種類を限定することが必要となる。図８に示す電力供給の制御の例では、検査工程を、試験紙１４の表面温度毎に分割する。各々の検査工程において、試験紙１４の表面温度で効率良く蒸発する危険物質のｍ／ｅの信号のデータを予め把握しておき、検査対象とするｍ／ｅの信号の数を限定できる。従って、各々の検査工程において、データ処理装置５で処理するｍ／ｅの信号の数が減少するので、同定判断処理に要する処理時間を短縮できる。
【００６４】
図７及び図８に示す電力供給の制御において、ハロゲンランプへの電力の供給を完全に停止せず、数Ｗ程度の低い待機電力の供給を継続する構成としてもよく、問題は生じない。
（第２の実施例）
図９は、本発明の第２の実施例の可搬型の危険物探知装置の主要構成部を現す斜視図であり、拭き取り部材が挿入部に挿入された状態を示している。図９では、イオン源部２、質量分析部４、排気部１０、吸引ポンプ３、ハロゲンランプ２０、挿入部３７以外の、図１に示す構成要素は省略してある。なお、挿入部３７とイオン源部２の相対的配置は、挿入部３７への試験紙１４の挿入方向により、適宜変更できる。
【００６５】
図１０は、本発明の第２の実施例の可搬型の危険物探知装置の主要構成部を説明する図であり、拭き取り部材を挿入する挿入部の断面、及び、イオン源部の一部断面を含む側面図である。
【００６６】
図９に示すようにｘｙｚ座標を取る時、挿入部３７はｙｚ面に平行な対称面を持っている。図１０において、断面は挿入部３７の対称面における断面であり、側面図は、ｘ軸の正方向から見た図である。
【００６７】
図１１は、本発明の第２の実施例の危険物探知装置において、平板状の拭き取り部材の形状と、拭き取り部材が挿入部に挿入された状態とを示す一部断面を含む正面図である。図１１において、断面は、挿入部の対称面に垂直な面（ｘｚ面）に平行であり、導入孔３８の中心を通る面における断面であり、正面図は、ｙ軸の正方向から断面を見た時の図である。
【００６８】
第２の実施例の装置の特徴は、第１の実施例の装置のオーブン１とイオン源部２を一体化した点にある。
【００６９】
オーブン１とイオン源部２を一体化した構成、及び、検査対象物を拭き取った拭き取り部材である試験紙１４が挿入される挿入部３７とイオン源部２が、図１０に図示されない同じ熱源により加熱される構成を除く、その他の構成、危険物探知の各工程での加熱電力の供給の制御、危険物質の同定判断の方法は、第１の実施例と同じであるので、説明は省略する。
【００７０】
第２の実施例のイオン源部２では、針電極２６、対向電極２７、細孔付電極２９は、フランジ３５に保持される。フランジ３５の上部に、試験紙１４を挿入する挿入部３７が設けられる。挿入部３７の底には、対向電極２７と細孔付電極２９の間の空間に貫通する導入孔３８が形成されている。導入孔３８の内部に、イオン源部２の内部への異物の混入を防ぐフィルタ３９が挿入されている。また、挿入部３７を形成する一方の壁は、容易に取り外し可能な可動壁４０としている。
【００７１】
可動壁４０の下部にピン４１が埋め込めており、フランジ３５にピン４１が対応する位置に、円周方向にばね性を有する形状の弾性体４２を挿入される孔を開けている。弾性体４２の内接円径は、ピン４１の外径より小さめである。可動壁４０のピン４１を弾性体４２のリングの内部に押し込むと、弾性体４２が変形してピン４１が保持され、可動壁４０とフランジ３５との結合が保持される。可動壁４０にはコバール製のガラス窓１３が固定されており、ガラス窓１３と対向する位置に、ハロゲンランプ２０が配置、固定されている。
【００７２】
イオン源部２等は、装置の筐体２１のカバー２３に覆われるが、挿入部３７の上部には、拭き取り部材である試験紙１４が容易に挿入できるようにスロープを設けた挿入口４３が設けられている。
【００７３】
検査対象物を拭き取った拭き取り部材である試験紙１４は、挿入口４３から挿入部３７に挿入される。挿入口４３にはスロープが設けてられているので、試験紙１４の引っかかりやつまり等が無く、滑らかに挿入部３７に挿入できる。
【００７４】
第２の実施例で使用する拭き取り部材である試験紙１４は、図１０、図１１に示すように杓文字型の形状を有し、厚さは、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍであり、操作者が把持する把持部（取っ手部）４４と、検査対象物を拭き取った検査部（拭き取り部）４５とが明確に分かる形状としている。
【００７５】
試験紙１４を挿入部３７に挿入した状態では、把持部４４が、装置の筐体のカバー２３より突出する形となる。また、把持部４４には、手で持つ側を示す印４６（試料付着面の識別手段）が丸印で付けられている。印４６は、検査部４５（拭き取り面）と反対側の面に付けられている。従って、操作者が、拭き取り面を間違うことなく、拭き取り部材１４により検査対象物の拭き取り操作を行ない、拭き取り部材１４を挿入口４３へ容易に挿入できる。例え、挿入の際に間違ったとしても、拭き取り部材１４は、装置の筐体２１のカバー２３から突出しているので、容易に間違いを視認できる。もちろん、検査対象物を拭き取る検査部４５に印４６を付けても良いし、検査部４５（拭き取り面）と同じ側の面に印４６を付けても良い。
【００７６】
挿入口４３と挿入部３７の間に、試験紙１４の挿入を検知するセンサ（図示せず）が配置されており、センサが試験紙１４の挿入を検知すると、時間差をおいてハロゲンランプ２０に通電が行われ、図７や図８に示すハロゲンランプ２０と収納部１２の熱源１８への電力供給の制御と同様にして、危険物質の検査が行われる。
【００７７】
また、検査終了後の試験紙１４の挿入部３７からの抜き取りの忘れを防止するために、試験紙１４の挿入部３７への挿入のセンサ（図示せず）による検知後、ある程度の時間が経過すると警報が鳴る構成としている。
【００７８】
第２の実施例の構成では、第１の実施例で必要としたオーブン１、導入配管１６が不要となるため、以下の効果が得られる。
【００７９】
第１の効果として、検出感度の向上がある。第２の実施例の構成によれば、試験紙１４に付着した試料（微粒子）は気化して、気化した試料は、吸引ポンプ３により、直接、イオン源部２の、第１の細孔付電極２９と対向電極２７との間の空間に送られる。この時、イオン源部２は加熱されているため、気化した試料が導入孔３８に吸着することはない。従って、第１の実施例における、収納部１２や導入配管１６への吸着による試料の損失の可能性は減少する。また、挿入部３７の容積は、第１の実施例の収納部１２よりもはるかに小さくできるので、試料が気化する空間の容積による蒸気の希釈が著しく減少するため、イオン源部２に高濃度の気化した試料を送ることができ、第１の実施例の構成よりも、高濃度のイオンが生成でき、試験紙１４に付着した極微量の危険物質の存在も確実に検知できる。
【００８０】
第２の効果として、第１の実施例のオーブン１、導入配管１６が不要となるため、部品点数が大きく削減され、安価で小型の装置が構築できる。
【００８１】
第３の効果として、操作者が行なう検査対象物の拭き取り後の手順が、挿入部３７への試験紙１４の挿入、挿入部３７からの抜き取りの単純な操作で完結できるため、操作者の操作ミスによる加熱部分への接触の機会が減少し、試験紙１４の取り扱いに特別な器具を必要としないため、安全性、操作性、スループットに優れた装置を構築できる。
【００８２】
第４の効果として、挿入部３７を形成する一方の壁を可動壁４０としたので、メンテナンス性に優れた装置が構築できる。挿入部３７を定期的に清掃する必要があるが、第２の実施例の構成では、フランジ３５から可動壁４０を容易に引き抜けるので、挿入部３７の内壁の清掃、及び、フィルタ３９の交換が効率良く、短時間でできる。
（第３の実施例）
図１２は、本発明の第３の実施例の可搬型の危険物探知装置の主要構成部を説明する図であり、拭き取り部材を挿入する挿入部の断面、及び、イオン源部の一部断面を含む上面図である。図１２において、一部断面は、イオン源部の針電極２６の中心を含み対向電極２７に垂直であり、図９に示すようにｘｙｚ座標を取る時、ｘｙ面に平行な面における断面であり、上面図は、ｚ軸の正方向から見た図である。
【００８３】
図１３は、本発明の第３の実施例の可搬型の危険物探知装置において、平板状の拭き取り部材と、拭き取り部材が挿入部に挿入された状態とを示す一部断面を含む正面図である。図１３において、一部断面は、導入孔３８の中心を含み、対向電極２７に平行な断面であり、図９に示すようにｘｙｚ座標を取る時、ｘｚ面に平行な面における断面であり、正面図は、ｙ軸の正方向から断面を見た時の図である。第３の実施例は、第２の実施例の装置の挿入部３７の位置を上方から横方向に変更した実施例である。検査対象物を拭き取った、拭き取り部材である試験紙１４が、挿入される挿入部３７と、導入孔３８、導入孔３８の内部に挿入されるフィルタ３９の構成を除く、その他の構成、危険物探知の各工程での加熱電力の各制御、危険物質の同定判断の方法は、第１の実施例、第２の実施例と同じであるので説明は省略する。
【００８４】
第３の実施例の挿入部３７は、イオン源部２の横に配しており、導入孔３８は、挿入部３７とイオン源部２の間の側壁に対向電極２７と細孔付き電極２９の間の空間に貫通するように形成されている。導入孔３８の内部に、イオン源部２の内部への異物を混入を防ぐフィルタ３９が挿入されている。挿入部３７の底部には、塵埃集積用の溜り部３４を設けている。溜り部３４は、試験紙１４が挿入部３７に挿入された状態でも、試験紙１４が直接接触しないように、またハロゲンランプ２０の赤外線が直接照射されないように窪んだ形状をしている。第３の実施例では、試験紙１４の挿入部３７をイオン源部２の横に配したので、試験紙１４と共に塵埃等の異物が挿入部３７に進入しても、塵埃等の異物が導入孔３８に直接侵入する確率を低くでき、フィルタ３９の目詰りを少なくできる。挿入部３７の底部に溜り部３４を設けたので、挿入部３７に侵入した異物を１箇所に集積でき、清掃が容易となる。また、溜り部３４は窪んでいるため、溜り部３４に溜まった塵埃が、挿入部３７に新たに挿入される試験紙１４と接触することが無いので、試験紙１４の挿入部３７への出し入れの度に、塵埃が試験紙１４に付着するなどで発生する、塵埃の挿入部３７内への拡散を防止できる。従って、フィルタ３９の目詰りをさらに低くできるので、フィルタ３９の交換等のメンテナンス作業数が少なくてすみ、装置の稼働率を向上できる。溜り部３４に溜まった塵埃は、ハロゲンランプ２０の赤外線で直接加熱されないため、塵埃が燃えることなはいので安全である。
【００８５】
なお、第３の実施例では、塵埃集積用の溜り部３４を設けているが、設けなくてもよい。その場合、挿入部３７の底部に金網状の部分を設け、試験紙１４と共に挿入部に混入する塵埃を、金網状の部分を介して挿入部３７の下部に落下させ、挿入部３７から排出できる。また、特別な塵埃対策手段をとらなくても、第２の実施例で説明したように、挿入部３７を形成する一方の壁は、容易に取り外し可能な可動壁４０であるため、清掃のメンテナンス性に問題は無い。
【００８６】
第２の実施例、第３の実施例では、可動壁４０にガラス窓１３を設けているが、ガラス窓１３を設けず、可動壁４０に設けた穴部にハロゲンランプ２０を直接挿入する構成としても良い。この場合、ガラス窓１３が不要となるので、ハロゲンランプ２０の交換の際や、可動壁４０の取付け取外しの際に、ガラス窓を破損させることが無くなり、安全にメンテナンス作業が行える他、装置を安価に製作できる。
【００８７】
第２の実施例、第３の実施例では、試験紙１４は手動にて挿入部３７に出し入れを行うが、複数の試験紙１４を自動で挿入部３７に順次出し入れする自動搬送機構を備えた構成としても良い。その場合操作者は、拭き取り作業に専念できるので、スループットを向上できる。
【００８８】
第２の実施例、第３の実施例では、ハロゲンランプ２０を使用しているが、使用しなくても良い。ハロゲンランプ２０を使用しない場合でも、第１の実施例の装置のオーブン１とイオン源部２を一体化しているので、第２の実施例と同様の効果が得られ、第１の実施例の装置でハロゲンランプを照射しない条件で計測した、トリニトロトルエンｍ／ｅ＝２２７の信号強度（図６）より、強い信号強度を得ることができる。また、ハロゲンランプ２０やガラス窓１３を使用しないため、より安価な装置が実現できる。
【００８９】
第２の実施例、第３の実施例では、挿入部３７の開口の位置を上方に設けて、上方から試験紙１４を挿入部３７に挿入する構成を示しているが、挿入部３７の開口の位置を横方向に向けて、試験紙１４を横方向から挿入部３７に挿入する構成としても良い。この場合、イオン源部と、挿入部の相対的配置を自由に設計できる。
（第４の実施例）
図１４は、本発明の第４の実施例の可搬型の危険物探知装置の構成を説明する一部断面を含む側面図である。図２に示すようにｘｙｚ座標をとる時、収納部１２はｙｚ面に平行な対称面をもっている。図１４において、断面は、収納部１２の対称面における断面であり、側面図は、ｘ軸の正方向から見た図である。図１４は、第１の実施例、第２の実施例のハロゲンランプの代わりに、気体加熱用のヒータを用いた危険物探知装置のオーブンの近傍部分の構成を示している。試験紙１４の加熱の構成を除く、その他の構成、危険物探知の各工程での加熱電力の供給の制御、危険物質の同定判断の方法は、第１の実施例、第２の実施例と同じであるので、説明は省略する。
【００９０】
第４の実施例では、収納部１２の上部に気体加熱用ヒータを配置している。気体加熱用ヒータは中空型であり、中空部を通る気体を汚染する事無く加熱できる様に、気体の流路から隔壁４７を介して、熱源１８が配置されている。気体加熱用ヒータの外筒４８には温度計１９が配置される。熱源１８への電力の供給は、外筒４８に配置される温度計１９の出力信号に基づいて、制御系９により制御され、外筒４８の温度は、室温から３００°Ｃの間の所望の任意温度に加熱、保持できる。
【００９１】
気体加熱用ヒータは、気体加熱用ヒータの中空の流路から見える試験紙１４の見込み角を大きくとれるように、収納部１２に対して傾斜させた姿勢で取り付ける。また、イオン源部２へ接続する導入配管１６と反対側に気体加熱用ヒータを配置し、気体加熱用ヒータの流路からの空気の流れを阻害することなく、気体加熱用ヒータで生成された高温の気体（空気）の照射により、試験紙１４に付着した試料（危険物質）が収納部１２で加熱され気化され、気化された試料がイオン源部２へ導入される。
【００９２】
図１５は、本発明の第４の実施例の危険物探知装置において、高温空気を照射して計測されたトリニトロトルエンのｍ／ｅ＝２２７の信号強度の時間変化を示す図である。図１５の結果から、気体加熱用ヒータによって高温化した空気を試験紙１４に照射することにより、収納部１２のみを加熱する熱源１８以外の特別の加熱手段を備えない装置により得られた図６の結果よりも約４倍以上強いイオンの信号強度が得られている。従って、第４の実施例の装置は、誤報の発生が低く危険物質の確実な検知が可能となる。
（第５の実施例）
図１６は、本発明の第５の実施例の可搬型の危険物探知装置の構成を説明する一部断面を含む側面図である。図２に示すようにｘｙｚ座標をとる時、収納部１２はｙｚ面に平行な対称面をもっている。図１６において、断面は、収納部の対称面に垂直であり、スチールベルト４９の幅方向の中心を通りｘｚ面に平行な面における断面であり、側面図は、ｙ軸の負方向から見た図である。図１６は、第１の実施例の構成を変更した構成であり、搬送手段として無限軌道に配した網状のスチールベルト４９による搬送手段を用いて、拭き取り部材である試験紙１４を、オーブン１の収納部１２へ搬送する構成を持つ危険物探知装置の構成を示す。拭き取り部材をオーブン１の収納部１２へ搬送する構成を除く、その他の構成、危険物探知の各工程での加熱電力の供給の制御、危険物質の同定判断の方法は、第１の実施例と同じであるので、説明は省略する。
【００９３】
オーブン１の収納部１２の両側面には矩形の開口部６８が形成されており、開口部６８をスチールベルト４９が通過する。図１６に示すように、スールベルト４９は、無限軌道を形成している。プーリ５０は、スチールベルト４９を装置の筐体２１に対して回転自在に保持する。試験紙１４が搭載される側のプーリ５０にモータ５１が接続されている。モータ５１を回転駆動させることにより、スチールベルト４９が矢印の方向に駆動する。スチールベルト４９には、試験紙１４が搭載される位置を示す敷居板５２が、等間隔に形成されている。
【００９４】
操作者は、試験紙１４をスチールベルト４９の搭載位置に試料（微粒子）が付着した面を上にして載せる。スチールベルト４９の移動に伴い、試験紙１４が、開口部６８を通り収納部１２の内部へ搬送される。試験紙１４が、収納部１２の内部の所定の位置に到達したことをセンサ（図示せず）によって検知すると、モータ５１が停止しスチールベルト４９が停止する。この時、スチールベルト４９に設けた敷居板５２が、収納部１２の開口部６８を塞ぐように構成されているので、収納部１２の密封性はある程度保たれる。開口部６８を、図示しない開閉窓によって完全に塞ぐ構造としても良い。
【００９５】
スチールベルト４９停止後、前述の実施例と同様にして、微粒子が付着した試験紙１４の面にハロゲンランプ２０から赤外線の照射を開始し危険物質の検査を行う。検査終了後にモータ５１を再駆動しスチールベルト４９を再駆動させる。
【００９６】
第５の実施例では、スチールベルト４９の排出側に、試験紙１４を排出するダストボックス５４を配置しており、スチールベルト４９上の検査が終了した試験紙１４は自動でダストボックス５４に落下し回収される。
【００９７】
以上説明した第５の実施例では、操作者は、試験紙１４を順次スチールベルト４９に搭載するだけの簡便な操作で、連続した試験紙１４に付着した危険物質の検査が可能となる。収納部１２への試験紙１４の導入作業、及び、収納部１２からの試験紙１４の排出作業が省略できるので、操作者は、試験紙１４の取り扱いに専念できる。また、オーブン１の操作の失敗による装置の破損を防止でき、装置を汚染等から防止できる。
【００９８】
スチールベルト４９の洗浄も、試験紙１４の搭載面が、装置の筐体２１の外部に露出しているので、拭き取り掃除が容易である。スチールベルト４９の上部を拭くブラシ等を筐体２１の下部に付加して、拭き取り掃除が可能である。また、試験紙１４を搭載しない状態でスチールベルト４９を順次送り出し、試験紙１４の搭載面にランプを照射して、加熱洗浄することにより、スチールベルト４９に吸着している不純物、又は、試験紙１４の搭載面に吸着している残留危険物質を効率的に除去できる。
【００９９】
無限軌道のスチールベルト４９の使用により、検査時に試験紙１４を搭載する面が、高温となっても、ベルトが回転し再び試験紙１４搭載する位置に移動するまでに自然に冷却される。従って、蒸発温度の最も低い危険物質が付着した試験紙１４を搭載しても、搬送過程での蒸発が避けられるため、前述した誤報の発生を回避できる。
【０１００】
第５の実施例では、網状のスチールベルト４９を使用したが、網状のスチールベルト４９に限定されるものではなく、例えば、単純な幅広のスチールベルトを用いた搬送機構、ベルトの変わりに複数のワイヤを巻き回した搬送機構を用いても、第５の実施例と同様の効果が得られることは言うまでもない。
（第６の実施例）
図１７は、本発明の第６の実施例の可搬型の危険物探知装置の構成を説明する一部断面を含む側面図である。図２に示すようにｘｙｚ座標をとる時、収納部１２はｙｚ面に平行な対称面をもっている。図１７において、断面は、収納部１２の対称面に垂直であり、スチールベルト４９の幅方向の中心を通りｘｚ面に平行な面における断面であり、側面図は、ｙ軸の負方向から見た図である。
【０１０１】
図１８は、本発明の第６の実施例の危険物探知装置において使用する試料ホルダ（保持部材）６９の対称面に関する断面図である。
【０１０２】
図１７は、第５の実施例の構成を変更した構成であり、拭き取り部材である試験紙１４を搭載する試料ホルダ６９を複数個収納するカセット６５と、試料ホルダ６９の搬送手段を備えた危険物探知装置の構成を示す。カセット６５は、第５の実施例の構成において、操作者が試験紙１４をスチールベルト４９の搭載する位置に対応する位置に、配置される。
【０１０３】
なお、第６の実施例の構成では、警報器６、及び、操作パネル７の位置は、第５の実施例の図１６における位置から変更している。
【０１０４】
検査対象物を拭き取った試験紙１４は、図１８に示す試料ホルダ６９に収納される。試験紙１４は、試料ホルダ６９の開閉可能な網状の蓋６２を開放して試料ホルダ６９に、微粒子が付着した面を上にして、試料ホルダ６９に収納され、蓋６２が閉められる。この時、蓋６２は、試験紙１４の拭き取り面には接触せず、試験紙１４の縁部のみと接触している。試料ホルダ６９は、回転自在な軸受け６３を具備しており、装置の他部と接触して滑らかに相対移動できる。
【０１０５】
試料ホルダ６９には、試料ホルダ６９を識別するための識別手段６４が備えてあり、試験紙１４により試料を採取した場所を特定できる。ここでは、識別手段６４としてバーコードを採用しているが、識別手段６４としてＩＣチップ等を用いてもよい。試験紙１４を収納する試料ホルダ６９は、カセット６５に格納して運搬する。第６の実施例では、１２枚の試料ホルダ６９を格納できるカセット６５を用いている。試料を採取した試験紙１４を試料ホルダ６９に格納した後、取っ手を持って、カセット６５を危険物探知装置まで運搬する。
【０１０６】
第６の実施例では、第５の実施例の図１６で説明したベルト搬送手段を使用する。カセット６５をスチールベルト４９を跨ぐように置く。この時、カセット６５の一番下にある試料ホルダ６９が、スチールベルト４９に載るようにカセット６５の高さを設定しておく。スチールベルト４９に設けた敷居板５２が試料ホルダ６９の側面を押すことにより、最下層の試料ホルダ６９のみカセット６５から取り出される。スチールベルト４９にカセット６５を固定した後、スチールベルト４９を、第５の実施例と同様に、矢印の方向に回転駆動させる。カセット６５から取り出された試料ホルダ６９は、収納部１２の手前に配置された識別手段読取装置６６によって、試験紙１４により試料を採取した採取場所等の情報を読み取られた後、収納部１２内部へ搬送される。この後、前述の実施例と同様にして、試料が付着した試験紙１４を加熱して、危険物質の有無の検査を実施する。検査の終了後、試料ホルダ６９が収納部１２から搬出された後、操作者がスチールベルト４９から取り上げ、別のカセット６５に収納する。この時、第５の実施例と同様の構成により、図１７に図示しないダストボックスに落下させて回収してもよい。
【０１０７】
第６の実施例によれば、危険物探知装置から離れた場所で、複数の試験紙１４により採取した試料を自動的に検査可能であるという効果を実現できる。例えば、空港等での手荷物等の検査において、手荷物の旅券と試料ホルダ６９のバーコードを、又は、カセット６５のバーコードとカーゴのＩＤを対応付けしておくことにより、危険物質が試験紙１４から検出された場合、試料の採取先を特定できるという効果を実現できる。
【０１０８】
また、カセット６５に収納された複数の試料ホルダ６９を同時に、収納部１２に搬出する構成として、複数の試料ホルダ６９に搭載される試験紙１４に付着した試料をまとめて検査してもよい。この場合、カセット６５のバーコードとカーゴのＩＤを対応付けしておくことにより、、危険物質が検出された場合、試料の採取先を特定できるという効果を実現できる。
【０１０９】
なお、搬送手段を使用する第５実施例、及び、第６実施例では、ハロゲンランプによる加熱の構成を説明したが、ハロゲンランプ以外の急速加熱手段、例えば、第４の実施例の気体加熱用ヒータを備える危険物探知装置、又は、ハロゲンランプ、気体加熱用ヒータのような特別な急速加熱手段を備えないオーブンをもつ危険物探知装置に、第５実施例、及び、第６実施例の搬送手段を適用しても、上記した効果と同様の効果を実現できる。
【０１１０】
以上説明した各実施例では、四重極質量分析を使用しているが、質量分析計として、イオントラップ型質量分析計も使用できる。また、検査対象物から試験紙を用いて表面を拭き取った試料（微粒子）を、赤外線により加熱気化させることにより、試料の高濃度の蒸気を発生できるので、この蒸気をガスクロマトグラフで分離し、発光試薬と反応させて発光を検出することにより危険物質の有無を検査する周知の化学発光方式の危険物探知装置にも、本発明を適用できる。また、この蒸気をイオン源部の内部の放射性同位体でイオン化した後、ドリフトチューブに導入してイオンの易動度を検出することにより危険物質の有無を検査する周知のイオンモビリティ方式の危険物探知装置にも、本発明を適用できる。
【０１１１】
本発明の危険物探知装置によれば、消費電力を増加させることなく、危険物質の検出感度を数十倍に向上できるので、危険物質を確実に検知することが可能となる。また、各種の蒸発温度をもつ危険物質を効率良く、確実に検出可能な危険物探知装置を構築できる。また、試験紙を自動搬送する搬送手段を備えた装置の構成により、特別な試験紙を取り扱う器具を必要とせずに、自動的に連続して試験紙の検査が可能となる。更に、危険物探知装置から離れた場所で複数の試験紙で採取した試料を一括して検査も可能となる。
【０１１２】
本発明の危険物探知装置は、可搬型の装置、据置型の装置の何れの形態でも使用可能であることは言うまでもない。。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明によれば、危険物質の検出感度が高く操作性が優れた危険物探知装置、及び、危険物探知方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の危険物探知装置の主要構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施例の危険物探知装置の外観を示す斜視図。
【図３】本発明の第１の実施例の危険物探知装置の構成を説明する一部断面を含む側面図。
【図４】本発明の第１の実施例の危険物探知装置の構成を説明する一部断面を含む上面図。
【図５】本発明の第１の実施例の危険物探知装置において、ハロゲンランプを照射して計測されたトリニトロトルエンのｍ／ｅ＝２２７の信号強度の時間変化を示す図。
【図６】本発明の第１の実施例の危険物探知装置において、ハロゲンランプを照射しない条件で計測されたトリニトロトルエンのｍ／ｅ＝２２７の信号強度の時間変化を示す図。
【図７】図７は、本発明の第１の実施例の危険物探知装置による危険物探知の各工程での加熱電力の供給と温度変化の例を説明する図。
【図８】本発明の第１の実施例の危険物探知装置による危険物探知の各工程での加熱電力の供給と温度変化の他の例を説明する図。
【図９】本発明の第２の実施例の危険物探知装置の主要構成部の外観を示す斜視図。
【図１０】本発明の第２の実施例の危険物探知装置の主要構成部を説明する図であり、拭き取り部材を挿入する挿入部の断面、及び、イオン源部の一部断面を含む図。
【図１１】本発明の第２の実施例の危険物探知装置において、平板状の拭き取り部材の形状と、拭き取り部材が挿入部に挿入された状態とを示す一部断面を含む図。
【図１２】本発明の第３の実施例の危険物探知装置の主要構成部を説明する図であり、拭き取り部材を挿入する挿入部の断面、及び、イオン源部の一部断面を含む図。
【図１３】本発明の第３の実施例の危険物探知装置において、平板状の拭き取り部材の形状と、拭き取り部材が挿入部に挿入された状態とを示す一部断面を含む図。
【図１４】本発明の第４の実施例の危険物探知装置の構成を説明する一部断面を含む側面図。
【図１５】本発明の第４の実施例の危険物探知装置において、高温空気を照射して計測されたトリニトロトルエンのｍ／ｅ＝２２７の信号強度の時間変化を示す図。
【図１６】本発明の第５の実施例の危険物探知装置の構成を説明する一部断面を含む側面図。
【図１７】本発明の第６の実施例の危険物探知装置の構成を説明する一部断面を含む側面図。
【図１８】本発明の第６の実施例の危険物探知装置において使用する試料ホルダの断面図。
【符号の説明】
１…オーブン、２…イオン源部、３…吸引ポンプ、４…質量分析部、５…データ処理装置、６…警報機、７…操作パネル、８…電源部、９…制御部、１０…排気部、１１…車輪、１２…収納部、１３…ガラス窓、１４…試験紙、１５…試料台、１６…導入配管、１７…吸引孔、１８…熱源、１９…温度計、２０…ハロゲンランプ、２１…筐体、２２…支持部材、２３…カバー、２４…取手、２５…断熱材、２６…針電極、２７…対向電極、２８…開口部、２９…第１の細孔付電極、３０…第１のイオン導入細孔、３１…差動排気部、３２…第２の細孔付電極、３３…第２のイオン導入細孔、３４…溜り部、３５…フランジ、３６…容器、３７…挿入部、３８…導入孔、３９…フィルタ、４０…可動壁、４１…ピン、４２…弾性体、４３…挿入口、４４…把持部、４５…検査部、４６…印、４７…隔壁、４８…外筒、４９…スチールベルト、５０…プーリ、５１…モータ、５２…敷居板、５４…ダストボックス、６２…蓋、６３…軸受け、６４…識別手段、６５…カセット、６６…識別手段読取装置、６８…開口部、６９…試料ホルダ。
【図１】
2004212073.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2004212073.tif 000015
【図１４】
2004212073.tif 000016
【図１５】
2004212073.tif 000017
【図１６】
2004212073.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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