(57)【要約】【課題】β線源の強度にバラツキがあっても、より高感度な測定が可能な浮遊粒子状物質濃度測定装置を提供すること。【解決手段】一定流量の大気をサンプルガスＳＧとして連続的にサンプリング管１５内に吸引し、このサンプリング管１５の下流側に設けられた真空チャンバ２内において前記サンプルガスＳＧ中の浮遊粒子状物質６を捕集手段５を用いて連続的に捕集し、この捕集した浮遊粒子状物質６の濃度をβ線吸収方式で測定するように構成された浮遊粒子状物質濃度測定装置において、前記サンプリング管１５内を通過するサンプルガスＳＧに対して適宜波長の光を照射し、そのときの散乱光強度に基づいて得られる値を用いて前記β線吸収方式によって得られる値を補正するようにした。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定流量の大気をサンプルガスとして連続的にサンプリング管内に吸引し、このサンプリング管の下流側に設けられた真空チャンバ内において前記サンプルガス中の浮遊粒子状物質を捕集手段を用いて連続的に捕集し、この捕集した浮遊粒子状物質の濃度をβ線吸収方式で測定するように構成された浮遊粒子状物質濃度測定装置において、前記サンプリング管内を通過するサンプルガスに対して適宜波長の光を照射し、そのときの散乱光強度に基づいて得られる値を用いて前記β線吸収方式によって得られる値を補正することを特徴とする浮遊粒子状物質濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、大気中の浮遊粒子状物質を測定するための浮遊粒子状物質濃度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大気中の浮遊粒子状物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｍａｔｔｅｒ：以下、ＳＰＭという）を測定する装置として、一定流量の大気をサンプルガスとして連続的にサンプリング管内に吸引し、このサンプリング管の下流側に設けられた真空チャンバ内において前記サンプルガス中のＳＰＭをリボンフィルタなどの捕集手段を用いて連続的に捕集し、この捕集したＳＰＭの濃度をβ線吸収方式で測定するものがある。
【０００３】上記β線吸収方式のＳＰＭ濃度測定装置においては、β線源の強度のバラツキ（ノイズ）、捕集手段、捕集されるＳＰＭの分布の不均一性などにより、５０μｇ／ｍ３以下の低濃度領域では指示値のバラツキが生ずることがある。そして、β線吸収方式のＳＰＭ濃度測定装置において、前記指示値のバラツキに対して、特に大きな誤差要因となるものは、β線源の強度のバラツキである。これは、β線吸収方式のＳＰＭ濃度測定装置においては、Ｃ１４からβ線を発生する現象であるβ崩壊を測定に利用しているが、このβ崩壊量は常に一定ではないところから、前記測定に用いられるβ線の強度が変化する。そのため、ＳＰＭの濃度を、β線吸収方式によって１秒ごとに測定する場合、その瞬時値に誤差が生ずる可能性が多分にある。このことから、我が国の規格では、３．７ＭＢｑ（１００Ｃｉ）の線源量で１時間の測定周期で、最小検出感度（２σ）が１０μｇ／ｍ３程度に定められている。
【０００４】ところが、近時においては、粒径が２．５μｍ以下の微細なＳＰＭ（以下、ＰＭ２．５という）をも高感度に測定することが要求されるようになってきている。しかしながら、このＰＭ２．５は、大気中にはきわめて少なく、最小検出感度（２σ）が１０μｇ／ｍ３の従来のＳＰＭ濃度測定装置では、前記ＰＭ２．５を高感度に検出することが困難であり、例えば最小検出感度（２σ）が２μｇ／ｍ３以上のより高感度な測定が可能なＳＰＭ濃度測定装置が要望されるに至っている。
【０００５】この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、β線源の強度にバラツキがあっても、より高感度な測定が可能なＳＰＭ濃度測定装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、この発明では、一定流量の大気をサンプルガスとして連続的にサンプリング管内に吸引し、このサンプリング管の下流側に設けられた真空チャンバ内において前記サンプルガス中の浮遊粒子状物質を捕集手段を用いて連続的に捕集し、この捕集した浮遊粒子状物質の濃度をβ線吸収方式で測定するように構成された浮遊粒子状物質濃度測定装置において、前記サンプリング管内を通過するサンプルガスに対して適宜波長の光を照射し、そのときの散乱光強度に基づいて得られる値を用いて前記β線吸収方式によって得られる値を補正するようにしている。
【０００７】より具体的には、ＳＰＭの散乱光強度に基づく瞬時値（測定値）とβ線吸収方式によって得られる瞬時値（測定値）との間における一定の係数関係を用いて、前者によって後者を補正することにより、β線源そのもの由来する指示値のバラツキの幅が小さくなり、ＳＰＭ濃度測定装置の最小検出感度（２σ）が大幅に向上し、例えば、０．５〜１μｇ／ｍ３といったレベルまで改善される。したがって、ＰＭ２．５のような絶対量の少ない微細なＳＰＭを精度よく測定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。図１は、この発明のＳＰＭ濃度測定装置の構成の一例を概略的に示すもので、この図において、１は測定装置本体である。この測定装置本体１は、以下のように構成されている。すなわち、２は真空チャンバで、その内部には、供給リール３から繰り出され、巻き取りリール４に巻き取られる適宜幅の捕集手段としてのリボンフィルタ５が走行するとともに、このリボンフィルタ５の一方の側（下方側）には、リボンフィルタ５の一方の面（上面）に捕集されたＳＰＭ６の堆積層６ａに対してβ線を照射するβ線源７が設けられ、他方の側（上方側）には、前記堆積層６ａを透過したβ線を検出しその強度に応じた信号を出力する例えば比例計数管よりなる検出器８が設けられており、β線吸収方式によってＳＰＭ６の濃度を測定できるように構成されている。なお、９ａ，９ｂは補償チャンバである。１０は検出器８と補償チャンバ９ｂとの間に所定の直流電圧を印加する電源である。
【０００９】そして、１１は前記真空チャンバ２や補償チャンバ９ａを所定の真空状態に排気する排気系統で、ガス流量調整器１２を介して真空ポンプ１３が接続されるとともに、サンプルガスＳＧの流量を測定するガス流量計１４が設けられている。
【００１０】また、１５は真空チャンバ２に対して、一定流量の大気をサンプルガスＳＧとして供給するサンプリング管で、その最上流端には分粒器１６が設けられている。この分粒器１６は、サンプリング管１５内に吸引されたサンプルガスＳＧ中に含まれるＳＰＭ５を分級するもので、所定の粒径を超えるＳＰＭを捕捉し、所定の粒径以下のＳＰＭのみを真空チャンバ２側に通過させるものである。
【００１１】さらに、前記サンプリング管１５の分粒器１６よりもやや下流側には、散乱光測定部１７が設けられている。この散乱光測定部１７は、サンプリング管１５の分粒器１６よりもやや下流側の側壁に、光学窓１８ａ，１８ｂが互いに対向するように形成し、一方の光学窓１７ａの外方に、例えば可視光を発する光源１９を設け、他方の光学窓１７ｂの外方に散乱光検出器２０を設けてなるもので、分粒器１６を経てサンプリング管１５内を真空チャンバ２方向に流れるサンプルガスＳＧに対して光を照射したとき、前記サンプルガスＳＧ中に含まれる所定の粒径以下のＳＰＭ（分粒されたＳＰＭ）において生ずる光散乱強度を測定するように構成されている。なお、図示例では、散乱光検出器２０には、アンプが内蔵されている。
【００１２】２１は前記測定装置本体１を制御し、測定装置本体１側からの信号を処理する演算制御部で、２２は各種の演算を行うＣＰＵ、２３はアナログ信号をディジタル信号に変換したり、ディジタル信号をアナログ信号に変換する信号変換器、２４は検出器８の出力が入力されるアンプ、２５はガス流量計１４や他のセンサ２６からの検出出力が入力されるアナログＩ／Ｏ、２７はディジタルＩ／Ｏ、２８はＲＡＭ、２９は電気的消去の可能なＲＯＭ、３０は演算結果などを表示するディスプレイ、３１は入力キーである。また、３２ａ，３２ｂは、外部接続端子としてのＣＯＭ１、ＣＯＭ２である。
【００１３】
上記構成のＳＰＭ濃度測定装置の作動について説明すると、真空ポンプ８をオンにすると、大気が分粒器１６を介してサンプリング管１５内にサンプルガスＳＧとして吸引される。このとき、サンプリング管１５内に吸引されたサンプルガスＳＧ中に含まれるＳＰＭのうち、所定の粒径を超えるものが除去され、所定の粒径以下のＳＰＭ（以下、分粒されたＳＰＭという）を含んだサンプルガスＳＧが下流側（真空チャンバ２側）に移動する。そして、このサンプルガスＳＧが分粒器１６の下流側に設けられた散乱光測定部１７を通過する際、前記分粒されたＳＰＭが光源１９からの可視光の照射を受け、そのとき生ずる散乱光が散乱光検出器２０によって受光され、その散乱光強度に比例した出力（瞬時値）ａがＣＰＵ２２に入力される。
【００１４】その後、前記分粒されたＳＰＭを含むサンプルガスＳＧは、サンプリング管１５を経て真空チャンバ２内に導入され、リボンフィルタ５を通過するが、このとき、前記分粒されたＳＰＭは、リボンフィルタ５の上面にスポット状に堆積し、堆積層６ａを形成する。この堆積層６ａにβ線源７からのβ線が照射されると、このβ線は分粒されたＳＰＭおよびリボンフィルタ５による吸収を受けるが、透過したβ線は検出器８によって検出される。検出器８からは受光したβ線に比例した出力（瞬時値）ｂが出力され、これがＣＰＵ２２に入力される。
【００１５】ＣＰＵ２２においては、上記出力ａ，ｂはそれぞれ次のように処理される。すなわち、散乱光測定に基づく瞬時値ａに基づいて前記サンプルガスＳＧ中の分粒されたＳＰＭの重量Ａ（μｇ）得られる。
【００１６】また、検出器８からの出力ｂは、通常のβ線吸収方式による処理が行われる。すなわち、前記リボンフィルタ５に付着したＳＰＭの質量ｍ〔μｇ〕は、下記（１）式によって求められる。
ｍ＝Ｆ×ｌｎ（Ｒ０／Ｒ）　　　　　　　　　　　　　　……（１）
ただし、
Ｒ０；空のリボンフィルタのβ線散乱強度〔Ｉ／ｓ〕
Ｒ　；ＳＰＭ捕集後のリボンフィルタのβ線散乱強度〔Ｉ／ｓ〕
Ｆ　；校正係数〔μｇ／ｍ３〕
【００１７】前記校正係数Ｆは、β線散乱強度をＳＰＭの質量に換算するための係数で、Ｆ＝Ａ／（μ／ρ）で表される。ここで、Ａ〔ｃｍ３〕はリボンフィルタの測定断面積〔ｃｍ３〕であり、μ／ρ〔ｃｍ／ｍｇ〕は、β線源７の固有の質量崩壊係数〔ｃｍ／ｍｇ〕である。
【００１８】前記（１）式によって求められるＳＰＭの質量と、サンプルガスＳＧの流量および圧力を補正することにより、ＳＰＭ濃度Ｂ（μｇ／ｍ３〕が得られる。
【００１９】そして、ＣＰＵ２２においては、前記散乱光強度に基づいて得られる瞬時値Ａを用いて前記β線吸収方式によって得られる瞬時値Ｂを補正することにより、ＳＰＭ濃度のより真値に近い値を算出するのである。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ＳＰＭの散乱光強度に基づく瞬時値（測定値）とβ線吸収方式によって得られる瞬時値（測定値）との間における一定の係数関係を用いて、前者によって後者を補正することにより、β線源そのもの由来する指示値のバラツキの幅が小さくなり、ＳＰＭ濃度測定装置の最小検出感度（２σ）が大幅に向上し、例えば、０．５〜１μｇ／ｍ３といったレベルまで改善される。したがって、この発明のＳＰＭ濃度測定装置によれば、ＰＭ２．５のような絶対量の少ない微細なＳＰＭを精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の浮遊粒子状物質濃度測定装置の構成の一例を概略的に示す図である。
【符号の説明】２…真空テャンバ、５…捕集手段、６…浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）、１５…サンプリング管、ＳＧ…サンプルガス。
【図１】
2004003900.tif 000003