(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン移動度検出器、および
イオン移動度検出器用の気体／蒸気循環系であって、注目の気体および蒸気のサンプルが、検出のためにそこに引き込まれる系を含むイオン移動度分光計システムであり、
該循環系が、
イオン移動度セル（１２）、
該循環系内に気体／蒸気の循環を起こすための手段（１０）、および、
循環する気体／蒸気を乾燥および／または浄化するためのモレキュラーシーブ材料、およびドーパント物質を含む、一体化されたドーパントシーブ材料（２０、２２）であって、該ドーパント物質がモレキュラーシーブ材料と混合されているもの
を含み、
これによって、系用の分離したドーパント源の必要性がなくなることを特徴とするイオン移動度分光計システム。
【請求項２】
前記一体化されたドーパントシーブ材料が、パックで提供されることを特徴とする請求項１に記載のイオン移動度分光計システム。
【請求項３】
少なくとも１つの更なるドーパント源を、一体化されたドーパントシーブ材料に加えて、使用することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のイオン移動度分光計システム。
【請求項４】
ドーパント物質がアンモニウムカルバメートであり、モレキュラーシーブ材料が１３Ｘの孔隙径の材料であることを特徴とする請求項１に記載のイオン移動度分光計システム。
【請求項５】
ドーパント物質と、モレキュラーシーブ材料が、モレキュラーシーブ材料に対して、０．１から５重量％の間のドーパント物質の割合で一体化されることを特徴とする請求項４に記載のイオン移動度分光計システム。
【請求項６】
一体化されたドーパントシーブ材料がドーパント物質とモレキュラーシーブ材料を互いに密封された容器内で加熱することにより製造されることを特徴とする請求項１、請求項４または請求項５に記載のイオン移動度分光計システム。
【請求項７】
一体化されたドーパントシーブ材料が、モレキュラーシーブ材料上に、固定レベルでドーパント物質を含む乾燥不活性ガス流を通し、これによってモレキュラーシーブ材料がドーパント物質を吸収することにより製造されることを特徴とする請求項１、請求項４または請求項５に記載のイオン移動度分光計システム。
【請求項８】
一体化されたドーパントシーブ材料がドーパント物質とモレキュラーシーブ材料を互いに攪拌することにより製造されることを特徴とする請求項１に記載のイオン移動度分光計システム。
【請求項９】
モレキュラーシーブ材料が、１３Ｘ、３Ａ、４Ａまたは５Ａの孔隙径を有することを特徴とする請求項１に記載のイオン移動度分光計システム。
【請求項１０】
ドーパント物質がアンモニアまたはＣＯ２中のアンモニアであることを特徴とする請求項１に記載のイオン移動度分光計システム。
【請求項１１】
ドーパント物質およびモレキュラーシーブ材料が、モレキュラーシーブ材料に対して、２から５重量％の間のドーパント物質の割合で一体化されることを特徴とする請求項１に記載のイオン移動度分光計システム。
【請求項１２】
ドーパント物質およびモレキュラーシーブ材料が、モレキュラーシーブ材料に対して、０．１から１０重量％の間のドーパント物質の割合で一体化されることを特徴とする請求項１に記載のイオン移動度分光計システム。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載のイオン移動度分光計システムに使用するための一体化されたドーパント源およびモレキュラーシーブパック（２０、２２）であって、ドーパント源の物質が、前記一体化されたドーパント源およびモレキュラーシーブパック内でモレキュラーシーブと一体化されていることを特徴とする一体化されたドーパント源およびモレキュラーシーブパック。
【請求項１４】
一体化されたドーパントシーブ材料（２０、２２）を含むイオン移動度分光計システムの製造方法であって、ドーパントシーブ材料内でモレキュラーシーブ材料をドーパント物質と混合により一体化することを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記ドーパント物質と前記モレキュラーシーブ材料を互いに密封された容器内で加熱することを含むことを特徴とする請求項１４に記載のイオン移動度分光計システムの製造方法。
【請求項１６】
前記モレキュラーシーブ材料上に、固定レベルで前記ドーパント物質を含む乾燥不活性ガス流を通し、これによってモレキュラーシーブ材料がドーパント物質を吸収することを含むことを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載のイオン移動度分光計システムの製造方法。
【請求項１７】
前記ドーパント物質と前記モレキュラーシーブ材料を互いに攪拌することを含むことを特徴とする請求項１４に記載のイオン移動度分光計システムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、気体および蒸気の検出に使用されるイオン移動度分光計に関し、特に、イオン移動度分光計システムに関する。このイオン移動度分光計システムにおいて、このシステムが低濃度の微量試薬の１または複数の蒸気（「ドーパント」）で「ドープされ」、すなわち添加されて、例えば、注目の気体または蒸気に対するこのシステムの感度を改善するか、または、インターフェース物質（すなわち、他の点では、注目の気体および蒸気の検出を妨害する応答を引き起こすもの）の排除を改善する。
【０００２】
イオン移動度分光計（ＩＭＳ）システムは周知であり、関連する原理は文献、例えばＥＰ−Ａ−２１９６０２の導入部で説明されている。
【０００３】
ドーパント源は一般に、選択されたドーパント物質を含む透過能を持つ密封された容器であって、この容器がＩＭＳ検出器の循環系に取り込まれているものよりなり、この循環系は、イオン移動度セル、系内で循環する気体を乾燥および浄化するためのシーブパックのような手段、ドーパント源、およびポンプを含み、この循環系内に注目の気体または蒸気のサンプル、通常は空中浮遊物が分析のために引き込まれる。
【０００４】
一側面によれば、本発明はイオン移動度分光計システムで構成され、このシステムでは、ドーパント物質がモレキュラーシーブ材料と物理的に集約され、これによりこのシステムに対する物理的に分離したドーパント源の必要性がなくなる。
【０００５】
別の側面によれば、本発明は組み合わされたドーパント源と、例えばイオン移動度分光計と使用するためのモレキュラーシーブより構成される。
【０００６】
更なる側面によれば、本発明はモレキュラーシーブ材料とドーパント物質を物理的または化学的に集約し、イオン移動度分光計に使用するための集約されたドーパントとモレキュラーシーブを提供する方法で構成される。
【０００７】
本発明は、分離した、ドーパント源とモレキュラーシーブパックを使用した現在の実施を越える多くの利点を提供する。
【０００８】
例えば、ハンディータイプまたは身体装着式のＩＭＳ装置においては、この装置のハウジング内の空間が重んじられており、集約されたドーパント源／モレキュラーシーブの使用が循環系に必要な空間を減少させている。
【０００９】
加えて、そして特に小さな機器では、モレキュラーシーブを定期的に交換する必要がある。シーブとドーパント源を単一のパックに一体化（本明細書において、一体化を集約とも称する）して提供することにより、循環系内のドーパントの均一なレベルを維持するために望ましいドーパントの交換が、単一操作で同時に提供される。
【００１０】
現在の実施は、機器が低温で操作されるときに加熱される、ＩＭＳ循環系に伴うドーパント源を必要とする。シーブとドーパント源を集約したものでは、低温で加熱を必要とせずに、循環系内でドーパントレベルを維持でき、これによって機器に求められる空間および電源をさらに簡略化し、低減することができることが、予想外に見出された。
【００１１】
ドーパントとシーブ材料の集約物は、注目のサンプルに対するＩＭＳ機器および／または干渉物の除去の増感の必要なレベルを付与することが見出された。
【００１２】
ＩＭＳ機器の循環系内でドーパントとシーブ材料を集約したものを使用することで、加熱をしない場合でも、−３０℃から＋５０℃の環境温度の範囲にわたって、ドーパント能が改善されることも見出された。
【００１３】
ドーパントをシーブに添加することは水の取り込みを増加し、従って製品の有効寿命を低下させることが予想されるであろうが、出願人は、実施においては、実際にそのようなことがないことを見出した。
【００１４】
添付図面の図１は、閉ループ型の循環系を使用する従来のイオン移動度分光計であって、循環系内にポンプ１０、ＩＭＳセル１２、キャリアーガス、最も普通には、空気を乾燥するための一対のモレキュラーシーブパック１４、１６と、感度を増加させるためおよび／または干渉物を排除するための、必要なレベルのドーパントを提供するドーパント源１８を含むものである。
【００１５】
操作に際して、注目の気体または蒸気を含みうる周囲の空気は、図示されていない注入系により循環系に引き込まれ、ＩＭＳセル１２を通る。このセルは、図示されていない従来の電子機器と共同して、サンプリングされた周囲の空気内の、気体または蒸気の存在および／または量を表す電子出力を与える。
【００１６】
図２は、モレキュラーシーブパックとドーパント源の当初の対を、一対の一体化したドーパントとモレキュラーシーブのパック２０、２２で置き換えたのみの、図１に示されるのと同じ機器を示す。シーブは、アルミノシリケート（ゼオライト）のような任意の標準的な材料でありうる。
【００１７】
混合されたシーブとドーパント物質の要求される一体化物は、乾燥したモレキュラーシーブ材料をドーピング物質の正確な量と共に密封された容器内に配置し、１２時間ほどの間５０℃でこの混合物を攪拌および好ましくは加熱することにより製造することができる。
【００１８】
材料の一体化は、一体化を可能にする時間を適切に変更することにより与えられる、より高い温度またはより低い温度で達成されうる。
【００１９】
一体化された材料はまた、ドーパント物質を固定レベルで含む乾燥不活性ガス流を、このモレキュラーシーブ材料上に通し、ドーパント物質をこのモレキュラーシーブ材料に吸収させることによっても作製されうる。
【００２０】
ドーパント物質をモレキュラーシーブ上に吸着させる機構は、可逆的な物理吸着であり、これは所定温度でシーブ上に吸着された所定量の物質では、このシーブ上に吸着されたドーパント物質の分圧が一定であることを意味する。
【００２１】
一体化されたドーパント／シーブ材料上のキャリアガスの流れ、およびこのシステムからのこのキャリアの漏れが存在するＩＭＳシステムでは、吸着されたドーパント物質は、シーブ材料から除去される。
【００２２】
閉じた循環系では、吸着された物質は、キャリアガス中に放出されるが、実質的にこのシーブ材料に戻り、これによって系内に連続的な一定レベルのドーパントを維持する。
【００２３】
シーブ材料に対して０．１重量％から５重量％の比で一体化される、例えば、アルミニウムカルバメートドーパントと、１３Ｘ（１０Ａ）の孔隙径のモレキュラーシーブ材料との一体化物が、図面の図２に示されるようなイオン移動度分光計で使用された。ドーパントに依存して、例えば約１０％までの他の濃度を使用できる。最も好ましい範囲は、通常約２から５％である。他の孔隙径、例えば３Ａ、４Ａまたは５Ａを使用することもできる。
【００２４】
特定の一体化されたドーパント／モレキュラーシーブ材料を用いての、研究用に選択された３種類の標的一体化物、すなわち、ＤＭＭＰ（０，０−ジメチルメタンホスホネート）、ＴＥＰ（トリエチルホスフェート）、およびＤＰＭ（ジプロピレングリコールモノメチルエーテル）のスペクトル応答は、−３０℃から＋５０℃の温度範囲にわたって、目立つほどに、一定のままであった。
【００２５】
他のドーピング化合物を使用し、必要な範囲のドーパントレベルをもたらすように選択できることは明らかであろう。一実施形態では、ドーパントは、アンモニア、またはＣＯ2を含むアンモニアである。
【００２６】
他の吸収性物質を、一体化されたドーパント／シーブ材料の製造にも使用することができる。
【００２７】
説明したシステムは、同等の標準的な透過源およびシーブシステムよりも長持ちし、より長い貯蔵寿命を有することが見出された。
【００２８】
説明した例は、一体化されたドーパント／シーブを系内の唯一のドーパント源として使用したが、この一体化されたドーパント／シーブは、低温での標準的な透過性ドーパント源をサポートするための、系の複数のドーピングを提供するため、または、追加のドーピングを提供するために、基準のドーパント源に加えて機器の系に使用されうる。例えば、非常に重い分子質量のドーパントを非常に軽いドーパントとともに使用したいことがある。別の方法では、これを達成する唯一の方法は、非常に大きくそして重いドーパント源を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のイオン移動度分光計の簡約化されたブロック図である。
【図２】  本発明のイオン移動度分光計の簡略化されたブロック図である。
【図１】
0004668487.tif 000002
【図２】
0004668487.tif 000003