(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧定電流源と、
前記高電圧定電流源に接続された針状電極を有し、該針状電極に放電を発生させて導入した試料ガスをイオン化するイオン化部と、
イオン化した該試料ガスを計測する分析部と、
前記高電圧定電流源と前記イオン化部の接地電極間に設けられた電流検出抵抗と、
該電流検出抵抗に流れる電流値を電圧値として検出し出力する電流検出部と、
該電流検出部の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部からデジタル信号を取り込み、取り込んだデジタル信号を微分演算した変分信号とし、該変分信号が閾値を超えた場合は、内部のカウントレジスタに１を加算し、前記カウントレジスタの値が、接続された設定ダイヤルで設定された異常値を示す値を超えた場合、出力をＯＮするマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサからの出力に基づいてＯＮ又はＯＦＦの出力信号を出力するデジタル出力レジスタとを具備し、
前記デジタル出力レジスタからの出力は、前記針状電極の状態が正常又は異常であることを示す出力であることを特徴とするイオン化計測装置。
【請求項２】
高電圧定電流源と、
前記高電圧定電流源に接続された針状電極を有し、該針状電極にコロナ放電を発生させて導入した試料ガスをイオン化するイオン化部と、
イオン化した該試料ガスを計測する分析部と、
前記高電圧定電流源と前記イオン化部の接地電極間に設けられ、流れる電流の電流値を電圧値へ変換する電流検出抵抗と、
前記電圧値を、信号増幅し、微分演算を行い、電流変化を捉えてパルス信号を出力するアンプを有する電流検出部と、
電流検出部から出力された前記パルス信号から電流変化の回数を一定時間毎に計数して電流変化の計数値とし、該電流変化の計数値を出力するカウントＩＣと、
前記カウントＩＣの出力である計数値と、予め設定ダイヤルにより設定された電流変化を異常とする電流変化の計数値の閾値とを比較し、前記カウントＩＣの計数値が大きい場合は出力をＯＮにするコンパレータＩＣと、
前記コンパレータＩＣからの出力を取込み出力するラッチＩＣとを具備し、
前記ラッチＩＣからの出力は、前記針状電極の状態が正常又は異常であることを示す出力であることを特徴とするイオン化計測装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記針状電極の状態が異常であることを示す出力があった場合、前記針状電極の状態が異常になったことを表示する表示手段を付加してなることを特徴するイオン化計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料ガスをイオン化して計測を行う装置に関し、特に、針状電極に高電圧を加えてイオン化機能を有するイオン化質量分析計などのイオン化計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のイオン化計測装置、例えば、イオン化質量分析計は、特開平１０−９２３７３号の「大気圧イオン化質量分析計」で記載されているとおり、針状電極に高電圧定電圧源を印加し、コロナ放電を発生させ、試料ガスをイオン化し、質量分析部に導入して試料ガスの質量成分を計測している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、針状電極が、例えば、試料ガスにより、針先が汚れた場合には、コロナ放電の状態が変化し、試料ガスのイオン化が変動するため、針状電極を清掃または交換する必要がある。その場合、質量分析部を介して質量計測値の変動が発生、などの計測結果から判断して交換を行っており、質量変動が、針状電極の汚れによるものか、あるいは他の要因によるものかを判定をする必要があり、針状電極の箇所のみの異常検出法としては十分に考慮されていなかった。
【０００４】
本発明の目的は、針状電極の状態を、針状電極に印加している高圧定電流源の電流値の変動として捉え、異常検出を可能とする針状電極異常検出回路およびそれを用いたイオン化計測装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、針状電極の汚れなどによる影響を、安定状態での一定した放電電流と、汚れなどによる不正規のパルス状に変化する放電電流の変化との相違として捉える。
【０００６】
具体的には、イオン化計測装置において、高電圧定電流源と、前記高電圧定電流源に接続された針状電極を有し、該針状電極に放電を発生させて導入した試料ガスをイオン化するイオン化部と、イオン化した該試料ガスを計測する分析部と、前記高電圧定電流源と前記イオン化部の接地電極間に設けられた電流検出抵抗と、該電流検出抵抗に流れる電流値を電圧値として検出し出力する電流検出部と、該電流検出部の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部からデジタル信号を取り込み、取り込んだデジタル信号を微分演算した変分信号とし、該変分信号が閾値を超えた場合は、内部のカウントレジスタに１を加算し、前記カウントレジスタの値が、接続された設定ダイヤルで設定された異常値を示す値を超えた場合、出力をＯＮするマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサからの出力に基づいてＯＮ又はＯＦＦの出力信号を出力するデジタル出力レジスタとを具備し、前記デジタル出力レジスタからの出力は、前記針状電極の状態が正常又は異常であることを示す出力であることを特徴とする。
【０００７】
また、イオン化計測装置において、高電圧定電流源と、前記高電圧定電流源に接続された針状電極を有し、該針状電極にコロナ放電を発生させて導入した試料ガスをイオン化するイオン化部と、イオン化した該試料ガスを計測する分析部と、前記高電圧定電流源と前記イオン化部の接地電極間に設けられ、流れる電流の電流値を電圧値へ変換する電流検出抵抗と、前記電圧値を、信号増幅し、微分演算を行い、電流変化を捉えてパルス信号を出力するアンプを有する電流検出部と、電流検出部から出力された前記パルス信号から電流変化の回数を一定時間毎に計数して電流変化の計数値とし、該電流変化の計数値を出力するカウントＩＣと、前記カウントＩＣの出力である計数値と、予め設定ダイヤルにより設定された電流変化を異常とする電流変化の計数値の閾値とを比較し、前記カウントＩＣの計数値が大きい場合は出力をＯＮにするコンパレータＩＣと、前記コンパレータＩＣからの出力を取込み出力するラッチＩＣとを具備し、前記ラッチＩＣからの出力は、前記針状電極の状態が正常又は異常であることを示す出力であることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の一実施例をイオン化質量分析計に適用した場合について説明する。
【００１０】
図１は、本発明を用いた内部構成図である。図１において、試料ガスはイオン化部１に入る。イオン化部１は、針状電極２を有し、針状電極２は、高圧定電流源５と接続する。高圧定電流源５に印加した高電圧でコロナ放電を発生する。コロナ放電により、試料ガスは、イオン化し、イオン化部に印加した電界により、質量分析部３に導入する。試料ガスは、質量分析部３でイオン強度より質量分析を行いその結果を、例えば、マススペクトルとしてデータ処理部４で表示を行う。
【００１１】
針状電極２に印加した電流値は、電流検出抵抗６で電圧値に変換する。変換された電圧は、電流検出部７において信号増幅回路と微分回路で信号が変化した場合にパルス出力を行う。パルス計数回路８は、パルス出力を一定周期間、例えば、一定時間毎に計数し、計数値を出力する。計数比較回路９は、計数値と、電流変化を異常とする閾値の設定ダイヤル１０の数値とを比較し、設定ダイヤル１０の値を超えた場合は、針状電極の異常信号を出力する。
【００１２】
図２は、上記実施例の回路構成図を示す。高圧定電流源５から針状電極２に印加した電流値は、電流検出抵抗６で電圧値に変換し、演算増幅器よりなるバッファアンプ７ａでインピーダンス変換を行い電圧出力する。アンプ７ｂで信号増幅を行う。アンプ７ｃで微分演算を行い、電流変化を捉えパルス信号を出力する。カウントＩＣ８ａは、パルス信号を計数し、計数値を出力する。
【００１３】
マルチバイブレータＩＣ８ｂは、コンデンサと抵抗の定数で決まる周波数で信号出力し、信号ＯＮの立上がりでカウントＩＣ８ａの計数値のリセットをする。コンパレータＩＣ９ａと９ｃは、カウントＩＣ８ａの計数値と設定ダイヤル１０ａと１０ｂを比較し、計数値が設定ダイヤルの値より大きくなった場合、出力をＯＮにする。ラッチＩＣ９ｂと９ｄは、マルチバイブレータＩＣ８ｂの信号のＯＮの立上がりに同期して、コンパレータＩＣ出力を取込み、出力する。出力信号は、表示ランプＬＥＤなどの表示手段に接続し、針状電極が異常となったことを外部に表示する。
【００１４】
本実施例では、コンパレータＩＣと設定ダイヤルを各々２個設け、設定ダイヤルの設定値を２段階とすることにより、針状電極の変動を小の場合と大の場合に分ける。変動小がＯＮの場合は、針状電極が汚れ始め、メンテナンスが近づいたことを表示し、変動大がＯＮの場合は、針状電極の汚れがひどく、早急なメンテナンスを行うことを表示する。このように、２段階警報によりメンテナンス性を向上させることができる。
【００１５】
図３に、動作タイミングチャートを示す。放電電流のパルス状の変化の個数に対応してカウントＩＣが計数値を出力する。カウントＩＣ出力は、マルチバイブレータＩＣ出力のＯＦＦからＯＮのタイミングで計数値をリセットする。コンパレータＩＣ出力１は、設定ダイヤル１よりカウント出力が越えた場合に出力１をＯＮする。コンパレータＩＣ出力２は、設定ダイヤル２よりカウント出力が超えた場合に出力２をＯＮする。
【００１６】
ラッチＩＣ出力１は、マルチバイブレータＩＣ出力のＯＦＦからＯＮのタイミングでコンパレータＩＣ出力１を取込み、保持する。ラッチＩＣ出力２は、マルチバイブレータＩＣ出力のＯＦＦからＯＮのタイミングでコンパレータＩＣ出力２を取込み、保持する。ラッチＩＣ出力１と２は、警報出力１と２となり、針状電極の異常を示す。
【００１７】
図４に、マイクロプロセッサでの針状電極異常検出回路の構成を示す。高圧定電流源５、針状電極２、電流検出抵抗６、バッファアンプ７ａ、アンプ７ｂまでの構成は、前述した図２の回路構成と同様に構成できる。アンプ７ｂの出力は、Ａ／Ｄ変換器１１でアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００１８】
デジタル信号はマイクロプロセッサ１２に取り込み、マイクロプロセッサ１２内で、微分演算ＴＤ・Ｓ／（１＋ＴＤ・Ｓ／Ｋ）を行い、変分信号とし、変分信号が閾値を超えた場合は、マイクロプロセッサ１２のカウントレジスタに１を加算する。カウントレジスタが、設定ダイヤル１０ａと１０ｂの値との比較を行い、超えた場合、出力１または出力２をＯＮにする。デジタル出力レジスタ１３は、マイクロプロセッサ１２からの出力１または出力２をＯＮまたはＯＦＦの信号として出力する。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、針状電極の電流変化を捉え、電流変化が閾値を超えた場合に異常を出力し、異常を見て針状電極のメンテナンスを行うことができるため、すぐに針状電極清掃または交換のメンテナンスが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す内部構成図。
【図２】図１の回路構成の一例を示す図。
【図３】図１の動作タイミングチャート。
【図４】マイクロプロセッサを適用した場合の針状電極異常検出回路の構成を示す図。
【符号の説明】
１…イオン化部、２…針状電極、３…質量分析部、４…データ処理部、５…高圧定電流源、６…電流検出抵抗、７…電流検出部、８…パルス計数回路、９…計数比較回路、１０…設定ダイヤル、１１…Ａ／Ｄ変換器、１２…マイクロプロセッサ、１３…デジタル出力レジスタ。
【図１】
0003959221.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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