化学イオン化質量分析法を用いたエアロゾル前駆気体濃度測定装置の開発

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無機エアロゾル二次生成過程の重要な前駆気体であるアンモニアおよび塩化水素の大気中濃度を高感度かつ高速に測定するため、化学イオン化質量分析法を用いた装置の開発を計画した。アンモニアはプロトン親和力が高いことから、プロトン付加したエタノールクラスターイオンを試薬イオンとして用い、そこからの発熱的なプロトン移動反応を利用することにより、アンモニアをイオン化することを考えた。しかし、実大気における試験的な測定の結果、試薬イオンが大気中の他の成分との反応により大幅に減少し、アンモニアの濃度測定が干渉されることがわかった。そこで、プロトン親和力がアンモニアとエタノールの間に位置するアセトンのプロトン付加クラスターを新たに試薬イオンとして用い、アンモニアの化学イオン化を試みた。実大気測定の結果、濃度1ppbvレベルのアンモニアを検出可能であること、および他成分による干渉がないことが示された。また、大気中のアンモニア濃度の変化に対して、1分以内の時間応答を有することも確かめることができた。一方、塩化水素は、ハロゲン負イオンに対する親和力が高いことから、SO_2Cl^-を試薬イオンとした塩化物イオン移動反応による化学イオン化を計画した。標準ガスを用いた実験から、試薬イオンと塩化水素とのイオン-分子反応によりClHCl^-イオンが生成し、その信号強度は導入した塩化水素濃度と直線関係にあることが見出された。この直線の傾きから感度は、200〜300cps(counts per second)/ppmvと見積もられた。