專利名稱：顆粒狀物質捕集用過濾膜、使用該過濾膜的取樣器以及顆粒狀物質的分析裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種捕集各種氣體中懸浮顆粒狀物質用的過濾膜，以及使用該過濾膜的顆粒狀物質取樣器，所述氣體包括大氣、以及例如各種排出廢氣或稀釋排出廢氣所得到的稀釋排出廢氣等的氣體。本發(fā)明還涉及一種對上述顆粒狀物質等進行分析用的顆粒狀物質分析裝置。
背景技術：
有報告稱，存在于大氣中的懸浮顆粒狀物質(Suspended Particulate Matter以下稱為SPM)中，尤其粒子直徑為10μm以下的顆粒狀物質損害人的健康，另外，粒子直徑為2.5μm以下的SPM(也稱為微小顆粒狀物質或PM2.5)與人的死亡率有很大的關系。
在測定大氣中的顆粒狀物質的方法中，有一種是利用β射線吸收方式測定捕集到的粉塵的質量的方法。該方法是將一定流量的大氣作為試樣氣體連續(xù)吸入取樣管內，在設在該取樣管下游側的真空室內，將上述試樣氣體中的懸浮顆粒狀物質作為粉塵連續(xù)地捕集于過濾膜上，對所捕集到的粉塵照射來自β射線源的β射線，此時通過的β射線利用檢測器檢測出，通過利用該檢測器輸出的β射線吸收方式，測定上述捕集到的粉塵的質量。利用該方法，可以定量地把握大氣中所含SPM的總量的濃度。
可是，近年來，不僅對上述SPM的總量，而且還開始要求對各成分(元素)的濃度分別進行定量分析。即，要求對被所述過濾膜捕集到的粉塵，例如，用離子色譜分析法、熒光X射線分析法或PIXY(帶電粒子激發(fā)X射線分析法)等方法進行分析，對該粉塵所含成分的濃度分別進行定量。這種不僅對SPM的總重量(質量及濃度)、而且對SPM所包含的各種成分分別進行定量分析的作法，對于確定SPM的發(fā)生源，根據(jù)其結果制定防止大氣污染對策等是非常重要的。
但是，對上述粉塵中的SPM的每一成分分別進行定量分析，例如，使用離子色譜分析裝置、熒光X射線分析裝置或PIXY裝置對上述過濾膜捕集到的粉塵進行定量分析時，需要作出上述裝置的已知試樣的測量曲線、進行靈敏度校正等，在對SPM的各成分進行定量分析時，必須經過煩雜的程序。
作為測定大氣中的SPM質量(濃度)的方法之一，例如有使用低容量(low-volume)取樣器等的手動式取樣器的方法。即，所述取樣器將一定流量的大氣連續(xù)地吸引到取樣管內作為試樣氣體，使試樣氣體通過設在該取樣管下游側的過濾膜，而將SPM捕集到過濾膜上，在化費1天～數(shù)天時間使用該取樣器將SPM收集到過濾膜上后，用天平秤來計測其質量，可由所得到的SPM的質量和試樣氣體的流量導出SPM的濃度(參閱專利文獻1日本特開2001-343319號公報)。
作為所述過濾膜的原材料，主要使用在化學穩(wěn)定性及吸潮性低等方面優(yōu)異的氟系樹脂，但是，由氟系樹脂構成的過濾膜容易帶電，所以存在著因其帶電還會吸附捕集顆粒狀物質之外的不要物質的缺點。這種因帶電所產生的不要物質的吸附，在取樣器捕集顆粒狀物質時當然會產生，在將捕集后的過濾膜從取樣器移放到天平秤上計測質量時也特別明顯地產生，成為使顆粒狀物質的測定誤差增大的原因。
而近年來，想要更詳細地了解所述SPM的含有成分的這種愿望極其高漲，因此，如上所述，將捕集到SPM后的過濾膜放在X射線分析裝置上，對SPM的成分進行分析(參閱專利文獻2日本特開平10-68684號公報)。
但是，在上述現(xiàn)有的方法中，由于是分別使用天平秤進行SPM的質量測定和用X射線分析裝置進行SPM的成分分析，故存在著非常費功夫的問題。
另外，作為測定大氣中SPM的質量的其他技術，有使用所謂的β射線吸收方式的方法，即不將捕集到SPM的過濾膜放在天平秤上，而對通過捕集顆粒狀物質形成于過濾膜上的測定點照射β射線，根據(jù)其透過光的檢測值求得SPM的質量。
但是，在使用β射線吸收方式的場合，由于過濾膜是含有較良好吸收X射線的硅、鈉、鋅之類的玻璃纖維制成的，因此，難以用上述X射線分析裝置來對捕集在玻璃纖維制成的過濾膜上的SPM進行成分分析。
發(fā)明內容
本發(fā)明就是留意到上述問題完成的，本發(fā)明的第1目的在于提供一種能夠在短時間內高精度地、簡便地進行SPM成分的定量分析的大氣中的懸浮顆粒狀物質捕集用過濾膜(以下，簡稱捕集用過濾膜)。
鑒于上述問題，本發(fā)明的第2目的還在于提供一種可良好地捕集顆粒狀物質的顆粒狀物質捕集用過濾膜和使用該過濾膜的顆粒狀物質取樣器。
鑒于上述問題，本發(fā)明的第3目的還在于提供一種顆粒狀物質分析裝置，該裝置能夠簡便可靠地對大氣等試樣氣體中所含的顆粒狀物質的質量、濃度進行測定，和對所述顆粒狀物質的所含成分進行分析。
為達到上述第1目的，本發(fā)明的捕集用過濾膜，其特征在于，捕集顆粒狀物質的捕集部由多孔性薄膜構成，該捕集部上背襯有通氣性的加強層，同時，使上述加強層含持有一定量測定對象物質以外的物質作為標識(權利要求1)。
關于所述捕集用過濾膜，上述多孔性薄膜可以是氟樹脂制成(權利要求2)，另外，所述加強層可用吸潮性低的無紡布構成(權利要求3)，而上述無紡布可由聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍、聚酯、聚酰胺中的任一種物質構成(權利要求4)。
另外，捕集懸浮顆粒狀物質的捕集部還可由玻璃纖維制的多孔性薄膜構成，使所述捕集部含持有一定量測定對象物質以外的物質作為標識(權利要求5)。
權利要求1中所記述的捕集用過濾膜，在捕集到作為塵埃的SPM后，例如，使用PIXY裝置只就進行測定，便能進行該PIXY裝置的靈敏度校正，從而能夠對SPM的成分分別精確地進行定量分析。
權利要求2～5中的捕集用過濾膜，與上述權利要求1中所述的捕集用過濾膜具有同樣的效果。
為實現(xiàn)上述第2目的，本發(fā)明的顆粒狀物質捕集用過濾膜具有由氟系樹脂構成的多孔性層；設在該多孔性層一面?zhèn)鹊挠型庑缘募訌妼?，所述加強層由帶電性低的多孔性樹脂材料構?權利要求6)。
具體地說，加強層由無紡布構成，該無紡布以聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍、聚酯、聚酰胺中任一個或多個為原材料(權利要求7)。
另外，為實現(xiàn)上述第2目的，本發(fā)明的顆粒狀物質取樣器具有保持多個分別裝拆自如的過濾膜的過濾膜保持機構；使試樣氣體通過該過濾膜保持機構所保持的多個過濾膜中的一個、從而使試樣氣體中的顆粒狀物質捕集在上述過濾膜上的試樣氣體供給機構，所述過濾膜為權利要求6或7所述的顆粒狀物質捕集用過濾膜，而試樣氣體供給機構使顆粒狀物質被依次捕集在由過濾膜保持機構所保持的多個過濾膜上(權利要求8)。
具體地說，過濾膜保持機構具有繞其軸旋轉自如的轉臺，在該轉臺的周緣部安裝有裝拆自如的各個過濾膜(權利要求9)。
形成多孔性層的氟系樹脂，通常具有容易帶靜電的性質，而在權利要求6和8的發(fā)明中，由于加強層具有防帶電效果(除電效果)，因此，能由所述加強層來有效地防止多孔性層帶電、吸附大氣中不需要物質等。因此，采用本發(fā)明的顆粒狀物質捕集用過濾膜，可大大提高捕集顆粒狀物質而進行的測定的精度。
另外，現(xiàn)有技術的氟系樹脂構成的過濾膜，為了獲得輕量化，是將其他樹脂構成的支承環(huán)安裝保持在氟系樹脂所形成的過濾膜的周圍；而本發(fā)明可用加強層來支承氟系樹脂所形成的多孔性層整體，故可進一步獲得薄型化和輕量化。
在權利要求8的發(fā)明中，由于使用可良好地捕集顆粒狀物質的顆粒狀物質捕集用過濾膜，因此，例如可有利于實現(xiàn)顆粒狀物質的更高靈敏度的定量測定。而且，可連續(xù)且容易地進行該測定。此外，若采用權利要求9的發(fā)明，由于能分別地從轉臺上取下多個顆粒狀物質捕集用過濾膜，故可獲得對于操作簡單等使用性方面更優(yōu)異的效果。
為實現(xiàn)上述第3目的，本發(fā)明的顆粒狀物質分析裝置具有將試樣氣體中的顆粒狀物質予以捕集的捕集裝置；測定所述顆粒狀物質質量的質量測定裝置；以及對由所述捕集裝置捕集的顆粒狀物質中的成分進行分析用的成分分析裝置(權利要求10)。
更具體地說，成分分析裝置構成為通過對形成于過濾膜上的測定點照射X射線或電子射線之類的射線，分析顆粒狀物質的成分(權利要求11)。
收集裝置的構成最好是使試樣氣體通過過濾膜，在過濾膜上形成測定點，所述過濾膜由吸收X射線較少的材料構成(權利要求12)。
另外，質量測定裝置的構成也可是通過使用β射線吸收方式、壓降方式或光散射方式中任一個或組合使用多個，來測定顆粒狀物質的質量(權利要求13)。
采用權利要求10，由于具有質量測定裝置和成分分析裝置，故可同時或連續(xù)地對大氣等的試樣氣體中所含的顆粒狀物質的質量、濃度進行測定和對含有所述顆粒狀物質的成分進行分析。另外，不必分別用各自的裝置對顆粒狀物質進行質量、濃度測定和成分分析，裝置整體的設置所需的空間較小即可，此外，可省卻將收集后的顆粒狀物質從進行質量測定用的裝置轉移到進行成分分析用的裝置的工作和時間，能夠進一步容易地獲得顆粒狀物質的質量、濃度測定和成分分析的自動化。
采用權利要求11，作為成分分析裝置的構成，可仍采用例如公知的進行X射線分析用的構成，而且可以非破壞方式對形成測定點的捕集的顆粒狀物質進行分析。
另外，采用權利要求12，由于過濾膜由X射線吸收較少的材料構成，故能容易而可靠地進行對顆粒狀物質的成分的X射線分析。
采用權利要求13，通過從β射線吸收方式、壓降方式、光散射方式中選擇適當?shù)姆绞剑珊线m地測定顆粒狀物質的質量。
圖1所示的是使用本發(fā)明實施例1的大氣中懸浮顆粒狀物質捕集用過濾膜的測定裝置的一構成例。
圖2所示的是上述裝置中的主要部分的構成。
圖3概略表示使用PIXY裝置對由上述捕集用過濾膜捕集到的SPM進行定量分析后的結果。
圖4表示的是本發(fā)明實施例2的大氣中懸浮顆粒狀物質捕集用過濾膜的另一例的剖面圖。
圖5(A)和(B)是概略表示本發(fā)明實施例3的顆粒狀物質捕集用過濾膜構成的說明圖和縱剖視圖。
圖6是概略表示裝入有圖5所示過濾膜的過濾膜單元的構成的立體圖。
圖7是概略表示使用圖6所示過濾膜單元的顆粒狀物質取樣器的構成的說明圖。
圖8是概略表示所述取樣器主要部分的構成的俯視圖。
圖9是概略表示所述取樣器安裝部的構成的立體圖。
圖10是概略表示所述安裝部的構成的縱剖視圖。
圖11是概略表示本發(fā)明第4實施例的顆粒狀物質分析裝置的構成的說明圖。
圖12是概略表示上述第4實施例的主要部分的構成的說明圖。
圖13是概略表示本發(fā)明第5實施例的顆粒狀物質分析裝置的構成的俯視圖。
圖14是概略表示上述實施例的主要部分的構成的說明圖。
圖15是概略表示第4實施例的變形例的構成的說明圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的詳細內容進行說明。圖1和圖2表示的是本發(fā)明的實施例1的情形。圖1概略地表示了使用本發(fā)明的捕集用過濾膜捕集SPM、并對該被捕集到的SPM總體的濃度(質量)進行測定用的裝置1，圖2表示的是該裝置的主要部分的構成。在圖1中，2是用于捕集SPM的帶狀過濾膜(其構成將在后面詳細說明)，呈卷筒狀卷繞在供給卷軸3上。4是卷取由供給卷軸3送出的帶狀過濾膜2的卷取卷軸，在供給卷軸3和卷取卷軸4之間，設有用于捕集SPM并測定其濃度的腔室5。另外，6是用于輸送帶狀過濾膜2的輸送軸，具有檢測從供給卷軸3出來的帶狀過濾膜2的輸送量(移動量)的輸送傳感器6a，該輸送軸6對帶狀過濾膜2只輸送規(guī)定的量。
上述腔室5，其中一側形成有帶狀過濾膜2的導入口，另一側形成有帶狀過濾膜2的導出口，在其內部空間，設有用于引導保持帶狀過濾膜2呈水平狀態(tài)的過濾膜保持部7。在該過濾膜保持部7的水平保持面7a上，如圖2所示，例如，以俯視為正六角形的通氣孔8a為中心開設有多個通氣孔8b，構成為使帶狀過濾膜2能夠捕集SPM。在所述SPM的捕集位置的下面、上述過濾膜保持部7的下側(帶狀過濾膜2的下面?zhèn)?，設有對帶狀過濾膜2照射β射線的β射線源9，在過濾膜保持部7的上側(過濾膜2的上面?zhèn)?，與β射線源9相對地設置有檢測穿過帶狀過濾膜2的β射線的β射線檢測器10。另外，β射線檢測器10的輸出信號被輸入到后面將要敘述的演算控制部。
上述腔室5的一端(上游端)，通過空氣導入管11、連接有能取樣一定量大氣的譬如氣旋式容積取樣器12，同時腔室5的另一端(下游端)，連接著設有象真空泵等一類的取樣泵(未圖示)的大氣導出管(未圖示)。通過上述取樣泵的吸引動作，大氣被導入容積取樣器12內，通過該容積取樣器12的工作提高了SPM濃度的大氣13被導入腔室5內，通過帶狀過濾膜2，然后通過過濾膜保持部7的通氣孔8a后被排出腔室5外。另外，容積取樣器12所吸入(抽樣)大氣的量，被輸入后面所述的演算控制部。
另外，在圖1中，14作為演算控制部，對裝置1的各個部分進行控制的同時還進行濃度演算等，譬如，由計算機構成，14a是顯示演算結果等的顯示部。
下面，對上述帶狀過濾膜2的構成，參照圖2進行說明，該帶狀過濾膜2，其長度例如為40m、寬度W例如為4cm。該帶狀過濾膜2由氟系樹脂(例如四氟乙烯樹脂)制的多孔性薄膜形成的SPM捕集部15、和襯在該SPM捕集部15上的具有通氣性的加強層16構成，同時，使該加強層16含持一定量測定對象物質以外的物質作為標識17，在裝置1的腔室5中，使SPM捕集部15位于上面?zhèn)?即β射線檢測器10側)、加強層16位于下面?zhèn)?即β射線源9側)裝填。
上述帶狀過濾膜2，其厚度作為平均值較好的是100～200μm，更好的是140μm左右。另外，該帶狀過濾膜2，其重量作為平均值較好的是1.1～3.0mg/cm2，更好的是1.5mg/cm2左右。
而上述SPM捕集部15的厚度，較好的是80～90μm，其重量較好的是0.1～1mg/cm2，更好的是0.3mg/cm2左右。另外，襯在該SPM捕集部15上的加強層16，其重量較好的是1～2mg/cm2，更好的是設定在1.2mg/cm2左右。作為該加強層16，理想的是由聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍、聚酯、聚酰胺中的任一種物質制得的吸潮性低的無紡布，按規(guī)定的方法局部地貼在SPM捕集部15上。
另外，作為使上述加強層16所含持的標識17，理想的是大氣中所含SPM(測定對象物質)以外的物質，如果是在用β射線對SPM的濃度測定之后用PIXY裝置進行定量分析時，則用浸漬或織入等方法使上述加強層16含持一定量從Ti、Br、In、Pd等元素中選出的物質。又，用離子色譜分析裝置進行上述定量分析時，則用浸漬或織入等方法使上述加強層16含持一定量從Al、Ca、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、Zn等元素中選擇出的物質。這里，之所以讓加強層16含持標識17，是因為SPM捕集部15是由氟系樹脂制得，所以難以確實地含持標識17，但是因為加強層16素材是由聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍、聚酯、聚酰胺中的任一種物質形成的吸潮性低的無紡布，所以能夠可靠地使其含持上述標識17。
對用上述構成的帶狀過濾膜2、測定大氣中SPM的方法的一例進行說明。如圖1所示，帶狀過濾膜2經由輸送軸6穿通腔室5內，設置在供給卷軸3和卷取卷軸4之間。由此，帶狀過濾膜2的一部分位于取樣部位，在此狀態(tài)下使其靜止。
上述靜止狀態(tài)下通過使位于腔室5下游端的取樣泵作吸引動作，大氣被取樣、導入容積取樣器12內，通過該容積取樣器12的工作提高了SPM濃度的大氣13被導入腔室5內，通過帶狀過濾膜2，然后通過過濾膜保持部7的通氣孔8a排出腔室5外。此時，在腔室5中，上述被取樣的大氣13在通過帶狀過濾膜2時，該大氣13中所含的SPM被帶狀過濾膜2的SPM捕集部15部分捕集，形成圖2中符號18所示的測定點。該測定點18，是在帶狀過濾膜2的靜止狀態(tài)下通過所定時間(比如，1小時)進行對上述大氣取樣而形成的。
對通過用上述所定時間進行大氣取樣在帶狀過濾膜上形成的測定點18照射來自β射線源的β射線，由β射線檢測器10檢測此時穿過帶狀過濾膜2的β射線。然后，通過對由該β射線檢測器10輸出的強度信號由演算控制部14進行所設定的演算，求出塵埃即捕集到的SPM的總重量，進而通過用吸進的大氣量進行演算，求出捕集到的SPM的濃度。上述測定完成之后，通過操作輸送軸6使帶狀過濾膜2移動所定量，上述測定點18向卷取卷軸4方向移動，帶狀過濾膜2新的其他部分移動到捕集·測定部位位置，成為等待下一次捕集·測定的待機狀態(tài)。
對上述捕集到的塵埃中的SPM的各成分分別進行定量分析，可通過對上述帶狀過濾膜2的測定點部分18，例如用PIXY裝置進行定量分析，對上述塵埃中的SPM的其各成分分別定量。此時，帶狀過濾膜2的加強層16中，因為含持測定對象以外的成分(元素)作為標識17，所以能夠進行上述PIXY裝置的靈敏度補正，能夠對上述SPM中的所需測定對象成分的濃度高精度且高靈敏度地進行測定。
即，圖3模式地表示了用上述PIXY裝置對測定點部分18進行測定時得到的信號19，符號P1～P5為與上述測定點部分18所捕集到的塵埃(SPM)中所含的如Na、S、CL、Ca、Fe的元素(成分)對應的峰值信號，其峰值高度與各元素的濃度(量)成正比。另外，符號Ps是和帶狀過濾膜2的加強層16中作為標識17含持的Ti對應的峰值信號。例如，若假設該作為標識17的鈦的濃度(量)為1ppm，則上述峰值信號Ps的峰值高度表示1ppm，以此為基準，可以對上述各元素的濃度(量)準確地進行定量。
若只是由厚度例如象80～90μm那樣薄、重量例如象0.3mg/cm2輕的氟系樹脂形成的SPM捕集部15構成帶狀過濾膜2時，其抗拉強度弱而不適用于間歇自動測定，但上述的實施形態(tài)中，因為帶狀過濾膜2是由例如1.2mg/cm2(平均值)重的具有通氣性的加強層16襯在輕且薄的SPM捕集部15上構成的，所以即使帶狀過濾膜2本身的厚度薄，也能提高其抗拉強度。也就是說，上述實施狀態(tài)中的帶狀過濾膜2，特別適合于在捕集SPM時保持一定抗拉狀態(tài)的自動測定方式。
另外，在上述實施形態(tài)中，因為加強層16是被部分地粘貼在帶狀過濾膜2的SPM捕集部15上，所以沒有粘貼加強層16的部分的厚度譬如在80～90μm左右這樣薄的范圍構成，重量譬如是控制在0.3mg/cm2左右，帶狀過濾膜2的重量(密度)平均可控制在1.5mg/cm2左右，所以能夠降低SPM捕集部15的β射線吸收量，能夠高靈敏度地進行測定。
圖4所示的是本發(fā)明實施例2的捕集用過濾膜的一例，在本實施例的形態(tài)中，作為捕集用過濾膜2A只有SPM捕集部15A，該SPM捕集部15A由玻璃纖維制的多孔性薄膜形成，同時使該SPM捕集部15A含持標識17A。作為該標識17A，可合適地使用上述實施例1中所例示的各種元素。
本實施例的捕集用過濾膜2A，可使用于如上述實施例1中的帶狀過濾膜2那樣的自動測定方式，但例如，也合適地使用于在24小時靜止狀態(tài)下捕集大氣中SPM的類型的捕集用過濾膜。此時，捕集用過濾膜2A的形狀，不是帶狀，例如形成為直徑數(shù)cm大小的俯視圖為圓形的單葉狀。
另外，本發(fā)明的捕集用過濾膜2、2A，作為測定方式，不僅限于β射線吸收方式，也可適用于壓降方式、光散射方式的測定裝置。
如上所述，本發(fā)明的捕集用過濾膜中，將SPM作為塵埃捕集后，使用PIXY裝置、熒光X射線分析裝置或是離子色譜分析裝置僅僅進行測定，便能進行該PIXY裝置等的靈敏度校正，能精確地對SPM成分分別進行定量分析。所以，通過使用上述捕集用過濾膜，對大氣中的SPM不僅對其總量，而且對其各個成分能夠精確地分別進行定量分析。
圖5～圖10示出本發(fā)明的第3實施例。
圖5(A)和(B)表示本發(fā)明的顆粒狀物質捕集用過濾膜(下面簡稱為過濾膜)。該過濾膜201用于捕集試樣氣體中所含的顆粒狀物質，例如，適于捕集大氣中的SPM、其中尤其稱為PM2.5的微小顆粒狀物質。并且，俯視看該過濾膜201，例如是圓形，是多層結構(雙層結構)，該雙層結構具有氟系樹脂構成的作為過濾膜本體的多孔性層202和設在該多孔性層202的一面?zhèn)?圖示例子中為下面?zhèn)?的具有通氣性的加強層203，加強層203由帶電性低的多孔性樹脂材料構成。
具體地說，多孔性層202由氟系樹脂(例如四氟乙烯)形成的多孔性薄膜構成。又，加強層203由吸潮性低的無紡布構成，而無紡布以聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍、聚酯、聚酰胺中的任一個或多個作為原材料。并且，多孔性層202和加強層203通過貼附等適當?shù)姆椒ū灰惑w化。
這里，過濾膜201的多孔性層202的厚度例如為80～90μm。多孔性層202的重量最好是0.1～1mg/cm2的范圍，本實施例為0.3mg/cm2左右。另一方面，加強層203的重量最好是1.0～2.0mg/cm2的范圍，本實施例為1.2mg/cm2左右。
另外，過濾膜201整體的厚度，其平均值最好是100～200μm，本實施例為140μm左右。此外，過濾膜201的重量的平均值最好是1.0～3.0mg/cm2的范圍，本實施例為1.5mg/cm2左右。
圖6表示裝有過濾膜201的過濾膜單元204的一例子。該過濾膜單元204由基板205和壓板206夾持過濾膜201，且可使試樣氣體通過夾持狀態(tài)的過濾膜201，例如，被配置在試樣氣體的流路(未圖標)中來使用。
詳細地說，基板205俯視大致為長方形的板狀，其中央部比其它部分低一級，形成有可載放過濾膜201的過濾膜載放部207。在該過濾膜載放部207的周緣部形成有使過濾膜201的周緣部抵接的環(huán)狀部分208，其中央部包括使試樣氣體通過用的多個貫通孔209；以及與過濾膜201的下游側(圖示例子為下方側)抵接、防止因試樣氣體的流動使過濾膜201向下游側變形而破損的適當形狀的橋架210。
另外，在基板205的一個表面(上面)的一端部形成有厚壁部分211，其上面的位置比其它部分高出壓板206的厚度部分，且除了基板205的上面的厚壁部分211外的部分是用來載放壓板206的載放面部212，該載放面部212和壓板206的形狀和大小大致一致。由此，載放在載放面部212后的壓板206的上面與厚壁部分211的上面大致成為同一個面。
另一方面，壓板206俯視看大致為長方形的板狀，在其大致中央，俯視的形狀是與過濾膜201的俯視形狀相同的圓形，且設有比過濾膜201稍小的貫通孔213，如圖9所示，當將壓板206載放在基板205的載放面部212上后，基板205的過濾膜載放部207的中心位置與壓板206的貫通孔213的中心位置自動地一致。因此，在將過濾膜201載放到基板205的過濾膜載放部207上后，在載放面部212上載放壓板206、由基板205和壓板206對過濾膜的固定結束后，過濾膜201的周緣部成為被基板205的環(huán)狀部分208附近的部分和壓板206的貫通孔213的周緣附近的部分所夾持的狀態(tài)。
圖7表示裝填有所述過濾膜單元204、用來捕集(吸附)顆粒狀物質的顆粒狀物質取樣器(下面僅稱為取樣器)214。該取樣器214用于捕集試樣氣體S中所含的顆粒狀物質，尤其適于捕集大氣中的SPM、特別是稱為PM2.5的微小顆粒狀物質。
取樣器214具有過濾膜保持機構215，其對將過濾膜201夾持在基板205和壓板206之間的多個過濾膜單元204分別保持成裝拆自如；以及試樣氣體供給機構216，其使試樣氣體S通過多個過濾膜單元204中的一個、使所述過濾膜單元204中的過濾膜201捕集試樣氣體S中的顆粒狀物質，試樣氣體供給機構216使過濾膜保持機構215所保持的多個過濾膜單元204中的過濾膜201依次捕集顆粒狀物質。
過濾膜保持機構215如圖7和圖8所示，具有繞鉛垂方向的中心軸J旋轉自如的轉臺217、和使該轉臺217旋轉的電動機等構成的驅動裝置218，在所示轉臺217的周緣部設有可將過濾膜單元204安裝成裝拆自如的多個過濾膜單元安裝部219(圖示例子為12個)。
并且，轉臺217如圖8所示，通過驅動裝置218而向一定方向(例如繞順時針)R旋轉，且每適當時間旋轉規(guī)定角度，即間歇旋轉。本實施例是每24小時旋轉30°。
多個過濾膜單元安裝部219，沿轉臺217的周向等間隔地形成在轉臺217周緣部，各過濾膜單元安裝部219如圖9所示，呈從轉臺217的周緣端部向中央被切去適當長度的形狀，其俯視形狀大致為長方形。
另外，在過濾膜單元安裝部219的周緣下部，設有朝其內側突出的突出部分220，若從過濾膜單元安裝部219的側方向其里側插入過濾膜單元204，即成為由突出部分220保持過濾膜單元204的周緣部的狀態(tài)。
另外，在過濾膜單元安裝部219的周緣附近設有多個彈簧構件221(圖示例子中為二個)，如圖9所示，各個彈簧構件221，如圖9所示，與保持在突出部分220上的過濾膜單元204的上表面抵接，向下方對其施力，防止過濾膜單元204輕易地從過濾膜單元安裝部219拔出(脫出)。
如圖7所示，試樣氣體供給機構216具有配置在設于轉臺217周緣部的過濾膜單元安裝部219的上方的上腔室222；隔著所述安裝部205(圖7中沒有標號5)而配置在上腔室222的下側的下腔室223；對二個腔室222、223進行保持，并可使兩者222、223向互相離開或接近的方向移動的移動裝置224；將試樣氣體S供給上腔室222用的試樣氣體導入管225；以及將供給到下腔室223的試樣氣體S導出到外部的試樣氣體導出管226，并且，例如在試樣氣體導出管226的適當部位，設有真空泵之類的取樣泵(未圖標)。該取樣泵對大氣S的吸引，由未圖示的質量流量控制器或壓差方式等進行控制，其吸引流量設定為規(guī)定流量即16.7L/min。
并在上腔室222的下端部設有將來自試樣氣體導入管225的試樣氣體S向過濾膜201上面送出的試樣氣體導出口227，該試樣氣體導出口227以遮住夾持有過濾膜201的壓板206的貫通孔213的狀態(tài)而與壓板206的上面抵接，在下腔室223的上端部設有接受試樣氣體S的試樣氣體導入口228，該試樣氣體S通過了過濾膜201的上面?zhèn)鹊较旅鎮(zhèn)?，而試樣氣體導入口228以遮住夾持有過濾膜201的基板205的所有貫通孔209(或過濾膜載放部207)的狀態(tài)而與基板205的下面抵接。
如圖7所示，移動裝置224具有上腔室用支臂231，其對上腔室222進行保持、在上下方向設有內螺紋部229和導孔230；下腔室用支臂234，其對下腔室223進行支承、在上下方向設有內螺紋部232和導孔233；棒狀體237，其貫通所述內螺紋部229、232，并形成有與內螺紋部229、232螺合的外螺紋部235、236，且繞其上下方向的軸旋轉自如；以及貫通所述導孔230、233的導棒238。另外，內螺紋部229、232為互相反向的螺紋，由此，棒狀體237的外螺紋部235、236也為反向的螺紋。
在上述構成的移動裝置224中，當使棒狀體237向一方向旋轉時，具有與棒狀體237的外螺紋部235螺合的內螺紋部229的上腔室用支臂231由導棒238導向而向上方移動，同時，具有與棒狀體237的外螺紋部236螺合的內螺紋部232的下腔室用支臂234由導棒238導向而向下方移動。隨著上述移動，由上腔室用支臂231保持的上腔室222就向上方移動，由下腔室用支臂234保持的下腔室223向下方移動，二個腔室222、223離開。
相反，當使棒狀體237向另一方向旋轉時，上腔室用支臂231由導棒238導向而向下方移動，同時，下腔室用支臂234由導棒238導向而向上方移動。于是，隨著上述移動，上腔室222向下方移動的同時，下腔室223向上方移動，二個腔室222、223接近，最后成為由上腔室222和下腔室223對裝入過濾膜201的過濾膜單元204進行夾持的狀態(tài)。
另外，在試樣氣體導入管225的上游部設有分粒器239，該分粒器239構成為對大氣S中所含的SPM或PM2.5、PM10進行分級，捕集超過規(guī)定顆粒直徑的大顆粒狀物質，有選擇地將規(guī)定顆粒直徑以下的小顆粒狀物質送到試樣氣體導入管225和上腔室222。
另外，作為分粒器239，例如可使用對由試樣氣體S的渦流所產生的離心分離加以利用來分粒的旋風分離器、或通過試樣氣體S的沖突而有選擇地對小顆粒直徑的顆粒狀物質進行取樣的沖擊器。
并且，如圖7和圖8所示，取樣器214構成為具有將轉臺217整體遮住的蓋體240，通過從蓋體240的外部來隔離由轉臺217保持的過濾膜單元204，過濾膜單元204中的過濾膜201和蓋體240的外部空氣(大氣)就不直接接觸。蓋體240呈基本沿著轉臺217外側的形狀，且不妨礙轉臺217的繞軸的旋轉。
并且，在蓋體240的周緣部設有開閉自如的蓋部241，該蓋部241以設在蓋體240的底面上的絞鏈部242為軸進行轉動，當關閉后，成為蓋體240外部的空氣不進入蓋體240內部的狀態(tài)。通過打開蓋部241，就可在過濾膜單元安裝部219上對過濾膜單元204進行裝拆。
另外，蓋體240不僅遮住轉臺217，而且遮住包含試樣氣體導出口227周圍的上腔室222的下部側壁、和包含試樣氣體導入口228附近的下腔室223的上部側壁，在遮住上腔室222的下部側壁的部分和遮住下腔室223的上部側壁的部分，形成有沿上下方向伸縮自如的折皺部分243、244，以經得住上腔室222和下腔室223的沿上下方向的移動。
此外，取樣器214如圖8所示，其試樣氣體供給機構216的上腔室222和下腔室223夾持設于轉臺217周緣部處的多個過濾膜單元安裝部219中的一個，并在與該被夾持的過濾膜單元安裝部219的一個相鄰的過濾膜單元安裝部219、即轉臺217旋轉方向R下游側的過濾膜單元安裝部219相對應的位置，設有所述蓋體240的蓋部241。
下面，說明由上述結構構成的取樣器214的動作。
預先將過濾膜單元204安裝在取樣器214的過濾膜單元安裝部219上。該安裝如圖8所示，可打開蓋體240的蓋部241、通過對處于與該蓋部241對應位置的過濾膜單元安裝部219、從其側方插入過濾膜單元204來進行。并且，使轉臺217旋轉，在與蓋部241對應的位置使所有的過濾膜單元安裝部219依次移動，通過安裝過濾膜單元204，則過濾膜單元204就成為被安裝在各過濾膜單元安裝部219上的狀態(tài)。若過濾膜單元204安裝結束，則關閉蓋部241。
并且，首先通過移動裝置224的動作使互相離開的上腔室222和下腔室223接近，使位于與試樣氣體供給機構216對應位置的一個過濾膜單元204處于夾入的狀態(tài)。
接著，通過設在下腔室223下游側的取樣泵的吸引，而將大氣S導入分粒器239內，通過該分粒器239的工作，排除了測定對象外的顆粒狀物質的大氣S經過試樣氣體導入管225而進入上腔室222。然后，該大氣S從上腔室222的試樣氣體導出口227被送出并由下腔室223的試樣氣體導入口228接受，從而大氣S從被上腔室222和下腔室223所夾持固定的過濾膜單元204的過濾膜201的上面?zhèn)却┻^過濾膜到其下面?zhèn)?，再從所述試樣氣體導出管226被導出到下腔室223的外部。并且，通過使大氣S持續(xù)流過過濾膜201內的狀態(tài)被保持一定時間(本實施例為24小時)，結束過濾膜201對顆粒狀物質的捕集。
一旦如上那樣結束過濾膜201對顆粒狀物質的捕集，則轉臺217只旋轉30°。由此，利用試樣氣體供給機構216用于捕集顆粒狀物質的包含過濾膜201在內的過濾膜單元204就移動到與蓋體240的蓋部241對應的位置處。
移動到與蓋部241對應位置的含有捕集到顆粒狀物質后的過濾膜201的過濾膜單元204，在打開蓋部241的狀態(tài)下，將其從過濾膜單元安裝部219上取下，同時，在該過濾膜單元安裝部219上重新安裝捕集顆粒狀物質前的包含過濾膜201的過濾膜單元204。然后，關閉蓋部241，此時，對移動到與試樣氣體供給機構216對應位置的過濾膜單元204中的過濾膜201進行與上述同樣的顆粒狀物質捕集作業(yè)。上述的轉臺217的旋轉和試樣氣體供給機構216的動作，構成為交替自動進行。
另外，從過濾膜單元安裝部219上取下的過濾膜單元204中的過濾膜201，在不與大氣接觸的狀態(tài)下進行保管。
在上述取樣器214中，可獲得如下那樣的效果。即，在以分批式至少花23～24小時用過濾膜201對顆粒狀物質進行捕集的現(xiàn)有技術的取樣器，有如下問題每一次捕集顆粒狀物質，必須中斷該捕集，對過濾膜進行更換作業(yè)，在對顆粒狀物質多次連續(xù)進行捕集時，非?；üΨ?。而本實施例的取樣器214中，由于其構成是使轉臺217和試樣氣體供給機構216的動作交替自動地進行，因此，可自動而連續(xù)地進行由過濾膜單元204(過濾膜201)對顆粒狀物質的捕集作業(yè)和過濾膜單元204的更換，每次顆粒狀物質的捕集結束后，不必人工對過濾膜單元204進行更換等，相應縮短捕集顆粒狀物質所花費的時間，并省卻該捕集所花費的工作。
另外，若采用例如電池驅動取樣器214、構成可隨身攜帶的場合，則在無電源供應的偏僻地方等也可方便地對顆粒狀物質進行捕集。
另外，本發(fā)明不限于上述的實施例，可作各種變形來實施。例如，過濾膜201的俯視形狀不限于圓形，俯視形狀也可是橢圓形、長方形之類的多邊形等。
另外，過濾膜單元204的基板205和壓板206不完全作成分體，也可將兩者通過用絞鏈等構成的絞鏈部(未圖示)進行連接。
另外，所述試樣氣體S，也不僅限于大氣，也可是發(fā)動機廢氣或煙道廢氣等的廢氣，或是稀釋這樣的廢氣得到的稀釋廢氣等，此時，作為分析對象的顆粒狀物質，是這種廢氣中所含的顆粒狀物質。
另外，試樣氣體S通過過濾膜201、捕集試樣氣體S中的顆粒狀物質的時間不限于24小時，例如既可是1小時或數(shù)小時，也可是數(shù)天，可根據(jù)試樣氣體S的種類和濃度適當設定。
設在蓋體240上的蓋部241的數(shù)目不限于1個，可以是多個，而且，1個蓋部241所對應的安裝部205的數(shù)目不限于1個，可以是多個。在所述蓋部241是一個、且僅與一個安裝部205對應的場合，若不更換過濾膜201而連續(xù)多次地進行顆粒狀物質的捕集，則在取出過濾膜201時，需要人工旋轉轉臺217等，進行所需的過濾膜201取出的工作，而若設置多個蓋部241、使蓋部241與多個安裝部205對應，則可省卻上述這樣的工作。
圖11和圖12表示本發(fā)明的第4實施例。
本實施例的顆粒狀物質分析裝置(以下稱為分析裝置)301，適用于例如對大氣中的SPM、尤其適用于其中稱為PM2.5的微小顆粒狀物質進行分析的裝置。并且，如圖11和圖12所示，所述分析裝置301具有對作為試樣氣體S的大氣中所含的顆粒狀物質(SPM)302進行收集的收集裝置303，和測定所述顆粒狀物質302的質量的質量測定裝置304。
收集裝置303具有帶狀過濾膜305；對該帶狀過濾膜進行保持的過濾膜保持機構306；試樣氣體S通過由該過濾膜保持機構306保持的帶狀過濾膜305的一部分、使試樣氣體S中的顆粒狀物質302捕集在帶狀過濾膜305上而形成測定點307的試樣氣體供給機構308。
下面對收集裝置303的各構成要素進行說明。
帶狀過濾膜305如圖12中放大后所示，是將多孔性層305a和加強層305b層疊后的結構，由吸收X射線較少的材料構成。具體地是，多孔性層305a由多孔質薄膜構成，而該多孔質薄膜由以吸收X射線較少的氟、碳、氫為主的氟系樹脂(例如四氟乙烯樹脂)形成。另外，加強層305b由吸潮性低的無紡布構成，而無紡布由聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍、聚酯、聚酰胺中的任一個構成。然后，多孔性層305a和加強層305b通過貼附或縫制等適當方式被一體化。而帶狀過濾膜305的長度約為40m，寬度為4cm。
這里，帶狀過濾膜305的多孔性層305a，其厚度設定為80～90μm，多孔性層305a的重量設定在0.1～1mg/cm2的范圍內，在本實施例中，設定為0.3mg/cm2左右。另一方面，加強層305b的重量設定在1.0～2.0mg/cm2的范圍內，在本實施例中，設定為1.2mg/cm2左右。
另外，帶狀過濾膜305的厚度，其平均值設定為100～200μm，在本實施例中設定為140μm左右。此外，帶狀過濾膜305的重量，其平均值設定為1.0～3.0mg/cm2，在本實施例中是1.5mg/cm2左右。
過濾膜保持機構306具有將帶狀薄膜卷繞成滾筒狀的供給卷軸306a；將從該供給卷軸306a送出的帶狀過濾膜305卷取的卷取卷軸306b，并以每一定時間(例如每1小時)將帶狀過濾膜305輸送規(guī)定長度。另外，在帶狀過濾膜305中，位于從供給卷軸306a送出、到由卷取卷軸306b卷取為止之間位置的部分，被保持成受到2個卷軸306c、306d所賦予的適當張緊力的狀態(tài)。另外，卷軸306c設有搬運傳感器306e，其對以一定長度從供給卷軸306a送到卷取卷軸306b側(被卷取后)進行檢測。
如圖11所示，試樣氣體供給機構308具有構成使帶狀過濾膜305在內部行走的腔室308a；將一定流量的作為試樣氣體S的大氣供給于該腔室308a的試樣氣體導入管308b；設在該試樣氣體導入管308b上游部的分粒器308c；以及將導入所述腔室308a內的試樣氣體S導出到外部的試樣氣體導出管308d(參照圖12)，并且，例如在試樣氣體導出管308d的適當部位設有真空泵等的取樣泵(未圖示)。
分粒器308c的構成是，對大氣S中所含的顆粒狀物質(SPM)302進行分級，對超過規(guī)定顆粒直徑的大顆粒狀物質302進行捕集，有選擇地將規(guī)定顆粒直徑以下的小顆粒狀物質302送到試樣氣體導入管308b和腔室308a。
另外，作為分粒器308c，可使用對由試樣氣體S的渦流所產生的離心分離加以利用來分粒的氣旋式(一般稱為旋風分離器)、或通過試樣氣體S的沖突而有選擇地對小顆粒直徑的顆粒狀物質302進行取樣的沖擊式(一般稱為沖擊器)。
質量測定裝置304的構成是，使用β射線吸收方式，對帶狀過濾膜305所捕集到的形成測定點307的顆粒狀物質302的質量和濃度進行測定，且如圖12所示，具有β射線源304a，從β射線源304a射出的β射線照射形成于所述帶狀過濾膜305上的測定點307的一側(下側)，以及配置在測定點307的另一側(上側)的例如由比例計數(shù)管構成的β射線檢測器304b、β射線檢測器304b對透過測定點307的β射線進行檢測而將對應于其強度的信號輸出。質量測定裝置304的構成是，通過適當處理β射線檢測器304b的檢測輸出而得到顆粒狀物質302的質量，并從該質量和由試樣氣體供給機構308供給于腔室308a的試樣氣體S的流量得到顆粒狀物質302的濃度。
另外，β射線源304a，位于由捕集裝置303形成的測定點307的正下方被收容在試樣氣體供給機構308的腔室308a內，β射線檢測器304b隔著測定點307位于β射線304a的正上方被收容在所述腔室308a內。
并且，在帶狀過濾膜305行走方向的腔室308a的下游側，配置有對由所述捕集裝置303捕集的顆粒狀物質302中的成分(例如金屬成分)進行分析用的成分分析裝置309。該成分分析裝置309使用X射線分析裝置，其通過對形成于帶狀過濾膜305上的測定點307照射X射線，來分析顆粒狀物質302的金屬成分等的成分。而作為所述X射線分析裝置，可舉出例如能量分散型X射線分析裝置和全反射熒光X射線分析裝置等。
詳細地說，成分分析裝置309具有X射線源309a，其對測定點307從其一側(下側)照射規(guī)定直徑的X射線(1次X射線)；還具有熒光X射線檢測器309b，其由對當將來自X射線源309a的1次X射線照射到測定點307上時產生的熒光X射線進行檢測用的例如半導體檢測器構成；以及配置在測定點307另一側(上方)的透過X射線檢測器309c，其對透過測定點307的所述1次X射線進行檢測并輸出對應于其強度的信號，通過適當處理熒光X射線檢測器309b和透過X射線檢測器309c的檢測輸出，從而對顆粒狀物質302的金屬成分等進行成分分析。
下面，說明由上述結構構成的分析裝置301的動作。
卷筒狀卷繞在供給卷軸306a上、對顆粒狀物質302進行吸附(捕集)之前而設定的帶狀過濾膜305，每隔一定時間從供給卷軸306a被送出規(guī)定長度，對該送出的帶狀過濾膜305在腔室308a中捕集顆粒狀物質302，形成測定點307。并且，在測定點307被捕集的顆粒狀物質302在首先供質量測定裝置304進行測定后，再由成分分析裝置309進行分析，帶狀過濾膜305，從所述測定和分析所使用的部分依次由卷取卷軸306b卷取。
詳細地說，在該實施例的分析裝置301中，首先，由卷取卷軸306b開始卷取帶狀過濾膜305，若搬運傳感器306e對帶狀過濾膜305僅以規(guī)定長度從供給卷軸306a送到卷取卷軸306b側進行檢測時，則根據(jù)該檢測，停止卷取卷軸306b對帶狀過濾膜305的卷取。這樣，間歇性送進的帶狀過濾膜305在由供給卷軸306a送出后，經過卷軸306c、腔室308a、成分分析裝置309、卷軸306d這一順序后，由卷取卷軸306b卷取。
接著，通過設在腔室308a的下游側的取樣泵的吸引而將大氣S導入到分粒器308c內，通過該分粒器308c的工作而使測定對象外的顆粒狀物質302被排除后的大氣S經試樣氣體導入管308b進入腔室308a內。然后，該大氣S從帶狀過濾膜305的被固定在腔室308a內的部分的上面?zhèn)韧ㄏ蛳旅鎮(zhèn)?，從所述試樣氣體導出管308d導出到腔室308a的外部。并且，將大氣S經過帶狀過濾膜305內的狀態(tài)保持一定時間(本實施例是1小時)，形成測定點307。
另外，在形成所述測定點307時，同時由質量測定裝置304對捕集于測定點307的顆粒狀物質302進行測定。該質量測定裝置304進行的測定是將來自β射線源304b的β射線對測定點307進行照射，并由β射線檢測器304b檢測所述β射線，獲得穿過測定點307的β射線的強度。通過用該強度和規(guī)定的算式進行演算，導出作為測定對象的顆粒狀物質302的質量和濃度。即，顆粒狀物質302的質量和濃度的測定，不僅可在形成測定點307之后進行，也可在其形成的過程中進行。
如上那樣進行的測定點307的形成和質量測定裝置304進行的測定一旦結束，再開始進行卷取卷軸306b對帶狀過濾膜305的卷取，供質量測定裝置304測定的測定點307繼續(xù)被送到成分分析裝置309，供成分分析裝置309進行分析。該成分分析裝置309進行的分析，是將來自X射線源309a的X射線對測定點307進行照射，并由熒光X射線檢測器309b和透過X射線檢測器309c來檢測1次X射線和透過X射線。并且，通過適當處理各個檢測器309b、309c的檢測輸出，對作為測定對象的顆粒狀物質302的金屬成分等的成分進行解析。
然后，包含帶狀過濾膜305的測定點307的供于所述成分分析裝置309的部分，最后經卷軸306d由卷取卷軸306b卷取，并以該狀態(tài)被保管。
在由上述結構構成的分析裝置301中，不必對帶狀過濾膜305進行切斷等的特別作業(yè)，可自動且連續(xù)地對帶狀過濾膜305所捕集的顆粒狀物質302進行質量和濃度、金屬成分等的成分分析。
另外，在現(xiàn)有技術的分析裝置中，由于使用較良好吸收X射線、且由包含較多金屬成分(鋁、硅、鉛、鋅等)的玻璃纖維構成的過濾片，故不能使用X射線分析裝置進行分析，而本實施例的帶狀過濾膜35由吸收X射線較少的材料構成，且?guī)钸^濾膜305所含的金屬成分只是構成加強層305b的無紡布的著色(白色)所使用的鈦，所含的金屬成分極少，因此，可大大提高由X射線分析裝置構成的成分分析裝置309的分析精度，不僅可對顆粒狀物質302的金屬成分進行定性分析，而且可定量分析。
此外，所述帶狀過濾膜305，雖形成多孔性層305a的氟樹脂具有容易帶靜電的性質，但由于形成加強層305b的無紡布具有除電功能，因此，形成于帶狀過濾膜305上的測定點307從腔室308a到成分分析裝置309的期間，能可靠地防止因靜電吸附不要的塵埃的現(xiàn)象，由此也獲得可實現(xiàn)高精度分析的效果。
圖13和圖14表示本發(fā)明的第5實施例。對于與第4實施例的同一結構部件，標上相同符號，省略其說明。
本第5實施例的分析裝置310與第4實施例的分析裝置301相比，相同點是都具有對作為試樣氣體S的大氣中所含的顆粒狀物質302進行捕集的捕集裝置303，測定所述顆粒狀物質302的質量的質量測定裝置304，以及對顆粒狀物質302中的金屬成分等的成分進行分析的成分分析裝置309，主要不同點是具有多個過濾片311，取代帶狀過濾膜305，另外，取代對帶狀過濾膜305進行保持的過濾膜保持機構306，而設有對多個過濾片311進行保持的轉臺結構的過濾片保持機構312。
詳細地說，本實施例的收集裝置303具有多個(圖示例子為8片)過濾片311；對全部過濾片311進行保持的過濾片保持機構312；將試樣氣體S通過由該過濾片保持機構312保持的過濾片311、而使過濾片311收集試樣氣體S中的顆粒狀物質302、形成測定點307的試樣氣體供給機構308。
所述過濾片311如圖14所示，俯視看大致為圓形，雖未圖示，但其為所述多孔性層305a和加強層305b的雙層結構這一點和由X射線吸收較少的材料構成這一點與第4實施例的帶狀過濾膜305相同。
另一方面，過濾片保持機構312由轉臺構成，在轉臺的圓周邊緣部按沿圓周方向保持有大致等間隔而裝拆自如地對多個(圖示例子中為8片)過濾片311。
并且，本實施例的試樣氣體供給機構308具有在內部通過由轉臺構成的過濾片保持機構312的周緣部、且不妨礙過濾片保持機構312旋轉的腔室308a；將一定流量的作為試樣氣體S的大氣供給到該腔室308a的試樣氣體導入管308b；設在該試樣氣體導入管308b上游部的分粒器308c(未圖示)；以及將導入所述腔室308a內的試樣氣體S導出到外部的試樣氣體導出管308d，另外，例如在試樣氣體導出管308d的適當部位，設有真空泵之類的取樣泵(未圖示)。
另外，所述腔室308a將由過濾片保持機構312保持在其周緣部上的多個過濾片311中的僅1片予以覆蓋，成分分析裝置309將相鄰的過濾片311覆蓋。
對于第5實施例的分析裝置310的其他結構，由于與第4實施例的分析裝置301相同，故省略再次說明。
下面，說明由上述結構構成的分析裝置310的動作。
沿周緣部放置有多個過濾片311的過濾片保持機構312，每一定時間(1小時)以規(guī)定角度(本實施例為45°)繞鉛垂方向的軸旋轉，將顆粒狀物質302捕集在移動到腔室308a內的1片過濾片311上，形成測定點307并且，在測定點307被捕集的顆粒狀物質302首先在供由被收容在腔室308a內的質量測定裝置304進行測定后，再供由配置在腔室308a邊上的成分分析裝置309進行分析，然后，將過濾片311從過濾片保持機構312上取下(回收)、保管，同時將新的過濾片311安裝在該取下后的位置上。
詳細地說，在本實施例的分析裝置310中，首先，過濾片保持機構312繞其鉛垂方向的軸以規(guī)定角度(45°)沿規(guī)定方向(圖3中繞逆時針方向)旋轉后停止。
接著，通過設在腔室308a下游側的取樣泵的吸引而將大氣S導入到分粒器308c內，通過該分粒器308c的工作而使測定對象外的顆粒狀物質302被排除后的大氣S經試樣氣體導入管308b進入腔室308a內。然后，該大氣S從位于腔室308a內的過濾片311的上面?zhèn)韧ǖ较旅鎮(zhèn)?，再從所述試樣氣體導出管308d導出到腔室308a的外部。并且，對大氣S經過過濾膜311內的狀態(tài)保持一定時間(1小時)，形成測定點307。
另外，所述測定點307形成的同時，由質量測定裝置304對捕集成測定點307的顆粒狀物質302進行測定。該質量測定裝置304進行的詳細測定，按實施例4中說明的方式進行。
在測定點307形成及由質量測定裝置304的測定完成之后，過濾片保持機構312再次繞其鉛垂方向的軸以規(guī)定角度(45°)沿規(guī)定方向旋轉后、停止。由此，經質量測定裝置304測定過的過濾片311，繼續(xù)被送到成分分析裝置309，供成分分析裝置309進行分析。該成分分析裝置309進行的詳細分析，按實施例4中說明的方式進行。
然后，供所述成分分析裝置309的過濾片311，最后從過濾片保持機構312取下，以適當狀態(tài)保管。
另外，本發(fā)明不限于上述的實施形態(tài)，可作各種變形來實施。例如，作為所述試樣氣體S，不限于大氣，也可是發(fā)動機排出廢氣或煙道廢氣，或者是對這樣的廢氣進行稀釋后得到的稀釋廢氣等，此時，作為分析對象的顆粒狀物質302，是包含在這些氣體中的顆粒狀物質。
另外，質量測定裝置304不限于使用β射線吸收方式，例如也可取代β射線吸收方式，使用壓降方式或光散射方式，或適當組合使用β射線吸收方式、壓降方式、光散射方式中任意二個或三個，來測定顆粒狀物質302的質量和濃度。
例如，在使用光散射方式時，也可構成為在構成所述試樣氣體導入管308b的側壁上，形成互相相對的光學窗，在一個光學窗的外方設置例如發(fā)出紅外光的光源，在另一個光學窗的外方設置散射光檢測器(光檢測器)，當對流入試樣氣體導入管308b內的大氣S照射紅外光時，測定所述大氣S所含的大小為規(guī)定顆粒直徑以下的顆粒狀物質302中產生的光散射強度。
此外，成分分析裝置309也可構成為對照射X射線以外的電子射線類的射線而獲得的特性X射線進行檢測，來分析顆粒狀物質302中金屬成分等的成分。
另外，雖然使試樣氣體S通過帶狀過濾膜305(過濾片311)、捕集試樣氣體S中的顆粒狀物質302的時間往往一般設定為1小時，但為了提高成分分析裝置309的分析精度，例如最好可以自由地從數(shù)小時延長到數(shù)天。
第4實施例的分析裝置301不限于分別設置腔室308a及質量測定裝置304和成分分析裝置309，也可如圖15所示，不僅在腔室308a內設置β射線源304a和β射線檢測器304b，還在腔室308a內設置X射線源309a、熒光X射線檢測器309b和透過X射線檢測器309c，并一體構成腔室308a、質量測定裝置304和成分分析裝置309。在該場合，分析裝置301更緊湊。而該情況對第5實施例的分析裝置310也同樣。
此外，在各個實施例中，表示了同時具有熒光X射線檢測器309b和透過X射線檢測器309c的結構，但不限于這種結構，例如也可僅使用熒光X射線檢測器309b或透過X射線檢測器309c中的任一個進行成分分析，這是不言而喻的。
權利要求
1.一種大氣中的懸浮顆粒狀物質捕集用過濾膜，其特征在于，捕集懸浮顆粒狀物質的捕集部由多孔性薄膜形成，該捕集部上背襯有通氣性的加強層，同時使所述加強層含持有一定量的測定對象物質以外的物質作為標識。
2.如權利要求1所述的大氣中的懸浮顆粒狀物質捕集用過濾膜，其特征在于，多孔性薄膜由氟樹脂制成。
3.如權利要求1或2所述的大氣中的懸浮顆粒狀物質捕集用過濾膜，其特征在于，加強層由低吸潮性的無紡布構成。
4.如權利要求3所述的大氣中的懸浮顆粒狀物質捕集用過濾膜，其特征在于，無紡布由聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍、聚酯、聚酰胺中的任一物質構成。
5.一種大氣中的懸浮顆粒狀物質捕集用過濾膜，其特征在于，捕集懸浮顆粒狀物質的捕集部由玻璃纖維制成的多孔性薄膜形成，使所述加強層含持有一定量測定對象物質以外的物質作為標識。
6.一種顆粒狀物質捕集用過濾膜，具有由氟系樹脂形成的多孔性層和設在該多孔性層的一面?zhèn)鹊木哂型庑缘募訌妼樱涮卣髟谟?，所述加強層由帶電性低的多孔性樹脂材料構成?br>
7.如權利要求6所述的顆粒狀物質捕集用過濾膜，其特征在于，所述加強層由以聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍、聚酯、聚酰胺中的任一種或若干種為原材料的無紡布構成。
8.一種顆粒狀物質取樣器，其特征在于，具有保持多個分別裝拆自如的過濾膜的過濾膜保持機構，以及使試樣氣體通過該過濾膜保持機構所保持的多個過濾膜中的一個，從而將試樣氣體中的顆粒狀物質捕集到上述過濾膜上的試樣氣體供給機構，所述過濾膜為權利要求6或7所述的顆粒狀物質捕集用過濾膜，所述試樣氣體供給機構使顆粒狀物質依次地被捕集在由所述過濾膜保持機構所保持的所述多個過濾膜上。
9.如權利要求8所述的顆粒狀物質取樣器，其特征在于，所述過濾膜保持機構具有繞其軸旋轉自如的轉臺，在該轉臺的周緣部安裝有裝拆自如的所述各個過濾膜。
10.一種顆粒狀物質分析裝置，其特征在于，具有捕集試樣氣體中的顆粒狀物質的捕集裝置；測定所述顆粒狀物質的質量的質量測定裝置；以及對由所述捕集裝置捕集的顆粒狀物質中的成分進行分析用的成分分析裝置。
11.如權利要求10所述的顆粒狀物質分析裝置，其特征在于，成分分析裝置通過對形成于過濾膜上的測定點照射X射線或電子射線之類的射線，來分析顆粒狀物質的成分。
12.如權利要求10或11所述的顆粒狀物質分析裝置，其特征在于，捕集裝置的構成是，使試樣氣體通過過濾膜，在過濾膜上形成測定點，所述過濾膜由X射線吸收較少的材料構成。
13.如權利要求10至12中的任一項所述的顆粒狀物質分析裝置，其特征在于，質量測定裝置的構成是，通過使用β射線吸收方式、壓降方式或光散射方式中的任一個或組合使用若干個，來測定顆粒狀物質的質量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠在短時間內高精度、簡便地進行SPM成分的定量分析的大氣中懸浮顆粒狀物質捕集用過濾膜。本發(fā)明的捕集懸浮顆粒狀物質的捕集部由多孔性薄膜構成，該捕集部襯有通氣性的加強層，同時使上述加強層含持一定量測定對象物質以外的物質作為標識。本發(fā)明還提供一種能夠良好地進行顆粒狀物質捕集的顆粒狀物質捕集用過濾膜以及使用該顆粒狀物質捕集用過濾膜的顆粒狀物質取樣器。所述顆粒狀物質捕集用過濾膜(201)具有由氟系樹脂制得的多孔性層(202)和設在該多孔性層(202)的一面?zhèn)鹊木哂型庑缘募訌妼?203)，所述加強層(203)由帶電性低的多孔性樹脂材料構成。本發(fā)明還提供一種能夠簡單且可靠地進行對大氣等的試樣氣體中所含的顆粒狀物質的質量、濃度的測定和對所述顆粒狀物質所含有成分的分析的顆粒狀物質分析裝置。該裝置具有用來捕集試樣氣體S中的顆粒狀物質(302)的捕集裝置(303)和用來測定所述顆粒狀物質(302)的質量的質量測定裝置(304)和用來分析由上述捕集裝置(303)捕集到的顆粒狀物質(302)中的成分的成分分析裝置(309)。
文檔編號B01D46/10GK1539543SQ20041003241
公開日2004年10月27日 申請日期2004年4月7日 優(yōu)先權日2003年4月16日
發(fā)明者齊藤勝美, 加藤純治, 治, 彥, 藤原雅彥, 筱原政良, 良 申請人:株式會社崛場制作所