第8章 レーザーと安全・環境

5. レーザー極微量分析技術

著者:鈴木 康夫

1. はじめに

 環境汚染物質をオンサイト、リアルタイムに分析する方法としてレーザー光を用いたジェット多光子共鳴イオン化法(Jet-REMPI:Jet-Resonance Enhanced Multiple Photon Ionization)1〜5)がある。これは、分析しようとするサンプルを超音速のジェットとして真空中に噴出させ、断熱膨張により極低温に冷却する。それにレーザー光を照射し、レーザー光の波長に応じた分子の励起を通してイオン化する方法である。何段階にも光子の励起を繰り返すので多光子という。そのイオン化された分子は電極により飛行時間型質量分析器にかけられ分子量の同定をする。レーザー光波長による分子選択性と質量分析の二面から分析しようというものである。
 本節では、この原理に基づく分析法のうち、現在世界で唯一ダイオキシンの極微量分析に成功しているRIMMPA(Resonance Ionization Multi-Mirror system Photon Accumulation)6〜9)について解説する。

2. RIMMPAの原理

 RIMMPAでは、紫外線領域のレーザーを2台用いる。一般には波長可変レーザー2台を用いて、励起、イオン化ともに共鳴する波長を照射することになるが、ここで述べるダイオキシン極微量分析の場合には、一方は色素レーザーで波長可変、他方はYAGレーザーの5倍高調波の固定波長で分析できる特徴を持っている。つまり2色2光子による励起・イオン化である。装置の概念図を図1に示す。
 まず、ガス導入口から排気ガスなどを高温パルスバルブを用いて瞬時に真空中に噴出させる。このガスは超音速分子線となり多面鏡システムの中心部に達する。そのタイミングに2台のレーザー光を多面鏡システムに入れガスを照射しイオン化する。多面鏡システムでは、レーザー光を鏡面間を往復させ照射時間を延長させて効率的に利用する。生成されたイオンは電極により加速され飛行時間型質量分析器に導かれ、質量スペクトルを得る。

3. RIMMPAの主要機器

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