大気微量成分測定器の開発・改良実験

< Proton Transfer Reaction Mass Spectrometry（PTR-MS）>

Proton Transfer Reaction Mass Spectrometry（PTR-MS）の装置の概要を図1に示します。

PTR-MSでは、イオン源で生成したプロトンハイドレイト（H₃O⁺）による、以下のような陽子移動反応 (proton-transfer-reaction) を基礎としています。

R ＋ H₃O⁺ → RH⁺ + H₂O

ここでRは測定したいVOC（Volatile Organic Compound ： 揮発性有機化合物）を示します。この反応により生成されるRH+イオンの反応チューブ（Drift Tube）終端における濃度[RH+]は、以下のように表せられます。

[RH⁺] = [H₃O⁺]₀ (1−exp[−k[R]t])・[H₃O⁺] k[R]t

従って、イオン反応の親イオンであるH₃O⁺濃度と、生成したRH⁺イオン濃度を四重極型質量分析計（QMS）で測定することにより、測定対象であるRの濃度を高い時間分解能で求めることが可能となります。

[R] = 1/(kt) [RH⁺]/[H₃O⁺]

PTR-MSではソフトな陽子付着反応を利用するので、VOCが反応チューブ内で壊されることなく検出できます。また、ガス・クロマトグラムを使用することなく、VOCを選択的に定量することができます。加えて、比較的高い時間分解能での測定が可能なので、濃度変動が激しい発生源近く（都市域）での観測が可能となります。