In recent years, real-time monitoring devices for explosives are highly needed to safeguard against terrorism. The vacuum ultra-violet single photon ionization time-of-flight mass spectrometry (VUV-SPI-TOFMS) is expected as one of the attractive options for rapid and sensitive detection of explosives. Especially for 2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutane (DMNB) which is explosive taggant species, it is very important to know its mass spectrum pattern for the practical applications. To evaluate the possibility of explosives detection using the VUV-SPI-TOFMS at 10.5 eV, ionization energies of typical explosives and explosives-related compounds (ERCs) were estimated by density functional theory (DFT) calculations. From the calculation results, it is suggest that most of explosives and ERCs can be ionized with a 10.5 eV photon energy. Though calculated ionization energy of DMNB is 9.38 eV according to a DFT calculation, a clear parent peak is not observed in the mass spectrum of DMNB measured by the VUV-SPI-TOFMS at 10.5 eV. Instead, many peaks which include the thermal decomposition products are observed in the mass spectrum of DMNB. From the DFT calculations, it is shown that a peak at m/z=84 cation which is caused by the elimination of two NO2 groups can be produced by the ionization at 10.5 eV.
近年のテロ増加に伴い，空港や駅等における爆薬のリアルタイム検知技術が必要となっている。真空紫外一光子イオ ン化飛行時間型質量分析（VUV-SPI-TOFMS）は，非常に高速で選択的な検知技術となりうることが期待されている。 特に，爆薬検知剤である2,3-dimethyl-2,3-dinitrobutane（DMNB）のマススペクトルパターンの情報は，実際の爆薬検 出において非常に重要である。本研究ではまず，10.5 eVのフォトンエネルギーを持つレーザー光によるVUV-SPI-TOFMS を用いた爆薬検出の可能性を検討するため，量子化学計算により主要な爆薬及び爆薬関連物質に関してイオン化 エネルギーを算出し，大部分の化合物について10.5 eV以下のエネルギーでイオン化可能であることを確認した。さらに， DMNBに関してVUV-SPI-TOFMSによりマススペクトルパターンを取得し，量子化学計算によりフラグメントの生成 についての考察を行った。DMNBのイオン化エネルギーはB3LYP／6−31G (d)レベルの計算により9.38 eVと予想された にもかかわらず明確な親ピークは検出されず，熱分解生成物と考えられるものを含むいくつかのピークのみが観測され た。これらのうちピークのうち，二つのNO2が解離したm/z=84のカチオンに関しては，10.5 eVの一光子で生成する可能 性が計算により示された。
VUV-SPI-TOFMS, Detection of explosives, DMNB, DFT calculations