JP2009080017A - Flow cell for multiplex reflection cell type gas analysis system, multiplex reflection cell type gas analysis system, and adjustment method of mirror-to-mirror distance of flow cell - Google Patents
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Description
本発明は、ガス中の不純物ガスなどの微量成分濃度の測定に用いる多重反射セル式ガス分析システムに関し、特に工場での出荷前の多重反射セル式ガス分析システム用のフローセルのミラー間距離の調整技術に関する。 The present invention relates to a multi-reflection cell type gas analysis system used for measuring a concentration of a trace component such as an impurity gas in a gas, and in particular, to adjust a distance between mirrors of a flow cell for a multi-reflection cell type gas analysis system before shipment in a factory. Regarding technology.
ガス分析システムとして、多重反射セル式ガス分析システムの基本となる多重反射セルについては、エリオット(Herriott)式のものがよく知られている。(例えば、非特許文献1参照。)。エリオット式のガスセルは、2枚の球面鏡又は放物面鏡を、筒状のセルボディに対向させて配置し、一方のミラー周縁部に設けた小孔から光を入射し、2枚のミラーの間で多重反射させた後、再び、入射光から入射光とは異なる角度で光束を取り出すものである。なお、
光が多重反射の後に入射光と同じ孔から出てくるためには、装置内での反射回数、ミラー間の距離、及びミラーの曲率半径又は焦点距離(非球面鏡の場合)における関係が厳密に正確でなければならない。ミラー間の距離はセルボディの加工精度で決まるが、セルボディの単純な構造から一般に単純な機械加工で制作可能であり、公差±0.1mm程度の精度が容易に得られる。しかし、ミラーの曲率半径又は焦点距離については、曲面構造という特殊性や、金属の延性などの性質、及びミラーとしての性能(高反射率、低散乱光)を維持するための研磨加工の特性によって製品レベルでの加工誤差が避けられないため、その精度は非常に出しにくく、工業生産上、設計値通りにすることは実質的に不可能であるという問題がある。
As a gas analysis system, a Herriott type is well known as a multiple reflection cell that is the basis of a multiple reflection cell type gas analysis system. (For example, refer
In order for light to emerge from the same hole as the incident light after multiple reflections, the relationship between the number of reflections within the device, the distance between the mirrors, and the radius of curvature or focal length of the mirror (for aspherical mirrors) is strictly Must be accurate. Although the distance between the mirrors is determined by the processing accuracy of the cell body, the simple structure of the cell body can generally be used to produce the workpiece, and an accuracy of tolerance ± 0.1 mm can be easily obtained. However, the radius of curvature or focal length of the mirror depends on the characteristics of the curved surface structure, the properties such as the ductility of the metal, and the characteristics of the polishing process to maintain the performance as a mirror (high reflectivity, low scattered light). Since processing errors at the product level are inevitable, the accuracy is very difficult to obtain, and there is a problem that it is practically impossible to achieve the design value in industrial production.
以下に表1を用いて、多重反射セル式ガス分析システムシステム用のフローセルのミラーの曲率半径の調整機構について説明する。表1では、用いた多重反射セル式ガス分析システムシステム用のフローセルにおいて、対向するミラーの曲率半径の製品レベルにおける精度誤差は等しい(対向する2つのミラーの曲率半径の誤差は等しい)として、ミラーの曲率半径の基準寸法に対する誤差に対し、入射孔(出射孔)における入射光と出射光の位置ずれを示す(ミラー間距離が260mm、ミラーの曲率半径が275mmとして設計したフローセルの場合である。)。出射光は、入射光として入射孔の中心から入射されたレーザ光束が、対向するミラー間で30回の多重反射を繰り返した後、出射孔から出射された際に得られるものとする。又、曲率半径の「誤差」とは、ミラーの加工において生じた加工精度の低下による、製品の実測値と設計基準値との差異である。
表1から明らかなように、ミラーの曲率半径の誤差−2.0mm、−1.0mm、0mm、+1.0mm及び+2.0mmに対し、入射孔(出射孔)における入射光と出射光との距離は、それぞれ+3.1mm、+1.6mm、0mm、−1.6及び−3.0mmである。これより曲率半径の誤差が大きくなるにつれて、入射孔(出射孔)における入射光と出射光との距離(位置ずれ)も大きくなることがわかる。ミラーの曲率が設計基準値から誤差を生じると、多重反射後の出射光は、光軸がずれるため、入射及び出射孔の壁で散乱し大きな迷光を生じたり、孔から出射しない現象を引き起こし、測光上において多重反射セル式ガス分析システムの性能を大きく劣化する結果を生じる。 As is apparent from Table 1, the error of the curvature radius of the mirror is −2.0 mm, −1.0 mm, 0 mm, +1.0 mm, and +2.0 mm, and the incident light and the outgoing light at the incident hole (outgoing hole) are different. The distances are +3.1 mm, +1.6 mm, 0 mm, −1.6 and −3.0 mm, respectively. From this, it can be seen that as the error in the radius of curvature increases, the distance (positional deviation) between the incident light and the outgoing light in the incident hole (outgoing hole) also increases. If the curvature of the mirror causes an error from the design reference value, the output light after multiple reflections shifts the optical axis, so that the stray light is scattered by the walls of the entrance and exit holes, or does not exit from the hole, This results in greatly degrading the performance of the multiple reflection cell gas analysis system in photometry.
この問題に対しては、光線追跡の計算結果により、ミラーの曲率半径又は焦点距離の誤差をミラー間の距離を変えることで、誤差の影響の補正を行うことが可能である(例えば、特許文献1参照。)。 To solve this problem, it is possible to correct the influence of the error by changing the distance between the mirrors in the radius of curvature of the mirror or the error of the focal length based on the calculation result of the ray tracing (for example, Patent Documents). 1).
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、真空シール用のガスケット及びミラー間距離の調整用ガスケットを1組としてミラー間の距離を変更する必要があるが、ミラー間距離の調整用ガスケットは一般に純銅の焼鈍し品が必要で制作に困難を要し、費用も増大するという問題がある。
上記問題点を鑑み、本発明は、ミラー製造時のミラーの曲率半径のバラツキの影響を簡単且つ費用の増大を伴わずに補償可能な、多重反射セル式ガス分析システム用のフローセル、このフローセルを用いた多重反射セル式ガス分析システム及びフローセルのミラー間距離の調整方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a flow cell for a multi-reflection cell type gas analysis system, which can easily compensate for the influence of variations in the radius of curvature of the mirror at the time of mirror manufacture without increasing the cost. It is an object of the present invention to provide a method for adjusting the distance between mirrors of a multiple reflection cell type gas analysis system and a flow cell used.
本発明の第1の様態は、(イ)試料ガス入口部及び試料ガス出口部を備える筒状のセルボディと、(ロ)セルボディの第1終端部に設けられた第1ミラーと、(ハ)第1終端部に対向するセルボディの第2終端部に設けられ、第1ミラーの第1の鏡面と対向する第2の鏡面を有する第2ミラーと、(ニ)第2終端部と第2ミラーとの間に設けられ、第2終端部と第2ミラーとの間にスペーサを挿入することにより第1及び第2ミラー間の距離を調整するスペーサ挿入手段とを備える多重反射セル式ガス分析システム用のフローセルであることを特徴とする。 The first aspect of the present invention includes (a) a cylindrical cell body having a sample gas inlet and a sample gas outlet, (b) a first mirror provided at a first terminal end of the cell body, and (c) A second mirror having a second mirror surface provided at a second terminal portion of the cell body facing the first terminal portion and facing the first mirror surface of the first mirror; and (d) a second terminal portion and a second mirror. And a spacer insertion means for adjusting the distance between the first and second mirrors by inserting a spacer between the second terminal portion and the second mirror. It is a flow cell for use.
本発明の第2の様態は、(イ)試料ガス入口部及び試料ガス出口部を備える筒状のセルボディ、セルボディの第1終端部に設けられた第1ミラー、第1終端部に対向するセルボディの第2終端部に設けられ、第1ミラーの第1の鏡面と対向する第2の鏡面を有する第2ミラーを有するフローセルと、(ロ)フローセルに連結され、フローセルからの光学的情報を電気信号に変換する分析計とを備える多重反射セル式ガス分析システム用に関する。ここで、第2の様態に係る多重反射セル式ガス分析システム用は、第2終端部と第2ミラーとの間に、スペーサの厚さの選択により第1及び第2ミラー間の距離を調整するスペーサ挿入手段を設けたことを特徴とする。 The second aspect of the present invention is: (a) a cylindrical cell body having a sample gas inlet and a sample gas outlet, a first mirror provided at the first end of the cell body, and a cell body facing the first end And a flow cell having a second mirror having a second mirror surface opposite to the first mirror surface of the first mirror, and (b) connected to the flow cell to electrically transmit optical information from the flow cell. The present invention relates to a multiple reflection cell type gas analysis system including an analyzer for converting into a signal. Here, for the multiple reflection cell type gas analysis system according to the second aspect, the distance between the first and second mirrors is adjusted by selecting the thickness of the spacer between the second terminal portion and the second mirror. Spacer insertion means is provided.
本発明の第3の様態は、試料ガス入口部及び試料ガス出口部を備える筒状のセルボディ、セルボディの第1終端部に設けられた第1ミラー、第1終端部に対向するセルボディの第2終端部に設けられ、第1ミラーの第1の鏡面と対向する第2の鏡面を有する第2ミラーを備える多重反射セル式ガス分析システム用のフローセルのミラー間距離の調整方法に関する。ここで、第3の様態に係る多重反射セル式ガス分析システム用のフローセルのミラー間距離の調整方法は、(イ)第1ミラー及び第2ミラーの曲率半径が共に最小許容寸法となる場合に対してセルボディの長さを設計して、フローセルをスペーサなしで組み立てるステップと、(ロ)入射光をフローセルの内部に導入して、フローセルから出力される出射光の光強度を測定しながら、順次、第2終端部及び第2ミラーの間に複数の厚さの異なるスペーサを挿入し、最大光強度を与える厚さのスペーサを選択し、第1及び第2ミラー間の距離を調整するステップとを含むことを特徴とする。ここで、「最小許容寸法」とは、第1ミラー及び第2ミラーの曲率半径の寸法公差が負の最大値(マイナス公差の最大値)を有する場合である。 According to a third aspect of the present invention, a cylindrical cell body having a sample gas inlet and a sample gas outlet, a first mirror provided at a first end of the cell body, and a second of the cell body facing the first end are provided. The present invention relates to a method for adjusting a distance between mirrors of a flow cell for a multi-reflection cell type gas analysis system including a second mirror having a second mirror surface provided at a terminal portion and facing a first mirror surface of a first mirror. Here, the adjustment method of the distance between the mirrors of the flow cell for the multiple reflection cell type gas analysis system according to the third aspect is as follows: (a) When the curvature radii of the first mirror and the second mirror are both the minimum allowable dimension. In contrast, designing the length of the cell body and assembling the flow cell without a spacer, and (b) introducing incident light into the flow cell and measuring the light intensity of the outgoing light output from the flow cell Inserting a plurality of spacers having different thicknesses between the second terminal portion and the second mirror, selecting a spacer having a thickness that gives the maximum light intensity, and adjusting a distance between the first and second mirrors; It is characterized by including. Here, the “minimum allowable dimension” is a case where the dimensional tolerance of the radius of curvature of the first mirror and the second mirror has a negative maximum value (maximum negative tolerance).
本発明の第4の様態は、試料ガス入口部及び試料ガス出口部を備える筒状のセルボディ、セルボディの第1終端部に設けられた第1ミラー、第1終端部に対向するセルボディの第2終端部に設けられ、第1ミラーの第1の鏡面と対向する第2の鏡面を有する第2ミラーを備える多重反射セル式ガス分析システム用のフローセルのミラー間距離の調整方法に関する。ここで、第4の様態に係る多重反射セル式ガス分析システム用のフローセルのミラー間距離の調整方法は、(イ)第1ミラー及び第2ミラーの曲率半径が共に最小許容寸法となる場合に対してセルボディの長さを設計して、フローセルをスペーサなしで組み立てるステップと、(ロ)入射光をフローセルの内部に導入して、フローセルから出力される出射光の光強度を測定するステップと、(ハ)測定された光強度が規定値に達しているか確認するステップと、(ニ)規定値に達していない場合、セルボディの第2終端部及び第2ミラーの間に、第1のスペーサを挿入して、フローセルを組み立て直すステップとを含むことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, a cylindrical cell body having a sample gas inlet portion and a sample gas outlet portion, a first mirror provided at a first end portion of the cell body, and a second cell body facing the first end portion. The present invention relates to a method for adjusting a distance between mirrors of a flow cell for a multi-reflection cell type gas analysis system including a second mirror having a second mirror surface provided at a terminal portion and facing a first mirror surface of a first mirror. Here, the adjustment method of the distance between the mirrors of the flow cell for the multiple reflection cell type gas analysis system according to the fourth aspect is as follows: (a) When the curvature radii of the first mirror and the second mirror are both the minimum allowable dimension. Designing the length of the cell body for assembling the flow cell without a spacer; (b) introducing incident light into the flow cell and measuring the light intensity of the emitted light output from the flow cell; (C) a step of confirming whether the measured light intensity has reached a specified value; and (d) if the measured light intensity has not reached the specified value, place a first spacer between the second terminal end of the cell body and the second mirror. Inserting and reassembling the flow cell.
本発明の第5の様態は、試料ガス入口部及び試料ガス出口部を備える筒状のセルボディ、セルボディの第1終端部に設けられた第1ミラー、第1終端部に対向するセルボディの第2終端部に設けられ、第1ミラーの第1の鏡面と対向する第2の鏡面を有する第2ミラーを備える多重反射セル式ガス分析システム用のフローセルのミラー間距離の調整方法に関する。ここで、第5の様態に係る多重反射セル式ガス分析システム用のフローセルのミラー間距離の調整方法は、(イ)第1ミラー及び第2ミラーの曲率半径をそれぞれ測定するステップと、(ロ)測定結果に基づき、最適の厚みを有するスペーサを決定するステップと、(ハ)第2終端部及び第2ミラーの間に、決定されたスペーサを挿入して、第1及び第2ミラー間の距離を調整するステップとを含むことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, a cylindrical cell body having a sample gas inlet and a sample gas outlet, a first mirror provided at a first terminal end of the cell body, and a second cell body facing the first terminal end. The present invention relates to a method for adjusting a distance between mirrors of a flow cell for a multi-reflection cell type gas analysis system including a second mirror having a second mirror surface provided at a terminal portion and facing a first mirror surface of a first mirror. Here, the method for adjusting the distance between the mirrors of the flow cell for the multiple reflection cell type gas analysis system according to the fifth aspect includes (a) measuring the radii of curvature of the first mirror and the second mirror, respectively. ) A step of determining a spacer having an optimum thickness based on the measurement result; and (c) inserting the determined spacer between the second terminal portion and the second mirror, and between the first and second mirrors. Adjusting the distance.
本発明によれば、ミラー製造時のミラーの曲率半径のバラツキの影響を簡単且つ費用の増大を伴わずに補償可能な、多重反射セル式ガス分析システム用のフローセル、このフローセルを用いた多重反射セル式ガス分析システム及びフローセルのミラー間距離の調整方法を提供することができる。 According to the present invention, a flow cell for a multi-reflection cell type gas analysis system capable of easily compensating for the influence of the variation in the radius of curvature of the mirror at the time of manufacturing the mirror without increasing the cost, and multiple reflection using the flow cell. A cell type gas analysis system and a method for adjusting a distance between mirrors of a flow cell can be provided.
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。又、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings. Further, the following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes the material, shape, structure, The layout is not specified as follows. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope described in the claims.
(多重反射セル式ガス分析システム)
図1に示す本発明の実施の形態に係る多重反射セル式ガス分析システムは、フローセル9aと分析計10aとを備える。フローセル9aは、試料ガス入口部15及び試料ガス出口部16を備える筒状のセルボディ5と、セルボディ5の第1終端部に設けられ、入射光及び出射光が通過するトンネル部4を有した第1ミラー2aと、第1終端部に対向するセルボディ5の第2終端部に設けられ、第1ミラー2aの第1の鏡面と対向する第2の鏡面を有する第2ミラー6とを備える。そして、第2終端部と第2ミラー6との間には、スペーサ13の厚みの選択により、第1ミラー2a及び第2ミラー6間の距離を調整するスペーサ挿入手段(11b,12,17b,18)を設けている。
(Multiple reflection cell gas analysis system)
The multiple reflection cell type gas analysis system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes a flow cell 9a and an analyzer 10a. The flow cell 9a includes a cylindrical cell body 5 having a sample gas inlet portion 15 and a sample gas outlet portion 16, and a tunnel portion 4 provided at a first end portion of the cell body 5 and through which incident light and outgoing light pass. 1 mirror 2a, and the 2nd mirror 6 which is provided in the 2nd termination part of cell body 5 facing the 1st termination part, and has the 2nd mirror surface which counters the 1st mirror surface of the 1st mirror 2a. And between the 2nd termination | terminus part and the 2nd mirror 6, the spacer insertion means (11b, 12, 17b, which adjusts the distance between the 1st mirror 2a and the 2nd mirror 6 by selection of the thickness of the spacer 13) 18).
セルボディ5は、第1ミラー2aに接合する第1フランジ19を第1終端部に、第2ミラー6に接合する第2フランジ20を第2終端部に備えている。第1ミラー2aに第1Oリング溝17aが設けられ、この第1Oリング溝17aには、第1Oリング11aが挿入され、第1Oリング11aを介して、第1ミラー2aと第1フランジ19とが真空機密を維持して接続される。そして、スペーサ挿入手段(11b,12,17b,18)は、第2フランジ20に設けられたOリング溝(第3Oリング溝)18、第2ミラー6に設けられたOリング溝(第2Oリング溝)17b、第3Oリング溝18に挿入される第3Oリング12、第2Oリング溝17bに挿入される第2Oリング11bを有する。スペーサ挿入手段(11b,12,17b,18)は、第2Oリング11bと第3Oリング12とでスペーサ13を挟むように構成し、第2Oリング11bと第3Oリング12とにより、第2ミラー6と第2フランジ20とが真空機密を維持して接続される。
The cell body 5 includes a first flange 19 joined to the first mirror 2a at the first end portion and a second flange 20 joined to the second mirror 6 at the second end portion. A first O-ring groove 17a is provided in the first mirror 2a, and a first O-
セルボディ5の第1終端部に固定された第1ミラー2aの内部には窓板3が取り付けられ、トンネル部4を分析計10a側とセルボディ5側とに分離している。第1Oリング11aは、第1ミラー2aにおいて、セルボディ5が第1終端部で備える第1フランジ19との接合面側で、固定ネジ14を挿入する複数の穴よりも第1ミラー2aの中心側に設けられた第1Oリング溝17aに装着される。
A window plate 3 is attached to the inside of the first mirror 2a fixed to the first terminal portion of the cell body 5, and the tunnel portion 4 is separated into the analyzer 10a side and the cell body 5 side. In the first mirror 2a, the first O-
スペーサ挿入手段(11b,12,17b,18)の一部をなす第2Oリング11bは、第2ミラー6において、第2終端部との接合面側で、固定ネジ14を挿入する複数の穴よりも第2ミラー6の中心側に設けられた第2Oリング溝17bに装着される。第3Oリング12は、セルボディ5が第2終端部で備える第2フランジ20において、固定ネジ14を挿入する複数の穴よりも第2終端部の中心側且つ第2Oリング溝17bの外径よりも大きい内径を有する第3Oリング溝18に装着される。すなわち、図1に例示したように、第2フランジ20に設けられた第3Oリング溝18の位置と、第2ミラー6に設けられた第2Oリング溝17bの位置とが、第2フランジ20の半径方向において異なる。但し、図1は例示であり、逆に、第3Oリング12が、第2Oリング溝17bの内径よりも小さな外径を有する第3Oリング溝18に装着されるように構成しても良い。
The second O-
図1に示すように第1の実施の形態に係るフローセル9aは、第1Oリング11a、第2Oリング11b及び第3Oリング12により、第1ミラー2a、第2ミラー6、スペーサ13及びセルボディ5によって形成される空間は真空機密を維持して、密封され、セルボディ5の内外からの気体及び流体の導入出は、試料ガス入口部15及び試料ガス出口部16から出入りする試料ガスのみとなる。
As shown in FIG. 1, the flow cell 9a according to the first embodiment includes a first mirror 2a, a second mirror 6, a spacer 13, and a cell body 5 by a
図1では、第1ミラー2a及び第2ミラー6は、それぞれフランジ部分及びミラー部分が一体化された場合を例示したが、第1ミラー2a及び第2ミラー6がそれぞれフランジ部分とミラー部分に分けられた構成でも構わない。さらに、第1ミラー2aは固定ネジ14により、セルボディ5の第1終端部において第1フランジ19に固定される。固定ネジ14は、4〜8箇所等の複数の箇所で、セルボディ5側から第1ミラー2a側にねじ込まれ、セルボディ5及び第1ミラー2aを固定する。第2ミラー6は、第1ミラー2aと対向した状態で、スペーサ13を介し、第2終端部で固定ネジ14により第2フランジ20に固定される。固定ネジ14は、複数箇所で、セルボディ5側から、スペーサ13及び第2ミラー6側にねじ込まれ、セルボディ5、スペーサ13及び第2ミラー6を固定する。図1では、第1ミラー2a及び第2ミラー6に雌ねじが切られた場合を例示しているが、第1ミラー2a及び第2ミラー6に貫通孔を開け、固定ネジ14をナットで固定する形式等、種々の変形が可能である。又、固定ネジ14を用いず、クイックカップリングの形式で、第1ミラー2aを第1フランジ19に真空機密を保って固定しても良い。この場合は、第1ミラー2aを第1フランジ19とも、フランジシール部は平面でその反対側はテーパにしておけば良い。そして、このテーパ部にクランプを嵌め込み、蝶ネジを締め付けると、フランジの中心に向かって力が生じ、Oリングを潰してシールする。この時、Oリングのガイドになるセンターリングを設けても良い。 In FIG. 1, the first mirror 2 a and the second mirror 6 are illustrated in the case where the flange portion and the mirror portion are integrated, respectively, but the first mirror 2 a and the second mirror 6 are divided into a flange portion and a mirror portion, respectively. It is also possible to have a configuration. Further, the first mirror 2 a is fixed to the first flange 19 at the first end portion of the cell body 5 by a fixing screw 14. The fixing screw 14 is screwed from the cell body 5 side to the first mirror 2a side at a plurality of locations such as 4 to 8 locations, and fixes the cell body 5 and the first mirror 2a. The second mirror 6 is fixed to the second flange 20 by the fixing screw 14 at the second terminal end via the spacer 13 while facing the first mirror 2a. The fixing screws 14 are screwed into the spacer 13 and the second mirror 6 side from the cell body 5 side at a plurality of locations, and fix the cell body 5, the spacer 13 and the second mirror 6. FIG. 1 illustrates the case where the first mirror 2a and the second mirror 6 are internally threaded, but through holes are formed in the first mirror 2a and the second mirror 6, and the fixing screw 14 is fixed with a nut. Various modifications, such as form, are possible. Further, the first mirror 2a may be fixed to the first flange 19 in a vacuum coupling manner without using the fixing screw 14 while keeping the vacuum secret. In this case, both the first mirror 2a and the first flange 19 may have a flat flange seal portion and a taper on the opposite side. When a clamp is fitted into this taper portion and the thumbscrew is tightened, a force is generated toward the center of the flange, and the O-ring is crushed and sealed. At this time, a center ring that serves as a guide for the O-ring may be provided.
第1ミラー2a、第2ミラー6、セルボディ5、スペーサ13及び固定ネジ14の材料は、耐腐食性を考慮して、例えば、ステンレス(SUS)が使用可能である。第1Oリング11a、第2Oリング11b及び第3Oリング12には、例えば、ニトリルゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、シリコーンゴム(VMQ)、フッ素ゴム(FKM)及び天然ゴム等によって製造される合成ゴムが使用可能である。
As materials for the first mirror 2a, the second mirror 6, the cell body 5, the spacer 13 and the fixing screw 14, for example, stainless steel (SUS) can be used in consideration of corrosion resistance. The first O-
図1で示すように、分析計10aは、光源1と、光源1から出射した光束をフローセルに導入するよう反射する光源ミラー54と、フローセルから戻ってきた光束を反射する検出器ミラー55と、検出器ミラー55で反射された光束を検出し、光情報を電気情報に光電変換する検出器7と、これらを収納し、且つ、パージガスが供給されるパージガス導入口51及びガスパージされたパージガスを排出するパージガス排出口52とを設けた光源室50aとを備える。光源1から出射した光束は、窓板3を通過して、第1ミラー2aに設けられたトンネル部4からセルボディ5の内部に入射する。入射した光束は、第2ミラー6に達する。光束は、セルボディ5の反射面を構成する第1ミラー2a及び第2ミラー6との間で数回〜100回程度の反射、いわゆる多重反射を行う。続いて、多重反射後の光束は、入射光が入射した際と逆の順番で、トンネル部4及び窓板3を通過した後、セルボディ5から出射して、入射光とは若干異なる角度で検出器7に検知される。
As shown in FIG. 1, the analyzer 10 a includes a
光源1には半導体レーザ等が使用可能である。半導体レーザを使用するのは、ハロゲンランプなどのランプ光源では、第1ミラー2a、第2ミラー6の間で多重反射する間に光束の発散が大きくなり、出射孔から充分な光量を取り出せないためである。光源ミラー54は、光源1から出射したレーザ光からなる光束をフローセルに導入する。検出器ミラー55は、フローセル9a内で多重反射した後、戻ってきた光束を検出器7に反射する。検出器7は、検出器ミラー55で反射したセルボディ5内における多重反射後の出射光を検出し、光信号から電気信号に光電変換する。検出器7には、例えば、シリコン(Si)ダイオード及びインジウムガリウムヒ化物(InGaAs)ダイオード等の光電変換素子を有する光電検出器が使用可能である。
A semiconductor laser or the like can be used for the
光源室50aに設けられたパージガス導入口51には、窒素ガス(N2)が所定の圧力に減圧されて、供給される。さらに、パージガス排出口52は、パージされた窒素ガスを排出する。光源室50a内部の窒素ガスパージに関しては、単純な垂れ流し方式でも、パージガス排出口52側に圧力付与のバルブを設けてもよい。プリアンプ56は、検出器7に接続され、検出器7で光電変換された光束の電気信号を増幅する。ハーメチックシール形コネクタ53は、プリアンプ56で増幅された光束の電気信号を光源室50aの外部に取り出し、取り出された電気信号は信号ケーブルを介して、例えば、パソコンのような信号処理を行いガス濃度のスペクトルを表示するような情報処理装置に送られる。 Nitrogen gas (N 2 ) is reduced to a predetermined pressure and supplied to the purge gas inlet 51 provided in the light source chamber 50a. Further, the purge gas discharge port 52 discharges the purged nitrogen gas. Regarding the nitrogen gas purge inside the light source chamber 50a, a simple dripping method may be used, or a pressure applying valve may be provided on the purge gas discharge port 52 side. The preamplifier 56 is connected to the detector 7 and amplifies the electric signal of the light beam photoelectrically converted by the detector 7. The hermetic seal type connector 53 takes out the electric signal of the light beam amplified by the preamplifier 56 to the outside of the light source chamber 50a, and the taken out electric signal is subjected to signal processing such as a personal computer through the signal cable, for example, gas concentration. Is sent to an information processing apparatus that displays the spectrum of.
(スペーサ挿入手段の構造例)
図2(a)〜(c)は、第2終端部と第2ミラー6との間に設けられた、本発明の実施の形態に係るスペーサ挿入手段(11b,12,17b,18)の構造例を示す断面図である。図2(a)は、スペーサ13なしで組み立てたフローセル9aのスペーサ挿入手段(11b,12,17b,18)の断面図である。図2(a)に示したように、第2フランジ20に設けられた第3Oリング溝18の位置と、第2ミラー6に設けられた第2Oリング溝17bの位置とが、第2フランジ20の半径方向において異なるため、スペーサ13なしでフローセル9aを組み立てても、第2フランジ20と第2ミラー6との間の真空機密が達成可能となる。スペーサ13なしでフローセル9aを組み立てた場合に、第2フランジ20と第2ミラー6との間の真空機密を達成するためには、第2フランジ20の半径方向において、第3Oリング溝18の位置と第2Oリング溝17bの位置とが重なり合わないように設計するのが好ましい。なお、第2フランジ20の半径方向において、第3Oリング溝18の位置と第2Oリング溝17bの位置とが重なり合うように構成して、第3Oリング溝18と第2Oリング溝17bに共通の太いOリングを挿入、若しくは共通の太い角形パッキンを挿入するような変形例も可能である。第1ミラー2a及び第2ミラー6がともに曲率半径が最小許容寸法となる場合に対してセルボディ5の長さを設計しておけば、もし、実際に、第1ミラー2a及び第2ミラー6がともに曲率半径が最小許容寸法であるならば、図2(a)のように、スペーサ13なしの場合が最適な第1ミラー2a及び第2ミラー6の距離となる。ここで、「最小許容寸法」とは、第1ミラー及び第2ミラーの曲率半径の寸法公差が、負の最大値(マイナス公差の最大値)を有する場合である。もし、第1ミラー2a及び第2ミラー6のいずれかの曲率半径が最小許容寸法よりも大きな誤差の曲率半径を有するのであれば、第1ミラー2a及び第2ミラー6の距離の調整が必要となるので、図2(b)又は(c)に示すようなスペーサ13a,13bを用いた調整が必要となる。
(Example structure of spacer insertion means)
2A to 2C show the structure of the spacer insertion means (11b, 12, 17b, 18) according to the embodiment of the present invention provided between the second terminal portion and the second mirror 6. FIG. It is sectional drawing which shows an example. FIG. 2A is a sectional view of the spacer insertion means (11b, 12, 17b, 18) of the flow cell 9a assembled without the spacer 13. FIG. As shown in FIG. 2A, the position of the third O-ring groove 18 provided in the second flange 20 and the position of the second O-
図2(b)は、図1に示すスペーサ13よりも薄いスペーサを第2終端部及び第2ミラー6の間に挿入したスペーサ挿入手段(11b,12,17b,18)の断面図である。図2(b)における第1ミラー2a及び第2ミラー6の距離は、図2(a)における距離よりも長く、図1における距離よりも短い。 FIG. 2B is a cross-sectional view of spacer insertion means (11b, 12, 17b, 18) in which a spacer thinner than the spacer 13 shown in FIG. 1 is inserted between the second terminal portion and the second mirror 6. The distance between the first mirror 2a and the second mirror 6 in FIG. 2B is longer than the distance in FIG. 2A and shorter than the distance in FIG.
図2(c)は、図1に示すスペーサ13よりも厚いスペーサを第2終端部及び第2ミラー6の間に挿入したスペーサ挿入手段(11b,12,17b,18)の断面図である。図2(c)における第1ミラー2a及び第2ミラー6間の距離は、図2(a)、図2(b)及び図1それぞれにおける距離よりも長い。 FIG. 2C is a cross-sectional view of spacer insertion means (11b, 12, 17b, 18) in which a spacer thicker than the spacer 13 shown in FIG. 1 is inserted between the second terminal portion and the second mirror 6. The distance between the 1st mirror 2a and the 2nd mirror 6 in FIG.2 (c) is longer than the distance in each of FIG.2 (a), FIG.2 (b), and FIG.
表1に例示したミラー間距離が260mm、ミラーの曲率半径が275mm、多重反射30回のフローセルの場合、ミラーの曲率半径の誤差を、ミラー間の距離を変えることで、出射光の位置のズレをどれだけ補正できるかを表2に示す。なお、表1と同様、表2は、対向する第1ミラー及び第2ミラーの曲率半径の誤差は等しいとしている。
表2に示すように、曲率半径の誤差が−2.0mmのときにミラー間の距離を−2.0mm変化させた場合、出射光の位置ズレは−0.3mmまで小さくなる。したがって、第1ミラー2a及び第2ミラー6の寸法公差が±2.0mmであれば、±2.0mmの第1ミラー2a及び第2ミラー6間の距離の調整をすれば良く、寸法公差が±1.0mmであれば、±1.0mmの第1ミラー2a及び第2ミラー6間の距離の調整をすれば良い。但し、フローセル9aのセルボディ5の長さを短くすることはできないので、予め、セルボディ5の長さを、第1ミラー2a及び第2ミラー6がともに曲率半径が最小許容寸法となる場合に対して設計しておき、セルボディ5の長さを長くすることにより、ミラー間の距離を最適化する。即ち、第1ミラー2a及び第2ミラー6の製造上の寸法公差を考えた場合、第1ミラー2a及び第2ミラー6がともに曲率半径が最小許容寸法となる場合が、セルボディ5の長さが、最も短い場合になるので、スペーサ挿入手段(11b,12,17b,18)により、セルボディ5の第2終端部と第2ミラーの間へ、必要に応じてスペーサを挿入することによって、第1ミラー2a及び第2ミラー6間の距離が調整可能となる。 As shown in Table 2, when the distance between the mirrors is changed by -2.0 mm when the curvature radius error is -2.0 mm, the positional deviation of the emitted light is reduced to -0.3 mm. Therefore, if the dimensional tolerance of the first mirror 2a and the second mirror 6 is ± 2.0 mm, the distance between the first mirror 2a and the second mirror 6 of ± 2.0 mm may be adjusted, and the dimensional tolerance is If it is ± 1.0 mm, the distance between the first mirror 2 a and the second mirror 6 of ± 1.0 mm may be adjusted. However, since the length of the cell body 5 of the flow cell 9a cannot be shortened, the length of the cell body 5 is set in advance when both the first mirror 2a and the second mirror 6 have the minimum allowable radius of curvature. The distance between the mirrors is optimized by designing and increasing the length of the cell body 5. That is, when considering the dimensional tolerance in manufacturing the first mirror 2a and the second mirror 6, the length of the cell body 5 may be reduced when the radius of curvature of both the first mirror 2a and the second mirror 6 is the minimum allowable dimension. Since the shortest case, the spacer insertion means (11b, 12, 17b, 18) inserts a spacer between the second terminal end of the cell body 5 and the second mirror as required, thereby The distance between the mirror 2a and the second mirror 6 can be adjusted.
上述したように、表1、表2に記載した曲率半径は、第1ミラー2aと第2ミラー6がどちらも同じ曲率誤差を示した場合である。実際の生産では、ミラーの曲率のバラツキは、千差万別であり、第1ミラー2aがプラス誤差、第2ミラー6がマイナス誤差;第1ミラー2aがプラス誤差、第2ミラー6がプラス誤差;第1ミラー2aがマイナス誤差、第2ミラー6がマイナス誤差;第1ミラー2aがマイナス誤差、第2ミラー6がプラス誤差等いろいろのケースがランダムに起こる。又、平均曲率誤差=+1mmと仮定した場合でも:
(イ)第1ミラー2aと第2ミラー6が、ともに+1mm;
(ロ)第1ミラー2aが+0.5mmで、第2ミラー6が+1.5mm;
(ハ)第1ミラー2aが+2.0mmで、第2ミラー6が±0mm;
(ニ)第1ミラー2aが+3.0mmで、第2ミラー6が−1mm;
等があるので事情は複雑である。経験則によれば、(イ)の第1ミラー2aと第2ミラー6が、ともに+1mmの曲率誤差の場合と(ロ)の第1ミラー2aが+0.5mmで、第2ミラー6が+1.5mmの曲率誤差の場合の位置ずれには、ほとんど差はない。しかし、(ハ)の第1ミラー2aが+2.0mmで、第2ミラー6が±0mmの曲率誤差の場合の位置ずれは、(イ)及び(ロ)の場合よりは若干大きくなる(極端な差はない)。(ニ)の+3mmと−1mmの組み合わせの場合は、位置ずれは更に顕著となる。したがって、平均曲率誤差が等しい場合は、第1ミラー2aと第2ミラー6の絶対偏差が大きいほど位置ずれ誤差は大きくなる傾向にある。
As described above, the radii of curvature described in Tables 1 and 2 are when the first mirror 2a and the second mirror 6 both exhibit the same curvature error. In actual production, the variation in the curvature of the mirror is various, the first mirror 2a is a plus error, the second mirror 6 is a minus error; the first mirror 2a is a plus error, and the second mirror 6 is a plus error. The first mirror 2a has a minus error, the second mirror 6 has a minus error, the first mirror 2a has a minus error, the second mirror 6 has a plus error, and so on. Even assuming average curvature error = +1 mm:
(A) The first mirror 2a and the second mirror 6 are both +1 mm;
(B) the first mirror 2a is +0.5 mm and the second mirror 6 is +1.5 mm;
(C) The first mirror 2a is +2.0 mm and the second mirror 6 is ± 0 mm;
(D) the first mirror 2a is +3.0 mm and the second mirror 6 is −1 mm;
The situation is complicated. According to an empirical rule, the first mirror 2a and the second mirror 6 in (a) both have a curvature error of +1 mm, and the first mirror 2a in (b) is +0.5 mm, and the second mirror 6 is +1. There is almost no difference in positional deviation in the case of a curvature error of 5 mm. However, when the first mirror 2a of (c) is +2.0 mm and the second mirror 6 has a curvature error of ± 0 mm, the positional deviation is slightly larger than the cases of (a) and (b) (extremely No difference). In the case of the combination of (3) +3 mm and −1 mm, the positional deviation becomes more remarkable. Therefore, when the average curvature error is equal, the positional deviation error tends to increase as the absolute deviation between the first mirror 2a and the second mirror 6 increases.
(第1のミラー間距離の調整方法)
次に、本発明の実施の形態に係る多重反射セル式ガス分析システム用のフローセル9aのミラー間距離の調整方法を説明する。上述したように、本発明の実施の形態に係るミラー間距離の調整方法においては、予め、セルボディ5の長さを、第1ミラー2a及び第2ミラー6がともに曲率半径が最小許容寸法となる場合(寸法公差が、マイナス公差の最大値となる場合)に対して設計しておけば、セルボディ5の長さを長くすることにより、セルボディ5の長さを最適化できる。このため、スペーサは、例えば、0.3mmステップ、0.4mmステップ、0.5mmステップ、……等で、順次、その厚さが増大する組み合わせで、複数枚のセットとして用意しておけば良い。このとき、表2に示すようなデータを予め取得しておけば、第1ミラー2a及び第2ミラー6の製造上の寸法公差に応じて、必要な調整厚さが分かるので、第1ミラー2a及び第2ミラー6がともに曲率半径が最大許容寸法(寸法公差が、プラス公差の最大値となる場合)となる場合まで、スペーサを複数枚用意しておけば良い。
(First method for adjusting the distance between mirrors)
Next, a method for adjusting the inter-mirror distance of the flow cell 9a for the multiple reflection cell gas analysis system according to the embodiment of the present invention will be described. As described above, in the method for adjusting the inter-mirror distance according to the embodiment of the present invention, the length of the cell body 5 is previously set so that the first mirror 2a and the second mirror 6 both have the minimum allowable radius of curvature. If designed for the case (when the dimensional tolerance is the maximum value of the negative tolerance), the length of the cell body 5 can be optimized by increasing the length of the cell body 5. Therefore, the spacers may be prepared as a set of a plurality of sets, for example, in a combination of increasing thickness in order of 0.3 mm step, 0.4 mm step, 0.5 mm step,... . At this time, if the data as shown in Table 2 is acquired in advance, the necessary adjustment thickness can be known according to the manufacturing tolerance of the first mirror 2a and the second mirror 6, so the first mirror 2a In addition, a plurality of spacers may be prepared until the radius of curvature of both the second mirror 6 is the maximum allowable dimension (when the dimensional tolerance is the maximum plus tolerance).
(a)先ず、第2終端部及び第2ミラー6を接合し、図2(a)に示すように、フローセル9aをスペーサ13のない状態で組み立てる。そして、トンネル部4を介して、光源1から出た入射光をフローセル9aの内部に導入し、光束がフローセル9aの内部で多重反射した後に、トンネル部4から出射される出射光の強度を検出器7で測定し、検出器7において測定された出射光の強度が規定値に達しているか確認する。
(A) First, the second terminal portion and the second mirror 6 are joined, and the flow cell 9a is assembled without the spacer 13 as shown in FIG. Then, the incident light emitted from the
(b)出射光の強度が規定値に達している場合、ミラー間距離の調整を終了する。規定値に達していない場合、第1ミラー2a及び第2ミラー6の少なくとも一方が、曲率半径が最小許容寸法より大きく製造されたということであるから、図2(b)に示すように、セルボディ5の第2終端部及び第2ミラー6の間に、複数枚用意したスペーサのうち最も薄いスペーサとして、第1のスペーサ13aを挿入して、フローセル9aを組み立て直す。これにより、第1ミラー2a及び第2ミラー6間の距離は、図2(a)に示す第1ミラー2a及び第2ミラー6間の距離(初期値)よりも大きくなる。 (B) When the intensity of the emitted light has reached the specified value, the adjustment of the inter-mirror distance is finished. If the specified value is not reached, it means that at least one of the first mirror 2a and the second mirror 6 is manufactured with a radius of curvature larger than the minimum allowable dimension, and as shown in FIG. As the thinnest spacer among the plurality of prepared spacers, the first spacer 13a is inserted between the second terminal portion 5 and the second mirror 6 to reassemble the flow cell 9a. Thereby, the distance between the 1st mirror 2a and the 2nd mirror 6 becomes larger than the distance (initial value) between the 1st mirror 2a and the 2nd mirror 6 shown to Fig.2 (a).
(c)第1のスペーサ13aを挿入後、トンネル部4を介して、光源1から出た入射光をフローセル9aの内部に導入し、光束がフローセル9aの内部で多重反射した後に、トンネル部4から出射される出射光の強度を検出器7で測定し、測定された出射光の強度が規定値に達しているか確認する。規定値に達している場合、第1ミラー2a及び第2ミラー6の曲率半径の製造上の誤差は、セルボディ5の第2終端部及び第2ミラー6の間に第1のスペーサ13aを挿入することで補正(補償)されたと判断され、第1のスペーサ13aが第1ミラー2a及び第2ミラー6の曲率半径の補正に最適なスペーサとして選択される。
(C) After inserting the first spacer 13a, the incident light emitted from the
(d)検出器7において測定された出射光の強度が規定値に達していない場合は曲率半径の製造上の誤差が補償されていないので、図2(c)に示すように、セルボディ5の第2終端部及び第2ミラー6の間に、第1のスペーサ13aより厚い、第2のスペーサ13bを挿入して、フローセル9aを組み立て直す。第2のスペーサ13bを挿入後、トンネル部4を介して、光源1から出た入射光をフローセル9aの内部に導入し、光束がフローセル9aの内部で多重反射した後に、トンネル部4から出射される出射光の強度を検出器7で測定し、測定された出射光の強度が規定値に達しているか確認する。
(e)規定値に達した場合、第1ミラー2a及び第2ミラー6の曲率半径の製造上の誤差は、セルボディ5の第2終端部及び第2ミラー6の間に第2のスペーサ13bを挿入することで補正(補償)されたと判断され、第2のスペーサ13bが第1ミラー2a及び第2ミラー6の曲率半径の補正に最適なスペーサとして選択される。
(D) If the intensity of the emitted light measured by the detector 7 does not reach the specified value, the manufacturing error of the radius of curvature is not compensated, so as shown in FIG. A second spacer 13b thicker than the first spacer 13a is inserted between the second terminal portion and the second mirror 6, and the flow cell 9a is reassembled. After inserting the second spacer 13b, the incident light emitted from the
(E) When the specified value is reached, the manufacturing error in the radius of curvature of the first mirror 2a and the second mirror 6 causes the second spacer 13b between the second terminal end of the cell body 5 and the second mirror 6. The second spacer 13b is selected as the optimum spacer for correcting the curvature radii of the first mirror 2a and the second mirror 6 because it is determined that it has been corrected (compensated) by insertion.
(f)検出器7において測定された出射光の強度が規定値に達していない場合は曲率半径の製造上の誤差が未だ補償されていないので、セルボディ5の第2終端部及び第2ミラー6の間に、第2のスペーサ13bより更に厚い、第3のスペーサを挿入して、……という操作を出射光の強度が規定値に達するまで繰り返す。もし、第1ミラー2a及び第2ミラー6がともに曲率半径が最大許容寸法(寸法公差が、プラス公差の最大値となる場合)となる場合までスペーサを挿入しても出射光の強度が規定値に達しなければ、第1ミラー2a及び第2ミラー6がともに曲率半径が寸法公差を逸脱していることになるので、第1ミラー2a及び第2ミラー6の少なくとも一方を交換して、上記のステップを繰り返す。 (F) If the intensity of the emitted light measured by the detector 7 does not reach the specified value, the manufacturing error in the radius of curvature has not been compensated for, so the second end portion of the cell body 5 and the second mirror 6 In the meantime, the third spacer, which is thicker than the second spacer 13b, is inserted, and the operation is repeated until the intensity of the emitted light reaches a specified value. If both the first mirror 2a and the second mirror 6 have the maximum radius of curvature (when the dimensional tolerance is the maximum plus tolerance), the intensity of the emitted light is the specified value even if the spacer is inserted. If not, both the first mirror 2a and the second mirror 6 have a radius of curvature that deviates from the dimensional tolerance, so that at least one of the first mirror 2a and the second mirror 6 is replaced, Repeat steps.
このようにして、本発明の実施の形態に係る第1のミラー間距離の調整方法によれば、第2終端部及び第2ミラー6間に、順次、厚いスペーサを挿入することで、フローセル9aの長さを、そのフローセル9aに用いられた第1ミラー2a及び第2ミラー6の曲率半径の製造上の誤差に適合した最適な長さに調整することが可能になる。 Thus, according to the first method for adjusting the distance between the mirrors according to the embodiment of the present invention, the flow cell 9a is inserted by sequentially inserting the thick spacer between the second terminal portion and the second mirror 6. Can be adjusted to an optimum length suitable for manufacturing errors in the radius of curvature of the first mirror 2a and the second mirror 6 used in the flow cell 9a.
(第2のミラー間距離の調整方法)
上述した第1のミラー間距離の調整方法は、一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々のミラー間距離の調整方法により、本発明の実施の形態に係るミラー間距離の調整方法は実現可能であることは勿論である。即ち、第1のミラー間距離の調整方法では、フローセルから出力される出射光の光強度を測定し、測定された光強度が規定値に達しているかを確認したが、光強度の規定値を用いず、フローセルから出力される出射光の光強度を測定しながら、順次、第2終端部及び第2ミラーの間に複数の厚さの異なるスペーサを挿入し、最大光強度を与える厚さのスペーサを選択し、第1及び第2ミラー間の距離を調整しても良い。
(Second method for adjusting the distance between mirrors)
The first adjustment method of the distance between the mirrors described above is an example, and the adjustment of the distance between the mirrors according to the embodiment of the present invention can be performed by various other adjustment methods of the distance between the mirrors including this modification. Of course, the method is feasible. That is, in the first method for adjusting the distance between the mirrors, the light intensity of the emitted light output from the flow cell is measured and it is confirmed whether the measured light intensity reaches a specified value. Without use, while measuring the light intensity of the emitted light output from the flow cell, a plurality of spacers having different thicknesses are sequentially inserted between the second terminal portion and the second mirror to obtain the maximum light intensity. A spacer may be selected to adjust the distance between the first and second mirrors.
本発明の実施の形態に係る第2のミラー間距離の調整方法においても、予め、セルボディ5の長さを、第1ミラー2a及び第2ミラー6がともに曲率半径が最小許容寸法となる場合(寸法公差が、マイナス公差の最大値となる場合)に対して設計しておくことは勿論である。そして、第1のミラー間距離の調整方法と同様に、表2に示すようなデータを予め取得しておき、第1ミラー2a及び第2ミラー6がともに曲率半径が最大許容寸法となる場合まで、必要な厚さのスペーサを複数枚用意しておく。 Also in the second method for adjusting the distance between mirrors according to the embodiment of the present invention, the length of the cell body 5 is previously set when the radius of curvature of the first mirror 2a and the second mirror 6 is the minimum allowable dimension ( Of course, it is designed for a case where the dimensional tolerance is the maximum minus tolerance. Then, as in the first method for adjusting the distance between the mirrors, data as shown in Table 2 is acquired in advance until both the first mirror 2a and the second mirror 6 have the radius of curvature of the maximum allowable dimension. Prepare a plurality of spacers with the required thickness.
(a)先ず、第2終端部及び第2ミラー6を接合し、図2(a)に示すように、フローセル9aをスペーサ13のない状態で組み立てる。そして、トンネル部4を介して、光源1から出た入射光をフローセル9aの内部に導入し、光束がフローセル9aの内部で多重反射した後に、トンネル部4から出射される出射光の強度を検出器7で測定し、検出器7において測定された出射光の強度を記録する(「記録」は、必ずしも紙等の媒体に記録する必要はなく、人間の脳に記憶しても良い。)。
(A) First, the second terminal portion and the second mirror 6 are joined, and the flow cell 9a is assembled without the spacer 13 as shown in FIG. Then, the incident light emitted from the
(b)次に、図2(b)に示すように、セルボディ5の第2終端部及び第2ミラー6の間に、複数枚用意したスペーサのうち最も薄いスペーサとして、第1のスペーサ13aを挿入して、フローセル9aを組み立て直す。これにより、第1ミラー2a及び第2ミラー6間の距離は、図2(a)に示す第1ミラー2a及び第2ミラー6間の距離(初期値)よりも大きくなる。そして、第1のスペーサ13aを挿入後、トンネル部4を介して、光源1から出た入射光をフローセル9aの内部に導入し、光束がフローセル9aの内部で多重反射した後に、トンネル部4から出射される出射光の強度を検出器7で測定し、測定された出射光の強度を記録し、スペーサ13のない状態で組み立てたときの出射光の強度と比較する。出射光の強度がスペーサ13のない状態で組み立てたときの出射光の強度より低ければ、スペーサ13のない状態で組み立てたときが出射光強度が最大となる場合であるので、スペーサ13のない状態(最適状態)に戻して、ミラー間距離の調整を終了する。
(B) Next, as shown in FIG. 2B, the first spacer 13a is used as the thinnest spacer among the plurality of spacers prepared between the second terminal portion of the cell body 5 and the second mirror 6. Insert and reassemble flow cell 9a. Thereby, the distance between the 1st mirror 2a and the 2nd mirror 6 becomes larger than the distance (initial value) between the 1st mirror 2a and the 2nd mirror 6 shown to Fig.2 (a). Then, after inserting the first spacer 13a, the incident light emitted from the
(c)出射光の強度がスペーサ13のない状態で組み立てたときの出射光の強度より高ければ、第1ミラー2a及び第2ミラー6の曲率半径の製造上の誤差が補償されていない可能性があるので、図2(c)に示すように、セルボディ5の第2終端部及び第2ミラー6の間に、第1のスペーサ13aより厚い、第2のスペーサ13bを挿入して、フローセル9aを組み立て直す。第2のスペーサ13bを挿入後、トンネル部4を介して、光源1から出た入射光をフローセル9aの内部に導入し、光束がフローセル9aの内部で多重反射した後に、トンネル部4から出射される出射光の強度を検出器7で測定し、測定された出射光の強度を記録し、第1のスペーサ13aを挿入して組み立てたときの出射光の強度と比較する。出射光の強度が第1のスペーサ13aを挿入して組み立てたときの出射光の強度より低ければ、第1のスペーサ13aを挿入して組み立てたときが出射光強度が最大となる場合であるので、第1のスペーサ13aを挿入し直し(最適状態に戻して)、ミラー間距離の調整を終了する。
(d)出射光の強度が第1のスペーサ13aを挿入して組み立てたときの出射光の強度より低ければ、曲率半径の製造上の誤差が未だ補償されていない可能性があるので、セルボディ5の第2終端部及び第2ミラー6の間に、第2のスペーサ13bより更に厚い、第3のスペーサを挿入して、フローセル9aを組み立て直す。第3のスペーサを挿入後、トンネル部4を介して、光源1から出た入射光をフローセル9aの内部に導入し、光束がフローセル9aの内部で多重反射した後に、トンネル部4から出射される出射光の強度を検出器7で測定し、測定された出射光の強度を記録し、第2のスペーサ13bを挿入して組み立てたときの出射光の強度と比較する。出射光の強度が第2のスペーサ13bを挿入して組み立てたときの出射光の強度より低ければ、第2のスペーサ13bを挿入して組み立てたときが出射光強度が最大となる場合であるので、第2のスペーサ13bを挿入し直し(最適状態に戻して)、ミラー間距離の調整を終了する。
(e)出射光の強度が第2のスペーサ13bを挿入して組み立てたときの出射光の強度より低ければ、曲率半径の製造上の誤差が未だ補償されていない可能性があるので、セルボディ5の第2終端部及び第2ミラー6の間に、第3のスペーサより更に厚い、第4のスペーサを挿入して、フローセル9aを組み立て直す。第4のスペーサを挿入後、第3のスペーサを挿入して組み立てたときが出射光強度が最大であったのか否かを確認する……という操作を、出射光強度を最大にするスペーサの厚みが発見されるまで繰り返す。もし、第1ミラー2a及び第2ミラー6がともに曲率半径が最大許容寸法(寸法公差が、プラス公差の最大値となる場合)となる場合までスペーサを挿入しても、出射光強度を最大にするスペーサの厚みが発見されなければ、第1ミラー2a及び第2ミラー6がともに曲率半径が寸法公差を逸脱していることになるので、第1ミラー2a及び第2ミラー6の少なくとも一方を交換して、上記のステップを繰り返す。
(C) If the intensity of the emitted light is higher than the intensity of the emitted light when assembled without the spacers 13, there is a possibility that manufacturing errors in the radii of curvature of the first mirror 2a and the second mirror 6 are not compensated. 2 (c), a second spacer 13b thicker than the first spacer 13a is inserted between the second terminal portion of the cell body 5 and the second mirror 6, so that the flow cell 9a Reassemble. After inserting the second spacer 13b, the incident light emitted from the
(D) If the intensity of the emitted light is lower than the intensity of the emitted light when the first spacer 13a is inserted and assembled, the manufacturing error of the radius of curvature may not be compensated for, so the cell body 5 A third spacer, which is thicker than the second spacer 13b, is inserted between the second terminal portion and the second mirror 6 to reassemble the flow cell 9a. After inserting the third spacer, the incident light emitted from the
(E) If the intensity of the emitted light is lower than the intensity of the emitted light when the second spacer 13b is inserted and assembled, the manufacturing error of the radius of curvature may not be compensated for, so the cell body 5 A fourth spacer, which is thicker than the third spacer, is inserted between the second terminal portion and the second mirror 6 to reassemble the flow cell 9a. After inserting the fourth spacer, check whether the output light intensity was the maximum when the third spacer was inserted and assembled. Repeat until is discovered. Even if the spacer is inserted until both the first mirror 2a and the second mirror 6 have the maximum radius of curvature (when the dimensional tolerance is the maximum plus tolerance), the output light intensity is maximized. If the thickness of the spacer is not found, the curvature radius of both the first mirror 2a and the second mirror 6 deviates from the dimensional tolerance, so that at least one of the first mirror 2a and the second mirror 6 is replaced. Then repeat the above steps.
このようにして、本発明の実施の形態に係る第2のミラー間距離の調整方法によっても、第2終端部及び第2ミラー6間に、順次、厚いスペーサを挿入しながら、出射光強度を最大にするスペーサの厚みを決定し、フローセル9aの長さを、そのフローセル9aに用いられた第1ミラー2a及び第2ミラー6の曲率半径の製造上の誤差に適合した最適な長さに簡単且つ単純操作で調整することが可能になる。 In this way, even by the second method for adjusting the distance between the mirrors according to the embodiment of the present invention, the emitted light intensity can be increased while sequentially inserting a thick spacer between the second terminal portion and the second mirror 6. The thickness of the spacer to be maximized is determined, and the length of the flow cell 9a is easily set to an optimum length that matches the manufacturing error of the radius of curvature of the first mirror 2a and the second mirror 6 used in the flow cell 9a. And it becomes possible to adjust by simple operation.
以上、第1及び第2のミラー間距離の調整方法で説明したように、本発明の実施の形態に係るフローセル9aのミラー間距離の調整方法によれば、第2終端部及び第2ミラー6間にスペーサを挿入することで、フローセル9aの長さ、すなわち、第1ミラー2a及び第2ミラー6間の距離を調整し、第1ミラー2a及び第2ミラー6の曲率半径の製造上の誤差を簡単かつ、特別な費用の増大を伴うことなく、補正可能である。 As described above, according to the adjustment method of the distance between mirrors of the flow cell 9a according to the embodiment of the present invention, as described in the adjustment method of the distance between the first and second mirrors, the second termination portion and the second mirror 6 are used. By inserting a spacer in between, the length of the flow cell 9a, that is, the distance between the first mirror 2a and the second mirror 6 is adjusted, and an error in manufacturing the radius of curvature of the first mirror 2a and the second mirror 6 Can be corrected easily and without any extra cost.
(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the above-described embodiments. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
例えば、上記の第1のミラー間距離の調整方法では、フローセルから出力される出射光の光強度を測定し、測定された光強度が規定値に達しているかを確認し、第2のミラー間距離の調整方法では、フローセルから出力される出射光の光強度を測定して、最大光強度を与える厚さのスペーサを選択したが、第1のミラー間距離の調整方法と第2のミラー間距離の調整方法とを組み合わせて用いても良い。即ち、フローセルから出力される出射光の光強度を測定し、測定された光強度が規定値に達しているかを確認し、規定値に達した場合であっても、それで直ちに最適ミラー間距離と断定し、ミラー間距離の調整を終了するのではなく、その後、第2のミラー間距離の調整方法と同様、更に厚いスペーサを挿入して、フローセルから出力される出射光の光強度を測定して、最大光強度を与える厚さであったのかを確認した後、ミラー間距離の調整を終了するようにしても良い。 For example, in the first method for adjusting the distance between the mirrors, the light intensity of the emitted light output from the flow cell is measured, whether or not the measured light intensity reaches a specified value, and the distance between the second mirrors is confirmed. In the distance adjustment method, the light intensity of the outgoing light output from the flow cell was measured, and a spacer having a thickness that gives the maximum light intensity was selected. The distance adjustment method between the first mirror and the second mirror You may use combining the adjustment method of distance. That is, the light intensity of the emitted light output from the flow cell is measured to confirm whether the measured light intensity has reached a specified value. Rather than ending and adjusting the distance between the mirrors, after that, as with the second method for adjusting the distance between the mirrors, a thicker spacer is inserted and the light intensity of the emitted light output from the flow cell is measured. Then, after confirming whether the thickness provides the maximum light intensity, the adjustment of the inter-mirror distance may be terminated.
又、他の3次元表面形状解析装置で第1ミラー2b及び第2ミラー6の曲率を、予め求めておき、その値を元に、経験則で定められる最適の厚みのスペーサを決めれば、より迅速に、ミラー間距離の調整が可能となる。 Further, if the curvatures of the first mirror 2b and the second mirror 6 are obtained in advance with another three-dimensional surface shape analyzer, and the spacer having the optimum thickness determined by empirical rules is determined based on the value, The distance between the mirrors can be adjusted quickly.
又、図3に示すように、フローセル9bが、入射光側トンネル部4a及び出射光側トンネル部4bを有する第1ミラー2bを備えるようにすれば、機械設計上での自由度が向上する。入射光側トンネル部4aは、光源1側とセルボディ5側とで分離する入射光側窓板3aを、出射光側トンネル部4bは、出射光側トンネル部4bを、検出器7側とセルボディ5側とで分離する出射光側窓板3bをそれぞれ配置する。分析計10bを構成する光源室50bには、図1が示す第1の実施の形態における多重反射セル式ガス分析システムの光源室50aとは異なり、光源1から入射光を入射する孔と、検出器7が検知する出射光が出射する孔を異なる位置に設ける。
Further, as shown in FIG. 3, if the flow cell 9b includes the first mirror 2b having the incident light side tunnel portion 4a and the outgoing light side tunnel portion 4b, the degree of freedom in mechanical design is improved. The incident light side tunnel portion 4a is an incident light side window plate 3a that is separated on the
又、一定温度に加熱することで、第1ミラー2b及び第2ミラー6の表面への水分子の付着を防ぎ、付着水蒸気の影響による応答時間の長期化や、水分子と測定対象ガスとの反応で生じる水酸化物等の堆積の問題を解決するために、カートリッジヒータ等を内部に埋め込んだ第1ミラー2a、第1ミラー2b及び第2ミラー6を用いてもよい。 Also, by heating to a certain temperature, adhesion of water molecules to the surfaces of the first mirror 2b and the second mirror 6 can be prevented, the response time can be prolonged due to the influence of adhering water vapor, In order to solve the problem of accumulation of hydroxide or the like caused by the reaction, the first mirror 2a, the first mirror 2b, and the second mirror 6 in which a cartridge heater or the like is embedded may be used.
更に、第2ミラー6とセルボディ5の間に配置したスペーサ13は、第1ミラー2aとセルボディ5との間及び第1ミラー2bとセルボディ5との間に配置してもよいし、両方に配置してもよい。 Further, the spacer 13 disposed between the second mirror 6 and the cell body 5 may be disposed between the first mirror 2a and the cell body 5, and between the first mirror 2b and the cell body 5, or both. May be.
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
1…光源
2a、2b…第1ミラー
3…窓板
3a…入射光側窓板
3b…出射光側窓板
4…トンネル部
4a…入射光側トンネル部
4b…出射光側トンネル部
5…セルボディ
6…第2ミラー
7…検出器
9a、9b…フローセル
10a、10b…分析計
11a…第1Oリング
11b…第2Oリング
12…第3Oリング
13…スペーサ
13a…第1のスペーサ
13b…第2のスペーサ
14…固定ネジ
15…試料ガス入口部
16…試料ガス出口部
17a…第1Oリング溝
17b…第2Oリング溝
18…第3Oリング溝
19…第1フランジ
20…第2フランジ
50a、50b…光源室
51…パージガス導入口
52…パージガス排出口
53…ハーメチックシール形コネクタ
54…光源ミラー
55…検出器ミラー
56…プリアンプ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該セルボディの第1終端部に設けられた第1ミラーと、
前記第1終端部に対向する前記セルボディの第2終端部に設けられ、前記第1ミラーの第1の鏡面と対向する第2の鏡面を有する第2ミラーと、
前記第2終端部と前記第2ミラーとの間に設けられ、前記第2終端部と前記第2ミラーとの間にスペーサを挿入することにより前記第1及び第2ミラー間の距離を調整するスペーサ挿入手段
とを備えることを特徴とする多重反射セル式ガス分析システム用のフローセル。 A cylindrical cell body having a sample gas inlet and a sample gas outlet;
A first mirror provided at a first terminal end of the cell body;
A second mirror provided at a second end portion of the cell body facing the first end portion and having a second mirror surface facing the first mirror surface of the first mirror;
The distance between the first and second mirrors is adjusted by inserting a spacer between the second termination part and the second mirror. The spacer is inserted between the second termination part and the second mirror. A flow cell for a multiple reflection cell type gas analysis system, comprising: a spacer insertion means.
前記第2フランジに設けられ、前記スペーサ挿入手段の一部をなすOリング溝の位置と、前記第2ミラーに設け、前記スペーサ挿入手段の他の一部をなすOリング溝の位置とが、前記第2フランジの半径方向において異なることを特徴とする請求項1に記載のフローセル。 The cell body includes a first flange joined to the first mirror at the first terminal end, and a second flange joined to the second mirror at the second terminal end,
A position of an O-ring groove provided on the second flange and forming part of the spacer insertion means; and a position of an O-ring groove provided on the second mirror and forming another part of the spacer insertion means. The flow cell according to claim 1, wherein the flow cell differs in a radial direction of the second flange.
前記フローセルに連結され、前記フローセルからの光学的情報を電気信号に変換する分析計
とを備え、前記第2終端部と前記第2ミラーとの間に、スペーサの厚さの選択により前記第1及び第2ミラー間の距離を調整するスペーサ挿入手段を設けたことを特徴とする多重反射セル式ガス分析システム。 A cylindrical cell body having a sample gas inlet portion and a sample gas outlet portion, a first mirror provided at the first end portion of the cell body, provided at a second end portion of the cell body facing the first end portion; A flow cell having a second mirror having a second mirror surface opposite the first mirror surface of the first mirror;
An analyzer coupled to the flow cell and converting optical information from the flow cell into an electrical signal, wherein the first terminal is selected between the second terminal and the second mirror by selecting a thickness of the spacer. And a spacer insertion means for adjusting the distance between the second mirror and the second reflection cell type gas analysis system.
前記第2フランジに設けられ、前記スペーサ挿入手段の一部をなすOリング溝の位置と、前記第2ミラーに設け、前記スペーサ挿入手段の他の一部をなすOリング溝の位置とが、前記第2フランジの半径方向において異なることを特徴とする請求項3に記載の多重反射セル式ガス分析システム。 The cell body includes a first flange joined to the first mirror at the first terminal end, and a second flange joined to the second mirror at the second terminal end,
A position of an O-ring groove provided on the second flange and forming part of the spacer insertion means; and a position of an O-ring groove provided on the second mirror and forming another part of the spacer insertion means. The multi-reflection cell type gas analysis system according to claim 3, wherein the gas analysis system differs in a radial direction of the second flange.
前記第1ミラー及び前記第2ミラーの曲率半径が共に最小許容寸法となる場合に対して前記セルボディの長さを設計して、前記フローセルをスペーサなしで組み立てるステップと、
入射光を前記フローセルの内部に導入して、前記フローセルから出力される出射光の光強度を測定しながら、順次、前記第2終端部及び第2ミラーの間に複数の厚さの異なるスペーサを挿入し、最大光強度を与える厚さのスペーサを選択し、前記第1及び第2ミラー間の距離を調整するステップ
とを含むことを特徴とするフローセルのミラー間距離の調整方法。 A cylindrical cell body having a sample gas inlet portion and a sample gas outlet portion, a first mirror provided at the first end portion of the cell body, provided at a second end portion of the cell body facing the first end portion; A method for adjusting a distance between mirrors of a flow cell for a multiple reflection cell type gas analysis system comprising a second mirror having a second mirror surface facing a first mirror surface of the first mirror,
Designing the length of the cell body for the case where the radius of curvature of the first mirror and the second mirror both have a minimum allowable dimension, and assembling the flow cell without a spacer;
While introducing incident light into the flow cell and measuring the light intensity of the emitted light output from the flow cell, a plurality of spacers having different thicknesses are sequentially disposed between the second terminal portion and the second mirror. And a step of selecting a spacer having a thickness that gives the maximum light intensity and adjusting a distance between the first and second mirrors.
前記第1ミラー及び前記第2ミラーの曲率半径が共に最小許容寸法となる場合に対して前記セルボディの長さを設計して、前記フローセルをスペーサなしで組み立てるステップと、
入射光を前記フローセルの内部に導入して、前記フローセルから出力される出射光の光強度を測定するステップと、
スペーサなしで測定された光強度が規定値に達しているか確認するステップと、
前記規定値に達していない場合、前記第2終端部及び第2ミラーの間に、第1のスペーサを挿入して、前記第1及び第2ミラー間の距離を調整するステップ
とを含むことを特徴とするフローセルのミラー間距離の調整方法。 A cylindrical cell body having a sample gas inlet portion and a sample gas outlet portion, a first mirror provided at the first end portion of the cell body, provided at a second end portion of the cell body facing the first end portion; A method for adjusting a distance between mirrors of a flow cell for a multiple reflection cell type gas analysis system comprising a second mirror having a second mirror surface facing a first mirror surface of the first mirror,
Designing the length of the cell body for the case where the radius of curvature of the first mirror and the second mirror both have a minimum allowable dimension, and assembling the flow cell without a spacer;
Introducing incident light into the flow cell and measuring the light intensity of the emitted light output from the flow cell;
Checking whether the light intensity measured without the spacers reaches a specified value;
A step of adjusting a distance between the first and second mirrors by inserting a first spacer between the second terminal portion and the second mirror if the predetermined value is not reached; A method for adjusting a distance between mirrors of a flow cell as a feature.
前記第1スペーサを挿入して測定された光強度が前記規定値に達しているか確認するステップと、
前記規定値に達していない場合、前記第2終端部及び第2ミラーの間に、前記第1のスペーサより厚い第2のスペーサを挿入して、前記第1及び第2ミラー間の距離を調整するステップ
とを更に含むことを特徴とする請求項6に記載のミラー間距離の調整方法。 After inserting the first spacer, introducing incident light into the flow cell and measuring the light intensity of the emitted light output from the flow cell;
Confirming whether the light intensity measured by inserting the first spacer has reached the specified value;
If the specified value is not reached, a second spacer thicker than the first spacer is inserted between the second terminal portion and the second mirror to adjust the distance between the first and second mirrors. The method for adjusting the inter-mirror distance according to claim 6, further comprising:
前記第1ミラー及び前記第2ミラーの曲率半径をそれぞれ測定するステップと、
前記測定結果に基づき、最適の厚みを有するスペーサを決定するステップと、
前記第2終端部及び第2ミラーの間に、前記決定されたスペーサを挿入して、前記第1及び第2ミラー間の距離を調整するステップ
とを含むことを特徴とするフローセルのミラー間距離の調整方法。 A cylindrical cell body having a sample gas inlet portion and a sample gas outlet portion, a first mirror provided at the first end portion of the cell body, provided at a second end portion of the cell body facing the first end portion; A method for adjusting a distance between mirrors of a flow cell for a multiple reflection cell type gas analysis system comprising a second mirror having a second mirror surface facing a first mirror surface of the first mirror,
Measuring the radii of curvature of the first mirror and the second mirror, respectively;
Determining a spacer having an optimum thickness based on the measurement results;
Inserting the determined spacer between the second termination and the second mirror to adjust the distance between the first and second mirrors. Adjustment method.
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