JP2015215253A

JP2015215253A - 分析装置

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Publication number: JP2015215253A
Application number: JP2014098697A
Authority: JP
Inventors: 裕一伊東; Yuichi Ito; 友志西尾; Yuji Nishio; 貴士永山; Takashi Nagayama
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2034-05-12
Also published as: JP6306423B2

Abstract

【課題】鉛を使用しなくても正確な測定を行うことができる分析装置を提供する。
【解決手段】赤外波長領域の光を射出する光射出部２と、測定試料が収容されるサンプルセル３ｂと、前記光射出部と前記サンプルセルとの間に配置される熱除去フィルタ６と、特定波長領域の光のみを透過させる検出用フィルタ４ｂと、前記サンプルセルを透過した光を検出し、該検出した光を用いて測定試料に含まれる所定成分を測定する検出機構４とを具備し、前記光射出部が、赤外波長領域の光を射出する光源２ａと、前記光源を収容するとともに前記光源からの光を射出する開口が設けられたボディ２ｂと、前記開口を塞ぐように設けられた窓部２ｃとを具備し、前記熱除去フィルタが、所定成分の測定に用いられる波長領域の光を透過するとともに、前記窓部が遮断する赤外波長領域とは異なる赤外波長領域の光を遮断することを特徴とする分析装置１。
【選択図】図２

Description

本発明は、測定試料に含まれる所定成分を測定する分析装置に関する。

測定試料に含まれる所定成分を測定する分析装置として、例えば特許文献１に記載された装置がある。この装置は、測定試料に含まれる所定成分（例えば、炭化水素）が、その所定成分の分子構造に固有の特定波長領域の赤外光を吸収することを利用して、測定試料に含まれる所定成分を測定するものである。

また、上述した分析装置は、赤外光を射出する光射出部を有し、この光射出部は、赤外光を射出する光源本体と、光源本体を収容するとともに光源本体からの光を射出する開口が設けられたボディと、ボディの開口を塞ぐように設けられる窓部とを具備し、ボディと窓部との間には鉛のシール材が使用されている。
この鉛のシール材は、光源本体から射出される赤外光によってボディ及び窓部が加熱されて変形したときに、ボディと窓部との間のクッション材となって、窓部が割れることを防止するものである。

特開平０５−６０６８７号公報

しかしながら、現在では環境負荷低減の観点から、鉛を使用せずに分析装置を構成することが望まれている。
ここで、鉛のシール材をただ除去するだけでは、前述したように窓部及びボディが変形することによって窓部が割れてしまうので、窓部をよりボディと線膨張率がより近い素材、例えばフッ化カルシウムやフッ化バリウム、サファイヤ等に置き換えることが考えられている。
しかし、このような素材は透過する光の波長域が広く、光源から照射される赤外光をほとんど透過するので、この赤外光が測定試料の温度を上昇させてしまう。測定試料の温度が上昇すると、測定試料の沸点によっては気泡が発生するとともに測定試料に含まれる所定物質が揮発してしまい、正確な測定を行うことができないという問題が生じる。

本発明は上記問題に鑑み、鉛を使用しなくても正確な測定を行うことができる分析装置を提供することをその主たる課題とするものである。

本発明の分析装置は、測定試料に含まれる所定成分を測定するための分析装置であって、赤外波長領域の光を射出する光射出部と、前記光射出部から射出される光の光軸上に設けられるとともに、前記測定試料が収容されるサンプルセルと、前記光射出部と前記サンプルセルとの間に配置される熱除去フィルタと、特定波長領域の光のみを透過させる検出用フィルタと、前記熱除去フィルタ及び前記検出用フィルタを透過するとともに、前記サンプルセルを透過した光を検出し、該検出した光を用いて測定試料に含まれる所定成分を測定する検出機構とを具備し、
前記光射出部が、赤外波長領域の光を射出する光源と、前記光源を収容するとともに前記光源からの光を射出する開口が設けられたボディと、前記開口を塞ぐように設けられた窓部とを具備し、前記熱除去フィルタが、所定成分の測定に用いられる波長領域の光を透過するとともに、前記窓部が遮断する赤外波長領域とは異なる赤外波長領域の光を遮断することを特徴とする。

上述の構成によれば、熱除去フィルタが、所定成分の測定に用いられる波長領域の光を透過するとともに前記窓部が遮断する赤外波長領域とは異なる赤外波長領域の光を遮断するので、鉛フリーのために光射出部に使用した窓部の素材に光射出部から射出する赤外波長領域の光をほとんどそのまま透過するようなものを用いた場合であっても、熱除去フィルタによって窓部が遮断する赤外波長領域とは異なる赤外波長領域の光を遮断してサンプルセルに収容された測定試料の温度が上昇することを防ぐことができる。したがって、測定試料に気泡が発生することや測定試料が揮発してしまうことを防いで、鉛を使用しなくても正確な測定を行うことができる分析装置を提供することができる。
特に測定試料の沸点が低い場合には、測定試料の温度が上昇することによって測定試料が蒸発するおそれがあるが、本発明では、熱除去フィルタによって測定試料の温度上昇を防ぐことができるので、低沸点の測定試料であっても精度よく測定を行うことができる。

上述した熱除去フィルタとしては、例えば窓部に鉛フリーのためにフッ化カルシウムやフッ化バリウム、サファイヤ等を用いた場合、酸化ケイ素で構成されるものを挙げることができる。

前記分析装置の具体的な一態様としては、前記窓部が、前記ボディと隙間なく密着して、前記窓部の線膨張率又はヤング率が、前記ボディが変形しても前記密着状態（密閉状態ともいう）を維持できるものを挙げることができる。

このように構成すれば、光源から射出される光によって生じる熱によってボディに変形が生じたとしても、窓部とボディとを隙間無く密着させて密閉させることができるので、ボディ内を気密に保つことができ、光源から射出される光を減衰することなく窓部から射出して分析装置の測定精度を高めることができる。

上述した構成の具体的な一態様としては、前記窓部の線膨張率Ａが、前記ボディの線膨張率Ｂを用いて、０．７×Ｂ≦Ａ≦１．３×Ｂで表されるものを挙げることができる。

この線膨張率の条件を満たす窓部及びボディとしては、前記窓部が、フッ化カルシウム又はフッ化バリウムから構成されて、前記ボディが、アルミニウムを含む材料から構成されるものを挙げることができる。

本発明にかかる分析装置の別の具体的な一態様としては、前記サンプルセルが、測定毎に測定試料を収容するバッチ方式のものを挙げることができる。

サンプルセルがバッチ方式のものである場合、サンプルセルに収容された当初の測定試料と、測定が始まって光射出部からの光が照射された後の測定試料とでは温度変化が生じ、測定試料の温度が一定となり、安定的に測定が可能となるまで待機時間が必要になるという問題が生じていた。
しかし、本発明の分析装置では、熱除去フィルタを具備するので、測定試料の温度変化を低減させて、安定的に測定が可能となるまでの待機時間を減らすことができる。

本発明によれば、鉛を使用しなくても正確な測定を行うことができる分析装置を提供することができる。

本実施形態における分析装置の断面図。本実施形態における分析装置の概略図。各素材における赤外波長領域の透過率を示すグラフ。比較装置と本発明にかかる実施装置とのサンプルセルの温度を測定したグラフ。

本発明の分析装置１について、以下図面を参照しながら説明する。

本実施形態の分析装置１は、例えば公共用水域（河川、湖沼、海域等）や住宅・会社・農業用水に含まれる油分濃度、又は、金属部品等の残留油分濃度を測定するために用いられるものであって、非分散形赤外線吸収方式（ＮＤＩＲ）やフーリエ変換型赤外分光方式（ＦＴＩＲ）を用いて測定を行うものである。

この分析装置１は、図１及び図２に示すように、赤外波長領域の光を射出する光射出部２と、光射出部２から射出される光の光軸上に設けられるとともに、測定試料が収容されるとともに、光射出部２から射出された光が入射するセルユニット３と、セルユニット３を通過した光を検出する検出機構４とを具備するものである。

ここで、本実施形態において測定試料とは油分を構成する炭化水素を含む溶媒であって、溶媒としては、例えばハイドロフロロフルオロカーボンやクロロフロロカーボン等を用いることができる。

光射出部２は、赤外波長領域の光を射出するものであって、図２及び図３に示すように、赤外波長領域の光を射出する光源２ａと、該光源２ａを収容するとともに光源２ａからの光を射出する開口が設けられたボディ２ｂと、開口を塞ぐように設けられた窓部２ｃとを具備する。

光源２ａは、赤外波長領域の光を射出する例えば白熱電灯やＬＥＤ等で構成されたものである。ここで、本実施形態において、赤外波長領域の光とは０．７μｍ〜２５μｍの波長域の光のことを指す。

ボディ２ｂは、光源２ａを収容するとともに、光源２ａからの光を外部へ射出するための開口が設けられたものであって、閉塞した一端から開口する他端に向かって開口径が広がる中空の略円錐形状をなすものである。そして、内周面は光源２ａからの光を反射するリフレクターとなる。また、閉塞した一端部には光源２ａが設けられる。このボディ２ｂは、本実施形態ではアルミニウムやアルミニウム合金等のアルミニウムを含む材料で構成されている。

窓部２ｃは、ボディ２ｂの開口を塞ぐものであって、ボディ２ｂと隙間なく密着してボディ２ｂ内を気密に保つものである。具体的には、ボディ２ｂの他端部の開口端にエポキシレジンを介して接着されたものであって、この窓部２ｃは、本実施形態ではフッ化カルシウムやフッ化バリウムから構成されるものである。

ここで、窓部２ｃに用いられる材質としては、前記窓部２ｃの線膨張率又はヤング率が、ボディ２ｂが変形しても密着状態を維持できるものを用いることができる。具体的には、窓部２ｃの材質及びボディ２ｂの材質は、窓部２ｃの線膨張率をＡとし、ボディ２ｂの線膨張率をＢとすると、０．７×Ｂ≦Ａ≦１．３×Ｂで表されるような材質を用いることができる。

表１は、窓部２ｃ及びボディ２ｂとして使用可能な材質の線膨張率とヤング率とを表したものである。

表１に示すように、本実施形態においてボディ２ｂの材質としてアルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金等のアルミニウムを含む材料を用いる場合、窓部２ｃの線膨張率は、１６．５９≦Ａ≦３０．８１の範囲のものを使用することができるので、窓部２ｃにフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）やフッ化バリウム（ＢａＦ_２）を用いることが可能であることが分かる。

また、ボディ２ｂの材質としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を用いる場合、窓部２ｃの線膨張率は、１１．２≦Ａ≦２０．８の範囲のものを使用することができるので、この場合も窓部２ｃにフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）やフッ化バリウム（ＢａＦ_２）を用いることが可能であることが分かる。

一方、窓部２ｃの材質として酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）やサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）を選択すると、これらの熱膨張率は、ボディ２ｂを構成する材質となりうるアルミニウム（Ａｌ）やステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とは大きく異なり、０．７×Ｂ≦Ａ≦１．３×Ｂの範囲に含まれない。また、酸化ケイ素やサファイヤのヤング率はその値が大きく弾性に乏しい素材であるので、窓部２ｃの材質として酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）やサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）を選択すると、窓部２ｃとボディ２ｂとの線膨張率の違いから、窓部２ｃが割れてしまう恐れがあり、使用することができないことが分かる。

なお、窓部２ｃとボディ２ｂとの間のシール材として使用されていた鉛（Ｐｂ）は、ヤング率が他の材質と比較して極端に低い値を有する。そのため、弾性に優れることから窓部２ｃとボディ２ｂとの間のクッション材として機能するので、窓部２ｃが割れることを防いでいたと考えられる。

セルユニット３は、図２に示すように、例えば窒素ガス等の不活性ガスが封入された参照セル３ａと、測定試料が収容されるサンプルセル３ｂと、参照セル３ａとサンプルセル３ｂとを収容する多角筒形状の第１収容体３ｃとを具備する。

この第１収容体３ｃは、両端が開口する筒形状をなし、光射出部２から射出した光をその一方の開口端から収容体内に入射するとともに、参照セル３ａ及びサンプルセル３ｂを通過した光をその他方の開口端から収容体外に出射するものである。

参照セル３ａ及びサンプルセル３ｂは、概略筒形状をなし、その両端部が赤外波長領域の光を透過する材料からなるセル窓部材３１によって封止されたものである。また、サンプルセル３ｂには、その下部に測定試料をセル内に導入・導出するためのポート３２が設けられており、その上部にも大気開放された図示しないポートが設けられている。サンプルセル３ｂに収容される測定試料は、測定毎に入れ替えが行われるバッチ方式で収容されている。

検出機構４は、サンプルセル３ｂを透過した光を検出するとともに、参照セル３ａを透過した光を検出するものであって、図２及び図３に示すように、参照セル３ａ及びサンプルセル３ｂを透過した光を一定周期で断続（チョッピング）するチョッパ４ａと、チョッパ４ａによってチョッピングされた光のうち、特定波長域の光のみを透過させる検出用フィルタ４ｂと、検出用フィルタ４ｂを透過した光を検出するセンサ４ｃと、これらチョッパ４ａ、検出用フィルタ４ｂ、センサ４ｃを収容する第２収容体４ｄと、センサ４ｃが検出した赤外波長領域の光の光強度を用いて、測定試料に含まれる炭化水素の濃度を測定する測定部５とを具備する。

第２収容体４ｄはその一端が開口しており、この開口する一端がセルユニット３の参照セル３ａ及びサンプルセル３ｂの出射側に配置されたものである。そのため、セルユニット３を通過した光は検出機構４に入射する。

チョッパ４ａは、参照セル３ａを透過した光の光軸及びサンプルセル３ｂを透過した光の光軸を交互に遮るチョッパ本体４１と、チョッパ本体４１を回転させるモータ４７とを具備するものである。

チョッパ本体４１は、その回転軸が、参照セル３ａを透過した光の光軸とサンプルセル３ｂを透過した光の光軸とを間であって各光軸から等間隔に配置されるものである。そして、回転することによって、参照セル３ａ又はサンプルセル３ｂから出射する光を一定間隔で遮って断続（チョッピング）する。

検出用フィルタ４ｂは、参照セル３ａを透過した光の光軸上に配置されて、チョッパ４ａによってチョッピングされた光のうちの特定波長域の光のみを透過させる第１フィルタ４３と、サンプルセル３ｂを透過した光の光軸上に配置されて、チョッパ４ａによってチョッピングされた光のうちの特定波長域の光のみを透過させる第２フィルタ４４とを具備する。

この第１フィルタ４３及び第２フィルタ４４は、共に特定波長領域の光のみを透過させるものであって、本実施形態では３μｍ〜４μｍの赤外波長領域の光のみを透過させるフィルタが用いられている。

センサ４ｃは、参照セル３ａを透過するとともにチョッパ４ａを介して第１フィルタ４３を透過した光を検知する第１センサ４５と、サンプルセル３ｂを透過するとともにチョッパ４ａを介して第２フィルタ４４を透過した光を検知する第２センサ４６とを具備する。

第１センサ４５及び第２センサ４６は、ともに焦電センサが用いられている。ここで、焦電センサとは、センサに入射する光によって生じる温度変化により、自発分極をもつ誘電体の表面電荷が変化する焦電効果を用いて赤外波長領域の光を検出するものである。

測定部５は、第１センサ４５及び第２センサ４６が検出した赤外波長領域の光の光強度を用いて、測定試料に含まれる炭化水素の濃度を測定するものであって、構造的には、ＣＰＵ、内部メモリ、Ｉ／Ｏバッファ回路、ＡＤコンバータ等を有した所謂コンピュータ回路である。

しかして、光射出部２とサンプルセル３ｂとの間には、図１及び図２に示すように熱除去フィルタ６が配置されている。この熱除去フィルタ６は、窓部２ｃから射出する光射出領域全体を遮るように、窓部２ｃに近接して配置されるものであって、押圧部材２ｄによってＯリングを介してボディ２ｂの開口端面と押圧接触するように配置されるものである。そして、熱除去フィルタ６は、光射出部２から射出される赤外波長領域の光のうち、炭化水素の検出に必要な赤外波長領域の光を透過しながら、窓部２ｃとは異なる材質を用いて、異なる赤外波長領域の光を遮断するものである。

押圧部材２ｄは、例えば樹脂等の熱伝導性の低い素材で構成されるものであり、熱除去フィルタ６をボディ２ｂに押圧接触させるとともに、熱除去フィルタ６とセルユニット３との間に空間を設けるものである。

本実施形態では、この熱除去フィルタ６が酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）から構成される。酸化ケイ素は、図４に示すように検出用フィルタ４ｂで透過される３μｍ〜４μｍの赤外波長領域の光を透過しながら、測定試料の検出に関与しない５μｍ以上の赤外波長領域の光を遮断するものである。

上述したように構成した分析装置１の動作について説明する。

まず、サンプルセル３ｂにポート３２から測定試料を注入する。

そして、光射出部２において光源２ａから赤外波長領域の光が射出されると、この光はボディ２ｂの内周面を反射しながら窓部２ｃを透過して射出する。

このとき、本実施形態では窓部２ｃが、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）やフッ化バリウム（ＢａＦ_２）で構成されているので、図４に示すように、窓部２ｃを透過した光は２μｍ〜１０μｍの広い赤外波長領域の光を透過する。しかし、光射出部２とセルユニット３との間、具体的には窓部２ｃと参照セル３ａ及びサンプルセル３ｂとの間に設けられた熱除去フィルタ６によって、５μｍ以上の赤外波長領域の光が遮断されるので、参照セル３ａ及びサンプルセル３ｂに入射する光は、２μｍ〜５μｍの赤外波長領域の光となる。

参照セル３ａ及びサンプルセル３ｂに入射した光は、参照セル３ａでは、実質上吸収されることなく参照セル３ａから出射する。また、サンプルセル３ｂでは、測定試料に含まれる炭化水素によって３．４μｍ付近の赤外波長領域の光が吸収されてサンプルセル３ｂから出射する。

参照セル３ａ及びサンプルセル３ｂを出射した光は、チョッパ４ａによって断続された後に、第１フィルタ４３及び第２フィルタ４４で３μｍ〜４μｍの赤外波長領域の光のみが透過されて、第１センサ４５及び第２センサ４６で検出される。

そして、測定部５が第１センサ４５及び第２センサ４６で検出された光の光強度を用いて測定試料に含まれる炭化水素の濃度を測定する。
具体的に、測定部５はランバート・ベールの法則を用いて炭化水素の濃度を測定する。ランバート・ベールの法則は以下の式で表される。
Ａ＝ｌｏｇ（Ｉ_０／Ｉ_１）＝ε×ｃ×ｄ
Ａ：吸光度
Ｉ_０：第１センサ４５で検出された参照光強度
Ｉ_１：第２センサ４６で検出されたサンプル光強度
ε：物質固有の吸光係数
ｃ：ガス濃度
ｄ：サンプルセル３ｂの軸方向の長さ

測定部５は、第１センサ４５で検出された参照光強度、第２センサ４６で検出されたサンプル光強度、物質固有（本実施形態では炭化水素）の吸光係数、サンプルセル３ｂの軸方向の長さを上記式に代入することで、炭化水素の濃度を測定する。

測定が終了すると、サンプルセル３ｂのポート３２から測定試料を排出する。

上述したように構成した本発明の分析装置１は、以下のような格別の効果を有する。

つまり、熱除去フィルタ６が、所定成分の測定に用いられる波長領域の光を透過するとともに窓部２ｃが遮断する赤外波長領域とは異なる赤外波長領域の光を遮断するので、鉛フリーのために光射出部２に使用した窓部２ｃの素材に光射出部２から射出する赤外波長領域の光をほとんどそのまま透過するようなものを用いた場合であっても、熱除去フィルタ６によって窓部２ｃが遮断する赤外波長領域とは異なる赤外波長領域の光を遮断してサンプルセル３ｂに収容された測定試料の温度が上昇することを防ぐことができる。したがって、測定試料に気泡が発生することや測定試料が揮発してしまうことを防いで、鉛を使用しなくても正確な測定を行うことができる分析装置１を提供することができる。
特に測定試料の沸点が低い場合には、測定試料の温度が上昇することによって測定試料が蒸発するおそれがあるが、本発明では、熱除去フィルタ６によって測定試料の温度上昇を防ぐことができるので、低沸点の測定試料であっても精度よく測定を行うことができる。

特に熱除去フィルタ６を酸化ケイ素で構成するので、５μｍ以上の赤外波長領域の光を遮断することができ、サンプルセル３ｂに照射される赤外波長領域の光によって、サンプルセル３ｂに収容された測定試料の温度が上昇することを、より効果的に防ぐことができる。

また、窓部２ｃが、ボディ２ｂと隙間なく密着して、窓部２ｃの線膨張率又はヤング率が、ボディ２ｂが変形しても密着状態（密閉状態ともいう）を維持できるものであるので、光源２ａから射出される光によって生じる熱によってボディ２ｂに変形が生じたとしても、窓部２ｃとボディ２ｂとを隙間無く密着させて密閉させることができるので、ボディ２ｂ内を気密に保つことができ、光源２ａから射出される光を減衰することなく窓部２ｃから射出して分析装置１の測定精度を高めることができる。

なお、上述の具体的な構成としては、窓部２ｃの線膨張率Ａが、ボディ２ｂの線膨張率Ｂを用いて、０．７×Ｂ≦Ａ≦１．３×Ｂで表されるものを用いることが挙げられる。このように構成すれば、窓部２ｃとボディ２ｂとの間の線膨張率の違いによって窓部２ｃが割れることを確実に防ぐことができる。
さらに、上述の線膨張率を満たす窓部２ｃの素材が、赤外波長領域の光をほとんど透過するようなものであっても、熱除去フィルタ６が４μｍ以上の赤外波長領域の光を遮断するので、サンプルセル３ｂに収容された測定試料の温度上昇を防いで正確に測定を行うことができる。

上述した線膨張率の条件を満たす窓部２ｃ及びボディ２ｂとしては、窓部２ｃが、フッ化カルシウム又はフッ化バリウムから構成されるものを挙げることができる。また、ボディ２ｂが、アルミニウムやアルミニウム合金等のアルミニウムを含む材料から構成されるものやステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）によって構成されるものを挙げることができる。

なお、ボディ２ｂがアルミニウムを含む材料から構成されると、鏡面加工がし易く光を反射させ易いので、簡便にボディ２ｂを製造することができる。

また、サンプルセル３ｂが、測定毎に測定試料を収容するバッチ方式のものであるので、従来はサンプルセル３ｂに収容された当初の測定試料と、測定が始まって光射出部２からの光が照射された測定試料とでは温度変化が生じ、安定的に測定が可能となるまで待機時間が必要になるという問題が生じていたが、本発明の分析装置１では、４μｍ以上の赤外波長領域の光を遮断する熱除去フィルタ６を具備するので、測定試料の温度変化を低減させて、安定的に測定が可能となるまでの待機時間を減らすことができる。

さらに、熱除去フィルタ６が窓部２ｃと近接して配置されているので、窓部２ｃと熱除去フィルタ６との間の空間を減らして、光射出部２から射出される光が減衰することを防ぐことができる。

加えて、押圧部材２ｄが、例えば樹脂等の熱伝導性の低い素材で構成されるものであり、熱除去フィルタ６をボディ２ｂに押圧接触させるとともに、熱除去フィルタ６とセルユニット３との間に空間を設けるので、押圧部材２ｄを介して熱除去フィルタ６の熱がセルユニット３に伝熱することを防ぐことができるとともに、該空間によって熱除去フィルタ６の除去した熱がセルユニット３に伝熱することを防ぐことができる。

本発明は、上記実施形態に限られたものではない。

上記実施形態では、検出用フィルタはサンプルセルとセンサとの間に配置されていたが、例えば光射出部とサンプルセルとの間に配置されているようなものであってもよい。

センサは焦電センサに限られず、炭化水素が吸収する特定赤外波長領域の光を検出できるものであれば何でもよく、例えば半導体センサ等を用いることもできる。この場合、適宜チョッパ等を配置せずに分析装置を構成してもよい。

上述した実施形態では、参照セルは、概略筒形状をなし、その両端部が赤外波長領域の光を透過する材料からなるセル窓部材によって封止されたものであったが、概略筒形状をなし、その両端が大気開放されたものであっても構わない。

また、上述した実施形態では、自動でサンプルセルに測定試料が注入・排出するものであったが、手動でサンプルセルに測定試料を注入・排出するものであってもよい。この場合、サンプルセルに取り扱いが容易な二酸化ケイ素を用いることができる。なお、サンプルセルに二酸化ケイ素を用いた場合であっても、熱除去フィルタを用いることが必要である。サンプルセルに二酸化ケイ素を用いると、５μｍ以上の赤外波長領域の光を遮断することは可能であるが、遮断した光の熱がサンプルセルからサンプルセルに収容された測定試料に伝わって、測定試料の温度を上昇させてしまうからである。

なお、本実施形態における分析装置が分析する所定成分は、炭化水素に限られたものではない。

本発明は、その趣旨に反しない範囲で様々な変形が可能である。

以下に本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例に限られたものではない。

本発明の熱除去フィルタの効果について調べるために、以下の試験を行った。
・比較装置
赤外波長領域の光を射出する光射出部と、光射出部から射出される光の光軸上に設けられるとともに、測定試料が収容されるサンプルセルと、特定波長領域の光のみを透過させる検出用フィルタとを具備する。
そして、光射出部の光を射出する窓部にはフッ化カルシウム、ボディにはアルミ合金を用いた。
・実施装置
赤外波長領域の光を射出する光射出部と、光射出部から射出される光の光軸上に設けられるとともに、測定試料が収容されるサンプルセルと、光射出部とサンプルセルとの間に配置される熱除去フィルタと、特定波長領域の光のみを透過させる検出用フィルタとを具備する。
そして、光射出部の光を射出する窓部にはフッ化カルシウム、ボディにはアルミ合金を用いて、熱除去フィルタには酸化ケイ素を用いた。
なお、両装置において、サンプルセルに注入する測定試料は、炭化水素を溶媒であるハイドロフロロフルオロカーボンに溶かして攪拌したものを用いた。

そして、上記した２つの比較装置、実施装置を用いて、サンプルセルに測定試料を収容したときのサンプルセルの温度変化について調べた。この結果を図４に示す。

図４に示すように、測定試料注入前（図中には「試料注入前」と表示する）において、比較装置のサンプルセルに収容された測定試料の温度は４５．６℃であり、実施装置のサンプルセルに収容された測定試料の温度は４１．７℃であって、比較装置の方が実施装置に比べて温度が高いことが分かる。

また、測定試料注入後（図中には「試料注入後」と表示する）は、両装置とも温度が下がり、比較装置のサンプルセルに収容された測定試料は、３５．６℃、実施装置のサンプルセルに収容された測定試料は３３．５℃となった。そして、その後上昇し、比較装置のサンプルセルに収容された測定試料は３９．１℃、実施装置のサンプルセルに収容された測定試料は３６．４℃となり、この上昇時の温度においても、比較装置の方が実施装置に比べて温度が高いことが分かる。
ここで、溶媒として用いたハイドロフロロフルオロカーボンは、その沸点が５８℃であるので、比較装置においてサンプルセルに収容された測定試料の温度がこのまま上昇すると、測定試料が蒸発するおそれがあることが分かる。

この結果から、実施装置では熱除去フィルタを具備するので、サンプルセルに入射する光は、光射出部から射出された光のうち５μｍ以上の赤外波長領域の光が遮断されており、サンプルセルの温度上昇を防ぐことができたと考えられる。
一方、比較装置では熱除去フィルタを具備しないので、光射出部から射出された光がそのままサンプルセルに入射し、サンプルセルが温度上昇したと考えられる。

１・・・分析装置
２・・・光射出部
３ｂ・・・サンプルセル
４・・・検出機構
４ｂ・・・検出用フィルタ
６・・・熱除去フィルタ

Claims

測定試料に含まれる所定成分を測定するための分析装置であって、
赤外波長領域の光を射出する光射出部と、
前記光射出部から射出される光の光軸上に設けられるとともに、前記測定試料が収容されるサンプルセルと、
前記光射出部と前記サンプルセルとの間に配置される熱除去フィルタと、
特定波長領域の光のみを透過させる検出用フィルタと、
前記熱除去フィルタ及び前記検出用フィルタを透過するとともに、前記サンプルセルを透過した光を検出し、該検出した光を用いて測定試料に含まれる所定成分を測定する検出機構とを具備し、
前記光射出部が、赤外波長領域の光を射出する光源と、前記光源を収容するとともに前記光源からの光を射出する開口が設けられたボディと、前記開口を塞ぐように設けられた窓部とを具備し、
前記熱除去フィルタが、所定成分の測定に用いられる波長領域の光を透過するとともに、前記窓部が遮断する赤外波長領域とは異なる赤外波長領域の光を遮断することを特徴とする分析装置。
前記窓部が、前記ボディと隙間なく密着して、
前記窓部の線膨張率又はヤング率が、前記ボディが変形しても前記密着状態を維持できるものであることを特徴とする請求項１記載の分析装置。
前記窓部の線膨張率Ａが、前記ボディの線膨張率Ｂを用いて、
０．７×Ｂ≦Ａ≦１．３×Ｂで表されることを特徴とする請求項２記載の分析装置。
前記熱除去フィルタが、酸化ケイ素で構成されることを特徴とする請求項１、２又は３記載の分析装置。
前記窓部が、フッ化カルシウム又はフッ化バリウムから構成されて、
前記ボディが、アルミニウムを含む材料から構成されることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の分析装置。
前記サンプルセルが、測定毎に測定試料を収容するバッチ方式のものであることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の分析装置。