JP2909954B2 - 炭素同位体分析装置 - Google Patents
炭素同位体分析装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料ガスにレーザ光を
照射し、その光吸収スペクトルより炭素同位体比を分析
する装置に関する。
照射し、その光吸収スペクトルより炭素同位体比を分析
する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】同位体の変化をトレースする手法は、医
学分野では病気の診断に利用でき、農業分野では光合成
の研究および植物の代謝作用の研究に利用でき、かつ、
地球科学分野では生態系のトレースに利用できる。
学分野では病気の診断に利用でき、農業分野では光合成
の研究および植物の代謝作用の研究に利用でき、かつ、
地球科学分野では生態系のトレースに利用できる。
【０００３】このような用途に使われる同位体としては
窒素、炭素がある。特に炭素には質量数が１２の安定同
位体（以下単に「12Ｃ」と略記する）と質量数が１３の
安定同位体（以下単に「13Ｃ」と略記する）があり、こ
れらの安定同位体は放射性同位体のように放射線被爆が
なく取扱が容易であり医療分野で利用が積極的に研究さ
れている。
窒素、炭素がある。特に炭素には質量数が１２の安定同
位体（以下単に「12Ｃ」と略記する）と質量数が１３の
安定同位体（以下単に「13Ｃ」と略記する）があり、こ
れらの安定同位体は放射性同位体のように放射線被爆が
なく取扱が容易であり医療分野で利用が積極的に研究さ
れている。
【０００４】従来このような用途の炭素同位体分析装置
として赤外線分光計がある。この装置は赤外域の発光波
長範囲の広いランプを光源とし、分散型分光器などを用
いて光波長を選択し、12ＣＯ2 及び13ＣＯ2 のスペクト
ル吸収強度を観測している。
として赤外線分光計がある。この装置は赤外域の発光波
長範囲の広いランプを光源とし、分散型分光器などを用
いて光波長を選択し、12ＣＯ2 及び13ＣＯ2 のスペクト
ル吸収強度を観測している。
【０００５】しかし、この装置では、分散型分光器の光
波長選択性能がネックとなり、十分な光波長分解能が得
られず、炭素同位体比測定精度は十分とは言えなかっ
た。また、このような用途の他の装置として、質量分析
計がある。この装置は、分子の質量そのものを測定する
ため、高い精度で炭素同位体比測定が可能だったが、装
置が大型で取扱いが難しく、装置価格も非常に高価であ
るという欠点がある。
波長選択性能がネックとなり、十分な光波長分解能が得
られず、炭素同位体比測定精度は十分とは言えなかっ
た。また、このような用途の他の装置として、質量分析
計がある。この装置は、分子の質量そのものを測定する
ため、高い精度で炭素同位体比測定が可能だったが、装
置が大型で取扱いが難しく、装置価格も非常に高価であ
るという欠点がある。
【０００６】レーザ分光分析手法は、光源として、狭帯
域の半導体レーザを用いることによって、小型で高い光
波長分解能が得られるため、従来の問題点を解決し、簡
便な操作性で、十分な炭素同位体比測定精度が得られる
測定手法として、注目されている。
域の半導体レーザを用いることによって、小型で高い光
波長分解能が得られるため、従来の問題点を解決し、簡
便な操作性で、十分な炭素同位体比測定精度が得られる
測定手法として、注目されている。
【０００７】レーザ分光分析手法では、光源として用い
る半導体レーザの温度および電流を安定化することによ
って、所定の光波長を得、試料ガスを透過した後のレー
ザビームの光強度変化によって、ガス分子による吸収量
を測定する。
る半導体レーザの温度および電流を安定化することによ
って、所定の光波長を得、試料ガスを透過した後のレー
ザビームの光強度変化によって、ガス分子による吸収量
を測定する。
【０００８】レーザ分光分析手法を用い、12ＣＯ2 及び
13ＣＯ2 のスペクトル吸収強度を観測し、その比から炭
素同位体比を測定する炭素同位体分析装置では、従来、
この光波長を12ＣＯ2 及び13ＣＯ2 のスペクトル吸収が
存在する範囲で掃引し、それぞれのスペクトル吸収強度
を得ていた。
13ＣＯ2 のスペクトル吸収強度を観測し、その比から炭
素同位体比を測定する炭素同位体分析装置では、従来、
この光波長を12ＣＯ2 及び13ＣＯ2 のスペクトル吸収が
存在する範囲で掃引し、それぞれのスペクトル吸収強度
を得ていた。
【０００９】次に、従来の炭素同位体分析装置を図２に
基いて詳細に説明する。
基いて詳細に説明する。
【００１０】図２は、従来の炭素同位体分析装置を示す
ブロックである。図２に示すように、従来の炭素同位体
分析装置は、半導体レーザ装置１と、温度制御装置２
と、電流制御装置３と、試料セル４と、光検出装置５
と、同位体比演算装置６とを有している。試料セル４に
は、予め試料ガス７が導入されている。半導体レーザ装
置１は、照射レーザビーム８を試料セル４に照射する。
照射レーザビーム８は、試料セル４を透過して透過レー
ザビーム９として光検出装置５に与えられる。
ブロックである。図２に示すように、従来の炭素同位体
分析装置は、半導体レーザ装置１と、温度制御装置２
と、電流制御装置３と、試料セル４と、光検出装置５
と、同位体比演算装置６とを有している。試料セル４に
は、予め試料ガス７が導入されている。半導体レーザ装
置１は、照射レーザビーム８を試料セル４に照射する。
照射レーザビーム８は、試料セル４を透過して透過レー
ザビーム９として光検出装置５に与えられる。
【００１１】この装置では、光源として用いる半導体レ
ーザ装置１としては、ＣＯ2 のスペクトル吸収が大きい
１．６μ帯などの赤外半導体レーザ装置が用いられる。
温度制御装置２は、白金薄膜温度センサとペルチェ素子
などによって構成され、半導体レーザ装置１の温度を１
ｍ℃精度で安定化している。また、電流制御装置３は、
定電流回路により構成され、半導体レーザ装置１の駆動
電流を１μＡ精度で安定化することによって、光波長を
０．０３ｐｍ程度の精度で安定化している。
ーザ装置１としては、ＣＯ2 のスペクトル吸収が大きい
１．６μ帯などの赤外半導体レーザ装置が用いられる。
温度制御装置２は、白金薄膜温度センサとペルチェ素子
などによって構成され、半導体レーザ装置１の温度を１
ｍ℃精度で安定化している。また、電流制御装置３は、
定電流回路により構成され、半導体レーザ装置１の駆動
電流を１μＡ精度で安定化することによって、光波長を
０．０３ｐｍ程度の精度で安定化している。
【００１２】ここで、半導体レーザ装置１の温度を２℃
程度だけ連続掃引することによって光波長を掃引し、こ
の際に得られる光強度の変化を観測すると、試料ガス７
によって吸収を受け、12ＣＯ2 及び13ＣＯ2 のスペクト
ル吸収強度が得られるので、同位体比演算装置６は、こ
れらの比をとることによって炭素同位体比を求めてい
る。
程度だけ連続掃引することによって光波長を掃引し、こ
の際に得られる光強度の変化を観測すると、試料ガス７
によって吸収を受け、12ＣＯ2 及び13ＣＯ2 のスペクト
ル吸収強度が得られるので、同位体比演算装置６は、こ
れらの比をとることによって炭素同位体比を求めてい
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、炭素同位体
分析装置の周辺の環境温度としては、通常０〜４０℃程
度が要求されるが、この温度変化は半導体レーザ装置１
の温度に対し外乱となるため、半導体レーザ装置１の温
度を高精度で安定化することは、大容量の温度制御能力
と、真空二重構造などを用いた高い断熱性能をもってし
ても容易ではなく、環境温度変化に伴う光波長の絶対値
のドリフトは避けにくい。
分析装置の周辺の環境温度としては、通常０〜４０℃程
度が要求されるが、この温度変化は半導体レーザ装置１
の温度に対し外乱となるため、半導体レーザ装置１の温
度を高精度で安定化することは、大容量の温度制御能力
と、真空二重構造などを用いた高い断熱性能をもってし
ても容易ではなく、環境温度変化に伴う光波長の絶対値
のドリフトは避けにくい。
【００１４】また、半導体レーザ装置の光波長は、通電
発光時間に比例して経時変化する特性を有しており、長
時間使用していると徐々に光波長の絶対値にドリフトを
生じる。これらの条件下においては、12ＣＯ2 または13
ＣＯ2 のスペクトル吸収線が掃引範囲をはずれ、所定の
測定を実現できない場合がある。
発光時間に比例して経時変化する特性を有しており、長
時間使用していると徐々に光波長の絶対値にドリフトを
生じる。これらの条件下においては、12ＣＯ2 または13
ＣＯ2 のスペクトル吸収線が掃引範囲をはずれ、所定の
測定を実現できない場合がある。
【００１５】次に、従来の炭素同位体分析装置の問題を
図３を用いて説明する。
図３を用いて説明する。
【００１６】図３は従来の炭素同位体分析装置による炭
素同位体の赤外吸収スペクトル図である。この図３にお
いて、横軸は光波長であり、縦軸は光強度である。一点
鎖線で示した光波長軸上の２点Ａ〜Ｂの間が光波長掃引
の範囲を示し、実線Ｃがドリフトのない場合のスペクト
ル吸収線の例を示し、破線Ｄがドリフトした場合のスペ
クトル吸収線の例を示す。炭素同位体分析装置は通常、
一点鎖線で示した光波長軸上の２点Ａ〜Ｂの間を掃引す
ることによって、実線Ｃで示した12ＣＯ2 および13ＣＯ
2 のスペクトル吸収線を観測する。ところが、光波長に
ドリフトが生じると破線Ｄで示した様に、一方のスペク
トル吸収線が、掃引範囲を外れてしまい、炭素同位体比
の測定ができないことがある。
素同位体の赤外吸収スペクトル図である。この図３にお
いて、横軸は光波長であり、縦軸は光強度である。一点
鎖線で示した光波長軸上の２点Ａ〜Ｂの間が光波長掃引
の範囲を示し、実線Ｃがドリフトのない場合のスペクト
ル吸収線の例を示し、破線Ｄがドリフトした場合のスペ
クトル吸収線の例を示す。炭素同位体分析装置は通常、
一点鎖線で示した光波長軸上の２点Ａ〜Ｂの間を掃引す
ることによって、実線Ｃで示した12ＣＯ2 および13ＣＯ
2 のスペクトル吸収線を観測する。ところが、光波長に
ドリフトが生じると破線Ｄで示した様に、一方のスペク
トル吸収線が、掃引範囲を外れてしまい、炭素同位体比
の測定ができないことがある。
【００１７】ここで、光波長掃引の範囲を十分広く設定
する対策が考えられるが、光波長掃引手段として、半導
体レーザ温度制御を用いた場合には、応答性が低いため
測定時間が長くなってしまい実用的でない上に必要以上
の広範囲を掃引すると、所望のスペクトル吸収線以外の
吸収線が観測範囲に入り込み測定条件を悪くする場合が
ある。
する対策が考えられるが、光波長掃引手段として、半導
体レーザ温度制御を用いた場合には、応答性が低いため
測定時間が長くなってしまい実用的でない上に必要以上
の広範囲を掃引すると、所望のスペクトル吸収線以外の
吸収線が観測範囲に入り込み測定条件を悪くする場合が
ある。
【００１８】本発明の目的は、長期的に安定して正確に
炭素同位体比を測定することができる炭素同位体分析装
置を提供することにある。
炭素同位体比を測定することができる炭素同位体分析装
置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、半導体レーザ装置と、予め試料ガスが導
入され前記半導体レーザ装置からの照射レーザビームを
受ける試料セルと、この照射レーザビームが前記試料セ
ルを透過した後の透過レーザビームを受けて光検出信号
を生成する光検出装置と、この光検出装置により検出し
た前記光検出信号から前記透過レーザビームにおける試
料ガスの安定な２つの炭素同位体の２つのスペクトル吸
収強度を検出しこれらのスペクトル吸収強度の基準スペ
クトル吸収強度に対するドリフトを検出してドリフト検
出信号を生成する光波長ドリフト検出装置と、温度制御
初期値を記憶する第１のメモリを含み、前記温度制御初
期値を前記光波長ドリフト検出装置からの前記ドリフト
検出信号に基づいて調整して温度制御補正値を生成し、
前記半導体レーザ装置の温度を制御する温度自動制御装
置と、電流制御初期値を記憶する第２のメモリを含み、
前記電流制御初期値を前記光波長ドリフト検出装置から
の前記ドリフト検出信号に基づいて調整して電流制御補
正値を生成し、前記半導体レーザ装置に供給する電流を
制御するとともに、シャットダウン時に、前記電流制御
補正値を温度制御補正値に換算して前記温度制御補正値
として前記第１のメモリに記憶させる電流自動制御装置
と、前記照射レーザビームに対するスペクトル吸収が無
い場合において得られる光強度または前記光検出装置か
らの前記光検出信号の光強度を補間演算して求められる
光強度で前記光検出信号の強度を正規化することにより
補正して補正光検出信号を生成する光強度自動補正装置
と、この光強度自動補正装置からの補正光検出信号に基
いて前記２つの炭素同位体の比を演算する同位対比演算
装置とを有することを特徴とする。
決するために、半導体レーザ装置と、予め試料ガスが導
入され前記半導体レーザ装置からの照射レーザビームを
受ける試料セルと、この照射レーザビームが前記試料セ
ルを透過した後の透過レーザビームを受けて光検出信号
を生成する光検出装置と、この光検出装置により検出し
た前記光検出信号から前記透過レーザビームにおける試
料ガスの安定な２つの炭素同位体の２つのスペクトル吸
収強度を検出しこれらのスペクトル吸収強度の基準スペ
クトル吸収強度に対するドリフトを検出してドリフト検
出信号を生成する光波長ドリフト検出装置と、温度制御
初期値を記憶する第１のメモリを含み、前記温度制御初
期値を前記光波長ドリフト検出装置からの前記ドリフト
検出信号に基づいて調整して温度制御補正値を生成し、
前記半導体レーザ装置の温度を制御する温度自動制御装
置と、電流制御初期値を記憶する第２のメモリを含み、
前記電流制御初期値を前記光波長ドリフト検出装置から
の前記ドリフト検出信号に基づいて調整して電流制御補
正値を生成し、前記半導体レーザ装置に供給する電流を
制御するとともに、シャットダウン時に、前記電流制御
補正値を温度制御補正値に換算して前記温度制御補正値
として前記第１のメモリに記憶させる電流自動制御装置
と、前記照射レーザビームに対するスペクトル吸収が無
い場合において得られる光強度または前記光検出装置か
らの前記光検出信号の光強度を補間演算して求められる
光強度で前記光検出信号の強度を正規化することにより
補正して補正光検出信号を生成する光強度自動補正装置
と、この光強度自動補正装置からの補正光検出信号に基
いて前記２つの炭素同位体の比を演算する同位対比演算
装置とを有することを特徴とする。
【００２０】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基いて詳細に
説明する。
説明する。
【００２１】図１は、本発明の一実施例を示すブロック
図である。図１に示すように、本発明の一実施例として
の炭素同位体分析装置は、半導体レーザ装置１と、温度
自動制御装置１０と、電流自動制御装置１１と、試料セ
ル４と、光検出装置５と、光波長ドリフト検出装置１２
と、光強度自動補正装置１３と、同位体比演算装置６と
を有する。
図である。図１に示すように、本発明の一実施例として
の炭素同位体分析装置は、半導体レーザ装置１と、温度
自動制御装置１０と、電流自動制御装置１１と、試料セ
ル４と、光検出装置５と、光波長ドリフト検出装置１２
と、光強度自動補正装置１３と、同位体比演算装置６と
を有する。
【００２２】前記試料セル４は、予め試料ガス７を導入
され前記半導体レーザ装置１からの照射レーザビーム８
を受ける。光検出装置５は、照射レーザビーム８が試料
セル４を透過した後の透過レーザビーム９を受けて光検
出信号を生成する。
され前記半導体レーザ装置１からの照射レーザビーム８
を受ける。光検出装置５は、照射レーザビーム８が試料
セル４を透過した後の透過レーザビーム９を受けて光検
出信号を生成する。
【００２３】前記光波長ドリフト検出装置１２は、光検
出装置５に接続され、光検出装置５により検出した前記
光検出信号から前記透過レーザビーム９における試料ガ
ス７の安定な２つの炭素同位体の２つのスペクトル吸収
強度を検出しこれらのスペクトル吸収強度の基準スペク
トル吸収強度に対するドリフトを検出してドリフト検出
信号を生成する。
出装置５に接続され、光検出装置５により検出した前記
光検出信号から前記透過レーザビーム９における試料ガ
ス７の安定な２つの炭素同位体の２つのスペクトル吸収
強度を検出しこれらのスペクトル吸収強度の基準スペク
トル吸収強度に対するドリフトを検出してドリフト検出
信号を生成する。
【００２４】前記温度自動制御装置１０は、半導体レー
ザ装置１と光波長ドリフト検出装置１２とに接続され、
光波長ドリフト検出装置１２からの前記ドリフト検出信
号を受けて前記半導体レーザ装置１の温度を制御する。
前記電流自動制御装置は、半導体レーザ装置１と光波長
ドリフト検出装置１２とに接続され、前記光波長ドリフ
ト検出装置１２からの前記ドリフト検出信号を受けて前
記半導体レーザ装置１に供給する電流を制御する。
ザ装置１と光波長ドリフト検出装置１２とに接続され、
光波長ドリフト検出装置１２からの前記ドリフト検出信
号を受けて前記半導体レーザ装置１の温度を制御する。
前記電流自動制御装置は、半導体レーザ装置１と光波長
ドリフト検出装置１２とに接続され、前記光波長ドリフ
ト検出装置１２からの前記ドリフト検出信号を受けて前
記半導体レーザ装置１に供給する電流を制御する。
【００２５】前記光強度自動補正装置１３は、光検出装
置５に接続され、照射レーザビーム８に対するスペクト
ル吸収がない場合において得られる光強度または前記光
検出装置５からの前記光検出信号の光強度を補間演算し
て求められる光強度で前記光検出信号の強度を正規化す
ることにより補正して補正光検出信号を生成する。前記
同位体比演算装置６は、光強度自動補正装置１３に接続
され、光強度自動補正装置１３からの補正光検出信号に
基いて前記２つの炭素同位体の比を演算する。
置５に接続され、照射レーザビーム８に対するスペクト
ル吸収がない場合において得られる光強度または前記光
検出装置５からの前記光検出信号の光強度を補間演算し
て求められる光強度で前記光検出信号の強度を正規化す
ることにより補正して補正光検出信号を生成する。前記
同位体比演算装置６は、光強度自動補正装置１３に接続
され、光強度自動補正装置１３からの補正光検出信号に
基いて前記２つの炭素同位体の比を演算する。
【００２６】前記半導体レーザ装置１としては、シング
ルモードで発振する発振スペクトル幅の極めて狭い赤外
線半導体レーザ装置が用いられる。試料セル４として
は、多重反射光路型のホワイトセルなどが用いられる。
光検出装置５としては、Ｇｅフォトダイオード等が用い
られる。
ルモードで発振する発振スペクトル幅の極めて狭い赤外
線半導体レーザ装置が用いられる。試料セル４として
は、多重反射光路型のホワイトセルなどが用いられる。
光検出装置５としては、Ｇｅフォトダイオード等が用い
られる。
【００２７】前記温度自動制御装置１０は、半導体レー
ザ装置１の温度を検出する白金薄膜温度センサと、半導
体レーザ装置１を加熱および冷却するペルチェ素子など
で構成されている。前記温度自動制御装置１０は、内部
に温度制御初期値を記憶するメモリと、前記温度制御初
期値を制御信号に変換するＤ／Ａコンバータを有し、電
源投入時に半導体レーザ装置１の温度の温度制御初期値
を自動的に設定し、かつ、この温度制御初期値を光波長
ドリフト検出装置１２からのドリフト信号によって変更
する機能を有する。
ザ装置１の温度を検出する白金薄膜温度センサと、半導
体レーザ装置１を加熱および冷却するペルチェ素子など
で構成されている。前記温度自動制御装置１０は、内部
に温度制御初期値を記憶するメモリと、前記温度制御初
期値を制御信号に変換するＤ／Ａコンバータを有し、電
源投入時に半導体レーザ装置１の温度の温度制御初期値
を自動的に設定し、かつ、この温度制御初期値を光波長
ドリフト検出装置１２からのドリフト信号によって変更
する機能を有する。
【００２８】前記半導体レーザ装置１の駆動電流は、定
電流回路によって構成される電流自動制御装置１１によ
って安定化制御される。この電流自動制御装置１１は、
内部に電流制御初期値を記憶するメモリと、前記電流制
御初期値を制御信号に変換するＤ／Ａコンバータを有
し、電源投入時に半導体レーザ装置１の駆動電流の電流
制御初期値を自動的に設定し、かつ、この電流制御初期
値を光波長ドリフト検出装置１２からのドリフト信号に
よって変更する機能を有する。
電流回路によって構成される電流自動制御装置１１によ
って安定化制御される。この電流自動制御装置１１は、
内部に電流制御初期値を記憶するメモリと、前記電流制
御初期値を制御信号に変換するＤ／Ａコンバータを有
し、電源投入時に半導体レーザ装置１の駆動電流の電流
制御初期値を自動的に設定し、かつ、この電流制御初期
値を光波長ドリフト検出装置１２からのドリフト信号に
よって変更する機能を有する。
【００２９】以上のようにして光源となる半導体レーザ
装置１の光波長を安定化した後、半導体レーザ装置１の
温度を連続的に掃引すると、透過レーザビーム９は、試
料ガス７に含まれるＣＯ2 ガスにより12ＣＯ2 または13
ＣＯ2 のスペクトル吸収を受け、光検出装置５では12Ｃ
Ｏ2 または13ＣＯ2 のスペクトル吸収強度が測定される
ので、この結果より炭素同位体比が算出できる。
装置１の光波長を安定化した後、半導体レーザ装置１の
温度を連続的に掃引すると、透過レーザビーム９は、試
料ガス７に含まれるＣＯ2 ガスにより12ＣＯ2 または13
ＣＯ2 のスペクトル吸収を受け、光検出装置５では12Ｃ
Ｏ2 または13ＣＯ2 のスペクトル吸収強度が測定される
ので、この結果より炭素同位体比が算出できる。
【００３０】前記光波長ドリフト検出装置１２は、マイ
クロコンピュータとソフトウェアなどによって構成され
ている。前記光波長ドリフト検出装置１２は、掃引の結
果から前記何れかのスペクトル吸収線が制御および掃引
範囲のどの位置にあるかを検出し、所定の検出位置とず
れがあった場合には位置ずれの量を示すドリフト信号を
電流自動制御装置１１にフィードバックし、半導体レー
ザ装置１の駆動電流の電流制御初期値を変更する。電流
自動制御装置１１は、スペクトル吸収線の位置ずれを補
正できるオフセット値を半導体レーザ装置１に出力する
ので、光波長制御が完了する。
クロコンピュータとソフトウェアなどによって構成され
ている。前記光波長ドリフト検出装置１２は、掃引の結
果から前記何れかのスペクトル吸収線が制御および掃引
範囲のどの位置にあるかを検出し、所定の検出位置とず
れがあった場合には位置ずれの量を示すドリフト信号を
電流自動制御装置１１にフィードバックし、半導体レー
ザ装置１の駆動電流の電流制御初期値を変更する。電流
自動制御装置１１は、スペクトル吸収線の位置ずれを補
正できるオフセット値を半導体レーザ装置１に出力する
ので、光波長制御が完了する。
【００３１】前記光強度自動補正装置１３は、マイクロ
コンピュータとソフトウェアなどによって構成されてい
る。この光強度自動補正装置１３は、照射レーザビーム
８に対するスペクトル吸収がない場合において得られる
光強度または前記光検出装置５からの前記光検出信号の
光強度を補間演算して求められる光強度で前記光検出信
号の強度を正規化することにより補正して補正光検出信
号を生成する。前記同位体比演算装置６は、光強度自動
補正装置１３からの前記補正光検出信号によって炭素同
位体比を求める。したがって、半導体レーザ装置１の駆
動電流の制御に伴って生じる光強度の変化は、測定値に
影響しない。
コンピュータとソフトウェアなどによって構成されてい
る。この光強度自動補正装置１３は、照射レーザビーム
８に対するスペクトル吸収がない場合において得られる
光強度または前記光検出装置５からの前記光検出信号の
光強度を補間演算して求められる光強度で前記光検出信
号の強度を正規化することにより補正して補正光検出信
号を生成する。前記同位体比演算装置６は、光強度自動
補正装置１３からの前記補正光検出信号によって炭素同
位体比を求める。したがって、半導体レーザ装置１の駆
動電流の制御に伴って生じる光強度の変化は、測定値に
影響しない。
【００３２】一般に、外乱によって生じる光波長ドリフ
トは１０ｐｍ程度であり、電流制御で十分な可変範囲が
得られる。また半導体レーザ装置１の電流制御による光
波長制御は応答性がよく、連続的に測定を行っていても
１秒程度のインターバルがあれば、瞬時に制御を完了す
ることができる。
トは１０ｐｍ程度であり、電流制御で十分な可変範囲が
得られる。また半導体レーザ装置１の電流制御による光
波長制御は応答性がよく、連続的に測定を行っていても
１秒程度のインターバルがあれば、瞬時に制御を完了す
ることができる。
【００３３】本発明の炭素同位体分析装置では、さらに
システムをシャットダウンする際、最後の電流制御補正
値を温度制御補正値に換算し、温度自動制御装置１０に
記憶する。この記憶値は、次回にシステムを立ち上げる
際の温度制御初期値として使用される。半導体レーザ装
置１の温度制御による光波長制御は、応答性が低いもの
の、システム立ち上げ直後のヒートアップ時間で十分安
定するため、測定には全く支障はなく、しかも広範囲の
制御が可能のため、半導体レーザ装置１の経時変化に伴
った光波長ドリフトにも十分対応できる。
システムをシャットダウンする際、最後の電流制御補正
値を温度制御補正値に換算し、温度自動制御装置１０に
記憶する。この記憶値は、次回にシステムを立ち上げる
際の温度制御初期値として使用される。半導体レーザ装
置１の温度制御による光波長制御は、応答性が低いもの
の、システム立ち上げ直後のヒートアップ時間で十分安
定するため、測定には全く支障はなく、しかも広範囲の
制御が可能のため、半導体レーザ装置１の経時変化に伴
った光波長ドリフトにも十分対応できる。
【００３４】以上述べたように、本発明の炭素同位体分
析装置では、光波長ドリフト検出装置１２のドリフト信
号により、温度自動制御装置１０と電流自動制御装置１
１が動作し、電流自動制御装置１１の動作結果に応じて
光強度自動補正装置１３が補正を行うといった連携によ
って、環境温度変化によって生じる半導体レーザ装置１
の光波長の短期的ドリフトや、長時間の通電発光によっ
て生じる光波長の長期的経時ドリフトを自動的に補正す
ることができる。
析装置では、光波長ドリフト検出装置１２のドリフト信
号により、温度自動制御装置１０と電流自動制御装置１
１が動作し、電流自動制御装置１１の動作結果に応じて
光強度自動補正装置１３が補正を行うといった連携によ
って、環境温度変化によって生じる半導体レーザ装置１
の光波長の短期的ドリフトや、長時間の通電発光によっ
て生じる光波長の長期的経時ドリフトを自動的に補正す
ることができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明の炭素同位体分析装置は、環境温
度変化によって生じる半導体レーザ装置の光波長の短期
的ドリフトや、長時間の通電発光によって生じる光波長
の長期的経時ドリフトを自動的に補正するため、長期的
に安定して正確に炭素同位体比を測定することができ
る。
度変化によって生じる半導体レーザ装置の光波長の短期
的ドリフトや、長時間の通電発光によって生じる光波長
の長期的経時ドリフトを自動的に補正するため、長期的
に安定して正確に炭素同位体比を測定することができ
る。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】従来の炭素同位体分析装置を示すブロック図で
ある。
ある。
【図３】従来の炭素同位体分析装置による炭素同位体の
赤外吸収スペクトルを示す図である。
赤外吸収スペクトルを示す図である。
１ 半導体レーザ装置 ２ 温度制御装置 ３ 電流制御装置 ４ 試料セル ５ 光検出装置 ６ 同位体比演算装置 ７ 試料ガス ８ 照射レーザビーム ９ 透過レーザビーム １０ 温度自動制御装置 １１ 電流自動制御装置 １２ 光波長ドリフト検出装置 １３ 光強度自動補正装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−148070（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−9843（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−182550（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−174638（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−326042（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体レーザ装置と、予め試料ガスが導
入され前記半導体レーザ装置からの照射レーザビームを
受ける試料セルと、この照射レーザビームが前記試料セ
ルを透過した後の透過レーザビームを受けて光検出信号
を生成する光検出装置と、この光検出装置により検出し
た前記光検出信号から前記透過レーザビームにおける試
料ガスの安定な２つの炭素同位体の２つのスペクトル吸
収強度を検出しこれらのスペクトル吸収強度の基準スペ
クトル吸収強度に対するドリフトを検出してドリフト検
出信号を生成する光波長ドリフト検出装置と、温度制御
初期値を記憶する第１のメモリを含み、前記温度制御初
期値を前記光波長ドリフト検出装置からの前記ドリフト
検出信号に基づいて調整して温度制御補正値を生成し、
前記半導体レーザ装置の温度を制御する温度自動制御装
置と、電流制御初期値を記憶する第２のメモリを含み、
前記電流制御初期値を前記光波長ドリフト検出装置から
の前記ドリフト検出信号に基づいて調整して電流制御補
正値を生成し、前記半導体レーザ装置に供給する電流を
制御するとともに、シャットダウン時に、前記電流制御
補正値を温度制御補正値に換算して前記温度制御補正値
として前記第１のメモリに記憶させる電流自動制御装置
と、前記照射レーザビームに対するスペクトル吸収が無
い場合において得られる光強度または前記光検出装置か
らの前記光検出信号の光強度を補間演算して求められる
光強度で前記光検出信号の強度を正規化することにより
補正して補正光検出信号を生成する光強度自動補正装置
と、この光強度自動補正装置からの補正光検出信号に基
いて前記２つの炭素同位体の比を演算する同位対比演算
装置とを有することを特徴とする炭素同位体分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12168395A JP2909954B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 炭素同位体分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12168395A JP2909954B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 炭素同位体分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313437A JPH08313437A (ja) | 1996-11-29 |
| JP2909954B2 true JP2909954B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=14817295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12168395A Expired - Fee Related JP2909954B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 炭素同位体分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2909954B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4976924B2 (ja) * | 2007-05-31 | 2012-07-18 | 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 | 光式ガス検知方法及び光式ガス検知装置 |
-
1995
- 1995-05-19 JP JP12168395A patent/JP2909954B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08313437A (ja) | 1996-11-29 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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