JP6240339B2 - Gas analyzer and gas processing apparatus - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、ガス分析装置及びガス処理装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a gas analyzer and a gas processing apparatus.

ガス分析装置が、種々の用途に用いられる。高精度の分析結果を安定して得ることが重要である。   Gas analyzers are used for various applications. It is important to obtain highly accurate analysis results stably.

特開2009−85872JP2009-85872A

本発明の実施形態は、高精度のガス分析装置及びガス処理装置を提供する。   Embodiments of the present invention provide a highly accurate gas analyzer and gas processing apparatus.

本発明の実施形態によれば、ガス分析装置は、セル部と、光源部と、検出部と、制御部と、を含む。前記光源部は、サブバンド間遷移によるレーザ光を放出する量子カスケードレーザ素子と、外部共振器により前記レーザ光の波長を粗調整する第1調整部と、前記波長を微調整する第2調整部と、を有する。前記セル部には、フッ化物気体を含む対象物質が導入される。前記検出部は、前記セル部に導入された前記フッ化物気体に吸収されたのち前記セル部から出射した前記レーザ光を検出する。前記制御部は、前記検出部で検出された前記レーザ光光強度に基づいて前記フッ化物気体の濃度を算出する。前記レーザ光の前記波長は、前記第1調整部によりフッ化物気体の吸収率のピーク波長の1つの±5%以内の粗調整波長領域をスイープされ、さらに第2調整部によりスイープ後の波長の±10nmの微調整波長領域で前記ピーク波長の1つにチューニングされ、前記粗調整波長領域には、7.9μm、8.5μmおよび10.8μmのうちの少なくとも1つの波長が含まれる。
According to the embodiment of the present invention, the gas analyzer includes a cell unit, a light source unit, a detection unit, and a control unit. The light source unit includes a quantum cascade laser element that emits laser light due to transition between subbands, a first adjustment unit that coarsely adjusts the wavelength of the laser light using an external resonator, and a second adjustment unit that finely adjusts the wavelength. And having. A target substance containing a fluoride gas is introduced into the cell portion . Before Symbol detector detects the laser beam emitted from the cell portion after being absorbed in the fluoride gas introduced into the cell unit. The control unit calculates the concentration of the fluoride gas based on the light intensity of the laser light detected by the detection unit. The wavelength of the laser light is swept by the first adjustment unit within a coarse adjustment wavelength region within ± 5% of the peak wavelength of the fluoride gas absorption rate, and is further swept by the second adjustment unit. It is tuned to one of the peak wavelengths in a fine tuning wavelength region of ± 10 nm, and the coarse tuning wavelength region includes at least one wavelength of 7.9 μm, 8.5 μm, and 10.8 μm.

第1の実施形態に係るガス分析装置を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the gas analyzer which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るガス分析装置を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the gas analyzer which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates a part of gas analyzer which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates a part of gas analyzer which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates a part of gas analyzer which concerns on 2nd Embodiment. 第4の実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates some gas analyzers concerning 4th Embodiment. 第5の実施形態に係るガス分析装置を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the gas analyzer which concerns on 5th Embodiment. 実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。It is a mimetic diagram which illustrates a part of gas analyzer concerning an embodiment. 実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。It is a mimetic diagram which illustrates a part of gas analyzer concerning an embodiment. 図10(a)及び図10(b)は、実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。FIG. 10A and FIG. 10B are schematic views illustrating a part of the gas analyzer according to the embodiment. 図11(a)〜図11(c)は、実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。FIG. 11A to FIG. 11C are schematic views illustrating a part of the gas analyzer according to the embodiment.

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に相当し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
It should be noted that the disclosure is merely an example, and those skilled in the art can easily correspond to appropriate changes while maintaining the gist of the invention, and are naturally included in the scope of the present invention. In addition, the drawings may be schematically represented with respect to the width, thickness, shape, and the like of each part in comparison with actual aspects for the sake of clarity of explanation, but are merely examples, and the interpretation of the present invention is not limited. It is not limited.
In addition, in the present specification and each drawing, elements similar to those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description may be omitted as appropriate.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るガス分析装置を例示する模式図である。
図1に表したように、本実施形態に係るガス分析装置110は、セル部20と、光源部30と、検出部40と、制御部45と、を含む。この例では、筐体10wがさらに設けられており、筐体10w中に、セル部20、光源部30及び検出部40が格納されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view illustrating a gas analyzer according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the gas analyzer 110 according to the present embodiment includes a cell unit 20, a light source unit 30, a detection unit 40, and a control unit 45. In this example, a housing 10w is further provided, and the cell unit 20, the light source unit 30, and the detection unit 40 are stored in the housing 10w.

セル部20には、試料気体50が導入される。例えば、セル部20は、セル23が設けられ、セル23により空間23sが区画される。この空間23sに、試料気体50が導入される。試料気体50は、例えば、産業用の排気ガスを含む。例えば、半導体装置の製造工程の処理(例えばエッチング処理)などに用いられるガスが排気ガスとなる。このような排気ガスから危険物質を除外する除害装置(ガス処理部)がある。除害装置で危険物質が除外された後の排気ガスが、試料気体50に含まれる。   A sample gas 50 is introduced into the cell unit 20. For example, the cell unit 20 is provided with a cell 23, and a space 23 s is partitioned by the cell 23. The sample gas 50 is introduced into the space 23s. The sample gas 50 includes, for example, industrial exhaust gas. For example, a gas used for a process (for example, an etching process) in a manufacturing process of a semiconductor device is an exhaust gas. There is a detoxification device (gas treatment unit) that excludes dangerous substances from such exhaust gas. The exhaust gas after the hazardous substance is excluded by the abatement apparatus is included in the sample gas 50.

試料気体50は、対象物質50aを含む。対象物質50aは、フッ化物を含む。対象物質50aは、複数の物質(第1物質51及び第2物質52など)を含んでも良い。対象物質の例については、後述する。   The sample gas 50 includes a target substance 50a. The target substance 50a contains fluoride. The target substance 50a may include a plurality of substances (such as the first substance 51 and the second substance 52). Examples of the target substance will be described later.

この例では、セル部20は、第1反射部21と、第2反射部22と、を含む。第1反射部21及び第2反射部22は、測定光30Lに対して反射性である。第1反射部21と第2反射部22との間に空間23sの少なくとも一部が配置される。試料気体50は、第1反射部21と第2反射部22との間の空間23sに導入される。   In this example, the cell unit 20 includes a first reflection unit 21 and a second reflection unit 22. The first reflection unit 21 and the second reflection unit 22 are reflective to the measurement light 30L. At least a part of the space 23 s is disposed between the first reflecting part 21 and the second reflecting part 22. The sample gas 50 is introduced into a space 23 s between the first reflecting part 21 and the second reflecting part 22.

光源部30は、測定光30Lを出射する。測定光30Lは、空間23sに導入した試料気体50に入射する。測定光30Lの波長は、可変である。例えば、測定光30Lは、第1波長の第1光L1と、第2波長の第2光L2と、を含む。第2波長は、第1波長とは異なる。これらの光が、試料気体50に入射する。   The light source unit 30 emits measurement light 30L. The measuring light 30L is incident on the sample gas 50 introduced into the space 23s. The wavelength of the measurement light 30L is variable. For example, the measurement light 30L includes a first light L1 having a first wavelength and a second light L2 having a second wavelength. The second wavelength is different from the first wavelength. These lights are incident on the sample gas 50.

測定光30L(第1光L1及び第2光L2)は、第1反射部21と第2反射部22とで反射して、第1反射部21と第2反射部22との間(空間23s)を複数回往復する。測定光30Lの一部が、試料気体50に含まれる対象物質50aにより吸収される。測定光30Lのうちの、物質に特有の波長の成分が吸収される。吸収の程度は、対象物質50aの種類及び濃度などに依存する。   The measurement light 30L (the first light L1 and the second light L2) is reflected by the first reflecting part 21 and the second reflecting part 22, and is between the first reflecting part 21 and the second reflecting part 22 (space 23s). ) Multiple round trips. A part of the measurement light 30 </ b> L is absorbed by the target substance 50 a included in the sample gas 50. Of the measurement light 30L, a component having a wavelength peculiar to the substance is absorbed. The degree of absorption depends on the type and concentration of the target substance 50a.

検出部40は、試料気体50が導入されている空間23sを通過した測定光30L(例えば第1光L1及び第2光L2など)の強度を検出する。すなわち、セル部20から出射した測定光30Lが検出部により検出される。   The detection unit 40 detects the intensity of the measurement light 30L (for example, the first light L1 and the second light L2) that has passed through the space 23s into which the sample gas 50 is introduced. That is, the measurement light 30L emitted from the cell unit 20 is detected by the detection unit.

検出部40には、赤外領域に感度を有する素子が用いられる。検出部40には、例えばサーモパイルまたは半導体素子(例えばMCT(HgCdTe))などが用いられる。実施形態において、検出部40は任意である。   For the detection unit 40, an element having sensitivity in the infrared region is used. For the detection unit 40, for example, a thermopile or a semiconductor element (for example, MCT (HgCdTe)) is used. In the embodiment, the detection unit 40 is optional.

制御部45は、検出部40で検出された測定光30Lの検出結果に基づいて、試料気体50中の対象物質50aの濃度を測定する。制御部45の動作の例については、後述する。   The control unit 45 measures the concentration of the target substance 50a in the sample gas 50 based on the detection result of the measurement light 30L detected by the detection unit 40. An example of the operation of the control unit 45 will be described later.

光源部30は、レーザ素子部30aと、第1調整部61と、第2調整部62と、を含む。レーザ素子部30aは、測定光30Lを出射する。レーザ素子部30aとして、例えば、外部共振器(EC)型量子カスケードレーザ(QCL)が用いられる。レーザ素子部30aの例については、後述する。   The light source unit 30 includes a laser element unit 30 a, a first adjustment unit 61, and a second adjustment unit 62. The laser element unit 30a emits measurement light 30L. As the laser element unit 30a, for example, an external resonator (EC) type quantum cascade laser (QCL) is used. An example of the laser element unit 30a will be described later.

第1調整部61は、レーザ素子部30aの波長を粗く調整する。第2調整部62は、レーザ素子部30aの波長を細かく調整する。例えば、第1調整部61による波長の調整により、測定光30Lの中心波長は、例えば、プラスマイナス0.5マイクロメートル(μm)の範囲で調整される。一方、第2調整部62による調整により、測定光30Lの波長は、その中心波長に対して、例えば、プラスマイナス10ナノメートル(nm)の範囲で調整される。これらの調整部の例については、後述する。   The 1st adjustment part 61 adjusts the wavelength of the laser element part 30a roughly. The second adjustment unit 62 finely adjusts the wavelength of the laser element unit 30a. For example, by adjusting the wavelength by the first adjustment unit 61, the center wavelength of the measurement light 30L is adjusted in a range of, for example, plus or minus 0.5 micrometers (μm). On the other hand, by the adjustment by the second adjustment unit 62, the wavelength of the measurement light 30L is adjusted in a range of, for example, plus or minus 10 nanometers (nm) with respect to the center wavelength. Examples of these adjustment units will be described later.

以下、実施形態に係るガス分析装置110の使用例について説明する。
図2は、第1の実施形態に係るガス分析装置を例示する模式図である。
図2に示すように、ガス分析装置110は、排気処理装置320(例えば除害装置)に取り付けられている。排気処理装置320は、産業処理装置から排出されるガスを処理(例えば除害)する。産業処理装置は、例えば、エッチング装置411及び412などである。ガス分析装置110と排気処理装置320とが、ガス処理装置310に含まれる。
Hereinafter, usage examples of the gas analyzer 110 according to the embodiment will be described.
FIG. 2 is a schematic view illustrating the gas analyzer according to the first embodiment.
As shown in FIG. 2, the gas analyzer 110 is attached to an exhaust treatment device 320 (for example, an abatement device). The exhaust treatment device 320 treats (for example, removes) the gas discharged from the industrial treatment device. Industrial processing apparatuses are, for example, etching apparatuses 411 and 412. The gas analyzer 110 and the exhaust treatment device 320 are included in the gas treatment device 310.

エッチング装置411及び412から排出される排気ガスが排気処理装置320に供給される。排気処理装置320で、例えば、危険物質の除外などの処理が行われる。排気処理装置320で処理された後の排気ガスが、ガス分析装置110に供給される。   Exhaust gas discharged from the etching apparatuses 411 and 412 is supplied to the exhaust processing apparatus 320. In the exhaust treatment device 320, for example, processing such as exclusion of dangerous substances is performed. The exhaust gas processed by the exhaust processing device 320 is supplied to the gas analyzer 110.

産業用装置は長い時間可動している。この可動時間中の長い時間にわたって、ガスに含まれる対象物質50aが検知される。排気処理装置320から排出されるガスの量及びガスの種類は変動する。産業用のガス分析装置には、長い時間にわたって連続して対象物質50aを測定するという特別な課題がある。そして、安定して、高い精度で検出することが要求される。   Industrial equipment has been moving for a long time. The target substance 50a contained in the gas is detected over a long period of time during the movable time. The amount of gas discharged from the exhaust treatment device 320 and the type of gas vary. The industrial gas analyzer has a special problem of continuously measuring the target substance 50a over a long period of time. And it is required to detect stably and with high accuracy.

試料気体50に含まれる複数の物質の濃度を連続的に分析するためには、それぞれの物質の吸収波長に、測定光30Lの波長を迅速に合わせることが求められる。そして測定光30Lの波長は、高い精度で設定されることも求められる。   In order to continuously analyze the concentration of a plurality of substances contained in the sample gas 50, it is required to quickly match the wavelength of the measurement light 30L with the absorption wavelength of each substance. The wavelength of the measurement light 30L is also required to be set with high accuracy.

これに対して、本実施形態に係るガス分析装置110には、波長を粗く調整する第1調整部61が設けられる。これにより、目的とする吸収波長に、測定光30Lの波長を迅速に合わせることができる。さらに、波長を細かく調整する第2調整部62が設けられる。これにより、測定光30Lの波長を高精度に調整できる。   On the other hand, the gas analyzer 110 according to the present embodiment is provided with a first adjustment unit 61 that roughly adjusts the wavelength. Thereby, the wavelength of the measurement light 30L can be quickly adjusted to the target absorption wavelength. Further, a second adjustment unit 62 that finely adjusts the wavelength is provided. Thereby, the wavelength of the measurement light 30L can be adjusted with high accuracy.

これにより、試料気体50中の対象物質50aの濃度を、連続的に、安定して、高精度で測定できる。そして、対象物質50aの濃度が大きく変動した場合においても、安定して、高い精度の検出が可能になる。   Thereby, the density | concentration of the target substance 50a in the sample gas 50 can be measured continuously and stably with high accuracy. Even when the concentration of the target substance 50a varies greatly, stable and highly accurate detection is possible.

例えば、第1調整部61による調整により、複数の物質の濃度を迅速に分析することができる。これにより、連続的な高精度の検出が可能になる。そして、第2調整部62により調整により、物質の濃度を高精度に分析することができる。   For example, the concentration of a plurality of substances can be quickly analyzed by adjustment by the first adjustment unit 61. Thereby, continuous highly accurate detection becomes possible. The concentration of the substance can be analyzed with high accuracy by adjustment by the second adjustment unit 62.

試料気体50に含まれる対象物質50aは、例えば、フッ化物である。対象物質50aは、例えば、CF、C、C、c−C、CHF、NF及びSFの少なくともいずれかを含む。このような物質は、温暖化ガスである。このようなガスの排出量を連続的に安定して測定することが特に望まれる。このような用途に、実施形態を適用することが効果的である。The target substance 50a contained in the sample gas 50 is, for example, fluoride. The target substance 50a includes, for example, at least one of CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , c-C 4 F 8 , CHF 3 , NF 3 and SF 6 . Such a substance is a greenhouse gas. It is particularly desirable to continuously and stably measure such gas emissions. It is effective to apply the embodiment to such applications.

試料気体50中における対象物質50aの濃度は、例えば、500ppm以下である。実施形態においては、このような対象物質50aの濃度を、例えば、10ppm以下の精度で検出する。これにより、地球温暖化ガスの管理が効果的に実施できる。有害ガスの排気の管理が効果的に実施できる。有害ガスは、例えば、CF、CF2またはCF3などである。The concentration of the target substance 50a in the sample gas 50 is, for example, 500 ppm or less. In the embodiment, the concentration of the target substance 50a is detected with an accuracy of 10 ppm or less, for example. Thereby, management of global warming gas can be carried out effectively. Management of harmful gas emissions can be carried out effectively. The harmful gas is, for example, CF + , CF2 + or CF3 + .

図3は、第1の実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。
図3は、光源部30の一部を例示する模式図である。
図3に示すように、この例では、第1調整部61として、回折格子65が用いられる。回折格子65(第1調整部61)には、レーザ素子部30aから出射した光が入射する。回折格子65は、レーザ素子部30aと共に、共振器を形成する。回折格子65の角度に応じて、共振器の共振長が変化する。これにより、測定光30Lの波長が、粗く調整できる。
FIG. 3 is a schematic view illustrating a part of the gas analyzer according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic view illustrating a part of the light source unit 30.
As shown in FIG. 3, in this example, a diffraction grating 65 is used as the first adjustment unit 61. The light emitted from the laser element unit 30a is incident on the diffraction grating 65 (first adjusting unit 61). The diffraction grating 65 forms a resonator together with the laser element unit 30a. According to the angle of the diffraction grating 65, the resonance length of the resonator changes. Thereby, the wavelength of the measurement light 30L can be adjusted roughly.

この例では、第2調整部62として、温度制御部62a及び電源62bが用いられている。温度制御部62aは、レーザ素子部30aの温度を調整する。レーザ素子部30aから出射する光の波長は、温度に依存する。レーザ素子部30aの温度を調整することで、波長を高精度に調整できる。一方、電源62bは、レーザ素子部30aに電流を供給する。レーザ素子部30aから出射する光の波長は、電流に依存する。電流を調整することで、波長を高精度に調整できる。このように、第2調整部62として、レーザ素子部30aの温度及びレーザ素子部に流れる電流を調整するレーザ駆動部62rを用いることができる。   In this example, a temperature control unit 62 a and a power source 62 b are used as the second adjustment unit 62. The temperature control unit 62a adjusts the temperature of the laser element unit 30a. The wavelength of the light emitted from the laser element unit 30a depends on the temperature. By adjusting the temperature of the laser element portion 30a, the wavelength can be adjusted with high accuracy. On the other hand, the power source 62b supplies a current to the laser element unit 30a. The wavelength of the light emitted from the laser element unit 30a depends on the current. The wavelength can be adjusted with high accuracy by adjusting the current. Thus, as the second adjustment unit 62, the laser driving unit 62r that adjusts the temperature of the laser element unit 30a and the current flowing through the laser element unit can be used.

(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。
図4に示すように、ガス分析装置120においては、レーザ素子部30aには、第1レーザ素子Ls1、第2レーザ素子Ls2及び第3レーザ素子Ls3が設けられる。第1レーザ素子Ls1は、第1波長の第1光L1を出射する。第2レーザ素子Ls2は、第2波長の第2光L2を出射する。第3レーザ素子Ls3は、第3波長の第3光L3を出射する。これらの光は、測定光30Lに含まれる。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic view illustrating a part of the gas analyzer according to the second embodiment.
As shown in FIG. 4, in the gas analyzer 120, the laser element unit 30a is provided with a first laser element Ls1, a second laser element Ls2, and a third laser element Ls3. The first laser element Ls1 emits the first light L1 having the first wavelength. The second laser element Ls2 emits the second light L2 having the second wavelength. The third laser element Ls3 emits the third light L3 having the third wavelength. These lights are included in the measurement light 30L.

第1波長は、例えば、約7.9μm(7.9μmプラスマイナス5%など)である。第2波長は、例えば、約8.5μm(8.5μmプラスマイナス5%など)である。第3波長は、例えば、約10.8μm(10.8μmプラスマイナス5%など)である。実施形態において、これらの波長は任意である。目的とする対象物質50aに応じて適宜定められる。   The first wavelength is, for example, about 7.9 μm (such as 7.9 μm plus or minus 5%). The second wavelength is, for example, about 8.5 μm (such as 8.5 μm plus or minus 5%). The third wavelength is, for example, about 10.8 μm (10.8 μm plus or minus 5%, etc.). In embodiments, these wavelengths are arbitrary. It is determined appropriately according to the target target substance 50a.

この例では、第1調整部61として、切り替え部66が用いられる。切り替え部66は、第1光L1の空間23sへの入射及び非入射を切り替える。切り替え部66は、第2光L2の空間23sへの入射及び非入射を切り替える。切り替え部66は、第3光L3の空間23sへの入射及び非入射を切り替える。切り替え部66は、例えば、それぞれのレーザ素子から選択的に光を出射させる。レーザ素子から光が連続的に出射されており、切り替え部66により、光の遮断または透過が制御されても良い。切り替え部66として、光スイッチなどを用いても良い。切り替え部66としてガルバノミラーなどを用いても良い。   In this example, a switching unit 66 is used as the first adjustment unit 61. The switching unit 66 switches whether the first light L1 is incident on or not incident on the space 23s. The switching unit 66 switches whether the second light L2 is incident on or not incident on the space 23s. The switching unit 66 switches whether the third light L3 is incident or not incident on the space 23s. For example, the switching unit 66 selectively emits light from each laser element. The light may be continuously emitted from the laser element, and the light blocking or transmission may be controlled by the switching unit 66. An optical switch or the like may be used as the switching unit 66. A galvanometer mirror or the like may be used as the switching unit 66.

第1調整部61により測定光30Lの波長が、第1波長、第2波長及び第3波長のいずれかに、粗く調整される。   The wavelength of the measurement light 30 </ b> L is roughly adjusted to any one of the first wavelength, the second wavelength, and the third wavelength by the first adjustment unit 61.

第2調整部62として、レーザ駆動部62rが用いられる。レーザ駆動部62rは、第1レーザ素子Ls1の温度及び第1レーザ素子Ls1に流れる電流の少なくともいずれかを調整する。レーザ駆動部62rは、第2レーザ素子Ls2の温度及び第2レーザ素子Ls2に流れる電流の少なくともいずれかを調整する。レーザ駆動部62rは、第3レーザ素子Ls3の温度及び第3レーザ素子Ls3に流れる電流の少なくともいずれかを調整する。これにより、測定光30Lの波長が、細かく調整される。   As the second adjustment unit 62, a laser driving unit 62r is used. The laser driver 62r adjusts at least one of the temperature of the first laser element Ls1 and the current flowing through the first laser element Ls1. The laser driver 62r adjusts at least one of the temperature of the second laser element Ls2 and the current flowing through the second laser element Ls2. The laser driver 62r adjusts at least one of the temperature of the third laser element Ls3 and the current flowing through the third laser element Ls3. Thereby, the wavelength of the measurement light 30L is finely adjusted.

この例においては、複数のレーザ素子のそれぞれに、複数のレーザ駆動部のそれぞれが設けられている。実施形態において、1つのレーザ駆動部が複数のレーザ素子に接続されても良い。この場合、例えば、1つのレーザ駆動部にスイッチ(例えばパワートランジスタなど)が設けられ、電流を供給するレーザ素子を切り替える。   In this example, each of the plurality of laser elements is provided in each of the plurality of laser elements. In the embodiment, one laser driving unit may be connected to a plurality of laser elements. In this case, for example, a switch (for example, a power transistor) is provided in one laser driving unit, and the laser element that supplies current is switched.

この例において、第1光L1〜第3光L3をセル部20(空間23s)に入射させるために、光学素子が設けられている。この例では、第1光学素子M1及び第2光学素子M2が設けられている。   In this example, an optical element is provided to cause the first light L1 to the third light L3 to enter the cell unit 20 (space 23s). In this example, a first optical element M1 and a second optical element M2 are provided.

第2光学素子M2は、第1光L1を反射し、第2光L2を反射し、第3光L3を透過する。これにより、これらの光を同じ光路で、空間23sに入射させることができる。第2光学素子M2の変わりに第3光学素子M3を設けても良い。この第3光学素子M3は、第1光L1を透過し、第2光L2を透過し、第3光L3を反射する。このときには、第3光学素子M3に合わせて、第1レーザ素子Ls1〜第3レーザ素子Ls3の配置を変更する。   The second optical element M2 reflects the first light L1, reflects the second light L2, and transmits the third light L3. Thereby, these lights can be incident on the space 23s through the same optical path. A third optical element M3 may be provided instead of the second optical element M2. The third optical element M3 transmits the first light L1, transmits the second light L2, and reflects the third light L3. At this time, the arrangement of the first laser element Ls1 to the third laser element Ls3 is changed according to the third optical element M3.

このような第2光学素子M2及び第3光学素子M3は、例えば、第1波長は第2波長と比較的近く、これらの波長と第3波長との差が大きい場合に、有効である。すなわち、この例では、第3波長と第1波長との間の差の絶対値は、第1波長と第2波長との間の差の絶対値よりも大きい。そして、記第3波長と第2波長との間の差の絶対値は、第1波長と第2波長との間の差の絶対値よりも大きい。   Such second optical element M2 and third optical element M3 are effective, for example, when the first wavelength is relatively close to the second wavelength and the difference between these wavelengths and the third wavelength is large. That is, in this example, the absolute value of the difference between the third wavelength and the first wavelength is larger than the absolute value of the difference between the first wavelength and the second wavelength. The absolute value of the difference between the third wavelength and the second wavelength is larger than the absolute value of the difference between the first wavelength and the second wavelength.

さらに、このような波長の関係のときに、第1光L1と第2光L2との透過と非透過を、偏光を用いて制御しても良い。例えば、第1光L1の偏光方向は、第2光L2の偏光方向とは異なる。このとき、第1光学素子M1は、第1光L1及び第2光L2のいずれか一方を透過し、第1光L1及び第2光L2のいずれか他方を反射する。すなわち、偏光に応じて透過と非透過とが変化する。   Furthermore, in such a wavelength relationship, transmission and non-transmission of the first light L1 and the second light L2 may be controlled using polarized light. For example, the polarization direction of the first light L1 is different from the polarization direction of the second light L2. At this time, the first optical element M1 transmits one of the first light L1 and the second light L2, and reflects the other of the first light L1 and the second light L2. That is, transmission and non-transmission change according to the polarization.

例えば、第1光L1はp偏光であり、第2光L2はs偏光である。このとき、第1光学素子M1は、p偏光を透過し、s偏光を反射する。これにより、第1光L2及び第2光L2は、実質的に同じ光路で、空間23sに入射できる。   For example, the first light L1 is p-polarized light and the second light L2 is s-polarized light. At this time, the first optical element M1 transmits p-polarized light and reflects s-polarized light. Thereby, the first light L2 and the second light L2 can be incident on the space 23s through substantially the same optical path.

第1光L1はs偏光であり、第2光L2がp偏光である。このとき、第1光学素子M1は、s偏光を透過し、p偏光を反射する。これにより、第1光L2及び第2光L2は、実質的に同じ光路で、空間23sに入射できる。高精度の測定が可能になる。   The first light L1 is s-polarized light, and the second light L2 is p-polarized light. At this time, the first optical element M1 transmits s-polarized light and reflects p-polarized light. Thereby, the first light L2 and the second light L2 can be incident on the space 23s through substantially the same optical path. High-precision measurement is possible.

例えば、第1光L1〜第3光L3を順番に空間23sに入射させても良い。例えば、第1期間に第1光L1が空間23sに入射する。第1期間の後の第2期間に第2光L2が空間23sに入射する。第2期間の後の第3期間に第3光L3が空間23sに入射する。このときのこれらの波長の長短の関係は任意である。このように、時分割で光を切り替えても良い。   For example, the first light L1 to the third light L3 may be sequentially incident on the space 23s. For example, the first light L1 enters the space 23s in the first period. In the second period after the first period, the second light L2 enters the space 23s. In the third period after the second period, the third light L3 enters the space 23s. The relationship between the lengths of these wavelengths at this time is arbitrary. In this way, the light may be switched in a time division manner.

さらに、空間23sに入射させる順番は、例えば、対象物質50aに応じて、透過率が低い光から透過率が高い光になるように切り替えても良い。これにより、検出部40における飽和を抑制できる。   Further, the order of incidence in the space 23s may be switched from light having low transmittance to light having high transmittance in accordance with the target substance 50a, for example. Thereby, the saturation in the detection part 40 can be suppressed.

例えば、対象物質50aの第1波長に対する透過率が、対象物質50aの第2波長に対する透過率よりも低く、対象物質50aの第2波長に対する透過率が、対象物質50aの第3波長に対する透過率よりも低いとする。このとき、第1光L1、第2光L2及び第3光L3の順番に空間23sに入射させる。これにより、検出部40における飽和が抑制できる。これにより、検出において、高い精度が得られる。   For example, the transmittance of the target substance 50a for the first wavelength is lower than the transmittance of the target substance 50a for the second wavelength, and the transmittance of the target substance 50a for the second wavelength is the transmittance of the target substance 50a for the third wavelength. Lower than. At this time, the first light L1, the second light L2, and the third light L3 are sequentially incident on the space 23s. Thereby, the saturation in the detection part 40 can be suppressed. Thereby, high accuracy is obtained in detection.

さらに、透過率が高い光を空間23sに入射させた後に、透過率が低い空間23sに入射させる場合には、その間に所定の待ち時間を挿入しても良い。これにより、検出部40における飽和が抑制できる。   Furthermore, when light having a high transmittance is incident on the space 23s and then incident on the space 23s having a low transmittance, a predetermined waiting time may be inserted therebetween. Thereby, the saturation in the detection part 40 can be suppressed.

実施形態において、第1光L1〜第3光L3のうちの2つ以上を、同じ期間内に、空間23sに入射させても良い。   In the embodiment, two or more of the first light L1 to the third light L3 may be incident on the space 23s within the same period.

(第3の実施形態)
図5は、第2の実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。
図5に示すように、本実施形態に係るガス分析装置130においても、光源部30にレーザ素子部30a、第1調整部61及び第2調整部62が設けられている。レーザ素子部30aは、第1レーザ素子Ls1、第2レーザ素子Ls2及び第3レーザ素子Ls3を含む。第1レーザ素子Ls1から出射する第1光L1の第1波長は、例えば、約7.9μmである。第2レーザ素子Ls2から出射する第2光L2の第2波長は、例えば約8.5μmである。第3レーザ素子Ls3から出射する第3光L3の第3波長は、例えば、約10.8μmである。実施形態において、これらの波長は任意である。目的とする対象物質50aに応じて適宜定められる。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a schematic view illustrating a part of the gas analyzer according to the second embodiment.
As shown in FIG. 5, also in the gas analyzer 130 according to the present embodiment, the light source unit 30 is provided with a laser element unit 30 a, a first adjustment unit 61, and a second adjustment unit 62. The laser element unit 30a includes a first laser element Ls1, a second laser element Ls2, and a third laser element Ls3. The first wavelength of the first light L1 emitted from the first laser element Ls1 is, for example, about 7.9 μm. The second wavelength of the second light L2 emitted from the second laser element Ls2 is, for example, about 8.5 μm. The third wavelength of the third light L3 emitted from the third laser element Ls3 is, for example, about 10.8 μm. In embodiments, these wavelengths are arbitrary. It is determined appropriately according to the target target substance 50a.

この例では、第1調整部61として、切り替え部66が設けられている。この切り替え部66として、角度が可変のミラーが用いられている。このミラーの角度の変化により、空間23sへの光の入射が制御される。例えば、このミラーの角度が第1状態のときに第1光L1が空間23sに入射する。このミラーの角度が第2状態のときに第2光L2が空間23sに入射する。このミラーの角度が第3状態のときに第3光L3が空間23sに入射する。この図は、第2状態を例示している。このように、ミラーの動作により、測定光30Lの波長が、第1波長、第2波長及び第3波長などに粗く調整される。   In this example, a switching unit 66 is provided as the first adjustment unit 61. As the switching unit 66, a mirror having a variable angle is used. The change in the angle of the mirror controls the incidence of light into the space 23s. For example, the first light L1 enters the space 23s when the angle of the mirror is in the first state. When the angle of the mirror is in the second state, the second light L2 enters the space 23s. When the angle of the mirror is in the third state, the third light L3 enters the space 23s. This figure illustrates the second state. Thus, the wavelength of the measurement light 30L is roughly adjusted to the first wavelength, the second wavelength, the third wavelength, and the like by the operation of the mirror.

第2調整部62として、レーザ駆動部62rが設けられている。レーザ駆動部62rにより、これらのレーザ素子のそれぞれの温度及び電流の少なくともいずれかが制御される。これにより、測定光30Lの波長が細かく調整される。   As the second adjustment unit 62, a laser drive unit 62r is provided. The laser driver 62r controls at least one of the temperature and current of each of these laser elements. Thereby, the wavelength of the measurement light 30L is finely adjusted.

(第4の実施形態)
図6は、第4の実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。
図6に示すように、本実施形態に係るガス分析装置140においても、光源部30にレーザ素子部30a、第1調整部61及び第2調整部62が設けられている。この例では、レーザ素子部30aは、第1レーザ素子Ls1及び第2レーザ素子Ls2を含む。第3レーザ素子Ls3がさらに設けられても良い。この例でも、第1調整部61として切り替え部66が用いられ、第2調整部62としてレーザ駆動部62rが用いられている。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a schematic view illustrating a part of the gas analyzer according to the fourth embodiment.
As shown in FIG. 6, also in the gas analyzer 140 according to the present embodiment, the light source unit 30 is provided with a laser element unit 30 a, a first adjustment unit 61, and a second adjustment unit 62. In this example, the laser element unit 30a includes a first laser element Ls1 and a second laser element Ls2. A third laser element Ls3 may be further provided. Also in this example, the switching unit 66 is used as the first adjustment unit 61, and the laser driving unit 62 r is used as the second adjustment unit 62.

この例では、第1レーザ素子Ls1から出射する第1光L1がセル部20(空間23s)に入射する角度は、第2レーザ素子Ls2から出射する第2光L2がセル部20(空間23s)に入射する角度とは異なる。これにより、測定光30Lにおいて、異なる光路長が設けられる。   In this example, the angle at which the first light L1 emitted from the first laser element Ls1 enters the cell part 20 (space 23s) is the same as the angle at which the second light L2 emitted from the second laser element Ls2 is the cell part 20 (space 23s). It is different from the incident angle. Thereby, different optical path lengths are provided in the measurement light 30L.

すなわち、測定光30L(第1光L1及び第2光L2など)は、セル部20に設けられる第1反射部21と第2反射部22で反射して、検出部40に到達する。   That is, the measurement light 30 </ b> L (the first light L <b> 1 and the second light L <b> 2, etc.) is reflected by the first reflection unit 21 and the second reflection unit 22 provided in the cell unit 20 and reaches the detection unit 40.

このとき、セル部20(空間23s)に入射する角度が、第1光L1と第2光L2とで異なるため、これらの光は、互いに異なる回数で、セル部20の外部に出射し検出部40に到達する。例えば、第1光L1が第1反射部21と第2反射部22とで反射して検出部40に到達するまでの第1光路長は、第2光L2が第1反射部21と第2反射部22とで反射して検出部40に到達するまでの第2光路長とは異なる。このように、光に応じて、光路長を変更する。   At this time, since the angle of incidence on the cell unit 20 (space 23s) is different between the first light L1 and the second light L2, these lights are emitted to the outside of the cell unit 20 at different times and are detected by the detection unit. 40 is reached. For example, the first light path length from when the first light L1 is reflected by the first reflecting portion 21 and the second reflecting portion 22 to reach the detecting portion 40 is equal to the second light L2 being the first reflecting portion 21 and the second reflecting length. This is different from the second optical path length that is reflected by the reflection unit 22 and reaches the detection unit 40. Thus, the optical path length is changed according to the light.

例えば、対象物質50aの種類によって吸収係数が異なり、空間23sでの吸収の量が異なる。対象物質50aの濃度によっても吸収の量が異なる。一方、検出部40における光強度の検出のダイナミックレンジには所定の範囲がある。検出部40に入射する光の光強度(吸収の量)を適切な範囲に設定する。これにより、検出部40における検出の精度を高く維持できる。   For example, the absorption coefficient varies depending on the type of the target substance 50a, and the amount of absorption in the space 23s varies. The amount of absorption varies depending on the concentration of the target substance 50a. On the other hand, there is a predetermined range in the dynamic range of light intensity detection in the detection unit 40. The light intensity (amount of absorption) of light incident on the detection unit 40 is set to an appropriate range. Thereby, the detection accuracy in the detection unit 40 can be maintained high.

本実施形態においては、試料気体50の状態に応じて、光路長を変更することで、光の吸収の量を調整し、適切な強度の測定光30Lを検出部40に入射させる。これにより、高精度の検出が可能になる。   In the present embodiment, the amount of light absorption is adjusted by changing the optical path length according to the state of the sample gas 50, and the measurement light 30 </ b> L having an appropriate intensity is incident on the detection unit 40. Thereby, highly accurate detection becomes possible.

例えば、吸収係数が高い場合の光路長を、吸収係数が低い場合の光路長よりも短くする。例えば、対象物質50aの試料気体50中における濃度が高い場合の光路長を、濃度が低い場合の光路長よりも短くする。   For example, the optical path length when the absorption coefficient is high is made shorter than the optical path length when the absorption coefficient is low. For example, the optical path length when the concentration of the target substance 50a in the sample gas 50 is high is made shorter than the optical path length when the concentration is low.

例えば、吸収率に差がある場合には、以下とする。対象物質50aが、第1物質51と、第1物質51とは異なる第2物質52と、を含む場合の例について説明する。第1光L1の第1波長が、第1物質51の救出率(第1吸収率)のピーク波長であるとする。そして、第2光L2の第2波長が、第2物質52の吸収率(第2吸収率)のピーク波長であるとする。そして、第1吸収率が、第2吸収率よりも高いとする。このときに、第1光路長を、第2光路長よりも短くする。例えば、第1光L1の入射角を第2光L2の入射角よりも大きくする。   For example, when there is a difference in absorption rate, the following is performed. An example in which the target substance 50a includes a first substance 51 and a second substance 52 different from the first substance 51 will be described. It is assumed that the first wavelength of the first light L1 is the peak wavelength of the rescue rate (first absorption rate) of the first substance 51. The second wavelength of the second light L2 is assumed to be the peak wavelength of the absorption rate (second absorption rate) of the second substance 52. The first absorption rate is assumed to be higher than the second absorption rate. At this time, the first optical path length is made shorter than the second optical path length. For example, the incident angle of the first light L1 is made larger than the incident angle of the second light L2.

例えば、濃度に差がある場合には、以下とする。このときも、第1波長が、第1物質51の第1吸収率のピーク波長であり、第2波長が、第2物質の第2吸収率のピーク波長であるとする。そして、第1物質51の試料気体50中における濃度が、第2物質52の試料気体50中における濃度よりも高いとする。このときは、第1光路長を、第2光路長よりも短くする。   For example, when there is a difference in density, the following is performed. Also in this case, it is assumed that the first wavelength is the peak wavelength of the first absorption rate of the first substance 51 and the second wavelength is the peak wavelength of the second absorption rate of the second substance. Then, it is assumed that the concentration of the first substance 51 in the sample gas 50 is higher than the concentration of the second substance 52 in the sample gas 50. At this time, the first optical path length is made shorter than the second optical path length.

このように、物質の種類または濃度に応じて、適正な検出感度が得られるように、光路長を設定する。これにより、複数の物質のそれぞれについて、高精度で濃度を求めることができる。   Thus, the optical path length is set so that appropriate detection sensitivity can be obtained according to the type or concentration of the substance. Thereby, it is possible to obtain the concentration with high accuracy for each of the plurality of substances.

(第5の実施形態)
図7は、第5の実施形態に係るガス分析装置を例示する模式図である。
図7は、本実施形態に係るがガス分析装置における特性を例示するグラフ図である。横軸は波長λであり、縦軸は、検出部40で検出される測定光30Lの強度Intである。この例では、第1物質51がCFであり、第2物質52がCである。この例では、約8.7μm〜9.0μmの範囲の波長について例示している。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a schematic view illustrating a gas analyzer according to the fifth embodiment.
FIG. 7 is a graph illustrating characteristics of the gas analyzer according to this embodiment. The horizontal axis is the wavelength λ, and the vertical axis is the intensity Int of the measurement light 30L detected by the detector 40. In this example, the first substance 51 is CF 4 and the second substance 52 is C 2 F 6 . In this example, the wavelength in the range of about 8.7 μm to 9.0 μm is illustrated.

この波長範囲において、波長λが長くなると、第1物質51における光の強度Intは、上昇する。一方、この波長範囲において、波長λがながくなると、第2物質52における光の強度Intは、低下する。第1物質51における光の強度Intの、波長λに対する変化の傾きは、正である。第2物質52における光の強度Intの、波長λに対する変化の傾きは、負である。変化の傾きが逆極性となるような波長を、測定光30Lの波長として用いる。   In this wavelength range, as the wavelength λ becomes longer, the light intensity Int in the first substance 51 increases. On the other hand, when the wavelength λ becomes shorter in this wavelength range, the light intensity Int in the second substance 52 decreases. The slope of the change of the light intensity Int in the first substance 51 with respect to the wavelength λ is positive. The gradient of the change of the light intensity Int with respect to the wavelength λ in the second substance 52 is negative. A wavelength at which the gradient of the change has a reverse polarity is used as the wavelength of the measurement light 30L.

すなわち、測定光30Lの波長を増大したときに、第1物質51の吸収率は減少し、第2物質52の吸収率は上昇する。   That is, when the wavelength of the measurement light 30L is increased, the absorption rate of the first substance 51 decreases and the absorption rate of the second substance 52 increases.

このように、特定の波長(この例では約8.2μm)において、波長変化に対して変化方向の異なる複数の物質の吸収特性が交わる。このような波長に、測定光30Lの中心波長を設定する。これにより、測定光30Lの波長を変化させて吸収の程度を検出することで、複数の物質の濃度を高精度で検出することができる。   Thus, at a specific wavelength (in this example, about 8.2 μm), the absorption characteristics of a plurality of substances having different directions of change intersect with the wavelength change. The center wavelength of the measurement light 30L is set to such a wavelength. Thereby, the concentration of a plurality of substances can be detected with high accuracy by changing the wavelength of the measurement light 30L and detecting the degree of absorption.

(第6の実施形態)
本実施形態は、ガス処理装置に係る。図2に例示したように、ガス処理装置310は、ガス分析装置110と排気処理装置320とを含む。排気処理装置320は、試料気体50をガス分析装置110に供給する。ガス分析装置として、上記の実施形態に係る任意のガス分析装置及びその変形のガス分析装置を用いても良い。本実施形態に係るガス処理装置310は、高精度の分析が可能であり、高精度のガス処理を実施できる。安定したガス処理を連続的に実施できる。
(Sixth embodiment)
The present embodiment relates to a gas processing apparatus. As illustrated in FIG. 2, the gas processing device 310 includes a gas analysis device 110 and an exhaust processing device 320. The exhaust treatment device 320 supplies the sample gas 50 to the gas analyzer 110. As the gas analyzer, any gas analyzer according to the above embodiment and a modified gas analyzer may be used. The gas processing apparatus 310 according to the present embodiment can perform highly accurate analysis and can perform highly accurate gas processing. Stable gas treatment can be carried out continuously.

以下、実施形態に適用できる光源部30の例について説明する。
図8は、実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。
図8に表したように、光源部30(レーザ素子部30a)は、半導体発光素子30aLと、波長制御部30aCと、を有する。後述するように、半導体発光素子30aLは、例えば、複数の量子井戸のサブバンドにおける電子のエネルギー緩和により発光光を放射する。波長制御部30aCは、例えば、発光光の波長を調整して第1光L1と、第2光L2と、を生成する。
Hereinafter, an example of the light source unit 30 applicable to the embodiment will be described.
FIG. 8 is a schematic view illustrating a part of the gas analyzer according to the embodiment.
As illustrated in FIG. 8, the light source unit 30 (laser element unit 30a) includes a semiconductor light emitting element 30aL and a wavelength control unit 30aC. As will be described later, the semiconductor light emitting element 30aL emits emitted light by energy relaxation of electrons in subbands of a plurality of quantum wells, for example. For example, the wavelength control unit 30aC adjusts the wavelength of the emitted light to generate the first light L1 and the second light L2.

例えば、波長制御部30aCは、第1調整機構を含む。第1調整機構は、半導体発光素子30aLから出射する赤外線レーザ光の波長を、試料気体50に含まれる複数のガスのうちの一種類のガスの吸収スペクトル内にシフトする。波長制御部30aCは、第2調整機構をさらに含んでも良い。第2調整機構は、例えば、一種類のガスの吸収スペクトル内において波長をシフトさせて波長を調整する。   For example, the wavelength control unit 30aC includes a first adjustment mechanism. The first adjustment mechanism shifts the wavelength of the infrared laser light emitted from the semiconductor light emitting element 30aL into the absorption spectrum of one kind of gas among the plurality of gases included in the sample gas 50. The wavelength control unit 30aC may further include a second adjustment mechanism. For example, the second adjustment mechanism adjusts the wavelength by shifting the wavelength in the absorption spectrum of one kind of gas.

例えば、第1調整機構は、回折格子71を含む。回折格子71は、半導体発光素子30aLの光軸31Lxと交差するように設けられる。回折格子71は、外部共振器を形成する。試料気体50に含まれる複数の物質のそれぞれの吸収スペクトルに応じて、赤外線レーザ光の回折格子71への入射角を変化させる。入射角は、例えば、角度β1〜β4などに変更される。これにより、赤外線レーザ光の波長を変化させる。   For example, the first adjustment mechanism includes a diffraction grating 71. The diffraction grating 71 is provided so as to intersect with the optical axis 31Lx of the semiconductor light emitting element 30aL. The diffraction grating 71 forms an external resonator. The incident angle of the infrared laser light to the diffraction grating 71 is changed according to the absorption spectra of the plurality of substances contained in the sample gas 50. The incident angle is changed to, for example, angles β1 to β4. Thereby, the wavelength of infrared laser light is changed.

例えば、ステッピングモータ99と、駆動制御部98と、が設けられる。駆動制御部98は、ステッピングモータ99を制御(駆動)する。ステッピングモータ99及び駆動制御部98により、回折格子71は、光軸31Lxと交差する軸を中心に回転制御される。   For example, a stepping motor 99 and a drive control unit 98 are provided. The drive control unit 98 controls (drives) the stepping motor 99. The diffraction grating 71 is rotationally controlled by the stepping motor 99 and the drive control unit 98 around an axis that intersects the optical axis 31Lx.

半導体発光素子30aLの回折格子71の側の端面には、反射防止コート膜ARを設けることが好ましい。部分反射コート膜PR(Pertial Reflection)を設けても良い。部分反射コート膜PRと反射防止コート膜ARとの間に半導体発光素子30aLが配置される。部分反射コート膜PRと回折格子71との間において、外部共振器が形成される。   It is preferable to provide an antireflection coating film AR on the end face of the semiconductor light emitting element 30aL on the diffraction grating 71 side. A partially reflective coating film PR (Perfect Reflection) may be provided. The semiconductor light emitting element 30aL is disposed between the partial reflection coating film PR and the antireflection coating film AR. An external resonator is formed between the partially reflective coating film PR and the diffraction grating 71.

実施形態において、第2調整機構によってさらに波長を精度良く調整してもよい。例えば、第2調整機構として、駆動部30b(図1参照)を用いることができる。駆動部30bは、半導体発光素子30aLの動作電流値及びデューティの少なくともいずれかを変更する。第2調整機構として、第2制御部90を用いても良い。第2制御部90は、例えば、半導体発光素子30aLの温度を変更する。第2制御部90として、例えば、ペルチェ素子などが用いられる。第2調整機構として、例えば、応力生成素子などを用いても良い。応力生成素子は、外部共振器長を変化させる。応力生成素子として、例えば、ピエゾ素子などを用いることができる。   In the embodiment, the wavelength may be further accurately adjusted by the second adjustment mechanism. For example, the drive part 30b (refer FIG. 1) can be used as a 2nd adjustment mechanism. The drive unit 30b changes at least one of the operating current value and the duty of the semiconductor light emitting element 30aL. The second control unit 90 may be used as the second adjustment mechanism. For example, the second control unit 90 changes the temperature of the semiconductor light emitting element 30aL. For example, a Peltier element or the like is used as the second control unit 90. For example, a stress generating element may be used as the second adjustment mechanism. The stress generating element changes the external resonator length. As the stress generating element, for example, a piezo element or the like can be used.

図9は、実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。
図9は、レーザ素子部30aの別の例を示している。
この例においては、第1調整機構として、回折格子71aが用いられる。回折格子71aは、半導体発光素子30aLの光軸31Lxに対して所定の入射角γで交差するXY面内で移動する。回折格子71aは、例えば、ステッピングモータ99及び駆動制御部98により、移動する。回折格子71aと、半導体発光素子30aLの部分反射コート膜PRと、により、外部共振器(EC)が形成される。部分反射コート膜PRから放出された測定光30Lは、セル部20に入射する。
FIG. 9 is a schematic view illustrating a part of the gas analyzer according to the embodiment.
FIG. 9 shows another example of the laser element unit 30a.
In this example, a diffraction grating 71a is used as the first adjustment mechanism. The diffraction grating 71a moves in an XY plane that intersects the optical axis 31Lx of the semiconductor light emitting element 30aL at a predetermined incident angle γ. The diffraction grating 71 a is moved by, for example, the stepping motor 99 and the drive control unit 98. An external resonator (EC) is formed by the diffraction grating 71a and the partially reflective coating film PR of the semiconductor light emitting element 30aL. The measurement light 30 </ b> L emitted from the partial reflection coating film PR enters the cell unit 20.

図10(a)及び図10(b)は、実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。
これらの図は、回折格子71aの例を示す模式的平面図である。
図10(a)及び図10(b)に例示したように、回折格子71は、複数の領域を有する。複数の領域において、格子のピッチが異なる。
FIG. 10A and FIG. 10B are schematic views illustrating a part of the gas analyzer according to the embodiment.
These drawings are schematic plan views showing examples of the diffraction grating 71a.
As illustrated in FIGS. 10A and 10B, the diffraction grating 71 has a plurality of regions. In a plurality of regions, the pitch of the grating is different.

図10(a)に示した例においては、格子のピッチが、X方向に沿って異なる。異なるピッチを有する複数の領域が設けられる。共振波長は、領域rg2>領域rg1>領域rg3である。例えば、X方向に移動することにより、波長を調整できる。   In the example shown in FIG. 10A, the pitch of the grating is different along the X direction. A plurality of regions having different pitches are provided. The resonance wavelength is region rg2> region rg1> region rg3. For example, the wavelength can be adjusted by moving in the X direction.

図10(b)に示した例において、共振波長は、領域rg5>領域rg6>領域rg7>領域rg4である。例えば、図10(b)に例示された矢印方向SDに沿って回折格子71aを移動させる。これにより、波長を調整できる。回折格子71aの断面形状は、非対称でもよい。   In the example shown in FIG. 10B, the resonance wavelengths are region rg5> region rg6> region rg7> region rg4. For example, the diffraction grating 71a is moved along the arrow direction SD illustrated in FIG. Thereby, a wavelength can be adjusted. The cross-sectional shape of the diffraction grating 71a may be asymmetric.

図11(a)〜図11(c)は、実施形態に係るガス分析装置の一部を例示する模式図である。
図11(a)は、模式的斜視図である。図11(b)は、図11(a)のA1−A2線断面図である。図11(c)は、光源部30の動作を例示する模式図である。
この例では、光源部30として、半導体発光素子30aLが用いられる。半導体発光素子30aLとして、レーザが用いられる。この例では、量子カスケードレーザが用いられる。
FIG. 11A to FIG. 11C are schematic views illustrating a part of the gas analyzer according to the embodiment.
FIG. 11A is a schematic perspective view. FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line A1-A2 of FIG. FIG. 11C is a schematic view illustrating the operation of the light source unit 30.
In this example, a semiconductor light emitting element 30 aL is used as the light source unit 30. A laser is used as the semiconductor light emitting element 30aL. In this example, a quantum cascade laser is used.

図11(a)に表したように、半導体発光素子30aLは、基板35と、積層体31と、第1電極34aと、第2電極34bと、誘電体層32(第1誘電体層)と、絶縁層33(第2誘電体層)と、を含む。   As shown in FIG. 11A, the semiconductor light emitting element 30aL includes a substrate 35, a stacked body 31, a first electrode 34a, a second electrode 34b, a dielectric layer 32 (first dielectric layer), and And an insulating layer 33 (second dielectric layer).

第1電極34aと、第2電極34bと、の間に基板35が設けられる。基板35は、第1部分35aと、第2部分35bと、第3部分35cと、を含む。これらの部分は、1つの面内に配置される。この面は、第1電極34aから第2電極34bに向かう方向に対して交差する(例えば平行)である。第1部分35aと第2部分35bとの間に、第3部分35cが配置される。   A substrate 35 is provided between the first electrode 34a and the second electrode 34b. The substrate 35 includes a first portion 35a, a second portion 35b, and a third portion 35c. These parts are arranged in one plane. This plane intersects (for example, parallel) with respect to the direction from the first electrode 34a to the second electrode 34b. A third portion 35c is disposed between the first portion 35a and the second portion 35b.

第3部分35cと第1電極34aとの間に積層体31が設けられる。第1部分35aと第1電極34aとの間、及び、第2部分35bと第1電極34aとの間に、誘電体層32が設けられる。誘電体層32と第1電極34aとの間に絶縁層33が設けられる。   The stacked body 31 is provided between the third portion 35c and the first electrode 34a. The dielectric layer 32 is provided between the first portion 35a and the first electrode 34a and between the second portion 35b and the first electrode 34a. An insulating layer 33 is provided between the dielectric layer 32 and the first electrode 34a.

積層体31は、ストライプの形状を有している。積層体31は、リッジ導波路RGとして機能する。リッジ導波路RGの2つの端面がミラー面となる。積層体31において放出された光31Lは、端面(光出射面)から出射する。光31Lは、赤外線レーザ光である。光31Lの光軸31Lxは、リッジ導波路RGの延在方向に沿う。   The stacked body 31 has a stripe shape. The stacked body 31 functions as a ridge waveguide RG. The two end surfaces of the ridge waveguide RG become mirror surfaces. The light 31L emitted from the stacked body 31 is emitted from the end face (light emission surface). The light 31L is an infrared laser beam. The optical axis 31Lx of the light 31L is along the extending direction of the ridge waveguide RG.

図11(b)に表したように、積層体31は、例えば、第1クラッド層31aと、第1ガイド層31bと、活性層31cと、第2ガイド層31dと、第2クラッド層31eと、を含む。これらの層は、基板35から第1電極34aに向かう方向に沿って、この順で並ぶ。第1クラッド層31aの屈折率及び第2クラッド層31eの屈折率のそれぞれは、第1ガイド層31bの屈折率、活性層31cの屈折率、及び、第2ガイド層31dの屈折率のそれぞれよりも低い。活性層31cで生じた光31Lは、積層体31内に閉じ込められる。第1ガイド層31bと第1クラッド層31aとを合わせて、クラッド層と呼ぶ場合がある。第2ガイド層31dと第2クラッド層31eとを合わせて、クラッド層と呼ぶ場合がある。   As illustrated in FIG. 11B, the stacked body 31 includes, for example, a first cladding layer 31a, a first guide layer 31b, an active layer 31c, a second guide layer 31d, and a second cladding layer 31e. ,including. These layers are arranged in this order along the direction from the substrate 35 toward the first electrode 34a. Each of the refractive index of the first cladding layer 31a and the refractive index of the second cladding layer 31e is based on the refractive index of the first guide layer 31b, the refractive index of the active layer 31c, and the refractive index of the second guide layer 31d. Is also low. The light 31L generated in the active layer 31c is confined in the stacked body 31. The first guide layer 31b and the first cladding layer 31a may be collectively referred to as a cladding layer. The second guide layer 31d and the second cladding layer 31e may be collectively referred to as a cladding layer.

積層体31は、光軸31Lxに対して垂直な第1側面31sa及び第2側面31sbを有する。第1側面31saと第2側面31sbとの間の距離31w(幅)は、例えば5μm以上20μm以下である。これにより、例えば、水平横方向モードの制御が容易となり、出力の向上が容易になる。距離31wが過度に長いと、水平横方向モードにおいて高次モードを生じ易くなり、出力を高めにくい。   The stacked body 31 has a first side surface 31sa and a second side surface 31sb that are perpendicular to the optical axis 31Lx. A distance 31w (width) between the first side surface 31sa and the second side surface 31sb is, for example, not less than 5 μm and not more than 20 μm. Thereby, for example, the control in the horizontal / horizontal mode is facilitated, and the output is easily improved. If the distance 31w is excessively long, a high-order mode is likely to occur in the horizontal and transverse mode, and the output is difficult to increase.

誘電体層32の屈折率は、活性層31cの屈折率よりも低い。これにより、誘電体層32により、光軸31Lxに沿ってリッジ導波路RGが形成される。   The refractive index of the dielectric layer 32 is lower than the refractive index of the active layer 31c. Thereby, the ridge waveguide RG is formed by the dielectric layer 32 along the optical axis 31Lx.

図11(c)に表したように、活性層31cは、例えば、カスケード構造を有する、カスケード構造においては、例えば、第1領域r1と、第2領域r2と、が交互に積層される。単位構造r3は、第1領域r1及び第2領域r2を含む。複数の単位構造r3が設けられる。   As shown in FIG. 11C, the active layer 31c has, for example, a cascade structure. In the cascade structure, for example, the first regions r1 and the second regions r2 are alternately stacked. The unit structure r3 includes a first region r1 and a second region r2. A plurality of unit structures r3 are provided.

例えば、第1領域r1には、第1障壁層BL1と、第1量子井戸層WL1と、が設けられる。第2領域r2には、第2障壁層BL2が設けられる。例えば、別の第1領域r1aには、第3障壁層BL3と、第2量子井戸層WL2と、が設けられる。別の第2領域r2aに、第4障壁層BL4が設けられる。   For example, a first barrier layer BL1 and a first quantum well layer WL1 are provided in the first region r1. A second barrier layer BL2 is provided in the second region r2. For example, the third barrier layer BL3 and the second quantum well layer WL2 are provided in another first region r1a. The fourth barrier layer BL4 is provided in another second region r2a.

第1領域r1においては、第1量子井戸層WL1のサブバンド間光学遷移が生じる。これにより、例えば、3μm以上18μm以下の波長の光31Laが放出される。   In the first region r1, an intersubband optical transition of the first quantum well layer WL1 occurs. Thereby, for example, light 31La having a wavelength of 3 μm or more and 18 μm or less is emitted.

第2領域r2においては、第1領域r1から注入されたキャリアc1(例えば電子)のエネルギーは、緩和可能である。   In the second region r2, the energy of carriers c1 (for example, electrons) injected from the first region r1 can be relaxed.

量子井戸層(例えば第1量子井戸層WL1)において、井戸幅WLtは、例えば、5nm以下である。井戸幅WLtがこのように狭いとき、エネルギー準位が離散して、例えば、第1サブバンドWLa(高準位Lu)及び第2サブバンドWLb(低準位Ll)などを生じる。第1障壁層BL1から注入されたキャリアc1は、第1量子井戸層WL1に効果的に閉じ込められる。   In the quantum well layer (for example, the first quantum well layer WL1), the well width WLt is, for example, 5 nm or less. When the well width WLt is so narrow, the energy levels are discrete, and for example, the first subband WLa (high level Lu) and the second subband WLb (low level Ll) are generated. Carriers c1 injected from the first barrier layer BL1 are effectively confined in the first quantum well layer WL1.

高準位Luから低準位Llへキャリアc1が遷移するときに、エネルギー差(高準位Luと低準位Llとの差)に対応する光31Laが放出される。すなわち、光学遷移が生じる。   When the carrier c1 transitions from the high level Lu to the low level Ll, light 31La corresponding to the energy difference (difference between the high level Lu and the low level Ll) is emitted. That is, an optical transition occurs.

同様に、別の第1領域r1aの第2量子井戸層WL2において、光31Lbが放出される。   Similarly, light 31Lb is emitted from the second quantum well layer WL2 in another first region r1a.

実施形態において量子井戸層は、波動関数が重なり合う複数の井戸を含んでも良い。複数の量子井戸層のそれぞれの高準位Luが、互いに同じでも良い。複数の量子井戸層のそれぞれの低準位Llが、互いに同じでも良い。   In the embodiment, the quantum well layer may include a plurality of wells with overlapping wave functions. The high levels Lu of the plurality of quantum well layers may be the same. The low levels Ll of the plurality of quantum well layers may be the same as each other.

例えば、サブバンド間光学遷移は、伝導帯及び価電子帯のいずれかにおいて生じる。例えば、pn接合によるホールと電子との再結合は必要ではない。例えば、ホール及び電子のいずれかのキャリアc1により光学遷移が生じて、光が放出される。   For example, the intersubband optical transition occurs in either the conduction band or the valence band. For example, recombination of holes and electrons by a pn junction is not necessary. For example, an optical transition is caused by either the hole or electron carrier c1, and light is emitted.

活性層31cにおいて、例えば、第1電極34aと、第2電極34bと、の間に印加される電圧により、障壁層(例えば第1障壁層BL1)を介して、キャリアc1(例えば電子)が量子井戸層(例えば第1量子井戸層WL1)へ注入される。これにより、サブバンド間光学遷移を生じる。   In the active layer 31c, for example, the voltage applied between the first electrode 34a and the second electrode 34b causes the carrier c1 (for example, electrons) to be quantum via the barrier layer (for example, the first barrier layer BL1). Implanted into the well layer (for example, the first quantum well layer WL1). This causes an intersubband optical transition.

第2領域r2は、例えば、複数のサブバンドを有する。サブバンドは、例えば、ミニバンドである。サブバンドにおけるエネルギー差は、小さい。サブバンドにおいて、連続エネルギーバンドに近いことが好ましい。この結果、キャリアc1(電子)のエネルギーが緩和される。   The second region r2 has, for example, a plurality of subbands. The subband is, for example, a miniband. The energy difference in the subband is small. The subband is preferably close to a continuous energy band. As a result, the energy of the carrier c1 (electrons) is relaxed.

第2領域r2では、例えば、光(例えば3μm以上18μm以下の波長の赤外線)は、実質的に放出されない。第1領域r1の低準位Llのキャリアc1(電子)は、第2障壁層BL2を通過して、第2領域r2へ注入され、緩和される。キャリアc1は、カスケード接続された別の第1領域r1aへ注入される。この第1領域r1aにおいて、光学遷移が生じる。   In the second region r2, for example, light (for example, infrared rays having a wavelength of 3 μm to 18 μm) is not substantially emitted. The carriers c1 (electrons) of the low level L1 in the first region r1 pass through the second barrier layer BL2 and are injected into the second region r2 and relaxed. The carrier c1 is injected into another first region r1a that is cascade-connected. An optical transition occurs in this first region r1a.

カスケード構造では、複数の単位構造r3のそれぞれにおいて光学遷移が生じる。これにより、活性層31cの全体において、高い光出力を得ることが容易になる。   In the cascade structure, an optical transition occurs in each of the plurality of unit structures r3. This makes it easy to obtain a high light output in the entire active layer 31c.

このように、光源部30は、半導体発光素子30aLを含む。半導体発光素子30aLは、複数の量子井戸(例えば、第1量子井戸層WL1及び第2量子井戸層WL2など)のサブバンドにおける電子のエネルギー緩和により、測定光30Lを放射する。   As described above, the light source unit 30 includes the semiconductor light emitting element 30aL. The semiconductor light emitting device 30aL emits the measurement light 30L by energy relaxation of electrons in subbands of a plurality of quantum wells (for example, the first quantum well layer WL1 and the second quantum well layer WL2).

量子井戸層(例えば第1量子井戸層WL1及び第2量子井戸層WL2など)には、例えば、GaAsが用いられる。例えば、障壁層(例えば、第1〜第4障壁層BL1〜BL4など)には、例えば、AlGa1−xAs(0<x<1)が用いられる。このとき、例えば、基板35としてGaAsを用いると、量子井戸層及び障壁層において、良好な格子整合が得られる。For example, GaAs is used for the quantum well layers (for example, the first quantum well layer WL1 and the second quantum well layer WL2). For example, Al x Ga 1-x As (0 <x <1) is used for the barrier layer (for example, the first to fourth barrier layers BL1 to BL4, etc.), for example. At this time, for example, when GaAs is used as the substrate 35, good lattice matching is obtained in the quantum well layer and the barrier layer.

第1クラッド層31a及び第2クラッド層31eは、例えば、n形不純物として、Siを含む。これらの層における不純物濃度は、例えば、1×1018cm−3以上1×1020cm−3以下(例えば、約6×1018cm−3)である。これらの層のそれぞれの厚さは、例えば、0.5μm以上2μm以下(例えば約1μm)である。The first cladding layer 31a and the second cladding layer 31e include, for example, Si as an n-type impurity. The impurity concentration in these layers is, for example, 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less (for example, about 6 × 10 18 cm −3 ). The thickness of each of these layers is, for example, not less than 0.5 μm and not more than 2 μm (for example, about 1 μm).

第1ガイド層31b及び第2ガイド層31dは、例えば、n形不純物として、Siを含む。これらの層における不純物濃度は、例えば1×1016cm−3以上1×1017cm−3以下(例えば、約4×1016cm−3)である。これらの層のそれぞれの厚さは、例えば2μm以上5μm以下(例えば、3.5μm)である。The first guide layer 31b and the second guide layer 31d include, for example, Si as an n-type impurity. The impurity concentration in these layers is, for example, 1 × 10 16 cm −3 or more and 1 × 10 17 cm −3 or less (for example, about 4 × 10 16 cm −3 ). The thickness of each of these layers is, for example, 2 μm or more and 5 μm or less (for example, 3.5 μm).

距離31w(積層体31の幅、すなわち、活性層31cの幅)は、例えば、5μm以上20μm以下(例えば、約14μm)である。   The distance 31w (the width of the stacked body 31, that is, the width of the active layer 31c) is, for example, 5 μm or more and 20 μm or less (for example, about 14 μm).

リッジ導波路RGの長さは、例えば、1mm以上5mm以下(例えば約3mm)である。半導体発光素子30aLは、例えば、10V以下の動作電圧で動作する。消費電流は、炭酸ガスレーザ装置などに比べて低い。これにより、低消費電力の動作が可能である。   The length of the ridge waveguide RG is, for example, 1 mm or more and 5 mm or less (for example, about 3 mm). The semiconductor light emitting element 30aL operates at an operating voltage of 10 V or less, for example. The current consumption is lower than that of a carbon dioxide laser device or the like. Thereby, operation with low power consumption is possible.

実施形態によれば、高精度のガス分析装置及びガス処理装置が提供できる。   According to the embodiment, a highly accurate gas analyzer and gas processing apparatus can be provided.

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。   In the present specification, “vertical” and “parallel” include not only strictly vertical and strictly parallel, but also include, for example, variations in the manufacturing process, and may be substantially vertical and substantially parallel. It ’s fine.

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、ガス分析装置に含まれるセル部、光源部、検出部、制御部、レーザ素子部、レーザ素子、第1調整部、第2調整部、レーザ駆動部、切り替え部、光学素子及びミラー、並びに、ガス処理装置に含まれる排気処理装置などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, a cell unit, a light source unit, a detection unit, a control unit, a laser element unit, a laser element, a first adjustment unit, a second adjustment unit, a laser drive unit, a switching unit, an optical element and a mirror included in the gas analyzer, and With respect to the specific configuration of each element such as the exhaust treatment device included in the gas treatment device, those skilled in the art can implement the present invention in the same manner by selecting appropriately from a known range, and the same effect can be obtained. As long as it is within the scope of the present invention.
Moreover, what combined any two or more elements of each specific example in the technically possible range is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.

本発明の実施の形態として上述したガス分析装置及びガス処理装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのガス分析装置及びガス処理装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。   All gas analyzers and gas processing apparatuses that can be implemented by those skilled in the art based on the gas analyzers and gas processing apparatuses described above as embodiments of the present invention also include the gist of the present invention. As long as it belongs to the scope of the present invention.

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。   In the scope of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention.

例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。   For example, those in which the person skilled in the art appropriately added, deleted, or changed the design of the above-described embodiments, or those in which the process was added, omitted, or changed the conditions are also included in the gist of the present invention. As long as it is provided, it is included in the scope of the present invention.

また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。   In addition, other functions and effects brought about by the aspects described in the present embodiment, which are apparent from the description of the present specification, or can be appropriately conceived by those skilled in the art, are naturally understood to be brought by the present invention. .

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

Claims (7)

サブバンド間遷移によるレーザ光を放出する量子カスケードレーザ素子と、外部共振器により前記レーザ光の波長を粗調整する第1調整部と、前記波長を微調整する第2調整部と、を有する光源部と、
フッ化物気体を含む試料気体が導入されるセル部と、
前記セル部に導入された前記フッ化物気体に吸収されたのち前記セル部から出射した前記レーザ光を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記レーザ光光強度に基づいて前記試料気体中に含まれる前記フッ化物気体の濃度を算出する制御部と、
を備え、
前記レーザ光の前記波長は、前記第1調整部によりフッ化物気体の吸収率のピーク波長の1つの±5%以内の粗調整波長領域をスイープされ、さらに第2調整部によりスイープ後の波長の±10nmの微調整波長領域で前記ピーク波長の1つにチューニングされ、
前記粗調整波長領域には、7.9μm、8.5μmおよび10.8μmのうちの少なくとも1つの波長が含まれる、ガス分析装置。
A light source comprising: a quantum cascade laser element that emits laser light by intersubband transition; a first adjustment unit that coarsely adjusts the wavelength of the laser light using an external resonator; and a second adjustment unit that finely adjusts the wavelength And
A cell part into which a sample gas containing fluoride gas is introduced;
A detection unit for detecting the laser beam emitted from the cell unit after being absorbed by the fluoride gas introduced into the cell unit;
A control unit that calculates the concentration of the fluoride gas contained in the sample gas based on the light intensity of the laser beam detected by the detection unit;
With
The wavelength of the laser light is swept by the first adjustment unit within a coarse adjustment wavelength region within ± 5% of the peak wavelength of the fluoride gas absorption rate, and is further swept by the second adjustment unit. Tuned to one of the peak wavelengths in a fine tuning wavelength region of ± 10 nm,
The gas analysis apparatus , wherein the coarse adjustment wavelength region includes at least one wavelength of 7.9 μm, 8.5 μm, and 10.8 μm .
前記光源部は、前記粗調整波長領域が異なる複数のレーザ光を放出する請求項1記載のガス分析装置。The gas analyzer according to claim 1, wherein the light source unit emits a plurality of laser beams having different rough adjustment wavelength regions. 前記フッ化物気体の前記ピーク波長の1つに対応する前記粗調整波長領域には、前記フッ化物気体の前記吸収率の波長に対する傾きと、組成の異なるフッ化物気体の吸収率の波長に対する傾きとが逆極性となる波長領域が含まれる、請求項1または2に記載のガス分析装置。In the coarse adjustment wavelength region corresponding to one of the peak wavelengths of the fluoride gas, a slope with respect to the wavelength of the absorptivity of the fluoride gas, and a slope with respect to a wavelength of the absorptivity of fluoride gases having different compositions The gas analyzer according to claim 1, wherein a wavelength region having a reverse polarity is included. 前記第1調整部は、前記量子カスケードレーザ素子と共に前記外部共振器を形成する回折格子を含み、
前記第2調整部は、前記量子カスケードレーザ素子の温度または電流を調整するレーザ駆動部を含む、請求項1〜3のいずれか1つに記載のガス分析装置。
The first adjustment unit includes a diffraction grating that forms the external resonator together with the quantum cascade laser element,
The gas analyzer according to claim 1, wherein the second adjustment unit includes a laser driving unit that adjusts a temperature or a current of the quantum cascade laser element.
前記フッ化物気体は、CF、C、C、C、CHF、NF及びSFの少なくともいずれかを含む請求項1〜4のいずれか1つに記載のガス分析装置。 The fluoride gas, CF 4, C 2 F 6 , C 3 F 8, C 4 F 8, CHF 3, according to any one of claims 1 to 4 comprising at least one of NF 3 and SF 6 Gas analyzer. 前記試料気体中における前記フッ化物気体の濃度は、500ppm以下である請求項1〜5のいずれか1つに記載のガス分析装置。 The gas analyzer according to claim 1, wherein a concentration of the fluoride gas in the sample gas is 500 ppm or less. 請求項1〜6のいずれか1つに記載のガス分析装置と、
前記試料気体を前記ガス分析装置に向けて排出する排気処理装置と、
を備えたガス処理装置。
A gas analyzer according to any one of claims 1 to 6 ;
An exhaust treatment device for discharging the sample gas toward the gas analyzer;
A gas processing apparatus comprising:
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