JP6248851B2 - 流体試料測定装置及び流体試料測定システム - Google Patents
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Description
このラマン分光測定装置は、励起光を発するレーザ光源13、レーザ光源13から発せられた励起光を配管12の側壁面に設けられた窓部15の方向に反射するミラー14、配管12の側壁面に配置された励起光除去部材16、配管12の内部の測定点Mにおける試料からのラマン散乱光のうち窓部15から出射した光を受光する受光光学系17、及び該受光光学系17により受光された光を検出する検出器18を備えている。受光光学系17は、第1集光レンズ17a及び第2集光レンズ17bから構成されている。測定点Mは第1集光レンズ17aの焦点に位置しており、該第1集光レンズ17aは、窓部15から出射した測定点Mからの光を受光して平行光に変換する。検出器18の受光面は第2集光レンズ17bの焦点に位置しており、該第2集光レンズ17bは第1集光レンズ17aによって平行光に変換された測定点Mからの光を検出器18の受光面に集光する。
a) 内部を流体試料が流通する筒状部と、
b) 前記筒状部の側壁面に設けられ、該筒状部の内部と外部の圧力差に応じた負荷がかかる領域の厚さが7.8mm〜25mmである石英ガラスからなる窓部材と、
c) 励起光が照射される前記筒状部の内部の点であって、前記窓部から6mm〜45mm離れた測定点において流体試料から前記励起光の光路の上流側に向かう測定光を、前記窓部を通じて受光し検出器の受光面上に集光する受光光学系と、
d) 前記集光された光を検出する検出器と、
を備えることを特徴とする。
本発明に係る流体試料測定装置は、後述するように、本発明者が、測定光の検出強度を大きくしつつ、窓部からの散乱光の強度を測定光の強度よりも小さくする方法を検討した結果に基づく構成を有しており、S/N比が高い測定データを得ることができる。また、後述するように、本発明に係る流体試料測定装置はJIS規格に定められた圧力容器の要件を満たすように構成されているため、高圧ガスを減圧処理することなく高圧のままで測定することができる。
a) 前記流体試料に含まれることが想定される1乃至複数の含有物質と、前記励起光の光路上あるいは前記測定光の光路上に存在することが想定される1乃至複数の妨害物質のそれぞれについて、該物質から発せられる波長ごとの光の強度に関する参照データが保存された記憶部と、
b) 前記含有物質及び前記妨害物質の参照データに対してそれぞれ異なる係数を乗じて加算することにより近似データを作成する近似データ生成部と、
c) 前記近似データが前記測定データを再現するように前記係数を決定する係数決定部と、
を備えることを特徴とする。
d) 前記係数決定部が決定した係数のうち、前記含有物質に関する係数から該含有物質の定量値を求める定量値算出部
を備えることが望ましい。これにより、測定により得られたデータを含有物質と妨害物質のデータに分離すると同時に流体試料中の含有物質を定量することができる。
図1に示した従来のラマン分光測定装置において、測定点Mを窓部に近づけ、第1集光レンズの開口数を大きくすると、第1集光レンズの焦点に位置する測定点Mからのラマン散乱光をより多く受光光学系に導入することができ、信号強度を高めることができる。しかし、測定点Mが窓部に近すぎると、窓部で発生した散乱光のうち受光光学系を通して検出器の受光面に到達する光量が増加し、窓部から検出器に到達する散乱光の強度が大きくなり、S/N比が悪化する。
そこで、本発明者は、流体試料からの測定光を多く取り込みつつ、窓部から検出器に取り込まれる散乱光の量を抑える方法を検討した。
また、測定点Mから窓部までの距離K(=Dn)、窓部の厚さT、及びレンズの焦点距離f(=75mm)にはK+T<fの条件がある。さらに、励起光を窓部の方向に反射させるための部材などを配置するために少なくとも5mmは必要である、即ちK+T≦70mmを満たす必要があることを考慮して、上式(27)からK, Tの上限値を求めると、K(=Dn)の上限値は45mm、Tの上限値は25mmとなる。このとき、面積Aは13.5 cm2となる。
本発明に係る流体試料測定装置は、以上の検討結果から得られた。
上記実施例では、気体試料からのラマン散乱光を測定するために用いる装置について説明したが、液体試料からの蛍光を測定する場合にも用いることもできる。
12…配管
13…レーザ光源
14…ミラー
15…窓部
16…励起光除去部材
17…受光光学系
17a…第1集光レンズ
17b…第2集光レンズ
17c…合成レンズ
18…検出器
40…ラマン分光測定データ処理装置
41…記憶部
42…測定実行部
43…近似データ生成部
44…係数決定部
45…定量値算出部
50…表示部
60…入力部
Claims (5)
- a) 内部を流体試料が流通する筒状部と、
b) 前記筒状部の側壁面に設けられ、該筒状部の内部と外部の圧力差に応じた負荷がかかる領域の厚さが7.8mm〜25mmである石英ガラスからなる窓部材と、
c) 励起光が照射される前記筒状部の内部の点であって、前記窓部から6mm〜45mm離れた測定点において流体試料から前記励起光の光路の上流側に向かう測定光を、前記窓部を通じて受光し検出器の受光面上に集光する受光光学系と、
d) 前記集光された光を検出する検出器と、
を備えることを特徴とする流体試料測定装置。 - 前記負荷がかかる領域の面積が1.6cm2〜13.5cm2であることを特徴とする請求項1に記載の流体試料測定装置。
- 前記流体試料が気体であり、その圧力が大気圧以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の流体試料測定装置。
- 請求項1から3のいずれかに記載の流体試料測定装置と、
励起光が照射された流体試料からの光を波長分離して検出することにより得られた測定データを処理する装置であって、
d) 前記流体試料に含まれることが想定される1乃至複数の含有物質と、前記励起光の光路上あるいは前記測定光の光路上に存在することが想定される1乃至複数の妨害物質のそれぞれについて、該物質から発せられる波長ごとの光の強度に関する参照データが保存された記憶部と、
e) 前記含有物質及び前記妨害物質の参照データに対してそれぞれ異なる係数を乗じて加算することにより近似データを作成する近似データ生成部と、
f) 前記近似データが前記測定データを再現するように前記係数を決定する係数決定部と、
を備える流体試料測定データ処理装置と
を有する流体試料測定システム。 - 前記含有物質に関する参照データが、該物質の定量値と対応付けられており、
d) 前記係数決定部が決定した係数のうち、前記含有物質に関する係数から該含有物質の定量値を求める定量値算出部
を備えることを特徴とする請求項4に記載の流体試料測定システム。
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