JP6283291B2 - Gas analyzer and gas cell - 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セルに関する。   Embodiments described herein relate generally to a gas analyzer and a gas cell.

ガスセルを用いたガス分析装置が、呼気診断、環境測定、及び、排気分析などの種々の用途に用いられる。高精度の分析が求められている。   Gas analyzers using gas cells are used for various purposes such as breath diagnosis, environmental measurement, and exhaust analysis. A highly accurate analysis is required.

特開2010−243269号公報JP 2010-243269 A

本発明の実施形態は、高精度のガス分析装置及びガスセルを提供する。   Embodiments of the present invention provide a highly accurate gas analyzer and gas cell.

本発明の実施形態によれば、ガス分析装置は、ガスセルと、光源部と、検出部と、第1反射部と、第2反射部と、を含む。前記ガスセルは、試料気体が導入される空間を含む。前記光源部は、前記空間に導入された前記試料気体に測定光を入射する。前記検出部は、前記空間から出射した前記測定光を検出する。前記第1反射部の前記第2反射部に対向する面、及び、前記第2反射部の前記第1反射部に対向する面は、前記第1反射部から前記第2反射部に向かう方向を軸とした周りで連続的な凹状である。前記空間は、前記第1反射部と前記第2反射部との間に配置される。前記第1状態において前記空間に入射して前記空間から出射するまでの前記測定光の第1光路長は、前記第2状態において前記空間に入射して前記空間から出射するまでの前記測定光の第2光路長とは異なる。前記第1状態における前記測定光の波長は、前記第2状態における前記測定光の波長とは異なる。
本発明の別の実施形態によれば、ガスセルは、試料気体が導入される空間を含む容器と、光反射性の第1反射領域と光透過性の第1透過領域とを含む第1反射部と、光反射性の第2反射領域と光透過性の第2透過領域とを含む第2反射部と、を含む。前記第1反射部の前記第2反射部に対向する面、及び、前記第2反射部の前記第1反射部に対向する面は、前記第1反射部から前記第2反射部に向かう方向を軸とした周りで連続的な凹状である。前記空間は、前記第1反射部と前記第2反射部との間に配置される。測定光が、前記第1透過領域から前記空間に入射し、前記第1反射領域と前記第2反射領域とで反射し、前記第2透過領域から出射する。第1状態における前記第2透過領域の前記第1透過領域に対する相対的な位置が、第2状態における前記第2透過領域の前記第1透過領域に対する相対的な位置とは異なる。前記第1状態において前記第1透過領域に入射して前記第2透過領域から出射するまでの前記測定光の第1光路長は、前記第2状態において前記第1透過領域に入射して前記第2透過領域から出射するまでの前記測定光の第2光路長とは異なる。
According to the embodiment of the present invention, the gas analyzer includes a gas cell, a light source unit, a detection unit, a first reflection unit, and a second reflection unit. The gas cell includes a space into which a sample gas is introduced. The light source unit makes measurement light incident on the sample gas introduced into the space. The detection unit detects the measurement light emitted from the space. The surface of the first reflecting portion that faces the second reflecting portion and the surface of the second reflecting portion that faces the first reflecting portion are in a direction from the first reflecting portion toward the second reflecting portion. Concave and continuous around the axis. The space is disposed between the first reflecting portion and the second reflecting portion. The first optical path length of the measurement light until it enters the space in the first state and exits from the space is the length of the measurement light that enters the space and exits from the space in the second state. Different from the second optical path length. The wavelength of the measurement light in the first state is different from the wavelength of the measurement light in the second state.
According to another embodiment of the present invention, the gas cell includes a container including a space into which the sample gas is introduced, a first reflective portion including a light reflective first reflective region and a light transmissive first transparent region. And a second reflection part including a light reflective second reflective region and a light transmissive second transparent region. The surface of the first reflecting portion that faces the second reflecting portion and the surface of the second reflecting portion that faces the first reflecting portion are in a direction from the first reflecting portion toward the second reflecting portion. Concave and continuous around the axis. The space is disposed between the first reflecting portion and the second reflecting portion. Measurement light enters the space from the first transmission region, is reflected by the first reflection region and the second reflection region, and exits from the second transmission region. The relative position of the second transmission region in the first state with respect to the first transmission region is different from the relative position of the second transmission region in the second state with respect to the first transmission region. The first optical path length of the measurement light from entering the first transmission region in the first state to exiting from the second transmission region is incident on the first transmission region in the second state and 2 is different from the second optical path length of the measurement light until it is emitted from the transmission region.

図1(a)及び図1(b)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。FIG. 1A and FIG. 1B are schematic views illustrating the gas analyzer according to the first embodiment. 図2(a)及び図2(b)は、第1の実施形態に係るガス分析装置の特性を例示する模式図である。FIG. 2A and FIG. 2B are schematic views illustrating characteristics of the gas analyzer according to the first embodiment. 図3(a)及び図3(b)は、第1の実施形態に係るガス分析装置の特性を例示する模式図である。FIG. 3A and FIG. 3B are schematic views illustrating characteristics of the gas analyzer according to the first embodiment. 図4(a)及び図4(b)は、第1の実施形態に係るガス分析装置の特性を例示する模式図である。FIG. 4A and FIG. 4B are schematic views illustrating characteristics of the gas analyzer according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る別のガス分析装置を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates another gas analyzer which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る別のガス分析装置を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates another gas analyzer which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る別のガス分析装置を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates another gas analyzer which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る別のガス分析装置を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates another gas analyzer which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る別のガス分析装置を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates another gas analyzer which concerns on 1st Embodiment. 第2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 2nd Embodiment. 第3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 3rd Embodiment. 図12(a)および図12(b)は、実施形態に係るガス分析装置の特性を例示する模式図である。FIG. 12A and FIG. 12B are schematic views illustrating characteristics of the gas analyzer according to the 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15(a)及び図15(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. 15A and FIG. 15B are schematic views illustrating a part of the gas analyzer according to the embodiment. 図16(a)〜図16(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. 16A to FIG. 16C 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(a)及び図1(b)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(a)に示すように、本実施形態に係るガス分析装置110は、ガスセル20と、光源部30と、検出部40と、演算部45と、回転駆動部53と、を含む。
(First embodiment)
FIG. 1A and FIG. 1B are schematic views illustrating the gas analyzer according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1A, the gas analyzer 110 according to the present embodiment includes a gas cell 20, a light source unit 30, a detection unit 40, a calculation unit 45, and a rotation drive unit 53.

ガスセル20には、試料気体50が導入される。ガスセル20は、容器23を含む。容器23により、空間23sが形成される。この空間23sに試料気体50が導入される。ガスセル20には、第1反射部21と、第2反射部22と、がさらに設けられている。試料気体50が導入される空間23sは、第1反射部21と第2反射部22との間に配置される。この例では、第1反射部21及び第2反射部22は、容器23の中に配置されている。実施形態において、第1反射部21及び第2反射部22は、容器23の外に配置されても良い。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。第1反射部21の第2反射部22に対向する面、及び、第2反射部22の第1反射部21に対向する面は、凹状である。これらの面のそれぞれは、例えば、球面または非球面である。第1反射部21及び第2反射部22は、ガスセル20に含まれても良く、ガスセル20とは別としても良い。   A sample gas 50 is introduced into the gas cell 20. The gas cell 20 includes a container 23. A space 23 s is formed by the container 23. The sample gas 50 is introduced into the space 23s. The gas cell 20 is further provided with a first reflecting portion 21 and a second reflecting portion 22. A space 23 s into which the sample gas 50 is introduced is disposed between the first reflecting portion 21 and the second reflecting portion 22. In this example, the first reflecting portion 21 and the second reflecting portion 22 are disposed in the container 23. In the embodiment, the first reflecting part 21 and the second reflecting part 22 may be disposed outside the container 23. At least a part of the space 23 s is disposed between the first reflecting part 21 and the second reflecting part 22. The surface of the first reflecting portion 21 that faces the second reflecting portion 22 and the surface of the second reflecting portion 22 that faces the first reflecting portion 21 are concave. Each of these surfaces is, for example, a spherical surface or an aspherical surface. The first reflecting portion 21 and the second reflecting portion 22 may be included in the gas cell 20 or may be separate from the gas cell 20.

光源部30は、空間23sに光(測定光30L)を入射させる。この例では、光源部30は、発光部30aと、駆動部30bと、を含む。駆動部30bは、発光部30aに電気的に接続される。駆動部30bは、発光部30aに、発光のための電力を供給する。後述するように、発光部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)などが用いられる。発光部30aの例については、後述する。   The light source unit 30 causes light (measurement light 30L) to enter the space 23s. In this example, the light source unit 30 includes a light emitting unit 30a and a driving unit 30b. The drive unit 30b is electrically connected to the light emitting unit 30a. The drive unit 30b supplies power for light emission to the light emitting unit 30a. As will be described later, for example, an external resonator (EC) type quantum cascade laser (QCL) is used as the light emitting unit 30a. An example of the light emitting unit 30a will be described later.

測定光30Lは、空間23sに試料気体50が導入された状態において、空間23sを通過する。測定光30Lの一部が、試料気体50に含まれる物質により吸収される。測定光30Lのうちの、試料気体50に含まれる物質に特有の波長の成分が吸収される。吸収の程度は、物質の濃度と光路長とに依存する。物質の例については、後述する。   The measurement light 30L passes through the space 23s in a state where the sample gas 50 is introduced into the space 23s. A part of the measurement light 30 </ b> L is absorbed by the substance contained in the sample gas 50. Of the measurement light 30L, a component having a wavelength specific to the substance contained in the sample gas 50 is absorbed. The degree of absorption depends on the concentration of the substance and the optical path length. Examples of substances will be described later.

検出部40は、空間23sに試料気体50が導入された状態において空間23sを通過した測定光30Lを検出する。検出部40は、空間23sを通過した光(測定光30L)の強度を検出する。検出部40には、例えば、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センサ素子(例えばMCT(HgCdTe))などが用いられる。   The detection unit 40 detects the measurement light 30L that has passed through the space 23s in a state where the sample gas 50 is introduced into the space 23s. The detection unit 40 detects the intensity of the light (measurement light 30L) that has passed through the space 23s. For the detection unit 40, for example, an element having sensitivity in the infrared region is used. For the detection unit 40, for example, a thermopile or a semiconductor sensor element (for example, MCT (HgCdTe)) is used.

検出部40は、試料気体50を透過した光の強度を測定する。この例では、測定された光の強度は、信号として、演算部45に入力される。この信号に基づいて、演算部45において、試料気体50に含まれる物質の分圧が算出される。物質の分圧に基づいて、物質の量(濃度)が求められる。試料気体50含まれる物質の濃度の算出の方法の例については、後述する。   The detection unit 40 measures the intensity of light transmitted through the sample gas 50. In this example, the measured light intensity is input to the calculation unit 45 as a signal. Based on this signal, the calculation unit 45 calculates the partial pressure of the substance contained in the sample gas 50. The amount (concentration) of the substance is determined based on the partial pressure of the substance. An example of a method for calculating the concentration of the substance contained in the sample gas 50 will be described later.

上述したように、物質の吸収の程度は、物質の濃度と光路長とに依存する。物質の濃度及び物質の吸収率(吸光度)によっては、光路長が短いと、物質の濃度の結果が不正確になる場合がある。実施形態においては、第1反射部21及び第2反射部22を用いて、測定光30Lを反射させて、光路長を長くする。   As described above, the degree of absorption of a substance depends on the concentration of the substance and the optical path length. Depending on the concentration of the substance and the absorption rate (absorbance) of the substance, if the optical path length is short, the result of the substance concentration may be inaccurate. In the embodiment, the first reflecting unit 21 and the second reflecting unit 22 are used to reflect the measurement light 30L to increase the optical path length.

ガスセル20は、例えば、マルチパスセルである。第1反射部21は、第1反射領域21aと、第1透過領域21bと、を含む。第2反射部22は、第2反射領域22aと、第2透過領域22bと、を含む。第1反射領域21a及び第2反射領域22aは、測定光30Lに対して反射性である。第1透過領域21b及び第2透過領域22bは、測定光30Lに対して透過性である。これらの透過領域は、例えば、反射部に設けられた孔の領域である。   The gas cell 20 is, for example, a multipass cell. The first reflection unit 21 includes a first reflection region 21a and a first transmission region 21b. The second reflection part 22 includes a second reflection region 22a and a second transmission region 22b. The first reflection region 21a and the second reflection region 22a are reflective to the measurement light 30L. The first transmission region 21b and the second transmission region 22b are transmissive to the measurement light 30L. These transmissive areas are, for example, areas of holes provided in the reflecting portion.

ガスセル20において、測定光30Lは、第1透過領域21bから入射する。入射した測定光30Lは、第2反射領域22aにおいて反射され、第1反射領域21aにおいて反射される。入射した測定光30Lは、第1反射部21と第2反射部22との間(空間23s)を繰り返して往復し、第2透過領域22bから出射する。入射した測定光30Lの空間23sの通過回数(パス数)は、第1透過領域21bと第2透過領域22bとの間の相対位置によって決まる。   In the gas cell 20, the measurement light 30L is incident from the first transmission region 21b. The incident measurement light 30L is reflected by the second reflection region 22a and reflected by the first reflection region 21a. The incident measurement light 30L repeatedly reciprocates between the first reflecting portion 21 and the second reflecting portion 22 (space 23s) and is emitted from the second transmitting region 22b. The number of passes (the number of passes) of the incident measurement light 30L through the space 23s is determined by the relative position between the first transmission region 21b and the second transmission region 22b.

入射した測定光30Lの光路長は、「第1反射部21と第2反射部22との距離」×パス数で算出される。例えば、第1反射部21と第2反射部22との距離が37cmであり、パス数が25である場合、光路長は、925cm(=37cm×25)である。   The optical path length of the incident measurement light 30L is calculated by “the distance between the first reflection unit 21 and the second reflection unit 22” × the number of passes. For example, when the distance between the first reflecting unit 21 and the second reflecting unit 22 is 37 cm and the number of passes is 25, the optical path length is 925 cm (= 37 cm × 25).

物質の種類に応じて、適正な検出感度が得られるように、光路長が設定されることが好ましい。例えば、光路長が過度に短いと、吸収が小さく、物質の濃度の算出が困難になる。光路長が過度に長いと、過度に吸収され、物質の濃度の算出が困難になる。このため、光路長が一定のガスセルを用いて複数の物質の濃度を検出しようとする参考例においては、物質の種類によっては、その物質に適した光路長ではない場合がある。この参考例では、複数の物質の濃度の算出が困難になる場合がある。   It is preferable that the optical path length is set so that appropriate detection sensitivity can be obtained according to the type of substance. For example, if the optical path length is excessively short, the absorption is small and the calculation of the concentration of the substance becomes difficult. If the optical path length is excessively long, it is excessively absorbed and it becomes difficult to calculate the concentration of the substance. For this reason, in a reference example in which the concentration of a plurality of substances is detected using a gas cell having a constant optical path length, the optical path length may not be suitable for the substance depending on the type of the substance. In this reference example, it may be difficult to calculate the concentrations of a plurality of substances.

実施形態においては、対象とする複数の物質のそれぞれに応じて、適正な光路長を用いる。1つのガスセルにおいて、複数の光路長を形成する。複数の物質のそれぞれについて、測定光の吸収の程度を適正にできる。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。   In the embodiment, an appropriate optical path length is used in accordance with each of a plurality of target substances. A plurality of optical path lengths are formed in one gas cell. The degree of absorption of measurement light can be made appropriate for each of a plurality of substances. Thereby, it is possible to obtain the concentration with high accuracy for each of the plurality of substances.

図1(b)に示すように、ガス分析装置110には、回転駆動部53が設けられる。回転駆動部53は、第1反射部21から第2反射部22に向かう方向を軸(回転軸53a)として、第2反射部22を回転させるこれにより、第2透過領域22bは、移動する。第1透過領域21bと第2透過領域22bとの相対位置が変化する。すなわち、第1状態ST1における第2透過領域22bの位置は、第2状態ST2における第2透過領域22bの位置とは異なる。これによりパス数、すなわち光路長が変化する。   As shown in FIG. 1B, the gas analyzer 110 is provided with a rotation drive unit 53. The rotation drive unit 53 rotates the second reflection unit 22 with the direction from the first reflection unit 21 toward the second reflection unit 22 as an axis (rotation axis 53a), whereby the second transmission region 22b moves. The relative position of the first transmission region 21b and the second transmission region 22b changes. That is, the position of the second transmission region 22b in the first state ST1 is different from the position of the second transmission region 22b in the second state ST2. As a result, the number of paths, that is, the optical path length changes.

第1状態ST1と第2状態ST2とにおいて、例えば、試料気体50に、互いに異なる物質が含まれ、その複数の物質の吸収係数が互いに異なる。例えば、第1状態ST1においては、試料気体50に第1物質が含まれ、第2状態ST2においては、試料気体50に第2物質が含まれる。第1物質の吸収係数は、第2物質の吸収係数とは、異なる。   In the first state ST1 and the second state ST2, for example, the sample gas 50 contains different substances, and the absorption coefficients of the plurality of substances are different from each other. For example, in the first state ST1, the sample gas 50 contains the first substance, and in the second state ST2, the sample gas 50 contains the second substance. The absorption coefficient of the first substance is different from the absorption coefficient of the second substance.

第1状態ST1と第2状態ST2とにおいて、例えば、試料気体50に含まれる物質の濃度が互いに異なる。例えば、第1状態ST1における試料気体50中の第1物質の濃度は、第1濃度である。第2状態ST2における試料気体50中の第1物質の濃度は、第2濃度である。第1濃度は、第2濃度とは、異なる。   In the first state ST1 and the second state ST2, for example, the concentrations of substances contained in the sample gas 50 are different from each other. For example, the concentration of the first substance in the sample gas 50 in the first state ST1 is the first concentration. The concentration of the first substance in the sample gas 50 in the second state ST2 is the second concentration. The first concentration is different from the second concentration.

この例では、回転角センサ54がさらに設けられている。第2反射部22の回転角θが、回転角センサ54によって計測される。計測された回転角θに関する信号は、演算部45に入力される。演算部45では、回転角θに基づいてパス数が算出される。   In this example, a rotation angle sensor 54 is further provided. The rotation angle θ of the second reflection unit 22 is measured by the rotation angle sensor 54. A signal related to the measured rotation angle θ is input to the calculation unit 45. In the calculation unit 45, the number of passes is calculated based on the rotation angle θ.

このように、実施形態において、第1光路長と第2光路長との差に応じた値(例えば回転角θ)を導出する導出部(この例では回転角センサ54)が設けられる。導出部により導出された光路長の差に対応する値(例えば回転角θ)に基づいて、物質の濃度を算出しても良い。   Thus, in the embodiment, a derivation unit (in this example, the rotation angle sensor 54) that derives a value (for example, the rotation angle θ) according to the difference between the first optical path length and the second optical path length is provided. The concentration of the substance may be calculated based on a value (for example, a rotation angle θ) corresponding to the difference in optical path length derived by the deriving unit.

すなわち、演算部45においては、例えば、検出部40で検出された測定光30Lの検出結果と、導出部(この例では、回転角センサ54)で推定された上記の値と、に基づいて、試料気体50中に含まれる物質の濃度を算出する。   That is, in the calculation unit 45, for example, based on the detection result of the measurement light 30L detected by the detection unit 40 and the above value estimated by the derivation unit (in this example, the rotation angle sensor 54), The concentration of the substance contained in the sample gas 50 is calculated.

実施形態において、回転駆動部53の動作を制御する回転制御部54aを設けても良い。回転制御部54aは、第2反射部22の回転角をモニタし、回転駆動部53の動作を制御する。これにより、第2反射部22の回転角θが制御される。回転制御部54aは、回転角センサ54を含んでも良い。   In the embodiment, a rotation control unit 54 a that controls the operation of the rotation driving unit 53 may be provided. The rotation control unit 54 a monitors the rotation angle of the second reflecting unit 22 and controls the operation of the rotation driving unit 53. Thereby, the rotation angle θ of the second reflecting portion 22 is controlled. The rotation control unit 54a may include a rotation angle sensor 54.

この例では、回転駆動部53は、検出部40も回転軸53aを中心に回転させる。すなわち、回転駆動部53は、第2反射部22の回転に連動して検出部40を回転させる。検出部40が、第2反射部22とともに回転する。これにより、第2反射部22が回転して第2透過領域22bが移動したときに、検出部40は、第2透過領域22bから出射した測定光30Lの光路上に位置する。   In this example, the rotation drive unit 53 also rotates the detection unit 40 around the rotation shaft 53a. That is, the rotation driving unit 53 rotates the detection unit 40 in conjunction with the rotation of the second reflection unit 22. The detection unit 40 rotates together with the second reflection unit 22. Thereby, when the 2nd reflection part 22 rotates and the 2nd transmission region 22b moves, the detection part 40 is located on the optical path of the measurement light 30L emitted from the 2nd transmission region 22b.

このように、ガス分析装置110においては、試料気体50が導入される空間23sを含む容器23を含むガスセル20と、空間23sに導入された試料気体50に測定光30Lを入射する光源部30と、ガスセル20から出射した測定光30Lを検出する検出部40と、が設けられる。測定光30Lは、第1透過領域21bから空間23sに入射し、第1反射領域21aと第2反射領域22aとで反射し、第2透過領域22bから出射する。   Thus, in the gas analyzer 110, the gas cell 20 including the container 23 including the space 23s into which the sample gas 50 is introduced, and the light source unit 30 that makes the measurement light 30L incident on the sample gas 50 introduced into the space 23s. And a detection unit 40 for detecting the measurement light 30L emitted from the gas cell 20. The measurement light 30L enters the space 23s from the first transmission region 21b, is reflected by the first reflection region 21a and the second reflection region 22a, and exits from the second transmission region 22b.

第1状態ST1における第2透過領域22bの第1透過領域21bに対する相対的な位置は、第2状態ST2における第2透過領域22bの第1透過領域21bに対する相対的な位置とは異なる。第1状態ST1において第1透過領域21bに入射して第2透過領域22bから出射するまでの測定光30Lの第1光路長は、第2状態ST2において第1透過領域21bに入射して第2透過領域22bから出射するまでの測定光Lの第2光路長とは異なる。光路長を変更することで、複数の物質について、高精度のガス分析が可能になる。   The relative position of the second transmission region 22b with respect to the first transmission region 21b in the first state ST1 is different from the relative position of the second transmission region 22b with respect to the first transmission region 21b in the second state ST2. In the first state ST1, the first optical path length of the measurement light 30L from entering the first transmissive region 21b to being emitted from the second transmissive region 22b is incident on the first transmissive region 21b in the second state ST2. This is different from the second optical path length of the measurement light L until it is emitted from the transmission region 22b. By changing the optical path length, highly accurate gas analysis can be performed for a plurality of substances.

図2(a)及び図2(b)は、第1の実施形態に係るガス分析装置の特性を例示する模式図である。
これらの図は、試料気体50中に複数の物質(例えば第1物質G1及び第2物質G2)が含まれる場合について、例示している。これらの図は、第1状態ST1に対応する。
FIG. 2A and FIG. 2B are schematic views illustrating characteristics of the gas analyzer according to the first embodiment.
These drawings illustrate the case where a plurality of substances (for example, the first substance G1 and the second substance G2) are included in the sample gas 50. These figures correspond to the first state ST1.

図2(a)は、第1透過領域21bと第2透過領域22bとの相対位置とパス数との関係を例示する模式図である。図2(b)は、透過率と波長の関係を例示するグラフ図である。図2(b)の縦軸は、透過率Trである。横軸は、波長λである。   FIG. 2A is a schematic view illustrating the relationship between the relative position of the first transmission region 21b and the second transmission region 22b and the number of passes. FIG. 2B is a graph illustrating the relationship between transmittance and wavelength. The vertical axis in FIG. 2B is the transmittance Tr. The horizontal axis is the wavelength λ.

図2(a)に示すように、この例において、第1透過領域21bの位置は、所定位置P0である。第2透過領域22bの位置は、第1位置P1である。測定光30Lが、第1透過領域21bから入射する。入射した測定光30Lが第2透過領域22bから出射するときのパス数は、25である。   As shown in FIG. 2A, in this example, the position of the first transmission region 21b is a predetermined position P0. The position of the second transmission region 22b is the first position P1. The measurement light 30L enters from the first transmission region 21b. The number of passes when the incident measurement light 30L is emitted from the second transmission region 22b is 25.

図2(b)に示すように、第1物質G1により、第1波長範囲λR1の範囲の波長の光の透過率が、中程度で低下している。第1物質G1の分圧PP1(濃度)が精度よく算出される。このときの光路長は、第1物質G1の濃度の検出において適正である。一方、第2物質G2においては、第2波長範囲λR2の波長の光が過度に吸収される。このため、分圧PP2の算出の精度が低い。   As shown in FIG.2 (b), the transmittance | permeability of the light of the wavelength of the range of 1st wavelength range (lambda) R1 is reduced moderately by the 1st substance G1. The partial pressure PP1 (concentration) of the first substance G1 is calculated with high accuracy. The optical path length at this time is appropriate in detecting the concentration of the first substance G1. On the other hand, in the second substance G2, light having a wavelength in the second wavelength range λR2 is excessively absorbed. For this reason, the accuracy of calculation of the partial pressure PP2 is low.

図3(a)及び図3(b)は、第1の実施形態に係るガス分析装置の特性を例示する模式図である。
これらの図は、第2状態ST2に対応する。
FIG. 3A and FIG. 3B are schematic views illustrating characteristics of the gas analyzer according to the first embodiment.
These figures correspond to the second state ST2.

図3(a)は、第1透過領域21bと第2透過領域22bとの相対位置とパス数との関係を例示する模式図である。図3(b)は、透過率と波長の関係を例示するグラフ図である。   FIG. 3A is a schematic view illustrating the relationship between the relative position of the first transmission region 21b and the second transmission region 22b and the number of passes. FIG. 3B is a graph illustrating the relationship between transmittance and wavelength.

図3(a)に示すように、この例において、第1透過領域21bの位置は、所定位置P0である。第2透過領域22bの位置は、第2位置P2である。測定光30Lが、第1透過領域21bから入射する。入射した測定光30Lが第2透過領域22bから出射するときのパス数は、11である。   As shown in FIG. 3A, in this example, the position of the first transmission region 21b is a predetermined position P0. The position of the second transmission region 22b is the second position P2. The measurement light 30L enters from the first transmission region 21b. The number of passes when the incident measurement light 30L exits from the second transmission region 22b is 11.

図3(b)に示すように、第2物質G2により第2波長範囲λR2の範囲の波長の光の透過率が、中程度で低下する。例えば、第2物質G2の分圧PP2が精度よく算出される。このときの光路長は、第2物質G2の濃度の検出において適正である。一方、第1物質G1の吸収の程度は過度に低く、分圧PP1の算出の精度が低い。   As shown in FIG. 3B, the transmittance of light having a wavelength in the second wavelength range λR2 is moderately decreased by the second material G2. For example, the partial pressure PP2 of the second substance G2 is calculated with high accuracy. The optical path length at this time is appropriate in detecting the concentration of the second substance G2. On the other hand, the degree of absorption of the first substance G1 is excessively low, and the calculation accuracy of the partial pressure PP1 is low.

第1物質G1の吸収率は、第2物質G2の吸収率とは大きく異なる。このため、第1物質G1を検出するためのセルと、第2物質G2を検出するためのセルと、を別に設ける参考例がある。この参考例においては、異なるセルを用いて検出を行うため、検出の安定性が十分に高くできず、精度が低い。さらに、ガス分析装置のサイズが大きくなる。サイズが大きくなると、コストが上昇する。   The absorption rate of the first substance G1 is significantly different from the absorption rate of the second substance G2. For this reason, there is a reference example in which a cell for detecting the first substance G1 and a cell for detecting the second substance G2 are separately provided. In this reference example, since detection is performed using different cells, the stability of detection cannot be sufficiently high, and the accuracy is low. Furthermore, the size of the gas analyzer is increased. As the size increases, the cost increases.

これに対して、実施形態においては、1つの空間23s(1つの容器23)において、第1物質G1及び第2物質G2の両方の吸収が検出される。これにより、安定した検出ができ、精度が高い。そして、光路長を変更することにより、複数の物質のそれぞれに適合する適正な吸収を得ることにより、分析の精度が高い。   In contrast, in the embodiment, the absorption of both the first substance G1 and the second substance G2 is detected in one space 23s (one container 23). Thereby, stable detection can be performed and the accuracy is high. Then, by changing the optical path length to obtain appropriate absorption suitable for each of a plurality of substances, the accuracy of analysis is high.

図4(a)及び図4(b)は、第1の実施形態に係るガス分析装置の特性を例示する模式図である。
これらの図は、ガス分析に関する特性を例示するグラフ図である。図4(a)及び図4(b)の縦軸は、透過率Trである。横軸は、波長λ(nm)である。
FIG. 4A and FIG. 4B are schematic views illustrating characteristics of the gas analyzer according to the first embodiment.
These figures are graphs illustrating characteristics relating to gas analysis. The vertical axis | shaft of Fig.4 (a) and FIG.4 (b) is the transmittance | permeability Tr. The horizontal axis is the wavelength λ (nm).

この例では、ガスセル20内に、CHとNHとが存在する。CHの濃度は、150ppmである。NHの濃度は、10ppmである。図4(a)に示す例では、光路長は36mであり、図4(b)に示す例では、光路長は5.34mである。CHは、例えば、測定光30Lのうちの第3波長範囲λR3の範囲の波長の光を吸収する。 In this example, CH 4 and NH 3 exist in the gas cell 20. The concentration of CH 4 is 150 ppm. The concentration of NH 3 is 10 ppm. In the example shown in FIG. 4A, the optical path length is 36 m, and in the example shown in FIG. 4B, the optical path length is 5.34 m. For example, CH 4 absorbs light having a wavelength in the third wavelength range λR3 in the measurement light 30L.

図4(a)に示すように、NHによって第4波長範囲λR4の範囲の波長の強度が低下し、NHの分圧が高精度で算出できる。図4(b)に示すように、CHによって第3波長範囲λR3の範囲の波長の強度が低下し、CHの分圧が高精度で算出できる。 As shown in FIG. 4 (a), the intensity of the wavelength range of the fourth wavelength range λR4 decreases by NH 3, NH 3 partial pressure can be calculated with high accuracy. As shown in FIG. 4 (b), the intensity of the wavelength range of the third wavelength range λR3 decreases by CH 4, the partial pressure of CH 4 can be calculated with high accuracy.

図5は、第1の実施形態に係る別のガス分析装置を例示する模式図である。
図5に示すように、ガス分析装置111においては、光源部30、ガスセル20、回転駆動部53及び検出部40に加えて、ウェッジ基板55が設けられる。ウェッジ基板55は、第2透過領域22bと検出部40との間に設けられる。ウェッジ基板の断面はくさび状である。ウェッジ基板55は、第1反射部21から第2反射部22に向かう方向を軸として回転する。この例では、ウェッジ基板55は、第1基板55a及び第2基板55bを含む。これらの基板の断面は、くさび状である。すなわち、厚さが変化している。これらの基板が回転する。
FIG. 5 is a schematic view illustrating another gas analyzer according to the first embodiment.
As shown in FIG. 5, in the gas analyzer 111, a wedge substrate 55 is provided in addition to the light source unit 30, the gas cell 20, the rotation drive unit 53, and the detection unit 40. The wedge substrate 55 is provided between the second transmission region 22b and the detection unit 40. The wedge substrate has a wedge-shaped cross section. The wedge substrate 55 rotates around the direction from the first reflecting portion 21 toward the second reflecting portion 22. In this example, the wedge substrate 55 includes a first substrate 55a and a second substrate 55b. The cross section of these substrates is wedge-shaped. That is, the thickness changes. These substrates rotate.

第2透過領域22bから出射した測定光30Lは、第1基板55a及び第2基板55bに入射する。測定光30Lは、屈折して進行方向を変える。測定光30Lは、検出部40に入射する。第1基板55a及び第2基板55bが、回転することで、第2透過領域22bの位置が回転して変化したときにも、測定光30Lは、検出部40に入射できる。検出部40が固定されていても、または、検出部40の移動距離が小さくても良い。移動部が少なくできるため、検出の安定性を高くできる。   The measurement light 30L emitted from the second transmission region 22b is incident on the first substrate 55a and the second substrate 55b. The measurement light 30L is refracted to change the traveling direction. The measurement light 30L is incident on the detection unit 40. The measurement light 30L can be incident on the detection unit 40 even when the position of the second transmission region 22b is rotated and changed by the rotation of the first substrate 55a and the second substrate 55b. The detection unit 40 may be fixed, or the movement distance of the detection unit 40 may be small. Since the number of moving parts can be reduced, the detection stability can be increased.

図6は、第1の実施形態に係る別のガス分析装置を例示する模式図である。
図6に示すように、ガス分析装置112には、光源部30、ガスセル20、回転駆動部53及び検出部40に加えて、受光側ガルバノミラー部56が設けられる。受光側ガルバノミラー部56は、第2透過領域22bと検出部40との間の光路上に設けられる。
FIG. 6 is a schematic view illustrating another gas analyzer according to the first embodiment.
As shown in FIG. 6, the gas analyzer 112 is provided with a light receiving side galvanometer mirror unit 56 in addition to the light source unit 30, the gas cell 20, the rotation driving unit 53, and the detection unit 40. The light-receiving-side galvanometer mirror unit 56 is provided on the optical path between the second transmission region 22b and the detection unit 40.

この例では、受光側ガルバノミラー部56は、ミラー部56aと、ミラー部56bと、を含む。第2透過領域22bから出射した測定光30Lは、ミラー部56a及びミラー部56bによって、反射して進行方向を変える。進行方向が変えられることにより、測定光30Lが、検出部40に入射できる。可動部が少なくできるため、検出の安定性を高くできる。   In this example, the light-receiving side galvanometer mirror part 56 includes a mirror part 56a and a mirror part 56b. The measurement light 30L emitted from the second transmission region 22b is reflected by the mirror part 56a and the mirror part 56b to change the traveling direction. By changing the traveling direction, the measurement light 30 </ b> L can enter the detection unit 40. Since the number of movable parts can be reduced, the detection stability can be increased.

図7は、第1の実施形態に係る別のガス分析装置を例示する模式図である。
図7に示すように、ガス分析装置113には、光源部30、ガスセル20、回転駆動部53及び検出部40に加えて、レンズ57が設けられる。レンズ57は、第2透過領域22bと検出部40との間に設けられる。第2透過領域22bから出射した測定光30Lは、屈折して進行方向を変え、検出部40に入射する。レンズ57の直径は、例えば、第2反射部22のサイズ以上である。第2透過領域22bの位置が回転により変化したときにも、測定光30Lは検出部40に入射する。
FIG. 7 is a schematic view illustrating another gas analyzer according to the first embodiment.
As shown in FIG. 7, the gas analyzer 113 is provided with a lens 57 in addition to the light source unit 30, the gas cell 20, the rotation drive unit 53, and the detection unit 40. The lens 57 is provided between the second transmission region 22b and the detection unit 40. The measurement light 30L emitted from the second transmission region 22b is refracted to change the traveling direction and is incident on the detection unit 40. The diameter of the lens 57 is, for example, equal to or larger than the size of the second reflecting unit 22. Even when the position of the second transmission region 22b changes due to rotation, the measurement light 30L enters the detection unit 40.

図8は、第1の実施形態に係る別のガス分析装置を例示する模式図である。
図8に示すように、ガス分析装置114には、光源部30、ガスセル20、回転駆動部53及び検出部40が設けられる。検出部40は、受光面40aを有する。受光面40aの面積は、第2透過領域22bの回転に伴う可動領域の面積以上である。例えば、受光面40aの面積は、第2透過領域22bの回転の半径を有する円の面積以上である。受光面40aの面積は、例えば、第2反射部22の面積以上である。これにより、第2透過領域22bの位置が回転により変化したときにも、測定光30Lは、受光面40aに入射できる。
FIG. 8 is a schematic view illustrating another gas analyzer according to the first embodiment.
As shown in FIG. 8, the gas analyzer 114 is provided with a light source unit 30, a gas cell 20, a rotation drive unit 53, and a detection unit 40. The detection unit 40 has a light receiving surface 40a. The area of the light receiving surface 40a is equal to or larger than the area of the movable region accompanying the rotation of the second transmission region 22b. For example, the area of the light receiving surface 40a is equal to or larger than the area of a circle having the radius of rotation of the second transmission region 22b. The area of the light receiving surface 40a is, for example, equal to or larger than the area of the second reflecting portion 22. Thereby, even when the position of the second transmission region 22b is changed by rotation, the measurement light 30L can be incident on the light receiving surface 40a.

図9は、第1の実施形態に係る別のガス分析装置を例示する模式図である。
図9に示すように、ガス分析装置115には、光源部30、ガスセル20、回転駆動部53及び検出部40が設けられる。検出部40は、複数の検出器(第1検出器42a及び第2検出器42bなど)を含む。第1検出器42aは、例えば、第1位置P1に対応する。第2検出器42bは、例えば、第2位置P2に対応する。第1検出器42aは、例えば、第1状態ST1において、第2透過領域22bから出射した測定光30Lの強度を検出する。第2検出器42bは、第2状態ST2において、第2透過領域22bから出射した測定光30Lの強度を検出する。
FIG. 9 is a schematic view illustrating another gas analyzer according to the first embodiment.
As shown in FIG. 9, the gas analyzer 115 includes a light source unit 30, a gas cell 20, a rotation drive unit 53, and a detection unit 40. The detection unit 40 includes a plurality of detectors (such as a first detector 42a and a second detector 42b). The first detector 42a corresponds to the first position P1, for example. The second detector 42b corresponds to, for example, the second position P2. For example, the first detector 42a detects the intensity of the measurement light 30L emitted from the second transmission region 22b in the first state ST1. The second detector 42b detects the intensity of the measurement light 30L emitted from the second transmission region 22b in the second state ST2.

実施形態によれば、例えば、第2反射部22の第2透過領域22bを回転移動させることで、パス数が変更される。すなわち、光路長を変更する。本実施形態において、第2反射部22を回転せずに、第1反射部21を回転させても良い。これに連動して、光源部30を回転する。すなわち、本実施形態においては、第1反射部21及び第2反射部22の少なくもいずれかが、第1反射部21から第2反射部22に向かう方向を軸として回転する。これにより、光路長を変更する。   According to the embodiment, for example, the number of passes is changed by rotationally moving the second transmission region 22b of the second reflection unit 22. That is, the optical path length is changed. In the present embodiment, the first reflection unit 21 may be rotated without rotating the second reflection unit 22. In conjunction with this, the light source unit 30 is rotated. That is, in the present embodiment, at least one of the first reflecting portion 21 and the second reflecting portion 22 rotates around the direction from the first reflecting portion 21 toward the second reflecting portion 22. Thereby, the optical path length is changed.

(第2の実施形態)
図10は、第2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10に示すように、ガス分析装置120は、光源部30と、ガスセル20と、光源側ガルバノミラー部58と、受光側ガルバノミラー部56と、を含む。光源側ガルバノミラー部58は、ミラー部58aとミラー部58bとを含む。受光側ガルバノミラー部56は、ミラー部56aとミラー部56bとを含む。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a schematic view illustrating a gas analyzer according to the second embodiment.
As shown in FIG. 10, the gas analyzer 120 includes a light source unit 30, a gas cell 20, a light source side galvano mirror unit 58, and a light receiving side galvano mirror unit 56. The light source side galvanometer mirror part 58 includes a mirror part 58a and a mirror part 58b. The light-receiving side galvanometer mirror part 56 includes a mirror part 56a and a mirror part 56b.

光源側ガルバノミラー部58は、光源部30から出射される測定光30Lの方向を変更して、第1反射部21に入射させ、空間23sに入射する測定光30Lの入射角を変更する。光源側ガルバノミラー部58は、測定光30Lの方向を制御して、第1透過領域21bからガスセル20内に入射させる。   The light source side galvanometer mirror unit 58 changes the direction of the measurement light 30L emitted from the light source unit 30 to enter the first reflection unit 21, and changes the incident angle of the measurement light 30L incident on the space 23s. The light source side galvanometer mirror unit 58 controls the direction of the measurement light 30L so as to enter the gas cell 20 from the first transmission region 21b.

ミラー部58a及びミラー部58bの傾きは、変更可能である。光源側ガルバノミラー部58の傾斜角度が変化し、測定光30Lの方向(角度)が変化する。   The inclination of the mirror part 58a and the mirror part 58b can be changed. The inclination angle of the light source side galvanometer mirror 58 changes, and the direction (angle) of the measurement light 30L changes.

光源部30から出射した測定光30Lは、光源側ガルバノミラー部58を介して、ガスセル20内(空間23s)に入射する。第1透過領域21bに入射する測定光30Lの入射角は、変更される。例えば、第1状態において空間23sに入射する測定光30Lの第1入射角は、第2状態において空間23sに入射する測定光L30の第2入射角とは異なる。入射角が変更されることにより、パス数が変化する。これにより、光路長が変化する。すなわち、例えば、第1状態において、第1入射角で第1透過領域21bに入射して第2透過領域22bから出射するまでの距離(第1光路長)は、第2状態において、第2入射角で第1透過領域21bに入射して第2透過領域22bから出射するまでの距離(第2光路長)とは、異なる。   The measurement light 30 </ b> L emitted from the light source unit 30 enters the gas cell 20 (space 23 s) via the light source side galvanometer mirror unit 58. The incident angle of the measurement light 30L incident on the first transmission region 21b is changed. For example, the first incident angle of the measurement light 30L incident on the space 23s in the first state is different from the second incident angle of the measurement light L30 incident on the space 23s in the second state. By changing the incident angle, the number of passes changes. As a result, the optical path length changes. That is, for example, in the first state, the distance (first optical path length) from entering the first transmission region 21b at the first incident angle to exiting from the second transmission region 22b is equal to the second incidence in the second state. This is different from the distance (second optical path length) required to enter the first transmission region 21b at the corner and exit from the second transmission region 22b.

一方、受光側ガルバノミラー部56のミラー部56a及びミラー部56bの傾きは、変更可能である。受光側ガルバノミラー部56の傾斜角度が変化し、第2透過領域22bから出射された測定光30Lが、受光側ガルバノミラー部56を介して、検出部40に入射される。   On the other hand, the inclination of the mirror part 56a and the mirror part 56b of the light-receiving side galvanometer mirror part 56 can be changed. The inclination angle of the light-receiving-side galvanometer mirror unit 56 changes, and the measurement light 30L emitted from the second transmission region 22b enters the detection unit 40 via the light-receiving-side galvanomirror unit 56.

本実施形態においては、光源側ガルバノミラー部58の傾きを変更することで、パス数を変更する。すなわち、光路長を変更する。これにより、種々の物質において、適正な光路長が適用できる。実施形態によれば、種々の物質において、高精度の検出ができる。   In the present embodiment, the number of passes is changed by changing the inclination of the light source side galvanometer mirror unit 58. That is, the optical path length is changed. Thereby, an appropriate optical path length can be applied to various substances. According to the embodiment, highly accurate detection can be performed on various substances.

実施形態に係るガス分析装置において、第1反射部21または第2反射部22を撮像するパス数モニタ68を設けても良い。パス数が確認できる。   In the gas analyzer according to the embodiment, a pass number monitor 68 for imaging the first reflection unit 21 or the second reflection unit 22 may be provided. You can check the number of passes.

(第3の実施形態)
図11は、第3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11に示すように、ガス分析装置121は、光源部30と、ガスセル20と、光源側ガルバノミラー部58と、受光側ガルバノミラー部56と、を含む。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a schematic view illustrating a gas analyzer according to the third embodiment.
As shown in FIG. 11, the gas analyzer 121 includes a light source unit 30, a gas cell 20, a light source side galvano mirror unit 58, and a light receiving side galvano mirror unit 56.

光源部30から出射された測定光30Lは、光源側ガルバノミラー部58を介して第1透過領域21bからガスセル20(空間23s)に入射する。第1透過領域21bから入射した測定光30Lは、第1反射部21と第2反射部22との間(空間23s)を繰り返して往復し、第1透過領域21bから出射する。第1透過領域21bから出射した測定光30Lは、受光側ガルバノミラー部56を介して検出部40に入射する。   The measurement light 30L emitted from the light source unit 30 enters the gas cell 20 (space 23s) from the first transmission region 21b via the light source side galvanometer mirror unit 58. The measurement light 30L incident from the first transmission region 21b repeatedly reciprocates between the first reflection unit 21 and the second reflection unit 22 (space 23s) and is emitted from the first transmission region 21b. The measurement light 30 </ b> L emitted from the first transmission region 21 b is incident on the detection unit 40 via the light receiving side galvanomirror unit 56.

光源側ガルバノミラー部58の傾斜角度が変化することで、測定光30Lの方向(角度)が変化する。これにより、光路長が変化する。すなわち、第1反射部21は、光反射性の反射領域(第1反射領域21a)と光透過性の透過領域(第1透過領域21b)とを含む。この例においては、第1光路長は、第1入射角でこの透過領域に入射して、第2反射部22で反射して、この透過領域から出射するまでの距離である。第2光路長は、第2入射角でこの透過領域に入射して、第2反射部22で反射してこの透過領域から出射するまでの距離である。第1光路長は、第2光路長とは異なる。   By changing the inclination angle of the light source side galvanometer mirror 58, the direction (angle) of the measurement light 30L changes. As a result, the optical path length changes. That is, the first reflection unit 21 includes a light-reflective reflective region (first reflective region 21a) and a light-transmissive transmissive region (first transmissive region 21b). In this example, the first optical path length is a distance from the incident to the transmission region at the first incident angle, the reflection from the second reflecting portion 22 and the emission from the transmission region. The second optical path length is a distance from the light incident on the transmissive region at the second incident angle, reflected by the second reflecting portion 22 and emitted from the transmissive region. The first optical path length is different from the second optical path length.

実施形態においては、種々の物質において、適正な光路長が適用でき、種々の物質において高精度の検出ができる。   In the embodiment, an appropriate optical path length can be applied to various substances, and highly accurate detection can be performed on various substances.

第1反射部21に、複数の透過領域を設けても良い。光源側ガルバノミラー部58の傾斜角度が変化することで、傾斜角度に応じて測定光30Lの出射する透過領域が異なる。これにより、光路長を変化させることができる。
すなわち、第1反射部21は、光反射性の反射領域(第1反射領域21a)と、光透過性の複数の透過領域と、を含む。第1光路長は、第1入射角で複数の透過領域の1つに入射して第1反射部21及び第2反射部22で反射して複数の透過領域のいずれかから出射するまでの距離である。第2光路長は、第2入射角で複数の透過領域の1つに入射して第1反射部及び第2反射部22で反射して複数の透過領域の別のいずれかから出射するまでの距離である。第1光路長は、第2光路長とは異なる。このように、複数の光路長が設けられる。これにより、種々の物質において適正な光路長が適用でき、種々の物質において高精度の検出ができる。
A plurality of transmissive regions may be provided in the first reflecting portion 21. By changing the tilt angle of the light source side galvanometer mirror 58, the transmission region from which the measurement light 30L is emitted varies depending on the tilt angle. Thereby, the optical path length can be changed.
That is, the first reflection unit 21 includes a light-reflective reflective region (first reflective region 21a) and a plurality of light-transmissive regions. The first optical path length is a distance from one of the plurality of transmission regions that is incident on the first incident angle, reflected from the first reflection unit 21 and the second reflection unit 22, and emitted from one of the plurality of transmission regions. It is. The second optical path length is from the incident angle to one of the plurality of transmission regions at the second incident angle, the reflection from the first reflection unit and the second reflection unit 22, and the emission from another one of the plurality of transmission regions. Distance. The first optical path length is different from the second optical path length. Thus, a plurality of optical path lengths are provided. Accordingly, an appropriate optical path length can be applied to various substances, and highly accurate detection can be performed on various substances.

図12(a)および図12(b)は、実施形態に係るガス分析装置の特性を例示する模式図である。
これらの図は、パス数モニタ68によって撮像された第1反射部21の像を例示している。図12(a)においては、パス数が182である。図12(b)においては、パス数が28である。このように、撮像することでパス数(反射回数)を知ることができる。
FIG. 12A and FIG. 12B are schematic views illustrating characteristics of the gas analyzer according to the embodiment.
These drawings illustrate an image of the first reflecting unit 21 captured by the pass number monitor 68. In FIG. 12A, the number of paths is 182. In FIG. 12B, the number of passes is 28. In this way, the number of passes (number of reflections) can be known by imaging.

実施形態において、測定の対象となる物質の例について説明する。
ガス分析装置は、例えば、呼気の診断に用いられる。物質は、例えば、二酸化炭素同位体である。この場合、例えば、ピロリ菌に関する情報が得られる。物質は、例えば、メタンである。この場合、例えば、腸内嫌気性菌に関する情報が得られる。物質は、例えば、エタノールである。この場合、例えば、飲酒に関する情報が得られる。物質は、例えば、アセトアルデヒドである。この場合、例えば、飲酒代謝産物及び肺がんに関する情報が得られる。物質は、例えば、アセトンである。この場合、例えば、糖尿病に関する情報が得られる。物質は、例えば、一酸化窒素である。この場合、例えば、ぜんそくに関する情報が得られる。物質は、例えば、アンモニアである。この場合、例えば、肝炎に関する情報が得られる。物質は、例えば、ノナナールである。この場合、例えば、肺がんに関する情報が得られる。実施形態において、呼気に含まれる測定対象の物質は任意である。ガス分析装置は、例えば、産業用ガスの分析に用いても良い。例えば、半導体工場などの処理装置の排気ガスの処理システムの監視に用いることができる。例えば、エッチング処理の排気ガスの場合、物質は、例えば、フッ化物である。フッ化物としては、例えば、CF、C、C、c−C、CHF、NF、SF等が挙げられる。
In the embodiment, an example of a substance to be measured will be described.
The gas analyzer is used for diagnosis of exhalation, for example. The substance is, for example, a carbon dioxide isotope. In this case, for example, information on H. pylori is obtained. The substance is, for example, methane. In this case, for example, information on intestinal anaerobic bacteria is obtained. The substance is, for example, ethanol. In this case, for example, information about drinking is obtained. The substance is, for example, acetaldehyde. In this case, for example, information on alcohol consumption metabolites and lung cancer can be obtained. The substance is, for example, acetone. In this case, for example, information on diabetes is obtained. The substance is, for example, nitric oxide. In this case, for example, information about asthma is obtained. The substance is, for example, ammonia. In this case, for example, information on hepatitis is obtained. The substance is, for example, nonanal. In this case, for example, information on lung cancer is obtained. In the embodiment, the substance to be measured included in exhaled breath is arbitrary. The gas analyzer may be used, for example, for industrial gas analysis. For example, it can be used for monitoring an exhaust gas processing system of a processing apparatus such as a semiconductor factory. For example, in the case of an exhaust gas for etching, the substance is, for example, fluoride. The fluoride, for example, CF 4, C 2 F 6 , C 3 F 8, c-C 4 F 8, CHF 3, NF 3, SF 6 , and the like.

実施形態において、物質の分圧の算出方法の例について説明する。
この例は、ガス分析装置を呼気診断装置として用いる場合についての例である。
ガス分析装置においては、例えば、呼気を空間23sに導入した状態での第1動作が行われる。そして、呼気を空間23sに導入しない(空気が導入される)状態での第2第2動作が行われる。第1動作は、例えば、呼気(試料気体50)に含まれる目的の物質の濃度を検出する検出動作である。第2動作は、例えば、基準となる信号を得るためのキャリブレーション動作(準備動作)である。
In the embodiment, an example of a method for calculating a partial pressure of a substance will be described.
In this example, the gas analyzer is used as an expiration diagnosis device.
In the gas analyzer, for example, a first operation is performed in a state where exhaled air is introduced into the space 23s. And the 2nd 2nd operation in the state which does not introduce exhalation into space 23s (air is introduced) is performed. The first operation is, for example, a detection operation for detecting the concentration of a target substance contained in exhaled air (sample gas 50). The second operation is, for example, a calibration operation (preparation operation) for obtaining a reference signal.

第1動作における信号Vsと第2動作における信号Vsとの差異ΔVsが、検出部40の検出の結果の値として用いられる。   A difference ΔVs between the signal Vs in the first operation and the signal Vs in the second operation is used as a value of the detection result of the detection unit 40.

差異ΔVsとして、例えば、比を用いる。例えば、第1動作において得られた信号Vsを第1信号Vs1とする。第2動作で得られた信号Vsを基準信号Vs0とする。例えば、第1信号Vs1の基準信号Vs0に対する比(すなわち、Vs1/Vs0)が、空間23sにおける測定光30Lの吸収の程度に対応する。吸収の程度は、第1動作における光強度(I1)の、第2動作における光強度(I0)に対する比である。このとき、I1/I0=e(−αLP)で表される。「e」は、自然対数の底である。「α」は、定数(吸収係数)である。「L」は、空間23sを通過する測定光30Lの光路長である。「P」は、対象とする物質の分圧である。検出された信号Vsから吸収の程度が得られる。この結果から、対象とする物質の分圧Pが分かる。分圧Pから濃度が求められる。   For example, a ratio is used as the difference ΔVs. For example, the signal Vs obtained in the first operation is the first signal Vs1. The signal Vs obtained in the second operation is set as a reference signal Vs0. For example, the ratio of the first signal Vs1 to the reference signal Vs0 (that is, Vs1 / Vs0) corresponds to the degree of absorption of the measurement light 30L in the space 23s. The degree of absorption is the ratio of the light intensity (I1) in the first operation to the light intensity (I0) in the second operation. At this time, I1 / I0 = e (−αLP). “E” is the base of the natural logarithm. “Α” is a constant (absorption coefficient). “L” is the optical path length of the measurement light 30L passing through the space 23s. “P” is the partial pressure of the target substance. The degree of absorption is obtained from the detected signal Vs. From this result, the partial pressure P of the target substance is known. The concentration is obtained from the partial pressure P.

光源部30には、例えば、外部共振器型波長可変量子カスケードレーザが用いられる。光源部30に、互いに同軸で結合された複数の分布帰還型(DFB型)量子カスケードレーザを用いてもよい。   For the light source unit 30, for example, an external resonator type tunable quantum cascade laser is used. A plurality of distributed feedback (DFB) quantum cascade lasers that are coaxially coupled to each other may be used for the light source unit 30.

さらに、光源部30に、分布帰還型(DFB型)量子カスケードレーザを用いる場合に、光源部30は、制御信号によって測定光30Lの波長を変調する。そして、検出部40で検出された信号を、この制御信号に対応して周波数検波しても良い。この場合に、第2透過領域22bと検出部40との間に、バンドパスフィルタを設けてもよい。これにより、所望の波長の光を選択的に観測できる。   Furthermore, when a distributed feedback type (DFB type) quantum cascade laser is used for the light source unit 30, the light source unit 30 modulates the wavelength of the measurement light 30L with a control signal. Then, the signal detected by the detection unit 40 may be frequency-detected corresponding to this control signal. In this case, a band pass filter may be provided between the second transmission region 22b and the detection unit 40. Thereby, light of a desired wavelength can be selectively observed.

以下、光源部30の発光部30aの例について説明する。
図13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13に表したように、光源部30(発光部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 emitting unit 30a of the light source unit 30 will be described.
FIG. 13 is a schematic view illustrating a part of the gas analyzer according to the embodiment.
As illustrated in FIG. 13, the light source unit 30 (light emitting 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、呼気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 gases among a plurality of gases included in exhaled breath. 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、温度制御部90を用いても良い。温度制御部90は、半導体発光素子30aLの温度を変更する。温度制御部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 temperature control unit 90 may be used as the second adjustment mechanism. The temperature 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 temperature 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14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14は、発光部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、ガスセル20に入射する。
FIG. 14 is a schematic view illustrating a part of the gas analyzer according to the embodiment.
FIG. 14 shows another example of the light emitting 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 30L emitted from the partially reflective coating film PR enters the gas cell 20.

図15(a)及び図15(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15(a)及び図15(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. 15A and FIG. 15B 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. 15A and 15B, the diffraction grating 71 has a plurality of regions. In a plurality of regions, the pitch of the grating is different.

図15(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. 15A, the pitch of the grating differs 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15(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15(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. 15B, 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16(a)〜図16(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16(a)は、模式的斜視図である。図16(b)は、図16(a)のA1−A2線断面図である。図16(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. 16A to FIG. 16C are schematic views illustrating a part of the gas analyzer according to the embodiment.
FIG. 16A is a schematic perspective view. FIG. 16B is a cross-sectional view taken along line A1-A2 of FIG. FIG. 16C 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16(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. 16A, 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16(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. 16B, 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(マイクロメートル)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 (micrometer) 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16(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 illustrated in FIG. 16C, 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.

(第3の実施形態)
本実施形態は、ガスセルに係る。上記の実施形態に関して説明したガスセル及びそれらの変形のガスセルが用いられる。
(Third embodiment)
The present embodiment relates to a gas cell. The gas cells described with respect to the above embodiments and modified gas cells thereof are used.

すなわち、本実施形態に係るガスセル(例えば図1(a)及び図1(b)参照)は、試料気体50が導入される空間23sを含む容器23と、光反射性の第1反射領域21aと光透過性の第1透過領域21bとを含む第1反射部21と、光反射性の第2反射領域22aと光透過性の第2透過領域22bとを含む第2反射部22と、を含む。この空間23sは、第1反射部21と第2反射部22との間に配置される。   That is, the gas cell according to the present embodiment (see, for example, FIG. 1A and FIG. 1B) includes a container 23 including a space 23s into which the sample gas 50 is introduced, a light reflective first reflective region 21a, and the like. A first reflective portion 21 including a light transmissive first transmissive region 21b; and a second reflective portion 22 including a light transmissive second reflective region 22a and a light transmissive second transmissive region 22b. . The space 23 s is disposed between the first reflecting portion 21 and the second reflecting portion 22.

測定光30Lが、第1透過領域21bから空間23sに入射し、第1反射領域21aと第2反射領域22aとで反射し、第2透過領域22bから出射する。   The measurement light 30L enters the space 23s from the first transmission region 21b, is reflected by the first reflection region 21a and the second reflection region 22a, and exits from the second transmission region 22b.

第1状態ST1における第2透過領域22bの第1透過領域21bに対する相対的な位置は、第2状態ST2における第2透過領域22bの第1透過領域21bに対する相対的な位置とは異なる。   The relative position of the second transmission region 22b with respect to the first transmission region 21b in the first state ST1 is different from the relative position of the second transmission region 22b with respect to the first transmission region 21b in the second state ST2.

第1状態ST1において第1透過領域21bに入射して第2透過領域22bから出射するまでの測定光30Lの第1光路長は、第2状態ST1において第1透過領域21b入射して第2透過領域22bから出射するまでの測定光30Lの第2光路長とは異なる。
複数の物質に対応でき、高精度の分析が可能なガスセルが提供できる。
In the first state ST1, the first optical path length of the measurement light 30L from entering the first transmissive region 21b to being emitted from the second transmissive region 22b is incident on the first transmissive region 21b and second transmitted in the second state ST1. This is different from the second optical path length of the measurement light 30L until it exits from the region 22b.
A gas cell capable of dealing with a plurality of substances and capable of highly accurate analysis can be provided.

本実施形態において、例えば、第1反射部21及び第2反射部22の少なくともいずれかは、第1反射部21から第2反射部22に向かう方向を軸として回転する。   In the present embodiment, for example, at least one of the first reflecting unit 21 and the second reflecting unit 22 rotates around the direction from the first reflecting unit 21 toward the second reflecting unit 22 as an axis.

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

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、光源部、ガスセル、検出部、回転駆動部、回転角センサ、演算部、ウェッジ基板、ガルバノミラー及びレンズ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 specific configuration of each element such as a light source unit, a gas cell, a detection unit, a rotation drive unit, a rotation angle sensor, a calculation unit, a wedge substrate, a galvano mirror, and a lens is appropriately selected by those skilled in the art from a known range. Thus, the present invention is included in the scope of the present invention as long as the same effects can be obtained and similar effects can be obtained.
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セル及びガス分析装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのガスセル及びガス分析装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。   Based on the gas cell and gas analyzer described above as an embodiment of the present invention, all gas cells and gas analyzers that can be implemented by those skilled in the art with appropriate design changes are also included in the present invention as long as they include the gist of the present invention. Belongs to the range.

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。
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。
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.
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.

20…ガスセル、 21、22…第1、第2反射部、 21a…第1反射領域、 21b…第1透過領域、 22a…第2反射領域、 22b…第2透過領域、 23…容器、 23s…空間、 30…光源部、 30L…測定光、 30a…発光部、 30aC…波長制御部、 30aL…半導体発光素子、 30b…駆動部、 31…積層体、 31L、31La、31Lb…光、 31Lx…光軸、 31a…第1クラッド層、 31b…第1ガイド層、 31c…活性層、 31d…第2ガイド層、 31e…第2クラッド層、 31sa…第1側面、 31sb…第2側面、 31w…距離、 32…誘電体層、 33…絶縁層、 34a…第1電極、 34b…第2電極、 35…基板、 35a〜35c…第1〜第3部分、 40…検出部、 40a…受光面、 42a、42b…第1、第2検出器、 45…演算部、 50…試料気体、 53…回転駆動部、 53a…回転軸、 54…回転角センサ(導出部)、 54a…回転制御部、 55…ウェッジ基板、 55a、55b…第1、第2基板、 56…受光側ガルバノミラー部、 56a、56b…ミラー部、 57…レンズ、 58…光源側ガルバノミラー部、 58a、58b…ミラー部、 68…パス数モニタ、 71…回折格子、 71a…回折格子、 90…温度制御部、 98…駆動制御部、 99…ステッピングモータ、 ΔVs…差異、 β1〜β4…角度、 γ…入射角、 θ…回転角、 λ…波長、 λR1〜λR4…第1〜第4波長範囲、 110〜115、120、121…ガス分析装置、 AR…反射防止コート膜、 BL1〜BL4…第1〜第4障壁層、 Cx…濃度、 G1、G2…第1、第2物質、 L1、L2…第1、第2光、 Ll…低準位、 Lu…高準位、 P0…所定位置、 P1…第1位置、 P2…第2位置、 PR…部分反射コート膜、 RG…リッジ導波路、 SD…矢印方向、 ST1、ST2…第1、第2状態、 Tr…透過率、 WL1、WL2…第1、第2量子井戸層、 WLa…第1サブバンド、 WLb…第2サブバンド、 WLt…井戸幅、 c1…キャリア、 r1、r1a…第1反射領域、 r2、r2a…第1透過領域、 r3…単位構造、 rg1〜rg7…領域   DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Gas cell 21, 22 ... 1st, 2nd reflection part, 21a ... 1st reflection area, 21b ... 1st transmission area, 22a ... 2nd reflection area, 22b ... 2nd transmission area, 23 ... Container, 23s ... 30, light source unit, 30L, measuring light, 30a, light emitting unit, 30aC, wavelength control unit, 30aL, semiconductor light emitting element, 30b, drive unit, 31 ... laminate, 31L, 31La, 31Lb, light, 31Lx, light Axis, 31a ... first cladding layer, 31b ... first guide layer, 31c ... active layer, 31d ... second guide layer, 31e ... second cladding layer, 31sa ... first side surface, 31sb ... second side surface, 31w ... distance 32 ... Dielectric layer, 33 ... Insulating layer, 34a ... First electrode, 34b ... Second electrode, 35 ... Substrate, 35a-35c ... First to third parts, 40 ... Detector, 40a ... light-receiving surface, 42a, 42b ... first and second detectors, 45 ... calculation unit, 50 ... sample gas, 53 ... rotation drive unit, 53a ... rotating shaft, 54 ... rotation angle sensor (derivation unit), 54a ... rotation Control unit, 55 ... wedge substrate, 55a, 55b ... first and second substrate, 56: light receiving side galvano mirror unit, 56a, 56b ... mirror unit, 57 ... lens, 58 ... light source side galvano mirror unit, 58a, 58b ... Mirror section, 68 ... pass number monitor, 71 ... diffraction grating, 71a ... diffraction grating, 90 ... temperature control section, 98 ... drive control section, 99 ... stepping motor, ΔVs ... difference, β1-β4 ... angle, γ ... incident angle , Θ: rotation angle, λ: wavelength, λR1 to λR4 ... first to fourth wavelength ranges, 110 to 115, 120, 121 ... gas analyzer, AR ... antireflection coating film, BL1 L4 ... first to fourth barrier layers, Cx ... concentration, G1, G2 ... first and second materials, L1, L2 ... first and second light, Ll ... low level, Lu ... high level, P0 ... Predetermined position, P1, first position, P2, second position, PR, partially reflective coating film, RG, ridge waveguide, SD, arrow direction, ST1, ST2, first, second state, Tr, transmittance, WL1 , WL2 ... first and second quantum well layers, WLa ... first subband, WLb ... second subband, WLt ... well width, c1 ... carriers, r1, r1a ... first reflection region, r2, r2a ... first Transmission region, r3 ... unit structure, rg1-rg7 ... region

Claims (20)

試料気体が導入される空間を含むガスセルと、
前記空間に導入された前記試料気体に測定光を入射する光源部と、
前記空間から出射した前記測定光を検出する検出部と、
第1反射部と、
第2反射部と、
を備え、
前記第1反射部の前記第2反射部に対向する面、及び、前記第2反射部の前記第1反射部に対向する面は、前記第1反射部から前記第2反射部に向かう方向を軸とした周りで連続的な凹状であり、
前記空間は、前記第1反射部と前記第2反射部との間に配置され、
第1状態において前記空間に入射して前記空間から出射するまでの前記測定光の第1光路長は、第2状態において前記空間に入射して前記空間から出射するまでの前記測定光の第2光路長とは異な
前記第1状態における前記測定光の波長は、前記第2状態における前記測定光の波長とは異なる、ガス分析装置。
A gas cell including a space into which a sample gas is introduced;
A light source unit for injecting measurement light into the sample gas introduced into the space;
A detection unit for detecting the measurement light emitted from the space;
A first reflecting portion;
A second reflecting portion;
With
The surface of the first reflecting portion that faces the second reflecting portion and the surface of the second reflecting portion that faces the first reflecting portion are in a direction from the first reflecting portion toward the second reflecting portion. Concave and continuous around the axis,
The space is disposed between the first reflecting portion and the second reflecting portion,
The first optical path length of the measurement light until it enters the space in the first state and exits from the space is the second length of the measurement light that enters the space and exits from the space in the second state. Unlike the optical path length,
The gas analyzer according to claim 1, wherein the wavelength of the measurement light in the first state is different from the wavelength of the measurement light in the second state .
前記第1光路長と前記第2光路長との差に応じた値を導出する導出部をさらに備えた請求項1記載のガス分析装置。   The gas analyzer according to claim 1, further comprising a derivation unit that derives a value corresponding to a difference between the first optical path length and the second optical path length. 前記検出部で検出された前記測定光の検出結果と、前記導出部で推定された前記値と、に基づいて、前記試料気体中に含まれる物質の濃度を算出する演算部をさらに備えた請求項2記載のガス分析装置。   A calculation unit that further calculates a concentration of a substance contained in the sample gas based on the detection result of the measurement light detected by the detection unit and the value estimated by the deriving unit. Item 3. The gas analyzer according to Item 2. 前記第1反射部は、光反射性の第1反射領域と光透過性の第1透過領域とを含み、
前記第2反射部は、光反射性の第2反射領域と光透過性の第2透過領域とを含み、
前記測定光は、前記第1透過領域から前記空間に入射し、前記第1反射領域と前記第2反射領域とで反射し、前記第2透過領域から出射し、
前記第1状態における前記第2透過領域の前記第1透過領域に対する相対的な位置は、前記第2状態における前記第2透過領域の前記第1透過領域に対する相対的な位置とは異なり、
前記第1光路長は、前記第1状態において前記第1透過領域に入射して前記第2透過領域から出射するまでの距離であり、
前記第2光路長は、前記第2状態において前記第1透過領域に入射して前記第2透過領域から出射するまでの距離である、請求項1〜3のいずれか1つに記載のガス分析装置。
The first reflection unit includes a light reflective first reflective region and a light transmissive first transparent region,
The second reflective portion includes a light reflective second reflective region and a light transmissive second transparent region,
The measurement light enters the space from the first transmission region, is reflected by the first reflection region and the second reflection region, and exits from the second transmission region,
The relative position of the second transmission region in the first state with respect to the first transmission region is different from the relative position of the second transmission region in the second state with respect to the first transmission region,
The first optical path length is a distance from entering the first transmission region and exiting from the second transmission region in the first state,
The gas analysis according to any one of claims 1 to 3, wherein the second optical path length is a distance from entering the first transmission region to exiting from the second transmission region in the second state. apparatus.
前記第1反射部及び前記第2反射部の少なくもいずれかは、前記第1反射部から前記第2反射部に向かう方向を軸として回転する、請求項4記載のガス分析装置。   5. The gas analyzer according to claim 4, wherein at least one of the first reflection unit and the second reflection unit rotates about a direction from the first reflection unit toward the second reflection unit. 前記第1反射部から前記第2反射部に向かう方向を軸として前記第2反射部を回転させる回転駆動部をさらに備えた請求項4または5に記載のガス分析装置。   6. The gas analyzer according to claim 4, further comprising a rotation driving unit configured to rotate the second reflecting unit about a direction from the first reflecting unit toward the second reflecting unit. 前記導出部は、前記第2反射部の回転角をモニタし、前記回転駆動部の動作を制御する回転制御部を備えた請求項6記載のガス分析装置。   The gas analyzer according to claim 6, wherein the derivation unit includes a rotation control unit that monitors a rotation angle of the second reflection unit and controls an operation of the rotation driving unit. 前記回転駆動部は、前記第2反射部の回転に連動して前記検出部を回転させる、請求項6または7に記載のガス分析装置。   The gas analyzer according to claim 6 or 7, wherein the rotation drive unit rotates the detection unit in conjunction with rotation of the second reflection unit. 前記第2透過領域と前記検出部との間に設けられ断面がくさび状のウェッジ基板をさらに備え、
前記ウェッジ基板は、前記方向を軸として回転し、
前記第2透過領域から出射した前記測定光は、前記ウェッジ基板を透過して前記検出部に入射する請求項6または7に記載のガス分析装置。
A wedge substrate provided between the second transmission region and the detection unit and having a wedge-shaped cross section;
The wedge substrate rotates around the direction,
The gas analyzer according to claim 6 or 7, wherein the measurement light emitted from the second transmission region passes through the wedge substrate and enters the detection unit.
前記第2透過領域と前記検出部との間の光路上に設けられた受光側ガルバノミラー部をさらに備え、
前記第2透過領域から出射した前記測定光は、前記受光側ガルバノミラー部で反射して前記検出部に入射する請求項6または7に記載のガス分析装置。
A light receiving side galvanometer mirror provided on the optical path between the second transmission region and the detection unit;
The gas analyzer according to claim 6 or 7, wherein the measurement light emitted from the second transmission region is reflected by the light-receiving side galvanometer mirror unit and is incident on the detection unit.
前記第2透過領域と前記検出部との間の光路上に設けられたレンズをさらに備え、
前記第2透過領域から出射した前記測定光は、前記レンズを透過して前記検出部に入射する請求項6または7に記載のガス分析装置。
A lens provided on an optical path between the second transmission region and the detection unit;
The gas analyzer according to claim 6 or 7, wherein the measurement light emitted from the second transmission region passes through the lens and enters the detection unit.
前記検出部の受光面の面積は、前記第2透過領域の前記回転に伴う可動領域の面積以上である請求項6または7に記載のガス分析装置。   The gas analyzer according to claim 6 or 7, wherein an area of a light receiving surface of the detection unit is equal to or larger than an area of a movable region accompanying the rotation of the second transmission region. 前記検出部は、
前記第1状態において前記第2透過領域から出射した前記測定光の強度を検出する第1検出器と、
前記第2状態において前記第2透過領域から出射した前記測定光の強度を検出する第2検出器と、
を含む、請求項6または7に記載のガス分析装置。
The detector is
A first detector for detecting the intensity of the measurement light emitted from the second transmission region in the first state;
A second detector for detecting the intensity of the measurement light emitted from the second transmission region in the second state;
The gas analyzer according to claim 6 or 7, comprising:
前記第1状態において前記空間に入射する前記測定光の第1入射角は、前記第2状態において前記空間に入射する前記測定光の第2入射角とは異なる、請求項1〜3のいずれか1つに記載のガス分析装置。   The first incident angle of the measurement light incident on the space in the first state is different from the second incident angle of the measurement light incident on the space in the second state. The gas analyzer according to one. 前記第1反射部は、光反射性の第1反射領域と光透過性の第1透過領域とを含み、
前記第2反射部は、光反射性の第2反射領域と光透過性の第2透過領域とを含み、
前記測定光は、前記第1透過領域から前記空間に入射し、前記第1反射領域と前記第2反射領域とで反射し、前記第2透過領域から出射し、
前記第1光路長は、前記第1入射角で前記第1透過領域に入射して前記第2透過領域から出射するまでの距離であり、
前記第2光路長は、前記第2入射角で前記第1透過領域に入射して前記第2透過領域から出射するまでの距離である、請求項14記載のガス分析装置。
The first reflection unit includes a light reflective first reflective region and a light transmissive first transparent region,
The second reflective portion includes a light reflective second reflective region and a light transmissive second transparent region,
The measurement light enters the space from the first transmission region, is reflected by the first reflection region and the second reflection region, and exits from the second transmission region,
The first optical path length is a distance from entering the first transmission region at the first incident angle to exiting from the second transmission region,
The gas analyzer according to claim 14, wherein the second optical path length is a distance from entering the first transmission region at the second incident angle to exiting from the second transmission region.
前記第1反射部は、光反射性の反射領域と光透過性の透過領域とを含み、
前記第1光路長は、前記第1入射角で前記透過領域に入射して前記第2反射部で反射して前記透過領域から出射するまでの距離であり、
前記第2光路長は、前記第2入射角で前記透過領域に入射して前記第2反射部で反射して前記透過領域から出射するまでの距離である、請求項14記載のガス分析装置。
The first reflecting part includes a light-reflective reflective region and a light-transmissive transmissive region,
The first optical path length is a distance from entering the transmission region at the first incident angle, reflecting from the second reflection unit, and exiting from the transmission region,
15. The gas analyzer according to claim 14, wherein the second optical path length is a distance from entering the transmission region at the second incident angle, reflecting from the second reflection unit, and exiting from the transmission region.
前記第1反射部は、光反射性の反射領域と、光透過性の複数の透過領域とを含み、
前記第1光路長は、前記第1入射角で前記複数の透過領域の1つに入射して前記第1反射部及び前記第2反射部で反射して前記複数の透過領域のいずれかから出射するまでの距離であり、
前記第2光路長は、前記第2入射角で前記複数の透過領域の前記1つに入射して前記第1反射部及び前記第2反射部で反射して前記複数の透過領域の別のいずれかから出射するまでの距離である、請求項14記載のガス分析装置。
The first reflecting portion includes a light-reflective reflective region and a plurality of light-transmissive transmissive regions,
The first optical path length is incident on one of the plurality of transmission regions at the first incident angle, is reflected by the first reflection unit and the second reflection unit, and is emitted from one of the plurality of transmission regions. Is the distance to
The second optical path length is incident on the one of the plurality of transmission regions at the second incident angle and is reflected by the first reflection unit and the second reflection unit, and is any one of the plurality of transmission regions. The gas analyzer according to claim 14, wherein the gas analyzer is a distance from which the light is emitted.
前記光源部から出射される前記測定光の方向を変更して前記第1反射部に入射させて前記空間に入射する前記測定光の入射角を変更する光源側ガルバノミラー部をさらに備えた、請求項14〜17のいずれか1つに記載のガス分析装置。   The light source side galvanometer mirror part which changes the incidence angle of the measurement light which changes the direction of the measurement light radiate | emitted from the said light source part, enters into the said 1st reflection part, and injects into the said space is further provided. Item 18. The gas analyzer according to any one of Items 14 to 17. 試料気体が導入される空間を含む容器と、
光反射性の第1反射領域と光透過性の第1透過領域とを含む第1反射部と、
光反射性の第2反射領域と光透過性の第2透過領域とを含む第2反射部と、
を備え、
前記第1反射部の前記第2反射部に対向する面、及び、前記第2反射部の前記第1反射部に対向する面は、前記第1反射部から前記第2反射部に向かう方向を軸とした周りで連続的な凹状であり、
前記空間は、前記第1反射部と前記第2反射部との間に配置され、
測定光が、前記第1透過領域から前記空間に入射し、前記第1反射領域と前記第2反射領域とで反射し、前記第2透過領域から出射し、
第1状態における前記第2透過領域の前記第1透過領域に対する相対的な位置が、第2状態における前記第2透過領域の前記第1透過領域に対する相対的な位置とは異なり、
前記第1状態において前記第1透過領域に入射して前記第2透過領域から出射するまでの前記測定光の第1光路長は、前記第2状態において前記第1透過領域に入射して前記第2透過領域から出射するまでの前記測定光の第2光路長とは異なる、ガスセル。
A container including a space into which a sample gas is introduced;
A first reflective portion including a light reflective first reflective region and a light transmissive first transparent region;
A second reflective portion including a light reflective second reflective region and a light transmissive second transparent region;
With
The surface of the first reflecting portion that faces the second reflecting portion and the surface of the second reflecting portion that faces the first reflecting portion are in a direction from the first reflecting portion toward the second reflecting portion. Concave and continuous around the axis,
The space is disposed between the first reflecting portion and the second reflecting portion,
Measurement light is incident on the space from the first transmission region, reflected by the first reflection region and the second reflection region, and emitted from the second transmission region,
The relative position of the second transmission region in the first state with respect to the first transmission region is different from the relative position of the second transmission region in the second state with respect to the first transmission region,
The first optical path length of the measurement light from entering the first transmission region in the first state to exiting from the second transmission region is incident on the first transmission region in the second state and 2 A gas cell different from the second optical path length of the measurement light until it exits from the transmission region.
前記第1反射部及び前記第2反射部の少なくもいずれかは、前記第1反射部から前記第2反射部に向かう方向を軸として回転する、請求項19記載のガスセル。   20. The gas cell according to claim 19, wherein at least one of the first reflecting portion and the second reflecting portion rotates around a direction from the first reflecting portion toward the second reflecting portion.
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