JPH0227617B2 - NIJUHENCHOMAIKUROHARENZOKUBUNSEKIHOHOOYOBISOCHI - Google Patents

NIJUHENCHOMAIKUROHARENZOKUBUNSEKIHOHOOYOBISOCHI

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JPH0227617B2
JPH0227617B2 JP8112781A JP8112781A JPH0227617B2 JP H0227617 B2 JPH0227617 B2 JP H0227617B2 JP 8112781 A JP8112781 A JP 8112781A JP 8112781 A JP8112781 A JP 8112781A JP H0227617 B2 JPH0227617 B2 JP H0227617B2
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microwave
modulation
frequency
difference
absorption
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JPS57197455A (en
Inventor
Hiromichi Uehara
Yasuji Ijuin
Akio Hikita
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Sagami Chemical Research Institute
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Sagami Chemical Research Institute
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁場掃引による微分型吸収曲線から
吸収を与える物質濃度を連続的に測定する方法
(特開昭53−74489号参照)の発展、改良に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the development and improvement of a method for continuously measuring the concentration of a substance that provides absorption from a differential absorption curve using a magnetic field sweep (see Japanese Patent Application Laid-open No. 74489/1983).

特開昭53−74489号の方法は磁場掃引による微
分型吸収線、特に、気相常磁性物質のEPR測定
により得られる微分型吸収線から物質の濃度を連
続的に測定することを目的としたものでありスペ
クトル検出のためのゼーマン変調(変調磁場)に
間欠測定法を連続測定法とするための磁場スイツ
チングを重畳している。従つて、その場合、観測
対象は磁気モーメントを有する分子のみに限定さ
れる。これは、検出しうる気相の安定分子がO2
NO、NO2、ClO2に限定されることを意味し、そ
の方法、装置を適用しうる対象ガスの種類が著し
く少なく、多目的に使用し得ないという問題点が
ある。磁場掃引によるスペクトルを対象とする限
りに於て、この点は、かりに電場スイツチを用い
たとしても同じである。さらに、O2に対しては
電場スイツチは作用しない。また、NO2のEPR
シグナルでは1次微分曲線のピーク―ピーク間隔
が280G近くあり、数百ガウスもの磁場スイツチ
を5Hzを越える早さで行うことは比較的困難であ
る。
The method of JP-A-53-74489 aims to continuously measure the concentration of a substance from differential absorption lines obtained by magnetic field sweeping, especially differential absorption lines obtained by EPR measurement of gas-phase paramagnetic substances. This method combines Zeeman modulation (modulated magnetic field) for spectrum detection with magnetic field switching to convert an intermittent measurement method into a continuous measurement method. Therefore, in that case, the objects to be observed are limited to only molecules that have a magnetic moment. This means that the stable molecules in the gas phase that can be detected are O 2 ,
This means that it is limited to NO, NO 2 , and ClO 2 , and there is a problem that the types of target gases to which the method and apparatus can be applied are extremely small, making it impossible to use it for multiple purposes. As long as the spectrum obtained by sweeping the magnetic field is targeted, this point is the same even if an electric field switch is used. Furthermore, the electric field switch does not act on O2 . Also, EPR of NO 2
In the signal, the peak-to-peak interval of the first-order differential curve is nearly 280G, and it is relatively difficult to perform a magnetic field switch of several hundred Gauss at a speed exceeding 5Hz.

本発明の目的は広範な種類の分子を測定対象と
しうるようにし上に述べた問題点を解決すると共
に、長時間安定度の優れた連続測定を可能にする
方法および装置を提供することである。
The purpose of the present invention is to provide a method and apparatus that enable a wide variety of molecules to be measured, solve the above-mentioned problems, and enable continuous measurement with excellent long-term stability. .

全ての有極性気体分子は回転スペクトルを与
え、これはマイクロ波分光器あるいはマイクロ波
空胴分光器により検出される。スペクトルは周波
数掃引あるいは電場掃引により得られる。これら
の装置に対して本発明によれば二重変調をシユタ
ルク変調で、あるいはソース変調で、あるいは両
者の組合わせで、実施し、一方を高周波数f1(例
えば100kHz)に、他方を低周波数f2(例えば10Hz)
に設定する。検出器より検出された被測定ガスの
変調信号は、まずf1に設定された位相検波器を通
される。かりにf2をかけていないとすれば、位相
検波器の出力は周波数掃引、あるいは電圧掃引を
した場合に1次微分型吸収曲線を与える。この微
分型吸収曲線の極大値I2と極小値I1との差(I2
I1)は被測定ガスの存在濃度に比例する。そこで
f2をかけるに際してf2の変調振幅はその極大と極
小のピークI2,I1を与える周波数ν2、ν1の間隔
(ν2−ν1)、あるいは電圧E2、E1の間隔(E2−E1
に対応するように設定する。信号のf2成分は位相
検波器を通過するが、これを適当なトリガー回路
を用いてデイフエレンシアルサンプルアンドホー
ルド積分器を用いて処理することにより位相検波
器出力端におけるベースラインの変動に影響され
ることなく(I2−I1)を連続的に得るようにす
る。
All polar gas molecules give a rotational spectrum, which is detected by a microwave spectrometer or microwave cavity spectrometer. Spectra are obtained by frequency sweep or electric field sweep. For these devices, according to the invention, a double modulation is carried out, either with Schüttarch modulation or with source modulation or a combination of both, one at a high frequency f 1 (for example 100kHz) and the other at a low frequency. f 2 (e.g. 10Hz)
Set to . The modulated signal of the gas to be measured detected by the detector is first passed through a phase detector set to f1 . If f 2 is not applied, the output of the phase detector will give a first-order differential absorption curve when frequency swept or voltage swept. The difference between the maximum value I 2 and the minimum value I 1 of this differential absorption curve (I 2
I 1 ) is proportional to the concentration of the gas to be measured. Therefore
When multiplied by f 2 , the modulation amplitude of f 2 is determined by the interval between frequencies ν 2 and ν 12 - ν 1 ) that gives its maximum and minimum peaks I 2 and I 1 , or the interval between voltages E 2 and E 1 ( E2E1 )
Set to correspond to The f2 component of the signal passes through the phase detector and is processed using a differential sample-and-hold integrator with an appropriate trigger circuit to account for baseline fluctuations at the output of the phase detector. Try to obtain (I 2I 1 ) continuously without being affected.

上に述べた本発明の方法を実施するための装置
を図面を参照して以下に述べる。
An apparatus for carrying out the method of the invention described above will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の第一の実施例を示すシユタル
ク―マイクロ波空胴分光器である。第1図におい
てマイクロ波源1より発生したマイクロ波はマイ
クロ波回路2を経て一部がシユタルク空胴共振器
4に供給される。マイクロ波回路2はハイブリド
Tを用いたブリツジ回路、あるいは主アームおよ
びリフアレンスアームより構成されるホモダイン
検出回路である。4の内部を多重反射したマイク
ロ波は一部がマイクロ波回路2へ戻り、マイクロ
波源1からのマイクロ波の一部と合成されて検出
器5へと入る。マイクロ波の発振周波数は周波数
制御回路6によつてシユタルク空胴共振器の共振
周波数にロツクされている。
FIG. 1 shows a Schüttarch microwave cavity spectrometer showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, microwaves generated from a microwave source 1 pass through a microwave circuit 2 and a portion thereof is supplied to a Schüttarch cavity resonator 4. In FIG. The microwave circuit 2 is a bridge circuit using a hybrid T or a homodyne detection circuit composed of a main arm and a reference arm. A portion of the microwaves that have been multiple-reflected inside the detector 4 returns to the microwave circuit 2, is combined with a portion of the microwaves from the microwave source 1, and enters the detector 5. The oscillation frequency of the microwave is locked by a frequency control circuit 6 to the resonant frequency of the Schüttark cavity resonator.

今かりに、試料セル4内のガスの吸収スペクト
ルを描かせるために電場掃引を用いる。例えば特
公昭55−44904号では予め空胴共振器の共振周波
数を可変終端を用いて吸収シグナルの近傍に設定
した上で、シユタルク直流電圧を掃引し、吸収シ
グナルを位相検波器の出力として第2図のような
形で得る。しかしながら今の場合高感度を得るた
めにマイクロ波ブリツジ回路、あるいはリフアレ
ンスアームを有するホモダイン検出回路を用いて
いるために温度、振動をはじめとする周囲のじよ
う乱に敏感で、これがベースラインの長時間変動
をもたらし、装置の長時間安定度が著しく損なわ
れている。従つてシユタルク直流電圧をE2に固
定し、I2の経時変化としてガスの連続測定(モニ
タリング)をした場合には、マイクロ波回路のバ
ランスのずれによるベースラインの変動がそのま
ま入つてきてしまう。ゆえに実用的ガスモニター
としてはベースラインの長時間変動の問題を解決
しなければマイクロ波ブリツジを用いて感度を上
げたことによる利点は殆ど発揮されない。
At this point, electric field sweeping is used to draw the absorption spectrum of the gas within the sample cell 4. For example, in Japanese Patent Publication No. 55-44904, the resonant frequency of the cavity resonator is set in advance in the vicinity of the absorption signal using a variable termination, and then the Schüttark DC voltage is swept, and the absorption signal is used as the output of the phase detector and the second Obtain it in the form shown in the figure. However, in the current case, a microwave bridge circuit or a homodyne detection circuit with a reference arm is used to obtain high sensitivity, so it is sensitive to ambient disturbances such as temperature and vibration. This results in long-term fluctuations, and the long-term stability of the device is significantly impaired. Therefore, if the Schüttarch DC voltage is fixed at E 2 and the gas is continuously measured (monitored) as the change in I 2 over time, fluctuations in the baseline due to imbalance in the microwave circuit will be reflected as is. . Therefore, as a practical gas monitor, unless the problem of long-term fluctuations in the baseline is solved, the advantage of increasing sensitivity using a microwave bridge will hardly be realized.

この問題は本発明によれば二重変調シユタルク
空胴共振器を用いることによつて解決される。す
なわちシユタルク空胴共振器4の電極板30にf1
のシユタルク変調電源7とf2のシユタルク変調電
源8とを結合器9を介して結合する。前述のよう
にf1は信号検出用の高い周波数であつて電圧0を
中心とし、適当な振幅を有する矩形波あるいは正
弦波変調である。またf2は低周波数で電圧は(E1
+E2)/2を中心値とし、(E2−E1)を振幅とす
る(第2図参照)。f2は矩形波が望ましいが正弦
波であつてもよい。シユタルク二重変調を受けた
吸収シグナルは検出器5を通りf1の位相検波器1
1で位相検波される。ただし周波数f2の成分は1
1を通過するように構成する。f2を矩形波とする
と11の出力端における吸収シグナルの波形は第
3図のようになる。その周波数はf2であつてI1
I2は第2図のI1,I2に対応するものである。この
ことはf2が中心値(E1+E2)/2、振幅(E2
E1)であることから容易にわかる。f2は例えば
100〜1Hzの間の適当な値に設定できる。
This problem is solved according to the invention by using a doubly modulated Schutarch cavity. That is, f 1 is applied to the electrode plate 30 of the Schüttarch cavity resonator 4.
The Schüttarch modulated power supply 7 of f2 and the Schuttarch modulated power supply 8 of f2 are coupled via a coupler 9. As mentioned above, f 1 is a high frequency for signal detection, centered at voltage 0, and is a rectangular wave or sinusoidal wave modulation having an appropriate amplitude. Also, f 2 is a low frequency and the voltage is (E 1
+ E2 )/2 is the center value, and ( E2 - E1 ) is the amplitude (see Figure 2). f 2 is preferably a rectangular wave, but may also be a sine wave. The absorption signal subjected to Schütarch double modulation passes through the detector 5 and the phase detector 1 at f1.
1 for phase detection. However, the component of frequency f 2 is 1
1. If f 2 is a rectangular wave, the waveform of the absorption signal at the output end of 11 will be as shown in FIG. Its frequency is f 2 and I 1 ,
I 2 corresponds to I 1 and I 2 in FIG. 2. This means that f 2 is the central value (E 1 + E 2 )/2, and the amplitude (E 2
It is easy to understand from E 1 ). f 2 is for example
It can be set to an appropriate value between 100 and 1 Hz.

第3図の波形が矩形波ではなく遅れが認められ
るのは位相検出器11の時定数に基づくものであ
る。11の出力端における第3図に示した信号
は、次のように処理することによつて被測定ガス
の濃度(I2−I1)を、ベースラインの変動の影響
を受けることなく、かつ連続的に得ることができ
る。すなわち、例えば第4a図に示すような夫々
ゲートG及び積分回路R,Cからなる並列回路及
び差動増幅器からなるデイフエレンシアルサンプ
ルアンドホールド積分器21を用いて、第4b図
に示すように片チヤンネルは信号がI2を示す時間
に一定時間ゲートG2を開いてI2を積分し、他チ
ヤンネルは信号がI1を示す時間に一定時間ゲート
G1を開いてI1を積分する。ゲートを開くタイミ
ングはf2の変調電源8からとり出したトリガー回
路20によりとる。ここで、デイフエレンシアル
サンプルアンドホールド積分器21には、ゲート
を任意時間開くためのゲート時間設定部及びゲー
トの掃引部が含まれる。両チヤンネルの積分値の
差をとつた後、増幅器22を通してレコーダー2
3により(I2−I1)の値を連続的に描く。
The reason why the waveform in FIG. 3 is not a rectangular wave but has a delay is due to the time constant of the phase detector 11. By processing the signal shown in FIG. can be obtained continuously. That is, by using, for example, a differential sample-and-hold integrator 21 consisting of a parallel circuit consisting of a gate G and an integrating circuit R, C, and a differential amplifier, as shown in FIG. 4a, as shown in FIG. 4b. On one channel, gate G2 is opened for a certain period of time when the signal indicates I 2 to integrate I 2 , and on the other channel, gate G 1 is opened for a certain period of time when the signal indicates I 1 and I 1 is integrated. The timing for opening the gate is determined by a trigger circuit 20 taken out from the modulated power source 8 of f2 . Here, the differential sample-and-hold integrator 21 includes a gate time setting section and a gate sweeping section for opening the gate for an arbitrary time. After calculating the difference between the integral values of both channels, it is transmitted to the recorder 2 through the amplifier 22.
3, the value of (I 2 −I 1 ) is drawn continuously.

本装置では、特公昭55−44904号で用いられる
直流電圧の掃引機構は不要であり、又特開昭53−
74489号の如き大きな装置を必要とする静磁場も
不要であつて特に実用に適したものとなつてい
る。
This device does not require the DC voltage sweep mechanism used in Japanese Patent Publication No. 55-44904.
It does not require a static magnetic field, which requires a large device like No. 74489, making it particularly suitable for practical use.

以上に述べたシユタルク―マイクロ波空胴分析
計によつて得られた微量ホルムアルデヒドの連続
測定例を第5図に示した。第5図から明らかなよ
うにマイクロ波ブリツジ回路或は、リフアレンス
アームを用いたホモダイン検出回路を用いている
にもかかわらず、長時間安定度が非常に高く、安
定度感度に於て大きな改善をみている。
FIG. 5 shows an example of continuous measurement of trace amounts of formaldehyde obtained by the above-mentioned Scheutark microwave cavity analyzer. As is clear from Figure 5, even though a microwave bridge circuit or a homodyne detection circuit using a reference arm is used, the long-term stability is extremely high, and the stability sensitivity has been greatly improved. I'm watching.

第5図の測定例に用いたサンプリング系を第6
図に示した。標準ガス発生装置100より発生さ
せたホルムアルデヒド標準ガス(窒素ベースガ
ス)は排出口104へと常に流通させておく。そ
の途中から標準ガスの一部をニードルコントロー
ルバルブ105を経て油回転ポンプ107により
1Torr程度の減圧で連続的に試料セル中を流通さ
せる。第5図に於てはA点でホルムアルデヒドを
ベースガス気流中に混入し、B点で混入を止めて
いる。その後の応答も同様な混入のON−OFFの
繰り返しである。第5図の例では、ニードルバル
ブ105から排出口108に到る減圧サンプリン
グライン部の試料全圧は0.6Torrに設定してい
る。
The sampling system used in the measurement example in Figure 5 is shown in Figure 6.
Shown in the figure. Formaldehyde standard gas (nitrogen base gas) generated by the standard gas generator 100 is constantly allowed to flow to the exhaust port 104. Part of the standard gas is passed through the needle control valve 105 and then sent to the oil rotary pump 107.
Continuously flow through the sample cell at a reduced pressure of about 1 Torr. In FIG. 5, formaldehyde is mixed into the base gas stream at point A and stopped at point B. The subsequent response is also a repetition of ON-OFF of the contamination. In the example shown in FIG. 5, the total sample pressure in the reduced pressure sampling line section from the needle valve 105 to the discharge port 108 is set to 0.6 Torr.

第7図にベースガス窒素におけるホルムアルデ
ヒド濃度と検出されたシグナルのレコーダ―レス
ポンスとの関係を示した。両者は良い直線関係で
あり、十分な定量性を有することが明らかであ
る。
FIG. 7 shows the relationship between the formaldehyde concentration in the base gas nitrogen and the recorder response of the detected signal. It is clear that the two have a good linear relationship and have sufficient quantitative properties.

第8図は、本発明の装置の第二の実施例を示す
ものであつて前述の如く二重変調の一方は、比較
的高周波数f1に、他方は比較的低周波数f2に設定
し、その際にf2の変調振幅はf1の位相検波信号出
力の極大(最大)−極小(最小)値(を与える横
軸の値)に対応するように設定し、かつf2の信号
出力をデイフエレンシアルサンプルアンドホール
ド積分器21を用いて処理することを特徴とす
る。
FIG. 8 shows a second embodiment of the device of the present invention, in which one of the double modulations is set to a relatively high frequency f 1 and the other to a relatively low frequency f 2 as described above. In this case, the modulation amplitude of f 2 is set to correspond to the maximum (maximum) - minimum (minimum) value of the phase detection signal output of f 1 (value on the horizontal axis that gives), and the signal output of f 2 is characterized in that it is processed using a differential sample-and-hold integrator 21.

この実施例は、二重変調シユタルクセルを用い
たマイクロ波分光器である。この場合には、試料
セル4は空胴共振器ではなく単光路の通常のシユ
タルクセル(例えばC.H.Townes,A.L.
Schawlow,“Microwave Spectroscopy”,Mc
Grow―Hill,New York,1955,p.265を参照)
である。
This example is a microwave spectrometer using a double modulation Scheduling cell. In this case, the sample cell 4 is not a cavity resonator, but a single-path ordinary wavelength cell (e.g. CHTownes, AL
Schawlow, “Microwave Spectroscopy”, Mc
(See Grow—Hill, New York, 1955, p. 265)
It is.

通常マイクロ波分光器でスペクトルを観測する
には、マイクロ波源1を用いてマイクロ波周波数
を掃引する。f1でシユタルク変調を受けた被測定
ガスの吸収シグナルは検出器5を経て位相検波器
11で位相検波される。いまf2がかかつていない
ものとすれば11の出力端における信号出力は掃
引周波数に対して第9図に示したように1次微分
形をしており、第2図と類似のものである。とこ
ろで被測定ガス分子に電場Eaをかけると、シユ
タルク効果により吸収線の中心周波数ν0は実効式
△ν〜(dν0/dEE=Ea/2 Eaにより△νだけシフトする
Normally, to observe a spectrum with a microwave spectrometer, a microwave source 1 is used to sweep the microwave frequency. The absorption signal of the gas to be measured that has undergone Schützarch modulation at f 1 passes through the detector 5 and is phase-detected by the phase detector 11 . Now, assuming that f 2 has never existed before, the signal output at the output terminal 11 has a first-order differential form with respect to the sweep frequency as shown in Figure 9, which is similar to Figure 2. . By the way, when an electric field Ea is applied to the gas molecules to be measured, the center frequency ν 0 of the absorption line is shifted by Δν according to the effective formula Δν˜(dν 0 /d E ) E=Ea/2 Ea due to the Schüttarch effect.

したがつてこの実効式に従つて、ν1の近傍にあつ
てνSν1なる関係を満足するνSに対し、ν1=νS
△ν1、ν2=νS+△ν2を満たすシユタルク電圧E1
E2を選ぶことができる(ν1、ν2は第9図に与えら
れている)。そこでf2は中心電圧(E1+E2)/2、
振幅(E2−E1)となるように設定する。このよ
うなf2をかければ、f2の変調信号は11を通過
し、その信号を前述のようにトリガー回路20、
デイフエレンシアルサンプルアンドホールド積分
器21を用いて処理し(I1−I2)の値が得られる
ようにしている。
Therefore, according to this effective formula, for ν S that is near ν 1 and satisfies the relationship ν S ν 1 , ν 1 = ν S +
Scheutark voltage E 1 that satisfies △ν 1 , ν 2 = ν S + △ν 2 ,
E 2 can be chosen (v 1 , v 2 are given in Figure 9). Therefore, f 2 is the center voltage (E 1 + E 2 )/2,
Set the amplitude to be (E 2 - E 1 ). When multiplied by f 2 in this way, the modulated signal of f 2 passes through 11, and the signal is sent to the trigger circuit 20, as described above.
Processing is performed using a differential sample-and-hold integrator 21 to obtain the value (I 1 −I 2 ).

この場合には、周波数掃引して得られるスペク
トル線形は、第10図aのようになり、また周波
数をνSに固定して試料ガスのON−OFFを行え
ば、第10図bのような連続測定ができる。これ
らの場合も1/(2f2)秒の短時間に近接した2
点(例えばν1とν2)の出力の差をとりつつ積分し
ているので、ベースラインのドリフト、長時間ノ
イズは消えて、安定度が極めて改良されたものと
なつている。
In this case, the spectrum linearity obtained by sweeping the frequency will be as shown in Figure 10a, and if the frequency is fixed at ν S and the sample gas is turned on and off, it will be as shown in Figure 10b. Continuous measurement is possible. In these cases, 2
Since the integration is performed while taking the difference between the outputs of points (for example, ν 1 and ν 2 ), baseline drift and long-term noise disappear, resulting in extremely improved stability.

本発明の装置の第三の実施例を第11図に示
す。第11図において二重変調装置は前述のよう
にf1の変調電源7及びf2の変調電源8より成る。
位相検出器11の出力端における被測定ガスのf1
の変調信号はマイクロ波周波数を掃引すると第9
図のように得られる。そこで変調電源8でマイク
ロ波源に変調振幅が(ν2−ν1)に対応することを
特徴とするf2のソース変調をかける。更にこうし
て得られる二重変調信号をデイフエレンシアルサ
ンプルアンドホールド積分器21を用いて処理し
(I2−I1)の値を得る。本装置に於ても周波数掃
引に対するマイクロ波スペクトルは第10図aの
ように、周波数を固定してある特定の吸収線のモ
ニタリングを連続的に行つた場合には、第10図
bのようになり、従来の装置と比較して非常に大
きい長時間安定度が得られる。
A third embodiment of the device of the invention is shown in FIG. In FIG. 11, the dual modulation device consists of an f 1 modulation power source 7 and an f 2 modulation power source 8 as described above.
f 1 of the gas to be measured at the output end of the phase detector 11
When sweeping the microwave frequency, the modulation signal of
Obtained as shown in the figure. Therefore, the modulation power source 8 applies source modulation of f 2 to the microwave source, characterized in that the modulation amplitude corresponds to (v 2 -v 1 ). Furthermore, the dual modulation signal thus obtained is processed using a differential sample-and-hold integrator 21 to obtain the value of (I 2 -I 1 ). In this device, the microwave spectrum for frequency sweep is as shown in Figure 10a, and when the frequency is fixed and a specific absorption line is continuously monitored, it is as shown in Figure 10b. This results in significantly greater long-term stability compared to conventional devices.

以上に述べたように、本発明による二重変調分
光法は(特開昭53−74489号)に示される連続測
定方法を発展、改良したものであるが、デイフエ
レンシアルサンプルアンドホールド積分器を組み
合わせたことと相まつて(1)適用対象ガスの種類が
安定分子のほぼすべてにわたり、大幅に増加し
た。(2)マイクロ波空胴分光器、マイクロ波分光器
の長時間安定度を大きく改良すると共に、感度の
増大をもたらした、(3)マイクロ波空胴分光器或は
マイクロ波分光器で非常に安定な連続測定ができ
る、(4)マイクロ波空胴分光器に於てはスペクトル
を得るための静磁場の掃引、或は静電場の掃引を
不要にし、装置を簡単化する、(5)ゼーマン変調で
はなく、シユタルク変調或はソース変調を用いる
から容易に大きな変調をかけることができる等の
著るしい利点がある。又、上に述べた本発明のマ
イクロ波空胴分光器、マイクロ波分光器はこれら
利点を実現した装置である。
As mentioned above, the dual modulation spectroscopy according to the present invention is an evolution and improvement of the continuous measurement method shown in JP-A-53-74489. Coupled with (1) the range of applicable gases has increased significantly, covering almost all stable molecules. (2) Microwave cavity spectrometers, which greatly improved the long-term stability of microwave spectrometers and increased their sensitivity; (3) Microwave cavity spectrometers or microwave spectrometers that (4) Microwave cavity spectrometers do not require sweeping of static magnetic fields or sweeping of electrostatic fields to obtain spectra, simplifying the equipment; (5) Zeeman Since Schüttarch modulation or source modulation is used instead of modulation, there are significant advantages such as the ability to easily apply large modulations. Furthermore, the microwave cavity spectrometer and microwave spectrometer of the present invention described above are devices that realize these advantages.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の方法を実施するための装置の
一実施例を示すブロツク図、第2図は二重変調を
かけない場合の吸収曲線、第3図は二重変調によ
り得られる吸収曲線、第4図は差動サンプル―ホ
ールド積分器の原理図及びその動作波形、第5図
は第1図の装置による微量ホルムアルデヒドの連
続測定例、第6図は第5図の測定例を得るに用い
た試料のサンプリング系を示す図、第7図は第5
図の測定例におけるホルムアルデヒド濃度と出力
信号レスポンスとの関係を示す図、第8図は本発
明の装置の第二の実施例を示すブロツク図、第9
図は第8図の実施例における二重変調のない場合
の吸収曲線、第10図は第8図の実施例により得
られる測定結果の例を示す図、第11図は本発明
の第三の実施例を示すブロツク図である。 1……マイクロ波源、2……マイクロ波回路、
4……試料セル、5……検出器、6……AFC、
7,8……変調電源、9……結合器、10……終
端部材、11……位相検波器、20……トリガー
回路、21……差動サンプル―ホールド積分器、
22……増幅器、23……レコーダー、30……
シユタルク電極、100……標準ガス発生器、1
04,108……排出口、105……ニードルコ
ントロールバルブ、107……油回転ポンプ。
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the apparatus for carrying out the method of the present invention, Fig. 2 is an absorption curve when double modulation is not applied, and Fig. 3 is an absorption curve obtained by double modulation. , Fig. 4 is a diagram of the principle of the differential sample-hold integrator and its operating waveforms, Fig. 5 is an example of continuous measurement of trace amounts of formaldehyde using the apparatus shown in Fig. 1, and Fig. 6 is a diagram showing the measurement example of Fig. 5. Figure 7 shows the sampling system of the sample used.
FIG. 8 is a block diagram showing the second embodiment of the apparatus of the present invention, and FIG.
The figure shows an absorption curve in the case of no double modulation in the embodiment of Fig. 8, Fig. 10 shows an example of measurement results obtained by the embodiment of Fig. 8, and Fig. 11 shows the absorption curve of the third embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment. 1...Microwave source, 2...Microwave circuit,
4...sample cell, 5...detector, 6...AFC,
7, 8...Modulated power supply, 9...Coupler, 10...Terminal member, 11...Phase detector, 20...Trigger circuit, 21...Differential sample-hold integrator,
22...Amplifier, 23...Recorder, 30...
Scheutark electrode, 100...Standard gas generator, 1
04,108...Discharge port, 105...Needle control valve, 107...Oil rotary pump.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 試料セルに導入される、目的とする物質を含
む試料に比較的高い信号検出用周波数f1およびf1
の位相検波信号出力の極大値と極小値との差に対
応するように変調振幅を設定した比較的低い周波
数f2よりなるシユタルク二重変調をかけつつ試料
のマイクロ波吸収を検出して、周波数f2で変動す
る吸収信号を得ると共に、この吸収信号の極大値
と極小値の差を連続的に得ることにより、目的と
する物質の濃度を連続的に測定するごとくした二
重変調マイクロ波連続分析法。 2 前記比較的低い周波数f2の変調振幅は差出力
値を最大とするように設定されるごとくした特許
請求の範囲第1項に記載の分析方法。 3 シユタルク電極を有する試料セルと、この試
料セルに結合されたマイクロ波源と、シユタルク
電極に加えられる比較的高い信号検出用周波数f1
およびシユタルク電極あるいはマイクロ波源に加
えられるf1の位相検波信号出力の極大値と極小値
との差に対応するように変調振幅を設定した比較
的低い周波数f2の二重変調源と、試料セル内のマ
イクロ波吸収を検出する検出器と、マイクロ波吸
収検出器よりの信号検出用周波数f1を検出する位
相検波器と、上記位相検波器に接続して周波数f2
の最大値と最小値との差とを与える差動サンプリ
ング―ホールド積分器と、この差動サンプリング
―ホールド積分器出力を表示する表示装置と、か
ら成る二重変調マイクロ波連続分析装置。
[Claims] 1 Relatively high signal detection frequencies f 1 and f 1 for the sample containing the target substance introduced into the sample cell
The microwave absorption of the sample is detected while applying dual torque modulation at a relatively low frequency f2 with a modulation amplitude set to correspond to the difference between the maximum and minimum values of the phase detection signal output. Continuous double modulation microwave that continuously measures the concentration of the target substance by obtaining an absorption signal that fluctuates at f 2 and continuously obtaining the difference between the maximum and minimum values of this absorption signal. Analysis method. 2. The analysis method according to claim 1, wherein the modulation amplitude of the relatively low frequency f2 is set so as to maximize the difference output value. 3 A sample cell having a Schütztag electrode, a microwave source coupled to the sample cell, and a relatively high signal detection frequency f 1 applied to the Schütztalk electrode.
and a comparatively low frequency f 2 dual modulation source whose modulation amplitude is set to correspond to the difference between the maximum and minimum values of the f 1 phase detection signal output applied to the Schüttarch electrode or microwave source, and the sample cell. a phase detector that detects the frequency f 1 for signal detection from the microwave absorption detector, and a phase detector that is connected to the phase detector to detect the frequency f 2 .
A dual modulation microwave continuous analyzer comprising a differential sampling-hold integrator that provides the difference between the maximum and minimum values of , and a display device that displays the output of the differential sampling-hold integrator.
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