JPH05508473A - 気体分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 気体分析装置 本発明の技術分野 １つの側面では、本発明は、非分散性の赤外線（ＮＤ　Ｉ　Ｒ）気体分析のため の新規で改良された変換装置に関する。

第２の側面では、本発明は、エアウェイ・アダプタと共に使用可能であり、その アダプタを通過して流れる特定の気体の濃度を計測する前述の性質の変換装置に 関する。

第３の側面では、本発明は、電磁気スペクトルの赤外線部分にエネルギを放出す る新規で改良されたデバイスに関する。

また、本発明は検出器に関するものであり、更に特定すれば、新規で改良された 赤外線放射検出ユニットに関する。

本発明の背景 米国特許第４８５９８５８号と第４８５９８５９号とは、共に「気体分析装置」 の名称をもっており、Ｋｎｏｄｌｅ他に対して１９８９年８月２２日に発行され た。両発明は共に最新式の装置に関するものであり、この装置は、モニタしつつ ある試料申の指定の気体の濃度を示す信号を出力する。これらの特許は、ここで 引用することにより本出願で援用される。

米国特許第４８５９８５８号と第４８５９８５９号とに開示された気体分析装置 は、非分散性タイプである。それらの装置は、指定の気体の濃度が（１）その気 体に赤外線ビームを通過させ、（２）該指定気体が吸収可能な狭帯域におけるエ ネルギの減衰レベルを確認することにより測定できるとの前提で動作する。これ は、濃度に比例する電気的出力信号を発生する検出器によりなされる。

本発明の重要な応用の１つは、疾病の患者の呼気中の２酸化炭素レベルを七二夕 するカブノメータにある。典型的には、手術の最中に、患者の状態を麻酔医に指 示するなどがこの例である。患者の病状、更には命さえもが危機に瀕しているの であるから、２酸化炭素の濃度が非常な正確さをもって測定されることが最重要 なのである。

米国特許第４８５９８５８号と第４８５９８５９号とに開示されたものも含め、 気体濃度を測定するのに非分散性赤外線を用いる典型的な道具あるいはシステム においては、赤外線は供給源から放射され、分析されるべき気体上に鏡で合焦さ れる。気体の中を通過した後で、赤外線のビームは、フィルタを通過する。この フィルタは、測定対象の気体が吸収する成る周波数を中心とする狭帯域の赤外線 以外の赤外線をすべて吸収してしまう。赤外線のこの狭帯域が、気体に衝突する 赤外線の大きさに比例する大きさの電気的出力信号を生成することのできる検出 器に送信される。よって、フィルタを通過した帯域の赤外線は、指定の気体の濃 度に比例するところまで減衰される。検出器が発生する信号の強さは、結果的に は、指定の気体の濃度に反比例し、逆数をとることで（１ｎｖｅｒｔｅａ＞該１ 度を示す信号を生成し得る。

非分散性の分析器は測定対象の特定の気体について特別に製作する必要があるが 、この分析器は、典型的には小型で比較的安価で、医療の現場のような厳しい要 求の出される環境での使用に耐えるほど頑丈である。

以上で述べた性質をもつ装置またはシステムにおいて、決定的ではないにしても 顕著な重要性を有するのは、赤外線ビームを生じる供給源またはエミッタである 。

最終的な使用に関係な（、これまでに利用できた赤外線源は、いくつかの欠点を もっていた。

その１つは、そのような供給源を加熱でき４上限の温度が比較的低いことである 。赤外線源の出力は直接に加熱温度に関係するから、そのような供給源の出力は 低（なり、それにより、このような供給源は多くの応用について実際的ではない ことになる。

米国特許第４８５９８５８号と第４８５９１１１５９号とに開示された赤外線源 では、放射膜を支える基板は、指示ポストにその両端において固定されている。

この基板は、放射膜によって加熱されると、熱膨張により長さが増加する。これ により、特許を受けたタイプの赤外線源は、基板および基板で支えられた要素上 に結果的に加えられる応力により、うまくいかなかった。

更に、特許された赤外線源の組み立ては、いくぶん複雑であり、精密さを要求す る。これらの理由や別の理由により、特許された赤外線源は、高度な品質を有し ながら安価な赤外線源が要求される応用において最適とはいえないことが理解さ れるに至っている。

ＮＤＩＲタイプの気体分析装置が効率的に動作するためには、分析をうける気体 を通過する赤外線は被変調あるいはパルス化された性質のものでなければならな い。すなわち、連続的なビームの形態よりはむしろ一連のパルスとして利用でき なければならない。そうでなければ、分析器から得られる電気的信号の信号対織 音比は、典型的には、該信号が有用となる程度までは高くない。

必要な被変調赤外線を発生させる最良の方法は、赤外線エミッタを、該エミッタ に電気的エネルギのパルスを供給する電源に上って駆動することである。上述の タイプの赤外線エミッタＮＤＩＲ分析器では、電源によりエミッタの放射層に電 気的エネルギのパルスが供給されると、このエミッタの放射層の温度が上昇し赤 外線のパルスが放射される。その後に、放射層の温度は急激に低下する。したが って、エミッタのデユーティ・サイクルの残りでは、スペクトルの赤外線部分に おける放射は、エミッタからは、容易に感知できる　（ａｐｐｒｅｃｉａｂｌｅ ）はどには出力されない。

この変調の技法は、機械的なシステムや成分と、それに付随するそれら装置の体 積、重量、複雑性、脆弱性とを除去できるという利点を有する。また、パルス化 された電源によるアプローチは、機械的チジッパの技法よりも顕著に正確である 傾向をもつ。

以前は、上述の目的のために或いは類似の応用で用いられる電源は、制御された 大きさ、継続時間、周波数を有する単極性パルス、すなわち、すべてが正（また は負ンの値を有する連続するパルスを駆動されたエミッタに供給する。結果的に 、パルス化されたエミッタは、機械的チョッパを用いた機構に共通する、長期的 な安定性に欠けるという重大な欠点を有する傾向がある。これは、エミッタの中 を常に同一方向に電流を流して強い電界を生じさせることの結果である。この電 界はすべて同一の方向を向いていることから時間の経過と共にエミッタの材料に ずれを生じさせる。このずれの結果として、エミッタの性能が劣化し、最終的に は、故障に至る。

気体の濃度を測定する非分散性の赤外線を用いた典型的な装置またはシステムで は、米国特許第４８５９８５８号と第４８５９８５９号とに開示されたものも含 め、赤外線は供給源から放射され、鏡によって分析されつつある気体に合焦され る。気体を通過した後で、赤外線のビームは、フィルタを通過する。このフィル タが、測定対象の気体によって吸収される周波数を中心とする狭帯域中の放射以 外のすべての放射を吸収する。この放射の狭帯域は、衝突する赤外線の大きさに 大きさが比例する電気的出力信号を生成する能力のあるデータ検出器に送られる 。よって、フィルタを通過したその帯域における放射は、指定の気体の濃度に比 例する程度まで減衰される。データ検出器が発生する信号の強さは、結果的には 、指定の気体の濃度に反比例し、逆数をとることによって（１ｎｖｅｒｔｅａ） 該濃度を示す信号を提供する。

非分散性の分析器は測定対象の特定の気体について特別に製作する必要があるが 、この分析器は、典型的には小型で比較的安価で、医療の現場のような厳しい要 求の出される環境での使用に耐えるほど頑丈である。

はとんどの非分散性赤外線気体分析装置は、比率機構　（ｒａｔｉｏｉｎｇ　ｓ ｃｈｅｍｅ）を用いることにより、赤外線源やシステムの他の部分におけるドリ フトと伝送損失とに起因する誤差を除去する。

光学システムを開示し、該システムが、（１）検出器とビーム・スプリッタとを 有し、（２）本願で開示されている目的に一般的に相当する目的をもつ米国特許 はいくつかある。

１９６６年１１月２２日発行、特許権者はＧｏｏｄである第３２８７５５６号は その１例である。

これらの特許は、いずれも、高く望まれる属性である交換可能性を有する検出器 ユニット又はシステムに関するものではない。

前述のＧｏｏｄの特許を除き、これらの特許化されたシステムは、ビームを全領 域に亘って、それぞれが選択された波長の上および下にあるエネルギに分解する ことができるビーム・スプリッタを使用していない。そして、Ｇｏｏｄの特許だ けが、入力されるエネルギがコヒーレントである場合には、そのビーム・スプリ ッタを用いてそのことをなし得ると開示しているのである。このレーザで発生さ れたエネルギに対する要求のために、Ｇｏｏｄの特許のシステムはあまりに複雑 、大型で、本願が開示する新規な検出器ユニット及びシステムが適合する多くの 応用には高価過ぎるものになる。更にＧｏｏｄの特許では、その特許をうけたシ ステムが、クラス■のレーザに関する食品医薬品温（ＦＤＡ）の要求にいかに合 致するかについては開示していない。ＦＤＡの承認がなければ、そのシステムは 、もちろん、何らの実用的価値をもたないという欠点を有する。

発明の要約 発明され、ここに開示されるのは、新らしく新規な赤外線エミッタと、電源と、 以上で述べた同一の性質を有する検出器要素の欠点をもたない検出器要素とであ る。この新規な要素は、特にＮＤＩＲ気体分析に適しているが他の応用にも用い ることができる利点を有する。

ここに開示される赤外線源は、米国特許第４８５９８５８号と第４８５９８５９ 号とに開示されたすべての能力を有する。しかし、更に、特許されている赤外線 源が有していない重要な利点をいくつか有している。

簡単には、本願発明の赤外線源は、基板の端が相互に対して不変の距離で固定さ れてはいないという重要な点で相違している。その代わりに、一端が整流子に固 定されており、この整流子は、基板に基礎をおくエミッタ要素へのサポートとし て働き、基板の他端は整流子に対して自由であるように固定はされないままであ る。結果的として、基板は、その温度が上昇するにつれて長さが伸長し、それに より、機械的な応力の賦課が避けられる。

整流子に基礎をおくアプローチは、また、組み立てを容易にする。たとえば、電 気的接続は更に容易であり（そして、より断絶しに＜（）、絶縁されたリードの 必要が除去される。また、フィルム・タイプの放出要素は、エネルギをコリメー トし合焦する鏡の軸上に自動的に中心に置かれる。これにより、以前には放出要 素がコリメートする鏡と正確に一直線に並ぶことを保証するために用いられたス テップを除去することにより、組み立てのプロセスは単純化され、コストを削減 される。更に、本願に開示された赤外線源の要素は、特許された赤外線源では金 属から機械加工されるのと異なって、主としてプラスティックから型抜きされる （ｍｏｌｄｅｄ）。このことで、部品コストを著しく減少させながら受け入れ可 能なレベルの精度を維持できる。

更に、本願で開示される赤外線源の新規なデザインにより、コリメート用の鏡を 最後に組み立てることが可能になった。これは、鏡の表面にキズがついたり、そ のほかの損傷が生じる可能性を最小にする。鏡が赤外線源の最も高価な部品であ るからこれは重要である。

本願に開示される赤外線源の更に別の非常に重要な利点は、放出要素と該放出要 素まで電流が流す導体と該放出要素を指示する基板と基板に実装される要素との 熱的物理的電気的などのパラメータが、均衡され相関されることによって、動作 中の放出要素から遠ざかる熱の流れが、精密に制御され、放出された赤外線エネ ルギと相関付けられる。その結果、赤外線源は、正確に予想可能な強さの赤外線 を放出させ得るようになる。これは重要である。たとえば、モニタされつつある 気体試料の濃度の測定として非分散性気体分析装置によって用いられるのは、適 当な帯域幅における放出されたエネルギと検出されたエネルギとの差であり、放 出される赤外線の強さが正確でなければ、この差分は正確ではない。

両立式（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）基板上に放出層を有する赤外線エミッタにおけ る部品の前述した望まないズレは、本発明の原理に従って、単極ではなく双極（ バイポーラ）電源を用いて赤外線源のエミッタを駆動させることにより、避けら れる。そうすることで、エミッタの周辺で生じる電界は、動作電圧がエミッタに 印加されるたびに反転し、エミッタ部品がズレを生じる傾向は回避される。

前述の性質の赤外線エミッタを動作させるのに双極電源を用いる更に別の利点は 、エミッタの放出要素により大きな電力を与えることができる点である。すなわ ち、より高い電流密度を使用し得ることである。エミッタの出力が増大する結果 となるので、これは重要である。

また、より高い周波数も用いられ得る。ズレが深刻な問題点ではなくなったので 、それ以外の点では望ましいのだがズレの可能性のゆえにこれまで使用できなか った部品を使用し得るようになる。

以上で例として論じたＮＤＩＲの応用に対して、双極電源は、周波数が４０〜２ ５０Ｈｚの範囲内にあり、電圧が１２〜２４Ｖの範囲内にあり、ノ々ルスがデユ ーティ・サイクルの５〜２０％を占めるように、パルスを出力するように設計さ れる。

本願で開示される新たで新規な赤外線検出ユニットは、指定の気体の非分散性の 測定に用いられた場合、これまでにそのアプローチによって可能であると考えら れてきたよりも更に正確に測定をすることが可能である。これは、特に、医療現 場など高度の正確さが最重要である応用においては、顕著な利点である。同時に 、分散性タイプの分析器とは異なり、この新規な検出ユニットは、コンＩくクト であって、また、最も苛酷な応用にも耐えるほど頑丈であり、製造費用が比較的 かからない。

本発明の原理に従って、分析されつつある気体を通過したビームの全範囲に亘る エネルギを指定の波長よりもそれぞれ短い及び長い波長を有するエネルギの部分 に分解する新規なビーム・スプリッタにより更なる正確さが達成される。これら の部分のエネルギは、適切なバンドパス・フィルタを通って、ビーム・スプリッ タと鏡像関係に位置する同様の大きさのデータ検出器と基準検出器とに送られる 。

結果的に、これらの検出器は共に、ビームの全体から適切な波長のエネルギを受 け取る。これにより、雨検出器上のビームの像が、（１）データ検出器と基準検 出器とは空間的に一致していないことから空間的に異なり、及び（又は）、（２ ）ビームは雨検出器の前面にあるバンドパス・フィルタの一方を通過してから他 方を通過してデータ検出器と基準検出器とに到達するので、時間的にも異なって いるような並列式（ｓｉｄｅ−ｂｙ−ｓｆｄｅ）や他の検出器で生じる不正確を 除去できる。

°新規でモノリシックな等温の台（マウント）が、ビーム・スブリ・ツタと基準 検出器とデータ検出器とを光学的精度に要求される正確さをもって支持する。こ のサポートに伴うライト・トラップが、余分なエネルギが検出器に到達すること を防ぐことで精度が向上する。

射する結果的な能力とのために望まれる。しかし、これは、このタイプの検出器 は、温度の変動にも等しく敏感であることを意味する。したがって、検出器温度 のほんの僅かな変化やデータ検出器と基準検出器との僅かな温度差でさえ精度に 著しい影響を及ぼし得る。

センサ／ヒータ・システムは、２つの検出器を正確に、典型的には０．０１℃以 下の変動幅で、１つの選択された温度に保つ態様で等温サポートを加熱すること により精度を向上させる。このサポートは、熱伝導性の材料から製作されて、デ ータ検出器と基準検出器との間の温度差のこの非常に小さな値を減少させるよう に形成される。同時に、この新規でモノリシックな検出器のサポートと以下で説 明する特徴によって、それらは頑丈でしかもコンパクトになる。

更に検出器ユニットに組み込まれたものとして、一対の電子的増幅器がある。

これらによって、データ検出器と基準検出器とからの出力を、その出力が信号プ ロセッサへの過剰なノイズなしに送信され得るレベルまで増加させる。信号プロ セッサは、検出器の出力を、流れ又は分析対象の他の試料の中の選択された気体 の濃度を反映する信号に変換する。

典型的には、本願で開示される性質の検出器ユニットは、電気的ノイズが支配的 な環境で用いられる。新規な静電シールドが、データ検出器と基準検出器とそれ らに伴う回路とを、周囲の電磁干渉（ＥＭＩ）やその他の放射の悪影響（ａｄｖ ｅｒｓｅ　ｅｆｆｅｃｔ）から効果的に遮断（ｉｓｏｌａｔｅ）する。

新規なケーシングが、静電シールドと、検出器と、検出器ユニット中の他の電気 的及び光学的要素を囲み、外部の物質がこれらのデバイスに達しないようにする 。ケーシングの中及び静電シールドの中のガイド・システムが、ユニットの組み 立てと、静電シールドと該デバイスにより遮蔽される要素との電気的接続とを容 易にする。

検出器ユニットを囲むケーシングは、変換器の中の１要素であり、この変換器は 、前述の供給源を含み、また、赤外線を放射しそのエネルギを合焦してビームと し、そのビームを分析対象の気体を通過して伝搬させる要素を含む。本発明の現 時点での特に興味のある応用においては、これらの変換器は、その中を通過する ２酸化炭素等の気体の濃度を測定するためにエアウェイ・アダプタと共に用いら れる。

これらのエアウェイ・アダプタは、典型的には使い捨てであり、光学的特性が１ つのアダプタと次のアダプタとでは異なる可能性がある。しかし、これは、重要 ではないのであって、本願で開示される性質の検出器ユニットが変換器で用いら れる場合には、相互の交換可能性が提供される。このユニットのデータ検出器と 基準検出器とは共に、減衰されたビームの同じ範囲に亘るエネルギに反応するの で、ズレや光学的経路における外部の物体などの光学的変動は、両方の検出器に 同一の程度同一の態様で影響を与える。したがって、データ検出器と基準検出器 との出力が比率化される（ｒａｔｉｏｅｄ）と、変則部分（ａｎｏｍａｌｆｔｉ ｅｓ）は打ち消し合う。これはまた、他の非分散性の双検出器システムでの頻繁 な再校正が不必要あるいは少なくとも最小化されることを示している。

好ましくは、検出器温度を制御するのに用いられるものとは独立の第２のシステ ムが用いられて、エアウェイ・アダプタのケーシングが、上昇させた温度（好ま しくは、４２〜４５℃の範囲）に保たれる。この温度は、湿気がアダプタに組み 込まれたウィンドウ上で凝結するのを防止するのに十分に高（、放射エネルギを そのデバイスの中に通過させ、分析対象の気体を通過した後では、検出器システ ムまで至らせる。凝縮がもたらし得る問題の除去にこのようにアプローチするの は、エアウェイ・アダプタの加熱がデータ検出器と基準検出器とのヒータに供給 される電力に影響しないという重要な利点を有している。その結果、ケーシング ・ヒータと検出器ヒータとの回路が結び付けられている場合にケーシングの温度 が上昇するにつれて生じ得る検出器ヒータの電源の変動が除去される。そのよう な変動に起因する検出器温度の望まない変化もまた除去される。

図面の簡単な説明 図１は、（ａ）分析対象の気体のための特定された流れの経路を提供するエアウ ェイ・アダプタと、（ｂ）混合した指定の気体の濃度を表す信号と基準信号とを 出力する変換器との分解図であって、この変換器は、本発明の原理に従つて構成 される赤外線源またはエミッタ・ユニットを含む。

図２は断面図であり、エアウェイ・アダプタ／変換器アセンブリの検出器を組み 込んだ光学システムを示している。

図３は、赤外線源の分解図である。

図４は、（ａ）赤外線源に用いられ、赤外線エミッタを支持し該エミッタ・ユニ ットへの電気的接続を行う整流子と、（ｂ）該整流子を支持し赤外線源の起訴で ある成形（ｍｏｌｄｅｄ）リングとの間の関係を示すための分解図である。

図５は、赤外線エミッタと支持整流子とから成るアセンブリの、ベースの中に取 り付けられる以前の平面図である。

図６は、エミッタ／整流子アセンブリの部分的な図解である。この図は、エミッ タの温度が上昇するにつれてそのエミッタの長さが自由に伸長し、よってエミッ タ又は該ユニットとの電気的接続を損傷する可能性のある応力の賦課を除去する ことを許容する整流子とエミッタとの間の新規な浮動関係を示している。

図７は、赤外線源に使用される放物線状の鏡の垂直方向の断面図であり、エミッ タが出力した赤外線をコリメートし、合焦させてビームを生成し、特定の光学的 経路にそって方向付けする。

図８は、組み立てられた供給源ないしデバイスの平面図である。

図９及び図１０は、木賃的に図８の線９−９と線１０−１０とに沿ったデバイス の断面である。

ｒ！！ＪＩＯＡは、赤外線源のエミッタの断面図であり、この要素を通過する熱 の経路を示している。

図１１は、やはり本発明の原理を具体化している第２の赤外線源の立体図である 。

図１２は、図１１の赤外線源の第２の立体図であり、この図では、図１２の矢印 １３−１３で指示される方向を向いている。

図１３は、図１１の赤外線源の断面図であり、図１２の赤外線源１４−１４に実 質的に沿っている。

図１４は、図１１の赤外線源の断面図であり、図１５の赤外線源１５−１５に沿 っている。

図１５は、図１１の線１６−１６に実質的に沿った赤外線源の断面である。

図１６は、図１１のデバイスにおいて用いられる整流子要素の部分的な平面図で ある。

図１７は、図１１の赤外線源において用いられる、エミッタが出力した赤外線を コリメートし合焦させてビームとし特定の光学的経路に沿って方向付ける放物線 状の鏡要素の垂直方向の断面である。

図１８は、図１の変換器において用いられる双極電源のブロック図である。

図２４は、図１の変換器の分解図を構成する図２４Ａと図２４Ｂとの関係を示し ている。

図２５は、部分的に組み立てられた変換器の部分図であって、変換器に組み込ま れた検出器ユニットの中のプリント回路板が変換器の静電シールドに接続される 態様を示している。

図２６は、図２の線２７−２７に沿った検出器ユニットの部分図であって、検出 器ユニットの中に組み込まれたライトトラップが機能する態様の理解を容易にす るものである。

図２７は、図２の線２７−２７に沿った検出器ユニットの部分図であって、検出 器ユニットの中に組み込まれたライトトラップが機能する態様の理解を容易にす るものである。

図２８は、図２の部分的拡大図であり、検出器ユニットのデータ検出器と基準検 出器とがそのサポートから電気的に絶縁する検出器取り付はシステムをさらによ く示す。

図２９は、図５の矢印５Ａ−５Ａの方向に見た基準検出器の平面図である。

図３０は、検出器ユニットを通過する縦方向の断面である。

図３０Ａは、検出器ユニットで用いられ、データ検出器と基準検出器とを同一の 選択された不変の温度に維持し、エアウェイ・アダプタのケーシングを上昇した 温度に維持するシステムの回路図である。

図３１は、変換器の中で用いられ、該変換器の電気的要素に適切な電圧で電力を 供給し、基準検出器とデータ検出器とによって出力される信号を増幅するシステ ムのブロック図である。

図３４は、図２７のシステムに組み込ま必要な動作電圧を提供する電源の電気回 路である。

図４２は、本発明の原理を具体化する第２のタイプの検出器ユニットの断面であ る。

発明の詳細な説明 本発明の原理は、（ａ）患者機械間のベンチレータ回路のエアウェイ・アダプタ を通過する２酸化炭素の濃度の大きさに比例する信号と、（ｂ）基準信号とを出 力する変換器において、特に利点がある。これらの信号は、上記で援用した米国 特許軍４８５９８５８号と第４８５９８５９号とに開示された態様で比率をとら れ（ｒａｔｉｏｅｄ）、エアウェイ・アダプタを通過して流れる２酸化炭索漠度 を正確にかつ動的に（ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ）　表す信号を提供する。代表的 で好適なエアウェイ・アダプタと本発明の原理に従って構成されそれを具体化す る補完的な変換器が、図１及び図２に示され、それぞれ参照符号２２と２４とで 同定されている。

図１は、変換器２４の重合体の（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）　ハウジング２６を主と して示している。この変換器はまた、（ａ）赤外線エミッタ・ユニット又は供給 源２８（図１〜図１０）と、（ｂ）検出器ユニット３０（図２）と、（Ｃ）検出 器ユニット電源３２（図２、図２４Ｂ、図２５〜図３０）と、（ｄ）ユニット２ ８のエミッタを駆動するバイポーラ電源３３（図１８、図１９）とを含む。

図解のエアウェイ・アダプタ２２は、患者の気管内に挿入された気管内チューブ と機械的なベンチレータとの間の接続のために設計されており、この場合に変換 器２４は、医療を受けている患者が吐き出した２酸化炭素レベルを測定するのに 用いられる。

次に図１及び図２では、エアウェイ・アダプタ２２は、典型的にはバロックス・ ポリエステル　（Ｖａｌｏｘ　ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）またはそれに相当する重合 体（ポリマ）から成形される一体型のユニットである。エアウェイ・アダプタ２ ２は、一般に、平行６面体の中心部分３４と、このアダプタを通過して端から端 まで伸長するサンプリング通路４０をもつ２つの円筒形のに端部３６及び３８と を有する。端部３６及び３８は、軸が中央部分３４と直線になっている。

エアウェイ・アダプタ２２の中央部分３４は、変換器２４に台座を提供する。

統合されたＵ型のケーシング要素４２は、変換器２４を、エアウェイ・アダプタ に対して縦方向に、また、図１の矢印４４によって示される横断方向に確実に位 置付けられる。この矢印はまた、エアウェイ・アダプタ２２が変換器２４に組み 立てられる際に移動される方向である。

アパーチャ４６及び４８が、エアウェイ・アダプタ２２の中心部分３４に形成さ れる。変換器２４がエアウェイ・アダプタに組み立てられると、これらのアパー チャは、図２の参照符号５０で示される光学的経路に沿う直線上に並ぶ。この光 学的経路は、変換器２４の中の赤外線エミッタ・ユニット２８からエアウェイ・ アダプタ２２とそこを通過する気体とを横断して変換器２４の赤外線検出器ユニ ット３０まで伸長する。

（ａ）光学的経路５０を横断する赤外線を減衰させることなくエアウェイ・アダ プタ２２を通って流れる気体がアパーチャ４６及び４８から漏れるのを防止する ために、また、（ｂ）外部物質をエアウェイ・アダプタから排除するために、こ の装置はサファイア・ウィンドウ５２及び５４で封されている。サファイア・ウ ィンドウが使用される理由は、ガラスやプラスチックなどの他の物質は、検出器 ユニット３０で発生される信号の質が著しく損なわれるほどに赤外線を吸収して しまうからである。

内部に供給源ユニット２８と検出器ユニット３０とを有している変換器２４のケ ーシング２６は、４角形に形成されたギャップをもつ第１及び第２の端部を有し ている。変換器がエアウェイ・アダプタ２２に組み込まれることで、変換器ケー シング２６の２つの部分５８及び６０は、エネルギ伝送ウィンドウ５２及び５４ が内部に備え付けられたエアウェイ・アダプタの中央部分３４の２つの内側壁を 包囲する。

光学的に透明なウィンドウ６８及び７０が、変換器ハウジング２６の内端壁７６ 及び７８に存するアパーチャア２及び７４における光学的経路５０に沿って備え 付けられる。これらのウィンドウにより、変換器ハウジングの２６の左側端部５ ８におけるユニット２８で発生される赤外線ビームは、エアウェイ・アダプタ２ ２まで、次いで、エアウェイ・アダプタから変換器ハウジングの右側部分６０に おける検出器ユニット３０まで通過する。同時に、ウィンドウ６８及び７０は、 外部の物質が変換器ケーシングの内部に侵入するのを防ぐ。

次に図３〜図１０において、赤外線を放射し、そのエネルギをビームとして形成 し、そのビームを光学的経路５０に沿って伝搬させるのに用いられるユニット２ ８は、赤外線エミッタ８０と、整流子８２と、チューブないしキャップ８４と、 鏡要素８６とを含み、これらはすべてベース８８から支持されている。

図５及び図６において最もよく示されている赤外線エミッタないしエネルギ源８ ０は、単一の厚いフィルム構造である。そこに含まれる基板９０は、本発明の１ つの実施例では、長さ０．２５０インチ、幅０．０４０インチ、厚さ０．００５ インチである。しかし、この基板は、厚さが、０．００３インチ〜０．００５イ ンチの範囲で変化することは可能であり、低い熱伝導性を有する物質から形成さ れる。ステアタイト（Ｓｔｅａｔｉｔｅ、酸化マグネシウムと２＃化ケイ素とを 含む多結晶の物質）が好ましく、これは、この物質がアルミナ等の従来の低熱伝 導率物質よりも１マグニチユード小さいオーダーの熱伝導率を有するからである 。これは重要であり、というのは、エミッタを動作温度まで加熱するのに要する 電力を著しく減らすことができるからである。

しかし、アルミナをステアタイトの代わりに用いることも可能である。これは、 基板が、絶縁体のガラス等の熱伝導性の低い物質で好ましくは被覆されている場 合である。

使用可能なもう１つ別の基板物質は、融解石英である。

２つのＴ型の導体または端子９４及び９６が、基板９０の上側表面９２に接着さ れている。図５及び図６に図解された例示の赤外線エミッタ８０においては、各 導体は、長さが０．０３５インチで、導体間のギャップ１００は０．０３０イン チである。

端子９４及び９６は、好ましくは、ＤｕＰｏｎｔの４９５６等のインクを基板９ ０の表面９２にプリントし、その基板を焼成することで得られるサーメットを含 むプラチナと金とで形成される。

端子９４．９６の上に重ね合わされ、基板９０の表面９２にその端部が導体９４ 及び９６にオーバーラツプするように接着されるのは、放射性で電気的抵抗性物 質の厚いフィルムないし層１０２である。その好ましい物質は、Ｅｌｅｃｔｒｏ −５ｃｉｅｎｃｅ　Ｌａｂｓ　ＥＳＬ３８１２　Ｉｎｋを焼成することにより得 られる。このインクは、大きな比率のプラチナを含んでおり、２５０〜３００℃ の幅の動作温度を有する。

図解した実施例の放射性の層１０２は０．０７０インチの長さであり、エミッタ の２つの端部１０４．１０６は、エミッタ８０の導体９４及び導体９６の上に０ ．０２０インチオーバーラツプしている。よって、全体のオーバーラツプで、放 射性の層１０２の全面積の５７％を構成する。これは、好適で動作可能な範囲で ある５０〜６０以内である。

前述の範囲のオーバーラツプによって、放射性層１０２と導体９４及び９６との 間のインターフェースにおける電流密度が高くなり過ぎて放射性層のバーンスル ー（ｂｕｒｎｔｈｒｏｕｇｈ）や疲労によるクラブキングによるエミッタ８ｏの 不良が生じることが防止される。

出願人がそのようにしてエミッタ８０の不良を防止することができるのは驚くべ きことである。以前は、アクティブな層・導体オーバーラツプを伴う厚いフィル ムのデバイスが、成功裏に動作するのは、オーバーラツプが１５％を超える場合 には不可能であると信じられてきたのである。

また、過度の電流密度にさらされることに起因する不良に抗するのに貢献するの は、導体９４及び９６のＴ型の構成である。これは、少なくとも、放射性層のバ ーンスルーに対する抵抗力に関する限りは、より従来型の４角ないし側面が直線 である導体よりも潜在的に優れている。

次に、図３〜図６において、整流子８２は、錫めっきをした銅などの導体の金属 のシートから打ち抜かれたものである。エミッタは、一体化した（ｉｎｔｅｇｒ ａｌ）タブに接続した２つのほぼ類似する弓形のセグメント１０８及び１１０を 有しており、導体ないし端子１１６はセグメント１０８と一体で半径方向に伸長 し、整流子セグメント１１０と一体で半径方向に伸長する導体ないし端子１１８ は、端子１１６から整流子の円周を半分回った反対の位置にある。

示したように、２つの整流子セグメント１０ｇ、１１０のそれぞれは、はぼ弓状 の構成をしている。Ｕ形状の整合スロット１２０，１２２は、セグメント１゜８ の周縁部に開口しており、第３のＵ形状の整合スロット１２４は、セグメント１ １０の周縁部に開口している。また、整流子セグメント１ｏ訳１１０の周縁部に 開口しているのは、それぞれ、導体受容スロット１２６．１２８である。

整流子８２には、エミッタ・サポート１３０，１３２が存在する。サポート１３ ０は、整流子セグメント１０８と一体であってその半径方向に内向きに伸長して いる。エミッタ・サポート１３２は、軸方向にサポート１３０に対して整合して いる。それは、整流子セグメント１０８と一体でありその半径方向に伸長してい る。エミッタ・サポート１３０は、以後では整流子８２の底部１３６として呼ば れる部分の上にエミッタ受容の窪み１３４を有し、また、第２のエミッタ受容の 窪み１３８がエミッタ・サポート１３２の中及び整流子８２の底部１３６の上に 形成される。

エミッタ８０の一端１４０は、エミッタ・サポートの窪み１３４の中にあり、図 示のエポキシ接着剤（ｅｐｏｘｙ　ａｄｈｅｓｉｖｅ）　１４２によって接着さ れ固定されるのに対し、エミッタの他端１４３は自由に移動する状態にされる。

表面の張力により、エポキシ接着剤は、エミッタ８０を図５に示される位置に引 （。これにより、中間点１４４は、エミッタ・ユニット２８の中心線１４５の上 に位置することになる。それにより、厚いフィルムないし層１０２から放射され るエネルギを鎖部分８６がコレ−）　（ｃｏｌｌａｔｅ）及び合焦（ｆｏｃｕｓ ）する能力が最適化されるという点で、このことは重要であり、その結果、エミ ッタ・ユニット２８から投射される最適のビームは最適の質となる。

特に、図５に示すように、エミッタ左側端部の整流子セグメント１０８に溝ない し窪み１３８を受容するための横方向のスロット１４６がある。このスロット１ ４６のために、エポキシ接着剤１４２は、図５の参照番号１４７で示される境界 を超えることはない。結果的に、エミッタ８２の左側の固定された端部１４０は 、境界１４７と同一のしかし超えない位置まで引かれる。エミッタの端部１４０ がそのように位置していることで、エミッタは、ユニット２８の縦方向の中央線 １４５上で正確に中心にある。

エミッタの他端１４３は、エミッタ・サポート１３２のスロット１３８の上に位 置している。しかし、エミッタ８０のこちらの端部は接着されておらず、その代 わりに、図５及び図６の矢印５．６で示すように、スロットの中で前後に自由に 動く。その結果、電流がエミッタ８０の放射性層１０２を横断して供給されて放 射性層と基板９０とを加熱する場合に、基板は熱膨張によりその長さが成長ない し増加するが、この成長は、強制されるというよりも適応されたものである。

その結果、仮に両端が固定されていた場合にエミッタ８０に賦課される応力は排 除され、エミッタ８０への損傷または機械的な応力が賦課されたとすれば生じ得 たその要素の故障は除去される。

エミッタ８０が整流子８２に組み込まれた後で、２つの端子９４．９６がそれぞ れ整流子８２の導体セグメント１０８．１１０に接続される。他端がエミッタ・ ユニット端子９４．９６と整流子セグメント１０８．１１０とにはんだ付けされ た導体ないしリード線がこの目的のために用いられる。これらは、図５に図解さ れ、参照番号１４９及び１５０で示されている。

以上のステップが完了すると、整流子端子１１８．１１８が整流子の導体セグメ ント１０８．１１０に対し直角に曲げられて、エミッタないし整流子部分が、半 径方向エネルギ放射ユニット２８のベース８８に備え付けられる。この要素は図 ３及び図４に最もよく示されており、モノリシック部材である。この要素が動作 する環境は、エミッタ８０の放射性層１０２によって加熱され上昇した温度に到 達することができる。よって、ベースは、エミッタ・ユニット２８の動作中そし てリード線１４９．１５０がベースにより支持されている整流子セグメント１０ ８及び１１０に達する温度で構造的に安定であるポリスルホンまたはそれに相当 するポリマから製作される。

ベース８８は、円筒形の構成をしており、プラットフォーム１５１と、プラット フォーム１５１から上方向に伸長しベースは図４に示す方向にある一体の環状の 壁セグメント１５２〜１５８とを有する。壁セグメント１５２．１５４．１５８ のそれぞれから内側に伸長しているのは、整流子８２のセグメント１０８．１１ ０の中の３つのＵ形状のスロット１２０．１２２．１２４の内の対応する１つを 補完するように構成されているボス１６０．１６２．１６４である。直径方向に 対向するスロット１６６及び１６８が、ベース８８の中に形成され、ベース８８ の頂点から底部に伸長する。これらのスロットは、ベースの外側に、整流子８２ の端子１１６及び１１８よりも僅かに広（開口しており、整流子端子よりも僅か に深い。結果的に、端子１１６及び１１８は、エミッタ・ユニット２８が組み立 てられるときに、スロット１６６及び１６８の内部に適合しつる。

エミッタ８０と整流子８２とを組み立てたもの（アセンブリ）は、図４に示され ているようにベースに対してそれを直線にして、このエミッタ／整流子アセンブ リを矢印１７０で支持される方向に下向きに、整流子のセグメント１０８及び１ １０がベースのプラットフォーム１５１の表面１７２の上に達するまで移動させ ることにより、ベース８８の中に備え付ける。　・ベース８８の半径方向のボス １６０〜１６４は、エミッタ／整流子アセンブリが備え付けられる際に、ベース ８８に対して整流子８２を導き、また、その後で該アセンブリとベースとを所望 の関係で維持する。いうたん整流子セグメント１０８．１１０がベース８８のプ ラントフオーム上に位置付けられれば、エミッタ／整流子アセンブリは、整流子 セグメントとプラットフォームの表面との間の適切な接着剤（図示せず）によっ て、その位置に保たれる。

図３及び図４から明らかなように、ベース８８上の半径方向のラグ（ｌｕｇｓ） やボス１６０〜１６４と整流子８２の補完的なノツチ（ｎｏｃｈｅｓ）　１２０ 〜１２４との非対称的が存在する。これは、上述のエミッタ／整流子アセンブリ の備え付けに関する限りで本発明の重要な特長であり、というのは、それにより 、整流子がベース８８内で逆に備え付けられることが防止されるからである。

エミッタ／整流子アセンブリが備え付けられベース８８に接着された後で、２１ つの整流子タブ１１２．１１４は除去され、整流子セグメント１０８と１１０と の間にギャップ１７４と１７６とを残す。これが整流子セグメント１０８をセグ メント１１０から電気的に絶縁する。したがって、整流子端子１１６．１１８の 内の１つに与えられる電流は、関連する整流子セグメント１０８または１１０か らエミッタ８０と第２の整流子セグメントを通って、２つの整流子端子の第２の ものに流れる。たとえば、端子１１６に与えられた電流は、順次、整流子セグメ ント１０８と、リード線１４９と、エミッタ端子９４と、放射性層１０２と、エ ミッタ端子９６と、リード線１５０と、整流子セグメント１１０とを通過して、 整流子端子９６に達する。その結果、放射性層１０２が加熱されて、電磁気的ス ペクトルの赤外線部分における所望のエネルギを放射する。

上述した分離（ｂｒｅａｋａｗａｙ）　タブ１１２．１１４は、エミッタ・ユニ ット２８の組み立ての点で、本発明の重要な特長である。エミッタ８０と整流子 ８２とのアセンブリは、かなり脆弱で、リード線１４９．１５０から、エミッタ 端子９４及び９６と整流子セグメント１０８及び１１０までの接続も同様に弱い 。このアセンブリは、整流子セグメント１０８及び１１０が別々の要素である場 合には、扱うたり、備え付けたり、整合するのが困難である。しかし、整流子セ グメント１０８と１１０とが一体化されているので、整流子は支持フレームであ ると共にアセンブリ・ジグとしても機能するので、それはもはや問題ではない。

扱いと備え付けとは、非常に簡略化され、これは、特に、エミッタ／整流子アセ ンブリの備え付けの後のタブ１１２．１１４の除去が容易に達成されるからであ る。

別の観点で、整流子セグメントが別々のエミッタ／整流子アセンブリは特別で使 用が比較的困難な備え付けるべき固定物を必要とし、よって、この脆弱なアセン ブリを扱うことは問題点を有する。対照的に、除去可能タブの付いた一体の整流 子を用いることで、整流子は、エミッタと整流子とのための一体のアセンブリ固 定物として機能するようになされ得る。

いったんエミッタ／整流子アセンブリが備え付けられて、ベース８８に接着され 、タブ１１２と１１４とが除去されると、エミッタ・ユニット・チューブないし キャップ８４が備え付けられる。この要素は、図３、図８〜図１０に示されてい るが、アクリロニトリル・ブタジェン・スチレン（ＡＢＳ）等の高度の構造的安 定性を有するポリマを材料とする環状の部材である。

キャップ８４は、ベース８８と同じ直径である。キャップ８４は、平坦なプラッ トフォーム１７８であって、ギャップ１９０〜１９７で隔てられた環状のボス１ ８０〜１８８の円形のアレーが依存している。

キャップ８４は、それをベース８８に対して図３の矢印１９８が支持する方向に 移動させることで、いったんその図の中で示されるベースの方向に向き付けられ れば、備え付けられる。この動きが続くに従って、ベース８８の環状の壁セグメ ント１５２〜１５８がキャップ８４の中のスロットまたはギャップ１９０〜１９ ７を通過して、キャップのプラットフォーム１７８が環状の壁セグメントの上端 部に置かれるまで、上昇する。

適切な接着材が用いられて、キャップ８４をベース８８に固定する。

キャップ８４が備え付けられると、従属する環状の要素１５２．１５４と１５８ ．１６０とのギャップ１９０．１９４は、外部のスロットまたはベース８８の窪 み１２６．１２８に整合される。これが、キャップ８４の整流子８２の２つの端 子１１６と１１８とを調整する。

エミッタ・ユニット２８を組み立てる残りのステップは、鏡要素ないしアセンブ リをベース８８に備え付けることである。

図３、図７、図９、図１０に最もよ（示されている鏡アセンブリは、円形の断面 をもつモノリシックな部材である。鏡アセンブリは、典型的にはＡＢＳから作ら れ、エミッタ・ベース８８の円形の中央の穴２００の中に適合するような大きさ にされる。円形の窪み２０２が鏡アセンブリ８６の中に形成され、その窪みは鏡 アセンブリの底部２０４の上に開口する。第２の放物線状の面２０６がアセンブ リの他方の上側２０８に形成される。放物線状の面２０６は、第１に、典型的に は２ミル（ｉｉｌ）　の厚さの銅の被覆がなされ、次に金で再度被覆される。金 の層の厚さは、典型的には２マイクロインチ（μｉｎ）の範囲である。これで、 エミッタ８０からの赤外線をコレートし、合焦する放物線状の鏡が得られる。

図３に最もよく示されているように、鏡アセンブリ８６の上部２１０は、内側に ステップしており、１対の縦方向に伸長した直径方向に対向したラグ２１２．２ １４が残る。鏡アセンブリの上部２１０は、切り離され、直径方向に対向した縦 方向に伸長し、ラグ２１２．２１４の位置から９０°ずれた位置の溝２１６．２ １８が残る。

鏡アセンブリ８６は、ベース８８の中に、その対称軸がエミッタ・ユニットの縦 方向の中央線１４５と一致するように備え付けられる。これは、鏡アセンブリを 図３の矢印２２０によって示されるようにベースに対して動かすことによって達 成される。この移動が続くにつれて、上述のラグと溝２１２〜２１８とは、対応 する一体の縦方向に伸長したベース８８の中のラグ２２２（ただ１つ示されてい るもの）と溝２２４と相互に作用し、鏡アセンブリをベースに導く。キャップ８ ４の場合のように、適切なしかし図解されていない接着剤を用いることによって 、鏡アセンブリを適切な位置に固定し得る。

図１０に示されているように、鏡要素８６の上端部にノツチ２２６がある。これ は、エミッタ８０の上部２０８と鏡要素８６とを分けるものであり、エミッタま たは鏡要素の放物線状の表面２０６の鏡を提供するめつきへの損傷の可能性を除 去する。

次に、図１１〜図１７は、やはり本発明の原理に従いそれを具体化する第２の赤 外線源ないしエミッタ・ユニット３３８を示している。

エミッタ・ユニット３３８の主な要素は、（１）ベース３４０．（２）整流子３ ４２、（３）赤外線エミッタないし源３４４、（４）適切な電源にエミッタ３４ ４を接続する導体のリード線３４６．３４８、（５）エミッタ３４４が出力する 赤外線をコレートして、ビームの形でユニット３３８から投射するための鏡アセ ンブリ３５０である。エミッタ３４４は、上述のエミッタ８０の複製でかまわな い。

エミッタ・ユニット３３８のベース３４０は、はぼ円筒形の要素で、鏡アセンブ リ３５０が形成し投射する赤外線のビームがそこを通過してユニット３３８の外 部に逃れられる中央アパーチャ３５２を有する。エミッタ・ユニット２８の対応 物と同様に、ベース３４０は、好ましくは、高１に耐性をもつポリスルホンなど のポリマから作られる。

エミッタ・ユニット３３８は、図１１、図１２、図１５に示されている方向にあ り、ベース３４０は、垂直方向に向いた円形の側壁３５４と、内部の水平方向の 側壁３５４に囲まれたレッジ（Ｌｅｄｇｅ）　３５６と、直径方向に対向した位 置付はラグ３５８．３６０とを有する。

図１５と図１６とに最もよく示されているように、ユニット３３８で用いられる 整流子３４２は、２つの同一の弓状のセグメント３６２．３６４から構成される 。弓状の２８での対応物と同じように、これらは、錫めっきした銅で作られてい る。実際的な観点からは、この全く同じ整流子セグメントの使用は、ストックし ておかなければならない部品数を減らせるという点で重要である。整流子セグメ ント３６２，３６４は、また、より単純で、したがって、エミッタ・ユニット２ ８で用いられた一体のより複雑なものよりも著しい低費用で製作できる。

整流子セグメント３６２．３６４のそれぞれは、一体の内側に伸長しエミッタ受 容溝３６８を有するエミッタ・サポート３６６を有する。溝は、整流子セグメン ト３６２．３６４の底部３７０の上に開口しており、エミッタ・サポート３６６ の自由端部３７２まで伸長する。

エミッタを受容する窪みないし溝３６８に隣接してエミッタ・サポート３６６の それぞれの中に形成されるのは、延長した半径方向に伸びるスロット３７４であ る。整流子セグメント３６２．３６４がベース３４０の中に備え付けられ、図１ ４に示すようにそのベースのレッジ３５６に位置すると、ベース３４０の位置付 はラグ３５８．３６０が、エミッタ・サポート３６６のスロット３７４を通って 伸長する。それにより、整流子セグメント３６２．３６４は、ベース３４０に対 して位置付けられる。

エミッタ・ユニット３３８のベース３４０の中で整流子セグメント３６２．３６ ４を位置付けるために用いられるものは、従属する一体のラグ３７６．３７８の 協同する対である。これらは、各整流子セグメントのエミッタ・サポート３６６ の端部で見つかる。整流子セグメントがエミッタ・ベース３４０に図１３〜図１ ５に示されたように備え付けられると、ラグ３７６．３７８が補完ノツチ３８０ ．３８２に適合する。これらのノツチは、エミッタ・サポートの反対側に、自由 端３７２に位置している。これらのノツチの側部は、したがって、サポート３６ ６の反対の側部を包み込み、これらのサポートが組み込まれている整流子セグメ ント３６２．３６４の位置を固定する。

いったん備え付けられると、整流子セグメント３６２．３６４は、図１５の参照 符号３８４で支持される場所に適切な接着を用いてエミッタ・ベースに固定され る。２つの整流子セグメント３６２．３６４が上述の態様でエミッタ３４４に備 え付けられると、それらはセグメント間のギャップによって電気的に絶縁される 。

整流子セグメント３６２．３６４がベース３３８に備え付けられた後で、エミッ タ３４４がそのアセンブリに加えられる。それは、整流子セグメントが与えられ たエミッタ・サポート３６６の中に位置するエミッタ受容溝３６８の上に置かれ 、エミッタの放射性層３８９はユニット３３８の縦方向の中心線３９０に中心が あってエミッタ・サポート３６６の両端の間のギャップを結んでいる。

エミッタ３４４の端部３９４は、そのサポート３６６に接着されている。しかし 、エミッタ・ユニット２８と同様に、エミッタの他端は接着されていない。これ により、エミッタ３４４は、動作中に加熱するにつれて自由に縦方向に成長ない し伸長することになり、エミッタに損傷を与えるないしは破壊する応力がエミッ タ上に賦課されないことになる。

エミッタ３４４は、備え付けられた後で、電気的リード線によって電気的に整流 子セグメント３６２．３６４に接続される。一端では、リード線３９８は、整流 子セグメント３６２にはんだ付けされる。このリード線の他端は、エミッタの固 定端部３９４において端子９４にはんだ付けされる。リード線４００は、同様に 、整流子セグメント３６４に反対の端部において、そして、エミッタ８０の反対 側の浮動端子３９６において端子９６にはんだ付けされる。

外部のリード線３４６．３４８は、上向きにベースの側壁３５４の内側に沿って 、そして整流子セグメント３６２，３６４のリムの中の直径方向に反対向きの半 円形の窪み４０２．４０４の中に延長する。ここで、これらは、整流子セグメン トにはんだ付けされる。

前述の電気的接続がなされると、外部の供給源からの電流が、外部リード線３４ ６から、整流子セグメント３６２、リード線３９８、エミッタ端子９４、エミッ タの電気的抵抗性の放射性層３８９、エミッタ端子９６、リード線４００、整流 子セグメント３６４、そして外部リード線３４８へと、または、同じこれらの要 素を反対の方向に流れる。どちらの場合も、放射性層３８９を流れる電流により 該放射性層の温度が上昇して、所望の赤外線を出力する。

最終の、エミッタ・ユニット３３８の中で典型的には最後に備え付けられる主な 要素は、鏡要素３５０である。

この要素は、図１１、図１２、図１５、図１７で示されているが、ベース３４０ と同一の直径の円形の断面を有している。これは、典型的には、ＡＢＳポリマか またはそれに相当する性質のポリマで作成される。

鏡要素３５０の端から端まで延長する溝は、エミッタ・ユニット３３８の外部リ ード線３４６及び３４８に適応している。これらの溝の一方は、図１５に示され ており、参照符号４０６によりて同定されている。

鏡要素３色Ｏの表面４０８は、放物線形状を有する。表面４０８は、第１に銅で 、次に金でめっきされることで、エミッタ３４４からのエネルギをコレートして その赤外線を合焦し、エミッタ・ユニットから投射されるビームにする鏡を提供 する。

溝４１０は、鏡要素３５０の周縁部の回りに延長している。鏡要素が、エミッタ ・ユニット３３８のベース３４０に組み入れられると、ベースの側壁３５４は、 婉要素３５０の上部４１２を取り囲む。これが、鏡になった表面４０８を損傷か ら保護する。

溝４１０の底部４１４はベース３４０の台としても機能する。これにより、エミ ッタ３４４は、ベース３４０に関わって損傷を受ける可能性が除去される。

使用するのに十分に高い信号対雑音比の検出器出力信号の発生には一本願で開示 され参照符号２４で同定されるＮＤＩＲ変換器の検出器に与えられる減衰された 赤外線のビームが、変調されていることが必要である。以上の記述で、これは、 バイポーラの電気的パルスを、本願で開示され参照符号２８及び３３８で同定さ れるような厚いフィルムの赤外線源の電気的抵抗性の放射性要素に供給すること により達成され得ることは既に指摘した。

図１８にブロック図形式で表されている、赤外線源ユニット２８のエミッタ８０ を駆動させるために用いられる電源３３は、この性質のパルスを出方する。これ は、Ｈブリッジ・ドライバ回路３０２と、参照符号３０４で集合的に同定される 複数のタイミング回路と、パルス幅及び周波数監視回路３０６．３０８と、パワ ーオン・リセット回路３１０と、電源監視回路３１２とを含んでいる。

赤外線源ユニット２８の負荷エミッタ８ｏは、Ｈブリッジ・ドライバ回路３゜２ の出力の両端に接続されている。これらの出力は、図１８では５ＯＵＲＣＥ＋及 び５ＯＵＲＣＥ−として同定されている。

回路３０４は、ドライバ３０２にタイミング信号を供給する。このタイミング信 号は、水晶発振器（図示せず）から導出され、カウントダウンされて、所望のパ ルス率とデユーティ・サイクルを与える。この実施例の構成では、７ＭＨｚの発 振器を用いて、８５．４５Ｈｚのパルス率と７，１％のデユーティ・サイクル（ この値は、１つの正信号と１つの負信号とが出力されるデユーティ・サイクルの 部分である）を与える。タイミング回路は、それ自体は、本発明の部分ではない 。したがって、それらは、ここでは、単に本発明を理解するための限度で説明さ れる。

タイミング回路３０４は、ドライバ回路３０２に３つの信号を提供する、すなわ ち、（１）ＰＨＡＳＥ　１　（φ１）、つまり、ドライバ回路が正の出力信号５ ＯＵＲＣＥ＋を発生する期間に基本的に対応する一連のパルス、（２）ＰＨＡＳ Ｅ２（φ２）、つまり、ドライバ回路が負の出力信号５ＯＵＲＣＥ−を発生する 期間に基本的に対応する一連のパルス、（３）ＥＮＡＢＬＥ　（Ｅ）、ドライバ 回路が正及び負のソース電圧５ＯＵＲＣＥ＋及び５ＯＵＲＣＥ−を発生するのに 存在しなければならない信号、である。

正の入力電圧＋Ｖ、と負の入力電圧−Ｖ、ともまた、ドライバ回路３０２に印加 される。タイミング回路によって提供されるＰ）（ＡＳＥ　１　（φ、）　、Ｐ ＨＡＳＥ２（φ２）　、ＥＮＡＢＬＥ　（Ｅ）に基づいて、ドライバ回路３０２ は、バイポーラ出力５ＯＵＲＣＥ＋及び５ＯＵＲＣＥ−を発生し、これらの出力 は、入力電圧＋Ｖ、及び−■、から引き出される。

信号ＰＨＡＳＥ　１　（φ、）とＰＨＡＳＥ　２　（φ２）とは、また、パルス 幅監視回路３０６と周波数監視回路３０８とに与えられる。パルス幅監視回路３ ０６は、ＰＨＡＳＥ　１　（φ１）とＰＨＡＳＥ　２　（φ２）との両方の信号 の各パルスの幅を測定する。もし、ＰＨＡＳＥ　１　（φ１）またはＰＨＡＳＥ 　２　（φ、）の信号のいずれかのパルスの幅が所定の値を超える場合には、パ ルス幅監視回路３０６は、ＥＮＡＢＬＥ　（Ｅ）信号をＬＯＷにして、よって、 ドライバ回路３０２が出力電圧を発生することを防止する。

周波数監視回路３０８は、ＰＨＡＳＥ　１　（φ、）またはＰＨＡＳＥ　２　（ φ２）の信号の周波数が所定の値を超えるかどうか、あるいは、過剰なパルスが 発生されているかどうかを判定する。これらの条件のいずれかが存在する場合に は、周波数監視回路３０８は、ＥＮＡＢＬＥ　（Ｅ）信号を遮断することで、ド ライバ回路が出力電圧を発生することを防止する。

電源監視回路３１２は、ドライバ回路３０２に供給される信号の入力電圧＋Ｖ、 及び−■、をモニタする。電源監視回路３１２は、正の入力電圧＋Ｖ、が正のし きい値＋Ｖ＋　ｈを下まわる或いは負の入力電圧−Ｖ、が負のしきい値−Ｖｌｈ を超える場合には、ＥＮＡＢＬＥ　（Ｅ）信号を遮断してドライバ回路３０２が 出力電圧を発生しないようにする。

監視回路のいずれかがドライバ回路３０２の遮断を要求する障害　（ｆａｕｌｔ ）条件が存在すると判定するときには、適切な監視回路が、ＥＮＡＢＬＥ　（Ｅ ）をＬＯＷにすることにより、その障害が存在する限りはドライバ回路３０２を 遮断する。障害条件が消失すれば、その遮断を行った監視回路は、もはやＥＮＡ ＢＬＥ（Ｅ）を制限しない。しかし、パワーオン・リセット回路３１０が、Ｅ　 Ｎ　Ａ　Ｂ　ＬＥ　（Ｅ）信号をＨＩＧＨ条件に戻すのを遅延させることで、タ イミング回路と他の回路が、ドライバ回路３０２がソース電圧を発生し始める前 に安定させる。

図面の図３及び図４で参照符号８０で同定されるもののような赤外線エミッタの 放射性要素１０２を駆動させるためには、バイポーラ電源３３が、前述のように 、動作して、プラス及びマイナス１２〜２４Ｖの幅の電圧を有し、４０〜２５０ Ｈｚの幅の周波数のパルスを出力する。正及び負のパルスの幅は好ましくは等し く、１対の正及び負のパルスが、各デユーティ・サイクルの５〜２０％を占める 。

本願で開示される本発明の応用では、赤外線エミッタの放射性要素に与えられる パルスの電圧と、該放射性要素を流れる電流と、パルスの幅と、パルスの周波数 とを一定に維持されることが重要である。そうでなければ、エミッタから出力さ れる赤外線の強さが一定ｌごならず、エミッタが用いられるシステムないしデバ イスの精度が影響を被る。したがって、前述の監視回路や他のモニタ回路の付い た電源３３は、前述の及び他のデバイスやシステムの精度に大いに貢献する。

再度図２において、変換器２４の検出器サイドが検出器ユニット３０と電源３２ を含み、これらは、検出器ユニットにバイアス電圧を供給する。

多分図２及び図２４Ｂとに最もよ（示されているように、検出器ユニット３０は 、プリントされた回路板５１３の上に取り付けられた箱状のハウジング５１２を 含む。モノリシックで熱伝導性等温サポート５１４が、ハウジング５１２の中に 取り付けられる。この要素は、好ましくは、アルミニウムから押し出し成形する 。というのは、有する高い熱伝導率のためである。

等温サポート５１４は、はぼＬ型の構成をしており、移行部分５２０で隔てられ た２つの垂直な関係にある一体の＃５１６及び５１８を有する。等温サポートは 、検出器ユニットのハウジング５１２に備え付けられ、ハウジング要素５２８の 中の位！付は及び保持脚５２２．５２４．５２６は、協動窪み５３２．５３４． ５３６に限定されている。これらは、脚５１６、移行部分５２０、等温サポート ５１２の脚５１８の中に位置する。

サポート５１２に支持され、備え付けられているのは、（ａ）データ及び基準検 出器５３８及び５４０、（ｂ）ビーム・スプリッタ５４２、（ｃ）検出器ヒータ ５４４及び５４６と、検出器ヒータ・システム５５０（図３ＯＡ）のサーミスタ 型電流制限デバイス５４８とである。このシステムは、２つの検出器を正確に同 一の温度、典型的には０．０１℃以内の差に保つために用いられる。

検出器５３８及び５４０は、好ましくはセレン他船の検出器要素から作られ、こ れは、この物質が対象とする波長をもつ電磁気的エネルギに対して有する敏感性 のためである。

この２つの検出器５３８及び５４０は、典型的には、同一である。データ検出器 ５３８（図２９）が、代表的なものである。それは、単結晶の水晶基板を有して おり、その露出表面にはチタン、金電極５５６．５５８とがめっきされている。

基板５５２と同一の四角い形状でしかしそれより小さい薄いセレン他船の検出器 要素５６０も、その基板の表面５５４上に置かれている。この要素の端部は、電 極５５６及び５５８の上に重なり、電気的に接続している。

各検出器の電極は、電源３２の＋ＩＯＶ、−１０Ｖの出力に接続され、必要なバ イアス電圧を検出器の検出器要素５６０の両端に印加している。

２つの検出器５３８．５４０は、熱伝導性サポート５１４の前面上に開口する階 段状の（ｓｔｅｐｐｅｄ）　窪みの最も内側のステップに取り付けられている。

図２３に最もよく示されているように、ステップ５６２は、その窪みに取り付け られた検出器５３８．５４０とに対して、検出器の周縁部の回り及び検出器と等 温サポート５１４との間に、ギャップ５６５が生じるような大きさになっている 。これが、検出器基板５５２上の導体の電極５５６．５５８を、やはり導体の等 温サポート５１４から電気的に絶縁する。

図２において、ビーム・スプリッタ５４２は、はぼ平行６面体の構成を有してい る。この要素は、対象となる波長の電磁気的エネルギに対してほぼ透明のケイ素 やサファイアなどの物質で作られる。ビーム・スプリッタ（図２７）の露出した 表面５６８は、このビーム・スプリッタ上に衝突する選択された値よりも長い波 長の電磁気的エネルギを反射することができるコーティング（図示せず）で完全 に覆われている。米国カリフォルニア州すンタ・ローザの０ｐｔｉｃａｌ　Ｃｏ ａｔｉｎｇ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社が専売するコーティングが好適である 。本発明の実施例では、コーティング５７０は、約４μより長い波長を有するエ ネルギを、図２での矢印５７２が指示するデータ検出器に反射する。それより短 い波長のエネルギは、同じ図の矢印５７４で示されるように、ビーム・スプリッ タを通過して基準検出器５４０まで送られる。

やはり０ｐｔｉｃａｌ　Ｃｏａｔｉｎｇ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社か゛ら供 給される帯域フィルタ５７６．５７８は、それぞれビーム・スプリッタによって 反射ないし伝送され検出器５３８．５４０に衝突する電磁気的エネルギを、選択 された帯域幅のエネルギに制限する。この実施例と図面に表現された本発明の利 用では、検出器ユニット３０の基準検出器フィルタ５７８は、３．６８１μｍの 波長に中心を合わされ、０．１９０μｍのハーフ・パワー帯域幅を有する。この フィルタは、データ検出器５３８が吸収する帯域に近い最大エネルギを発信する が、その発信された帯域幅で吸収する干渉気体は存在しない。亜酸化窒素と水の ような、最も干渉しやすい気体は、その帯域幅の反対側で吸収し、よって、選択 された領域は、はぼ確実に吸収がない箇所である。隣接する帯域幅の最大エネル ギの吸収は、基準検出器５４０からの出力が、データ検出器５３８からの出力と 少なくとも同じ大きさであるように選択される。これにより、データ検出器と基 準検出器との比率をとることによって順次溝られる気体濃度指示信号の制度が著 しく上昇する。

データ検出器帯域フィルタ５７６は、４．２６０μｍの波長に中心化され、０゜ １０μｍの帯域を有する。これは、フィルタ５７６が通過させる帯域よりも２倍 狭い。２酸化炭素吸収曲線は、かなり狭くて強＜　（ｓｔｒｏｎｇ）　、帯域フ ィルタ５７６は、その吸収曲線内の送信帯域を中心にお（。したがって、分析対 象の気体中の２酸化炭素レベルに変化がある場合には、２酸化炭素の所与の変化 に対する最大の変調が得られる。それ以外の場合に、分析対象の気体中の２酸化 炭素の存在に関係なく、電磁気的エネルギがデータ検出器に帯域フィルタを通過 して到達した場合には、データ検出器５３８の２酸化炭素に関する出力の変調は 、減少して、精度が悪化する。

次に、図２と図２８とにおいて、帯域フィルタ５７６．５７８は、関連する検出 器５３８．５４０が取り付けられたモノリシックな等温サポート５１４の中の窪 み５６４の外側のステップに取り付けられている。

図４に示されるように、ビーム・スプリッタ５４２の上部エツジ５８０は、デー タ検出器５３８の前面の帯域フィルタ５７６と基準検出器５４０の前面の帯域フ ィルタ５７８との正確に中間のモノリシック等温サポート移行部分５２０の窪み ５８２の中に整合している。反対のビーム・スプリッタの低部は、エポキシ接着 剤５８６などで、検出器ユニット・ケーシング要素５９０から内側に延長する傾 斜した一体のリップ５８８に固定される。これにより、確実正確に、ビーム・ス プリッタ５４２を、データ検出器と基準検出器５３８．５４０とに対して位置付 ける。

データ検出器と基準検出器５３８．５４０との露出した表面５５４は、同一の構 成で大きさになっている。これら２つの検出器は、（ａ）ビーム・スプリッタ５ ４２に対して同じ角度αで、また同じ距離で、（ｂ）データ検出器５３８と基準 検出器５４０との縦方向の対称面５９２及び５９４とが、ビーム・スプリッタ５ ４２の対称面１９６とその前面と後ろ面５９７Ｆ、５９７Ｂとの間で交差し、（ Ｃ）データ検出器と基準検出器との反対エツジ５９８．６００からの距離が同一 であって、それにより、データ検出器と基準検出器とのいずれもがビーム・スプ リッタに対して歪んでいる（ｓｋｅｖｅｄ）ことなく、（ｄ）２つの検出器５３ ８．５４０の対応するエツジが正確に直線になっている（図２６）、のように向 き付けられている。図４と図３５の特定の構成において、データ検出器５３８の 縦方向の対称軸５９２は、ビーム６０１Ａの縦方向の対称軸５９４に対して２α の角度にある。基準検出器５４０の縦方向の対称軸５９４は、ビームの軸６０１ に一致する。

以上の説明と検出器ユニット３０の光学的要素の幾つかの図解で明らかなように 、検出器ユニット３０に達する選択された切り捨て部分よりも長い波長のビーム ６０１Ａの全体の同一の広がりに亘るエネルギがデータ検出器５３８に反射する 。同様に、そのビームの全体の広がりに亘って、更に短い波長のエネルギが、ビ ーム・スプリッタを通って発信され、基準検出器５４０に達する。この上述の検 出器５３８と５４０との関係と、これらの検出器のエネルギ遮蔽表面５５４の同 一の構成と大きさのために、両方の検出器は、電磁気的エネルギのビーム６０１ Ａの同一の像を「見て」いる。上述のように、このために、検出器ユニット３０ により可能な精度が著しく上昇する。

更に、データ検出器と基準検出器とへの２つの１号は、検出器からビーム・スプ リッタまでの距離が等しく、ビーム６０１Ａの反射され送られる要素がビーム・ スプリッタ５４２から２つの検出器５３８．５４０まで移動するのに必要な時間 がしたがって等しい限りは、時間において同一である。結果的に、ここで開示さ れる新規な光学的配列は、空間的変動が除去される点で、軸共通の検出器配列の 利点を有する。しかし、開示の検出器配列は、時間的変動もが除去されるという 利点を有する。これは、１つの検出器が他方の前方にあるため、軸共通検出器で は起こらない。入って来る電磁気的エネルギは、したがって、第２の検出器に達 する前にその検出器に達するのである。

２つの検出器５３８．５４０を、光学的観点から空間的に一致、そして時間的に 一致させることにより、光学的ウィンドウ５２．５４．６８．７０のいずれか及 び検出器ユニット３０の順次説明されるウィンドウ上に集中する外部物質に起因 するせいどに対する悪影響もまた、順にデータ検出器と基準検出器との出力信号 の比率をとることにより除去される。

ビーム６０１Ａの電磁気的エネルギは、検出器ユニットのケーシング要素５９０ の前面側６０４のアパーチャ６０２を通ってビーム・スプリッタ５４２に達する 。典型的には、サファイアのウィンドウ６０６がアパーチャ６０２を補って、外 部の物質が、検出器ユニットが変換器ハウジング２６に備え付けられる前におい てそのハウジングが続いて封印されていない場合に、検出器ユニット・ハウジン グ５１２の内部６０８に侵入するのを防ぐ。

不必要なエネルギを除外してビーム６０１Ａ内のエネルギだけがビーム・スプリ ッタ５４２に到達するすることを確実にするためには、ライト・トラップ６１０ ．６１２が提供される（図２、図３０）。これらのうちの第１のものは、３角形 に切断され、モノリシック等温サポート５１４の投射を内側に延長する。第２の 協動するライト・トラップ６１２は、ビーム・スプリッタ５４２の低部５８４を 支えているリップのケーシング関連レッジ５８８の対し、直線になり、任意の従 来の態様で固定され、そこから内側に延長している。

以上で説明してきた変換器２４の動作は、図面、変換器の詳細な説明により明ら かであろう。しかし、簡単にいえば、エミッタ・ユニット２８の供給源ないしエ ミッタ８０を加熱することで、好ましくは、電気的エネルギのバイポーラ・パル スを上記のエミッタ・ユニットに供給することにより、スペクトルの赤外線部分 の電磁気的エネルギが発生する。そのように放射されたエネルギは、図２の矢印 ６１４によって示される凹型のエミッタ・ユニットの鏡８６に向かって伝搬する 。鏡８６は、このエネルギをコレートし合焦して、光学的経路５０に沿って気体 を通過させてエアウェイ・アダプタ２２に流す。

特定の種類の帯域のエネルギは、エアウェイ・アダプタを流れる対象の気体（典 型的には２酸化炭素）によって、その気体の濃度に比例して吸収される。その後 には、減衰されたビームが検出器ユニット・ケーシング要素５９０の全面壁６０ ４のアパーチャ６０２を通って通過し、ビーム・スプリッタ５４２によって遮蔽 され、データ検出器５３８の方向に反射されるか、または、基準検出器５４０に 送られる。これらの検出器の前の帯域フィルタ５７６．５７８が、そこに達する エネルギを、特定の（そして異なった）帯域に制限する。検出器５３８．５４０ のそれぞれは、各検出器に衝突するエネルギの強さに大きさが比例する電気的信 号を出力する。これらの信号は、データ検出器増幅器６１５Ｄと基準検出器増幅 器６１５Ｒとによって増幅されて、典型的には、比率をとってモニタされている 気体の濃度を正確に反映する第３の信号を発生する。

好ましいセレン他船の検出器５３８．５４０は、極端に温度に敏感である。した がって、これらの２つの検出器が、同一の温度に、上述の０．０１℃の幅以内で 保たれることは重要である。また、この所望の程度の制御は、データ検出器ヒー タ５４４と、基準検出器ヒータ５４６と、サーミスタ型の温度制限制御５４８と から成る検出器加熱システム５５０によつて容易に得られることは、既に指摘し た。

図面に図解した検出器ユニット３０の中のヒータ５４４．５４６は、正確な２５ Ωの抵抗であり、誤差幅は土０，５％である。サーミスタ５４８は、従来のもの である。

次に、図２において、円形の断面を有する抵抗ヒータ５４４．５４６が、モノリ シック等温サポート５１４の脚５１６．５１８の側面から側面に延長する補完的 円形断面の溝６１６．６１８の中に備え付けられ、ヒータとサポートとの間の効 率的な熱伝導を生じる。サーミスタ５４８は、等温サポート移行部５２０の同様 に縦方向に延長する補完的なアパーチャ６２０に備え付けられている。ヒータ５ ４４とデータ検出器５３８との間及びヒータ５４６と基準検出器５４０との間の 空間的関係と、サーミスタ５４８とヒータ５４４．５４６のそれぞれとの間の空 間的関係は、同一である。更に、２つのヒータ５４４．５４６は、関連する検出 器５３８．５４０に関して、ヒータから放射される熱エネルギは、第１に検出器 を通って、次に電流制限サーミスタ５４８を通って、ギャップ６２２．６２３に よって提供される熱だめまで移動する。これらは、それぞれ、（ａ）等温サポー ト５１４の脚５１６と検出器ユニット・ハウジング要素５２８との間、（ｂ）ハ ウジング要素の後側壁６２６と等温サポートの脚５１８との間に位置している。

熱流れ経路は、図２において、矢印６２８．６３０によって同定される。上述の 結果、また、等温サポートの高い熱伝導率の結果として、データ検出器と基準検 出器５３８．５４０は、容易に、同一の温度に保たれる。

プラス５ｖのパワーが、２つの検出器ヒータ５４４．５４６に与えられるが、こ れは、サーミスタ５４８の制御のもとにあり、外部パワー・ケーブル６３４のリ ード線６３２と、検出器ユニット・プリント回路盤５１３上のリード線６３２を 通過する。パワー・ケーブル６３４は、変換器ケーシング２６（２４Ａ）の開口 （図示せず）を通って延長する。その変換器に関連した端部は、応力緩衝（リリ ーフ）フィッティング６４０によって、ケーシング２６に接着されている。

検出器加熱システム５５０の配線（ワイアリング）図は、図２６に示されている 。そこでは、データ検出器ヒータ５４４と基準検出器ヒータ５４６とが、電源３ ２に組み込まれた電圧基準またはレギュレータ６４２から±５ｖのパワーを供給 される。この電圧は、加熱システム５５０のサーミスタ５４８によって変調され て、検出器ヒータからの出力を制御して、等温サポート５１４を、したがって、 データ検出器と基準検出器５３８．５４０を一定の均一温度に保つ。

検出器サーミスタ５４８は、外部パワー・ケーブル６３４のリード線６４４の２ つの部分の間に位置して接続されている。このリード線は、電圧レギュレータ６ ４２から、変換器２４から一定距離にあるカリプレーグ／コネクタ６４６まで延 長している。

ユニット６４６は、それ自体は本発明の部分ではない。

外部パワー・ケーブル６３４の更なるリード線６４８は、変調された±５ｖのパ ワーをヒータ５４４．５４６にカリプレーグ／コネクタ６４６から供給する。

そして、帰りのリード線６５０が、そのユニットの回路を完成させる。

ケーブル６３４の中の導体のさまざまなものは、（ａ）バイポーラ電源３３、（ ｂ）検出器ユニットの中の電源３２、（Ｃ）検出器６３８．６４０から出力され る信号のレベルを増加させるのに用いられ、これらの信号を、周囲の環境に放射 される６０Ｈｚまたは他の電気的エネルギによる干渉を受けにくくする増幅器６ １５Ｄ、６１５Ｒの出力側に接続されている。

上述のように、正確に制御された電圧をデータ検出器ヒータ５４４と基準検出器 ヒータ５４６とに利用可能にすることによりこれらの２つの検出器が正確に同一 の設計された動作温度に維持されるようにすることは、電源３２（図３０Ａ１３ １．３４）の１つの機能である。典型的には、＋１５Ｖ、−１５Ｖの信号が電源 ３２に外部ケーブル６３４を通って入力される。

パワー・ライン・バイパス・コンデンサＣ６５２が、電源への＋１５Ｖの入力と グランドとの間に接続され、整合（マツチング）コンデンサＣ６５８が、−１５ Ｖの入力とグランドとの間に接続される。これらのコンデンサは、入つて来る信 号の中の高い周波数のノイズを除去して、データ検出器５３８と基準検出器５４ ０をバイアスするためのきれいでノイズのない信号を作り出す。コンデンサＣ６ ５２と０６５８とは、また、電源３２に入力される信号に現れる振動を抑制する 。

図３４において、＋１５Ｖの信号が、データ及び基準検出器増幅器６１５Ｄ。

６１５Ｒとに利用可能になる。この＋１５Ｖの信号はまた、上述の固体電圧レギ ュレータ６４２のビン２に入力され、このレギュレータは、接地された第２の端 子４を有する。

電圧レギュレータ６４２は、データ及び基準検出器増幅器６１５Ｄ、６１５Ｒに 対して±５ｖの基準ないしバイアス電圧を、また同じ電圧をデータ及び基準検出 器ヒータ５４４．５４６に出力する。この±５Ｖの信号は、電圧レギュレータ６ ４２から、端子６において出力される。

電圧レギュレータ６４２は、２つの付加的な端子３．５を有している。端子３は 、温度補償を提供するために用いられる。端子５は、電圧レギュレータが±５■ の基準電圧を出力する精度を最適化するためのトリミング抵抗に接続されている 。

±５ｖの基準電圧は、また、抵抗Ｒ６６２とバイパス・コンデンサ０６６４とか ら成るノイズ・フィルタに供給される。これにより、データ検出器と基準検出器 ５３８．５４０から出力される信号から過剰なノイズが除去される。フィルタさ れた信号は、演算増幅器（ＯＰアンプ）６６６の非反転（ノンインバーテイング ）端子５に送られる。ＯＰアンプの反転端子６は、インピーダンス整合抵抗Ｒ６ ６８を介して接地される。

○Ｐアンプ６６６の両端子間に並列に接続されるのは、フィードバック抵抗Ｒ６ ７０とコンデンサＣ６７２である。コンデンサ６７２は、低域のフィルタリング を提供して、また、ＯＰアンプ６６６の動作の安定化を助ける。フィードバック 抵抗Ｒ６７０は、バイアス抵抗Ｒ６６２の２倍の抵抗値を有しており、したがっ て、正の利得２を提供して、フィルタされた±ＩＯＶの召号をＯＰアンプ６６６ の出力端子７で利用可能にする。

この±ＩＯＶの信号は、また、ＯＰアンプ６７６と抵抗Ｒ６７８及びＲ６８０と コンデンサＣ６８２とから成るインバータ６７４に与えられる。

これら後者の要素は、ＯＰアンプ６６６の場合の増幅器回路でのＲ６６２、Ｒ６ ７０、Ｃ６７２と同一の態様で機能する。インバータ６７４の場合には、しかし 、（ａ）入る信号は、ＯＰアンプ６７６の反転端子に供給され、（ｂ）非反転端 子３は接地されており、（ｃ）抵抗Ｒ６７８、Ｒ６８０は抵抗値が等しく、（ｃ ｌ）フィルタされた一１０Ｖの信号が、したがって、ＯＰアンプ６７６の出力端 子１に現れる。

＋１０Ｖ及び−１０Ｖの信号が、データ検出器５３８の反対側と、基準検出器５ ４０（図２２）の反対側に供給される。これが、検出器５３８．５４０を最大限 までバイアスする。これらの検出器の電磁気的スペクトルの赤外線部分のエネル ギに対する感度は、バイアスに従属するからこれは重要である。したがって、バ イアスが増加すれるにつれて、衝突する所与の量に対して出力され得る信号の大 きさは、増加する。しかし、検出器から出力される信号は小さく、信号対雑音比 は、重要な考慮である。２０Ｖの電圧が、検出器を適切にバイアスでき、更に高 いバイアス電圧が選択された場合には必要とされる高電圧変換器なしに供給され 得る。

図２７において、データ検出器増幅器６１５Ｄと基準検出器増幅器６１５Ｒとは 共に、７６　Ｖ／Ｖの利得を有する。２つの検出器出力増幅器６１５Ｄ、６１５ Ｒは本質的に同一である。

静電シールドが、図２４Ｂに示されたシールド７０１によって提供される。この シールドの主な要素７０２は、はぼ４角形の構成を有する箱である。要素７０２ の前面の端子７０４は閉じており、２つのバーンドア型の囲い７０６．７０８を 、反対側の後部端子に有している。

静電シールド７０１は、好ましくは、はんだ付けの容易さのために軟鋼とニッケ ルめっきから作られる。これにより、十分なシールドが、従来用いられて来た、 たとえば、スプレィされたニッケル被覆のような場合よりも低コストで得られる 。

めっき状のサポート及びシールド要素ないしフロア７１０が、後者の底部７１２ に向かったシールド７０１の箱状の主な要素に、取り付けられている。その要素 の上部に離間され、相互に対向し、フロア７１０に平行に要素７０２の側壁７１ ４．７１６に固定されるのは、ガイド７１８．７２０である。

図２４Ｂ５図３０に示され、前述のように、その内部要素を伴う検出器ユニット ハウジング５１２は、物理的に、プリントされた回路盤５１３に接着され、変換 器２４のアセンブリを完成させる。検出器ユニットハウジング要素５２８の後ろ 側の壁６２６のうえの一体のプロング７２２が、プリントされた回路盤のアパー チャを通って、延長し、正確に、ハウジング５１２をプリントされた回路盤５１ ３上に位置つける。ケーシング５２８に囲まれた要素とＰｃＢ上の適切なリード 線６３６との間の電気的接続は、ビン７２３（図３０）によってなされる。

結果的な検出器ユニット３０は、フロア７１０と上部ガイド７１８及び７２０と の間に、アセンブリを図１９Ｂの矢印７２６で指示されるように移動させて、静 電シールド７０１に備え付けられる。

いったん検出器ユニット３０がシールド７０１に備え付けられると、（ａ）ガイ ド７１８及び７２０が、アセンブリが、静電シールド７０１の中で上下に移動す るのを防止し、（ｂ）シールドの２つの側！！７１４．７１６が、アセンブリが 左右に移動するのを防ぎ、（Ｃ）シールド７０１の前端部の壁が、アセンブリが シールドの前方に移動するのを防止する。アセンブリは、一体のタブ７２８及び ７３０をガイド７１８．７２０の後ろ端部において折り曲げて、それらのタブを プリントされた回路盤５１３の背面にはんだ付けすることで完成する。これらの タブは、プリントされた回路盤５１３のホール７３１を通って延長して、検出器 ユニットケーシング５１２を静電シールド７０１の側面及び底部から離間する。

これにより、検出器ユニットハウジングをシールドから電気的に絶縁する。

次に、シールドされた検出器ユニットが、変換器ケーシング２６の右側の端部６ ０に備え付けられる。

特に、変換器ケーシング２６の中及び横断して延長して、シールドされた検出器 ユニットの一連のガイド７３２〜７５８がある。ガイド７３２〜７５８は、ハウ ジングの端部７３１Ａの右側の壁の内側の表面上にあり、ガイド７３８〜７４４ は、同じ部分の底の壁の内側の表面上にあり、ガイド７５２〜７５８は、上部の 壁７６６の内側の側面にある。

シールドされた検出器ユニット３０は、図２４Ｂの矢ＥＤ７７０で指示された開 口した後ろの端部を通って変換器ケーシング２６の右側端部６０に備え付けられ る。検出器ユニットが、ハウジング２６の内部に滑り込む際に、静電シールド７ ０１の前方から後方に延長し、その要素の側壁７１４．７１６及びフロア７１０ に形成されるスロット７７２　（１つだけ図示）及び７７３の反対側ののこぎり 状のエツジ７７１が、（ａ）ガイド７３２．７３４．７４８．７５０の対応する 上部表面と、（ｂ）検出器ケーシングの右側端部６０の底の壁７６２上のガイド ７７５の側面とが関係する。これにより、シールドされたアセンブリが、アセン ブリ・プロセスの間に、変換器ケーシング２６から不注意で落下することが防止 される。

シールドされた検出器ユニットは、矢印７７０で示される方向に継続して、より 短いガイド７４０．７４２．７５４．７５６の後ろ端部によって提供されるスト ップ７７６が、検出器ユニットのプリントされた回路盤５１３の４つのコーナー において、タブ７７７によって関係付けられる。これにより、シールドされた検 出器ユニット３０を、変換器ケーシング２６の前方から後方へ（ｆｏｒｅ　ａｎ ｄ　ａｆｔ）位置付ける。次に、静電シールド７０１の後ろの２つのバーンドア ７０３．７０８が閉じられる。すなわち、矢印７７８及び７７９によって指示さ れる相互の方向に回転される。これで、検出器ユニット３０のシールドは完成す る。

次に、静電シールド７０１の鞘状の主な要素から後ろ向きに延長するタブ７８０ は、上向きに折り曲げられ（図２５）、プリントされた回路盤５１３の背面７８ ２にはんだ付けされる。それで、検出器ユニット３０が接地される。

（ａ）上述のステップ、（ｂ）電源３２と、データ検出器増幅器６１５Ｄと、基 準検出器増幅器６１５Ｒと、ガイド７３２／７３４と７４８／７５０との間のス ロット７８３にこれらのシステムが取り付けられたプリントされた回路型電源／ 増幅器ユニット７８４の取り付け、（Ｃ）変換器のケーシング２６の左側端部５ ８に赤外線エミッタ・ユニット２８を取り付ける、これらの後に、囲いないし端 部部材７８４．７８６が、変換器ケーシング２６の前方（Ｌ−Ｈ）及び後方（Ｒ −Ｈ）の端部５８．６０に取り付けられる。これによって、そのデバイスの動作 要素が、周囲のものから（図２４Ａ１２４Ｂ）絶縁される。

Ｏリング７９２．７９４が、カバー７８４及び７８６と、ケーシング２６の対応 する端部５８及び６０との間のギャップの封をする。これらの封によって、空気 や異物が、変換器のケーシング２６の内部に侵入することが防止される。その空 気の中の２酸化炭素は、データ検出器５３８が出力する濃度関連信号の精度と、 データ検出器が接続されている基準信号の精度とに悪影響を与え得るので、これ は重要である。

端部材７８４．７８６は、変換器ケーシング２６に、ヘッド付きファスナ７９６ によって固定される。ファスナ７９６は、ヘッド７９７から、カバー７９０の右 側端部の溝けきのアパーチャ８８０を通って延長し、検出器ユニット３０のプリ ントされた回路盤５１３を通っての円形の開口と、静電シールドバーンドア７０ ６．７０８の中の鏡の像に関連した半月型スロット８０４．８０６と、赤外線源 ユニット２８を通ってのアパーチャ８０８＋である。ファスナ７９６の反対側の シャンク端部８０９は、内側にネジの切られたアパーチャ８１０にネジ止めされ る。このアパーチャは、左側のケーシング・カバー７８４から内側に延長する一 体のボス８１２のなかに形成される。

ファスナ７９６は、カバー、０リング、及び変換器ハウジングのアセンブリを、 窪み８１６内に着座するそのファスナのヘッド７９７と一緒になってクランプす る。その窪みは、右手カバー７８６を貫通するアパーチャ８００と同軸となって いる。次に、プレート８１８を、ファスナ・ヘッド７９７の上で、その右手カバ ーに対し固着させ、これでこのアセンブリ工程が完了する。そのプレートは、右 手カバー７８６内で窪み８２０中に着座する。これは、プレート８１８から内側 方向に延びたポスト（図示せず）上のエポキシ接着剤によって、その場所に保持 する。それらのポストは、右端部材中のアパーチャ８２１内へはまり込むことに なる。

次に図１、図２、図３０Ａを参照する。上記で指摘したように、今説明した変換 器２４は、エアウェイ・アダプタ２２中の標本化通路４０を通る指定の気体の濃 度を測定するのに有利に用いることができる。それら各気体のモニタ処理が進む につれ、またそのエアウェイ・アダプタ２２が周囲温度にあるとき、水分がその 周囲環境から凝縮し、そしてエアウェイ・アダプタの光学的ウィンドウ５２．５ ４または変換器２４のウィンドウ６８．７０１もしくはその双方の上に集まるこ とがある。その結果、性能が低下したり、正確さが損なわれたりすることがある 。

この問題は、本発明の原理に従い、標本化プロセス中、変換器ハウジング２６及 びエアウェイ・アダプタ２２をある上昇させた温度（好ましくは、４２〜４５０ Ｃの範囲）に維持することにより、簡単にしかも非常にうまく解決できる。これ は、変換器２４のケーシング２６内の窪み８３８内に抵抗タイプのヒータ８３６ を装着することにより実現できる（図２参照）。抵抗ヒータ８３６は、ケーシン グ２６及び変換器２４に組み立てたエアウェイ・アダプタ２２を、その所望の温 度に保つ。

ケーシング・ヒータ８３６の動作は、このヒータ（図３ＯＡ）に装着したサーミ スタ８４０により制御する。

ケーシング・ヒータ８３６には、＋５Ｖ電力を、電源３２内の電圧レギュレータ ６４２から外部キャリブレータ／コネクタ６４６及びリード８４２によって供給 する。また、ヒータ８３６のその反対側は、ケーシング・ヒータ帰路８４４によ って、データ検出器ヒータ５４４及び基準検出器ヒータ５４６からの帰路６５０ に対し接続する。

サーミスタ８４０は、その＋５Ｖ電力を変調して、ケーシング・ヒータ８３６を 制御し、そしてこれにより、ケーシング２６並びにエアウェイ・アダプタ２２の 温度を一定に保つようにする。上記のサーミスタは、電圧レギュレータ６４２と キャリブレータ／コネクタ６４６との間のリード８４５中に接続する。

また図４２を参照する。これは、検出器ユニット８４６を示しており、このユニ ット８４６は、上記の検出器ユニット３０と主に違っている点は、このユニット のデータ検出器８４８及び基準検出器８５０を互いに直角に配向させていないこ とである（ただし、それら検出器の長手方向の対称軸８５２及び８５４とビーム ・スプリッタ８５８の前方側と後方側との間の長手方向の中間面との間の各角度 βが、検出器ユニット３０におけるのと同じように同一である。）。また、これ では、単一の抵抗タイプのヒータ８６０のみを使用している。さらにまた、その ような違いにより必要となるものとして、導電性のモノリシックの等温式の検出 器サポート８６２があり、これは、検出器ユニット３０のこれに対応するサポー ト’５１４とは違った構造をもち、また角度βを９０度以下にすることにより減 少したサイズをもっている。本検出器ユニット８４６の内部構成要素は、検出器 ユニット３０のケーシング５１２とは少し違った構造の検出器ユニット・ケーシ ング８６４内に収容し、そしてその中間面８５６、検出器上−夕８４４の長手軸 ８６５Ｈ及び８６５Ｔ及びサーミスタ８４０がその同じ平面（即ち、中間面８５ ６の延長面）内にくるようになっている。

ビーム・スプリッタ８５８、データ検出器８４８及び基準検出器８５０、帯域フ ィルタ８６６及び８６８、サーミスタ８７０、及び抵抗ヒータ８６０は、検出器 ユニット３０内のそれらの対応するものと同じものとすることができる。

等温式サポート８６２と、この構成要素から支持した光及び加熱用システム構成 要素とのアセンブリは、検出器ユニット・ハウジング８６４内に保持するが、そ れは、この対応するアセンブリが検出器ユニット３０のハウジング５１２内に保 持されるのと同じようにして、即ち一体のラグ８７４・・・８８０によって行う 。それらラグは、そのハウジングから内側方向に延び、そして等温式サポート８ ６２中の相補的な形状のしかも横方向に延びた窪み中へはまるようになっている 。また、このシステムは、等温式サポート８６２及びケーシング８６４内のそれ から支持された構成要素を、エア・ギャップ８９０，８９２及び８９４を提供す るヒートシンクに対し正確に整合させる。それらヒートシンクは、ケーシング８ ６４と等温式サポート８６２との間に位置している。

データ検出器８４８及び基準検出器８５０は、検出器ユニット３０で説明した方 法で、モノリンツク・マウント８５２から支持を行う、即ち階段状の窪み８９６ 及び８９８内に支持する。ギャップ９００及び９０２は、それら検出器の電極を 高度に導電性の等温式サポート８６２から電気的に絶縁する。

検出器ユニット８４６は、本質的には、検出器ユニット３０と同じ形式で動作す る。即ち、気体（１つ又は複数の気体）の流れあるいは分析したいその他の試料 を通過させた後、図４２の基準キャラクタ９０８により識別した放射エネルギ・ ビームがビーム・スプリッタ８５８に当たる。そのビーム・スプリ・ツタは、そ のビーム内のエネルギを２つの１／２部分に分解する。その１つの１／２部分は 、ある選択したカットオフより上の波長を含み、そして他方は、それより長い波 長エネルギを含む。

上記の短い方の波長エネルギは、帯域フィルタ８６６で反射されて、データ検出 器８４８上に至る。一方、長い方の波長エネルギは、ビーム・スプリ、ツタ８５ ８及び帯域フィルタ８６８を透過して、基準検出器８５０に至る。次に、それら ２つの信号は、増幅し、そして更に処理を行い、そして上述のように互いに組み 合わせて第３の信号を生成する。この第３信号は、分析中の試料内にある指定さ れた気体の１度を反映する。

検出器ユニット３０におけるのと同じように、検出器ユニット・ケーシング８６ ４の前方壁中のアパーチャ９１０は、ビーム９０８中の電磁エネルギがケーシン グ８６４の内部９１４に到達するのを可能にしている。このアパーチャにわたる 光学的に透明な、通常サファイアのウィンドウ９１６は、異物がケーシング８６ ４の内部９１４に達しないようにする。

等温式サポート８６２は、サーミスタ・タイプの電流リミッタ８７０の制御の下 で、抵抗ヒータ８６０によりある選定した温度に維持するようにする。その制御 は、検出器ユニット３０で述べたのと類似の方法で行う。

図４２に例示した構成要素とは別に、検出器ユニット８４６はまた、代表的には 、検出器ユニット・ケーシング・“ヒータ・システムを備えることになる。簡単 にするため、そのシステムは、図４２に図示しておらず、また本文で説明もしな い。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、６ 浄：ｉ！Ｆ（内容に変更なし） ＦＩＧ、１０Ａ ＦＩＧ、１３ ＦＩＧ、１９Ｃ ＦＩＧ、３２ ＦＩＧ、３５ ＦＩｏ、４ｌ −ＤＡＴＡ、ＶＯＬＴＳ　−ｅ−ＲＥＦＥＲＥＮＣＥ、ＶＯＬＴＳ−９−ＤＥＴ ＥＣＴＯＲ’　ＴＥＭＰ、、　’Ｃ正ＡＮＳＤＵＣＥＲＣ０ＬＤ　ＳＴＡＲＴ要 約書 ＮＤＩＲ型の気体分析用の変換器と、そのような変換器において利用することで 利点のあるユニットないしシステムである。１つの要素は赤外線エミッタ・ユニ ットである。このエミッタは、電気的抵抗性の放射性材料のフィルムをその表面 に有する基磐を備えている。エミッタは、エミッタ・ユニット・ベース上に取り 付けられ、エミッタの温度が上昇すると自由に伸長し、エミッタ上への応力を除 去するようになっている。整流子が、エミッタを電気的に外部の電源に接続する ように用いられ、ユニットの組み立てを容易にしている。電源は、赤外線源のエ ミッタを駆動させるのに用いられる。第３のシステムは、検出器ユニットであっ て、対象となる気体の濃度の大きさに比例する信号を出力する。

手続補正書 工よ、工、□０ヨ鳴

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．当該気体が含まれ得る試料における特定の気体の濃度を計測する装置であっ て、 赤外線ビームを出力する、赤外線源と放射性の電気的抵抗性要素と、前記放射性 要素を動作電圧のパルスで駆動させ、それにより、前記放射性要素の中で生成さ れる電界は動作電圧が前記要素に印加される度に反転し、よって、前記放射性要 素が生成される物質がズレを生じる傾向を最小化する電源と、（ａ）前記ビーム の中の、前記特定の気体によって吸収される帯域にあるエネルギを遮蔽する手段 と、（ｂ）前記帯域中の遮蔽されたエネルギ量を示し、したがって、前記試料中 の前記特定の気体の濃度を示す信号を出力する手段と、を有する検出器ユニット と、 を備える装置。 ２．当該気体が含まれ得る試料における特定の気体の濃度を計測する装置であっ て、 赤外線ビームを出力する赤外線源と、前記赤外線源のための電源と、（ａ）前記 ビームの中の、前記特定の気体によって吸収される帯域にあるエネルギを遮蔽す る手段と、（ｂ）前記帯域中の遮蔽されたエネルギ量を示し従って前記試料中の 前記特定の気体の濃度を示す信号を出力する手段と、を有する検出器ユニットと 、 を備えており、前記赤外線源は、 基板と放射性の電気的抵抗性要素とを含むエミッタと、前記エミッタのサポート と、 前記基板を前記サポートに固定することによって、前記抵抗性要素が動作温度ま で加熱され、そして、それより低い温度まで冷えるにつれて、前記エミッタが自 由に伸長し、そして、接触する手段と、を備える装置。 ４．当該気体が含まれ得る試料における特定の気体の濃度を計測する装置であっ て、 赤外線ビームを出力する赤外線源と、前記赤外線源のための電源と、（ａ）前記 ビームの中の、前記特定の気体によって吸収される帯域にあるエネルギを遮蔽す る手段と、（ｂ）前記帯域中の遮蔽されたエネルギ量を示し従って前記試料中の 前記特定の気体の濃度を示す信号を出力する手段と、を有する検出器ユニットと 、 を備えており、前記赤外線源は、 ベースと、 基板と、前記基板上の電気的抵抗性の放射性要素と、前記基板上にあり他端にお いて前記ベースと電気的に接触する第１及び第２の電気的端子と、前記エミッタ に沿って支持され、前記ベースから電気的に絶縁され、または、絶縁可能な２つ のセグメントを有する整流子と、前記第１の電気的端子と前記整流子のセグメン トの内の１つとの間及び前記端子の第２と前記整流子のセグメントとの間の電気 的接続を提供する手段と、 を備える装置。 ６．請求の範囲１記載の装置であって、赤外線源の整流子が、前記整流子が前記 ベースに組み込まれた後に除去されて前記整流子をその端部の間にギャップを有 する２つの別々のセグメントに分けるタブ手段を備える統合した環状リングであ る装置。 ７．請求の範囲６記載の装置であって、前記エミッタを、前記エミッタの一端が 前記整流子に対して固定され、他端は前記整流子に対し自由に動くように前記整 流子に組み込み、それにより前記整流子がサポートと前記エミッタのアセンブリ ・ジグとの両方として機能するようにする手段とを備え、 前記整流子と前記ベースとが共動（ｃｏｏｐｅｒａｔｅ）する手段を有しており 、この手段は、前記ベースに対する単一の選択された方向ではなく、前記エミッ タが前記ベースに組み込まれてしまうことのないように、前記エミッタ・サポー トを前記ベースに組み込まれるように、相互に計測する（ｉｎｔｅｒｇａｇｅ） 装置。 １０．当該気体が含まれ得る試料における特定の気体の濃度を計測する装置であ って、 赤外線ビームを出力する、放射性の電気的抵抗性要素を備える赤外線源と、（ａ ）前記ビームの中の前記特定の気体によって吸収される帯域にあるエネルギを遮 蔽する手段と（ｂ）前記帯域中の遮蔽されたエネルギ量を示し従って前記試料中 の前記特定の気体の濃度を示す信号を出力する手段とを有する検出器ユニットと 、 前記赤外線源が出力する赤外線をコレートし、合焦して、前記ビームを生じさせ る鏡と、 前記エミッタを前記赤外線源から離間させることで、該赤外線源が前記鏡に接触 して損傷することを防ぐ手段と、 を備える装置。 １４．当該気体が含まれ得る試料における特定の気体の濃度を計測する装置であ って、 赤外線ビームを出力する、放射性の電気的抵抗性要素を備える赤外線源と、（ａ ）前記ビームの中の前記特定の気体によって吸収される帯域にあるエネルギを遮 蔽する手段と（ｂ）前記帯域中の遮蔽されたエネルギ量を示し従って前記試料中 の前記特定の気体の濃度を示す信号を出力する手段とを有する検出器ユニットと 、 前記赤外線源の前記放射性要素を駆動させる電源であって、前記放射性要素に電 気的に接続され、第１及び第２の反対の極性のパルスを発生して前記放射性要素 に供給する手段を含む電源と、 を備える装置。 １５．請求の範囲１４記載の装置であって、前記電源が、パルスが前記赤外線エ ミッタの放射性要素に供給される電源デューティ・サイクルの部分を制御して変 化させる手段を含む装置。 ３５．当該気体が含まれ得る試料における特定の気体の濃度を計測する装置であ って、 赤外線ビームを出力する赤外線源と、前記赤外線源のための電源と、（ａ）前記 ビームの中の、前記特定の気体によって吸収される帯域にあるエネルギを遮蔽す る手段と、（ｂ）前記帯域中の遮蔽されたエネルギ量を示し従って前記試料中の 前記特定の気体の濃度を示す信号を出力する手段と、を有する検出器ユニットと 、 を備えていて、前記検出器ユニットは検出器ユニットのハウジングを含んでおり 、 前記検出器ユニットに含まれる前記試料中の前記特定の気体の濃度を示す信号を 出力する手段は、前記特定の気体が吸収する帯域内のエネルギを遮蔽するデータ 検出器と、前記気体が吸収しない第２の帯域にあるビームからエネルギを遮蔽す る基準検出器とを含んでおり、 前記検出器ユニットが、 前記データ検出器と基準検出器とを前記ハウジングの中で支持することによって 、前記両検出器が同一の選択された温度に保たれ、前記検出器支持手段は、高い 係数の熱伝導性を有する物質から製作されたモノリシックな等温部材を備えてい る装置。 ３６．請求の範囲３５記載の装置であって、前記検出器ユニットは、前記基準検 出器と前記データ検出器とを加熱する手段をも含んでおり、前記検出器加熱手段 が、 前記検出器支持手段から支持され、また、該手段と熱伝導関係にある基準検出器 及びデータ検出器ヒータと、 前記ヒータを通過する電流の流れを制御し、前記支持手段と熱伝導関係にある温 度に応答する電流リミタを備える制御手段と、を含む装置。 ４１．請求の範囲３６記載の装置であって、前記検出器ユニットの検出器支持手 段が、基準検出器及びデータ検出器ヒータから放射されるエネルギを、第１に、 基準検出器及びデータ検出器を越えて、次に、温度に応答する電流リミタを越え て、次には前記サポートから外に方向付けるように大きさが決められ、構成され る装置。 ４２．請求の範囲３５記載の装置であって、前記検出器ユニットが基準検出器及 びデータ検出器を加熱する手段を含み、該検出器加熱手段は、前記支持手段と熱 伝導関係にあり、基準検出器とデータ検出器とに等距離に離間された、前記検出 器支持手段に取り付けられた検出器ヒータと、検出器ヒータを通過する電流を制 限して、該検出器を所望の温度に保ち、検出器支持手段と熱の流れる関係にあり 、基準検出器と電流検出器とに等距離に離間した温度に応答する電流リミタを備 える制御手段と、を含む装置。 ４４．当該気体が含まれ得る試料における特定の気体の濃度を計測する装置であ って、 赤外線ビームを出力する赤外線源と、前記赤外線源のための電源と、（ａ）前記 ビームの中の、前記特定の気体によって吸収される帯域にあるエネルギを遮蔽す る手段と、（ｂ）前記帯域中の遮蔽されたエネルギ量を示し従って前記試料中の 前記特定の気体の濃度を示す信号を出力する手段とを有し、有するアパーチャを 介して赤外線のビームが内部まで通過し得るハウジングを含む検出器ユニットと 、を備えており、 前記特定の気体によって吸収される帯域にある赤外線を遮蔽する前記手段が、前 記ハウジングの中のデータ検出器を備ており、前記検出器ユニットが、また、前 記ハウジングの中に前記ビームの中のもの以外の赤外線を前記データ検出器に到 達させないようにするライト・トラップ手段を含む装置。 ４５．請求の範囲４４記載の装置であって、前記検出器ユニットは、前記特定の 気体には吸収されない帯域の赤外線を吸収するように調整された基準検出器を有 しており、前記検出器ユニットのハウジングは、前記支持手段の外部表面上に開 口した第１及び第２の検出器受容窪みをもつ検出器支持手段を有しており、前記 基準検出器と前記データ検出器とは、それぞれ、前記第１及び第２の窪みに備え 付けられ、 前記ライト・トラップ手段は、前記ハウジングから赤外線の前記ビームの対称軸 に向かって伸長し、それを介して赤外線のビームが前記ハウジングの内部に入る 前記ハウジングのアパーチャに対向する検出器受容アパーチャの側面上にある手 段を備える装置。 ４６．請求の範囲４５記載の装置であって、前記検出器ユニットは、前記検出器 の内の１つに向けて、選択された波長を超える前記ビーム中の赤外線を反射し、 前記ビームを形成する赤外線の残り部分を他の検出器に送るビーム・スプリッタ を有しており、該ビーム・スプリッタは、平行６面体の構成を有していて、前記 検出器支持手段からその一端において支持され、 前記ライト・トラップの１つが、前記ビーム・スプリッタの反対側端部を支持す るように構成され大きさが決められている装置。 ５５．当該気体が含まれ得る試料における特定の気体の濃度を示す信号を発生す る変換器と、前記変換器を横断する特定の経路との組み合わせであって、前記変 換器は、赤外線源と前記請求の範囲１〜５３のいずれかに記載の検出器ユニット とを有する装置から成り、 前記変換器は、更に、前記赤外線源と前記検出器ユニットとを前記経路の反対側 の前記エアウェイ・アダプタから支持する変換器ハウジングとから成り、前記エ アウェイ・アダプタは、前記試料を前記ケーシングを通過する道に限定する手段 であるケーシングから成り、前記アダプタは更に、前記変換器ハウジングを、前 記赤外線源と前記検出器ユニットトの間の前記経路に沿って直線になっている道 の反対側の前記ケーシングの中のアパーチャと前記エアウェイ・アダプタ・ケー シングとから支持し、よって、赤外線を、前記源から前記エアウェイ・アダプタ とそこを流れる試料の気体とを通過して前記検出器まで通すことができ、それが 前記検出器ユニットに達する前に前記特定の気体が吸収する波長の赤外線は減衰 され、前記検出器ユニットが発する信号は前記試料の中の特定の気体の濃度を反 映するような組み合わせ。 ５６．当該気体が含まれ得る試料における特定の気体の濃度を示す信号を発生す る変換器と、前記変換器を横断する特定の経路との組み合わせであって、前記変 換器は、 赤外線反応検出器を有する検出器ユニットからなる、前記濃度信号を発生する装 置と、 前記検出器を選択された温度に保ち、よって、該検出器が出力する信号中の検出 器温度に関係する変化を除去するように、該検出器を加熱する手段と、前記エア ウェイ・アダプタの前記ケーシングを、液化が前記ケーシングにおいて発生して 、前記検出器の動作の妨げにならないのに十分なほど高温まで加熱する手段と、 前記検出器加熱手段と前記エアウェイ・アダプタ・ケーシング加熱手段とを独立 に制御して、前記エアウェイ・アダプタ・ケーシングの加熱が、前記検出器の電 源供給を支配する温度の妨げにならないようにする手段と、からなる組み合わせ 。