JPH0579461U - フーリエ変換赤外分光計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低濃度から高濃度まで広い範囲で測定可能で、
かつ光学系の校正を容易かつ的確におこなうことのでき
るフーリエ変換赤外分光計を提供する。 【構成】干渉計３によって変調された赤外光を反射させ
る第１集光鏡４と、その第１集光鏡４で反射された赤外
光を検出器15に集光させる第２集光鏡13と、前記第１集
光鏡４と第２集光鏡13との間の光路に配置される短光路
セル６及び多重反射式の長光路セル９と、前記短光路セ
ル６を透過した赤外光を反射させて前記長光路セル９に
入射させる第１反射鏡11及び前記長光路セル９を透過し
た赤外光を反射させて前記第２集光鏡13を介して検出器
15に集光させる第２反射鏡12とが一体的に組付けられて
着脱自在な反射鏡ユニット８とを備えている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はフーリエ変換赤外分光計に関する。

【０００２】

【従来の技術】

セル中の測定ガスに赤外光を照射させて得られる吸収スペクトルの指定された 波数ポイントにおける吸光度に基づいてその測定ガスに含まれる特定成分を定量 分析するＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光計）は公知である。

【０００３】 このような赤外分光計で低濃度の気体を測定する場合には高感度を得るために 例えば数10ｍにも及ぶ程の長大なセルが必要とされることもあり、そのような場 合にはセルの長さを可変調整できるような構成が採られることがある。しかるに 、高濃度の気体を測定する場合には例えば数cm程度の比較的短いセルで充分測定 可能である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上述したように、セルの長さを可変調整できるようにした場合においても、そ のセル長は測定開始前に予め固定しておく必要があった。従って、測定できる濃 度範囲には制約があり、濃度が比較的広い範囲にわたって分布する多成分の濃度 測定には単一の赤外分光計で対処できないことがあった。

【０００５】 また、セル長が大である場合には多重反射式の長光路セルが用いられることが 多く、その場合には構成上、その長光路セルに対して赤外光を集束させて入射さ せるための集光鏡や反射鏡と、その長光路セルから射出される赤外光を検出器に 集束させるための反射鏡や集光鏡が必要とされ、比較的複雑な光学系が構成され る。従って、特に低濃度から高濃度まで広い測定範囲を設定するときには、常に 高い計測精度を維持できるように、その光学系の校正を容易かつ的確におこなえ ることが望ましい。

【０００６】 本考案はこのような実情に鑑みてなされ、低濃度から高濃度まで広い範囲で測 定可能で、かつ光学系の校正を容易かつ的確におこなえるフーリエ変換赤外分光 計を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。 すなわち、赤外光を発生する赤外光源と、前記赤外光源から照射される赤外光 の光路に配置される干渉計と、前記干渉計によって変調された赤外光を反射させ る第１集光鏡と、前記第１集光鏡から離間して設けられ赤外光を検出器に集光さ せる第２集光鏡と、前記第１集光鏡と第２集光鏡との間の光路に配置される短光 路セル及び多重反射式の長光路セルと、前記短光路セルを透過した赤外光を反射 させて前記長光路セルに入射させる第１反射鏡及び前記長光路セルを透過した赤 外光を反射させて前記第２集光鏡を介して検出器に集光させる第２反射鏡が一体 的に組付けられて着脱自在な反射鏡ユニットとを備えたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】

低濃度のガスを測定する場合には、長光路セルに測定ガスを導入する一方、短 光路セルに例えばＮ₂ ガス等のゼロガスを導入し、赤外光源から赤外光を照射さ せると、干渉計で変調された赤外光が第１集光鏡で反射されて短光路セルを透過 した後、第１反射鏡で反射されて長光路セルに入射され、その長光路セルを透過 した赤外光が第２反射鏡で反射された後第２集光鏡によって検出器に集光される 。これにより、その検出器に接続されたデータ処理部で測定ガスのインターフェ ログラムを測定してフーリエ変換し分析をおこなうことができる。

【０００９】 一方、高濃度のガスを測定する場合には、逆に長光路セルにゼロガスを導入し 、かつ短光路セルに測定ガスを導入し、同様の方法で分析をおこなうことができ る。

【００１０】 つまり、低濃度の測定ガスに対しては高感度が得られる長光路セルで、高濃度 の測定ガスに対しては短光路セルでそれぞれ適切な対応をとることができ、低濃 度から高濃度まで広い濃度範囲にわたり高精度な分析が可能となる。

【００１１】 そして、光学系の校正をおこなう場合、第１反射鏡と第２反射鏡とが一体的に 組付けられた反射鏡ユニットを着脱することにより２系統のチェックをおこなう ことができ、より的確なトラブルシューティングがおこなえる。つまり、反射鏡 ユニットをセットした状態では短光路系と長光路系を合体させた全系統のチェッ クができ、反射鏡ユニットを外した場合には短光路系のみをチェックすることが できる。

【００１２】

【実施例】

以下に本考案のフーリエ変換赤外分光計の一実施例を図面に基づいて詳細に説 明する。 図１はフーリエ変換赤外分光計の全体構成図、図２はそのガス供給回路図であ り、図１において、符号１は赤外分光計の本体10内に仕切板５で画成される干渉 計室で、２は平行な赤外光を発生する赤外光源、３はその赤外光路に配置されて 赤外光を変調する干渉計で、図示しないが、ビームスプリッタ、固定ミラー、可 動ミラー等からなり、その干渉計３で変調された赤外光が凹面鏡よりなる第１集 光鏡４で反射され、本体10の仕切板５に開設されたセル収納孔に嵌装された短光 路セル６を透過した後、仕切板５で本体10内に画成されるガスセル室７に着脱自 在に設けられた反射鏡ユニット８に入射される。

【００１３】 その反射鏡ユニット８は、短光路セル６を透過した赤外光を反射させてガスセ ル室７に設けられている長光路セル９の入射窓9aに入射させる第１反射鏡11と、 その長光路セル９の射出窓9bから射出される赤外光を凹面鏡よりなる第２集光鏡 13に反射させる第２反射鏡12とが枠体（図示省略）に一体的に組み付けられてな り、取付ボルト等により本体10に対して着脱自在に取り付けられるようになって いる。

【００１４】 この反射鏡ユニット８を取り外した状態では、ガスセル室７に設けられた第２ 集光鏡13は、干渉計室１内の第１集光鏡４で反射された赤外光を反射させて検出 器15に集光させる短光路系を構成し、その反射鏡ユニット８を本体10に取り付け た状態では、前述のように、長光路セル９から射出された赤外光を反射させて検 出器15に集光させる長光路系をも構成する。よって、かかる構成により、その反 射鏡ユニット８を本体10に対して着脱することによって、後述するように、２系 統の光学系の校正を分別して各独立におこなうことができ、これにより、トラブ ルシューティング効果を顕しく向上させ、校正を容易かつ的確におこなえるので ある。

【００１５】 上述の短光路セル６はその両側が干渉計室１に臨設される入射窓6aとガスセル 室７に臨設される射出窓6bによってシールされ、仕切板５に外方に向けて形成さ れたガス導入口6cからゼロガスまたは測定ガスを導入してガス排出口6dから排出 できるようになっており、その干渉計室１にはＮ₂ ガスが封入されている。

【００１６】 一方、ガスセル室７内に設けられた長光路セル９は、その内部に複数の集光鏡 9c,9d,9eが設けられ、入射窓9aから入射した赤外光を多重屈折させて射出窓9bか ら射出させるように構成され、本体10に開設したガス導入口9fからゼロガスまた は測定ガスを導入してガス排出口9gから排出できるようになっている。

【００１７】 そのガスセル室７内に設けられた検出器15は半導体赤外検出素子等よりなり、 図示しないデータ処理部と接続され、各セル６，９内の測定ガスに干渉計により 変調された赤外光を照射させて得たインターフェログラムを電気信号に変換する もので、これをデータ処理部でフーリエ変換し分析をおこなえるようになってい る。

【００１８】 そして、上述の短光路セル６と長光路セル９はともに図２に示すガス供給路に 接続され、それぞれ個別にゼロガスまたは測定ガスを任意に選択して導入・排出 できるようになっている。すなわち、短光路セル６のガス導入口6cは流量計付き の電磁三方弁21を介してＮ₂ 等のゼロガスを送給する第１ガスライン22と第２ガ スライン23に接続される一方、長光路セル９のガス導入口9fは流量計付きの電磁 三方弁24を介して第１ガスライン22と第２ガスライン23とに接続されており、短 光路セル６のガス排出口6dは手動開閉弁25とポンプ26が設けられた第１排ガスラ イン27に、また長光路セル９のガス排出口9gは手動開閉弁28とポンプ29が設けら れた第２排ガスライン30にそれぞれ接続されている。

【００１９】 以上のように構成される赤外分光計では、低濃度のガスを測定する場合は、電 磁三方弁24を操作してガス導入口9gを第２ガスライン23に接続させ、長光路セル ９に測定ガスを導入する一方、電磁三方弁21を操作してガス導入口6cを第１ガス ライン22と接続して短光路セル６に例えばＮ₂ ガス等のゼロガスを導入し、赤外 光源２から赤外光を照射させると、干渉計３で変調された赤外光が第１集光鏡４ で反射されて短光路セル６を透過した後、第１反射鏡11で反射されて長光路セル ９に入射され、その長光路セル９を透過した赤外光が第２反射鏡12で反射された 後第２集光鏡13によって検出器15に集光される。これによりその検出器15に接続 されたデータ処理部でガスのインターフェログラムがそれぞれ測定されてフーリ エ変換され濃度分析がおこなわれる。一方、高濃度のガスを測定する場合には、 逆に長光路セル９にゼロガスを導入し、かつ、短光路セル６に測定ガスを導入し 、同様の方法で分析をおこなうことができる。

【００２０】 つまり、電磁三方弁21，24を操作することにより、低濃度の測定ガスに対して は高感度が得られる長光路セル９で、高濃度の測定ガスに対しては短光路セル６ で、それぞれ適切な対応をとることができ、低濃度から高濃度まで広い濃度範囲 にわたり高精度な分析をおこなうことができるのである。

【００２１】 そして、第１反射鏡11と第２反射鏡12とが一体的に組付けられた反射鏡ユニッ ト８を本体10に対して着脱することにより、光学系を２系統に分けて光路等をチ ェックすることができ、これにより的確なトラブルシューティングをおこなえる ようになった。つまり、その反射鏡ユニット８をセットした状態では短光路系と 長光路系を合体させた全系統のチェックができ、反射鏡ユニット８を外した場合 には短光路系のみをチェックすることができるのである。また、その反射鏡ユニ ット８の着脱は、取付ボルトの操作によって容易におこなうことができ、きわめ て使い勝手がよいという利点もある。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のフーリエ変換赤外分光計によれば、干渉計によ って変調された赤外光を反射させる第１集光鏡と、前記第１集光鏡から離間して 設けられ赤外光を検出器に集光させる第２集光鏡と、前記第１集光鏡と第２集光 鏡との間の光路に配置される短光路セル及び多重反射式の長光路セルと、前記短 光路セルを透過した赤外光を反射させて前記長光路セルに入射させる第１反射鏡 及び前記長光路セルを透過した赤外光を反射させて前記第２集光鏡を介して検出 器に集光させる第２反射鏡とが一体的に組付けられて着脱自在な反射鏡ユニット とを備えたので、低濃度の測定ガスに対しては高感度が得られる長光路セルで、 高濃度の測定ガスに対しては短光路セルでそれぞれ適切に対処でき、低濃度から 高濃度に至るまで広い濃度範囲にわたり高精度な分析をおこなうことができ、か つ、第１反射鏡と第２反射鏡とが一体的に組付けられた反射鏡ユニットを着脱す ることにより、別部材を要することなく、光学系を２系統に分けてチェックする ことができ、これにより光学系の校正をより確実・容易におこなえ、操作性よく かつ的確に測定精度の維持・管理をおこなうことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のフーリエ変換赤外分光計の一実施例を
示す全体構成図である。

【図２】同ガス供給回路図である。

【符号の説明】

２…赤外光源、３…干渉計、４…第１集光鏡、６…短光
路セル、８…反射鏡ユニット、９…長光路セル、11…第
１反射鏡、12…第２反射鏡、13…第２集光鏡、15…検出
器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外光を発生する赤外光源と、前記赤外
   光源から照射される赤外光の光路に配置される干渉計
   と、前記干渉計によって変調された赤外光を反射させる
   第１集光鏡と、前記第１集光鏡から離間して設けられ赤
   外光を検出器に集光させる第２集光鏡と、前記第１集光
   鏡と第２集光鏡との間の光路に配置される短光路セル及
   び多重反射式の長光路セルと、前記短光路セルを透過し
   た赤外光を反射させて前記長光路セルに入射させる第１
   反射鏡及び前記長光路セルを透過した赤外光を反射させ
   て前記第２集光鏡を介して検出器に集光させる第２反射
   鏡が一体的に組付けられて着脱自在な反射鏡ユニットと
   を備えたことを特徴とするフーリエ変換赤外分光計。