JPH08178751A - 音響・光学的な可同調フィルタを備えた同調可能な分光計 - Google Patents
音響・光学的な可同調フィルタを備えた同調可能な分光計Info
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- JPH08178751A JPH08178751A JP7190190A JP19019095A JPH08178751A JP H08178751 A JPH08178751 A JP H08178751A JP 7190190 A JP7190190 A JP 7190190A JP 19019095 A JP19019095 A JP 19019095A JP H08178751 A JPH08178751 A JP H08178751A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/44—Raman spectrometry; Scattering spectrometry ; Fluorescence spectrometry
-
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、光源の不安定さの影響を受けない
高い信頼性で広い周波数帯域の測定を行うことのできる
可同調分光計を提供することを目的とする。 【解決手段】 光源10と、光源10から被検空間領域を通
って光を導き、焦点を結ぶ光学系13〜22と、音響・光学
可同調フィルタ12と、このフィルタ12を同調する手段と
を備え、このフィルタ12は異なる回折オーダーの同時的
な複数の異なるビームを出力し、異なる回折オーダーが
異なる波長範囲を有し、さらに、異なるビームの相補的
な対40a,40b; 41a,41bが同じ波長範囲の同じ回折オーダ
ーを有し、異なる回折オーダーの１組の異なるビームの
フィルタされた光をそれぞれ検出し、それによって所定
の物質のスペクトルに特有の波長の被検空間領域25内の
スペクトルを示す所定数の試験信号を同時に供給する１
組の検出器26,27,28,29 を具備していることを特徴とす
る。
高い信頼性で広い周波数帯域の測定を行うことのできる
可同調分光計を提供することを目的とする。 【解決手段】 光源10と、光源10から被検空間領域を通
って光を導き、焦点を結ぶ光学系13〜22と、音響・光学
可同調フィルタ12と、このフィルタ12を同調する手段と
を備え、このフィルタ12は異なる回折オーダーの同時的
な複数の異なるビームを出力し、異なる回折オーダーが
異なる波長範囲を有し、さらに、異なるビームの相補的
な対40a,40b; 41a,41bが同じ波長範囲の同じ回折オーダ
ーを有し、異なる回折オーダーの１組の異なるビームの
フィルタされた光をそれぞれ検出し、それによって所定
の物質のスペクトルに特有の波長の被検空間領域25内の
スペクトルを示す所定数の試験信号を同時に供給する１
組の検出器26,27,28,29 を具備していることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に同調可能な分
光計、特に音響・光学可同調フィルタ（ＡＯＴＦ）を含
み、および、またはラマン前方散乱測定技術を使用する
改良されたこのような分光計に関する。
光計、特に音響・光学可同調フィルタ（ＡＯＴＦ）を含
み、および、またはラマン前方散乱測定技術を使用する
改良されたこのような分光計に関する。
【０００２】
【従来の技術】分光計は、被検領域における所定の物質
の濃度を検出するのに有効であり、一般に無数のこのよ
うな応用システム中で使用され、それには自動車および
工業プラント放出物の汚染物質のレベルの監視および被
検領域の有毒ガスの検出が含まれている。
の濃度を検出するのに有効であり、一般に無数のこのよ
うな応用システム中で使用され、それには自動車および
工業プラント放出物の汚染物質のレベルの監視および被
検領域の有毒ガスの検出が含まれている。
【０００３】同調可能な分光計における音響・光学可同
調フィルタの使用は、文献（NASA Tech Briefs,1993 年
5月，42乃至43頁）に記載されている。ここに記載され
た分光計は、ディスクリートな広帯域可視および赤外線
光源と、光源からの光をコリメートし、音響・光学可同
調フィルタを通してコリメートされた光を導き、第１の
光ファイバの入力にフィルタされ導かれた光の焦点を結
ぶために光源と関連して配置された第１の光学系と、第
１の光ファイバの出力からの光をコリメートし、試験セ
ル内にある被検領域を通ってコリメートされた光を導
き、第１の光ファイバから被検領域の反対側で第２の光
ファイバの入力に導かれた光の焦点を結ぶ第２の光学系
とを含んでいる。フィルタは１以上の所定の物質のスペ
クトルに特有の予め定められた一連の異なる波長を通し
て同調され、検出器は第２の光ファイバの出力に結合さ
れ、異なる同調された各波長でフィルタされ導かれた光
を検出し、それによって１以上の所定の物質のエネルギ
吸収スペクトルに特有の波長の被検領域のスペクトルを
示す信号を供給する。
調フィルタの使用は、文献（NASA Tech Briefs,1993 年
5月，42乃至43頁）に記載されている。ここに記載され
た分光計は、ディスクリートな広帯域可視および赤外線
光源と、光源からの光をコリメートし、音響・光学可同
調フィルタを通してコリメートされた光を導き、第１の
光ファイバの入力にフィルタされ導かれた光の焦点を結
ぶために光源と関連して配置された第１の光学系と、第
１の光ファイバの出力からの光をコリメートし、試験セ
ル内にある被検領域を通ってコリメートされた光を導
き、第１の光ファイバから被検領域の反対側で第２の光
ファイバの入力に導かれた光の焦点を結ぶ第２の光学系
とを含んでいる。フィルタは１以上の所定の物質のスペ
クトルに特有の予め定められた一連の異なる波長を通し
て同調され、検出器は第２の光ファイバの出力に結合さ
れ、異なる同調された各波長でフィルタされ導かれた光
を検出し、それによって１以上の所定の物質のエネルギ
吸収スペクトルに特有の波長の被検領域のスペクトルを
示す信号を供給する。
【０００４】Ｋaye 氏による米国特許第3,850,525 号明
細書に記載されているようなラマン前方散乱測定技術を
使用した分光計は、ディスクリートな光源と、光源と関
連して配置され、光源から被検空間領域を通って光を導
き、導かれた光の焦点を結ぶ光学系と、光学系と関連し
て配置され、所定の物質のラマン散乱スペクトルに特有
の波長の焦点を結ばれた光を検出し、それによってこの
所定の物質のこのラマン散乱スペクトルに特有の波長の
被検空間領域内のラマン散乱スペクトルを示す試験信号
を供給する検出器と、試験信号を処理して、ラマン前方
散乱測定技術にしたがって被検空間領域内のこの所定の
物質の濃度を測定する手段とを含んでいる。
細書に記載されているようなラマン前方散乱測定技術を
使用した分光計は、ディスクリートな光源と、光源と関
連して配置され、光源から被検空間領域を通って光を導
き、導かれた光の焦点を結ぶ光学系と、光学系と関連し
て配置され、所定の物質のラマン散乱スペクトルに特有
の波長の焦点を結ばれた光を検出し、それによってこの
所定の物質のこのラマン散乱スペクトルに特有の波長の
被検空間領域内のラマン散乱スペクトルを示す試験信号
を供給する検出器と、試験信号を処理して、ラマン前方
散乱測定技術にしたがって被検空間領域内のこの所定の
物質の濃度を測定する手段とを含んでいる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光源
の不安定さの影響を受けない高い信頼性の拡大した周波
数帯測定を行うことのできる同調可能な分光計を提供す
ることである。
の不安定さの影響を受けない高い信頼性の拡大した周波
数帯測定を行うことのできる同調可能な分光計を提供す
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の同調可能な分光
計は、ディスクリートな光源と、光源と関連して配置さ
れ、光源から被検空間領域を通って光を導き、その導か
れた光の焦点を結ぶ光学系と、光源からの光をフィルタ
するために配置され、光が異なる回折オーダーを有する
同時的な複数の異なるビームでフィルタから出力し、異
なる回折オーダーが異なる波長範囲を有し、前記異なる
ビームの相補的な対がそれぞれ実質的に同じ波長範囲を
有する同じ回折オーダーを有している音響・光学可同調
フィルタと、このフィルタに結合され、所定の物質また
は複数の異なる所定の物質のスペクトルに特有の波長を
含む異なる波長範囲を有する異なる予め定められた回折
オーダーを有する同時的な複数の異なるビームで光を回
折するようにフィルタを同調する手段と、光学系および
フィルタと関連して配置され、前記異なる予め定められ
た回折オーダーの１組の所定数の前記異なるビームでフ
ィルタによって回折された焦点を結ばれてフィルタされ
た光をそれぞれ検出し、それによって前記所定の物質ま
たは前記複数の異なる所定の物質の前記スペクトルに特
有の波長の被検空間領域内のスペクトルを示す前記所定
数の試験信号を同時に供給する１組の所定の複数の検出
器とを具備していることを特徴とする。
計は、ディスクリートな光源と、光源と関連して配置さ
れ、光源から被検空間領域を通って光を導き、その導か
れた光の焦点を結ぶ光学系と、光源からの光をフィルタ
するために配置され、光が異なる回折オーダーを有する
同時的な複数の異なるビームでフィルタから出力し、異
なる回折オーダーが異なる波長範囲を有し、前記異なる
ビームの相補的な対がそれぞれ実質的に同じ波長範囲を
有する同じ回折オーダーを有している音響・光学可同調
フィルタと、このフィルタに結合され、所定の物質また
は複数の異なる所定の物質のスペクトルに特有の波長を
含む異なる波長範囲を有する異なる予め定められた回折
オーダーを有する同時的な複数の異なるビームで光を回
折するようにフィルタを同調する手段と、光学系および
フィルタと関連して配置され、前記異なる予め定められ
た回折オーダーの１組の所定数の前記異なるビームでフ
ィルタによって回折された焦点を結ばれてフィルタされ
た光をそれぞれ検出し、それによって前記所定の物質ま
たは前記複数の異なる所定の物質の前記スペクトルに特
有の波長の被検空間領域内のスペクトルを示す前記所定
数の試験信号を同時に供給する１組の所定の複数の検出
器とを具備していることを特徴とする。
【０００７】このように異なる予め定められた波長範囲
のフィルタされた光から同時に得られた複数の試験信号
を供給することによって、本発明の分光計は、光源の不
安定さの影響を受けない高い信頼性の拡大した周波数帯
測定を行うことができる。
のフィルタされた光から同時に得られた複数の試験信号
を供給することによって、本発明の分光計は、光源の不
安定さの影響を受けない高い信頼性の拡大した周波数帯
測定を行うことができる。
【０００８】別の観点において、本発明の同調可能な分
光計は、ディスクリートな光源と、光源と関連して配置
され、光源から被検空間領域を通って光を導き、その導
かれた光の焦点を結ぶ光学系と、光源からの光をフィル
タするために配置され、光を同じ回折オーダーおよび実
質的に同じ波長範囲を有する同時的で相補的な異なるビ
ームの対でフィルタから出力させる音響・光学可同調フ
ィルタと、このフィルタに結合され、所定の物質のスペ
クトルに特有の波長を含む波長範囲を有する予め定めら
れた回折オーダーを有する同時的で相補な前記異なるビ
ームの対で光を回折するようにフィルタを同調する手段
と、光学系およびフィルタと関連して配置され、前記予
め定められた回折オーダーの一方のビームにおいてフィ
ルタによって回折された焦点を結ばれてフィルタされた
光を検出し、それによって前記所定の物質のスペクトル
に特有の波長の被検空間領域内のスペクトルを示す試験
信号を供給する第１の検出器と、光学系およびフィルタ
と関連して配置され、前記予め定められた回折オーダー
の相補的な他方のビームにおいてフィルタによって回折
されたフィルタされた光を検出し、それによって前記所
定の物質のスペクトルに特有の波長の光源のスペクトル
を主として示す試験信号および基準信号を同時に供給す
る第２の検出器とを具備していることを特徴とする。フ
ィルタされた光の同時的で相補的な回折ビームからそれ
ぞれ得られた同時的な基準および試験信号を供給するこ
とによって、本発明のこの観点による分光計は光源の不
安定さの影響を受けることのない高い信頼性の測定を行
うことができる。
光計は、ディスクリートな光源と、光源と関連して配置
され、光源から被検空間領域を通って光を導き、その導
かれた光の焦点を結ぶ光学系と、光源からの光をフィル
タするために配置され、光を同じ回折オーダーおよび実
質的に同じ波長範囲を有する同時的で相補的な異なるビ
ームの対でフィルタから出力させる音響・光学可同調フ
ィルタと、このフィルタに結合され、所定の物質のスペ
クトルに特有の波長を含む波長範囲を有する予め定めら
れた回折オーダーを有する同時的で相補な前記異なるビ
ームの対で光を回折するようにフィルタを同調する手段
と、光学系およびフィルタと関連して配置され、前記予
め定められた回折オーダーの一方のビームにおいてフィ
ルタによって回折された焦点を結ばれてフィルタされた
光を検出し、それによって前記所定の物質のスペクトル
に特有の波長の被検空間領域内のスペクトルを示す試験
信号を供給する第１の検出器と、光学系およびフィルタ
と関連して配置され、前記予め定められた回折オーダー
の相補的な他方のビームにおいてフィルタによって回折
されたフィルタされた光を検出し、それによって前記所
定の物質のスペクトルに特有の波長の光源のスペクトル
を主として示す試験信号および基準信号を同時に供給す
る第２の検出器とを具備していることを特徴とする。フ
ィルタされた光の同時的で相補的な回折ビームからそれ
ぞれ得られた同時的な基準および試験信号を供給するこ
とによって、本発明のこの観点による分光計は光源の不
安定さの影響を受けることのない高い信頼性の測定を行
うことができる。
【０００９】さらに別の観点において、本発明はの分光
計は、ディスクリートな光源と、光源と関連して配置さ
れ、光源から被検空間領域を通って光を導き、その導か
れた光の焦点を結ぶ光学系と、光学系と関連して配置さ
れ、所定の物質のラマン散乱スペクトルに特有の波長の
焦点を結ばれた光を検出し、それによって前記所定の物
質の前記ラマン散乱スペクトルに特有の波長の被検空間
領域内のラマン散乱スペクトルを示す試験信号を供給す
る検出器と、試験信号を処理して、ラマン前方散乱測定
技術にしたがって被検空間領域内の前記所定の物質の濃
度を測定する手段と、被検空間領域内に配置され、被検
空間領域から出力する前にミラー間を複数回往復させる
ように光を反射し、それによってセル内の前記所定の物
質の分子による光のラマン散乱を強め、その一方で光が
被検空間領域を通過するようにセル内に配置された複数
のミラーを含む試験セルとを具備していることを特徴と
する。
計は、ディスクリートな光源と、光源と関連して配置さ
れ、光源から被検空間領域を通って光を導き、その導か
れた光の焦点を結ぶ光学系と、光学系と関連して配置さ
れ、所定の物質のラマン散乱スペクトルに特有の波長の
焦点を結ばれた光を検出し、それによって前記所定の物
質の前記ラマン散乱スペクトルに特有の波長の被検空間
領域内のラマン散乱スペクトルを示す試験信号を供給す
る検出器と、試験信号を処理して、ラマン前方散乱測定
技術にしたがって被検空間領域内の前記所定の物質の濃
度を測定する手段と、被検空間領域内に配置され、被検
空間領域から出力する前にミラー間を複数回往復させる
ように光を反射し、それによってセル内の前記所定の物
質の分子による光のラマン散乱を強め、その一方で光が
被検空間領域を通過するようにセル内に配置された複数
のミラーを含む試験セルとを具備していることを特徴と
する。
【００１０】大気中の窒素は、文献（Leonard,D.A.氏に
よるNature,Vol.216,142乃至143 頁，1967年）に示され
ているラマン散乱スペクトル測定技術によって検出され
ているが、このような測定は後方に散乱された光を測定
することによって行われた。それ故、本発明のこの観点
の分光計は、分光計の全体的な設計をさらに良好にする
ために前方ラマン散乱測定技術を使用する。本発明のラ
マン散乱分光計を使用した測定技術は、振動・回転順方
向ラマン散乱測定技術であり、それによって異なる気体
の間の転移部分の重複の可能性を最小にする。
よるNature,Vol.216,142乃至143 頁，1967年）に示され
ているラマン散乱スペクトル測定技術によって検出され
ているが、このような測定は後方に散乱された光を測定
することによって行われた。それ故、本発明のこの観点
の分光計は、分光計の全体的な設計をさらに良好にする
ために前方ラマン散乱測定技術を使用する。本発明のラ
マン散乱分光計を使用した測定技術は、振動・回転順方
向ラマン散乱測定技術であり、それによって異なる気体
の間の転移部分の重複の可能性を最小にする。
【００１１】さらに別の観点において、本発明は、被検
空間領域中の所定の物質の濃度がエネルギ吸収スペクト
ル測定技術およびラマン前方散乱スペクトル測定技術の
両者によって同時に測定される分光計を提供する。この
分光計は、ディスクリートな光源と、光源と関連して配
置され、光源から被検空間領域を通って光を導き、その
導かれた光の焦点を結ぶ光学系と、光学系と関連して配
置され、所定の物質のラマン散乱スペクトルに特有の波
長の焦点を結ばれた光を検出し、それによって前記所定
の物質の前記ラマン散乱スペクトルに特有の波長の被検
空間領域内のラマン散乱スペクトルを示す試験信号を供
給する検出器と、試験信号を処理して、ラマン前方散乱
測定技術にしたがって被検空間領域内の前記所定の物質
の濃度を測定する手段と、第２のディスクリートな光源
と、第２の光源および被検空間領域と関連して配置さ
れ、第２の光源から被検空間領域を通って光を導き、第
２の光源から導かれた光の焦点を結ぶ第２の光学系と、
第２の光源からの光をフィルタするために配置された音
響・光学可同調フィルタと、フィルタに結合され、第１
のフィルタを同調して、前記所定の物質のエネルギ吸収
スペクトルに特有の同調された波長のフィルタされた光
を供給する手段と、光学系と関連して配置され、同調さ
れた波長の第２の光源からの焦点を結ばれフィルタされ
た光を検出し、それによって所定の物質のエネルギ吸収
スペクトルに特有の波長の被検空間領域のエネルギ吸収
スペクトルを示す第２の試験信号を供給する第２の検出
器と、第２の試験信号を処理して、エネルギ吸収スペク
トル測定技術にしたがって被検空間領域内の前記所定の
物質の濃度を測定する手段とを具備していることを特徴
とする。ラマン前方散乱スペクトル測定技術およびエネ
ルギ吸収スペクトル測定技術の両者によって同時に測定
を行うことによって、本発明のこの観点による分光計
は、光源の不安定さの影響を受けない広範囲にわたる測
定を行うことができる。以下、好ましい実施例の詳細な
説明と関連して本発明の付加的な特徴を説明する。
空間領域中の所定の物質の濃度がエネルギ吸収スペクト
ル測定技術およびラマン前方散乱スペクトル測定技術の
両者によって同時に測定される分光計を提供する。この
分光計は、ディスクリートな光源と、光源と関連して配
置され、光源から被検空間領域を通って光を導き、その
導かれた光の焦点を結ぶ光学系と、光学系と関連して配
置され、所定の物質のラマン散乱スペクトルに特有の波
長の焦点を結ばれた光を検出し、それによって前記所定
の物質の前記ラマン散乱スペクトルに特有の波長の被検
空間領域内のラマン散乱スペクトルを示す試験信号を供
給する検出器と、試験信号を処理して、ラマン前方散乱
測定技術にしたがって被検空間領域内の前記所定の物質
の濃度を測定する手段と、第２のディスクリートな光源
と、第２の光源および被検空間領域と関連して配置さ
れ、第２の光源から被検空間領域を通って光を導き、第
２の光源から導かれた光の焦点を結ぶ第２の光学系と、
第２の光源からの光をフィルタするために配置された音
響・光学可同調フィルタと、フィルタに結合され、第１
のフィルタを同調して、前記所定の物質のエネルギ吸収
スペクトルに特有の同調された波長のフィルタされた光
を供給する手段と、光学系と関連して配置され、同調さ
れた波長の第２の光源からの焦点を結ばれフィルタされ
た光を検出し、それによって所定の物質のエネルギ吸収
スペクトルに特有の波長の被検空間領域のエネルギ吸収
スペクトルを示す第２の試験信号を供給する第２の検出
器と、第２の試験信号を処理して、エネルギ吸収スペク
トル測定技術にしたがって被検空間領域内の前記所定の
物質の濃度を測定する手段とを具備していることを特徴
とする。ラマン前方散乱スペクトル測定技術およびエネ
ルギ吸収スペクトル測定技術の両者によって同時に測定
を行うことによって、本発明のこの観点による分光計
は、光源の不安定さの影響を受けない広範囲にわたる測
定を行うことができる。以下、好ましい実施例の詳細な
説明と関連して本発明の付加的な特徴を説明する。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明による
同調可能な分光計の１実施例は、ディスクリートな光源
10、反射器11、温度制御された狭帯域音響・光学可同調
フィルタ（ＡＯＴＦ）12、第１のコリメートレンズ13と
第１の収集レンズ14と第２のコリメートレンズ15と空間
開口を限定するプレート16と第１のミラー17と第２のミ
ラー18と第２の収集レンズ19と第３の収集レンズ20と第
４の収集レンズ21と第５の収集レンズ22とを含む光学
系、試験セル24、第１の検出器26、第２の検出器27、第
３の検出器28、第４の検出器29、第１の増幅器31、第２
の増幅器32、第３の増幅器33、第４の増幅器34、多チャ
ンネルアナログデジタル変換器36、マイクロコンピュー
タ37、ＡＯＴＦ同調装置38および調整された電源39を具
備している。第１のミラー17、第２の収集レンズ19、第
１の検出器26および第１の増幅器31は第１の試験チャン
ネルを限定し、第２のミラー18、第３の収集レンズ20、
第２の検出器27および第２の増幅器32は第２の試験チャ
ンネルを限定する。第４の収集レンズ21、第３の検出器
28および第３の増幅器33は第１の基準チャンネルを限定
し、第５の収集レンズ22、第４の検出器29および第４の
増幅器34は第２の基準チャンネルを限定する。
同調可能な分光計の１実施例は、ディスクリートな光源
10、反射器11、温度制御された狭帯域音響・光学可同調
フィルタ（ＡＯＴＦ）12、第１のコリメートレンズ13と
第１の収集レンズ14と第２のコリメートレンズ15と空間
開口を限定するプレート16と第１のミラー17と第２のミ
ラー18と第２の収集レンズ19と第３の収集レンズ20と第
４の収集レンズ21と第５の収集レンズ22とを含む光学
系、試験セル24、第１の検出器26、第２の検出器27、第
３の検出器28、第４の検出器29、第１の増幅器31、第２
の増幅器32、第３の増幅器33、第４の増幅器34、多チャ
ンネルアナログデジタル変換器36、マイクロコンピュー
タ37、ＡＯＴＦ同調装置38および調整された電源39を具
備している。第１のミラー17、第２の収集レンズ19、第
１の検出器26および第１の増幅器31は第１の試験チャン
ネルを限定し、第２のミラー18、第３の収集レンズ20、
第２の検出器27および第２の増幅器32は第２の試験チャ
ンネルを限定する。第４の収集レンズ21、第３の検出器
28および第３の増幅器33は第１の基準チャンネルを限定
し、第５の収集レンズ22、第４の検出器29および第４の
増幅器34は第２の基準チャンネルを限定する。
【００１３】ディスクリートな光源10は、ネルンストラ
ンプまたは石英・タングステン・ハロゲンランプ等の可
視光および、または赤外線光の広帯域を提供する装置で
あることが好ましい。ＡＯＴＦは、ＴｅＯ2 結晶を含ん
でいることが好ましい。試験セル24は、例えばパイプ中
の所定の物質の濃度を測定するために化学処理系のパイ
プまたは天然ガスパイプライン内に、自動車排気ガスの
濃度を測定するために道路に隣接して、煙の中の所定の
物質の濃度を測定するために工場プラントの煙突中に、
或は生態組織から発生する所定の物質の濃度を測定する
ためにこのような組織に隣接して等、関心のある被検空
間領域25に配置される。試験セル24は光がセル24を通過
することを可能にするウインドウを有し、周辺環境に対
して開放していてもよい。検出器26，27，28，29は、Ｈ
ｇＣｄＴｅ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂ，ＨｇＣｄＺｎおよび
ＰｂＳを含むグループから選択された半導体結晶を含ん
でいることが好ましい。
ンプまたは石英・タングステン・ハロゲンランプ等の可
視光および、または赤外線光の広帯域を提供する装置で
あることが好ましい。ＡＯＴＦは、ＴｅＯ2 結晶を含ん
でいることが好ましい。試験セル24は、例えばパイプ中
の所定の物質の濃度を測定するために化学処理系のパイ
プまたは天然ガスパイプライン内に、自動車排気ガスの
濃度を測定するために道路に隣接して、煙の中の所定の
物質の濃度を測定するために工場プラントの煙突中に、
或は生態組織から発生する所定の物質の濃度を測定する
ためにこのような組織に隣接して等、関心のある被検空
間領域25に配置される。試験セル24は光がセル24を通過
することを可能にするウインドウを有し、周辺環境に対
して開放していてもよい。検出器26，27，28，29は、Ｈ
ｇＣｄＴｅ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂ，ＨｇＣｄＺｎおよび
ＰｂＳを含むグループから選択された半導体結晶を含ん
でいることが好ましい。
【００１４】光学系は、光源10からの光が第１のコリメ
ートレンズ13、第１の収集レンズ14および第２のコリメ
ートレンズ15によってプレート16により限定された空間
開口を通ってＡＯＴＦ12に導かれるように光源10および
ＡＯＴＦ12に関連して配置される。反射器11は、光源10
から受けた光を第１のコリメートレンズ13に反射する。
ＡＯＴＦ12は、光源10と試験セル24によって占有された
被検空間領域25との間に配置される。
ートレンズ13、第１の収集レンズ14および第２のコリメ
ートレンズ15によってプレート16により限定された空間
開口を通ってＡＯＴＦ12に導かれるように光源10および
ＡＯＴＦ12に関連して配置される。反射器11は、光源10
から受けた光を第１のコリメートレンズ13に反射する。
ＡＯＴＦ12は、光源10と試験セル24によって占有された
被検空間領域25との間に配置される。
【００１５】ＡＯＴＦ12は光源10からの光をフィルタ
し、光は異なるオーダーの回折を有する同時的な複数の
異なるビーム40ａ，40ｂ，41ａ，41ｂでＡＯＴＦ12から
出力し、異なるオーダーの回折は異なる波長範囲を有す
る。同じ回折オーダーをそれぞれ有する相補的な異なる
ビーム対40ａ，40ｂ，41ａ，41ｂは、実質的に同じ波長
範囲を有する。ＡＯＴＦ12がＴｅＯ2 結晶を含む好まし
い１実施例において、第１の回折オーダーを有する第１
の相補的ビームの対40ａ，40ｂはほぼ 7.5°の角度でＡ
ＯＴＦ12から出力し、ほぼ３乃至５ミクロンの波長範囲
を有し、第２の回折オーダーを有する第２の相補的ビー
ムの対41ａ，41ｂはほぼ 4.5°の角度でＡＯＴＦ12から
出力し、ほぼ 1.5乃至 2.5ミクロンの波長範囲を有す
る。ビームストップ42は、ＡＯＴＦ12から発生した回折
されない光を吸収するために配置されている。
し、光は異なるオーダーの回折を有する同時的な複数の
異なるビーム40ａ，40ｂ，41ａ，41ｂでＡＯＴＦ12から
出力し、異なるオーダーの回折は異なる波長範囲を有す
る。同じ回折オーダーをそれぞれ有する相補的な異なる
ビーム対40ａ，40ｂ，41ａ，41ｂは、実質的に同じ波長
範囲を有する。ＡＯＴＦ12がＴｅＯ2 結晶を含む好まし
い１実施例において、第１の回折オーダーを有する第１
の相補的ビームの対40ａ，40ｂはほぼ 7.5°の角度でＡ
ＯＴＦ12から出力し、ほぼ３乃至５ミクロンの波長範囲
を有し、第２の回折オーダーを有する第２の相補的ビー
ムの対41ａ，41ｂはほぼ 4.5°の角度でＡＯＴＦ12から
出力し、ほぼ 1.5乃至 2.5ミクロンの波長範囲を有す
る。ビームストップ42は、ＡＯＴＦ12から発生した回折
されない光を吸収するために配置されている。
【００１６】第１の回折オーダーで発生したビーム40ａ
は、第１のミラー17によって試験セル24中の１組の入口
および出口ウインドウ（示されていない）を通って導か
れ、第２の収集レンズ19によって第１の検出器26に焦点
を結ばれ、第２の回折オーダーで発生したビーム41ａ
は、第２のミラー18によって試験セル24中の別の組の入
口および出口ウインドウ（示されていない）を通って導
かれ、第３の収集レンズ20によって第２の検出器27に焦
点を結ばれる。別の実施例において、試験セル24は取除
かれ、ビーム40ａおよび41ａは関心のある被検空間領域
25を通って第２および第３の各収集レンズ19および20に
導かれる。さらに別の好ましい実施例では、ビーム40ａ
および41ａは、試験セル24を含んでも含まなくてもよい
関心のある被検空間領域にミラー17および18の代わりに
レンズおよび光ファイバの組合せ（示されていない）に
よって導かれる。空間領域を通って導かれる異なる回折
オーダーの光の通路長は同じでなくてもよい。
は、第１のミラー17によって試験セル24中の１組の入口
および出口ウインドウ（示されていない）を通って導か
れ、第２の収集レンズ19によって第１の検出器26に焦点
を結ばれ、第２の回折オーダーで発生したビーム41ａ
は、第２のミラー18によって試験セル24中の別の組の入
口および出口ウインドウ（示されていない）を通って導
かれ、第３の収集レンズ20によって第２の検出器27に焦
点を結ばれる。別の実施例において、試験セル24は取除
かれ、ビーム40ａおよび41ａは関心のある被検空間領域
25を通って第２および第３の各収集レンズ19および20に
導かれる。さらに別の好ましい実施例では、ビーム40ａ
および41ａは、試験セル24を含んでも含まなくてもよい
関心のある被検空間領域にミラー17および18の代わりに
レンズおよび光ファイバの組合せ（示されていない）に
よって導かれる。空間領域を通って導かれる異なる回折
オーダーの光の通路長は同じでなくてもよい。
【００１７】ＡＯＴＦ12に入った光が偏光されない場
合、ＡＯＴＦ12から各回折オーダーで発生する２つの相
補的ビームは、ほぼ等しい輝度であるため、各相補的な
ビーム対の一方のビームは基準ビームとして使用され、
各相補的なビーム対の他方のビームは試験ビームとして
使用される。したがって、第１の回折オーダーで発生し
たビーム40ｂは、このような相補ビーム40ｂの焦点を第
３の検出器28に結ぶ第４の収集レンズ21に対して被検空
間領域の外側において導かれ、第２の回折オーダーで発
生したビーム41ｂは、このような相補ビーム41ｂの焦点
を第４の検出器29に結ぶ第５の収集レンズ22に対して被
検空間領域の外側において導かれる。
合、ＡＯＴＦ12から各回折オーダーで発生する２つの相
補的ビームは、ほぼ等しい輝度であるため、各相補的な
ビーム対の一方のビームは基準ビームとして使用され、
各相補的なビーム対の他方のビームは試験ビームとして
使用される。したがって、第１の回折オーダーで発生し
たビーム40ｂは、このような相補ビーム40ｂの焦点を第
３の検出器28に結ぶ第４の収集レンズ21に対して被検空
間領域の外側において導かれ、第２の回折オーダーで発
生したビーム41ｂは、このような相補ビーム41ｂの焦点
を第４の検出器29に結ぶ第５の収集レンズ22に対して被
検空間領域の外側において導かれる。
【００１８】第１および第２の検出器26，27は、所定の
物質または２つの異なる所定の物質のスペクトルに特有
の波長の被検空間領域内のスペクトルを示す試験信号を
同時に供給することによってそれらが検出した光に応答
する。第３および第４の検出器28，29は、所定の物質ま
たは２つの異なる所定の物質のスペクトルに特有の波長
の光源のスペクトルを主に示す試験信号を連続実時間基
準信号に同時に供給することによってそれらが検出した
光に応答する。
物質または２つの異なる所定の物質のスペクトルに特有
の波長の被検空間領域内のスペクトルを示す試験信号を
同時に供給することによってそれらが検出した光に応答
する。第３および第４の検出器28，29は、所定の物質ま
たは２つの異なる所定の物質のスペクトルに特有の波長
の光源のスペクトルを主に示す試験信号を連続実時間基
準信号に同時に供給することによってそれらが検出した
光に応答する。
【００１９】第１、第２、第３および第４の検出器26，
27，28，29によって供給された信号は、第１、第２、第
３および第４の増幅器31，32，33，34によってそれぞれ
増幅され、多チャンネルアナログデジタル変換器（Ａ／
Ｄ）変換器36によってデジタル信号に変換され、デジタ
ル信号としてマイクロコンピュータ37に供給される。マ
イクロコンピュータ37はこのようなデジタル信号を処理
して、関心のある被検空間領域25内の所定の物質の濃度
を測定する。
27，28，29によって供給された信号は、第１、第２、第
３および第４の増幅器31，32，33，34によってそれぞれ
増幅され、多チャンネルアナログデジタル変換器（Ａ／
Ｄ）変換器36によってデジタル信号に変換され、デジタ
ル信号としてマイクロコンピュータ37に供給される。マ
イクロコンピュータ37はこのようなデジタル信号を処理
して、関心のある被検空間領域25内の所定の物質の濃度
を測定する。
【００２０】マイクロコンピュータ37は、被検空間領域
25内のスペクトルを導出するベースとして所定の試験チ
ャンネルの試験信号の対応した基準チャンネルの基準信
号に対する比率を定める。このような比率は、各チャン
ネルの実験的に測定された損失のためにマイクロコンピ
ュータ37によって調節される。さらに、マイクロコンピ
ュータ37はスペクトルデータの収集および解析を制御
し、変調された試験および基準信号が変調された回折光
ビームの検出に応答して第１、第２、第３および第４の
検出器26，27，28，29によってそれぞれ供給されるよう
に、ＡＯＴＦ12をオンおよびオフに切替えて、ＡＯＴＦ
12からの光の変調された回折光ビームを供給する。この
ような変調は、試験および基準信号の検出を容易にす
る。
25内のスペクトルを導出するベースとして所定の試験チ
ャンネルの試験信号の対応した基準チャンネルの基準信
号に対する比率を定める。このような比率は、各チャン
ネルの実験的に測定された損失のためにマイクロコンピ
ュータ37によって調節される。さらに、マイクロコンピ
ュータ37はスペクトルデータの収集および解析を制御
し、変調された試験および基準信号が変調された回折光
ビームの検出に応答して第１、第２、第３および第４の
検出器26，27，28，29によってそれぞれ供給されるよう
に、ＡＯＴＦ12をオンおよびオフに切替えて、ＡＯＴＦ
12からの光の変調された回折光ビームを供給する。この
ような変調は、試験および基準信号の検出を容易にす
る。
【００２１】さらに、マイクロコンピュータ37は、ＡＯ
ＴＦ12を同調するようにＡＯＴＦ同調装置38を制御し
て、同時的な複数の所定数の異なるビームでＡＯＴＦ12
に入った光を回折し、これらのビームは所定の物質また
は複数の異なる所定の物質のスペクトルに特有の波長を
含む異なる波長範囲を有する異なる予め定められた回折
オーダーを有している。非常に多数の異なる所定の物質
の濃度を検出および測定するために、同調装置38はＡＯ
ＴＦ12を迅速に同調して、異なる所定の物質のスペクト
ルに特有の１組の予め定められた波長を有する複数の異
なる回折光ビームを供給する。
ＴＦ12を同調するようにＡＯＴＦ同調装置38を制御し
て、同時的な複数の所定数の異なるビームでＡＯＴＦ12
に入った光を回折し、これらのビームは所定の物質また
は複数の異なる所定の物質のスペクトルに特有の波長を
含む異なる波長範囲を有する異なる予め定められた回折
オーダーを有している。非常に多数の異なる所定の物質
の濃度を検出および測定するために、同調装置38はＡＯ
ＴＦ12を迅速に同調して、異なる所定の物質のスペクト
ルに特有の１組の予め定められた波長を有する複数の異
なる回折光ビームを供給する。
【００２２】好ましい１実施例において、ＡＯＴＦ12が
同調される異なる回折の異なるビームの特有の波長は、
所定の物質または複数の所定の物質のエネルギ吸収スペ
クトルに特有の波長である。この好ましい実施例におい
て、第１の検出器26および第３の検出器28は、１つの所
定の物質のエネルギ吸収スペクトルに特有の波長でビー
ム40ａおよび40ｂからそれぞれ焦点を結ばれたフィルタ
された光を検出し、第２の検出器27および第４の検出器
29は、１つの所定の物質または別の所定の物質のエネル
ギ吸収スペクトルに特有の波長でビーム41ａおよび41ｂ
からそれぞれ焦点を結ばれたフィルタされた光を検出
し、マイクロコンピュータ37は被検空間領域内の所定の
物質の濃度を測定するエネルギ吸収スペクトル測定技術
にしたがって第１、第２、第３および第４の検出器26，
27，28，29から導出されたデジタル信号を処理する。Ａ
ＯＴＦ12による回折のために偏光されていない光を供給
する光源10は、この好ましい実施例に対して使用され
る。
同調される異なる回折の異なるビームの特有の波長は、
所定の物質または複数の所定の物質のエネルギ吸収スペ
クトルに特有の波長である。この好ましい実施例におい
て、第１の検出器26および第３の検出器28は、１つの所
定の物質のエネルギ吸収スペクトルに特有の波長でビー
ム40ａおよび40ｂからそれぞれ焦点を結ばれたフィルタ
された光を検出し、第２の検出器27および第４の検出器
29は、１つの所定の物質または別の所定の物質のエネル
ギ吸収スペクトルに特有の波長でビーム41ａおよび41ｂ
からそれぞれ焦点を結ばれたフィルタされた光を検出
し、マイクロコンピュータ37は被検空間領域内の所定の
物質の濃度を測定するエネルギ吸収スペクトル測定技術
にしたがって第１、第２、第３および第４の検出器26，
27，28，29から導出されたデジタル信号を処理する。Ａ
ＯＴＦ12による回折のために偏光されていない光を供給
する光源10は、この好ましい実施例に対して使用され
る。
【００２３】光源10は、光源10から光の輝度を予め定め
られたレベルに維持するために第３および第４の検出器
27，29から導出された基準信号の振幅にしたがってマイ
クロコンピュータ37により調整される調整電源39によっ
て付勢される。第３および第４の検出器27，29による同
時的な実時間基準信号の供給は、マイクロコンピュータ
37が光源輝度の変化を直ぐに補正し、また分光計の寿命
期間にわたるカラー変化を補正することを可能にする。
られたレベルに維持するために第３および第４の検出器
27，29から導出された基準信号の振幅にしたがってマイ
クロコンピュータ37により調整される調整電源39によっ
て付勢される。第３および第４の検出器27，29による同
時的な実時間基準信号の供給は、マイクロコンピュータ
37が光源輝度の変化を直ぐに補正し、また分光計の寿命
期間にわたるカラー変化を補正することを可能にする。
【００２４】図２のＡおよびＢは、図１の分光計におい
て単一のＡＯＴＦによって同時に回折された光の２つの
異なる回折オーダー内の波長範囲で検出されたエネルギ
吸収スペクトルのグラフである。測定は、第１および第
２の各検出器26，27から約２ｍにある光源10により室温
および大気圧で行われた。図２のＡのスペクトルの約1.
87ミクロンにある大きい特徴は、水蒸気によるエネルギ
吸収によるものであり、低い振幅の特徴は統計的に重要
ではない。このスペクトルのスペクトル分解能は、水蒸
気特徴において約４ｎｍである。図２のＢのスペクトル
の約4.25ミクロンにある大きい特徴は、二酸化炭素によ
るエネルギ吸収によるものである。4.6ミクロンの右側
の小さい特徴は雑音によるものである。このスペクトル
のスペクトル分解能は、二酸化炭素特徴において約43ｎ
ｍである。
て単一のＡＯＴＦによって同時に回折された光の２つの
異なる回折オーダー内の波長範囲で検出されたエネルギ
吸収スペクトルのグラフである。測定は、第１および第
２の各検出器26，27から約２ｍにある光源10により室温
および大気圧で行われた。図２のＡのスペクトルの約1.
87ミクロンにある大きい特徴は、水蒸気によるエネルギ
吸収によるものであり、低い振幅の特徴は統計的に重要
ではない。このスペクトルのスペクトル分解能は、水蒸
気特徴において約４ｎｍである。図２のＢのスペクトル
の約4.25ミクロンにある大きい特徴は、二酸化炭素によ
るエネルギ吸収によるものである。4.6ミクロンの右側
の小さい特徴は雑音によるものである。このスペクトル
のスペクトル分解能は、二酸化炭素特徴において約43ｎ
ｍである。
【００２５】図３を参照すると、本発明による同調可能
な分光計の別の好ましい実施例は、ディスクリートな光
源45、反射器46、第１のコリメートレンズ47と第１の収
集レンズ48と第２のコリメートレンズ49とを含む光学
系、第２の収集レンズ50、第３の収集レンズ51、関心の
ある被検領域54に配置された試験セル53、温度制御され
た狭帯域音響・光学可同調フィルタ（ＡＯＴＦ）55、第
１の検出器57、第２の検出器58、第１の増幅器60、第２
の増幅器61、多チャンネルアナログデジタル変換器62、
マイクロコンピュータ64、ＡＯＴＦ同調装置65、狭帯域
フィルタ67と第４の収集レンズ68と第３の検出器69と第
３の増幅器70とを含む基準チャンネルシステム、および
調整された電源72を含んでいる。第２の収集レンズ50、
第１の検出器57および第１の増幅器60は第１の試験チャ
ンネルを限定し、第３の収集レンズ51、第２の検出器58
および第２の増幅器61は第２の試験チャンネルを限定す
る。
な分光計の別の好ましい実施例は、ディスクリートな光
源45、反射器46、第１のコリメートレンズ47と第１の収
集レンズ48と第２のコリメートレンズ49とを含む光学
系、第２の収集レンズ50、第３の収集レンズ51、関心の
ある被検領域54に配置された試験セル53、温度制御され
た狭帯域音響・光学可同調フィルタ（ＡＯＴＦ）55、第
１の検出器57、第２の検出器58、第１の増幅器60、第２
の増幅器61、多チャンネルアナログデジタル変換器62、
マイクロコンピュータ64、ＡＯＴＦ同調装置65、狭帯域
フィルタ67と第４の収集レンズ68と第３の検出器69と第
３の増幅器70とを含む基準チャンネルシステム、および
調整された電源72を含んでいる。第２の収集レンズ50、
第１の検出器57および第１の増幅器60は第１の試験チャ
ンネルを限定し、第３の収集レンズ51、第２の検出器58
および第２の増幅器61は第２の試験チャンネルを限定す
る。
【００２６】ディスクリートな光源45、試験セル53、Ａ
ＯＴＦ55および検出器57，58は、図１を参照して上記に
説明された好ましい実施例における対応した素子と同じ
特性を有する。
ＯＴＦ55および検出器57，58は、図１を参照して上記に
説明された好ましい実施例における対応した素子と同じ
特性を有する。
【００２７】光学系は、光源45からの光が第１のコリメ
ートレンズ47によって試験セル53、第１の収集レンズ48
および第２のコリメートレンズ49を通ってＡＯＴＦ55に
導かれるように光源45に関連して配置されている。反射
器46は、光源45から受けた光を第１のコリメートレンズ
47に反射する。試験セル53によって占有された被検空間
領域54は、光源45とＡＯＴＦ55との間に配置されてい
る。
ートレンズ47によって試験セル53、第１の収集レンズ48
および第２のコリメートレンズ49を通ってＡＯＴＦ55に
導かれるように光源45に関連して配置されている。反射
器46は、光源45から受けた光を第１のコリメートレンズ
47に反射する。試験セル53によって占有された被検空間
領域54は、光源45とＡＯＴＦ55との間に配置されてい
る。
【００２８】ＡＯＴＦ55は光源45からの光をフィルタ
し、光は異なるオーダーの回折を有する同時的な複数の
異なるビーム75，76でＡＯＴＦ55から出力し、異なる回
折オーダーは異なる波長範囲を有する。
し、光は異なるオーダーの回折を有する同時的な複数の
異なるビーム75，76でＡＯＴＦ55から出力し、異なる回
折オーダーは異なる波長範囲を有する。
【００２９】第１の回折オーダーで発生したビーム75
は、第２の収集レンズ50によって第１の検出器57に焦点
を結ばれ、第２の回折オーダーで発生したビーム76は、
第３の収集レンズ51によって第２の検出器58に焦点を結
ばれる。別の実施例において、試験セル53は取除かれ、
光源45からの光は被検空間領域を通ってＡＯＴＦ55に導
かれる。
は、第２の収集レンズ50によって第１の検出器57に焦点
を結ばれ、第２の回折オーダーで発生したビーム76は、
第３の収集レンズ51によって第２の検出器58に焦点を結
ばれる。別の実施例において、試験セル53は取除かれ、
光源45からの光は被検空間領域を通ってＡＯＴＦ55に導
かれる。
【００３０】第１および第２の検出器57，58は、所定の
物質または２つの異なる所定の物質のスペクトルに特有
の波長の被検空間領域内のスペクトルを示す試験信号を
同時に供給することによってそれらが検出した光に応答
する。
物質または２つの異なる所定の物質のスペクトルに特有
の波長の被検空間領域内のスペクトルを示す試験信号を
同時に供給することによってそれらが検出した光に応答
する。
【００３１】第１のコリメートレンズ47の下方前面によ
って反射された光源45からの光は、狭帯域フィルタ67に
よってフィルタされ、被検空間領域54の外側に導かれ、
第４の収集レンズ68によって第３の検出器64に導かれ
る。第３の検出器69は、試験信号および連続実時間基準
信号を同時に供給することによってそれが検出した光に
応答する。
って反射された光源45からの光は、狭帯域フィルタ67に
よってフィルタされ、被検空間領域54の外側に導かれ、
第４の収集レンズ68によって第３の検出器64に導かれ
る。第３の検出器69は、試験信号および連続実時間基準
信号を同時に供給することによってそれが検出した光に
応答する。
【００３２】第１、第２および第３の検出器57，58，69
によって供給された信号は、第１、第２および第３の増
幅器60，61，70によってそれぞれ増幅され、多チャンネ
ルアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器62によってデジタ
ル信号に変換され、その後デジタル信号としてマイクロ
コンピュータ64に供給される。マイクロコンピュータ64
は、被検空間領域内の所定の物質の濃度を測定するため
にこのようなデジタル信号を処理する。
によって供給された信号は、第１、第２および第３の増
幅器60，61，70によってそれぞれ増幅され、多チャンネ
ルアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器62によってデジタ
ル信号に変換され、その後デジタル信号としてマイクロ
コンピュータ64に供給される。マイクロコンピュータ64
は、被検空間領域内の所定の物質の濃度を測定するため
にこのようなデジタル信号を処理する。
【００３３】マイクロコンピュータ64は、被検空間領域
54内のスペクトルを導出するベースとして所定の試験チ
ャンネルの試験信号の基準信号に対する比率を定める。
このような比率は、各チャンネルの実験的に測定された
損失に対してマイクロコンピュータ64によって調節され
る。さらに、マイクロコンピュータ64はスペクトルデー
タの収集および解析を制御し、変調されたＡＯＴＦ55か
らの回折光ビームを供給するようにＡＯＴＦ55をオンお
よびオフに切替える。
54内のスペクトルを導出するベースとして所定の試験チ
ャンネルの試験信号の基準信号に対する比率を定める。
このような比率は、各チャンネルの実験的に測定された
損失に対してマイクロコンピュータ64によって調節され
る。さらに、マイクロコンピュータ64はスペクトルデー
タの収集および解析を制御し、変調されたＡＯＴＦ55か
らの回折光ビームを供給するようにＡＯＴＦ55をオンお
よびオフに切替える。
【００３４】さらに、マイクロコンピュータ64は、ＡＯ
ＴＦ55を同調するようにＡＯＴＦ同調装置65を制御し
て、同時的な複数の所定数の異なるビームでＡＯＴＦ55
に入った光を同時に回折し、これらのビームは所定の物
質または複数の異なる所定の物質のスペクトルに特有の
波長を含む予め定められた波長範囲を有する異なる回折
オーダーを有している。非常に多数の異なる所定の物質
の濃度を検出および測定するために、同調装置65はＡＯ
ＴＦ55を迅速に同調して、異なる所定の物質のスペクト
ルに特有の１組の予め定められた波長を有する複数の異
なる回折光ビームを供給する。図３の分光計は、図１の
分光計を参照して上記に説明された同じエネルギ吸収ス
ペクトル測定技術による測定に使用されることができ
る。
ＴＦ55を同調するようにＡＯＴＦ同調装置65を制御し
て、同時的な複数の所定数の異なるビームでＡＯＴＦ55
に入った光を同時に回折し、これらのビームは所定の物
質または複数の異なる所定の物質のスペクトルに特有の
波長を含む予め定められた波長範囲を有する異なる回折
オーダーを有している。非常に多数の異なる所定の物質
の濃度を検出および測定するために、同調装置65はＡＯ
ＴＦ55を迅速に同調して、異なる所定の物質のスペクト
ルに特有の１組の予め定められた波長を有する複数の異
なる回折光ビームを供給する。図３の分光計は、図１の
分光計を参照して上記に説明された同じエネルギ吸収ス
ペクトル測定技術による測定に使用されることができ
る。
【００３５】図４を参照すると、ラマン散乱スペクトル
測定技術を使用した本発明による同調可能な分光計の別
の好ましい実施例は、ディスクリートな光源80、投影レ
ンズ82と光学ノッチフィルタ83と第１の収集レンズ84と
コリメートレンズ85とを含む光学系、第２の収集レンズ
86、第３の収集レンズ87、関心のある被検領域89に配置
された試験セル88、温度制御された狭帯域音響・光学可
同調フィルタ（ＡＯＴＦ）90、第１の検出器92、第２の
検出器93、第１の増幅器95、第２の増幅器96、多チャン
ネルアナログデジタル変換器97、マイクロコンピュータ
98、ＡＯＴＦ同調装置99、狭帯域干渉フィルタ101 と第
４の収集レンズ102 と第３の検出器103と第３の増幅器1
04 とを含む基準チャンネルシステムを含んでいる。
測定技術を使用した本発明による同調可能な分光計の別
の好ましい実施例は、ディスクリートな光源80、投影レ
ンズ82と光学ノッチフィルタ83と第１の収集レンズ84と
コリメートレンズ85とを含む光学系、第２の収集レンズ
86、第３の収集レンズ87、関心のある被検領域89に配置
された試験セル88、温度制御された狭帯域音響・光学可
同調フィルタ（ＡＯＴＦ）90、第１の検出器92、第２の
検出器93、第１の増幅器95、第２の増幅器96、多チャン
ネルアナログデジタル変換器97、マイクロコンピュータ
98、ＡＯＴＦ同調装置99、狭帯域干渉フィルタ101 と第
４の収集レンズ102 と第３の検出器103と第３の増幅器1
04 とを含む基準チャンネルシステムを含んでいる。
【００３６】ディスクリートな光源80は、偏光された紫
外線または可視波長レーザであることが好ましい。適切
なレーザは、窒素、ＨｅＣｄ、Ｎｄ：ＹＡＧ、アルゴン
およびＨｅＮｅレーザを含む。好ましいレーザは、周波
数を２倍または３倍にされたダイオードポンプされたＮ
ｄ：ＹＡＧレーザである。連続波およびパルスレーザは
共に使用されることができる。狭帯域干渉フィルタ101
は、単色レーザの基本周波数が中心になるように調整さ
れる。
外線または可視波長レーザであることが好ましい。適切
なレーザは、窒素、ＨｅＣｄ、Ｎｄ：ＹＡＧ、アルゴン
およびＨｅＮｅレーザを含む。好ましいレーザは、周波
数を２倍または３倍にされたダイオードポンプされたＮ
ｄ：ＹＡＧレーザである。連続波およびパルスレーザは
共に使用されることができる。狭帯域干渉フィルタ101
は、単色レーザの基本周波数が中心になるように調整さ
れる。
【００３７】光ファイバ（示されていない）は、集束レ
ンズ82および、または第１の収集レンズ84の代りに、試
験セル38におよび、またはそれから光ビームを導くため
に使用されることができる。
ンズ82および、または第１の収集レンズ84の代りに、試
験セル38におよび、またはそれから光ビームを導くため
に使用されることができる。
【００３８】試験セル88は、セル88内に配置された入口
ウインドウ106 および出口ウインドウ107 および１対の
ミラー108 を含む。ミラー108 は入口ウインドウ106 を
通って入ってきた光を反射し、出口ウインドウ107 を通
って被検空間領域から出る前に、ミラー108 間を複数回
往復させ、それによってセル内の被検所定の物質の分子
によって光のラマン散乱を強め、その一方で光が被検空
間領域89を通過するように湾曲している。ミラー108 の
湾曲は、光が試験セル88から出る前に少なくとも10回往
復させられるように構成されていることが好ましい。適
切な多通路試験セルは、ヘリオット(Herriott)またはホ
ワイト(White) セルである。試験セル88の内部では、単
色のレーザ光はレイリー散乱として知られている弾性散
乱および試験セル88内に存在する物質の分子のラマン散
乱を受ける。ラマン散乱は、散乱に対して反応可能な分
子のタイプに依存した既知の量だけ光の波長をシフトす
る効果を有する。
ウインドウ106 および出口ウインドウ107 および１対の
ミラー108 を含む。ミラー108 は入口ウインドウ106 を
通って入ってきた光を反射し、出口ウインドウ107 を通
って被検空間領域から出る前に、ミラー108 間を複数回
往復させ、それによってセル内の被検所定の物質の分子
によって光のラマン散乱を強め、その一方で光が被検空
間領域89を通過するように湾曲している。ミラー108 の
湾曲は、光が試験セル88から出る前に少なくとも10回往
復させられるように構成されていることが好ましい。適
切な多通路試験セルは、ヘリオット(Herriott)またはホ
ワイト(White) セルである。試験セル88の内部では、単
色のレーザ光はレイリー散乱として知られている弾性散
乱および試験セル88内に存在する物質の分子のラマン散
乱を受ける。ラマン散乱は、散乱に対して反応可能な分
子のタイプに依存した既知の量だけ光の波長をシフトす
る効果を有する。
【００３９】ラマン散乱は、比較的高いパワーのレーザ
の波長を含む空間領域において発生することが可能であ
り、それによって10ｍＷレーザを使用するだけで約１ｍ
の通路長にわたって測定可能な数のラマン散乱光子を生
じさせることができる。それ故、ラマン散乱測定技術を
使用する本発明の実施例の光源としてレーザが好まし
い。
の波長を含む空間領域において発生することが可能であ
り、それによって10ｍＷレーザを使用するだけで約１ｍ
の通路長にわたって測定可能な数のラマン散乱光子を生
じさせることができる。それ故、ラマン散乱測定技術を
使用する本発明の実施例の光源としてレーザが好まし
い。
【００４０】図５は、300 °Ｋにおける窒素に対する振
動・回転ラマン散乱確率断面積の理論的な分布の一部分
を示す。図５は、文献（稲葉氏および小林氏による“La
ser-Raman Radar ”,Opto-electronics,Vol.4,pp.1010-
123,1972年）から採用したものである。
動・回転ラマン散乱確率断面積の理論的な分布の一部分
を示す。図５は、文献（稲葉氏および小林氏による“La
ser-Raman Radar ”,Opto-electronics,Vol.4,pp.1010-
123,1972年）から採用したものである。
【００４１】ＡＯＴＦ90は、図１を参照して上記に説明
された好ましい実施例のＡＯＴＦ12と同じ特性を有す
る。
された好ましい実施例のＡＯＴＦ12と同じ特性を有す
る。
【００４２】光源80からの光は、投影レンズ82によって
試験セル88、ノッチフィルタ83、第１の収集レンズ84お
よびコリメートレンズ85を通ってＡＯＴＦ90に導かれ
る。試験セル88によって占有された被検空間領域89は、
光源80とＡＯＴＦ90との間に配置される。ホログラフノ
ッチフィルタのような光学ノッチフィルタ83は、単色レ
ーザの基本波長の光をできるだけ多く取除く。ＡＯＴＦ
90が試験セル88から散乱された光をフィルタし、光は同
じ回折オーダーでほぼ同じ波長範囲を有する同時的な相
補的な異なるビーム110 ，111 の対でＡＯＴＦ90から出
力する。
試験セル88、ノッチフィルタ83、第１の収集レンズ84お
よびコリメートレンズ85を通ってＡＯＴＦ90に導かれ
る。試験セル88によって占有された被検空間領域89は、
光源80とＡＯＴＦ90との間に配置される。ホログラフノ
ッチフィルタのような光学ノッチフィルタ83は、単色レ
ーザの基本波長の光をできるだけ多く取除く。ＡＯＴＦ
90が試験セル88から散乱された光をフィルタし、光は同
じ回折オーダーでほぼ同じ波長範囲を有する同時的な相
補的な異なるビーム110 ，111 の対でＡＯＴＦ90から出
力する。
【００４３】１つのこのようなビーム110 は、第２の収
集レンズ86によって第１の検出器92に焦点を結ばれ、別
のこのようなビーム111 は第３の収集レンズ87によって
第２の検出器93に焦点を結ばれる。
集レンズ86によって第１の検出器92に焦点を結ばれ、別
のこのようなビーム111 は第３の収集レンズ87によって
第２の検出器93に焦点を結ばれる。
【００４４】光源80は予め定められた波長で光を供給
し、第１の検出器92および第２の検出器93は、１つのこ
のような所定の物質のラマン散乱スペクトルに特有の波
長でビーム110 および111 からそれぞれ焦点を結ばれた
フィルタされた光を検出する。相補的な回折ビーム110
，111 の両方のエネルギを検出するために２つの検出
器92，93を使用することによって、ラマン散乱光の両偏
光が測定される。
し、第１の検出器92および第２の検出器93は、１つのこ
のような所定の物質のラマン散乱スペクトルに特有の波
長でビーム110 および111 からそれぞれ焦点を結ばれた
フィルタされた光を検出する。相補的な回折ビーム110
，111 の両方のエネルギを検出するために２つの検出
器92，93を使用することによって、ラマン散乱光の両偏
光が測定される。
【００４５】第１および第２の検出器92，93は、このよ
うな所定の物質のラマン散乱スペクトルに特有の波長の
被検空間領域内のスペクトルを示す試験信号を同時に供
給することによってそれらが検出する光に応答する。
うな所定の物質のラマン散乱スペクトルに特有の波長の
被検空間領域内のスペクトルを示す試験信号を同時に供
給することによってそれらが検出する光に応答する。
【００４６】投影レンズ82の下方前面によって反射され
た光源80からの光は、狭帯域干渉フィルタ101 によって
フィルタされ、第４の収集レンズ102 によって第３の検
出器103 に対して被検空間領域89の外側において導かれ
る。第３の検出器103 は、試験信号および連続実時間基
準信号を同時に供給することによってそれが検出した光
に応答する。
た光源80からの光は、狭帯域干渉フィルタ101 によって
フィルタされ、第４の収集レンズ102 によって第３の検
出器103 に対して被検空間領域89の外側において導かれ
る。第３の検出器103 は、試験信号および連続実時間基
準信号を同時に供給することによってそれが検出した光
に応答する。
【００４７】第１、第２および第３の検出器92，93，10
3 によって供給された信号は、第１、第２および第３の
増幅器95，96，104 によってそれぞれ増幅され、多チャ
ンネルアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器97によってデ
ジタル信号に変換され、その後デジタル信号としてマイ
クロコンピュータ98に供給される。マイクロコンピュー
タ98は、被検空間領域89内の所定の物質の濃度を測定す
るためにラマン前方散乱スペクトル測定技術にしたがっ
て第１、第２および第３の検出器92，93，103から導出
されたこのようなデジタル信号を処理する。測定技術
は、単なる回転ラマン散乱測定技術ではなく振動・回転
ラマン散乱技術であることが好ましい。これは、回転ラ
マン散乱測定技術のほうが曖昧なためである。
3 によって供給された信号は、第１、第２および第３の
増幅器95，96，104 によってそれぞれ増幅され、多チャ
ンネルアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器97によってデ
ジタル信号に変換され、その後デジタル信号としてマイ
クロコンピュータ98に供給される。マイクロコンピュー
タ98は、被検空間領域89内の所定の物質の濃度を測定す
るためにラマン前方散乱スペクトル測定技術にしたがっ
て第１、第２および第３の検出器92，93，103から導出
されたこのようなデジタル信号を処理する。測定技術
は、単なる回転ラマン散乱測定技術ではなく振動・回転
ラマン散乱技術であることが好ましい。これは、回転ラ
マン散乱測定技術のほうが曖昧なためである。
【００４８】マイクロコンピュータ98は、被検空間領域
内のスペクトルを導出するベースとして所定のチャンネ
ルの試験信号の基準信号に対する比率を定める。このよ
うな比率は、各チャンネルの実験的に測定された損失に
対してマイクロコンピュータ98によって調節される。さ
らに、マイクロコンピュータ98はスペクトルデータの収
集および解析を制御し、ＡＯＴＦ90をオンおよびオフに
切替えて、ＡＯＴＦ90からの光の変調された回折ビーム
を供給する。
内のスペクトルを導出するベースとして所定のチャンネ
ルの試験信号の基準信号に対する比率を定める。このよ
うな比率は、各チャンネルの実験的に測定された損失に
対してマイクロコンピュータ98によって調節される。さ
らに、マイクロコンピュータ98はスペクトルデータの収
集および解析を制御し、ＡＯＴＦ90をオンおよびオフに
切替えて、ＡＯＴＦ90からの光の変調された回折ビーム
を供給する。
【００４９】さらに、マイクロコンピュータ98は、ＡＯ
ＴＦ90を同調するようにＡＯＴＦ同調装置99を制御し
て、同時的な複数の所定数の異なるビームでＡＯＴＦ90
に入った光を同時に回折し、これらのビームは所定の物
質または複数の異なる所定の物質のラマン散乱スペクト
ルに特有の波長を含む予め定められた波長範囲を有する
異なる回折オーダーを有している。非常に多数の異なる
所定の物質の濃度を検出および測定するために、同調装
置99は異なる所定の物質のラマン散乱スペクトルに特有
の１組の予め定められた波長を有する複数の異なる回折
光ビームによりＡＯＴＦ90を迅速に同調する。図６は、
被検空間領域中の所定の物質の濃度がエネルギ吸収スペ
クトル測定技術およびラマン散乱スペクトル測定技術の
両方によって同時に測定される本発明の別の好ましい実
施例の重要な部分を示す。光学系および分光計の一部の
素子は、示されている素子の協同関係を明瞭にするため
に図６に示されていない。
ＴＦ90を同調するようにＡＯＴＦ同調装置99を制御し
て、同時的な複数の所定数の異なるビームでＡＯＴＦ90
に入った光を同時に回折し、これらのビームは所定の物
質または複数の異なる所定の物質のラマン散乱スペクト
ルに特有の波長を含む予め定められた波長範囲を有する
異なる回折オーダーを有している。非常に多数の異なる
所定の物質の濃度を検出および測定するために、同調装
置99は異なる所定の物質のラマン散乱スペクトルに特有
の１組の予め定められた波長を有する複数の異なる回折
光ビームによりＡＯＴＦ90を迅速に同調する。図６は、
被検空間領域中の所定の物質の濃度がエネルギ吸収スペ
クトル測定技術およびラマン散乱スペクトル測定技術の
両方によって同時に測定される本発明の別の好ましい実
施例の重要な部分を示す。光学系および分光計の一部の
素子は、示されている素子の協同関係を明瞭にするため
に図６に示されていない。
【００５０】図６の分光計は、第１のディスクリートな
光源120 、関心のある被検空間領域124 に配置された第
１の試験セル122 、第１のＡＯＴＦ126 、第１の組の検
出器128 、第１の同調装置130 、第２のディスクリート
な光源134 、第２のＡＯＴＦ136 、関心のある被検空間
領域124 に配置された多通路試験セル138 、第３のＡＯ
ＴＦ140 、第２の組の検出器142 、第２の同調装置144
、第３の同調装置146およびマイクロコンピュータ150
を含む。第１、第２および第３のＡＯＴＦ126，136 お
よび140 は、温度制御された狭帯域音響・光学可同調フ
ィルタである。
光源120 、関心のある被検空間領域124 に配置された第
１の試験セル122 、第１のＡＯＴＦ126 、第１の組の検
出器128 、第１の同調装置130 、第２のディスクリート
な光源134 、第２のＡＯＴＦ136 、関心のある被検空間
領域124 に配置された多通路試験セル138 、第３のＡＯ
ＴＦ140 、第２の組の検出器142 、第２の同調装置144
、第３の同調装置146およびマイクロコンピュータ150
を含む。第１、第２および第３のＡＯＴＦ126，136 お
よび140 は、温度制御された狭帯域音響・光学可同調フ
ィルタである。
【００５１】第１の試験セル122 は、第１の光源120 か
ら光を受けるように被検領域124 に配置されている。第
１のＡＯＴＦ126 は試験セル122 に関連して配置され、
第１の光源120 から第１の試験セル122 を通って導かれ
た光をフィルタする。第１の組の検出器128 は、第１の
ＡＯＴＦ126 に関連して配置され、第１のＡＯＴＦ126
から発生した回折光の異なるディスティンクトビームを
検出する。第１の同調装置130 は第１のＡＯＴＦ126 に
結合され、第１のＡＯＴＦ126 を同調する。第１の同調
装置130 は、マイクロコンピュータ150 によって制御さ
れる。第１の光源120 、第１の試験セル122 、第１のＡ
ＯＴＦ126 、第１の組の検出器128 およびマイクロコン
ピュータ150 は図１を参照して説明された分光計におけ
る光学系およびその他の素子と組合せられ、図１の分光
計を参照して説明されたものと同じエネルギ吸収スペク
トル測定技術にしたがって被検空間領域124 内の所定の
物質の濃度を測定する。エネルギ吸収分光計の別の実施
例は、図１のエネルギ吸収分光計の代りに図６の分光計
において使用されることができる。
ら光を受けるように被検領域124 に配置されている。第
１のＡＯＴＦ126 は試験セル122 に関連して配置され、
第１の光源120 から第１の試験セル122 を通って導かれ
た光をフィルタする。第１の組の検出器128 は、第１の
ＡＯＴＦ126 に関連して配置され、第１のＡＯＴＦ126
から発生した回折光の異なるディスティンクトビームを
検出する。第１の同調装置130 は第１のＡＯＴＦ126 に
結合され、第１のＡＯＴＦ126 を同調する。第１の同調
装置130 は、マイクロコンピュータ150 によって制御さ
れる。第１の光源120 、第１の試験セル122 、第１のＡ
ＯＴＦ126 、第１の組の検出器128 およびマイクロコン
ピュータ150 は図１を参照して説明された分光計におけ
る光学系およびその他の素子と組合せられ、図１の分光
計を参照して説明されたものと同じエネルギ吸収スペク
トル測定技術にしたがって被検空間領域124 内の所定の
物質の濃度を測定する。エネルギ吸収分光計の別の実施
例は、図１のエネルギ吸収分光計の代りに図６の分光計
において使用されることができる。
【００５２】第２のＡＯＴＦ136 は第２の光源134 に関
連して配置され、第２の光源134 からの光をフィルタす
る。マイクロコンピュータ150 は第２のＡＯＴＦ136 を
同調して、予め定められた波長を有する回折されない光
ビームを通過させるように第２の同調装置144 を制御す
る。このような波長の光のビームは、図４の分光計に含
まれる光学系のような光学系（示されていない）によっ
て多通路試験セル138に導かれる。
連して配置され、第２の光源134 からの光をフィルタす
る。マイクロコンピュータ150 は第２のＡＯＴＦ136 を
同調して、予め定められた波長を有する回折されない光
ビームを通過させるように第２の同調装置144 を制御す
る。このような波長の光のビームは、図４の分光計に含
まれる光学系のような光学系（示されていない）によっ
て多通路試験セル138に導かれる。
【００５３】第３のＡＯＴＦ140 は多通路試験セル138
に関連して配置され、多通路試験セル138 からの散乱光
をフィルタし、フィルタされた光は同じ回折オーダーで
ほぼ同じ波長範囲を有する同時的な相補的な異なるビー
ム110 ，111 の対で第３のＡＯＴＦ140 から出力する。
に関連して配置され、多通路試験セル138 からの散乱光
をフィルタし、フィルタされた光は同じ回折オーダーで
ほぼ同じ波長範囲を有する同時的な相補的な異なるビー
ム110 ，111 の対で第３のＡＯＴＦ140 から出力する。
【００５４】マイクロコンピュータ150 は、光が所定の
物質のラマン散乱スペクトルに特有の予め定められた波
長を有する同時的で相補的な回折された異なるビームの
対でＡＯＴＦ140 から出力するように、ＡＯＴＦ140 を
同調するように第３の同調装置146 を制御して、多通路
試験セル138 からの散乱光をフィルタする。
物質のラマン散乱スペクトルに特有の予め定められた波
長を有する同時的で相補的な回折された異なるビームの
対でＡＯＴＦ140 から出力するように、ＡＯＴＦ140 を
同調するように第３の同調装置146 を制御して、多通路
試験セル138 からの散乱光をフィルタする。
【００５５】第２の組の検出器142 は、第３のＡＯＴＦ
140 に関連して配置され、所定の物質のラマン散乱スペ
クトルに特有の波長で第３のＡＯＴＦ140 から出力され
た相補的な回折された対の異なるビームを検出する。
140 に関連して配置され、所定の物質のラマン散乱スペ
クトルに特有の波長で第３のＡＯＴＦ140 から出力され
た相補的な回折された対の異なるビームを検出する。
【００５６】第２の光源134 、第２のＡＯＴＦ136 、第
２の同調装置144 、多通路試験セル138 、第３のＡＯＴ
Ｆ140 、第３の同調装置146 、第２の組の検出器142 お
よびマイクロコンピュータ150 は図４を参照して説明さ
れた分光計における光学系およびその他の素子と組合せ
られ、図４の分光計を参照して説明されたものと同じ方
法でラマン散乱スペクトル測定技術にしたがって被検空
間領域124 内の所定の物質の濃度を測定する。ラマン散
乱分光計の別の実施例は、図４のラマン散乱分光計の代
りに図６の分光計において使用されることができる。
２の同調装置144 、多通路試験セル138 、第３のＡＯＴ
Ｆ140 、第３の同調装置146 、第２の組の検出器142 お
よびマイクロコンピュータ150 は図４を参照して説明さ
れた分光計における光学系およびその他の素子と組合せ
られ、図４の分光計を参照して説明されたものと同じ方
法でラマン散乱スペクトル測定技術にしたがって被検空
間領域124 内の所定の物質の濃度を測定する。ラマン散
乱分光計の別の実施例は、図４のラマン散乱分光計の代
りに図６の分光計において使用されることができる。
【図１】本発明の１つの観点による同調可能な分光計の
好ましい１実施例のブロック図。
好ましい１実施例のブロック図。
【図２】図１の分光計における単一のＡＯＴＦによって
回折された光の２つの異なる回折オーダー内の波長範囲
で検出されたスペクトル図。
回折された光の２つの異なる回折オーダー内の波長範囲
で検出されたスペクトル図。
【図３】図１と同じ本発明の観点による同調可能な分光
計の別の好ましい実施例のブロック図。
計の別の好ましい実施例のブロック図。
【図４】本発明の別の観点による同調可能な分光計の好
ましい実施例のブロック図。
ましい実施例のブロック図。
【図５】300 °Ｋにおける窒素に対する振動・回転ラマ
ン散乱確率断面積の理論的な分布の一部分のグラフ。
ン散乱確率断面積の理論的な分布の一部分のグラフ。
【図６】本発明の別の観点による同調可能な分光計の好
ましい実施例の部分的なブロック図。
ましい実施例の部分的なブロック図。
Claims (14)
- 【請求項１】 ディスクリートな光源と、 光源と関連して配置され、光源から被検空間領域を通っ
て光を導き、その導かれた光の焦点を結ぶ光学系と、 光源からの光をフィルタするために配置され、光が異な
る回折オーダーを有する同時的な複数の異なるビームで
フィルタから出力し、異なる回折オーダーが異なる波長
範囲を有し、前記異なるビームの相補的な対がそれぞれ
実質的に同じ波長範囲を有する同じ回折オーダーを有し
ている音響・光学可同調フィルタと、 前記フィルタに結合され、所定の物質または複数の異な
る所定の物質のスペクトルに特有の波長を含む異なる波
長範囲を有する異なる予め定められた回折オーダーを有
する同時的な複数の異なるビームで光を回折するように
フィルタを同調する手段と、 光学系およびフィルタと関連して配置され、前記異なる
予め定められた回折オーダーの１組の所定数の前記異な
るビームでフィルタによって回折された焦点を結ばれて
フィルタされた光をそれぞれ検出し、それによって前記
所定の物質または前記複数の異なる所定の物質の前記ス
ペクトルに特有の波長の被検空間領域内のスペクトルを
示す前記所定数の試験信号を同時に供給する１組の所定
の複数の検出器とを具備している同調可能な分光計。 - 【請求項２】 フィルタは、光源と被検空間領域との間
に配置されている請求項１記載の分光計。 - 【請求項３】 さらに、光学系およびフィルタと関連し
て配置され、前記第１の組の異なるビームに対して相補
的である前記異なる予め定められた回折オーダーの第２
の組の前記所定数の前記異なるビームにおいてフィルタ
によって回折されたフィルタされた光をそれぞれ検出
し、それによって前記所定の物質または前記複数の異な
る所定の物質の前記エネルギ吸収スペクトルに特有の波
長の光源のスペクトルを主として示す試験信号および基
準信号を同時に供給する第２の組の前記所定数の検出器
を具備している請求項２記載の分光計。 - 【請求項４】 フィルタは、被検空間領域と検出器との
間に配置されている請求項１記載の分光計。 - 【請求項５】 さらに、試験信号を処理して、ラマン前
方散乱測定技術にしたがって被検空間領域内の前記所定
の物質の濃度を測定する手段を具備している請求項１記
載の分光計。 - 【請求項６】 さらに、被検空間領域内に配置され、被
検空間領域から出る前にミラー間を複数回往復させるよ
うに光を反射し、それによってセル内の前記所定の物質
の分子による光のラマン散乱を強め、その一方で光が被
検空間領域を通過するようにセル内に配置された複数の
ミラーを含む試験セルを具備している請求項５記載の分
光計。 - 【請求項７】 ディスクリートな光源と、 光源と関連して配置され、光源から被検空間領域を通っ
て光を導き、その導かれた光の焦点を結ぶ光学系と、 光源からの光をフィルタするために配置され、光を同じ
回折オーダーおよび実質的に同じ波長範囲を有する同時
的で相補的な異なるビームの対でフィルタから出力させ
る音響・光学可同調フィルタと、 前記フィルタに結合され、所定の物質のスペクトルに特
有の波長を含む波長範囲を有する予め定められた回折オ
ーダーを有する同時的で相補な前記異なるビームの対で
光を回折するようにフィルタを同調する手段と、 光学系およびフィルタと関連して配置され、前記予め定
められた回折オーダーの一方の前記ビームにおいてフィ
ルタによって回折された焦点を結ばれてフィルタされた
光を検出し、それによって前記所定の物質の前記スペク
トルに特有の波長の被検空間領域内のスペクトルを示す
試験信号を供給する第１の検出器と、 光学系およびフィルタと関連して配置され、前記予め定
められた回折オーダーの相補的な他方の前記ビームにお
いてフィルタによって回折されたフィルタされた光を検
出し、それによって前記所定の物質の前記スペクトルに
特有の波長の光源のスペクトルを主として示す試験信号
および基準信号を同時に供給する第２の検出器とを具備
している同調可能な分光計。 - 【請求項８】 ディスクリートな光源と、 光源と関連して配置され、光源から被検空間領域を通っ
て光を導き、その導かれた光の焦点を結ぶ光学系と、 光学系と関連して配置され、所定の物質のラマン散乱ス
ペクトルに特有の波長の焦点を結ばれた光を検出し、そ
れによって前記所定の物質の前記ラマン散乱スペクトル
に特有の波長の被検空間領域内のラマン散乱スペクトル
を示す試験信号を供給する検出器と、 試験信号を処理して、ラマン前方散乱測定技術にしたが
って被検空間領域内の前記所定の物質の濃度を測定する
手段と、 被検空間領域内に配置され、被検空間領域から出力する
前にミラー間を複数回往復させるように光を反射し、そ
れによってセル内の前記所定の物質の分子による光のラ
マン散乱を強め、その一方で光が被検空間領域を通過す
るようにセル内に配置された複数のミラーを含む試験セ
ルとを具備している分光計。 - 【請求項９】 ディスクリートな光源と、 光源と関連して配置され、光源から被検空間領域を通っ
て光を導き、その導かれた光の焦点を結ぶ光学系と、 光学系と関連して配置され、所定の物質のラマン散乱ス
ペクトルに特有の波長の焦点を結ばれた光を検出し、そ
れによって前記所定の物質の前記ラマン散乱スペクトル
に特有の波長の被検空間領域内のラマン散乱スペクトル
を示す試験信号を供給する検出器と、 試験信号を処理して、ラマン前方散乱測定技術にしたが
って被検空間領域内の前記所定の物質の濃度を測定する
手段と、 被検空間領域と検出器との間に配置され、被検空間領域
からの光をフィルタし、光を同じ回折オーダーおよび実
質的に同じ波長範囲を有する同時的で相補的な異なるビ
ームの対でフィルタから出力させる音響・光学可同調フ
ィルタと、 前記フィルタに結合され、所定の物質のラマン散乱スペ
クトルに特有の波長を含む波長範囲を有する予め定めら
れた回折オーダーを有する同時的で相補的な前記異なる
ビームの対で光を回折するようにフィルタを同調する手
段と、 光学系およびフィルタと関連して配置され、前記予め定
められた回折オーダーの一方のビームにおいてフィルタ
によって回折されたフィルタされ焦点を結ばれた光を検
出し、それによって前記所定の物質のラマン散乱スペク
トルに特有の波長の被検空間領域内の前記ラマン散乱ス
ペクトルを示す第１の試験信号および第２の試験信号を
同時に供給する第２の検出器とを具備し、 第１の検出器はフィルタと関連して配置され、前記予め
定められた回折オーダーの相補的な前記ビームでフィル
タによって回折されたフィルタされ焦点を結ばれた光を
検出し、 処理手段は、両試験信号を処理して、ラマン前方散乱測
定技術にしたがって被検空間領域内の前記所定の物質の
濃度を測定する分光計。 - 【請求項１０】 さらに、被検空間領域内に配置され、
被検空間領域から出力する前にミラー間を複数回往復さ
せるように光を反射し、それによってセル内の前記所定
の物質の分子によって光のラマン散乱を強め、その一方
で光が被検空間領域を通過するようにセル内に配置され
た複数のミラーを含む試験セルを具備している請求項９
記載の分光計。 - 【請求項１１】 ディスクリートな光源と、 光源と関連して配置され、光源から被検空間領域を通っ
て光を導き、その導かれた光の焦点を結ぶ光学系と、 光学系と関連して配置され、所定の物質のラマン散乱ス
ペクトルに特有の波長の焦点を結ばれた光を検出し、そ
れによって前記所定の物質の前記ラマン散乱スペクトル
に特有の波長の被検空間領域内のラマン散乱スペクトル
を示す試験信号を供給する検出器と、 試験信号を処理して、ラマン前方散乱測定技術にしたが
って被検空間領域内の前記所定の物質の濃度を測定する
手段と、 光源と被検空間領域との間に配置され、光源によって供
給された前記光をフィルタする狭帯域の音響・光学可同
調フィルタと、 フィルタに結合され、予め定められた波長に第１のフィ
ルタを同調する手段とを具備している分光計。 - 【請求項１２】 さらに、被検空間領域と検出器との間
に配置され、被検空間領域からの光をフィルタし、光が
同じ回折オーダーおよび実質的に同じ波長範囲を有する
同時的で相補的な異なるビームの対を出力する第２の音
響・光学可同調フィルタと、 前記第２のフィルタに結合され、第２のフィルタを同調
して、所定の物質のラマン散乱スペクトルに特有の波長
を含む波長範囲を有する予め定められた回折オーダーを
有する同時的で相補的な前記異なるビームの対で光を回
折する手段と、 光学系および第２のフィルタと関連して配置され、前記
予め定められた回折オーダーの一方のビームにおいて第
２のフィルタによって回折されたフィルタされ焦点を結
ばれた光を検出し、それによって前記所定の物質の前記
ラマン散乱スペクトルに特有の波長の被検空間領域内の
ラマン散乱スペクトルを示す第１の試験信号および第２
の試験信号を同時に供給する第２の検出器とを具備し、 第１の検出器は第２のフィルタと関連して配置され、前
記予め定められた回折オーダーの相補的な前記ビームで
第２のフィルタによって回折されたフィルタされ焦点を
結ばれた光を検出し、 処理手段は両試験信号を処理して、ラマン前方散乱測定
技術にしたがって被検空間領域内の前記所定の物質の濃
度を測定する請求項１１記載の分光計。 - 【請求項１３】 さらに、被検空間領域内に配置され、
第１のフィルタからフィルタされた光を反射して被検空
間領域から出る前にミラー間を複数回往復させ、それに
よってセル内の前記所定の物質の分子によって光のラマ
ン散乱を強め、その一方で光が被検空間領域を通過する
ようにセル内に配置された複数のミラーを含む試験セル
を具備している請求項１１または１２記載の分光計。 - 【請求項１４】 ディスクリートな光源と、 光源と関連して配置され、光源から被検空間領域を通っ
て光を導き、その導かれた光の焦点を結ぶ光学系と、 光学系と関連して配置され、所定の物質のラマン散乱ス
ペクトルに特有の波長の焦点を結ばれた光を検出し、そ
れによって前記所定の物質の前記ラマン散乱スペクトル
に特有の波長の被検空間領域内のラマン散乱スペクトル
を示す試験信号を供給する検出器と、 試験信号を処理して、ラマン前方散乱測定技術にしたが
って被検空間領域内の前記所定の物質の濃度を測定する
手段と、 第２のディスクリートな光源と、 第２の光源および被検空間領域と関連して配置され、第
２の光源から被検空間領域を通って光を導き、第２の光
源から導かれた光の焦点を結ぶ第２の光学系と、 第２の光源からの光をフィルタするために配置された音
響・光学可同調フィルタと、 フィルタに結合され、第１のフィルタを同調して、前記
所定の物質のエネルギ吸収スペクトルに特有の同調され
た波長のフィルタされた光を供給する手段と、 光学系と関連して配置され、前記同調された波長の第２
の光源からの焦点を結ばれフィルタされた光を検出し、
それによって前記所定の物質のエネルギ吸収スペクトル
に特有の波長の前記被検空間領域の前記エネルギ吸収ス
ペクトルを示す第２の試験信号を供給する第２の検出器
と、 第２の試験信号を処理して、エネルギ吸収スペクトル測
定技術にしたがって被検空間領域内の前記所定の物質の
濃度を測定する手段とを具備している分光計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| US08/281,411 US5444528A (en) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | Tunable spectrometer with acousto-optical tunable filter |
| US281411 | 1994-07-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08178751A true JPH08178751A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=23077176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5444528A (ja) |
| EP (1) | EP0694769A1 (ja) |
| JP (1) | JPH08178751A (ja) |
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