JPH0835926A - 試料セル - Google Patents
試料セルInfo
- Publication number
- JPH0835926A JPH0835926A JP19119294A JP19119294A JPH0835926A JP H0835926 A JPH0835926 A JP H0835926A JP 19119294 A JP19119294 A JP 19119294A JP 19119294 A JP19119294 A JP 19119294A JP H0835926 A JPH0835926 A JP H0835926A
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- Japan
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- gas
- sample cell
- light
- reflection
- container
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N21/03—Cuvette constructions
- G01N21/031—Multipass arrangements
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ホワイト型の多重反射セルを用いた試料セル
において、試料ガスが少量で済み、腐食性，耐久性の高
い装置とする。 【構成】 試料セル内に、反射を抑えた光の入出部を持
つガス容器を備え、試料ガスと凹面ミラーとを隔離する
構造とした。
において、試料ガスが少量で済み、腐食性，耐久性の高
い装置とする。 【構成】 試料セル内に、反射を抑えた光の入出部を持
つガス容器を備え、試料ガスと凹面ミラーとを隔離する
構造とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は試料セル、さらに詳しく
は例えば光の吸収を利用したガス分析装置等に使用され
る多重反射型の試料セルに関する。
は例えば光の吸収を利用したガス分析装置等に使用され
る多重反射型の試料セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】光の吸収を利用したガス分析装置は、試
料セル内に導入したガスの光吸収スペクトルを測定して
その光吸収強度によりセル中のガスの濃度を求めてお
り、非接触かつ簡易にガス濃度の検出が行える装置とし
て広く使用されている。そして、このようなガス分析装
置には、分析感度を高めるために、すなわち少量のガス
でも十分な分析が行えるように、多重反射型試料セルが
組み込まれ、赤外線を多重反射させて同じ試料ガス内を
複数回透過させて光吸収強度に大きな差が生じるような
構成としている。本発明はこの多重反射型の試料セルに
関する。
料セル内に導入したガスの光吸収スペクトルを測定して
その光吸収強度によりセル中のガスの濃度を求めてお
り、非接触かつ簡易にガス濃度の検出が行える装置とし
て広く使用されている。そして、このようなガス分析装
置には、分析感度を高めるために、すなわち少量のガス
でも十分な分析が行えるように、多重反射型試料セルが
組み込まれ、赤外線を多重反射させて同じ試料ガス内を
複数回透過させて光吸収強度に大きな差が生じるような
構成としている。本発明はこの多重反射型の試料セルに
関する。
【０００３】図３は、従来の多重反射型の試料セルであ
る３枚の凹面ミラーを用いたホワイト型セルの構成の一
例を示す平面図であり、図において、１は光入射窓、２
は光出射窓、３〜５は凹面ミラー、６，７はミラー角度
調整用ネジ、８はガス導入口、９はガス排出口、１０は
光検出器、１１ａはその断面が円筒状の試料セル全体を
示す。光入射窓１より入射した光ビームは、凹面ミラー
３の脇を通過した後、凹面ミラー４→凹面ミラー３のａ
点→凹面ミラー５→凹面ミラー３のｂ点→凹面ミラー４
→凹面ミラー３のｃ点→凹面ミラー５と反射して、凹面
ミラー３の脇を通り光出射窓２より出射され、光検出器
１０に入射してその減衰量が検出される。すなわち凹面
ミラー３と、凹面ミラー４あるいは５との間の距離
（ｄ）を然程長く取らなくても、（Ｎ）回往復させれ
ば、その光路長（Ｌ）は、Ｌ＝２（Ｎ＋１）ｄとなるこ
とを利用して高感度な分析を行えるようにしている。
る３枚の凹面ミラーを用いたホワイト型セルの構成の一
例を示す平面図であり、図において、１は光入射窓、２
は光出射窓、３〜５は凹面ミラー、６，７はミラー角度
調整用ネジ、８はガス導入口、９はガス排出口、１０は
光検出器、１１ａはその断面が円筒状の試料セル全体を
示す。光入射窓１より入射した光ビームは、凹面ミラー
３の脇を通過した後、凹面ミラー４→凹面ミラー３のａ
点→凹面ミラー５→凹面ミラー３のｂ点→凹面ミラー４
→凹面ミラー３のｃ点→凹面ミラー５と反射して、凹面
ミラー３の脇を通り光出射窓２より出射され、光検出器
１０に入射してその減衰量が検出される。すなわち凹面
ミラー３と、凹面ミラー４あるいは５との間の距離
（ｄ）を然程長く取らなくても、（Ｎ）回往復させれ
ば、その光路長（Ｌ）は、Ｌ＝２（Ｎ＋１）ｄとなるこ
とを利用して高感度な分析を行えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の試料セルは以上
のように構成されているため、分析用のガスが多量に必
要になると共に、信頼性や寿命の点で問題が生じる。図
４は、試料セル内でＮ＝１７、すなわち光ビームを１７
回往復させる場合を示す図であり、図３に示す凹面ミラ
ー３を凹面ミラー４，５の方向から見た図である。３０
の白丸が入射ビーム、３１の白丸が出射ビーム、１〜１
７の黒丸が反射点の位置を示している。反射点と反射点
との間の間隔をｄS とすると、凹面ミラー３の半径ｒ
は、下記式（１）で近似される。また、その凹面ミラー
３を収納する試料セル１１ａの容器は、通常半径ｒより
やや大きめの円筒が用いられるので、試料セル１１ａの
内容積Ｖは下記式（２）で示される。 ｒ≒ｄS ・（Ｎ＋１）／４・・・（１） Ｖ＝π・ｒ2 ・ｄ＝π・ｄS 2・（Ｎ＋１）2 ・ｄ／１６・・・（２） そして、間隔ｄS は光の干渉を防ぐために黒丸で示す反
射点のスポット径の大きさより数倍の大きさが必要なた
め、小さくできない。
のように構成されているため、分析用のガスが多量に必
要になると共に、信頼性や寿命の点で問題が生じる。図
４は、試料セル内でＮ＝１７、すなわち光ビームを１７
回往復させる場合を示す図であり、図３に示す凹面ミラ
ー３を凹面ミラー４，５の方向から見た図である。３０
の白丸が入射ビーム、３１の白丸が出射ビーム、１〜１
７の黒丸が反射点の位置を示している。反射点と反射点
との間の間隔をｄS とすると、凹面ミラー３の半径ｒ
は、下記式（１）で近似される。また、その凹面ミラー
３を収納する試料セル１１ａの容器は、通常半径ｒより
やや大きめの円筒が用いられるので、試料セル１１ａの
内容積Ｖは下記式（２）で示される。 ｒ≒ｄS ・（Ｎ＋１）／４・・・（１） Ｖ＝π・ｒ2 ・ｄ＝π・ｄS 2・（Ｎ＋１）2 ・ｄ／１６・・・（２） そして、間隔ｄS は光の干渉を防ぐために黒丸で示す反
射点のスポット径の大きさより数倍の大きさが必要なた
め、小さくできない。
【０００５】なお、光ビームを凹面ミラー間で往復させ
るのに必要な実際の領域は、図４の２点鎖線３２で示す
領域であるが、凹面ミラー３は加工上および強度上の問
題から、一般に円形もしくは図４の一点鎖線３に示すよ
うな形状としており、そのためこの凹面ミラー３を収納
する試料セル１１ａはその断面が円筒状のものが用いら
れるため、試料セル１１ａの内容積Ｖは大きくなり、そ
れだけ分析用のガスが多量に必要になる。また、従来の
試料セル１１ａでは、凹面ミラー４，５の背後にも分析
用のガスが回り込む構造のため、その分余計に分析用の
ガスが必要になる。
るのに必要な実際の領域は、図４の２点鎖線３２で示す
領域であるが、凹面ミラー３は加工上および強度上の問
題から、一般に円形もしくは図４の一点鎖線３に示すよ
うな形状としており、そのためこの凹面ミラー３を収納
する試料セル１１ａはその断面が円筒状のものが用いら
れるため、試料セル１１ａの内容積Ｖは大きくなり、そ
れだけ分析用のガスが多量に必要になる。また、従来の
試料セル１１ａでは、凹面ミラー４，５の背後にも分析
用のガスが回り込む構造のため、その分余計に分析用の
ガスが必要になる。
【０００６】さらに、従来の試料セル１１ａでは、凹面
ミラー３〜５の鏡面や調整ネジ６，７が常にガス晒され
る構造のため腐食性の高いガスが導入されると簡単に腐
食し、反射率の低下、光軸ずれが生じ、信頼性が低下す
ると共に、装置寿命が短くなる等の問題点があった。
ミラー３〜５の鏡面や調整ネジ６，７が常にガス晒され
る構造のため腐食性の高いガスが導入されると簡単に腐
食し、反射率の低下、光軸ずれが生じ、信頼性が低下す
ると共に、装置寿命が短くなる等の問題点があった。
【０００７】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、少量の試料ガスで高感度に分析で
き、且つ腐食性の高いガスでも分析が可能な試料セルを
提供することを目的としている。
されたものであり、少量の試料ガスで高感度に分析で
き、且つ腐食性の高いガスでも分析が可能な試料セルを
提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる試料セル
は、光吸収スペクトルでガス分析を行うホワイト型の多
重反射セルを用いた試料セルにおいて、上記試料セル内
に、反射を抑えた光の入出部を持つガス容器を備え、試
料ガスと凹面ミラーとを隔離した構造を特徴とする。
は、光吸収スペクトルでガス分析を行うホワイト型の多
重反射セルを用いた試料セルにおいて、上記試料セル内
に、反射を抑えた光の入出部を持つガス容器を備え、試
料ガスと凹面ミラーとを隔離した構造を特徴とする。
【０００９】また、上記反射を抑えた光の入出部は、使
用する光をｐ偏光成分のみの光とし、この光に対しブリ
ュースター(Brewster)角を成すブリュースター窓で構成
したことを特徴とする。
用する光をｐ偏光成分のみの光とし、この光に対しブリ
ュースター(Brewster)角を成すブリュースター窓で構成
したことを特徴とする。
【００１０】さらに、上記ｐ偏光成分のみの光は、レー
ザー発光器からの光を用いたことを特徴とする。
ザー発光器からの光を用いたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明においては、上述のような構成とするこ
とにより、試料ガスと凹面ミラーとを容易に隔離するこ
とが可能となり、且つ、ガス容器を薄い矩形状とできる
ので、分析に必要な試料ガス量を減らすことができる。
とにより、試料ガスと凹面ミラーとを容易に隔離するこ
とが可能となり、且つ、ガス容器を薄い矩形状とできる
ので、分析に必要な試料ガス量を減らすことができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の実施例における試料セルの構成を示
す平面図、図２はその側断面面図であり、図において、
図３，図４と同一符号は同一又は相当部分を示し、１１
は本実施例における試料セル全体を示す。また、１２は
筐体で、この筐体１２は図２に示すように、凹面ミラー
３を所定位置に保持するためのミラーホルダー１２０
と、凹面ミラー４，５を所定位置に保持するためのミラ
ーホルダー１２１と、ミラーホルダー１２０，１２１を
固定する固定金具１２２とで構成されている。１３は試
料セル１１内に新たに設けられたガス容器、１４ａ，１
４ｂはそれぞれガス容器１３のそれぞれの端部に設けら
れているブリュースター(Brewster)窓、１５はガス容器
１３を所定位置に固定するための調整固定台であり、ガ
ス容器１３の位置（角度）調整が可能なように調整機構
（図示せず）が設けられている。
る。図１は本発明の実施例における試料セルの構成を示
す平面図、図２はその側断面面図であり、図において、
図３，図４と同一符号は同一又は相当部分を示し、１１
は本実施例における試料セル全体を示す。また、１２は
筐体で、この筐体１２は図２に示すように、凹面ミラー
３を所定位置に保持するためのミラーホルダー１２０
と、凹面ミラー４，５を所定位置に保持するためのミラ
ーホルダー１２１と、ミラーホルダー１２０，１２１を
固定する固定金具１２２とで構成されている。１３は試
料セル１１内に新たに設けられたガス容器、１４ａ，１
４ｂはそれぞれガス容器１３のそれぞれの端部に設けら
れているブリュースター(Brewster)窓、１５はガス容器
１３を所定位置に固定するための調整固定台であり、ガ
ス容器１３の位置（角度）調整が可能なように調整機構
（図示せず）が設けられている。
【００１３】また、ガス容器１３のブリュースター窓１
４ａ，１４ｂは、その設定角度が、何回も屈折してガス
容器１３内を入出する光ビームに対し、ブリュースター
角θ（tan θ＝ｎ）を成すように取り付けられており、
且つ、使用する光ビームにｐ偏光成分のみの光を利用す
る。これはレーザー発光器等を用いることで容易に実現
できる。従って、このブリュースター窓１４ａ，１４ｂ
を入出する光ビームは、この部分での反射を略ゼロとす
ることができる。また、ガス容器１３の形状は、ブリュ
ースター窓１４ａ，１４ｂの部分を除く他の部分は光ビ
ームの往復を妨げない形状であれば良く、且つその加工
も容易であるのでその断面は矩形状、例えば図４の２点
鎖線３２に示すような断面形状とすることができ、その
内容積を小さくできる。
４ａ，１４ｂは、その設定角度が、何回も屈折してガス
容器１３内を入出する光ビームに対し、ブリュースター
角θ（tan θ＝ｎ）を成すように取り付けられており、
且つ、使用する光ビームにｐ偏光成分のみの光を利用す
る。これはレーザー発光器等を用いることで容易に実現
できる。従って、このブリュースター窓１４ａ，１４ｂ
を入出する光ビームは、この部分での反射を略ゼロとす
ることができる。また、ガス容器１３の形状は、ブリュ
ースター窓１４ａ，１４ｂの部分を除く他の部分は光ビ
ームの往復を妨げない形状であれば良く、且つその加工
も容易であるのでその断面は矩形状、例えば図４の２点
鎖線３２に示すような断面形状とすることができ、その
内容積を小さくできる。
【００１４】以上のように本実施例の試料セルは、試料
セル１１内に試料ガスを充填させるガス容器１３を内蔵
させ、このガス容器１３に反射率略ゼロで光ビームを入
出させることとしたので、この部分での反射による光の
損出を略ゼロとしながら試料ガスと凹面ミラー３〜５と
を隔離させることができ、腐食ガス等を測定する場合に
も凹面ミラーや調整ネジ６，７等が腐食することがなく
なる。またガス容器１３は、凹面ミラーと異なり容易に
自由な形状とすることができるので、ブリュースター窓
１４ａ，１４ｂの部分を除いて光ビームの往復を妨げな
い程度に薄い矩形状とすることができ、その分、分析に
必要な試料ガスの量を少なくすることができる。また、
図３，図４に示す従来の試料セルでは、試料ガスの流出
を防ぐために入射窓１および出射窓２にシールド材を設
ける必要があったが、本発明ではガス容器１３を設ける
ことでこの部分のシールド材が不要とでき、このシール
ド材で生じる反射による光の減衰を防ぐことができる。
セル１１内に試料ガスを充填させるガス容器１３を内蔵
させ、このガス容器１３に反射率略ゼロで光ビームを入
出させることとしたので、この部分での反射による光の
損出を略ゼロとしながら試料ガスと凹面ミラー３〜５と
を隔離させることができ、腐食ガス等を測定する場合に
も凹面ミラーや調整ネジ６，７等が腐食することがなく
なる。またガス容器１３は、凹面ミラーと異なり容易に
自由な形状とすることができるので、ブリュースター窓
１４ａ，１４ｂの部分を除いて光ビームの往復を妨げな
い程度に薄い矩形状とすることができ、その分、分析に
必要な試料ガスの量を少なくすることができる。また、
図３，図４に示す従来の試料セルでは、試料ガスの流出
を防ぐために入射窓１および出射窓２にシールド材を設
ける必要があったが、本発明ではガス容器１３を設ける
ことでこの部分のシールド材が不要とでき、このシール
ド材で生じる反射による光の減衰を防ぐことができる。
【００１５】本願出願人らの実験によれば、例えば光ビ
ームの往復回数Ｎ＝４９、凹凸ミラー３の反射点と反射
点との間の間隔ｄs ＝０．５ｃｍ、ミラー間隔ｄ＝５０
ｃｍとする場合、図３，図４に示す従来の装置では上述
の式（２）により試料ガスが約６１４０ｃｃ必要であっ
たが、本発明では約６２５ｃｃで済み、必要な試料ガス
を約１／１０とすることができた。
ームの往復回数Ｎ＝４９、凹凸ミラー３の反射点と反射
点との間の間隔ｄs ＝０．５ｃｍ、ミラー間隔ｄ＝５０
ｃｍとする場合、図３，図４に示す従来の装置では上述
の式（２）により試料ガスが約６１４０ｃｃ必要であっ
たが、本発明では約６２５ｃｃで済み、必要な試料ガス
を約１／１０とすることができた。
【００１６】なお、上記実施例では、ガス容器１３への
光の入出口をブリュースター窓を用いてその反射を略ゼ
ロとしたが、反射を低減させることができるあらゆる他
の手段を用いることができる。さらに、筐体１２の形
状、特にミラーホルダー固定金具１２２の構造は、図２
に示す構造に限定されるものではなく、例えばミラーホ
ルダー１２０，１２１と一体となった構造でも、複数本
の棒を平行に渡した構造であっても良い。
光の入出口をブリュースター窓を用いてその反射を略ゼ
ロとしたが、反射を低減させることができるあらゆる他
の手段を用いることができる。さらに、筐体１２の形
状、特にミラーホルダー固定金具１２２の構造は、図２
に示す構造に限定されるものではなく、例えばミラーホ
ルダー１２０，１２１と一体となった構造でも、複数本
の棒を平行に渡した構造であっても良い。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の試料セル
は、試料セル内に光の減衰をできるだけ抑えたガス容器
を新たに設けることとしたので、凹面ミラーと試料ガス
とを隔離することができ、腐食性の高い試料ガスで凹面
ミラーが腐食する等の事態を防止でき、且つ、凹面ミラ
ーの形状に左右されることなくガス容器の形状を定めら
れるので、ガス容器を光ビームの往復を妨げない程度に
小さくすることができ、少量の試料ガスで高感度，高信
頼性，高耐久性を有する試料セルが得られるという効果
がある。
は、試料セル内に光の減衰をできるだけ抑えたガス容器
を新たに設けることとしたので、凹面ミラーと試料ガス
とを隔離することができ、腐食性の高い試料ガスで凹面
ミラーが腐食する等の事態を防止でき、且つ、凹面ミラ
ーの形状に左右されることなくガス容器の形状を定めら
れるので、ガス容器を光ビームの往復を妨げない程度に
小さくすることができ、少量の試料ガスで高感度，高信
頼性，高耐久性を有する試料セルが得られるという効果
がある。
【図１】本発明の実施例における試料セルの構成を示す
平面図である。
平面図である。
【図２】本発明の実施例における試料セルの構成を示す
側断面図である。
側断面図である。
【図３】従来のホワイト型セルの構成の一例を示す平面
図である。
図である。
【図４】従来の試料セルにおける必要な内容積の大きさ
を説明するための図である。
を説明するための図である。
３〜５ 凹面ミラー ６，７ 調整ネジ ８ ガス導入口 ９ ガス排出口 １０ 光検出器 １１ 試料セル １２ 筐体 １３ ガス容器 １４ａ，１４ｂ ブリュースター窓 １５ 調整固定台 １２０，１２１ ミラーホルダー １２２ 固定金具
Claims (3)
- 【請求項１】 光吸収スペクトルでガス分析を行うホワ
イト型の多重反射セルを用いた試料セルにおいて、 上記試料セル内に、反射を抑えた光の入出部を持つガス
容器を備え、 試料ガスと凹面ミラーとを隔離した構造を特徴とする試
料セル。 - 【請求項２】 上記反射を抑えた光の入出部は、使用す
る光をｐ偏光成分のみの光とし、この光に対しブリュー
スター(Brewster)角を成すブリュースター窓で構成した
ことを特徴とする請求項第１項記載の試料セル。 - 【請求項３】 上記ｐ偏光成分のみの光は、レーザー発
光器からの光を用いたことを特徴とする請求項第２項記
載の試料セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19119294A JPH0835926A (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | 試料セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19119294A JPH0835926A (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | 試料セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0835926A true JPH0835926A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=16270440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19119294A Pending JPH0835926A (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | 試料セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0835926A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100898366B1 (ko) * | 2007-06-05 | 2009-05-18 | 한국표준과학연구원 | 파이렉스 미러가 구비된 적외선 가스 검출장치 |
| CN102575979A (zh) * | 2009-10-26 | 2012-07-11 | 森谢尔公司 | 适合于谱分析的测量元件 |
| CN102809534A (zh) * | 2012-08-06 | 2012-12-05 | 北京雪迪龙科技股份有限公司 | 一种气体浓度检测仪及其气体吸收室 |
| EP3225974A1 (en) | 2016-04-01 | 2017-10-04 | Horiba, Ltd.g | Multiple reflection type cell and analyzer |
| JP2017187468A (ja) * | 2015-12-15 | 2017-10-12 | 株式会社堀場製作所 | 多重反射型セル、分析装置、排ガス分析装置、及び、光の入射方法 |
| JP2019025415A (ja) * | 2017-07-31 | 2019-02-21 | 大陽日酸株式会社 | 多重反射セル及び同位体濃縮装置 |
| KR20190034747A (ko) * | 2017-09-25 | 2019-04-03 | 한국에너지기술연구원 | 다중 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템 |
| JP2019066396A (ja) * | 2017-10-03 | 2019-04-25 | 株式会社堀場製作所 | 多重反射セル及びガス分析装置 |
| CN114441459A (zh) * | 2020-11-03 | 2022-05-06 | 横河电机株式会社 | 多通光学系统中的流体样本的隔离 |
-
1994
- 1994-07-22 JP JP19119294A patent/JPH0835926A/ja active Pending
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| US10101264B2 (en) | 2016-04-01 | 2018-10-16 | Horiba Ltd. | Multiple reflection type cell and analyzer |
| JP2017187317A (ja) * | 2016-04-01 | 2017-10-12 | 株式会社堀場製作所 | 多重反射型セル及び分析装置 |
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