JPH0843302A - 紫外線分析計 - Google Patents

紫外線分析計

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JPH0843302A
JPH0843302A JP19761094A JP19761094A JPH0843302A JP H0843302 A JPH0843302 A JP H0843302A JP 19761094 A JP19761094 A JP 19761094A JP 19761094 A JP19761094 A JP 19761094A JP H0843302 A JPH0843302 A JP H0843302A
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JP
Japan
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detector
cell
gas
component
ultraviolet
Prior art date
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Pending
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JP19761094A
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English (en)
Inventor
Shigeyuki Akiyama
重之 秋山
Masahiko Fujiwara
雅彦 藤原
Fujio Koga
富士夫 古賀
Naohito Shimizu
直仁 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 サンプルガス中に共存する成分の影響を確実
にしかも安価に低減することができる紫外線分析計を提
供すること。 【構成】 サンプルガスSが導入されるセル1の一端側
に紫外光源6を設ける一方、セル1の他端側にセルを通
過してきた光を二つの光路に分割するビームスプリッタ
19を設け、一方の光路中に第1の検出器22を設ける
とともに、他方の光路中に測定対象成分を封入したガス
フィルタ23を介して第2の検出器24を設け、第1の
検出器22の出力と、第2の検出器24の出力に一定の
定数を乗じたものとの差に基づいて測定対象成分の濃度
を得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、紫外光源からの紫外
光を、サンプルガスが供給されるセルに照射し、セル透
過後の紫外光を検出器によって検出するようにした非分
散紫外吸収法(Non-Dispersive Ultra Violet 、NDU
V)の紫外線分析計に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば燃焼排ガス中に含まれるSO2
濃度を測定するのに、従来からNDUV法の紫外線分析
計が用いられているが、その際、サンプルガス中に共存
する妨害成分であるCO2 や水分の干渉影響をできるだ
け少なくするため、図4に示すような構成が採用されて
いる。すなわち、この図において、1は例えば円筒状の
セルで、その両端部は紫外線透過性の良好なセル窓2,
3で封止され、サンプルガスまたは比較ガスの導入口4
および導出口5を備えている。
【0003】6はセル1の一端側に設けられる紫外光源
で、例えば低圧水銀ランプよりなる。7はセル1と紫外
光源6との間に介装される光量絞りとしてのスリットで
ある。8はセル1の他端側に設けられる検出器で、例え
ばシリコンフォトダイオードよりなる。9はセル1と検
出器8との間に介装される例えばバンドパスフィルタな
どの干渉フィルタで、セル1を通過した紫外光のうち、
特定波長のものを通過させるものである。
【0004】10はセル1にサンプルガスSとリファレ
ンスガスRとを交互に供給するためのガス切換え供給装
置で、例えばロータリバルブよりなり、2つのガス導入
口11,12と2つのガス導出口13,14を有すると
ともに、切換え部材としてのロータ15を備えている。
そして、ガス導入口11,12には半透膜除湿器16を
有するサンプルガスライン17とリファレンスガスライ
ン18がそれぞれ接続され、一方のガス導出口13はセ
ル1のガス導入口4に接続され、他方のガス導出口14
は図示してない排気部に接続されている。
【0005】上記構成の紫外線分析計においては、紫外
光源6から波長が280nmの紫外線を発し、これによ
ってセル1を照射している状態で、ロータ15を図示し
てないモータによって図中の矢印方向に一定速度で回転
させて、サンプルガスSとリファレンスガスRとを交互
に供給することにより、検出器8からはSO2 の濃度を
表す出力が得られる。
【0006】しかしながら、上記図4のように構成した
紫外線分析計においては、次のような不都合があった。
すなわち、前記干渉フィルタ9としては、測定成分に対
して選択性の高いものが得られず、したがって、CO2
の干渉影響をそれほど低減することができず、かなりの
干渉影響を受けていた。また、サンプルガスライン17
に半透膜除湿器16を設けていることにより、サンプル
ガスS中に含まれる水分を除去することができるもの
の、半透膜除湿器16はかなり高価であるとともに、パ
ージ用の乾燥空気を大量に消費するところから、コスト
アップになるといった問題点があった。
【0007】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、サンプルガス中に共存する成分の影響を確実
にしかも安価に低減することができる紫外線分析計を提
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】上記目的を達成するた
め、この発明の紫外線分析計は、サンプルガスが導入さ
れるセルの一端側に紫外光源を設ける一方、セルの他端
側にセルを通過してきた光を二つの光路に分割するビー
ムスプリッタを設け、一方の光路中に第1の検出器を設
けるとともに、他方の光路中に測定対象成分を封入した
ガスフィルタを介して第2の検出器を設け、第1の検出
器の出力と、第2の検出器の出力に一定の定数を乗じた
ものとの差に基づいて測定対象成分の濃度を得るように
している。
【0009】また、この発明の紫外線分析計は、サンプ
ルガスが導入されるセルの一端側に紫外光源を設ける一
方、セルの他端側に干渉フィルタを設け、この干渉フィ
ルタの透過側光路中に第1の検出器を設けるとともに、
干渉フィルタの反射側光路中に測定対象成分を封入した
ガスフィルタを介して第2の検出器を設け、第1の検出
器の出力と、第2の検出器の出力に一定の定数を乗じた
ものとの差に基づいて測定対象成分の濃度を得るように
してもよい。
【0010】
【作用】上記いずれの構成によっても、二つの検出器の
出力を差量計算することにより、共存成分に起因する出
力をゼロまたはこれに近い状態にすることができ、した
がって、干渉影響を確実に低減することができる。ま
た、高価な半透膜除湿器を設けたりする必要がないの
で、装置全体の構成が安価になるとともに、ランニング
コストも大幅に低減できる。
【0011】
【実施例】図1は、この発明の第1実施例を示すもの
で、例えばSO2 を測定するための紫外線分析計の構成
を概略的に示している。この図において、図4における
同じ符号は同じ部材であるので、その詳細な説明は省略
する。
【0012】図1において、19はセル1のセル窓3の
外部に設けられる例えばハーフミラーよりなるビームス
プリッタで、水平な光軸Lに対して45°の角度で傾け
て適宜のケース20内に設けられている。そして、この
ケース20のビームスプリッタ19における光反射方向
(図示例ではケース20の下方)側の光路(図中、実線
で示す)には、適宜の大きさの開口21が開設され、こ
の開口21に臨むようにして検出器(以下、第1の検出
器と言う)22が設けられている。また、ケース20の
ビームスプリッタ19における光透過方向(図示例では
ケース20の右方)側の光路(図中、点線で示す)に
は、ガスフィルタ23を介して検出器(以下、第2の検
出器と言う)24が設けられている。
【0013】前記第1の検出器22および第2の検出器
24は、例えばシリコンフォトダイオードよりなる。ま
た、ガスフィルタ23は、ケース25の両端部が紫外線
透過性の良好な窓26,27で封止され、内部に検出対
象成分と同じガス、すなわち、この実施例においては、
SO2 が封入されている。そして、このガスフィルタ2
3は、そのケース25の側面が窓26側から窓27に向
けて末窄まりとなるようにテーパ面に形成されている。
このようにすることにより、光源側の開口と検出器側の
開口とを合わせ込むことができる。
【0014】上記のように構成した場合、セル1を通過
した紫外光は、ビームスプリッタ19によって反射側光
路および透過側光路の光量がそれぞれ1/2となるよう
に分割される。そして、反射側光路に至った紫外光は、
第1の検出器22にそのまま入射するので、測定対象成
分であるSO2 の信号が大きく検出され、共存成分の信
号は小さく検出される。また、透過側光路に至った紫外
光は、ガスフィルタ23を通過する際、SO2 によって
吸収を受けるので、第2の検出器においては、SO2
信号はきわめて小さく検出され、共存成分の信号は小さ
く検出される。そして、前記両検出器22,24の出力
は、図示してない信号処理部において、次のように処理
され、測定対象成分であるSO2 の濃度Cが得られる。
すなわち、両検出器22,24の出力をそれぞれa,b
とするとき、 C∝a−α・b(ここで、0<α≦10) ……(1)
【0015】なお、第2の検出器24の出力bが共存成
分の濃度に対し直線性の信号が得られないときは、直線
化回路を用いるのがよい。
【0016】上記構成の紫外線分析計においては、第1
の検出器22と第2の検出器24の出力を差量計算する
だけで、共存成分に起因する出力をゼロまたはこれに近
い状態にすることができ、したがって、共存成分に影響
されない測定対象成分の濃度を精度よく得ることができ
る。また、高価な半透膜除湿器を設けたりする必要がな
いので、装置全体の構成が安価になるとともに、ランニ
ングコストも大幅に低減できる。
【0017】そして、共存成分に対する両検出器22,
24の信号は、ほぼ同レベルが望ましいが、光学系にお
いては、両検出器22,24への光量調整はビームスプ
リッタ19により行うことも可能である。これにより、
例えば紫外光源6のふらつきなどの補正も可能となる。
【0018】図2は、この発明の第2実施例を示すもの
で、この実施例では、上記第1実施例の紫外線分析計に
おいて、セル1とビームスプリッタ19との間に例えば
バンドパスフィルタよりなる干渉フィルタ28を介装し
ている。このように構成した場合、第1の検出器22に
おけるS/Nを向上させることができ、それだけ精度の
高い測定を行なえる。
【0019】なお、上記第1実施例および第2実施例に
おいてはいずれも、ビームスプリッタ19の反射側光路
に第1の検出器22を設け、ビームスプリッタ19の透
過側光路にガスフィルタ23と第2の検出器24を設け
ているが、前記透過側光路に第1の検出器22を設け、
前記反射側光路にガスフィルタ23と第2の検出器24
を設けるようにしてもよい。
【0020】また、上述の実施例においてはいずれも、
測定対象成分と共存成分とを同一の波長帯域において検
出し、その検出出力を差量処理するようにしていたが、
この発明はこれに限られるものではなく、図3に示すよ
うにしてもよい。すなわち、図3は、この発明の第3実
施例を示すもので、この図において、29はセル1のセ
ル窓3の外部に設けられる例えばバンドパスフィルタよ
りなる干渉フィルタで、水平な光軸Lに対して45°の
角度で傾けて適宜のケース30内に設けられている。こ
の干渉フィルタ29は、測定対象成分であるSO2 によ
る吸収のピーク波長(280nm)を含む所定幅の波長
の紫外光のみを通過させ、これ以外の範囲の紫外光は反
射させるように構成されている。
【0021】そして、前記ケース30の干渉フィルタ2
9における光透過方向(図示例ではケース30の下方)
側の光路(図中、点線で示す)には、ガスフィルタ31
を介して検出器(以下、第1の検出器と言う)32が設
けられている。また、ケース30の干渉フィルタ29に
おける光反射方向(図示例ではケース30の下方)側の
光路(図中、実線で示す)には、適宜の大きさの開口3
3が開設され、この開口33に臨むようにしてガスフィ
ルタ34が設けられ、さらに、ガスフィルタ34の後段
に検出器(以下、第2の検出器と言う)35が設けられ
ている。
【0022】前記第1の検出器32および第2の検出器
35は、例えばシリコンフォトダイオードよりなる。ま
た、ガスフィルタ31,34は、ケース36,37の両
端部が紫外線透過性の良好な窓38,39,40,41
で封止されており、一方のガスフィルタ31のケース3
6内には、測定対象成分がSO2 であるとき妨害成分で
あるところのCO2 が封入されており、他方のガスフィ
ルタ34のケース37内には、測定対象成分であるSO
2 が封入されている。そして、一方のガスフィルタ31
は、そのケース36の側面が窓38側から窓39に向け
て末窄まりとなるようにテーパ面に形成されている。こ
のようにすることにより、光源側の開口と検出器側の開
口とを合わせ込むことができる。
【0023】このように構成された紫外線分析計におい
ては、第1の検出器32は、測定対象成分の吸収波長領
域で主として測定対象成分の濃度を検出し、第2の検出
器35は、測定対象成分の吸収波長領域の周辺波長領域
において共存成分の濃度を検出する。
【0024】すなわち、セル1を通過した紫外光のう
ち、SO2 の吸収波長帯域の紫外光は、干渉フィルタ2
9を通過し、ガスフィルタ31を経て第1の検出器32
に入射する。そして、ガスフィルタ31を通過する際、
CO2 の吸収を受けるため、この第1の検出器32から
は測定対象成分であるSO2 の信号が大きく検出され、
共存成分の信号は小さく検出される。また、セル1を通
過した紫外光のうち、SO2 の吸収波長帯域外の紫外光
は、干渉フィルタ29において反射され、ガスフィルタ
34を通過する際、SO2 によって吸収を受けるので、
第2の検出器においては、SO2 の信号はきわめて小さ
く検出され、共存成分の信号は小さく検出される。した
がって、この場合も、前記(1)式に基づいて測定対象
成分(SO2 )の濃度を求めることができる。
【0025】なお、この実施例において、ガスフィルタ
31を省略してもよい。
【0026】この発明は、上記SO2 の濃度測定用の紫
外線分析計のみならず、他の成分、例えばアンモニアガ
ス、塩素ガス、水銀蒸気、一酸化窒素、硫化水素などを
測定する紫外線分析計にも同様に適用することができ
る。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、セルを通過した紫外光を二つの光路に分割し、それ
ぞれの光路に検出器を設け、これら二つの検出器の出力
を差量計算するようにしているので、共存成分に起因す
る出力をゼロまたはこれに近い状態にすることができ、
したがって、干渉影響を確実に低減することができる。
また、高価な半透膜除湿器を設けたりする必要がないの
で、装置全体の構成が安価になるとともに、ランニング
コストも大幅に低減できる。さらに、この発明は、検出
器が測定対象成分に関して選択性がないような場合、特
に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を示す構成図である。
【図2】この発明の第2実施例を示す構成図である。
【図3】この発明の第3実施例を示す構成図である。
【図4】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
1…セル、6…紫外光源、19…ビームスプリッタ、2
2,32…第1の検出器、23,34…ガスフィルタ、
24,35…第2の検出器、29…干渉フィルタ、S…
サンプルガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 直仁 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社堀場製作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サンプルガスが導入されるセルの一端側
    に紫外光源を設ける一方、セルの他端側にセルを通過し
    てきた光を二つの光路に分割するビームスプリッタを設
    け、一方の光路中に第1の検出器を設けるとともに、他
    方の光路中に測定対象成分を封入したガスフィルタを介
    して第2の検出器を設け、第1の検出器の出力と、第2
    の検出器の出力に一定の定数を乗じたものとの差に基づ
    いて測定対象成分の濃度を得るようにしたことを特徴と
    する紫外線分析計。
  2. 【請求項2】 サンプルガスが導入されるセルの一端側
    に紫外光源を設ける一方、セルの他端側に干渉フィルタ
    を設け、この干渉フィルタの透過側光路中に第1の検出
    器を設けるとともに、干渉フィルタの反射側光路中に測
    定対象成分を封入したガスフィルタを介して第2の検出
    器を設け、第1の検出器の出力と、第2の検出器の出力
    に一定の定数を乗じたものとの差に基づいて測定対象成
    分の濃度を得るようにしたことを特徴とする紫外線分析
    計。
JP19761094A 1994-07-30 1994-07-30 紫外線分析計 Pending JPH0843302A (ja)

Priority Applications (2)

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JP19761094A JPH0843302A (ja) 1994-07-30 1994-07-30 紫外線分析計
US08/508,816 US5693945A (en) 1994-07-30 1995-07-28 Gas analyzer

Applications Claiming Priority (1)

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JP19761094A JPH0843302A (ja) 1994-07-30 1994-07-30 紫外線分析計

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