JPH11132943A - Gas analyzer - Google Patents
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- JPH11132943A JPH11132943A JP31434597A JP31434597A JPH11132943A JP H11132943 A JPH11132943 A JP H11132943A JP 31434597 A JP31434597 A JP 31434597A JP 31434597 A JP31434597 A JP 31434597A JP H11132943 A JPH11132943 A JP H11132943A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス分析装置、特
にその検出機構の改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas analyzer, and more particularly to an improvement in a detection mechanism thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に異なった原子よりなる分子(例え
ば一酸化炭素CO、二酸化炭素CO2等)は、それぞれ
固有の波長の赤外光を吸収する性質をもっている。この
特性を利用して気体の濃度を選択的に測定する方法が、
非分散赤外線吸収法であり、プロセス用の連続濃度分析
計として多く用いられている。このような連続濃度分散
計としては、図1に示すゴレイセルを用いたガス分析計
が知られている。即ち、ゴレイセル10の入射窓12を
通った赤外光Lは、検知用ガスで吸収され、検知用ガス
が封入された吸収チャンバ14の温度を上昇させて該吸
収チャンバ14の圧力を変化させる。このとき、温度変
化ΔTとガス圧力の変化ΔPの間には、次に掲げる比例
関係が成り立つ。 ΔP=m0(Ry/v)ΔT … (1) ただし、m0は気体のモル数、Ryはリドベルグ定数、
vは吸収チャンバの体積である。2. Description of the Related Art In general, molecules composed of different atoms (eg, carbon monoxide CO, carbon dioxide CO 2, etc.) have a property of absorbing infrared light having a specific wavelength. A method for selectively measuring the concentration of gas using this characteristic is as follows.
It is a non-dispersive infrared absorption method and is widely used as a continuous concentration analyzer for processes. A gas analyzer using a Golay cell shown in FIG. 1 is known as such a continuous concentration dispersometer. That is, the infrared light L that has passed through the entrance window 12 of the Golay cell 10 is absorbed by the detection gas, and raises the temperature of the absorption chamber 14 in which the detection gas is sealed, thereby changing the pressure of the absorption chamber 14. At this time, the following proportional relationship is established between the temperature change ΔT and the gas pressure change ΔP. ΔP = m 0 (R y / v) ΔT (1) where m 0 is the number of moles of gas, Ry is Ridberg constant,
v is the volume of the absorption chamber.
【0003】この圧力変化により吸収チャンバ14他端
の可撓鏡16は撓み、その変化は同図に示す光学系によ
り検出される。即ち、赤外光Lの入射がない状態では、
例えば可視光源18(LED)で照らされた格子20上
部の像がちょうど格子20下部の中間にできて光検出器
22(フォトダイオード)には達しない。一方、赤外光
Lが入射して可撓鏡16が変形すると、その位置がずれ
て光検出器22により光起電力を測定すれば、入射した
赤外光Lの強度を知ることができる。そして、従来、試
料ガスとして人より採取された呼気を用い、該呼気中の
12CO2と13CO2の混合比の測定を行うときは、それぞ
れ12CO2と13CO2の検知用ガスを別々に封入した独立
した二のゴレイセルによって測定をしていた。この測定
では、まず12CO2と13CO2の混合比が既知の標準ガス
で吸光度の比を検量しておき、つぎに人より採取された
呼気を測定し、その混合比を検量線を用いて検定してい
た。The change in pressure causes the flexible mirror 16 at the other end of the absorption chamber 14 to bend, and the change is detected by the optical system shown in FIG. That is, in a state where the infrared light L is not incident,
For example, the image of the upper part of the grating 20 illuminated by the visible light source 18 (LED) is formed exactly in the middle of the lower part of the grating 20 and does not reach the photodetector 22 (photodiode). On the other hand, when the infrared light L enters and the flexible mirror 16 is deformed, the position of the flexible mirror 16 is shifted and the intensity of the incident infrared light L can be known by measuring the photoelectromotive force by the photodetector 22. And, conventionally, using breath taken from a person as a sample gas,
When measuring the mixing ratio of 12 CO 2 and 13 CO 2 , the measurement was carried out by two independent Golay cells separately enclosing detection gases of 12 CO 2 and 13 CO 2 respectively. In this measurement, first, the ratio of absorbance is calibrated with a standard gas whose mixing ratio of 12 CO 2 and 13 CO 2 is known, and then the exhaled air collected from a human is measured, and the mixing ratio is measured using a calibration curve. Had been tested.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記検量線
は、出来る限り長時間有効であることが望ましい。しか
しながら、前記従来の構成のガス分析装置では、幾つか
の要因によって上記検量線の有効性が失われる。その一
つにはゴレイセルがある。特に12CO2と1 3CO2の二の
ゴレイセル間の吸光度感度比の相対的なずれは、重要な
問題である。Incidentally, it is desirable that the above-mentioned calibration curve is effective as long as possible. However, in the conventional gas analyzer, the effectiveness of the calibration curve is lost due to several factors. One of them is Goreicel. In particular 12 CO 2 and 1 3 relative shift of the absorbance sensitivity ratio between CO 2 for second Golay cell is an important issue.
【0005】ゴレイセルの吸光度感度の変化には、主に
次に掲げる原因が考えられる。 1)ゴレイセルに封入されている検知用ガスの濃度変化 2)ゴレイセルの光学系のアライメントのずれ 3)ゴレイセルの可撓鏡の劣化 4)ゴレイセルの光学系の可視光源(LED)の輝度の
変化[0005] Changes in the absorbance sensitivity of the Golay cell may be mainly due to the following causes. 1) Change in the concentration of the detection gas sealed in the Golay cell 2) Misalignment of the Golay cell optical system 3) Deterioration of the flexible mirror of the Golay cell 4) Change in luminance of the visible light source (LED) of the Golay cell optical system
【0006】そのほかにゴレイセルの感度には温度特性
があり、レファレンス、サンプルの測定には5分から1
0分の時間差があるため、レファレンス、サンプルの測
定時間内の温度変化は、それぞれのゴレイセルの吸光度
感度に大きく依存する。前述のように、従来よりゴレイ
セルの吸光度感度比の相対的なずれには、種々の原因が
考えられていたものの、これを解決することができる適
切な技術は存在せず、測定結果の信頼性の点で満足のゆ
くものでなかった。本発明は、前記従来技術の事情に鑑
みなされたものであり、その目的は、ゴレイセルで得る
測定結果の信頼性を向上させることができるガス分析装
置を提供することにある。In addition, the sensitivity of the Golay cell has a temperature characteristic, and the measurement of a reference and a sample takes 5 minutes to 1 minute.
Since there is a time difference of 0 minutes, the temperature change of the reference and the sample within the measurement time greatly depends on the absorbance sensitivity of each Golay cell. As described above, various causes have been considered for the relative deviation of the absorbance sensitivity ratio of Golay cells, but there is no appropriate technology that can solve this, and the reliability of the measurement results has not been improved. Was not satisfactory. The present invention has been made in view of the circumstances of the related art, and has as its object to provide a gas analyzer capable of improving the reliability of measurement results obtained by a Golay cell.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明に係るガス分析装置は、光源部と、試料セル
と、切替手段と、一のゴレイセルと、を備えたことを特
徴とする。前記光源部は、12CO2吸収帯の赤外光と13
CO2吸収帯の赤外光を同時に出射する。In order to achieve the above object, a gas analyzer according to the present invention comprises a light source section, a sample cell, a switching means, and a Golay cell. . The light source section includes infrared light having a 12 CO 2 absorption band and 13
Simultaneously emits infrared light in the CO 2 absorption band.
【0008】前記試料セルは、12CO2及び13CO2が混
在する試料ガスが充填され、前記光源部からの二の赤外
光が同時に該試料ガスを通過するように配置されたもの
である。前記切替手段は、前記試料セルからの二の赤外
光が交互に通過するように配置されたものである。The sample cell is filled with a sample gas in which 12 CO 2 and 13 CO 2 are mixed, and is arranged so that two infrared lights from the light source unit pass through the sample gas at the same time. . The switching means is arranged so that two infrared lights from the sample cell pass alternately.
【0009】前記ゴレイセルは、12CO2及び13CO2の
みが所定の存在比で混合された検知用ガスが吸収チャン
バに封入され、前記切替手段からの赤外光が該検知用ガ
スを照射するように配置され、12CO2吸収帯の赤外光
が吸収チャンバに入射したときの吸収チャンバ内の圧力
の変化と、13CO2吸収帯の赤外光が吸収チャンバに入
射したときの吸収チャンバ内の圧力の変化を交互に検知
し、これを該吸収チャンバに入射した赤外光の強度情報
として出力する。また、本発明に係るガス分析装置は、
光源部と、試料セルと、一のゴレイセルと、を備えたこ
とを特徴とする。In the Golay cell, a detection gas in which only 12 CO 2 and 13 CO 2 are mixed at a predetermined abundance ratio is sealed in an absorption chamber, and infrared light from the switching means irradiates the detection gas. The pressure change in the absorption chamber when the infrared light of the 12 CO 2 absorption band enters the absorption chamber, and the absorption chamber when the infrared light of the 13 CO 2 absorption band enters the absorption chamber A change in pressure inside the chamber is detected alternately, and this is output as intensity information of infrared light incident on the absorption chamber. Further, the gas analyzer according to the present invention,
A light source unit, a sample cell, and one Golay cell are provided.
【0010】前記光源部は、12CO2吸収帯の赤外光と
13CO2吸収帯の赤外光を交互に出射する。前記試料セ
ルは、12CO2及び13CO2が混在する試料ガスが充填さ
れ、前記光源部からの赤外光が該試料ガスを通過するよ
うに配置されたものである。[0010] The light source section is provided with infrared light having a 12 CO 2 absorption band.
Infrared light in the 13 CO 2 absorption band is emitted alternately. The sample cell is filled with a sample gas in which 12 CO 2 and 13 CO 2 are mixed, and is arranged so that infrared light from the light source passes through the sample gas.
【0011】前記ゴレイセルは、12CO2及び13CO2の
みが所定の存在比で混合された検知用ガスが吸収チャン
バに封入され、前記試料セルからの赤外光が該検知用ガ
スを照射するように配置され、12CO2吸収帯の赤外光
が吸収チャンバに入射したときの吸収チャンバ内の圧力
の変化と、13CO2吸収帯の赤外光が吸収チャンバに入
射したときの吸収チャンバ内の圧力の変化を交互に検知
し、これを該吸収チャンバに入射した赤外光の強度情報
として出力する。In the Golay cell, a detection gas in which only 12 CO 2 and 13 CO 2 are mixed at a predetermined abundance ratio is sealed in an absorption chamber, and infrared light from the sample cell irradiates the detection gas. The pressure change in the absorption chamber when the infrared light of the 12 CO 2 absorption band enters the absorption chamber, and the absorption chamber when the infrared light of the 13 CO 2 absorption band enters the absorption chamber A change in pressure inside the chamber is detected alternately, and this is output as intensity information of infrared light incident on the absorption chamber.
【0012】[0012]
【発明の実施形態】以下、図面に基づき本発明の一実施
形態について説明する。第1実施形態 図2には、本発明の第一実施形態に係るガス分析装置の
概略構成が示されている。なお、前記図1と対応する部
分には、符号100を加えて示し説明を省略する。同図
に示すガス分析装置124は、光源部126と、試料セ
ル128と、切替手段としての切替鏡130と、赤外検
出器としてのゴレイセル110と、コンピュータ132
を備える。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 2 shows a schematic configuration of a gas analyzer according to a first embodiment of the present invention. The portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by reference numeral 100, and description thereof is omitted. The gas analyzer 124 shown in the figure includes a light source unit 126, a sample cell 128, a switching mirror 130 as switching means, a Golay cell 110 as an infrared detector, and a computer 132.
Is provided.
【0013】前記光源部126は、光源134と、フィ
ルタ136を備える。前記光源134は、少なくとも12
CO2吸収帯及び13CO2吸収帯を含む光束を出射する。
前記フィルタ136は、12CO2用フィルタ部138
と、13CO2用フィルタ部140を含む。前記12CO2用
フィルタ部138は、光源134からの光束のうち、12
CO2吸収帯の光束L1のみを通過する。The light source section 126 includes a light source 134 and a filter 136. The light source 134 has at least 12
The luminous flux including the CO 2 absorption band and the 13 CO 2 absorption band is emitted.
The filter 136 includes a 12 CO 2 filter unit 138.
And a 13 CO 2 filter section 140. The 12 CO 2 filter section 138 outputs the 12
It passes only the light flux L1 in the CO 2 absorption band.
【0014】前記13CO2用フィルタ部140は、光源
134からの光束のうち、13CO2吸収帯の光束L2の
みを通過する。前記試料セル128には、試料ガスとし
て12CO2及び13CO2が混在する呼気が封入されてい
る。前記試料セル128の短手方向は、短光路セル部1
28aとして用いる。The 13 CO 2 filter section 140 passes only the light flux L 2 of the 13 CO 2 absorption band out of the light flux from the light source 134. The sample cell 128 is filled with exhaled breath in which 12 CO 2 and 13 CO 2 are mixed as a sample gas. The short direction of the sample cell 128 is the short optical path cell unit 1.
Used as 28a.
【0015】前記短光路セル部128aは、入射窓14
2と、出射窓144(例えば平凸状の集光レンズ)を含
み、12CO2用フィルタ部138を通過した12CO2吸収
帯の光束L1が、例えば、窒素ガスのみが充填された導
光用セル146を介して、前記入射窓142に入射す
る。入射窓142を通過した光束は、試料セル128内
の短手方向を通過し、出射窓144を出る。また、前記
試料セル128の長手方向は、長光路セル部128bと
して用いる。The short optical path cell section 128a is provided at the entrance window 14
2, includes an exit window 144 (e.g., a flat convex condenser lens), 12 CO 2 filter unit 138 12 CO 2 absorption band of the light beam L1 having passed through the, for example, light of only the nitrogen gas is filled The light enters the entrance window 142 through the use cell 146. The light beam that has passed through the entrance window 142 passes in the short direction in the sample cell 128 and exits the exit window 144. The longitudinal direction of the sample cell 128 is used as a long optical path cell section 128b.
【0016】前記長光路セル部128bは、入射窓14
8(例えば平凸状の集光レンズ)と、出射窓150(例
えば平凸状の集光レンズ)を含み、13CO2用フィルタ
部140を通過した13CO2吸収帯の光束L2は、長光
路セル部128bの入射窓148に入射する。入射窓1
48を通過した光束L4は、その途中、反射鏡152,
154を介して試料セル128内の長手方向を通過し、
出射窓150を出る。The long optical path cell section 128b is connected to the entrance window 14
8 (e.g. planoconvex collecting lens), the exit window 150 comprises a (e.g. planoconvex collecting lens) 13 CO light beam L2 of 13 CO 2 absorption band which has passed through the 2 filter section 140 has a length The light enters the entrance window 148 of the optical path cell unit 128b. Entrance window 1
The light beam L4 that has passed through the reflection mirror 152,
Passing through the longitudinal direction in the sample cell 128 via 154;
Exits the exit window 150.
【0017】前記切替鏡130は、試料セル128の短
手方向である短光路セル部128aを通過した12CO2
吸収帯の赤外光L3と、その長手方向である長光路セル
部128bを通過した13CO2吸収帯の赤外光L4を交
互に一のゴレイセル110に照射するように配置されて
いる。また、短光路セル部128aの出射窓144と切
替鏡130の間の光路中には、特定波長の光成分(例え
ば12CO2吸収帯の2390cm-1〜2290cm-1)
のみを通過するようにフィルタ156が配置され、ま
た、長光路セル部128bの出射窓150と切り替え鏡
130の間の光路中には、特定波長の光成分(例えば13
CO2吸収帯の2320cm-1〜2220cm-1)のみ
を通過するようにフィルタ158が配置されている。The switching mirror 130 is provided with 12 CO 2 which has passed through the short optical path cell section 128 a which is the short side direction of the sample cell 128.
The infrared light L3 in the absorption band and the infrared light L4 in the 13 CO 2 absorption band that has passed through the long optical path cell portion 128b, which is the longitudinal direction, are arranged so as to alternately irradiate one Golay cell 110. Further, in the optical path between the exit window 144 and the switching mirror 130 of the short optical path cell part 128a, a light component having a specific wavelength (for example 12 CO 2 absorption band 2390cm -1 ~2290cm -1)
The filter 156 is disposed so as to pass only the light component having a specific wavelength (for example, 13) in the optical path between the exit window 150 of the long optical path cell unit 128b and the switching mirror 130.
The filter 158 is arranged so as to pass only the CO 2 absorption band of 2320 cm −1 to 2220 cm −1 ).
【0018】前記ゴレイセル110は、12CO2ガスと
13CO2ガスのみが所定の存在比、例えば、50対5
0、又は、1対1で混合された検知用ガスが吸収チャン
バに封入され、切替鏡130からの赤外光L3,L4が
検知用ガスを照射するように配置されている。The Golay cell 110 is composed of 12 CO 2 gas and
Only the 13 CO 2 gas has a predetermined abundance ratio, for example, 50 to 5
The detection gas mixed in 0 or 1: 1 is enclosed in the absorption chamber, and the infrared light L3, L4 from the switching mirror 130 is arranged to irradiate the detection gas.
【0019】このゴレイセル110は、12CO2吸収帯
の赤外光L3が吸収チャンバに入射したときの吸収チャ
ンバ内の圧力の変化と、13CO2吸収帯の赤外光L4が
吸収チャンバに入射したときの吸収チャンバ内の圧力の
変化を交互に検知し、これを該吸収チャンバに入射した
赤外光の強度情報として出力する。In the Golay cell 110, the pressure change in the absorption chamber when the infrared light L3 in the 12 CO 2 absorption band enters the absorption chamber, and the infrared light L4 in the 13 CO 2 absorption band enters the absorption chamber. The change in the pressure in the absorption chamber at this time is detected alternately, and this is output as intensity information of the infrared light incident on the absorption chamber.
【0020】そして、ゴレイセル110で得た各赤外光
L3,L4の強度情報は、コンピュータ132に入力さ
れ、このコンピュータ132により、後述する13CO2
存在比を求めるための演算処理が施される。なお、前記
切替鏡130の動作は、前記コンピュータ132を所定
の手順で動作させることにより制御している。The intensity information of each of the infrared lights L3 and L4 obtained by the Golay cell 110 is input to a computer 132, and the computer 132 uses the information to obtain 13 CO 2 , which will be described later.
The arithmetic processing for obtaining the abundance ratio is performed. The operation of the switching mirror 130 is controlled by operating the computer 132 according to a predetermined procedure.
【0021】本実施形態に係るガス分析装置124は、
概略以上のように構成され、つぎにその作用について説
明する。光源134の発光方向前方には、フィルタ13
6が設置され、該フィルタ136により光源134から
の光束は、12CO2吸収帯の赤外光L1と、13CO2吸収
帯の赤外光L2の二光束となる。The gas analyzer 124 according to the present embodiment
The configuration is roughly as described above, and its operation will be described below. In front of the light emitting direction of the light source 134, the filter 13
The filter 136 converts the light beam from the light source 134 into two light beams, an infrared light L1 having a 12 CO 2 absorption band and an infrared light L2 having a 13 CO 2 absorption band.
【0022】前記フィルタ136を通過した赤外光L
1,L2は、それぞれ導光用セル146、及び試料セル
128の長手方向である長光路セル部128bの入射窓
148に入る。前記導光用セル146を通過した赤外光
L1は、前方に設置された試料セル128の短手方向で
ある短光路セル部128aの入射窓142より試料セル
128内に入り、その短手方向を通過する。試料セル1
28の短手方向を通過した光L3は、出射窓144より
試料セル128を出る。短光路セル部128aを出た赤
外光L3は、フィルタ156に入り、フィルタ156に
より特定波長の光成分、即ち12CO2吸収帯のみが取り
出される。フィルタ156を出た光L3は、切替鏡13
0に入る。The infrared light L passing through the filter 136
1 and L2 enter the entrance window 148 of the long optical path cell unit 128b, which is the longitudinal direction of the light guide cell 146 and the sample cell 128, respectively. The infrared light L1 that has passed through the light guiding cell 146 enters the sample cell 128 through the entrance window 142 of the short optical path cell unit 128a, which is the short direction of the sample cell 128 installed in the front, and moves in the short direction. Pass through. Sample cell 1
The light L3 having passed through the short side direction of 28 exits the sample cell 128 through the exit window 144. The infrared light L3 that has exited the short optical path cell unit 128a enters the filter 156, and the filter 156 extracts a light component of a specific wavelength, that is, only the 12 CO 2 absorption band. The light L3 that has exited the filter 156 is
Enter 0.
【0023】一方、長光路セル部128bの入射窓14
8を通過した光束L2は、試料セル128内の長手方向
を通過するが、前方に設置された鏡152,154によ
り光路が屈曲された後、前方に設置された出射窓150
より長光路セル128bを出る。長光路セル部128b
を出た光L4は、フィルタ158に入り、フィルタ15
8により特定波長の光成分、即ち13CO2吸収帯のみが
取り出される。フィルタ158を出た光L4は、切替鏡
130に入る。On the other hand, the entrance window 14 of the long optical path cell section 128b
8 passes through the sample cell 128 in the longitudinal direction, but after the optical path is bent by the mirrors 152 and 154 installed in front, the exit window 150 installed in front.
Exits the longer path cell 128b. Long optical path cell unit 128b
The light L4 that has exited the filter 15 enters the filter 158,
By 8, only a light component of a specific wavelength, that is, a 13 CO 2 absorption band is extracted. The light L4 exiting the filter 158 enters the switching mirror 130.
【0024】ここで、切替鏡130は、短光路セル部1
28aを通過した赤外光L3と長光路セル部128bを
通過した赤外光L4を交互に一のゴレイセル110に照
射する。そして、ゴレイセル110は、12CO2吸収帯
の赤外光L3が吸収チャンバに入射したときの吸収チャ
ンバ内の圧力の変化と、13CO2吸収帯の赤外光L4が
吸収チャンバに入射したときの吸収チャンバ内の圧力の
変化を交互に検知し、これを該吸収チャンバに入射した
赤外光の強度情報として出力する。ゴレイセル110で
得た電気信号は、コンピュータ132に入り、該コンピ
ュータ132により、後述する13CO2存在比を求める
ための所定の演算処理が施される。Here, the switching mirror 130 is connected to the short optical path cell unit 1.
One Golay cell 110 is alternately irradiated with infrared light L3 passing through 28a and infrared light L4 passing through long optical path cell section 128b. Then, the Golay cell 110 changes the pressure in the absorption chamber when the infrared light L3 in the 12 CO 2 absorption band enters the absorption chamber, and when the infrared light L4 in the 13 CO 2 absorption band enters the absorption chamber. The change in pressure in the absorption chamber is detected alternately, and this is output as intensity information of infrared light incident on the absorption chamber. The electric signal obtained by the Golay cell 110 enters a computer 132, and the computer 132 performs a predetermined calculation process for obtaining a 13 CO 2 abundance ratio described later.
【0025】以上のように、本実施形態に係るガス分析
装置124によれば、12CO2と13CO2のみが所定の比
で混合された検知用ガスが吸収チャンバ内に封入され
た、一のゴレイセル110により、12CO2と13CO2の
両者を測定することとした。この結果、前述のようにゴ
レイセル110に封入されている検知用ガスの濃度変
化、ゴレイセルの光学系のアライメントのずれ、ゴレイ
セルの可撓鏡の劣化、ゴレイセルの光学系の可視光源の
輝度劣化等があっても、12CO2と13CO2の吸光度感度
への影響は同じものとすることができ、これらによる相
対的な吸光度感度の変化を相殺することができる。As described above, according to the gas analyzer 124 of this embodiment, the detection gas in which only 12 CO 2 and 13 CO 2 are mixed at a predetermined ratio is sealed in the absorption chamber. It was decided that both 12 CO 2 and 13 CO 2 were measured by the Golay cell 110. As a result, as described above, the concentration change of the detection gas sealed in the Golay cell 110, the misalignment of the Golay cell optical system, the deterioration of the Golay cell flexible mirror, the deterioration of the luminance of the visible light source of the Golay cell optical system, and the like, as described above. Even so, the influence of 12 CO 2 and 13 CO 2 on the absorbance sensitivity can be the same, and the change in the relative absorbance sensitivity due to these can be offset.
【0026】また、本実施形態においては、一のゴレイ
セル110により12CO2と13CO2の両者を測定するこ
とができるので、12CO2を測定するゴレイセルと13C
O2を測定するゴレイセルを別個独立に配置したものに
比較し、低価格化、機器の小型化等を図ることができ
る。また、本実施形態においては、12CO2吸収帯の赤
外光を出射する光源と、13CO2吸収帯の赤外光を出射
する光源を別個独立に配置するのでなく、一の光源13
4を用いることとしたので、前述のように二の光源を用
いた場合に比較し、光源の輝度変動による測定誤差の値
も一致し、光源の輝度変動による測定誤差を相殺するこ
とができる。Also, in this embodiment, since one Golay cell 110 can measure both 12 CO 2 and 13 CO 2 , the Golay cell for measuring 12 CO 2 and the 13 C
Compared to a case where Golay cells for measuring O 2 are separately arranged, cost reduction and downsizing of equipment can be achieved. Further, in the present embodiment, a light source that emits infrared light in the 12 CO 2 absorption band and a light source that emits infrared light in the 13 CO 2 absorption band are not separately arranged.
Since the number 4 is used, the value of the measurement error due to the luminance fluctuation of the light source is also equal to that in the case where the two light sources are used as described above, and the measurement error due to the luminance fluctuation of the light source can be canceled.
【0027】また、本実施形態においては、13CO2吸
収帯の赤外光L2は、12CO2吸収帯の赤外光L1に比
較し、試料セル128内を長く通過させることにより、
13CO2が12CO2に比較し濃度が非常に薄く、吸収が少
ない呼気等の試料ガスを用いても、ゴレイセル110で
得た12CO2の信号レベルと13CO2の信号レベルのバラ
ンスを図ることができる。また、本実施形態において
は、各セル部の入射窓と出射窓に相当する部分には、平
凸状の集光レンズを用いることとしたので、一の集光レ
ンズでセル部の窓材としての機能、レンズの集光機能の
両方の機能を有することとなり、これらの窓材とレンズ
とを別個独立に設けたものに比較し、構成簡略化、低価
格化等を図ることができる。In the present embodiment, the infrared light L2 in the 13 CO 2 absorption band is made to pass through the sample cell 128 longer than the infrared light L1 in the 12 CO 2 absorption band.
13 CO 2 has a very low concentration as compared with 12 CO 2 , and even when using a sample gas such as exhaled gas with little absorption, the balance between the signal level of 12 CO 2 and the signal level of 13 CO 2 obtained by the Golay cell 110 can be maintained. Can be planned. Further, in the present embodiment, a plano-convex condensing lens is used for a portion corresponding to the entrance window and the exit window of each cell portion, so that one condensing lens serves as a window material of the cell portion. , And the function of condensing the lens, so that the configuration can be simplified, the price can be reduced, and the like, as compared with the case where the window material and the lens are separately provided.
【0028】さらに、本実施形態においては、12CO2
用フィルタ138を通過した光束L1を、例えば、窒素
ガスのみが充填されている導光用セル146を介して試
料セル128の短手方向に導光することとしたので、そ
の工夫がなく大気中のみを介して導光したものに比較
し、該大気中の二酸化炭素による測定誤差を大幅に低減
することができる。Further, in the present embodiment, 12 CO 2
The light beam L1 that has passed through the filter 138 is guided in the lateral direction of the sample cell 128 via the light guiding cell 146 filled with only nitrogen gas, for example. The measurement error due to the carbon dioxide in the atmosphere can be significantly reduced as compared with the case where the light is guided only through the air.
【0029】第二実施形態 図3には、本発明の第二実施形態に係るガス分析装置の
概略構成が示されている。なお、前記図2と対応する部
分には、符号100を加えて示し説明を省略する。同図
に示すガス分析装置224は、光源部260と、一の試
料セル262と、一のゴレイセル210と、コンピュー
タ232を備える。前記光源部260は、光源234
と、切替手段264を備える。 Second Embodiment FIG. 3 shows a schematic configuration of a gas analyzer according to a second embodiment of the present invention. Note that portions corresponding to those in FIG. 2 are indicated by the reference numeral 100, and description thereof is omitted. The gas analyzer 224 shown in the figure includes a light source 260, one sample cell 262, one Golay cell 210, and a computer 232. The light source unit 260 includes a light source 234.
And switching means 264.
【0030】前記光源234は、12CO2吸収帯と13C
O2吸収帯を含む赤外光Lを出射する。前記切替手段2
64は、前記光源234からの赤外光Lのうち、12CO
2吸収帯の赤外光L1と13CO2吸収帯の赤外光L2を、
交互に通過するように配置されている。The light source 234 has a 12 CO 2 absorption band and a 13 C
The infrared light L including the O 2 absorption band is emitted. The switching means 2
64 represents 12 CO of infrared light L from the light source 234.
The infrared light L1 and 13 CO 2 absorption band infrared light L2 of the two absorption bands,
They are arranged to pass alternately.
【0031】前記ゴレイセル210は、12CO2及び13
CO2のみが所定の存在比、例えば、50対50、又
は、1対1で混合された検知用ガスが吸収チャンバに封
入され、前記試料セル262からの赤外光L3,L4が
交互に該検知用ガスを照射するように配置されている。
そして、このゴレイセル210は、12CO2吸収帯の赤
外光L3が吸収チャンバに入射したときの吸収チャンバ
内の圧力の変化と、13CO2吸収帯の赤外光L4が吸収
チャンバに入射したときの吸収チャンバ内の圧力の変化
を交互に検知し、これを該吸収チャンバに入射した赤外
光L3,L4の強度情報として出力する。The Golay cell 210 is composed of 12 CO 2 and 13
A detection gas in which only CO 2 is mixed at a predetermined abundance ratio, for example, 50:50 or 1: 1 is sealed in the absorption chamber, and the infrared lights L3, L4 from the sample cell 262 are alternately applied. It is arranged to irradiate a detection gas.
In the Golay cell 210, the change in the pressure in the absorption chamber when the infrared light L3 in the 12 CO 2 absorption band enters the absorption chamber, and the infrared light L4 in the 13 CO 2 absorption band enters the absorption chamber. The change in pressure in the absorption chamber at that time is detected alternately, and this is output as intensity information of the infrared light L3, L4 incident on the absorption chamber.
【0032】このように第二実施形態において特徴的な
ことは、一の光源234と、一の試料セル262の間の
光路中に図4に示す切替手段264を配置し、試料セル
262に対して、12CO2吸収帯の赤外光L1と13CO2
吸収帯の赤外光L2を、交互に入射させることとしたこ
とである。即ち、同図に示すように切替手段264は、
円盤266よりなり、該円盤266には、光源234か
らの赤外光Lのうち、12CO2吸収帯の赤外光L1のみ
を通過させるフィルタ268と、13CO2吸収帯の赤外
光L2のみを通過させるフィルタ270とが、同心円上
に配置されている。As described above, the second embodiment is characterized in that the switching means 264 shown in FIG. 4 is disposed in the optical path between one light source 234 and one sample cell 262, The infrared light L1 of the 12 CO 2 absorption band and the 13 CO 2
That is, the infrared light L2 in the absorption band is alternately incident. That is, as shown in FIG.
The disk 266 includes a filter 268 that allows only the infrared light L1 in the 12 CO 2 absorption band of the infrared light L from the light source 234 to pass, and the infrared light L2 in the 13 CO 2 absorption band. And a filter 270 that allows only the light to pass therethrough are arranged concentrically.
【0033】そして、光源234からの赤外光Lが円盤
266のフィルタ268,270を通過するように配置
し、この円盤266をモータ等の駆動手段272により
回転させることにより、12CO2吸収帯の赤外光L1と
13CO2吸収帯の赤外光L2を交互に試料セル262に
入射することができる。これにより、試料セル262を
通過した12CO2吸収帯の赤外光L3と13CO2吸収帯の
赤外光L4を交互に一のゴレイセル210に入射するこ
とができる。Then, the infrared light L from the light source 234 is disposed so as to pass through the filters 268 and 270 of the disk 266, and the disk 266 is rotated by a driving means 272 such as a motor to obtain a 12 CO 2 absorption band. Of the infrared light L1
The infrared light L2 in the 13 CO 2 absorption band can be alternately incident on the sample cell 262. Thus, it is possible to enter the one Golay cell 210 infrared light L4 of the infrared light L3 of 12 CO 2 absorption band which has passed through the sample cell 262 13 CO 2 absorption bands alternately.
【0034】以上のように、本発明の第二実施形態に係
るガス分析装置224によれば、前記第一実施形態に係
るガス分析装置と同様、12CO2と13CO2のみが所定の
比で混合された検知用ガスが吸収チャンバ内に封入され
た、一のゴレイセルにより、12CO2と13CO2の両者を
測定することとしたので、前記第一実施形態と同様の効
果を奏することができる。As described above, according to the gas analyzer 224 according to the second embodiment of the present invention, like the gas analyzer according to the first embodiment, only 12 CO 2 and 13 CO 2 have a predetermined ratio. The detection gas mixed in the above is sealed in the absorption chamber, and both of 12 CO 2 and 13 CO 2 are measured by one Golay cell, so that the same effect as in the first embodiment can be obtained. Can be.
【0035】なお、本発明のガス分析装置としては、前
記各構成に限定されるものでなく、発明の要旨の範囲内
で種々の変形が可能である。即ち、本実施形態において
は、前記図2に示すガス分析装置124と、前記図3に
示すガス分析装置224について説明したが、12CO2
と13CO2のみが所定の比で混合された検知用ガスが封
入された、一のゴレイセルに、12CO2吸収帯の赤外光
L3と13CO2吸収帯の赤外光L4を交互に入射させる
ことができるものであれば、その他のもの、例えば光源
部、試料セル等は、任意のものを用いることができる。It should be noted that the gas analyzer of the present invention is not limited to the above-described configurations, and various modifications can be made within the scope of the present invention. That is, in this embodiment, the gas analyzer 124 shown in FIG. 2, has been described a gas analyzer 224 shown in FIG. 3, 12 CO 2
When only 13 CO 2 is mixed sensing gas filled in a predetermined ratio, one of the Golay cell, alternately 12 CO 2 absorption band infrared light L3 and 13 CO 2 absorption band of infrared light L4 As long as the light can be incident, any other materials such as a light source unit and a sample cell can be used.
【0036】また、本実施形態においては、試料セル1
28、262の内部を光学研磨することにより、赤外光
L1,L2は、セル部内を良好に通過することが可能で
ある。さらに、上記コンピュータ132,232による
13CO2存在比の測定方法としては、種々のものが考え
られるが、次に掲げるものが好ましい。In this embodiment, the sample cell 1
By optically polishing the insides of the insides 28 and 262, the infrared lights L1 and L2 can pass through the inside of the cell portion satisfactorily. Further, by the computers 132 and 232
There are various methods for measuring the 13 CO 2 abundance ratio, and the following methods are preferable.
【0037】方法1 即ち、図5には、上記コンピュータ132,142によ
る13CO2存在比測定方法のブロック図が示されてい
る。同図に示す13CO2存在比測定方法は、調製工程3
74と、本実施形態に係るガス分析装置124又は22
4による測定工程376と、コンピュータ132,23
2による演算工程378を備える。前記調製工程374
は、13CO2存在比既知の標準ガス(12CO2と13CO2
が混在)を調製し13CO2存在比が異なる複数個の13C
O2存在比既知の標準ガスを得る。 Method 1, that is, FIG. 5 is a block diagram showing a method of measuring the 13 CO 2 abundance ratio by the computers 132 and 142. The method for measuring the 13 CO 2 abundance ratio shown in FIG.
74 and the gas analyzer 124 or 22 according to the present embodiment.
4 and the computers 132 and 23
2 is provided. Preparation Step 374
Is a standard gas with a known 13 CO 2 abundance ratio ( 12 CO 2 and 13 CO 2
Are mixed), and a plurality of 13 C having different 13 CO 2 abundance ratios are prepared.
A standard gas having a known O 2 abundance ratio is obtained.
【0038】前記測定工程376は、前記調製工程37
4で得られた標準ガスの12CO2の吸収帯(例えば23
90cm-1から2290cm-1)における吸光度を12C
O2吸光度、13CO2の吸収帯(例えば2320cm-1か
ら2220cm-1)における吸光度を13CO2吸光度と
して赤外分光法で測定し、また該13CO2吸光度を12C
O2吸光度で割り算して吸光度比(13CO2吸光度/12C
O2吸光度)を求める。また、この測定工程376は、
13CO2存在比未知の試料ガス(12CO2と13CO2が混
在)の12CO2吸光度と13CO2吸光度を赤外分光法で測
定し、また該13CO2吸光度を12CO2吸光度で割り算し
て吸光度比(13CO2吸光度/12CO2吸光度)を求め
る。前記コンピュータ132又は234は、検量線作成
手段380と、近似直線決定手段382と、13CO2存
在比決定手段384を備える。The measuring step 376 is the same as the preparing step 37
The absorption band of 12 CO 2 of the standard gas obtained in
The absorbance at 2290 cm -1) from 90cm -1 12 C
The O 2 absorbance and the absorbance in the 13 CO 2 absorption band (for example, 2320 cm -1 to 2220 cm -1 ) are measured by infrared spectroscopy as 13 CO 2 absorbance, and the 13 CO 2 absorbance is measured by 12 C
Divide by O 2 absorbance and absorbance ratio ( 13 CO 2 absorbance / 12 C
O 2 absorbance). Also, this measurement step 376
The 12 CO 2 absorbance and 13 CO 2 absorbance 13 CO 2 abundance unknown sample gas (12 CO 2 and 13 CO 2 are mixed) were measured by infrared spectroscopy and 12 CO 2 absorbance the 13 CO 2 absorbance To obtain an absorbance ratio ( 13 CO 2 absorbance / 12 CO 2 absorbance). The computer 132 or 234 includes a calibration curve creating unit 380, an approximate straight line determining unit 382, and a 13 CO 2 abundance ratio determining unit 384.
【0039】前記検量線作成手段380は、前記測定工
程376で得られた標準ガスの12CO2吸光度と13CO2
吸光度の関係より、各々の13CO2存在比(例えば−2
4.6δ%,−9.51δ%,12.62δ%,33.
1δ%)について検量線を作成する。但し、ここにいう
δ%の値は、矢尻石中の12CO2に対する13CO2の存在
比を0δ%とした場合の値である。The calibration curve preparing means 380 determines the 12 CO 2 absorbance and 13 CO 2 of the standard gas obtained in the measurement step 376.
From the relationship of absorbance, the 13 CO 2 abundance ratio (for example, -2
4.6δ%, -9.51δ%, 12.62δ%, 33.
A calibration curve is created for 1δ%). However, the value of δ% here is a value when the existing ratio of 13 CO 2 to 12 CO 2 in the arrowhead stone is 0δ%.
【0040】前記近似直線決定手段382は、前記測定
工程376で得られた試料ガスの12CO2吸光度を、前
記検量線作成手段380で得られた検量線に照合し、該
12CO2吸光度における13CO2存在比と吸光度比(13C
O2吸光度/12CO2吸光度)の関係より一次近似直線を
決定する。前記13CO2存在比決定手段384は、前記
近似直線決定手段382で得られた一次近似直線に前記
試料ガスの吸光度比(13CO2吸光度/12CO2吸光度)
を照合し、試料ガス中の12CO2に対する13CO2存在比
を決定する。The approximate straight line determining means 382 checks the 12 CO 2 absorbance of the sample gas obtained in the measuring step 376 against the calibration curve obtained by the calibration curve creating means 380,
13 CO 2 abundance in 12 CO 2 absorbance and absorbance ratio (13 C
A first-order approximation straight line is determined from the relationship of (O 2 absorbance / 12 CO 2 absorbance). The 13 CO 2 abundance ratio determining means 384 calculates the absorbance ratio of the sample gas ( 13 CO 2 absorbance / 12 CO 2 absorbance) to the primary approximate straight line obtained by the approximate straight line determining means 382.
Are determined, and the 13 CO 2 abundance ratio to 12 CO 2 in the sample gas is determined.
【0041】以下、上記13CO2存在比測定方法につい
てより具体的に説明する。まず、前記調製工程374か
ら検量線作成手段380による検量線作成工程までの処
理内容を図6に示す。Hereinafter, the method for measuring the 13 CO 2 abundance ratio will be described more specifically. First, FIG. 6 shows processing contents from the preparation step 374 to the calibration curve creation step by the calibration curve creation means 380.
【0042】1.まず、調製工程374を行う。 すなわち、調製工程374は、4本の5%標準ガス(13
CO2存在比−24.6δ%,−9.51δ%,12.
62δ%,33.1δ%)を例えばN2ガスにより希釈
し、各々の13CO2存在比(−24.6δ%,−9.5
1δ%,12.62δ%,33.1δ%)について2,
3,4%の標準ガスをつくる(S1)。1. First, a preparation step 374 is performed. That is, the preparation step 374 includes four 5% standard gases ( 13
11. CO 2 abundance ratio -24.6δ%, -9.51δ%,
62 δ%, 33.1 δ%) are diluted with, for example, N 2 gas, and the respective 13 CO 2 abundance ratios (−24.6 δ%, −9.5).
1δ%, 12.62δ%, 33.1δ%),
A standard gas of 3.4% is produced (S1).
【0043】そして、本実施形態においては、検量線を
作成するための標準ガスとして、各々の13CO2存在比
(−24.6δ%,−9.51δ%,12.62δ%,
33.1δ%)について2,3,4,5%の計16本の
ものを用いる。In the present embodiment, each of the 13 CO 2 abundance ratios (−24.6 δ%, −9.51 δ%, 12.62 δ%,
33.1 δ%), a total of 16, 2, 3, 4 and 5% is used.
【0044】2.前記調製工程s1の終了後、本実施形
態に係るガス分析装置124又は224による既知試料
測定工程を行う。すなわち、測定工程376は、−2
4.6δ%の2%から順番に3%,4%,5%を測定す
る。その後、−9.51δ%,12.62δ%,33.
1δ%も同様に2%から順番に3%,4%,5%を測定
する(S2)。2. After the completion of the preparation step s1, a known sample measurement step is performed by the gas analyzer 124 or 224 according to the present embodiment. That is, the measuring step 376 is -2.
Measure 3%, 4% and 5% in order from 2% of 4.6δ%. Thereafter, −9.51 δ%, 12.62 δ%, 33.
Similarly, for 1δ%, 3%, 4%, and 5% are measured in order from 2% (S2).
【0045】3.そして、16点(4×4点)の結果を
グラフの横軸(x軸)に12CO2吸光度を取って、グラ
フの縦軸(y軸)に吸光度比(13CO2吸光度/12CO2
吸光度)を取ってプロットする(S3)。3. Then, the results of 16 points (4 × 4 points) are plotted with 12 CO 2 absorbance on the horizontal axis (x axis) of the graph, and the absorbance ratio ( 13 CO 2 absorbance / 12 CO 2 ) is plotted on the vertical axis (y axis) of the graph.
Absorbance) and plotting (S3).
【0046】4.前記プロット終了後、検量線作成手段
380による検量線作成工程を行う。すなわち、検量線
作成手段380は、図7に示すように、各々の13CO2
存在比(δ%)について二次近似式386(y=ax2
+bx+c)を求める(S4)。4. After the completion of the plotting, a calibration curve creation step by the calibration curve creation means 380 is performed. That is, calibration curve creating means 380, as shown in FIG. 7, each of the 13 CO 2
For the abundance ratio (δ%), a quadratic approximation formula 386 (y = ax 2
+ Bx + c) (S4).
【0047】本実施形態においては、13CO2存在比が
−24.6δ%については、二次近似式386a(y=
0.7389x2−0.5644x+0.7086)、
13CO2存在比が−9.51δ%については、二次近似
式386b(y=0.7389x2−0.5644x+
0.7131)、13CO2存在比が12.62δ%につ
いては、二次近似式386c(y=0.7389x2−
0.5644x+0.7198)、13CO2存在比が3
3.1δ%については、二次近似式386d(y=0.
7389x2−0.5644x+0.7259)を求め
た。そして、前記二次近似式386a〜dを標準ガスの
12CO2吸光度と吸光度比(13CO2吸光度/12CO2吸
光度)の検量線として用いる。In this embodiment, when the 13 CO 2 abundance ratio is −24.6δ%, the second approximation formula 386a (y =
0.7389x 2 -0.5644x + 0.7086),
When the 13 CO 2 abundance ratio is −9.51 δ%, the second approximation formula 386b (y = 0.7389x 2 −0.5644x +
0.7131), and the 13 CO 2 abundance ratio is 12.62 δ%, the second approximation formula 386c (y = 0.7389x 2 −
0.5644x + 0.7198), the 13 CO 2 abundance ratio is 3
For 3.1 δ%, the quadratic approximation 386d (y = 0.
7389x 2 -0.5644x + 0.7259) was determined. Then, the quadratic approximations 386a to 386d are obtained by
It is used as a calibration curve of 12 CO 2 absorbance and absorbance ratio ( 13 CO 2 absorbance / 12 CO 2 absorbance).
【0048】つぎに、未知試料測定工程から13CO2存
在比決定手段384による13CO2存在比決定工程まで
の処理内容を図8に示す。 1.前記検量線作成手段380による検量線作成工程の
終了後、未知試料測定工程を行う。即ち、図8に示すよ
うに13CO2存在比未知の試料ガスの12CO2吸光度と13
CO2吸光度を測定する(S5)。[0048] Next, the processing contents from an unknown sample measurement step to the 13 CO 2 present ratio determination steps with 13 CO 2 present ratio determining unit 384 in FIG. 8. 1. After the calibration curve creation step by the calibration curve creation means 380 is completed, an unknown sample measurement step is performed. That is, the 12 CO 2 absorbance 13 CO 2 abundance unknown sample gas as shown in FIG. 8 13
The CO 2 absorbance is measured (S5).
【0049】2.そして、試料ガスの13CO2吸光度を
12CO2吸光度で割り算して試料ガスの吸光度比(13C
O2吸光度/12CO2吸光度)を求める。2. Then, measure the 13 CO 2 absorbance of the sample gas.
Divide by 12 CO 2 absorbance and absorbance ratio of sample gas ( 13 C
O 2 absorbance / 12 CO 2 absorbance).
【0050】3.前記未知試料測定工程の終了後、近似
直線決定手段382による近似直線決定工程を行う。す
なわち、近似直線決定手段382は、前記図7に示すよ
うに試料ガスの12CO2吸光度(例えば0.2)を二次
近似式386a〜dにいれ、そこから垂直に線を伸ばす
(S7)。例えば、試料ガスの12CO2吸光度が0.2
であると、前記図7に示すように1 2CO2吸光度(x)
=0.2の直線を引く。3. After the end of the unknown sample measuring step, an approximate straight line determining step by the approximate straight line determining means 382 is performed. That is, as shown in FIG. 7, the approximate straight line determining means 382 puts the 12 CO 2 absorbance (for example, 0.2) of the sample gas into the second approximation formulas 386a to 386d, and extends the line vertically therefrom (S7). . For example, when the 12 CO 2 absorbance of the sample gas is 0.2
If it, as shown in FIG. 7 1 2 CO 2 absorbance (x)
Draw a straight line of = 0.2.
【0051】4.垂直に伸ばした直線(x=0.2)と
二次近似式386a〜dとの交点を求める(S8)。例
えば、前記12CO2吸光度(x)=0.2の直線と二次
近似式386a〜dとの交点(Pa,Pb,Pc,Pd)を
求める。4. The intersection of the vertically extended straight line (x = 0.2) and the quadratic approximations 386a to 386d is obtained (S8). For example, intersections (P a , P b , P c , P d ) between the straight line of the 12 CO 2 absorbance (x) = 0.2 and the quadratic approximations 386 a to 386 d are obtained.
【0052】5.各々の13CO2存在比(δ%)をグラ
フの横軸(x軸)に取って、交点Pa,Pb,Pc,Pdに
おける吸光度比(13CO2吸光度/12CO2吸光度)をグ
ラフの縦軸(y軸)に取って、図9に示す一次近似直線
388(y=dx+e)を引く(S9)。例えば、一次
近似直線388(y=0.0003x+0.6327)
を引く。5. Taking the 13 CO 2 abundance ratio (δ%) on the horizontal axis (x axis) of the graph, the absorbance ratio at the intersections P a , P b , P c , and P d ( 13 CO 2 absorbance / 12 CO 2 absorbance) Is taken on the vertical axis (y-axis) of the graph, and a first-order approximate straight line 388 (y = dx + e) shown in FIG. 9 is drawn (S9). For example, a linear approximation line 388 (y = 0.0003x + 0.6327)
pull.
【0053】6.前記一次近似直線388に試料ガスの
吸光度比(13CO2吸光度/12CO2吸光度)を照合し、
13CO2存在比(δ%)を決定する(S10)。例え
ば、試料ガスの吸光度比(13CO2吸光度/12CO2吸光
度)が0.63であると、前記図9に示す一次近似直線
388より試料ガス中の12CO2に対する1 3CO2の存在
比(δ%)は−0.83δ%と求まる。6. The absorbance ratio of the sample gas ( 13 CO 2 absorbance / 12 CO 2 absorbance) is compared with the linear approximation line 388,
The 13 CO 2 abundance (δ%) is determined (S10). For example, when the absorbance ratio of sample gas (13 CO 2 absorbance / 12 CO 2 absorbance) is 0.63, the presence of 1 3 CO 2 for 12 CO 2 in the sample gas than the primary approximate straight line 388 shown in FIG. 9 The ratio (δ%) is obtained as −0.83δ%.
【0054】このように本実施形態によれば、グラフの
横軸(x軸)に標準ガスの12CO2吸光度を取って、グ
ラフの縦軸(y軸)に同じく標準ガスの吸光度比(13C
O2吸光度/12CO2吸光度)を取ることとしたので、標
準ガスの12CO2吸光度と13CO2吸光度を相関させて前
記図7に示す二次近似式386a〜d(検量線)を得る
ことができる。As described above, according to the present embodiment, the abscissa (x-axis) of the graph takes the 12 CO 2 absorbance of the standard gas, and the ordinate (y-axis) of the graph similarly expresses the absorbance ratio ( 13 ) of the standard gas. C
O 2 absorbance / 12 CO 2 absorbance), so that the second-order approximation formulas 386a to 386d (calibration curves) shown in FIG. 7 are obtained by correlating the 12 CO 2 absorbance of the standard gas with the 13 CO 2 absorbance. be able to.
【0055】そして、13CO2存在比未知の試料ガスの
12CO2吸光度を二次近似式386a〜dに照合し、該
試料ガスの12CO2吸光度における13CO2存在比と吸光
度比( 13CO2吸光度/12CO2吸光度)との関係より一
次近似直線388を決定し、この一次近似直線388に
試料ガスの吸光度比(13CO2吸光度/12CO2吸光度)
を照合し、13CO2存在比を決定することとしたので、
12CO2吸光度と13CO2吸光度を相関させて13CO2存
在比を求めることができる。Then,13COTwoOf unknown sample gas
12COTwoThe absorbance is compared to the quadratic approximations 386a-d,
Sample gas12COTwoIn absorbance13COTwoAbundance ratio and absorbance
Degree ratio ( 13COTwoAbsorbance /12COTwoAbsorbance)
A second approximation line 388 is determined, and
Absorbance ratio of sample gas (13COTwoAbsorbance /12COTwoAbsorbance)
Match13COTwoSince we decided to determine the abundance ratio,
12COTwoAbsorbance and13COTwoCorrelate the absorbance13COTwoExistence
The ratio can be determined.
【0056】これにより、12CO2の吸収帯と13CO2の
吸収帯が非常に近接し、これら吸収スペクトルの一部が
重なる、12CO2と13CO2が混在する試料ガス中の12C
O2に対する13CO2存在比のみを精度良く測定すること
ができる。As a result, the absorption band of 12 CO 2 and the absorption band of 13 CO 2 are very close to each other, and these absorption spectra partially overlap, so that 12 C 2 in the sample gas in which 12 CO 2 and 13 CO 2 coexist.
Only the 13 CO 2 abundance ratio to O 2 can be accurately measured.
【0057】方法2 例えば、前記方法1では、12CO2吸光度と吸光度比(
13CO2吸光度/12CO2吸光度)の関係より二次近似式
386a〜d(検量線)を作成した場合について説明し
たが、13CO2吸光度と吸光度比(13CO2吸光度/12C
O2吸光度)の関係より検量線を作成することも可能で
ある。 Method 2 For example, in the above method 1, the 12 CO 2 absorbance and the absorbance ratio (
Although the case where the second approximation formulas 386a to 386d (calibration curves) are created from the relationship of 13 CO 2 absorbance / 12 CO 2 absorbance has been described, the 13 CO 2 absorbance and the absorbance ratio ( 13 CO 2 absorbance / 12 C) were described.
It is also possible to create a calibration curve from the relationship (O 2 absorbance).
【0058】方法3 また、前記方法1では、12CO2吸光度と吸光度比(13
CO2吸光度/12CO2吸光度)の関係より、前記図7に
示すように二次近似式386をx軸とy軸よりなる二次
元座標上で得た場合について説明したが、さらにグラフ
のz軸に標準ガスの13CO2存在比を取って、例えば−
24.6δ%,−9.51δ%,12.62δ%,3
3.1δ%をプロットして、前記12CO2吸光度と吸光
度比の関係をディスプレイ等の三次元座標上で表示する
ことも可能である(図10(a)参照)。これにより、
ディスプレイ等に検量線を二次元座標上で表示させたも
の(二次近似式386)と比較し、視覚的に優れた検量
線486を得ることも可能である。 Method 3 In the method 1, the 12 CO 2 absorbance and the absorbance ratio ( 13
The relationship of the CO 2 absorbance / 12 CO 2 absorbance), but the quadratic approximation equation 386 as shown in FIG. 7 has been described a case obtained on a two-dimensional coordinate composed of x-axis and y-axis, further z graphs Take the 13 CO 2 abundance ratio of the standard gas on the axis, for example-
24.6δ%, -9.51δ%, 12.62δ%, 3
It is also possible to plot 3.1δ% and display the relationship between the 12 CO 2 absorbance and the absorbance ratio on a three-dimensional coordinate system such as a display (see FIG. 10A). This allows
It is also possible to obtain a visually superior calibration curve 486 by comparing the calibration curve displayed on a display or the like on a two-dimensional coordinate system (second-order approximation formula 386).
【0059】方法4 また、前記検量線作成手段380は、12CO2吸光度と
13CO2吸光度の関係より検量線(二次近似式586)
を作成することも可能である(図10(b)参照)。そ
して、この方法4によれば、グラフの横軸(x軸)に試
料ガスの12CO2吸光度を取って、グラフの縦軸(y
軸)に試料ガスの13CO2吸光度を取ることとしたの
で、前記方法1と同様、12CO2吸光度と13CO2吸光度
を相関させて二次近似式を得ることができる。 Method 4 In addition, the calibration curve creating means 380 uses the 12 CO 2 absorbance
Calibration curve based on 13 CO 2 absorbance (quadratic approximation 586)
Can also be created (see FIG. 10B). According to the method 4, 12 CO 2 absorbance of the sample gas is taken on the horizontal axis (x axis) of the graph, and the vertical axis (y
Since the 13 CO 2 absorbance of the sample gas is determined on the axis (axis), a second-order approximation equation can be obtained by correlating the 12 CO 2 absorbance with the 13 CO 2 absorbance, as in the method 1.
【0060】そして、試料ガスの12CO2吸光度と13C
O2吸光度を測定して該試料ガスの12CO2吸光度を前記
検量線(二次近似式586)に照合し、該12CO2吸光
度における13CO2存在比と13CO2吸光度の関係より一
次近似直線を決定し、該一次近似直線に試料ガスの13C
O2吸光度を照合し、13CO2存在比を求めることとした
ので、前記各構成と同様、12CO2吸光度と13CO2吸光
度を相関させて試料ガス中の12CO2に対する13CO2存
在比を求めることができる。Then, the 12 CO 2 absorbance of the sample gas and the 13 C
The O 2 absorbance is measured, and the 12 CO 2 absorbance of the sample gas is compared with the calibration curve (second-order approximation formula 586), and the primary CO is determined from the relationship between the 13 CO 2 abundance and the 13 CO 2 absorbance in the 12 CO 2 absorbance. An approximate straight line is determined, and the 13 C of the sample gas is
O 2 absorbance matches, 13 so it was decided to determine the CO 2 abundance, the same as the structure, 12 CO 2 13 CO 2 exists for 12 CO 2 absorbance and to correlate 13 CO 2 absorbance in the sample gas The ratio can be determined.
【0061】これにより、12CO2の吸収帯と13CO2の
吸収帯が非常に近接し、これら吸収スペクトルの一部が
重なる、12CO2と13CO2が混在する試料ガス中の12C
O2に対する13CO2存在比のみを精度良く測定すること
ができる。As a result, the absorption band of 12 CO 2 and the absorption band of 13 CO 2 are very close to each other, and these absorption spectra partially overlap, so that 12 C 2 in the sample gas in which 12 CO 2 and 13 CO 2 are mixed is present.
Only the 13 CO 2 abundance ratio to O 2 can be accurately measured.
【0062】方法5 また、前記方法4では、標準ガスの12CO2吸光度と13
CO2吸光度の二次近似式586に試料ガスの12CO2吸
光度を参照し、該12CO2吸光度における13CO2存在比
と13CO2吸光度の関係より一次近似直線を決定した場
合について説明したが、標準ガスの12CO2吸光度と13
CO2吸光度の二次近似式586に試料ガスの13CO2吸
光度を参照し、該13CO2吸光度における13CO2存在比
と12CO2吸光度の関係より一次近似直線を決定するこ
とも可能である。[0062] Method 5 In addition, in the method 4, 12 CO 2 absorbance of the standard gas and 13
Referring to 12 CO 2 absorbance of the sample gas to the CO 2 absorbance quadratic approximate expression 586 has been described for the case of determining the primary approximate line from the relationship of the 13 CO 2 abundance and 13 CO 2 absorbance at the 12 CO 2 absorbance Is 12 CO 2 absorbance of standard gas and 13
CO 2 refers to the 13 CO 2 absorbance in the absorbance of the sample gas to the quadratic approximation equation 586, it is also possible to determine the primary approximate line from the relationship of the 13 CO 2 abundance and 12 CO 2 absorbance at the 13 CO 2 absorbance is there.
【0063】方法6 また、前記方法5では、前記図10(b)に示すように
二次近似式586をx軸とy軸よりなる2次元座標上で
得た場合について説明したが、さらにグラフのz軸に標
準ガスの13CO2存在比を取って、例えば−24.6δ
%,−9.51δ%,12.62δ%,33.1δ%を
プロットして、12CO2吸光度と13CO2吸光度の関係を
ディスプレイ等の三次元座標上で表示することも可能で
ある(図10(c)参照)。これにより、ディスプレイ
等に検量線を二次元座標上で表示させたもの(二次近似
式586)と比較し、視覚的に優れた検量線(二次近似
式686)を得ることも可能である。 Method 6 In the method 5, the case where the quadratic approximation expression 586 is obtained on the two-dimensional coordinates composed of the x-axis and the y-axis as shown in FIG. 10B has been described. The 13 CO 2 abundance ratio of the standard gas is plotted on the z-axis of, for example, −24.6δ.
%, −9.51 δ%, 12.62 δ%, and 33.1 δ%, and the relationship between the 12 CO 2 absorbance and the 13 CO 2 absorbance can be displayed on three-dimensional coordinates on a display or the like ( FIG. 10 (c)). This makes it possible to obtain a visually superior calibration curve (second-order approximation equation 686) as compared with a calibration curve displayed on a display or the like on the two-dimensional coordinates (second-order approximation equation 586). .
【0064】このほか、前記各構成では、吸光度比とし
て13CO2存在比を12CO2吸光度で割り算したものを用
いた場合について説明したが、勿論、12CO2存在比を
13CO2吸光度で割り算したものを用いることも可能で
ある。[0064] In this addition, the respective components has been described for the case where a 13 CO 2 abundance as absorbance ratio was used divided by 12 CO 2 absorbance, of course, the 12 CO 2 abundances
It is also possible to use a value obtained by dividing by 13 CO 2 absorbance.
【0065】また、前記各構成では、12CO2に対する
13CO2存在比(δ%)として矢尻石中の12CO2に対す
る13CO2存在比の値を基準に用いた場合について説明
したが、その他、任意のものを用いることもできる。ま
た、前記各構成では、13CO2存在比として試料ガス中
の12CO2に対する13CO2の存在比を用いた場合につい
て説明したが、全CO2に対する13CO2の存在比を用い
ても良い。[0065] Further, in the respective configurations, for 12 CO 2
Although the case where the value of the 13 CO 2 abundance ratio with respect to 12 CO 2 in the arrowhead stone is used as the reference as the 13 CO 2 abundance (δ%) has been described, other arbitrary ones can also be used. Further, in the respective configurations, has been described using the abundance ratio of 12 CO 2 for 13 CO 2 in the sample gas as 13 CO 2 abundance, even with the presence ratio of 13 CO 2 to total CO 2 good.
【0066】[0066]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るガス
分析装置によれば、12CO2と13CO2のみが所定の比で
混合された検知用ガスが吸収チャンバ内に封入された一
のゴレイセルにより12CO2と13CO2の両者を測定する
こととした。この結果、前述のようにゴレイセルに封入
されている検知用ガスの濃度変化、ゴレイセルの光学系
のアライメントのずれ、ゴレイセルの可撓鏡の劣化、ゴ
レイセルの光学系の可視光源の輝度劣化等があっても、
12CO2と13CO2の吸光度感度への影響は、同じものと
することができ、これらによる相対的な吸光度感度の変
化を相殺することができる。また、本発明においては、
一のゴレイセルにより12CO2と13CO2の両者を測定す
ることができるので、12CO2を測定するゴレイセルと
13CO2を測定するゴレイセルを別個独立に配置したも
のに比較し、低価格化、機器の小型化等を図ることがで
きる。As described above, according to the gas analyzer of the present invention, the detection gas in which only 12 CO 2 and 13 CO 2 are mixed at a predetermined ratio is filled in the absorption chamber. Was used to measure both 12 CO 2 and 13 CO 2 . As a result, as described above, there are variations in the concentration of the detection gas sealed in the Golay cell, misalignment of the Golay cell optical system, deterioration of the Golay cell flexible mirror, and deterioration of the brightness of the visible light source of the Golay cell optical system. Even
The effect of 12 CO 2 and 13 CO 2 on absorbance sensitivity can be the same, and can offset the relative change in absorbance sensitivity. In the present invention,
One Golay cell can measure both 12 CO 2 and 13 CO 2 , so a Golay cell that measures 12 CO 2
Compared to the case where Golay cells for measuring 13 CO 2 are separately arranged, the cost can be reduced and the size of the device can be reduced.
【図1】図1は、一般的なゴレイセルの概略構成の説明
図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a general Golay cell.
【図2】図2は、本発明の第一実施形態に係るガス分析
装置の概略構成の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a gas analyzer according to the first embodiment of the present invention.
【図3】図3は、本発明の第二実施形態に係るガス分析
装置の概略構成の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a gas analyzer according to a second embodiment of the present invention.
【図4】図4は、図3に示す切替手段の正面図である。FIG. 4 is a front view of the switching unit shown in FIG. 3;
【図5】図5は、図2に示すコンピュータによる13CO
2存在比測定方法の説明図である。FIG. 5 is a flow chart showing 13 CO by the computer shown in FIG. 2;
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for measuring an abundance ratio.
【図6】図6は、本発明の一実施形態に係る13CO2存
在比測定方法の処理手順の一部を示すフローチャートで
ある。FIG. 6 is a flowchart showing a part of a processing procedure of a 13 CO 2 abundance ratio measuring method according to an embodiment of the present invention.
【図7】図7は、図5に示す方法で得た検量線の一例で
ある。FIG. 7 is an example of a calibration curve obtained by the method shown in FIG. 5;
【図8】図8は、本発明の一実施形態に係る13CO2存
在比測定方法の処理手順の一部を示すフローチャートで
ある。FIG. 8 is a flowchart showing a part of a processing procedure of a 13 CO 2 abundance ratio measuring method according to an embodiment of the present invention.
【図9】図9は、図5に示す方法で得た一次近似直線の
一例である。FIG. 9 is an example of a first-order approximate straight line obtained by the method shown in FIG. 5;
【図10】図10は、図5に示す方法の変形例の説明図
である。FIG. 10 is an explanatory view of a modified example of the method shown in FIG. 5;
110 … ゴレイセル 124 … ガス分析装置 128a … 短光路セル部(試料セル) 128b … 長光路セル部(試料セル) 130 … 切替鏡(切替手段) 132 … コンピュータ 134 … 光源(光源部) 136 … フィルタ(光源部) 110: Golay cell 124: Gas analyzer 128a: Short optical path cell (sample cell) 128b: Long optical path cell (sample cell) 130: Switching mirror (switching means) 132: Computer 134: Light source (light source) 136: Filter ( Light source)
Claims (2)
の赤外光を同時に出射する光源部と、12 CO2及び13CO2が混在する試料ガスが充填され、前
記光源部からの二の赤外光が同時に該試料ガスを通過す
るように配置された試料セルと、 前記試料セルからの二の赤外光が交互に通過するように
配置された切替手段と、12 CO2及び13CO2のみが所定の存在比で混合された検
知用ガスが吸収チャンバに封入され、前記切替手段から
の赤外光が該検知用ガスを照射するように配置され、12
CO2吸収帯の赤外光が吸収チャンバに入射したときの
吸収チャンバ内の圧力の変化と、13CO2吸収帯の赤外
光が吸収チャンバに入射したときの吸収チャンバ内の圧
力の変化とを交互に検知し、これを該吸収チャンバに入
射した赤外光の強度情報として出力する一のゴレイセル
と、 を備えたことを特徴とするガス分析装置。1. A light source unit for simultaneously emitting infrared light in a 12 CO 2 absorption band and infrared light in a 13 CO 2 absorption band, and a sample gas containing both 12 CO 2 and 13 CO 2 filled therein. a sample cell and second infrared light from part are arranged so as to pass through the sample gas at the same time, a switching means and second infrared light from the sample cell is disposed so as to pass alternately 12 only CO 2 and 13 CO 2 is detected gas which is mixed at a predetermined abundance ratio is sealed absorption chamber, infrared light from said switching means is arranged to illuminate the該検knowledge gas, 12
And changes in pressure in the absorption chamber when CO 2 absorption band of infrared light is incident on the absorption chamber, the change in pressure in the absorption chamber when infrared light 13 CO 2 absorption band is incident on the absorption chamber And a Golay cell for alternately detecting and detecting the intensity of infrared light incident on the absorption chamber.
の赤外光を交互に出射する光源部と、12 CO2及び13CO2が混在する試料ガスが充填され、前
記光源部からの赤外光が該試料ガスを通過するように配
置された試料セルと、12 CO2及び13CO2のみが所定の存在比で混合された検
知用ガスが吸収チャンバに封入され、前記試料セルから
の赤外光が該検知用ガスを照射するように配置され、12
CO2吸収帯の赤外光が吸収チャンバに入射したときの
吸収チャンバ内の圧力の変化と、13CO2吸収帯の赤外
光が吸収チャンバに入射したときの吸収チャンバ内の圧
力の変化とを交互に検知し、これを該吸収チャンバに入
射した赤外光の強度情報として出力する一のゴレイセル
と、 を備えたことを特徴とするガス分析装置。2. A light source unit for alternately emitting infrared light in a 12 CO 2 absorption band and infrared light in a 13 CO 2 absorption band, and a sample gas containing both 12 CO 2 and 13 CO 2 is filled therein. A sample cell arranged so that infrared light from the light source passes through the sample gas, and a detection gas in which only 12 CO 2 and 13 CO 2 are mixed at a predetermined abundance are sealed in the absorption chamber, 12 is arranged so that infrared light from the sample cell irradiates the detection gas,
And changes in pressure in the absorption chamber when CO 2 absorption band of infrared light is incident on the absorption chamber, the change in pressure in the absorption chamber when infrared light 13 CO 2 absorption band is incident on the absorption chamber And a Golay cell for alternately detecting and detecting the intensity of infrared light incident on the absorption chamber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31434597A JPH11132943A (en) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | Gas analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31434597A JPH11132943A (en) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | Gas analyzer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11132943A true JPH11132943A (en) | 1999-05-21 |
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ID=18052218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31434597A Pending JPH11132943A (en) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | Gas analyzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11132943A (en) |
-
1997
- 1997-10-30 JP JP31434597A patent/JPH11132943A/en active Pending
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