JPS59197837A - 光学式同位体ガス分析装置 - Google Patents

光学式同位体ガス分析装置

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JPS59197837A
JPS59197837A JP58071486A JP7148683A JPS59197837A JP S59197837 A JPS59197837 A JP S59197837A JP 58071486 A JP58071486 A JP 58071486A JP 7148683 A JP7148683 A JP 7148683A JP S59197837 A JPS59197837 A JP S59197837A
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absorbent
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Nobuhiko Kokubu
国分 信彦
Koichi Kurihara
栗原 耕一
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Japan Spectroscopic Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 各種の安定同位体、例えば2H、15N、 180.1
5CなどがgRとして用いられ、これらのトレーサー利
用は、農学、医学などの分野で分析手段として広くオリ
用されている。
本発明は、これら同位体のうち1SC2標識した化合物
を試料に投与し、これらよシ得られる目的物213 C
02の気体とし、12CO2と13CO2との光の吸収
のちがい(てよシ各種試料の分析を行う装置に藺するも
のである。
これは、例えは炭素の同位体で標識した化合物を生体に
投与した後、最終代謝産物である呼気中二τ夜化戻累中
の標識二酸化炭紫金測定したシ、血液等を燃焼させこの
燃焼ガス全測定する方法に用いられたり、あるいは植物
の光合成の特性解析、あるいは炭素同位体標識化学成分
全土壌に添加し、植物の取り込んだi5Cの解析など各
方面に利用されるものである。
従来技術 放射性同位体である14Ciラベルした化合物を試料に
投与し、シンチレーションカウンターによりトレーサー
測定を行っていたが、放射性同位体の取シ扱いの点で難
点があシ、安定同位体+30fトレーザーとして用いた
測定法が望まれていた。
そこで安定同位体13(: i標識した化合物全試料に
投与し、これよシ得られる目的物v、 13CO2とし
、12C02と13CO2との比を質量分析により求め
る方法が開発されて来た。
しかしながら、質量分析装置を用いて測定を行う方法は
、真空系全必蚤とし、装置の取)扱かい、保守の困難性
、分析結果の解析の複雑性、めるいは高価格という欠点
のため、安易に使用できない問題があった。
かかる問題を解決するため、安定同位体130O2と1
2CO2との光の吸収のちがいによる測定方法を発明し
、特願昭51−11563号9%願昭51−11656
4号として出ktした。
特願昭51−11563号においては、15C02と1
2C02の比企測定するのに、自然界存在中での13C
02と12C02の存在比での赤外吸収量が等しくなる
波数(12CO2は2390an−’、 13CO2は
2270i’)工両者の吸収強度の測定を行なう方法が
開示されている。又特願昭51−116564号におい
ては、自然界存在中での16CO2と12CO2存在比
で赤外秋収量が等しくなるように長短2本のセルを設け
、15CO2の変化全測定する方法が開示されている。
13Cの自然界存在比は12Cの約1%であり13CO
2の赤外吸収は12CO2に比較して70d1の同位体
シフ)k生じ、その吸収量も12CO2に比較してきわ
めて小さいため、13CO2の赤外吸収対12C02の
赤外吸収比全感度良く測定することが非常に重要な技術
となる。
ところで、この感度全制限する大きな問題は光源から検
知器までの光の光路長が、セル長よ)長い光学系では、
自然界の12 CO2の吸収が、セル中の吸収より大き
くなりir+++定出来なくなる点である。
従って、光学系を箱の中に入れ、相中の12CO2のガ
スy=14y、シ除くため箱のなか全真空にすることに
よシ、自然界の12CO2の影譬會取シ除き感度の良い
測定が可能となる。
しかしながら、箱(分光器)を真空もれのないようにし
、しかも分光器内部を減圧にして分光器のゆが+i生じ
させないためには極めて頑丈なケースを必要とし、しか
も光学系の調整は非常に大変になる。更に温度の変化に
よシ光学素子の位置がずれ、12CO2の吸収と15C
O2の吸収比のベースラインかドリフトし感度を高める
のに限界かあった。
発明の目的 本発明の目的は、13C02の赤外吸収対12C02の
赤外吸収比を感度良くでき、しかも安定した精能の良い
炭素同位体ガス分析装龜ヲ提供することにある。
発明の構成 上記の目的を達成するため、光学式炭素回位体ガ゛ス分
析装置は、箱(分光器)内の空気全循環させ、妨害成分
ガスの吸収剤?入れ九カラム全通して妨害成分ガスを除
き、循環ガス全恒温槽を通して温調するように構成され
ている。
文箱(分光器)内の光学系は、光源からの光を二つの凹
面鏡で13CO2が入る試料セルと12CO2の入る参
照用セルを透過させ、セクターミラーで参照セル側の光
と試料セル側の光音交互に分光器に入射させ、13CO
2,12C02の吸収波数に対応する別別の出射スリッ
トを出射させ、光路を父互に切り換えるセクターミラー
に同期したチョツノぐで光をチョッピングして、1個の
検出器に、15CO2の透過光と12CO2の透過光全
照射させるように構成されている。検知器の出力信号は
参照光出力信号〃ニ一定になるように自動利得制御され
、その出力を対数アンプに入れ、その出力が記録される
実施例 以下本発明の好適な実施例?図面に沿ってさらに詳しく
説明する。
第1図に示すようにCO2の赤外吸収は2350CIn
付近にあシ、P −branchと’R−branch
からなっている。+2cO2は2390m’から229
0 on” ’に、13CO2は2320c7i  か
ら2290cm に吸収がある70.cn+の同位体シ
フトが生じる。この13002の同位体の赤外吸収と1
2CO2の赤外吸収の比を測定する光学式炭紮同位体ガ
ス分4シ「装置である。
第2図は、本発明による同位体ガス分析装置の構成図で
ある。
11は箱(分光器)である。12は吸収剤カラムである
。13は恒温槽、14は光源、15.i6はバルブ、1
7は循環ポンプである。
11の分光器の一端よシ内部の空気全敗り出し循環ポン
プ17で他端より送入する。この途中に吸収剤(ソーダ
ーライム)を入れた塔12會組み入れ空気中のCO24
吸収させCO2か除かれた空気ケ循環させる。さらに吸
収剤の入った塔(カラム)12葡・は温′+l113の
中に入れ循環する空気の温度ケ一定に保つようにする。
本発明の光学系及び電気系の全体図勿第3図(示す。
21は光源、22.23は凹面鏡、24は光源の電源、
25は試料セル、26は参照セル、27はチョッパのモ
ーターで、29のセクターミラー及び43のチョッパ全
同期さセて回転させている。
30.31は両セルからの光をセクターミラーで交互に
切シ供った後光路が一定になるようにするミラー、21
1は、凹面鏡34,36、回折格子35で、光會別々の
波長でスリット38に出射するようにしである。平面鏡
39.40でそれぞれ出射光全検出器46に入射するよ
うに平面@41゜42凹面[44,45で焦光される光
学系になっている。平面@39.40から反射された光
は光路途中にチョッパ43で、セクターミラー29と同
期して元金チョッピングするように構成されている。
検出器46の出力は、前置増rlj器、増1ゴ器で増巾
され、参照光の信号出力が常に一定値になるように自動
利得制御が増rlJ益48に行なわれる。その結果、試
料光の16号出力は赤外吸収の時間的変化に比例した変
化ケ示す。49は、自動利得?+jII御忙行うザンノ
ルホールド回路であシ、その出力が対数項中器50.5
1で増[i]され、二本のペン記録器Vこ記録はオし、
同じ信号がデータープロセッサーで処理される。54は
16CO2を試料より発生させる燃焼装置で試料セル2
5に16C02のガスか流れるようになっている。
発明の効果 光学系を入ノ1.である釉(ケース)の中に存在する自
然界の成畝ガス330 ppm f除くことにより、2
300cm 1付近の参照セル以外の光路中の炭酸ガ゛
ス吸収をなくす方法である従来のケース肉食真空に減圧
する方法で、16CO2力・4%存在する戻敏ガスを試
験トセルに導入した場合のドリフ) * ?jraべる
ため出力全記録したもの金弟4図に示す。
同じく本発明によるドリフトw=べた出力全記録したも
の會第5図に示す。横軸は時間、縦軸は出力値盆示す。
こ几よシ従来方式では、ベースラインの変動係式は0.
3%であるのに比軟し、本発明を用いた装置では0.0
3%とな9、安定性か約1桁良くなシ、その結呆/嵌度
か1桁向上した。
これは、光学系を入れである箱(ケース)kX空にづ−
るとケースの歪みが生じドリフトが大きくなる。又ケー
スの環境の温度変化があると温度変化による歪みかや(
dリドリフト盆大きくするため、温度変化が少ない事が
条件であった。不発明の装置は、ケース内は常圧のため
ケースの歪みが生ぜず、又吸収剤全入れた塔を恒温槽の
中に入れて、炭酸ガスを除かれた空気が一定温1並でケ
ース内を循環するため、室内の温度変化にも耐えること
ができ、光分笑用に供する装置となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は自然界存在比で13co2と12co2が存在
している場合の二敵化灰索の吸収スペクトルを示す図で
るり、第2図は本発明の笑施するための模式図である。 第3図は、本発明の光学系及び′電気系の実施例を示し
、第4図はケース内を具空に漱圧し7′c、賜金の出力
y動を示ず図であシ第5図は、本発明を用いた場合の出
力震動ケ示す図でめる。 区面の浄書(内容に変更なし) 第   1   図 第   2  図 11 第   3   図 揶4図 ?、!1 5  図 手続補正書(自発) 昭和58年6月ノア日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 2、発明の名称 光学式同位体ガス分析装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都八王子市石川町2967番地の5名称 δ
i雰賃アr盃式会社 代表取締役 営 崎    盲 4、代理人1108 住所 東京都港区高輪3丁目25番27−1208号電
話(03)443−8886 氏名 弁理士(6674)丸 山 幸 門、、1.5、
補正の対象            (・′、−゛図面 6、補正の内容 別厭の辿り図面を補充致します−2

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 13cをラベルした化合物よシ生じしめた13
     CO2の赤外吸収と自然界存在の co2の赤外吸収
    を比較することによ)同位体ガス分析をおこなう装置に
    おいて、炭酸ガスの吸収剤を入れ・たカラムと循環ポン
    プと光学系ケースを空気が彼岸するように配管したこと
    を特徴とする光学式炭素同位体ガス分析装置。
  2. (2)炭酸ガスの吸収剤を入れたカラムを恒温槽の中に
    入れて一定温度としたことを特徴とする特『″「請求の
    範囲1の光学式炭素同位体ガス分析装Vt。
  3. (3)光源からの光を二つの凹ff1fiで13CO2
    が入る試料用セルと12CO2の入る参がセル全透過さ
    ぜ、セクターミラーで参照セルt1すの光と試料セル側
    の光を交互に分光器に入射させ、13■212CO2の
    吸収波数に対応する別々の出射スリット全出射させ、光
    路を交互に切!ll候えるセクターミラーに同期したチ
    ョッパで光をチョッピングして、1個の検出器に15C
    O2の透過光と12C02の透過光を照射させ、検出器
    の出力より13002の赤外吸収対12co2の赤外吸
    収の比をとるように構成されていることを特徴とする光
    学式同位体ガ゛ス分析装置。
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