JPS5945088B2 - 赤外吸収検出装置 - Google Patents
赤外吸収検出装置Info
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- JPS5945088B2 JPS5945088B2 JP51108834A JP10883476A JPS5945088B2 JP S5945088 B2 JPS5945088 B2 JP S5945088B2 JP 51108834 A JP51108834 A JP 51108834A JP 10883476 A JP10883476 A JP 10883476A JP S5945088 B2 JPS5945088 B2 JP S5945088B2
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- resonator
- photoacoustic
- acoustic wave
- frequency
- gas
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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
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/1702—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はガスの成分分析や濃度測定に用いられる赤外
吸収検出装置に係り、特に光音響共振器を利用した赤外
吸収検出装置に関する。
吸収検出装置に係り、特に光音響共振器を利用した赤外
吸収検出装置に関する。
従来より、ガスの成分分析や濃度測定に赤外線吸収スペ
クトルを調べる方法が広く用いられている。
クトルを調べる方法が広く用いられている。
これは殆んど全ての気体分子が近赤外線の波長領域中に
それぞれの分子固有の振動−回転の吸収スペクトルを示
すことを利用している。しかし、従来の方式では、微少
濃度検出を行うためにはガスセルの寸法が非常に大きな
ものとなる欠点があつた。この欠点を解決するものとし
て、最近光音響共振器を用いた赤外吸収検出器が提供さ
れている。
それぞれの分子固有の振動−回転の吸収スペクトルを示
すことを利用している。しかし、従来の方式では、微少
濃度検出を行うためにはガスセルの寸法が非常に大きな
ものとなる欠点があつた。この欠点を解決するものとし
て、最近光音響共振器を用いた赤外吸収検出器が提供さ
れている。
これは、特定のモードの特定の周波数ｆの音響波だけが
特定の方向に共鳴する例えば円筒空洞からなる音響共振
器をガスセルとして用い、これに試料ガスを入れ、外部
から赤外レーザ光を入射して内部で赤外共鳴吸収をおこ
させるものである。即ち、ガスセル内部の試料ガスは赤
外レーザ光を吸収して温度上昇するが、閉じ込められた
共振器中であるため必然的に試料ガス自身の気圧の上昇
が生じる。そこで入射する赤外レーザ光を予めこの光音
響共振器の共振周波数ｆでオン−オフ変調（振幅変調）
しておけば、気圧の変化も周波数ｆでおこる。これはと
りもなおさず、この光音響共振器中に周波数ｆの音響波
が発生したことを意味する。光音響共振器の音響波に対
するＱ値が大きくなるように共振器を設計して石けば、
この特定音響波モードによる円筒空洞の特定の壁に印加
される音圧もそのＱ値の大きさに比例して大きくなるの
で、その位置に高感度マイクロフォンを設置して発生し
た音響波を効率よく電気信号に変換して検出することが
できるわけである。この方式を用いれば、例えば１０φ
×２０儂の円筒空洞で共振器を構成し、赤外レーザ光の
変調信号を参照信号とするロックイン・アンプを用いて
電気信号を位相検出することにより、試料ガスがｐｐｂ
という低濃度でも感度よく検出することができる（実験
例としては例えば本発明者とＰａｕｌ、Ｄ、Ｇｏｌｄａ
ｎとによる報告「 Ｊ０ｕｒｎａ１０ｆＡｐｐ１ｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖ０１．４５、Ｎ０１０Ｐ４３５０〜
４３５５（０ｃを、１９７４）」がある。）。しかしな
がら、従来の光音響共振器を用いた赤外吸収検出器には
、次のような問題があり実用化できなかつた。即ち、光
音響共振器の内部でガスのレーザ光吸収によつて発生す
る音響波の周波数は入射する赤外レーザ光の変調周波数
と同じであるが、これが必ずしも音響共振周波数と一致
しないことがある。これは、光音響共振器の共振周波数
が、ガスの種類、圧力、温度あるいは共振器の温度等に
より少しずつずれてしまうことによる。このように実際
に発生する音響波の周波数と音響共振器の共振周波数が
ずれると、音響共振器のＱ値が高い程出力信号の変化は
大きくなり、正確なガス濃度の測定が不可能１こなる。
この点を解決するには、光音響共振器を精密に温度制御
する方法が考えられる。
特定の方向に共鳴する例えば円筒空洞からなる音響共振
器をガスセルとして用い、これに試料ガスを入れ、外部
から赤外レーザ光を入射して内部で赤外共鳴吸収をおこ
させるものである。即ち、ガスセル内部の試料ガスは赤
外レーザ光を吸収して温度上昇するが、閉じ込められた
共振器中であるため必然的に試料ガス自身の気圧の上昇
が生じる。そこで入射する赤外レーザ光を予めこの光音
響共振器の共振周波数ｆでオン−オフ変調（振幅変調）
しておけば、気圧の変化も周波数ｆでおこる。これはと
りもなおさず、この光音響共振器中に周波数ｆの音響波
が発生したことを意味する。光音響共振器の音響波に対
するＱ値が大きくなるように共振器を設計して石けば、
この特定音響波モードによる円筒空洞の特定の壁に印加
される音圧もそのＱ値の大きさに比例して大きくなるの
で、その位置に高感度マイクロフォンを設置して発生し
た音響波を効率よく電気信号に変換して検出することが
できるわけである。この方式を用いれば、例えば１０φ
×２０儂の円筒空洞で共振器を構成し、赤外レーザ光の
変調信号を参照信号とするロックイン・アンプを用いて
電気信号を位相検出することにより、試料ガスがｐｐｂ
という低濃度でも感度よく検出することができる（実験
例としては例えば本発明者とＰａｕｌ、Ｄ、Ｇｏｌｄａ
ｎとによる報告「 Ｊ０ｕｒｎａ１０ｆＡｐｐ１ｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖ０１．４５、Ｎ０１０Ｐ４３５０〜
４３５５（０ｃを、１９７４）」がある。）。しかしな
がら、従来の光音響共振器を用いた赤外吸収検出器には
、次のような問題があり実用化できなかつた。即ち、光
音響共振器の内部でガスのレーザ光吸収によつて発生す
る音響波の周波数は入射する赤外レーザ光の変調周波数
と同じであるが、これが必ずしも音響共振周波数と一致
しないことがある。これは、光音響共振器の共振周波数
が、ガスの種類、圧力、温度あるいは共振器の温度等に
より少しずつずれてしまうことによる。このように実際
に発生する音響波の周波数と音響共振器の共振周波数が
ずれると、音響共振器のＱ値が高い程出力信号の変化は
大きくなり、正確なガス濃度の測定が不可能１こなる。
この点を解決するには、光音響共振器を精密に温度制御
する方法が考えられる。
しかし、本発明者の実験によれば、共振周波数の変化を
０．１％以下に抑えるには共振器の温度を１／１００度
程度まで制御しなければならない。このような正確な温
度制御を行うことは、特に室外等において非常に難しい
。もう一つ考えられる方法は、光音響共振器の共振周波
数変動をそのままにして、音響共振が常に最大になるよ
うに入射レーザ光の変調周波数を変えることである。し
かし、この方法は自動化することが非常に難しく、また
費用もかかるという欠点をもつ。この発明は上記した点
に鑑み、光音響共振器の共振周波数を微調整する手段を
付加して実際に発生する音響波の周波数ど共振器の共振
周波数が常に一致するように制御することにより、高感
度の赤外吸収検出装置を提供することを目的とする。
０．１％以下に抑えるには共振器の温度を１／１００度
程度まで制御しなければならない。このような正確な温
度制御を行うことは、特に室外等において非常に難しい
。もう一つ考えられる方法は、光音響共振器の共振周波
数変動をそのままにして、音響共振が常に最大になるよ
うに入射レーザ光の変調周波数を変えることである。し
かし、この方法は自動化することが非常に難しく、また
費用もかかるという欠点をもつ。この発明は上記した点
に鑑み、光音響共振器の共振周波数を微調整する手段を
付加して実際に発生する音響波の周波数ど共振器の共振
周波数が常に一致するように制御することにより、高感
度の赤外吸収検出装置を提供することを目的とする。
即ち、この発明は、ガスセルを兼ねた空洞からなる光音
響共振器１こ、その共振周波数で振幅変調された赤外レ
ーザ光を入射し、内部で発生した音響波を電気信号に変
換して検出するようにした赤外吸収検出器において、音
響波検出器の出力が極大値を示すように光音響共振器の
内壁を微動調整する手段を設けたことを特徴としている
。例えば、光音響共振器を円筒空洞で構成した場合を考
える。このような円対称空洞の共振周波数はで表わされ
る。ここで、Ｖ８は空洞内を満たす気体中の音速、Ｌは
空洞の軸長、ｄは空洞の直径、Ｍ，ｎ，ｐはそれぞれ空
洞の径方向、円周方向、軸方向のモード数、α。はベツ
セル方程式の解を表わしている。音速Ｖ，は内部に入れ
たガスの比熱比をγ、分子量をＭ５普遍気体定数をＲ、
絶対温度をＴとすると、で表わされる。
響共振器１こ、その共振周波数で振幅変調された赤外レ
ーザ光を入射し、内部で発生した音響波を電気信号に変
換して検出するようにした赤外吸収検出器において、音
響波検出器の出力が極大値を示すように光音響共振器の
内壁を微動調整する手段を設けたことを特徴としている
。例えば、光音響共振器を円筒空洞で構成した場合を考
える。このような円対称空洞の共振周波数はで表わされ
る。ここで、Ｖ８は空洞内を満たす気体中の音速、Ｌは
空洞の軸長、ｄは空洞の直径、Ｍ，ｎ，ｐはそれぞれ空
洞の径方向、円周方向、軸方向のモード数、α。はベツ
セル方程式の解を表わしている。音速Ｖ，は内部に入れ
たガスの比熱比をγ、分子量をＭ５普遍気体定数をＲ、
絶対温度をＴとすると、で表わされる。
これら（１），（２）式から、共振周波数Ｆｎｌｎｐは
温度、ガス圧、ガ不の種類にまつて変り、また温度変化
によつて共振器の直径ｄ、長さＬが変ることによつても
Ｆｍｎ，が変わることがわかる。
温度、ガス圧、ガ不の種類にまつて変り、また温度変化
によつて共振器の直径ｄ、長さＬが変ることによつても
Ｆｍｎ，が変わることがわかる。
そこでこの発明では、このような円筒空洞形の光音響共
振器で例えばその軸方向の内壁を電歪素子等を用いて軸
方向に微動調整する手段を設ける。そして音響検出出力
をフイードバツクしてその出力が極大値を示すように内
壁を微動調整する。換言すれば、共振器の軸長を制御す
ることでその共振周波数を制御し、共振周波数が実際に
発生する音響波の周波数、つまり赤外レーザ光の変調周
波数に一致するようにする。これにより、温度変化があ
つても常に最大感度で赤外共鳴吸収を検出することがで
き、微少なガス濃度の検出が可能となる。この発明の実
施例を図面を参照して次に説明する。図において、１は
例えばアルミニウム製円筒空洞からなる光音響共振器で
あり、これがガスセルを兼ねる。この光音響共振器１の
前面はレーザ光入射窓２となつて？り、赤外レーザ光源
３からの赤外レーザ光を光音警共振器１内に入射させる
ようになつている。レーザ光源３と入射窓２の間にはレ
ーザ光をさえぎるように放射状スリツト付き回転円板か
らなるチヨツパ４を設け、このチヨツパ４をモータ５、
駆動電源６により所定速度で回転，駆動させ、入射レー
ザ光を光音響共振器１の共振周波数ｆでオン・オフ変調
するようになつている。光音警共振器１の筒底にはＰＺ
Ｔのような電歪素子７を介して円板８を取付けてある。
振器で例えばその軸方向の内壁を電歪素子等を用いて軸
方向に微動調整する手段を設ける。そして音響検出出力
をフイードバツクしてその出力が極大値を示すように内
壁を微動調整する。換言すれば、共振器の軸長を制御す
ることでその共振周波数を制御し、共振周波数が実際に
発生する音響波の周波数、つまり赤外レーザ光の変調周
波数に一致するようにする。これにより、温度変化があ
つても常に最大感度で赤外共鳴吸収を検出することがで
き、微少なガス濃度の検出が可能となる。この発明の実
施例を図面を参照して次に説明する。図において、１は
例えばアルミニウム製円筒空洞からなる光音響共振器で
あり、これがガスセルを兼ねる。この光音響共振器１の
前面はレーザ光入射窓２となつて？り、赤外レーザ光源
３からの赤外レーザ光を光音警共振器１内に入射させる
ようになつている。レーザ光源３と入射窓２の間にはレ
ーザ光をさえぎるように放射状スリツト付き回転円板か
らなるチヨツパ４を設け、このチヨツパ４をモータ５、
駆動電源６により所定速度で回転，駆動させ、入射レー
ザ光を光音響共振器１の共振周波数ｆでオン・オフ変調
するようになつている。光音警共振器１の筒底にはＰＺ
Ｔのような電歪素子７を介して円板８を取付けてある。
この円板８は実質的に共振器１の軸方向の内壁をなずも
ので、外部から駆動増幅器９の出力で電歪素子７を駆動
することにより、共振器１の軸長を調整できるようにな
つている。また、光音響共振器１には、内部で気体のレ
ーザ光吸収によつて発生する音響波の径方向成分を検出
する２個の音響波検出器１０１，１０２が取付けられて
いる。
ので、外部から駆動増幅器９の出力で電歪素子７を駆動
することにより、共振器１の軸長を調整できるようにな
つている。また、光音響共振器１には、内部で気体のレ
ーザ光吸収によつて発生する音響波の径方向成分を検出
する２個の音響波検出器１０１，１０２が取付けられて
いる。
これらの音響波検出器１０１，１０２はそれぞれエレク
トレツト振動板１１１，１１２および後方板１２１，１
２２等からなるエレクトレツトコンデンサマイクロフオ
ンである。一方の音響波検出器１０１の共振周波数は、
後方板１２１に孔をあけてダンピング定数を低くして光
音響共振器１の共振周波数に等しいかそれに近い値（例
えば８ｋＨｚ）に設定し、他方の音響波検出器１０２の
共振周波数はそれぞれより高い周波数（例えば１５ｋＨ
ｚ）に設定しておく。１３１，１３２はそれぞれ音響波
検出器１０１，１０２の内部と光音響共振器１の内部を
結台する連通パイプである。
トレツト振動板１１１，１１２および後方板１２１，１
２２等からなるエレクトレツトコンデンサマイクロフオ
ンである。一方の音響波検出器１０１の共振周波数は、
後方板１２１に孔をあけてダンピング定数を低くして光
音響共振器１の共振周波数に等しいかそれに近い値（例
えば８ｋＨｚ）に設定し、他方の音響波検出器１０２の
共振周波数はそれぞれより高い周波数（例えば１５ｋＨ
ｚ）に設定しておく。１３１，１３２はそれぞれ音響波
検出器１０１，１０２の内部と光音響共振器１の内部を
結台する連通パイプである。
音響波検出器１０１の出力は・−』ツクイン・アンプ１
４１により取出される。
４１により取出される。
このロツクイン・アンプ１４１１こはレーザ光変調活号
が参照信号として入力される。即ち、チヨツパ４をはさ
んで光源１５とこれに対向する光電変換素子１６を設け
、チヨツパ４の回転により得られるレーザ光の変調周波
数活号をこのロツクイン・アンプ１４１の参照信号とす
る。そして、このロツクイン・アンプ１４１の出力を指
示器１７で表示するようになつている。一方、音響波検
出器１０２の出力はロツクイン・アンプ１４２により取
り出される。このロツイン・アンプ１４２（こは発振器
１８の出力が参照活号として入力されている。発振器１
８の周波数は音響波検出器１０２の共振周波数にほぼ等
しく設定されている。そして、電歪素子駆動増幅器９は
、ロツクイン・アンプ１４２の出力を直流増幅器１９に
より増幅して得られた直流値に対応して決まる直流電圧
に発振器１８の交流活号を重畳した形の侑号で電歪素子
７を駆動するようになつている。即ち、発振器１８の出
力周波数で電歪素子７を交流１駆動して円板８をわずか
に前後に微動させ、音響波検出器１０２により検出され
る音響波が極大値を示すように、つまり光音響共振器１
の共振周波数が入射レーザ光の変調周波数と一致するよ
うに音響波検出器１０２の出力を電歪素子７にフイード
バツクする。このような構成として、ガスセルを兼ねる
光音響共振器１に所望の試料ガスを封入し、赤外線レー
ザ光源３として試料ガス分子の吸収線に波長が台うもの
を選び、その出力レーザ光を光音響共振器１の共振周波
数またはその近傍の周波数でオン・オフ変調して光音響
共振器１内に入射させる。
が参照信号として入力される。即ち、チヨツパ４をはさ
んで光源１５とこれに対向する光電変換素子１６を設け
、チヨツパ４の回転により得られるレーザ光の変調周波
数活号をこのロツクイン・アンプ１４１の参照信号とす
る。そして、このロツクイン・アンプ１４１の出力を指
示器１７で表示するようになつている。一方、音響波検
出器１０２の出力はロツクイン・アンプ１４２により取
り出される。このロツイン・アンプ１４２（こは発振器
１８の出力が参照活号として入力されている。発振器１
８の周波数は音響波検出器１０２の共振周波数にほぼ等
しく設定されている。そして、電歪素子駆動増幅器９は
、ロツクイン・アンプ１４２の出力を直流増幅器１９に
より増幅して得られた直流値に対応して決まる直流電圧
に発振器１８の交流活号を重畳した形の侑号で電歪素子
７を駆動するようになつている。即ち、発振器１８の出
力周波数で電歪素子７を交流１駆動して円板８をわずか
に前後に微動させ、音響波検出器１０２により検出され
る音響波が極大値を示すように、つまり光音響共振器１
の共振周波数が入射レーザ光の変調周波数と一致するよ
うに音響波検出器１０２の出力を電歪素子７にフイード
バツクする。このような構成として、ガスセルを兼ねる
光音響共振器１に所望の試料ガスを封入し、赤外線レー
ザ光源３として試料ガス分子の吸収線に波長が台うもの
を選び、その出力レーザ光を光音響共振器１の共振周波
数またはその近傍の周波数でオン・オフ変調して光音響
共振器１内に入射させる。
この結果、共振器１内では試料ガスによる赤外共鳴吸収
が右こり、レーザ光の変調周波数に等しい音響波が発生
し、その音響波のうち半径方向モード成分が音響波検出
器１０１により電気信号として検出される。この場合、
前述したように温度変化等の原因で光音響共振器１の共
振周波数が変化するが、この共振周波数が入射レーザ光
の変調周波数からずれるとそれだけ音響波出力が小さく
なる。ところが、図の装？では、音響波出力を電歪素子
ノブ ７にフイードバツクして円板８を微動調整することによ
り、共振器１の共振周波数を常にレーザ光変調周波数に
一致するように自動制御している。
が右こり、レーザ光の変調周波数に等しい音響波が発生
し、その音響波のうち半径方向モード成分が音響波検出
器１０１により電気信号として検出される。この場合、
前述したように温度変化等の原因で光音響共振器１の共
振周波数が変化するが、この共振周波数が入射レーザ光
の変調周波数からずれるとそれだけ音響波出力が小さく
なる。ところが、図の装？では、音響波出力を電歪素子
ノブ ７にフイードバツクして円板８を微動調整することによ
り、共振器１の共振周波数を常にレーザ光変調周波数に
一致するように自動制御している。
従つて、共振器１内に封入される試料ガスが極めて低濃
度のものであつても、赤外共鳴吸収による音響波を高感
度に安定に検出することができる。具体例を説明する。
試料ガス中のメタンガス（ＣＨ４）濃度を測定する場合
を例にとると、その赤外共鳴吸収のスペクトルは知られ
ているから、赤外光レーザとして波長３．３９１ｕｎ０
：）Ｈｅ−Ｎｅレーザを用いる。これにより、試料ガス
中にメタンガスが含まれていれば赤外共鳴吸収により前
述の原理で音響波が発生し、光音響共振器に出力が得ら
れる。この共振器出力の大きさから、試料ガス中のメタ
ンガス濃度の検出は１００ｐｐｂ程度まで可能である。
光音響共振器の共振周波数変動とその補償の具体例を次
に説明する。
度のものであつても、赤外共鳴吸収による音響波を高感
度に安定に検出することができる。具体例を説明する。
試料ガス中のメタンガス（ＣＨ４）濃度を測定する場合
を例にとると、その赤外共鳴吸収のスペクトルは知られ
ているから、赤外光レーザとして波長３．３９１ｕｎ０
：）Ｈｅ−Ｎｅレーザを用いる。これにより、試料ガス
中にメタンガスが含まれていれば赤外共鳴吸収により前
述の原理で音響波が発生し、光音響共振器に出力が得ら
れる。この共振器出力の大きさから、試料ガス中のメタ
ンガス濃度の検出は１００ｐｐｂ程度まで可能である。
光音響共振器の共振周波数変動とその補償の具体例を次
に説明する。
（１）式において、モード数ｍ＝ｎ＝ｐ＝１とし、空洞
共振器の大きさをｄ＝５？、Ｌ−２０ｃｍとし、また音
速ｓ＝３．４６×１０４ｃＴｎ／Ｓｅｃ、α＝１．２１
９７とすると、共振周波数はｆ＋８１８４．５５Ｈｚで
ある。いま、共振器の温度変化があると、（２成から音
速Ｖｓが変化する。例えば温度が３００２ｋから３００
．４８化ｋに変つたとすると共振周波数はｆ＋８１８８
．５１Ｈｚとなる。共振器のＱ値が高い程、この共振周
波数の変Ｆ５による出力変動が大きい。この共振周波数
の変化を補償するのに必要な共振器の軸長の制御値ΔＬ
を（１）に基づいて求めると、ΔＬ＋０．９６ｃｍとな
る。即ち、上記共振周波数変化に対して軸長Ｌが０．９
６（Ｖ７！長くなるように，音響出力のフードバツク制
御系を構成すれば、共振器の共振周波数の入射レーザ光
変調周波数からのずれを補償して、常に極大値出力を得
ることができる。
共振器の大きさをｄ＝５？、Ｌ−２０ｃｍとし、また音
速ｓ＝３．４６×１０４ｃＴｎ／Ｓｅｃ、α＝１．２１
９７とすると、共振周波数はｆ＋８１８４．５５Ｈｚで
ある。いま、共振器の温度変化があると、（２成から音
速Ｖｓが変化する。例えば温度が３００２ｋから３００
．４８化ｋに変つたとすると共振周波数はｆ＋８１８８
．５１Ｈｚとなる。共振器のＱ値が高い程、この共振周
波数の変Ｆ５による出力変動が大きい。この共振周波数
の変化を補償するのに必要な共振器の軸長の制御値ΔＬ
を（１）に基づいて求めると、ΔＬ＋０．９６ｃｍとな
る。即ち、上記共振周波数変化に対して軸長Ｌが０．９
６（Ｖ７！長くなるように，音響出力のフードバツク制
御系を構成すれば、共振器の共振周波数の入射レーザ光
変調周波数からのずれを補償して、常に極大値出力を得
ることができる。
上述の例の如き微小な幅度変動を直接補償することは極
めて困難であるが、軸長の制御は比較的容易である。軸
長の制御範囲として広い範囲が必要ならば、例えば電歪
素子７の部分にスピーカ用ボイスコイル等を用いればよ
い。また供給する試料ガス圧が変れば音速ｓが変わつて
も共振周波数がずれるが、これも自動的に補償されるこ
とになる。
めて困難であるが、軸長の制御は比較的容易である。軸
長の制御範囲として広い範囲が必要ならば、例えば電歪
素子７の部分にスピーカ用ボイスコイル等を用いればよ
い。また供給する試料ガス圧が変れば音速ｓが変わつて
も共振周波数がずれるが、これも自動的に補償されるこ
とになる。
以上説明したように、この発明に係る赤外吸収検出器は
光音響共振器を用いるため非常に小型である。
光音響共振器を用いるため非常に小型である。
また試料ガスの種類、圧力、光音響共振器の温度等によ
つて変化する光音響共振器の共振周波数を入射するレー
ザ光の変調周波数と一致するように制御する手段を設け
ることにより、微少濃度のガスを正確に測定することが
できる。しかもその構成は光音響共振器の内壁を得られ
る音響波出力をフイードバツクすることにより微動調整
する手段を付加するだけであつて、例えば光音響共振器
の温度制御を行う方式に比べて簡単かつ安価に実現でき
る。なお、この発明は上記した実施例に限られるもので
はない。
つて変化する光音響共振器の共振周波数を入射するレー
ザ光の変調周波数と一致するように制御する手段を設け
ることにより、微少濃度のガスを正確に測定することが
できる。しかもその構成は光音響共振器の内壁を得られ
る音響波出力をフイードバツクすることにより微動調整
する手段を付加するだけであつて、例えば光音響共振器
の温度制御を行う方式に比べて簡単かつ安価に実現でき
る。なお、この発明は上記した実施例に限られるもので
はない。
例えば実施例では２個の音響波倹聞器を一般けているが
、原理的ｊどは１個の音響波検出器だけでその出力が極
大値を示すように光音響共振器の内壁を微動調整するフ
イードバツク機構を設ければよい。その他この発明はそ
の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形実施し得るものであ
る。
、原理的ｊどは１個の音響波検出器だけでその出力が極
大値を示すように光音響共振器の内壁を微動調整するフ
イードバツク機構を設ければよい。その他この発明はそ
の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形実施し得るものであ
る。
図はこの発明の一実施例の赤外吸収検出装置の概略構成
を示ずものである。 １・・・・・・光音響共振器、２・・・・・ルーザ光入
射窓、３・・・・・・赤外レーザ光源、４・・・・・・
チヨツパ、６・・・・・・モータ、６・・・・・・駆動
電源、７・・・・・・電歪素子２８・・・・・・円板（
共振器内壁）、９・・・・・・駆動増幅器、１０１，１
０２・・・・・・音響波検出器、１１１，１１２・・・
・・・エレクトレツト振動板、１２１，１２２・・・・
・・後方板、１３１，１３２・・・・・・連通パイプ、
１４１１４２・・・・・・ロツクイン・アンプ、１５・
・・・・・光源、１６・・・・・・光電変換素子、１７
・・・・・・指示器、１８・・・・・・発振器、１９・
・・・・・直流増幅器。
を示ずものである。 １・・・・・・光音響共振器、２・・・・・ルーザ光入
射窓、３・・・・・・赤外レーザ光源、４・・・・・・
チヨツパ、６・・・・・・モータ、６・・・・・・駆動
電源、７・・・・・・電歪素子２８・・・・・・円板（
共振器内壁）、９・・・・・・駆動増幅器、１０１，１
０２・・・・・・音響波検出器、１１１，１１２・・・
・・・エレクトレツト振動板、１２１，１２２・・・・
・・後方板、１３１，１３２・・・・・・連通パイプ、
１４１１４２・・・・・・ロツクイン・アンプ、１５・
・・・・・光源、１６・・・・・・光電変換素子、１７
・・・・・・指示器、１８・・・・・・発振器、１９・
・・・・・直流増幅器。
Claims (1)
- １ ガスセルを兼ねた空洞からなる光音響共振器と、こ
の光音響共振器内にその共振周波数で振幅変調した赤外
レーザ光を入射する手段と、前記光音響共振器に取付け
られた音響波検出器と、この音響波検出器の出力が極大
値を示すように前記光音響共振器の内壁を微動調整する
手段とを備えたことを特徴とする赤外吸収検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51108834A JPS5945088B2 (ja) | 1976-09-13 | 1976-09-13 | 赤外吸収検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51108834A JPS5945088B2 (ja) | 1976-09-13 | 1976-09-13 | 赤外吸収検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5334581A JPS5334581A (en) | 1978-03-31 |
| JPS5945088B2 true JPS5945088B2 (ja) | 1984-11-02 |
Family
ID=14494724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51108834A Expired JPS5945088B2 (ja) | 1976-09-13 | 1976-09-13 | 赤外吸収検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5945088B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61164684U (ja) * | 1985-03-30 | 1986-10-13 | ||
| JP2008083049A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Ir Microsystems Sa | ガス検出方法及びガス検出装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59145957A (ja) * | 1983-01-08 | 1984-08-21 | Horiba Ltd | 光音響型濃度測定装置 |
| DK247786D0 (da) * | 1986-05-27 | 1986-05-27 | Brueel & Kjaer As | Fotoakustisk gasanalysator |
| JPH0731112B2 (ja) * | 1986-08-11 | 1995-04-10 | 株式会社日立製作所 | 粒子状物質の検出方法およびその装置 |
-
1976
- 1976-09-13 JP JP51108834A patent/JPS5945088B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61164684U (ja) * | 1985-03-30 | 1986-10-13 | ||
| JP2008083049A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Ir Microsystems Sa | ガス検出方法及びガス検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5334581A (en) | 1978-03-31 |
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