JPS6327739A - マイクロ波を用いたガス分析方法及び装置 - Google Patents

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 本発明は、少なくとも１つの同波数を有するマイクロ波
を発生しマイクロ波吸収によりガス状媒体を分析する方
法並びに、少なくとも１つのマイクロ波発射器、少なく
とも１つの測定セル、少なくとも１つの検出器、測定信
号のための増幅及び表示装置、マイクロ波発射器のため
の制御装置及びシュタルク電圧発生器を用いて、上記方
法を実施するために、特にシュタルク効果を利用してマ
イクロ波の吸収によりガス状媒体を分析するための装置
に関する。

従来技術 ガス状の媒体或いは場合により固体或い！ｒｉ液体をガ
ス状の状態に変換した後に、被検媒体の分子に回転遷移
（摂動）を励起することにより特定の特性周波数領域に
おけるマイクロ波の吸収を用いて分析することは知られ
ている。線幅を減少するために、検査は低圧力領域で行
われる。吸収線は、シュタルク効果により分枝される。

尚、検出感度もしくは精度を高めるためにシュタルク交
流電圧を印加するのが有利とされている。この方法は、
基本的に選択性が高く、然も、被検物質に対し電離また
は化学的反応のような前処理を必要としない。

このような検査方法は、従来実質的に、実験室規模での
み可能であった。産業ベースで利用可能な装置は未だ存
在しない。と言うのは、公知の装置は、機械的並びに電
気的構造形態からして高価であり、部分的に、敏感な構
成要素が用いられ、臨界的に重要な・母うメータの維持
が問題となるかまたは大きい費用を伴うからである。

例えば、安定化従って、必要に応じ作用するシュタルク
電圧を考慮して、問題の分子の求めるべき吸収最大値に
対する送出マイクロ波の周波数の（本来の意味での）制
御が要求される。

これに対処するために、方向結合器を用いてマイクロ波
放射の高周波数部分をダイオードミキサに供給して、そ
こで、例えば水晶により発生される低い周波数の安定な
発射器の高調波と比較し、ＰＬＬ回路を用いての同期に
より、マイクロ波周波数を、低周波数の高調波に設定し
、このようにして被測定成分の吸収線に対するマイクロ
波の高周波数の安定化を行うことが提案されている。更
に１マイクロ波発射器の周波数を付加的に変調し、マイ
クロ波放射の一部分を、被測定成分を有する基準セルを
通して送出する゛ことが提案されているが、この場合に
は、マイクロ波放射もしくはビームを分割するために更
に方向結合器を使用しなければならない。測定セルの検
出器に対して付加的に要求される基準セルの検出器から
導出される信号を用いて、マイクロ波発射器は被測定成
分の吸収線に固定される。

このようなマイクロ波発射器の変調方式には、検出器に
おける雑音出力が確実に増大するという欠点がある。ま
た従来の方法及び装置は、特に高価な周波数安定化ンこ
起因し非常に高価となり、価格的に見合う測定方法及び
装置・は実現されていない。以上要約すると、公知の方
法及び装置は、特にプロセス測定技術には適していない
。

発明の目的 本発明の課題は、上述の欠点を回避し、マイクロ波発射
器の制御を廉価な構成で可能にする冒頭に述べた方法並
びに産業ベースで利用可能であるマイクロ波プロセス分
析装置を提供することにある。

発明の構成 本発明によれば、上述の目的は、冒頭て述べた方法てお
いて、 マイクロ波周波数を制御するために、同調されたマイク
ロ波周波数におけるシュタルク電圧を、該電圧の影響下
で発生されて周波数に関し参照される基準信号も、偏位
されない吸収線とシュタルク線との間の・やりティ切換
により惹起される零点通過が、上記ガス状の媒体の求め
る吸収周波数と一致するように選択し、そして発生され
たマイクロ波周波数を上記基準信号（で現れる零値から
の偏差により制御することを特徴とする方法により解決
される。この方法は唯一の周波数で実施するのが有利で
ある。また、本発明による装置は、少なくとも１つの基
準セルを設け、該基準セルには、シュタルク電圧信号を
印加し、該シュタルク電圧信号は、偏移されていない吸
収線とシュタルク線との間における極性の変化により惹
起される基準信号の零点通過の周波数が、測定セル内の
ガス状媒体の被検成分の最大、吸収周波数と一致するよ
うに調整され、上記制御装置は上記零点通過からの基準
信号の偏差を用いて上記マイクロ波発射器の周波数を制
御するように構成される。

周波数制御もしくは周波数安定化は、従って、高周波発
生器を周波数変調する必要なく、低い同調されたシュタ
ルク電圧で動作する基準セルにより実現される。この結
果、信号／雑音比は改善される。基準周波数回路並びに
ミキサダイオードの使用は省略され、方法全体が簡素化
され、低費用で実施可能となる。

特に、第１及び第２のシュタルク交流電圧は移相して発
生し、その場合、測定セル及び基準セルにおけるシュタ
ルク変調は、９０度の移相で実施するのが有利である。

このようにすれば、基準信号並びに測定信号に対しただ
１つの検出器を使用することが可能となる。更に、移相
変位を伴っても、基準信号及び測定信号の１つの共通の
検出及び前段増幅を行い、その場合、特に増幅は、臨界
電圧以下に減衰された狭帯域幅の受動回路により行うの
が有利である。更に、基準セル及び測定セルに対するシ
ュタルク電圧間の位相変位で、少なくとも１つの基準セ
ル及び測定セルを直列知配設し、２つのセルに対し１つ
の共通の検出器を設け、そして測定セル及び基準セルの
ための電圧の位相差を発生する移相器を設けて、それに
より、方向結合器及び高調波ミキサを省略することを可
能にする構成を実現できる。

要するに、本発明の構成によれば、高感度、高安定性の
低周波数発生器の省略並びに単純な制御という方法及び
構造上の利点が得られ、更に、従来後置の方法における
ように周波数変調好ましい実施態様として、出力飽和領
域で動作させ、その場合、ロックイン増幅により位相及
び周波数選択性増幅を行うことが提案される。

このようにすれば、位相の最適な設定で、整流された信
号電圧の平均値が測定信号として出力される。特に、測
定周波数に対する制限で、市販品として入手可能な構成
部材を使用し、コンパクトで廉価な電子的構造が達成さ
れる。また、特に、コンピュータで直接制御することが
でき保証 るので、使用上の便利さは、最大限に伊りされる。複数
の吸収周波数について検査したい場合ぺは、異なった周
波数の複数のマイクロ波発射器を１つの測定セルと関連
して設け、その場合、純ガス発生器、例えば、基準セル
内の浸透系の交換を回避するために、本発明の更に、他
の実施態様として、複数の基準セルを１つのテ１ｊ定セ
ルと関連して設け、その場合、基準セルを互いに並列に
接続するか或いは基準セルを直列て接続することが提案
される。このような複成分システムにおいては、好まし
くはガン効果発振器を有するマイクロ波発射器は、対応
の導波管切換器を介して直接第１番目の基準セルか成る
いは並列で設けられている基準セルの場合には、′共通
の測定セルに接続しなければならない。その場合重要な
のは、装置全体、特に１つの検出器と１つの前置増幅器
を備えている評価処理電子系の構造を変更することなく
、単に、マイクロ波発射器で測定セル及び基準セルにお
けるシュタルク電圧を切換しなければならない点である
。種々な成分の測定は、それぞれのマイクロ波発射器の
切換制御及びそれぞれのシュタルク電圧の印加てより行
われ、そのため、切換時間が必要となる。従って、特に
、２成分の測定においては、２つのマイクロ波発射器を
設けて、スイッチを介し測定セルに接、快し、基準セル
は直列（で、但し、ｉｆ！Ｉｔ定セルに対しては共通に
並列に配設し、基厘セルては移相したシュタルク電圧を
印加することができる。この構成によれば、既述の構成
と比較して持久的な周波数ロックが可能となり、更新さ
れる周波数同期てよる時間遅延は回避される。

マイクロ波吸収信号の既述の零点通過には圧力依存性が
あることが判明しているので、特に基準測定に対しては
圧力制御が設けられる。本発明による圧力制御方法は、
圧力を測定し、圧力信号を用いて純ガス成分の浸透系の
温度を制御することを特徴とする。本発明によるこの構
成は、両側が減圧となった場合て電気的制御弁等を介し
て圧力制御を行うことが従来不可能であったことに鑑み
非常に有利である。本発明洸よる圧力制御方法は単純で
ある。と言うのは、圧力制御は、測定すべき純成分の所
定の気化により行われるからである。ポンプによる排気
の変動が原因で圧力が低下すると、純成分の強い加熱に
より該成分の蒸発が促進され、それにより圧力は上昇す
る。また逆に圧力が上昇した場合には温度を低くするか
成るいは冷却を行って、気化もしくは蒸発を減少し、セ
ル内の圧力を全体的に低くする。ガスは、セルから一定
の流量で排出するのが有利である。定常的に動作する排
出ポンプを用いた場合には、流出側に毛細管部を設ける
ことにより一定の流量が達成される。

更に、流出口及び基準セルにろ過器を後置配設すること
ができる。このろ過器は、被測定成分を吸収し、真空系
において、純成分が測定セル内に達し、それにより測定
結果を誤らせる可能性は阻止される。

特に有利な実施態様として、基準セル及び測定セルには
１つの共通の恒温制御部を設けることが提案される。こ
のようにすれば、基準セルと測定セルとの間における熱
絶縁は省略される。

測定セルにおける圧力制御の目的で、交差弁として構成
されている機械的もしくは電気的弁が用いられ、測定セ
ルに供給されるガスは供給部開口から測定セルに至る並
流として迂回するガス流として分枝される。これにより
、謂わゆる記憶効果を惹起し得る無駄各項は大きく減少
される。ここで記憶効果とは、測定装置が、前に一度測
定したガス対して後で更に信号を発生する効果であると
理解されたい。

本発明の他の利点及び特徴は、添付図面を参照しての以
下の詳細な説明から明らかとなろう。

実施例 第１図は、本発明による装置、即ち本発明によるマイク
ロ波プロセス分析装置１の原理的な根域的構成を示す。

この装置は、マイクロ波発射器２と、後続して配設され
た碍管３、それに続いて設けられて基準ガスのための流
入口６及び流出ロアを有する基準セル牛とを備えている
。

基準セル生には、絶縁窓もしくはウィンド８が接続され
ている。該ウィンドウ８に後読して測定セル１１が設け
られており、このセル１１は、ガス流入口１２を備えて
いる。夕１１定セル１１は、構造長が大きくなるのを回
避するために蛇行状に形成されておシ、それぞれ複数の
１８００の円弧状湾曲部１３と直線状のンユタルク効果
室１手に分割されている。シュタルク効果室１４は慣用
の仕方でシュタルク電圧印加部１６を備えている。

更に、基準セル１１のガス流出口１７には、別の絶縁ウ
ィンドウ８を介して検出器１９が接続されている。

測定セル１１、特にシュタルク効果室１４の断面は、装
置が動作すべき各マイクロ波領域に対して最適化されて
おり、特に、唯１つの周波数の分析を行う場合には、こ
の周波数に整合するように構成されている。測定セル１
１の断面積は、７．　ｌ　ｍｍ　ｘ　３．５間とする（
即ち、過大寸法にならない）のが好ましく、従って過大
寸法にはならない。

マイクロ波発射器はガン効果発振器から構成するのが有
利である。複数のガス成分を分析しようとする場合には
、多砂のマイクロ波発射器をそれぞれ対応の導波管切換
器を介して共通の測定／基準セルに接続することができ
る。尚、基準セルは被検成分を収容している。測定セル
並びに基準セルにおけるシュタルク効果電圧はマイクロ
波発射器に対応して投入される。複成分分析システムに
おいては、基準セルのための各成分が高い純度で利用可
能であれば、多数の基準セルを、該基準セルにそれぞれ
関連して設けられているマイクロ波発射器の後流側に互
いに並列にそして全体的に直列に接続しそれぞれ遂行す
べき測定に対応して投入するように構成することもでき
る。

シュタルク効果室１４及び該室に対して絶縁して保持さ
れている隔壁電極により、所要のシュタルク容量が形成
される。シュタルク電圧印加部１６は、並列撮動回路に
対してシュタルク電極の容量を接続する外部インダクタ
ンスであって、同時に変圧器の高圧側巻線を形成するイ
ンダクタンスを有するように構成される。

同時に、シュタルク効果室の容量よりも非常に大きい容
量を振動回路に直列に接続し且つシュタルク容量に対し
て順方向抵抗が並列になるようにダイオードを接続する
ことＫより、シュメルク交流電圧を、該交流電圧の負の
波高値がＱデルトに止どまるように昇圧することができ
る。

供給導管は更に、第２図に示しであるような所謂交差弁
３６に接続されている。各測定セル１４に供給されるガ
スはこの弁が開いている状態で、その人゛口３７から分
枝路３９を介して出口３８に分流される。これくより、
無駄容積は減少し、それにより短い応答時間が実現され
る。

第３図から明らかなように、基準セルΦ及び測定セル１
１は、共通の恒温装置４１により共通の同じ温度に保持
される。これにより、２つの系間における熱絶縁は省略
することができる。

特に基準セルにおいては一定の圧力を保持する必要があ
る。そのためては、測定セルＩＩにおいて真空系のポン
プ出力の変動に際し調整弁による追従圧力制御は充分で
はない。

先ず、基準セル牛の流出ロアに従来の真空ポンプ５１が
接続されている。流出ロアは、毛細管部５２を有してお
り、この毛細管部を介して一定のガス通流が達成される
。１つの排気系だけが用いられる場合には、毛細管部に
はろ過器５３が後置接続され、このろ過器５３は、被測
定成分を吸収し、それにより、これら成分が測定セル内
に純物質として流入して測定を誤らせることは回避され
る。

測定セル４に要求される純物質は、該物質を収容してい
る浸透容器５４により供給される。

この浸透容器５４は、別個の加熱及び／または冷却系５
６を備えている。この加熱及び／冷却系は圧力検出器５
７と接続されている圧力調整装置５８により次のような
仕方で制御される。

即ち、真空系の吸込み能力が変動すると、毛細管部５２
の存在にも拘わらず圧力変動が生じ得る。この圧力変動
は、圧力検出器５７によって測定される。この検出器５
７の測定出力を用いて浸透容器５４の圧力コン）Ｏ−ラ
５８を介し圧力が降下している場合には加熱により純物
質成分の浸透を大きくしまた圧力が上昇している場合に
は加熱を低下するか或いは冷却して浸透能力を減少する
。これにより、正確で信頼性の高い圧力調整が達成され
る。

圧力が比較的良好に一定であることは特に、マイクロ波
周波数の調整及びマイクロ波周波数の安定化にとって必
要である。

これに関連し、第４図及び第５図を参照して説明する。

第４図には、ブロックダイヤグラムで電子的構成要素を
含め本発明による装置の全体的構成が示しである。尚、
第４図において、第１図に示されている要素と同じ要素
は同じ参照番号で示しである。碍管３には、減衰装置３
′が後置接続されている。更に、基準セル及び測定セル
４及び１１にシュタルク電圧を発生するためのシュタル
ク電圧発生器６１は第７図に示しである。

検出器１９には前置増幅器６２が後置接続されておシ、
該増ｌ隅器の出力昇が、マイクロ波発射器２のための側
御装置６３に接続されると共に、ロックイン増、福器６
４を介して測定信号の表示装置６６に接続されている。

マイクロ波発射器２には、帯域フィルタ６７が前置接続
されている。

マイクロ波発射器もしくはそのガン効果発振器の周波数
の制御並びに安定化は、次のような仕方で行われる。即
ち、シュタルク電圧発生器６１により、測定セル１１に
印加される周波数変調されたシュタルク電圧に対して移
相されている（好ましくは９０度移相されている）別の
シュタルク電圧を導出して基準セル４に印加する。

第５図には、シュタルク電圧による変調回転遷移（摂動
）におけるス啄りトルの強さが周波数の関数として示し
である。図から明らかなよう妬、零点通過７２が存在す
る。この零点通過は、本来の信号及び１８０度の位相差
を有するシュタルク成分の測定により発生するものであ
る。測定された吸収信号の零点通過は、基準セルにおい
て遷移もしくは調整並びに安定化と関連して利用される
。基準セル牛には、シュタルク電圧が印加される。この
シュタルク電圧は、基準信号７４の零点通過７３（第５
図においては、測定信号７１及び基準信号７４は区別を
明瞭にするためて垂直方向に遷移して示しである）は、
測定信号の遷移されていない吸収周波数と一致するよう
に選択される。この零点通過７３が利用されるのは、そ
の位置が、その領域における基準信号の急峻性に由シ信
号７４の最大値よシも明瞭に確認できるからである。こ
の校正後に、本来の測定において、測定された基準信号
の処理に際し・クリティの反転による零点通過が生ずる
。

第５図の具体的な実施例における対象は、Ｅ＝１８０Ｖ
／ｃＩｎの測定セル内知おけるシュタルク電界強度に起
因Ｌ　Ｖｏ＝　２８．９７　ＧＨｚ　における測定信号
７１の吸収周波数を有するフォルムアルデヒドであシ、
測定信号７１の最大値における基準信号７４の零点通過
は電界強度Ｅ＝１■ ６０−ンユで生ずるように設定されている。圧力は０．
０３ミｌＪパールで、測定は常温で行った。

上述の調整もしくは同調後に、本来の測定の実施に際し
てマイクロ波周波数が吸収周波数■０に対して変動する
と、その結果、検出器１９は、もはや基準信号７４の零
点通過を測定しなくなシ、基準信号の有限の正または負
の電圧を印加こ されることになり、そこで、−め電圧がマイクロ波発射
器２の制御もしくは調整に用いられる。

基準回路はまた、測定路と同様に、それ自体公知の周波
数選択性の謂わゆるロックイン増幅器を備えている。こ
の増幅器は、実質的に、クロックで制御される極性反転
整流器であり、その制御信号は、シュタルク交流電圧の
ための発振器から派生することができる。

上記増幅器は位相選択けである。９０度互い忙移相して
いる測定信号及び基準信号は、回路の測定及び基準分枝
路においてクロック時点の適当な位相位置により分離す
ることができる。

これは、検出器により・検出されて基準及び測定成分を
含んでいる信号を各分枝路において、制御電圧と同相関
係にある開用成分だけを整流し、他方、９０度移相して
いる成分を除去することにより達成される。

検出器からロックイン増幅器に印加される測定及び基準
信号の電子回路素子による位相偏移は、ディジタル移相
器により補償することができる。この目的で、例えばシ
ュタルク電圧の周波数を分周することにより発生される
発振器信号を、セット信号、例えばシュタルク交流電圧
に基づいて予め選択された２進値にセットされている計
数器に印加することができる。このセット後、２進値に
対応する時間毎に、出力・ぞルスが発生され、この出力
・ぐルスは公知の仕方で、セット信号の周波数を有する
所望の位相だけ偏移された対称波形に変換される。この
波形が上述の制御信号を形成する。

例えば１０ＭＨｚの水晶発振器の出力周波数を用い、「
２００」で固定的に分周することにより、移相は、それ
ぞれ１８ｇの２００の段階で行われる。この移相は、−
度だけ投入し、そして装置の再投入時には自動的に再現
可能である。

この移相は、コンピュータてよシ亘接的に制御すること
ができる。基準セルの基準信号から、周波数を決定する
バイアス電圧を求めて発振器に印加する。マイクロ波周
波数が吸収周波数から離間し、そのために、基準セル信
号の零点通過から有限の電圧が基準分枝路に発生した場
合には、制御回路６３は、対応の補正電圧を供給する。

測定信号は表示したり成るいはプロセスの制御に利用す
ることができる。

本来のスペクトル線の強さの測定は、吸収曲線の最大値
で行われ、その場合電力変動の影響を回避するために飽
和領域で実施される。この方法によれば、測定系の迅速
な応答時間が保証されるが、２０乃至６０ｍＷの出力を
有する相応に、出力の大きいマイクロ波発射器が必要と
なる０ 第７図は、第１図のシステムとは対照的に複数の互いに
直列に接続されると共に測定セル１１と直列に接続され
ている基準セル４．１乃至４゜Ｎを有する第１の複成分
システムを示す。基準セル４．１乃至生、Ｎは、導波管
切換器８１．１乃至８１、Ｎを介してそれぞれ整合され
ている発射器２、１乃至２．　Ｎと接続されてお）、該
発射器はスーｆツチ８２で制御可能であシ、他方シュタ
ルク電圧はスイッチ８３を介して対応の基準セル４゜１
に印加することができる。測定は、先ず、対応の予め設
定されたシュタルク電圧をスイッチ８３を介して基準セ
ル４．１に印加し、スイッチ８２で発射器２．１を切換
して該発射器を導波管切換器８１，１を介して導波管系
と接続して測定を実施し、別の基準セルに収容されてい
るガス成分の測定を逐次実施するという仕方で行われる
０ 上述の実施例において切換後だその都度要求される発射
器の周波数同期が原因で生ずる遅れ時間は、第８図に示
す実施態様により回避することができる。この場合、２
つの発射器２．１及び２．２は直列に接続された基準セ
ル４．１．４．２と接続され、該基準セル４．１，４．
２には互いに移相されているシュタルク交流電圧が印加
される。他方、発射器は導波管切換器８１１及び８１．
２を介して交互に測定セル１１と接続可能である。この
測定セル１１には、２つの発射器の励起により過負荷が
加えられてはならない。発射器２．１及び２．２は、制
御回路６３．１及び６３゜２によりその周波数を制御さ
れる。この場合２つの発射器は連続的に動作し且つまた
連続的に微同調され、それにより、切換器８１．１及び
８１．２の切換と際して適切なマイクロ波周波数が直接
測定セル１１において利用可能になる。

基準セルはこの場合、被検純成分自体を含んでいてはな
らない。毒性の高い物質或いは爆発性の物質の測定にお
いては、別の化合物を用いることができる。このような
基準系接続の選択は、吸収線が測定成分の選択された回
転遷移の直ぐ近傍１で位置するように行われる。直流電
圧（単数または複数）及びそれに重畳してシュタルク交
流電圧を基準セル及び／または測定セルに印加すること
により基準セルのＳ字形曲線並びに吸収曲線は最大値の
周波数で再び零点通過が生ずるように互いに変位するこ
とができる。

実施例：Ｖ＝３５８２５．９５ＭＨｚＫおけルクロルシ
アンの測定 他の化合物の２つの近接する吸収曲線は次の通りである
。

低い周波数側で、ＣＨ３５ｉＨＤＦ：　Ｖ　＝　３５８
２５．５ＭＨｚ 低イ周波数側テ、ＣＨＤ２ＮＣ：　Ｖ　＝　３５８２７
゜４ＭＨｚ 測定成分ＣｌＣＮ及びメチルデューテロフルオウシ−）
　ｙ　（Ｍｅｔｈｙｌｄｅｕｔｅｒｏｆ　１ｕｏｒｓｉ
　ｆａｎ）もしくはジデューテロメチルリソシアニド（
Ｄｉｄｅｕｔｅｒｏｍｅｔｈｙｌ　１ｓｏｃｙａｎｉｄ
）が測定ガス中に同時に存在することを推定することが
でき、−’ｆニーの限りＫおい−ｃＶ　（ＣＩＣＮ）＝
３５８２５．９５ＭＨｚ　は定量測定に適していると言
える。他方、部分的（て重水素化された化合物の吸収曲
線は互いだ非常に接近しておシ、従って、僅がなＭｖｖ
電圧の印加で適切な特性曲線が得られる。

発明の効果 本発明は従来技術の欠点を除去し、マイクロ波発射器の
制御を安価な構成で可能ならしめる方法及び装置を実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による装置の原理的な全体的機械的配
列を略示する図、第２図は、測定セルに測定ガスを供給
するための弁装置を示す図、第３図は、圧力及び温度制
御を図解するための図、第４図は、装置全体の構成を略
示するブロックダイヤグラムを示す図、第５図は、マイ
クロ波周波数の制御もしくは調整を図解するための図、
第６図は、有利々実施態様による複成分システムをブロ
ックダイヤグラムで示す図、そして第７図は、別の実施
例による二成分システムをブロックダイヤグラムで示す
図である。 １・・・マイクロ波プロセス分析装置、２・・・マイク
ロ波発射器、３・・碍管、４・・・基準セル、６・・・
流入口、７・・・流出口、８・・・ワイントウ、１１・
・・測定セル、１２・・・ガス流入口、１３・・・湾曲
部、１４・・・シュタルク効果室、１６・・・シュタル
ク電圧印加部、１７・・・ガス流出口、３６・・・交差
弁、３７・・入口、３８・・出口、３９・・分校路、５
１・・・真空ポンプ、５２・・・毛細管部、５３・・ろ
過器、５＋・・・浸透容器、５６・・・加熱及び／また
は冷却系、５７・・圧力検出器、５８・・・圧力調整装
置、６１・・・シュタルク電圧発生器、６２・・・前置
増幅器、６３・・・制御装置、６４・帯域フィルタ、８
２．８３・・・スイッチ、８１・・・導波管切換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１つの周波数を有するマイクロ波を発生
   し、マイクロ波吸収によりガス状の媒体を分析するため
   の方法において、マイクロ波周波数を制御するために、
   マイクロ波周波数同調状態の際のシユタルク電圧を、該
   電圧の作用下で発生されて周波数に関し走査される基準
   信号の、偏移されない吸収線とシユタルク線との間のパ
   リテイ切換により惹起される零点通過が、前記ガス状の
   媒体の所期の吸収周波数と一致するように選定し、そし
   て前記基準信号に現れる零値からの偏差があると発生さ
   れるマイクロ波周波数を制御することを特徴とする分析
   方法。 ２、測定信号に対するシユタルク効果の作用時に、シユ
   タルク電圧が基準信号及び測定信号に対して位相変調さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の分析方法。 ３、変調が９０°の移相で行われる特許請求の範囲第２
   項記載の分析方法。 ４、高シユタルク電圧が、シユタルク容量と共に並列振
   動回路を形成するようにして変圧器の高圧巻線を形成す
   るインダクタンスにより生成される特許請求の範囲第１
   項乃至第３項の何れかに記載の分析方法。 ５、位相が変位している場合でも基準信号及び測定信号
   の共通の選出及び前段増幅を行う特許請求の範囲第１項
   乃至第４項の何れかに記載の分析方法。 ６、前段増幅が、臨界以下に減衰された受動ＬＣ高域通
   過を通る回路により行い、共鳴周波数に対する帯域通過
   特性を利用する特許請求の範囲第５項記載の分析方法。 ７、ロックイン増幅により、移相及び周波数選択性増幅
   を行う特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れかに記載
   の分析方法。 ８、マイクロ波吸収基準セルに電圧を発生するためにガ
   スを排出し、純ガス成分のための浸透系の温度を、前記
   基準セル内の圧力が一定に留まるように制御する特許請
   求の範囲第１項乃至第７項の何れかに記載の分析方法。 ９、ガスがセルから一定の流量で排出される特許請求の
   範囲第８項記載の分析方法。 １０、少なくとも１つのマイクロ波発射器と、少なくと
   も１つの測定セルと、少なくとも１つの検出器と、測定
   信号のための増幅及び表示装置と、マイクロ波発射器の
   ための制御装置並びにシユタルク電圧発生器とを備え、
   シユタルク効果を加えることによりマイクロ波吸収を用
   いてガス状の媒体を分析するための装置において、少な
   くとも１つの基準セル（４）を設け、該基準セルには、
   シユタルク電圧信号を印加し、該シユタルク電圧信号は
   、シフトされていない吸収線とシユタルク線との間にお
   ける極性の変化により惹起される基準セル信号（７４）
   の零点通過（７３）の周波数が、測定セル内のガス状媒
   体の被検成分の最大吸収周波数と一致するように調整さ
   れ、前記制御装置（６３）は前記零点通過（７３）から
   の基準信号（７４）の偏差を用いて前記マイクロ波発射
   器（２）の周波数を制御することを特徴とするガス状媒
   体の分析装置。 １１、少なくとも１つの基準セル及び測定セル（４、１
   １）を直列に配設し、前記２つのセル（４、１１）に対
   し１つの共通の検出器（１９）を設け、そして前記測定
   セル（１１）及び基準セル（４）に対するシユタルク電
   圧の位相差を発生するための移相器を設けた特許請求の
   範囲第１０項記載のガス状媒体の分析装置。 １２、共通の前置増幅器（６２）を設けた特許請求の範
   囲第１１項記載のガス状媒体の分析装置。 １３、前置増幅器を、共鳴周波数において帯域通過特性
   を有する臨界以下に減衰された受動高域通過回路として
   構成した特許請求の範囲第１２項記載のガス状媒体の分
   析装置。 １４、位相選択性帯域フィルタを設けた特許請求の範囲
   第１０項乃至第１４項の何れかに 記載のガス状媒体の分析装置。 １５、異なつた周波数の複数のマイクロ波発射器（２）
   を１つの測定セル（１１）に関連して設けた特許請求の
   範囲第１０項乃至第１１項記載のガス状媒体の分析装置
   。 １６、複数の基準セル（４）を１つの測定セル（１１）
   に対して相関して設けた特許請求の範囲第１５項記載の
   ガス状媒体の分析装置。 １７、基準セル（４）を直接に接続した特許請求の範囲
   第１６項記載のガス状媒体の分析装置。 １８、基準セル（４）及び測定セルを互いに並列に接続
   した特許請求の範囲第１６項記載のガス状媒体の分析装
   置。 １９、マイクロ波発射器（単数または複数）（２）がそ
   れぞれガン効果発振器を備えている特許請求の範囲第１
   ０項乃至第１８項の何れかに記載のガス状媒体の分析装
   置。 ２０、基準セル（４）をその流入口を介して、純ガス成
   分のための浸透系（５４）と接続し、該浸透系（５４）
   に温度制御装置（５６）を設け、前記基準セル（４）に
   圧力検出器（５７）を設け、該圧力検出器を、圧力制御
   装置（５８）を介して前記浸透系（５４）のための温度
   制御装置（５６）に接続した特許請求の範囲第１０項乃
   至第１９項の何れかに記載のガス状媒体の分析装置。 ２１、基準セル（４）の流出部（７）に流量安定化のた
   めの毛細管部（５２）を後置して配設した特許請求の範
   囲第２０項記載のガス状媒体の分析装置。 ２２、流出部（２７）及び基準セル（４）に、ろ過器（
   ５４）を後置配設した特許請求の範囲第２０項または第
   ２１項記載のガス状媒体の分析装置。 ２３、基準及び測定セル（４、１１）が１つの共通の恒
   温設定部（４１）を備えている特許請求の範囲第２０項
   乃至第２１項の何れかに記載のガス状媒体の分析装置。