JPWO2009128138A1 - 校正用ガスセルを搭載したガス分析装置 - Google Patents

Abstract

試料気体中の測定対象成分により吸収される特定波長のレーザ光を発生するレーザ光源、レーザ光源の駆動を制御するレーザ光源駆動制御装置、レーザ光を受光する位置に配置された光検出器、レーザ光源から光検出器に至るレーザ光の光路上に配置された試料気体の計測用ガスセル、及び光検出器の検出信号に基づいて試料気体中の測定対象成分濃度を算出する演算装置を備えたレーザ吸収分光測定のための分析装置である。この分析装置は、校正用ガスが封入された少なくとも１つの校正用ガスセルと、校正用ガスセルのうちの１つをレーザ光の光路上に着脱可能に配置することのできる校正用ガスセル装着機構をさらに備えている。

Description

本発明はレーザ吸収分光技術を使ったガス分析装置に関する。

レーザ吸収分光を用いたガス計測を行う場合、基本的にはランバート・ベールの法則に従って、論理的に濃度を求めることが可能である。しかし、光学調整には限界があり、理論と完全に一致させるのは困難である。現実的には、ゼロガスや既知濃度のガスを使って、検量線を作成して、吸光度を濃度に換算するのが一般的である。

その際、計測用ガスセルに校正用ガスを導入して、その出力から感度校正を行っている。他の方法では、別の光学系、校正用ガスセル及び光検出器を常に設けておき、測定光としてのレーザ光の一部をハーフミラーで分離して取り出して校正用ガスセルに導くことによって校正値をモニタする機能をもたせている（特許文献１参照。）。
特開２００５−１０６５４６号公報

計測用ガスセルを用いた校正を行う場合、校正を行う度に計測用ガスセルに校正用のガスを導入する必要がある。そのためには特別なガス配管及び切替えバルブ等の流路構成をもつ必要がある。さらに校正用のガスも保持しなければならない。そのような装置構成は複雑化し、かつ大型化する。また、校正用ガスが計測用ガスセルのための配管内、バルブ又は計測用ガスセル自体にも吸着し、又は停留することもあるため、測定精度上にも問題がある。

校正用ガスセルを常に備えた分析装置は、常に校正値をモニタリングできるという利点をもつ。しかし、ハーフミラーによって計測用ガスセルに利用できるレーザ光の光量が弱くなるので、計測用光検出器でのＳ／Ｎ（信号対ノイズ）比が低下する。さらに計測用ガスセルを透過した光を検出する計測用光検出器のほかにモニタ用光検出器をもつため、そのことが両光検出器の間の感度及びリニアリティなどの特性を調整する必要を増やし、装置の複雑化も招く。

本発明は、レーザ吸収分光測定のための分析装置において、計測用ガスセルに校正用ガスを導入する必要をなくすとともに、光検出器を余分に設ける必要もなくすことを目的とするものである。

本発明では、これらの問題を解決するために、必要なときにだけ、光路上に校正用ガスセルを挿入できるようにした。

すなわち、本発明の分析装置は、試料気体中の測定対象成分により吸収される特定波長の測定光としてのレーザ光を発生するレーザ光源と、レーザ光源の駆動を制御するレーザ光源駆動制御装置と、レーザ光を受光する位置に配置された光検出器と、レーザ光源から光検出器に至るレーザ光の光路上に配置された試料気体の計測用ガスセルと、校正用ガスが封入された少なくとも１つの校正用ガスセルと、校正用ガスセルのうちの１つをレーザ光の光路上に着脱可能に配置することのできる校正用ガスセル装着機構と、光検出器の検出信号に基づいて試料気体中の測定対象成分濃度を算出する演算装置と、を備えている。

以下の説明において、波長を具体的に示すときに波長に替えて波数を用いる。波数は波長に対応しているので、本発明では「波長」は「波数」を含む概念として使用している。

校正用ガスセルを別にもつことで、計測用ガスセルにガスを導入することも、校正用のガスボンベをもつことも必要がなくなるので、校正作業が簡素化し装置構成が複雑化しない。

また、ガス計測に使用する光路上に校正用ガスセルを着脱可能に挿入するため、光学系に新たな部品を追加する必要がない。またハーフミラーによって計測用のレーザ光を分離することもないので、レーザ光の光量を維持することができる。さらに、計測用の光検出器を用いて校正を行うので精度の高い校正を実現することができる。

校正用ガスセルは、ガス種、濃度、圧力などのパラメータを変えることで様々が仕様のものを作製可能で、より高度な校正を実現できる手段となる。

レーザ光源としては単一波長の光のみを発生するレーザダイオードとすることもできるが、測定対象を広げたり、分析対象に汎用性をもたせたり、あるいはＳ／Ｎ比を向上させるための手段として、波長変更可能なレーザ光源を使用することができる。レーザ光源には発振スペクトル線幅が細いＤＦＢレーザ（Distributed FeedBack Laser：分布帰還型レーザ）ダイオードを使用することが一般的であるが、同様のスペックを達成できるレーザ光源であればその種類は問わない。波長変更可能なレーザ光源を使用した場合は、レーザ光源駆動制御装置は測定対象成分測定時には特定波長のレーザ光を発生するようにレーザ光源の駆動を制御する。

波長可変レーザ光源では駆動電流やレーザ本体の温度といったパラメータを制御することにより発生するレーザ光の波長を調節することができる。そのため、レーザ光源駆動制御装置は発生するレーザ光の波長とパラメータとの関係を示す波長変動データを保持する波長変動データ保持部を備えていることが好ましく、測定対象成分測定時にはレーザ光源駆動制御装置は保持している波長変動データに基づいてレーザ光源が特定波長のレーザ光を発生するようにレーザ光源の駆動を制御する。

波長可変レーザ光源の一例として、レーザ本体の温度を調節する温度調節機構を備えてレーザ本体の温度により発生レーザ波長を変化させうるものを使用することができる。その場合、レーザ光源駆動制御装置はレーザ光源を駆動するためのレーザ本体への一定の基準電流と、レーザ本体の温度を調節するための温度調節機構への温度制御用電流とを供給するように制御されるのが好ましい。波長可変レーザ光源からの発生レーザ波長を固定するときはレーザ本体の温度が一定になるように温度調節機構への電流供給が制御され、発生レーザ波長を変化させるときはレーザ本体の温度が変化するように温度調節機構への電流供給が制御される。

波長可変レーザ光源を使用して特定波長のレーザ光を発生させる場合、レーザ光源の駆動条件を正確に設定する必要があるので、駆動条件設定の基になる波長変動データを必要に応じて、又は任意の時に校正できるようになっていることが好ましい。分光器を使用すれば出力波長を正確に調整することができるが、本発明では分光器を使用しないでレーザ波長を正確に設定できるようにする。そのために、基準となるピーク波長を用いてレーザ本体温度などのパラメータと発生レーザ波長との関係から波長変動データを校正する。

ここで、本発明の好ましい一形態として、校正用ガスセルとして既知の吸収ピーク波長をもつガスが封入された波長校正用ガスセルを含む。その場合、レーザ光源駆動制御装置は波長校正用ガスセルが光路に装着されたときの吸収ピークの波長を基にして波長変動データを校正する波長変動データ校正部を備えていることが好ましい。

波長校正では複数の吸収ピークの波長を使用することにより、より精密に校正することができるようになる。

そのような複数の吸収ピークは１つの波長校正用ガスセルから発生するものを使用してもよい。波長校正に使用する吸収ピークは他の吸収ピークに比べて強度が大きく急峻なものがよい。１つの波長校正用ガスセルから発生する吸収ピークにそのような適当なものが複数含まれていれば、それらを使用することができる。

しかし、１つの波長校正用ガスセルから発生する適当な吸収ピークが１つである場合は、異なるガスが封入された複数の波長校正用ガスセルを使うのが好ましい。その場合、例えば、そのような波長校正用ガスセルとして、測定対象成分を測定するための特定波長よりも長波長側の吸収ピーク波長をもつガスが封入された第１の波長校正用ガスセルと、特定波長よりも短波長側の吸収ピーク波長をもつガスが封入された第２の波長校正用ガスセルを含むものとするのが好ましい。

波長校正を行うことによる他の利点は、干渉の影響を最小限にとどめるような最適な波長のレーザ光が発生するようにレーザ装置を駆動できることである。

他の１つの校正は検量線データを校正する感度校正である。そのため、校正用ガスセルとして互いに異なる既知濃度の測定対象成分が封入された少なくとも２個の感度校正用ガスセルを含む。この場合、演算装置は測定対象成分濃度を算出するための検量線データを保持する検量線データ保持部と、感度校正用ガスセルがレーザ光の光路に装着されたときの吸光度により検量線データ保持部の検量線データを校正する検量線データ校正部を備えている。

感度校正用ガスセルを使用する他の利点は、低濃度試料測定時のＳ／Ｎ比の改良を挙げることができる。吸光度を測定する場合、試料気体中の測定対象成分の濃度が低下してくるにしたがい、バックグラウンドとの区別が不明瞭になり、装置の不安定性などを理由にレーザ光源の波長ドリフトなどが起こると正しい吸収ピークを見つけ難くなり、Ｓ／Ｎ比が低下して測定精度が低下してくる。そこで、好ましい形態として、感度校正用ガスセルは試料気体測定時にもレーザ光の光路上に配置されるものとする。その場合、演算装置は光検出器から求められる吸光度から試料気体測定時にレーザ光の光路上に配置された感度校正用ガスセルによる吸光度を引く吸光度修正部を備える。例えば、感度校正用ガスセルとして測定対象成分を１ｐｐｍの濃度で封入されたものをレーザ光の光路上に配置して試料気体の測定を行うと、仮に試料気体の測定対象成分濃度が０に近づいていっても光検出器は常に濃度１ｐｐｍ以上の測定対象成分を透過したレーザ光を検出することになり、バックグラウンドに対してピーク位置が明瞭となり、Ｓ／Ｎ比の低下を抑えることができるようになる。

本発明を用いることで、レーザ吸収分光分析において、必要に応じて複数のガス吸収線を用いた波長校正、干渉ガスの影響を少なくするような測定波長の正確な設定、又は検量線データの校正ができるなど、多様な校正ができるようになり、より精度の高いレーザ吸収分光によるガス計測が可能になる。

一実施例を概略的に示すブロック図である。

同実施例における校正用ガスセル装着機構の付近を詳細に示した平面図である。

校正用ガスセル装着機構としての支持機構を示す正面図である。

複数の校正用ガスセルを備えている校正用ガスセル装着機構の一例を模式的に示す概略構成図である。

複数の校正用ガスセルを備えている校正用ガスセル装着機構の他の例を模式的に示す概略構成図である。

波長校正を可能にする制御部を示すブロック図である。

ＣＨ₄が封入された波長校正用ガスセルによる吸収スペクトルを示すグラフである。

Ｈ₂Ｏが封入された波長校正用ガスセルによる吸収スペクトルを示すグラフである。

校正された波長変動データを示すグラフである。

ＣＯの吸収スペクトルを示すグラフである。

感度校正を可能にする演算装置を示すブロック図である。

検量線データの校正を示すグラフである。

感度を高める測定方法を示すグラフである。

符号の説明

２ レーザ光源
３ 温度調節機構
６ 制御部
４ レーザ駆動回路
８ 光検出器
１０ レーザ光の光路
１２ 試料気体計測用ガスセル
１４，１４ａ〜１４ｄ 校正用ガスセル
１６ 演算装置
２２ 校正用ガスセル装着機構の支持機構
２３ セルホルダ
１５ 貫通穴
３０ 波長変動データ保持部
３２ 波長変動データ校正部
４０ 検量線データ保持部
４２ 検量線データ校正部
４４ 吸光度集西部

図１は一実施例の分析装置を概略的に表したものである。試料気体中の測定対象成分により吸収される特定波長の測定光としてのレーザ光を発生するレーザ光源２は、この実施例では波長変更可能なＤＦＢレーザダイオードである。波長変更可能なレーザ光源-の種類は特に限定されるものではない。レーザ光源２はレーザ本体の温度を調節するためにペルチェ素子からなる温度調節機構３を内蔵している。

レーザ光源２の駆動を制御するレーザ光源駆動制御装置として、レーザ駆動回路４と演算処理回路又は専用コンピュータ又は汎用のパーソナルコンピュータにてなる制御部６を備えている。レーザ駆動回路４は制御部６からの制御信号によりレーザ光源２を駆動する駆動電流として一定の基準電流Ｉｏを供給する。制御部６はさらにレーザ光源２から発生するレーザ光の波長を調節するために温度調節機構３のペルチェ素子に対し温度制御用の電流Ｉｔを供給する。

レーザ光源２から発生するレーザ光の波長は試料気体中の測定対象成分濃度を測定するときは吸光度を測定しようとする特定波長になるように、あるいは特定波長を挟むように波長が走査されるように温度制御用電流Ｉｔが制御される。そのときレーザ本体の温度は特定波長に対応した一定温度に調節される。試料気体又は校正用ガスセル中のガスの吸収スペクトルを測定するときはレーザ光源２から発生するレーザ光の波長を走査させる。そのために、レーザ本体の温度が変化していくように制御部６により温度制御用電流Ｉｔが制御される。

レーザ光源２から発生する測定用レーザ光を受光する位置には光検出器８が配置されている。光検出器８はフォトダイオード又は光電子増倍管である。

レーザ光源２から光検出器８に至る測定用レーザ光の光路１０上には試料気体計測用ガスセル１２が配置されている。計測用ガスセル１２はフローセルであり、試料気体が流される。

この分析装置は校正用ガスが封入された少なくとも１つの校正用ガスセル１４を備えている。校正用ガスセル１４の種類としては波長校正用ガスセルと感度校正用ガスセルがある。そして、校正用ガスセルのうちの１つを光路１０上に着脱可能に配置することのできる校正用ガスセル装着機構（図１では図示を省略している。）が設けられている。

光検出器８の検出信号は演算処理回路、専用コンピュータ又は汎用のパーソナルコンピュータにてなる演算装置１６に出力される。演算装置１６は光検出器８の検出信号に基づいて試料気体中の測定対象成分濃度を算出するプログラムを備えている。

制御部６と演算装置１６は１つの装置により実現してもよく、別の装置により実現してもよい。

レーザ光源２から発生するレーザ光の波長を校正する際には光検出器８の検出信号は制御部６にも出力される。

図２Ａは校正用ガスセル装着機構の付近を詳細に示した平面図である。計測用ガスセル１２から出たレーザ光を光検出器８に導くために、レーザ光の光路１０が折返しミラー１８で方向が変えられ、集光ミラー２０で集光されて光検出器８へ導かれる。レーザ光はレーザ光源２から出て計測用ガスセル１２に入射させる光学系により平行光とされてセル１２に導入される。セル１２を出たレーザ光は平行光の状態を保ったまま折返しミラー１８から集光ミラー２０まで導かれ、集光ミラー２０で光検出器であるフォトダイオード８上に集光される。レーザ光の光路１０上には校正用ガスセル１４が着脱可能に装着できるようになっている。この例では折返しミラー１８と集光ミラー２０の間の光路上に校正用ガスセル１４が配置できるようになっている。校正用ガスセル１４の挿入によってレーザ光にケラレが発生したり、光検出器８上の集光位置のズレが起こらない、またはズレがあっても光検出器８の出力が一定、あるいは補正が可能な状態になるよう設計されている。計測用ガスセル１２と校正用ガスセル１４が配置されている光路では、ガスセル１２，１４の窓板が平行になることで干渉が起こるのを避けるために、窓板にはウェッジが付いている。

校正用ガスセル装着機構としての支持機構２２は、図２Ｂに正面図が示されているように、校正用ガスセル１４を上方から嵌め込んで装着できるように上部に開口した部分をもち、その開口部にセル１４を装着すると光路１０がガスセル１４の中心部を透過するように位置決めされるようになっている。

図３は複数の校正用ガスセル１４ａ〜１４ｄを備えている場合を模式的に示したものである。ガスセル１４ａ〜１４ｄはいずれかが選択されて支持機構２２に装着される。校正用ガスセルを使用しないときは、いずれのガスセル１４ａ〜１４ｄも支持機構２２に装着されない。

図４は校正用ガスセル装着機構の他の実施例を示したものである。セルホルダ２３はレーザ光の光軸１０と平行な回転軸２５により回転可能に支持されている。セルホルダ２３はその回転軸２５を円の中心とする円周上に１つの貫通穴１５と、複数個の校正用ガスセル１４ａ〜１４ｃが配置されている。セルホルダ２３を回転させることにより、貫通穴１５又はいずれかのガスセル１４ａ〜１４ｃを光軸１０上に配置することができる。通常の試料気体の測定時は貫通穴１５が光軸上にくるように位置決めし、波長校正もしくは感度校正を行うとき、又は低濃度試料を測定するときに所定のガスセル１４ａ〜１４ｃのいずれかを光路１０上に配置する。

次に、図５から図９により波長校正について説明する。波長校正を可能にするために、図５に示されるように、制御部６はレーザ光源２の駆動条件を規定するパラメータと発生するレーザ波長との関係を示す波長変動データを保持する波長変動データ保持部３０を備えている。この例では駆動条件を規定するパラメータはレーザ本体の温度、すなわちレーザ本体に内蔵された温度調節機構３のペルチェ素子へ流す電流値Ｉｔである。波長変動データはペルチェ素子へ流す電流値と発生するレーザ波長との関係を示すものとなる。制御部６はさらに、波長校正用ガスセルがレーザ光の光路１０に装着されたときの吸収ピークの波長を基にして波長変動データ保持部３０の波長変動データを校正する波長変動データ校正部３２を備えている。制御部６には、測定対象成分を測定するための波長を設定するための入力部３４も備えている。

いま、試料気体中の一酸化炭素（ＣＯ）を測定対象成分とし、波長校正用ガスセルとしてメタン（ＣＨ₄）が封入れたガスセルと水蒸気（Ｈ₂Ｏ）が封入れたガスセルを用いるものとして説明する。

測定対象成分測定時には制御部６は波長変動データ保持部３０に保持している波長変動データに基づいて、レーザ本体の温度がＣＯを測定するのに適した特定波長のレーザ光を発生する温度になるようにペルチェ素子へ流す電流値Ｉｔを制御する。レーザ駆動回路４からレーザ光源２に供給される駆動電流は、測定対象成分測定時も校正時も、常に一定の基準電流Ｉｏである。

波長校正を行うときは、計測用ガスセル１２には試料気体は流さないで計測用ガスセル１２中を窒素ガスなどの測定対象成分を含まないガスで置換しておく。校正用ガスセルとして、ＣＨ₄が封入された波長校正用ガスセルを光路１０上に配置し、制御部６から温度調節機構３のペルチェ素子へ流す電流値を制御してレーザ本体の温度を変化させていく。これにより、レーザ光源２から発生するレーザ光の波長が変化して波長走査がなされる。この波長走査により、図６に示される吸収スペクトルが得られる。ＣＨ₄は図６中に矢印で示されるように、４２９４ｃｍ^-1付近に突出した強い吸収線をもっている。その吸収線の詳細なピーク波長（波数）はよく知られている。制御部６の波長変動データ校正部３２はそのピーク波長とそのときのレーザ本体の温度、すなわち温度調節機構３のペルチェ素子へ流す電流値Ｉｔ₁を波長変動データとして取り込む。

次に校正用ガスセルとして、Ｈ₂Ｏが封入された波長校正用ガスセルを光路１０上に配置し、同様にして制御部６から温度調節機構３のペルチェ素子へ流す電流値を制御してレーザ本体の温度を変化させていく。これにより、レーザ光源２から発生するレーザ光の波長が変化して波長走査がなされ、この波長走査により、図７に示される吸収スペクトルが得られる。Ｈ₂Ｏは図７中に矢印で示されるように、４２７０^-1付近に突出した強い吸収線をもっている。その吸収線の詳細なピーク波長（波数）もよく知られている。制御部６の波長変動データ校正部３２はそのピーク波長とそのときのレーザ本体の温度、すなわち温度調節機構３のペルチェ素子へ流す電流値Ｉｔ₂を波長変動データとして取り込む。

このように２種類の校正用ガスセルによって２つの波長のレーザ光を発生するときの電流値Ｉｔ₁，Ｉｔ₂がパラメータとして得られる。波長変動データ校正部３２はその２つのパラメータにより波長変動データ保持部３０に保持されている波長変動データを校正する。校正された波長変動データを図示すると図８のようになる。もちろん、３つ以上のピーク波長を用いて波長校正を行ってもよい。

その校正された波長変動データに基づいて測定対象成分を測定するための波長（波数）を入力部３４から入力すると、その波長のレーザ光を発生するためのレーザ本体温度になるように制御部６により温度調節機構３のペルチェ素子へ流す電流値Ｉｔが制御される。

測定対象成分であるＣＯについて説明すると、ＣＯは図９に示されるように波数４２７０ｃｍ^-1から４３００ｃｍ^-1までに９本の特徴的な吸収線をもつ。いずれの吸収線でもＣＯガスの濃度は計測できるが、ＣＨ₄、Ｈ₂Ｏの吸収線もこの周波数近傍に多数存在するため、吸収線の干渉によるノイズが無視できず、干渉の影響の少ない吸収線をうまく選択する必要がある。そのような干渉の影響の少ない吸収線の波長（波数）を入力部３４から入力することにより、校正された波長変動データに基づいてレーザ光源２から発生するレーザ光の波長が制御部６により制御される。また、それらのＣＯの複数の吸収線のうちの何番目の吸収線を使って測定しているのかも正確に知ることが可能となる。このように、干渉の影響のあるガス種に対し、ＣＯの吸収線を使い分けることで、干渉の影響を最小限にとどめることが可能になる。

次に感度校正について図１０と図１１を参照して説明する。感度校正とは測定された吸光度を濃度値に変換するための検量線データを校正することである。感度校正時は、校正用ガスセルとして互いに異なる既知濃度の測定対象成分が封入された少なくとも２個の感度校正用ガスセルを用いる。演算装置１６は、図１０に示されるように、測定対象成分濃度を算出するための検量線データを保持する検量線データ保持部４０と、感度校正用ガスセルがレーザ光の光路１０に装着されたときの吸光度により検量線データ保持部４０の検量線データを校正する検量線データ校正部４２を備えている。

感度校正を行う際、レーザ光源２から発生するレーザ光の波長はその測定対象成分を測定するための特定波長に固定しておく。感度校正を行うときは、計測用ガスセル１２には試料気体は流さないで計測用ガスセル１２中を窒素ガスなどの測定対象成分を含まないガスで置換しておく。検量線データ保持部４０には、図１１にＡｏとして示される検量線データが保持されているとする。

感度校正用ガスセル１４として、測定対象成分のＣＯが既知の濃度Ｃ₁で封入された感
度校正用ガスセルを光路１０上に配置して吸光度Ａｂ₁を測定する。次に、感度校正用ガスセル１４としてＣＯが既知の濃度Ｃ₂で封入された感度校正用ガスセルを光路１０上に配置して吸光度Ａｂ₂を測定する。検量線データ校正部４２は得られた２つのＣＯ濃度Ｃ₁，Ｃ₂での吸光度Ａｂ₁，Ａｂ₂を用いて検量線データ保持部４０に保持されている検量線データを図１１中にＡ₁で示されるように校正する。もちろん、３つ以上の濃度の異なる感度校正用ガスセルを使用して感度校正を行ってもよいし、検量線が原点を通ることを仮定して１つ感度校正用ガスセルで感度校正してもよい。

試料気体のＣＯ濃度を測定するときは、感度校正用ガスセル１４を光路１０から除去し、計測用ガスセル１２に試料気体を流して、吸光度Ａｂを測定する。演算装置１６は測定された吸光度Ａｂに対して、校正された検量線データを適用して濃度を算出する。

感度校正用ガスセル１４を用いて低濃度の測定対象成分を測定する場合に、Ｓ／Ｎ比を向上させる形態を説明する。この場合は、試料気体測定時にもレーザ光の光路１０上に適当な既知濃度の測定対象成分が封入された感度校正用ガスセル１４が配置される。測定対象成分はこの場合はＣＯであり、その感度校正用ガスセルに封入されたＣＯ濃度は例えば１ｐｐｍであるとする。計測用ガスセル１２に試料気体を流さずに感度校正用ガスセル１４による吸光度測定値がＡｂｏであったとする。

感度校正用ガスセル１４を光路１０上に配置せずに計測用ガスセル１２に試料気体を流して吸光度を測定すると、試料気体中の測定対象成分濃度に対する吸光度測定値は図１２のＢｏで示されるように変化する。そのような測定方法によれば、測定対象成分濃度が吸光度Ａｂ₁をもつような０に近い低濃度の場合には、吸収ピークが小さくなり、バックグラウンドとの区別が不明瞭となり、波長ドリフトによって正確な濃度測定を行うことができなくなる。

それに対し、この形態により感度校正用ガスセル１４を光路１０上に配置して計測用ガスセル１２に試料気体を流して吸光度を測定すると、測定対象成分濃度が吸光度Ａｂ₁をもつような０に近い低濃度の場合であっても吸光度測定値としてはＡｂｏだけ加算された吸光度Ａｂ₁'として検出されるので、吸収ピークを見失うことなく、正しい濃度測定に十分なＳ／Ｎ比で測定を行うことができるようになる。

この場合、演算装置１６は、図１０に示されているように、吸光度修正部４４を備えている。吸光度修正部４４は光検出器８から求められる吸光度Ａｂ₁'から感度校正用ガスセルによる吸光度Ａｂｏを引く演算を行った後に検量線データに基づいて濃度を算出させる。

上の説明では、測定対象成分をＣＯとし、波長校正用ガスセルに封入するガスとしてＣＨ₄とＨ₂Ｏを取りあげているが、これは一例であって、本発明は他のガスにも適用できることはいうまでもない。

Claims (9)

1. 試料気体中の測定対象成分により吸収される特定波長の測定光としてのレーザ光を発生するレーザ光源と、
   前記レーザ光源の駆動を制御するレーザ光源駆動制御装置と、
   前記レーザ光を受光する位置に配置された光検出器と、
   前記レーザ光源から光検出器に至るレーザ光の光路上に配置された試料気体の計測用ガスセルと、
   校正用ガスが封入された少なくとも１つの校正用ガスセルと、
   前記校正用ガスセルのうちの１つを前記光路上に着脱可能に配置することのできる校正用ガスセル装着機構と、
   前記光検出器の検出信号に基づいて試料気体中の測定対象成分濃度を算出する演算装置と、
   を備えたレーザ吸収分光測定のための分析装置。
2. 前記レーザ光源は波長変更可能なレーザ光源であり、
   前記レーザ光源駆動制御装置は前記レーザ光源の駆動条件を規定するパラメータと発生するレーザ波長との関係を示す波長変動データを保持する波長変動データ保持部を備えており、
   測定対象成分測定時には前記レーザ光源駆動制御装置は保持している波長変動データに基づいて前記レーザ光源が特定波長のレーザ光を発生するように前記レーザ光源の駆動を制御するものである請求項１に記載の分析装置。
3. 前記波長変更可能なレーザ光源はレーザ本体の温度を調節する温度調節機構を備えてレーザ本体の温度により発生レーザ波長を変化させうるものであり、
   前記レーザ光源駆動制御装置はレーザ光源を駆動するためのレーザ本体への一定の基準電流と、レーザ本体の温度を調節するための前記温度調節機構への電流とを供給するものであり、
   前記波長変更可能なレーザ光源からの発生レーザ波長を固定するときはレーザ本体の温度が一定になるように前記温度調節機構への電流供給を制御し、発生レーザ波長を変化させるときはレーザ本体の温度が変化するように前記温度調節機構への電流供給を制御するものである請求項２に記載の分析装置。
4. 前記校正用ガスセルとして既知の吸収ピーク波長をもつガスが封入された波長校正用ガスセルを含み、
   前記レーザ光源駆動制御装置は前記波長校正用ガスセルが前記光路に装着されたときの吸収ピークの波長を基にして前記波長変動データ保持部の波長変動データを校正する波長変動データ校正部を備えている請求項３に記載の分析装置。
5. 前記波長校正用ガスセルとして前記特定波長よりも長波長側の吸収ピーク波長をもつガスが封入された第１の波長校正用ガスセルと、前記特定波長よりも短波長側の吸収ピーク波長をもつガスが封入された第２の波長校正用ガスセルを含む請求項４に記載の分析装置。
6. 前記校正用ガスセルとして互いに異なる既知濃度の測定対象成分が封入された少なくとも１個の感度校正用ガスセルを含み、
   前記演算装置は測定対象成分濃度を算出するための検量線データを保持する検量線データ保持部と、前記感度校正用ガスセルが前記光路に装着されたときの吸光度により前記検量線データ保持部の検量線データを校正する検量線データ校正部を備えている請求項１から４のいずれか一項に記載の分析装置。
7. 前記感度校正用ガスセルは試料気体測定時にもレーザ光の光路上に配置され、
   前記演算装置は光検出器から求められる吸光度から試料気体測定時にレーザ光の光路上に配置された感度校正用ガスセルによる吸光度を引く吸光度修正部を備えている請求項６に記載の分析装置。
8. 前記校正用ガスセル装着機構は校正用ガスセルを前記光路上に着脱可能に装着できる支持機構である請求項１から７のいずれか一項に記載の分析装置。
9. 前記校正用ガスセル装着機構は回転中心を中心とする円周上に貫通穴と複数個の校正用ガスセルが配置されたセルホルダーを備え、該ホルダーを回転させることにより前記光路上に貫通穴又はいずれかの校正用ガスセルを配置するものである請求項１から８のいずれか一項に記載の分析装置。