KR101719775B1 - 분광 분석에 적합한 측정 셀 - Google Patents

분광 분석에 적합한 측정 셀 Download PDF

Info

Publication number
KR101719775B1
KR101719775B1 KR1020127013636A KR20127013636A KR101719775B1 KR 101719775 B1 KR101719775 B1 KR 101719775B1 KR 1020127013636 A KR1020127013636 A KR 1020127013636A KR 20127013636 A KR20127013636 A KR 20127013636A KR 101719775 B1 KR101719775 B1 KR 101719775B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
measuring cell
light beam
reflecting surface
generating means
Prior art date
Application number
KR1020127013636A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120101415A (ko
Inventor
한스 마르틴
Original Assignee
센스에어 아베
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 센스에어 아베 filed Critical 센스에어 아베
Publication of KR20120101415A publication Critical patent/KR20120101415A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101719775B1 publication Critical patent/KR101719775B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/0303—Optical path conditioning in cuvettes, e.g. windows; adapted optical elements or systems; path modifying or adjustment
    • 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
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/031—Multipass arrangements
    • 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
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating 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
    • 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
    • G01N21/59—Transmissivity
    • G01N21/61—Non-dispersive gas analysers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/10—Mirrors with curved faces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 기체 샘플의 분광 분석에 적합한 측정 셀(1)을 포함하고, 이러한 측정 셀은 방출된 광빔이 측정 셀의 내측 캐비티에 마련된 다수의 반사 면(M1-M6)으로부터 수차례 반사되게 함으로써 적외선 광 발생 수단(4)으로부터 방출된 수렴 및/또는 발산하는 광빔이 적외선 광 수신 수단(5)을 향하여 조정되기에 적합하도록 형성되며, 따라서 측정 셀(1)의 내측 캐비티(1c)에, 적외선 광 발생 수단(4)으로부터 적외선 광 수신 수단(5)까지의 소정의 측정 거리("L")을 만들어낼 수 있다. 상기 측정 셀의 캐비티(1c)는 분광 분석적 흡수 측정의 대상인 기체 샘플("G")을 수용하도록 형성되고, 또한, 반사될 때 제1 초점("F")을 통하여 발산하는 광빔으로서 오목한 반사 면(M2) 형상인 제2 반사 면을 향하도록 하고, 제3(M3) 및 제4(M4, M5, M6) 반사 면을 통하여 광 수신 수단(5) 내에 또는 근처의 초점("F3")에 수렴되도록 하며, 소형의 측정 셀을 형성하기 위하여 적외선 광 발생 수단(4)으로부터의 광빔이 반사 면(M7)을 경유하여 수렴되어 제1 반사 면(M1)을 향하거나 반사되도록 형성된다.

Description

분광 분석에 적합한 측정 셀{A MEASURING CELL ADAPTED TO SPECTRAL ANALYSIS}
본 발명은 일반적으로 측정 셀에 관한 것이고, 특히 기체 샘플의 분광 분석(spectral analysis)에 적합한 측정 셀에 관한 것이다.
이와 관련된 유형의 측정 셀은, 적외선 광(IR light)과 같은 광을 발생시키는 광 발생 수단으로부터 적외선 광과 같은 광을 수신하는 광 수신 수단 방향으로 방출되는 광빔(light beams)을 조정하기에 적합하도록 설계되어진다.
본 발명이 비록 측정 셀의 일반적인 설계에 기반을 두고 제공되어지더라도, 이러한 측정 셀이 어떠한 전자기 방사에도 사용될 수 있으며, 그렇지만 이하의 상세한 설명은 적외선 광(적외선의 주파수 영역의 범위에 들어가는 광), 특히 시간에 대한 펄스 광빔을 제공하는 적외선의 이용에 중점을 두고 기술되어짐을 고려하여야만 한다.
여기서 제공되는, 광 발생 수단과 광 수신 수단 사이의 조정은, 본 발명의 여러 실시예에 따라, 측정 셀의 내측 캐비티(cavity)에 마련된 다수의 반사면 및/또는 단순화된 반사점, 그리고 방출된 광빔에 대한 수차례에 걸친 반사에 의해 구현되어진다.
광빔은 광선이 발산 또는 수렴되는 형태로 발생하므로, 광선에 할당된 중심 광선이 반사점에서 반사되는 것으로 간주되지만, 이러한 광빔은 형성된 반사면에서 반사가 일어나게 될 것이다.
캐비티에서 반사면을 대면하여 배치함과 더불어 반사면들의 형상을 평면이나 곡면으로 제작함으로써, 측정 셀의 내측 캐비티에서 소정의 측정 거리를 확보할 수 있고, 여기서 측정 거리의 길이는 기체 샘플 사이로 연장될 수 있어야 하고 측정 거리의 길이는 일반적으로 광 발생 수단부터 광 수신 수단까지 측정된다.
상기 측정 셀의 캐비티는 분광 분석적 흡수 측정을 위한 소정의 기체 샘플을 수용하기 적합하게 만들어지고, 이러한 분석은 특별하게 형성된 전자 장치, 알고리즘을 포함하는 연산 회로에 의하여 수행되는데, 다만, 그 구조는 이 기술 분야에서 숙련된 자에게 잘 알려져 있으므로 이하에서 상세하게 설명되지 않는다.
측정 셀의 내측 캐비티와 그것의 할당된 용량은, 측정 셀에 할당된 제1 부분(예를 들어, 바닥 부분)과, 측정 셀에 할당된 제2 부분(예를 들어, 상부)에 의하여 제한된다. 그리고, 캐비티에 수용된 교환 가능한 기체 샘플은 캐비티의 주입구와 배출구를 통해 주입되고 배출된다.
제1 부분 및/또는 제2 부분에는 광을 송신 및 수신하는데 필수적인 수단을 지지하기 위한 리세스(recess) 및/또는 시트(seat)가 마련되어야 한다.
그러한 맥락에서, 마련된 리세스는 광 발생 수단에 의해 생성된 광빔의 통로가 되고, 또한 측정 셀의 캐비티를 통한 경로가 되며, 광 수신 수단 방향으로 만들어진다.
마찬가지 맥락에서, 마련된 시트는 광 발생 수단 및/또는 광 수신수단을 측정 셀의 제1 및/또는 제2 부분에 고정시킬 수 있도록 만들어진다.
여기서, 광 발생 수단으로부터 방출되는 광빔의 방향은, 제1 반사 면에서 반사될 때 반사된 광이 제2 반사 면(여기서는 오목한 형상)을 향하도록, 제1 반사 면을 향하도록 한다.
발생된 광빔은 한편으로는 연속적으로 발생되는 광으로서 생성될 수 있으나, 본 발명은 우선적으로 짧은 펄스 적외선 광빔에 기인한 열 에너지의 감소 측면에서 시간에 대한 펄스 광빔의 특수한 적용예를 제공한다.
본 발명은 측정 셀의 외측 부피를 감소시키되, "측정 길이의 길이/측정 셀의 외측(내측) 부피"의 비율을 소정의 한계 내에서 유지하면서 비교적 긴 측정 길이를 제공할 수 있도록 한다.
위에서 언급된 기술적 분야와 특성과 관련된 방법들, 장치들 및 구조들은 복수의 상이한 실시예들에서 이전에 공지되었다.
본 발명이 관련된 배경 기술 및 기술 분야의 제 1 예로서, 소정의 기체 샘플의 분광 분석에 적합한 측정 셀이 언급될 수 있는데, 이 측정 셀은 적외선 광 발생 수단으로부터 방출되는 광빔이 측정 셀의 내측 캐비티에 형성된 다수의 반사 면 또는 반사 점으로부터 여러 번 반사되게 함으로써, 방출된 광빔이 적외선 광 수신 수단을 향하여 조정되도록 적절히 설계되며, 따라서 측정 셀의 내측 캐비티 내에서 적외선 광 발생 수단으로부터 적외선 광 수신 수단까지의 소정의 측정 거리의 길이를 만들어낼 수 있으며, 상기 측정 셀의 캐비티는 부속 회로, 저장 장치 및 필수 알고리즘을 가지는 연산 회로를 포함하는 전자 장치에서 분광 분석적 흡수 측정을 위한 기체 샘플을 수용하기에 적합하게 만들어진다.
측정 셀의 내측 캐비티와 그것의 부피는 측정 셀에 할당된 바닥 부분과 같은 제1 부분과, 측정 셀에 할당된 상부와 같은 제2 부분에 의하여 제한되고, 제1 부분 및/또는 제2 부분에는 리세스 및/또는 시트가 마련되어야 한다.
마련된 리세스는 광 발생 수단에 의해 생성된 광빔의 경로와 측정 셀을 통과하는 광빔의 경로가 되며, 결국 적외선 광 수신 수단을 향한 방향으로 할당될 수 있다.
마련된 시트는 적외선 광 발생 수단 및/또는 적외선 광 수신수단을 지지할 수 있도록 형성될 수 있다.
적외선 광 발생 수단으로부터 생성된 광빔은, 제1 반사 면에 의하여 오목한 모양의 제2 반사 면을 향하여 반사되도록 하기 위하여, 제1 반사 면을 향하도록 한다.
위에서 언급한 기술 분야에 적용되는 측정 셀과 관련하여, 제1 개별 유닛으로서 구성되고, 인쇄 배선을 가지는 카드에 붙일 수 있는 적외선 광 발생 수단과, 제2 개별 유닛으로서 구성되고, 인쇄 배선을 가지는 카드에 붙일 수 있는 적외선 광 수신 수단과 같은 개별 소자로서 이러한 측정 셀을 형성하는 것은 이미 알려져 있다. 이러한 두 개의 개별 유닛은 필수 전자 장치 및 연산회로와 더불어 인쇄 배선을 갖는 상기 카드와 전기적으로 상호 연결이 되도록 형성된다.
이러한 장치에 있어서, 적절한 측정 셀은 끝단에 관련된 경면(mirror face)을 가지는 튜브 형상의 제3 개별 유닛으로서 형성될 수 있고, 경면은 광 반사 수단으로부터 광빔을 반사시키도록 하고 그것의 할당된 길이 방향의 축에 의하여 튜브의 길이 방향의 축과 직각을 이루도록 형성된다.
광 발생 수단과 광 수신 수단을 지지하고, 인쇄 배선을 가지는 카드와 기계적 및 전기적으로 협력하도록 구성되는 개별 유닛을 형성하는 측정 셀을 설계하는 것 또한 이미 알려져 있다.
위에서 언급한 종래 기술의 예로서, 국제특허공보 WO97/18460-A1과 WO98/09152 A1의 내용이 더 언급될 수 있다.
본 발명과 관련된 내측 캐비티에서의 광 경로를 고려해 볼때, 종래 기술의 또 다른 예로서, 국제특허공보 WO2004/063725의 도면과 내용이 언급될 수 있는데, 실시예는 초점으로부터 발산하는 광빔이, 오목한 반사 면에 대해서 반사될 수 있도록 하기 위하여, 평평한 반사 면에 대하여 반사되어 오목한 반사 면에 비치고, 결국 발산하는 광빔의 초점의 측면을 향하는 적외선 광 수신 수단 또는 검출기를 향해 수렴하는 실시예가 설명된다.
관련 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 하나 이상의 주어진 기술적 해결과제들에 대한 해결책을 제공하기 위해 수행해야 하는 기술적 고려 사항들은, 일 측면으로는 수행되어야 할 수단 및/또는 수단의 시퀀스에 대한 필수적 이해이고, 다른 측면으로는 요구되는 수단의 필수적인 선택이며, 다음의 해결과제들은 본 발명의 주된 내용을 창출하는데 관련된다.
종래 기술을 고려하면, 위에서 설명된 것처럼, 인쇄 배선을 가지는 카드와 같은 캐리어(carrier)와 전기적 및 기계적으로 관련되는 수단을 가지고 기체 샘플의 분광 분석에 적합한 측정 셀로서, 상기 측정 셀은, 내측 캐비티에 할당된 다수의 반사 면(또는 반사 점)으로부터 방출된 광빔(light beams)의 수차례의 반사를 이용하여 광 발생 수단으로부터 광 수신 수단까지와 같은, 측정 셀의 내측 캐비티 내에서 소정의 광학 측정 거리를 생성하도록 함으로써, 광 발생 수단으로부터 방출되는 광빔을 광 수신 수단 방향으로 조정하기에 적합하도록 설계되고, 측정 셀의 캐비티는 분광 분석적 흡수 측정의 대상인 기체 샘플을 수용하도록 형성되며, 측정 셀의 내측 캐비티와 이의 부피는 측정 셀에 마련된 바닥 부분 형태인 제1 부분과, 측정 셀에 마련된 상부와 같은 제2 부분에 의하여 제한되며, 제1 부분 및/또는 제2 부분에는 리세스(recesses) 및/또는 시트(seats)가 마련되고, 마련된 리세스는 광 발생 수단에 의해 생성된 광빔의 경로가 되고, 마련된 시트는 광 발생 수단 및/또는 광 수신 수단을 전체 또는 부분적으로 지지할 수 있도록 형성되며, 광 발생 수단으로부터의 광빔은 제1 반사 면을 향하고 이로부터 반사되어 제1 오목 반사 면의 형상인 제2 반사 면을 향하며, 한정된 수의 반사 면과 반사 점을 가지는 측정 셀이 한정된 외측 치수 내에서 형성되면서도 전자 장치에서의 소정의 분광 분석적 계산에 있어서 신뢰성 있는 현재 측정값 설정을 위한 충분한 길이의 측정 거리를 제공하도록 하기 위하여 요구될 본 발명과 관련된 이점 및/또는 기술적 수단 및 고려 사항들의 중요 사항을 실현할 수 있는 기술적 해결과제로서 관찰되어야 한다.
제1 부분이 캐리어에 의해 지지되고, 광 발생 수단을 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 둘러싸도록 하기 위하여, 캐리어를 향하는 제1 면 내에 하나 또는 두 개의 리세스 또는 시트가 형성되도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
캐리어가 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 상기 광 발생 수단을 둘러싸도록 하기 위하여, 제1 부분을 향하는 제1 면내에 하나 또는 두 개의 리세스 또는 시트가 형성되도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
광을 반사하는 제1 반사 면은 광 발생 수단에 의하여 생성된 광이 측정 셀의 캐비티를 향하게 하고, 광 발생 수단에 할당된 제2 중심 평면 및 상기 수단에 할당된 길이 방향의 축과 이격된 제1 중심 평면에서 전달되도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제1 부분은, 캐리어와 제2 부분의 사이에, 캐리어, 제1 부분 및 제2 부분과 함께 제2 오목 반사 면 앞의 제1 반사 면을 형성하는 중간 방향의 일부분으로서 마련되도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제1 부분 또는 중간 방향의 일부분은, 캐리어를 향하고, 광 발생 수단의 절반, 또는 실질적으로 절반을 둘러싸도록 형성되며, 캐리어를 향하는 시트 또는 리세스를 가지도록 형성되기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제1 부분 또는 중간 방향의 일부분은, 개별 유닛과 인쇄 배선에 의한 카드와 관련된 전자 부품에 대한 보호 공간의 형성을 위하여, 캐리어를 향하는 공간을 형성하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제1 부분 또는 중간 방향의 일부분 내에 광 수신 수단이 전체적으로 또는 부분적으로 형성되도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제1 부분 또는 중간 방향의 일부분은 제2 부분 및 캐리어와 함께, 생성된 광빔이 반사 면을 경유하여, 광 수신 수단과 그것의 광 검출기를 향하여 수렴되도록 하기 위하여 공통의 제2 오목 반사 면을 형성하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제2 오목 반사 면은, 상기 광 발생 수단을 둘러싸고, 생성된 광빔을 기울어진 제1 반사 면에 집속시켜 제1 초점을 통하여 제1 오목 형상인 제2 반사 면을 향하여 수렴 및 반사되도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제2 반사 면으로부터 반사된 이러한 광빔이 수렴하여 평평한 반사 면의 형상인 제3 반사 면을 향하도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제3 반사 면으로부터 반사된 이러한 수렴하는 광빔이 실질적으로 평평한 반사 면으로 형성될 수 있는 제4 반사 면을 향하도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제4 반사 면으로부터 반사된 수렴하는 광빔이 다시 제2 반사 면으로 향하도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제2 반사 면으로부터 반사된 이러한 광빔이, 수렴하는 광빔으로서, 소정의 측정 거리의 제3 초점이 형성되는 상기 광 수신 수단의 옆 방향의 반사 면을 향하도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
광 발생 수단에서 생성된 광에 할당되는 이러한 광빔이, 광빔의 이동 또는 진행 방향에 놓이는 제1 평면 반사 면 앞을 향하는 광빔을 수렴시키는 반사 면으로부터 반사되도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제5 반사 면은 제2 반사 면으로부터 반사된 광빔이 광 수신 수단을 향하도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
측정 셀이 내측 캐비티를 가지고, 단면이 평행사변형(parallelogram)이거나 또는 직각 또는 적어도 실질적으로 직각을 가지고 단면이 직사각형 모양인 평행직육면체(parallelpiped)와 관련된 형상을 가지도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제2 반사 면은 캐비티에 부분적인 타원형의 만곡(curvature)을 가지도록 형성되고, 측정 셀의 외측 면으로부터 측정 셀의 캐비티의 굽은 벽 부분까지의 거리가 측정 셀의 상기 캐비티의 더 짧은 변(1A)을 따라 측정할 때 "0"부터 2-4:10으로 가변되도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제3 평면 반사 면이 측정 셀의 캐비티 또는 내측 형상의 더 긴 변에 관련되도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제4 반사 면이 측정 셀에 마련된 더 짧은 변의 25%에서 40%의 길이를 가지도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
상기 제4 반사 면이 상기 더 짧은 변에 대하여 사각을 가지도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제4 반사 면이 중심 광선의 입사각이 소정의 범위 내에 있는, 입사되는 적외선(IR) 광빔을 수신하도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
"측정 거리의 길이/측정 셀의 외측 부피"의 비율이 1:7 에서 1:60(mm-2), 예컨대 1:10 에서 1:30 사이, 가령 약 1:20(mm-2)의 비율이 되도록 측정 셀을 설계하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
제2 부분이 1에서 5밀리미터(mm), 예컨대 2에서 4밀리미터(mm)의 한정된 높이를 가지는 전체 캐비티를 수용하도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
측정 거리의 길이는 두 개에서 네 개의 초점을 수용하도록 적용되고, 예컨대, 약 100밀리미터(mm)의 측정 거리에서는 세 개의 초점을 수용하며, 두 개의 초점의 경우 더 짧은 측정 거리, 네 개의 초점의 경우 더 긴 측정 거리를 가지도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
캐비티가, 약 100밀리미터의 광 측정 거리를 위하여 외측 치수가 약 20×25×2-4밀리미터 또는 대략 그 정도이고 가소성 특성을 가지는 적어도 두 개의 조직화된 부분을 포함하도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
광 발생 수단이 적외선(IR) 영역 내의 주파수 범위를 가지도록 하기 위해 요구될 본 발명과 관련된 이점들 및/또는 기술적 수단들 및 고려 사항들의 중요 사항들을 이해할 수 있을 해결과제가 존재한다.
그러한 이유로, 본 발명은 도입으로써 제공된 공지의 기술로부터 시작하고, 인쇄 배선을 가지는 카드와 같은 캐리어(carrier)와 전기적 및 기계적으로 연관되는 수단을 가지고 기체 샘플의 분광 분석에 적합한 측정 셀에 기반하고, 측정 셀은 그것의 내측 캐비티에 할당된 다수의 반사 면(또는 반사 점)으로부터 방출된 광빔(light beams)의 수차례의 반사를 이용하여 광 발생 수단으로부터 광 수신 수단까지와 같은, 측정 셀의 내측 캐비티 내에서 소정의 광학 측정 거리를 생성하도록 함으로써, 광 발생 수단으로부터 방출되는 광빔을 광 수신 수단 방향으로 조정하기에 적합하도록 설계되고, 측정 셀의 캐비티는 분광 분석적 흡수 측정의 대상인 기체 샘플을 수용하도록 형성되며, 측정 셀의 내측 캐비티와 이의 부피는 측정 셀에 마련된 바닥 부분 형태인 제1 부분, 측정 셀에 마련된 상부와 같은 제2 부분에 의하여 제한되며, 제1 부분 및/또는 제2 부분에는 리세스(recesses) 및/또는 시트(seats)가 마련되고, 마련된 리세스는 광 발생 수단에 의해 생성된 광빔의 경로가 되고, 마련된 시트는 광 발생 수단 및/또는 광 수신 수단을 전체 또는 부분적으로 지지할 수 있도록 형성되며, 광 발생 수단으로부터의 광빔은 제1 반사 면을 향하고 이로부터 반사되어 제1 오목 반사 면의 형상인 제2 반사 면을 향하도록 적용될 수 있다.
위에서 언급된 하나 이상의 기술적 해결과제를 해결할 수 있기 위해, 본 발명은 공지의 기술이 제1 부분이 캐리어에 의해 지지되고, 상기 광 발생 수단을 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 둘러싸도록 하기 위하여, 캐리어를 향하는 제1 면 내에 하나 또는 두 개의 리세스 또는 시트가 형성되도록 보충되는 것을 나타낸다.
캐리어는 상기 광 발생 수단을 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 둘러싸도록 하기 위하여, 제1 부분을 향하는 제1 면 내에 하나 또는 두 개의 리세스 또는 시트가 형성되며, 광을 반사하는 제1 반사 면은 생성된 광을 상기 광 발생 수단에 할당된 제2 평면과 이격되어 있는 제1 위쪽 평면을 향하도록 한다.
또한, 제1 부분은, 캐리어와 제2 부분의 사이에, 캐리어, 제1 부분 및 제2 부분과 함께 제2 오목 반사 면 앞의 상기 제1 반사 면을 형성하는 중간 방향의 일부분으로서 마련된다.
제1 부분 또는 중간 방향의 일부분은, 광 발생 수단의 절반, 또는 실질적으로 절반을 둘러싸도록 형성되며, 캐리어를 향하는 시트 또는 리세스를 가진다.
제1 부분 또는 중간 방향의 일부분은, 전자 부품에 대한 보호 공간의 형성을 위하여, 캐리어를 향하는 공간을 형성하도록 한다.
또한, 제1 부분 또는 중간 방향의 일부분 내에 상기 광 수신 수단이 전체 또는 부분적으로 형성된다.
상기 제1 부분 또는 그것의 중간 방향의 일부분은 제2 부분 및 캐리어와 함께, 생성된 광빔이 반사 면과 초점을 경유하여, 광 수신 수단과 그것의 광 검출기를 향하여 수렴되도록 하기 위하여 공통의 제2 오목 반사 면을 형성한다.
제2 오목 반사 면은, 상기 광 발생 수단을 둘러싸고, 상기 오목 반사 면을 통하여 생성된 광빔을 기울어진 제1 반사 면에 집속시켜서 제1 초점을 통하여 제1 오목 형상인 제2 반사 면에 대하여 반사되도록 한다.
또한, 제2 반사 면으로부터 반사된 이러한 광빔은, 평평한 반사 면의 형상인 제3 반사 면을 향하고, 제3 반사 면으로부터 반사된 이러한 수렴하는 광빔은 평평한 반사 면으로 형성될 수 있는 제4 반사 면을 향하며, 제4 반사 면으로부터 반사된 발산하는 광빔은 다시 제2 반사 면으로 향하고, 제2 반사 면으로부터 반사된 수렴하는 광빔은 광 수신 수단을 향한다.
위에서 언급된 하나 이상의 기술적 해결과제를 해결할 수 있기 위해, 본 발명은 또한, 광 발생 수단에서 생성된 광에 할당된 광빔이 광빔의 이동 또는 진행 방향에 놓이는 제1 반사 면 앞의 반사 면으로부터 수렴하여 반사되는 것을 나타낸다.
본 발명의 본질적인 발상의 범위 내의 실시예에서 제안된 바와 같이, 제5 (제2) 반사 면은, 제4 반사 면으로부터 반사된 이러한 광빔이 광 수신 수단을 향하도록 한다.
또한, 측정 셀은 내측 캐비티를 가지고, 단면이 평행사변형(parallelogram)이거나 또는 직각 또는 적어도 실질적으로 직각을 가지고 단면이 직사각형 모양인 평행직육면체(parallelpiped)와 관련된 형상을 가지는 점을 나타낸다.
제2 반사 면은 캐비티에 부분적인 타원형(포물선의 또는 원기둥의)의 만곡(curvature)을 가지도록 형성되고, 측정 셀의 상기 캐비티의 더 짧은 변(1A)을 따라 측정할 때 측정 셀의 외측 면으로부터 측정 셀의 캐비티의 굽은 벽 부분까지의 거리가 "0"부터 2-4:10으로 가변된다.
제3 반사 면이 측정 셀의 캐비티 또는 내측 형상의 더 긴 변에 관련되어야 한다.
제4 반사 면이 측정 셀에 마련된 더 짧은 변의 25%에서 40%의 길이를 가지도록 한다.
제4 반사 면이 측정 셀에 마련된 더 짧은 변에 대하여 사각을 가지도록 한다.
제4 반사 면이 할당된 중심 광선의 입사각이 소정의 범위 내에 있는, 입사되는 광빔을 수신한다.
또한, 측정 셀은 "측정 거리의 길이/측정 셀의 외측 부피"의 비율이 1:7 에서 1:60(mm-2), 예컨대 1:10 에서 1:30 사이, 가령 약 1:20(mm-2)의 비율을 가질 수 있도록 설계됨을 나타낸다.
제2 부분이 캐비티를 수용하여야 하고, 여기에서 1에서 5밀리미터(mm), 예컨대 2에서 4밀리미터(mm)의 높이를 가진다.
측정 거리의 길이는 두 개에서 네 개의 초점을 수용하도록 형성될 수 있는데, 예컨대, 약 100밀리미터(mm)의 측정 거리에서는 세 개의 초점을 수용하고, 수단의 배치뿐만 아니라 반사 면의 위치 및/또는 형상의 변경에 따라 두 개의 초점의 경우 더 짧은 측정 거리를 가지고, 네 개의 초점의 경우 더 긴 측정 거리를 가진다.
상기 캐비티는 약 100밀리미터의 광 측정 거리를 위하여 약 20×25×2-4밀리미터 또는 대략 그 정도의 외측 치수를 가지고 가소성 특징을 가지는 적어도 두 개의 조직화된 부분을 가진다.
광 발생 수단은 적외선(IR) 영역 내의 주파수 범위를 가지도록 한다.
본 발명의 특징 및 특정의 중요한 특징으로서 가장 중요하게 고려될 수 있는 이점은 기체 샘플의 분광 분석에 적합한 측정 셀에 있어서, 이하의 청구항 1의 전제부에 따라, 제1 부분이 캐리어에 의해 지지되고, 광 발생 수단의 전체 또는 적어도 절반을 둘러싸도록 형성되고, 캐리어를 향하는 그것의 제1 면 내에 하나 또는 두 개의 리세스 또는 시트가 형성되는 것을 나타내기 위하여 필요 조건들이 창출되었다는 점이다.
캐리어에는 제1 부분을 향하는 제1 면 내에 상기 광 발생 수단을 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 둘러싸도록 하기 위하여 하나 또는 두 개의 리세스 또는 시트가 형성된다.
본 발명의 특징으로서 가장 중요하게 고려될 수 있는 것은 다음의 청구항 1의 특징부에 정의된다.
본 발명과 관련된 중요한 특징을 제공하는 제안된 실시예는 이제 첨부된 도면을 참조하여 일 예로서 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 전자 장치와 이의 연산 유닛에서 분광 분석적 평가를 하고 화면(도시하지 않음)에 표시하기 위하여, 선택된 스펙트럼 범위 내에서의 주파수 의존 광강도를 측정하기 위한 전자 장치를 도식적으로 도시하고, 본 발명의 특징에 따라 측정 셀 또는 기체 셀을 가지는 기체 센서의 개략적인 도면을 도시한다.
도 2는 본 발명의 특징에 따라, 인쇄 배선, 인쇄 기판 또는 인쇄 기판 어셈블리를 가지는 카드의 형상인 캐리어의 상부에 위치하고, 두 개의 부분을 가지는 측정 셀의 사시도를 도시한다.
도 3은 제1 오목한 반사 면으로서 형성된 제2 반사 면에 대하여 반사되도록 하는, 광 발생 수단으로부터 제1 반사 면을 향하는 광선 경로를 도시하기 위하여 상기 카드에 배치되는 측정 셀의 일부를 도시한 것이다.
도 4는 제2 반사 면, 또는 제1 오목한 반사 면으로부터 광 수신 수단을 향한 광선 경로를 도시하기 위하여 상기 카드에 배치되는 측정 셀의 일부를 도시한 것이다.
도 5는 측정 셀의 제2 부분 내에 리세스와 반사 면과, 제안된 중심 광선과 연관된 광 또는 광빔의 형태로 생성된 광의 광선 경로와 형성된 반사 면에 표시된 반사 점을 가지는 측정 셀의 구조를 나타낸 평면도를 도시한 것이다.
도 6은 도식적으로 형성된 인쇄 보드에 의해 받쳐지는 측정 셀의 측면도를 도시한 것이다.
도 7은 제1 및 제2 초점 형성을 위하여 발산 또는 수렴하는 광빔을 가지는, 도 5에 따른 측정 셀을 도시한 것이다.
도 8은 제2 초점으로부터 발산하고, 제3 초점을 향하여 수렴하는 광빔을 가지는, 도 5에 따른 측정 셀을 도시한 것이다.
본 발명과 관련된 중요한 특징들을 제공하고, 첨부된 도면들에서 도시되는 도면들에 의해 분명해지는 제안된 실시예의 후술하는 설명에서 지적되는 도입부로써, 본 발명의 기초적인 개념을 분명하게 할 목적으로 용어들 및 특정 용어를 선택했다.
그러나, 이와 관련하여 여기서 선택된 용어들은 여기서 이용되고 선택된 용어들로 유일하게 제한하고자 하는 것은 아님을 주목해야 하며, 이러한 방식으로 선택된 각각의 용어는 추가적으로 동일한 방식 또는 본질적으로 동일한 방식으로 기능하는 모든 기술적 균등물들을 포함할 수 있도록 해석되어 동일하거나 본질적으로 동일한 목적 및/또는 기술적 효과를 도출하도록 함을 이해해야 한다.
따라서, 첨부된 도 1부터 8과 관련하여, 이제 제안되고 더욱 상세하게 이하에서 설명되는 실시예들에 의해 구체화되는 본 발명과 연관된 중요한 특징들 및 본 발명에 대한 기초적인 필요 조건들이 도식적으로 그리고 상세하게 도시된다.
따라서, 도 1은 분광 분석 장치(11) 내에서의 주파수 의존 광강도를 측정하기 위하여 필요한, 연산 유닛 또는 연산 회로의 형태인 전자 장치(10)와, 측정 셀 또는 기체 셀(1)을 가지는 기체 센서 "A"의 개략적인 도면을 도시한다.
전자 장치(10)는 개구(6, 7)을 통과한 광빔 또는 광선의 주파수 의존 광강도를 측정하고, 광원(2a)으로부터의 주파수 의존 광강도의 결과를 비교하고, 발생된 차이에 따라, 측정 셀(1)의 캐비티(2)에 수용되어 있는 기체 또는 기체 혼합물을 분석하며, 관(1a, 1b)를 통과할 수 있는 기체 또는 기체 혼합물의 농도를 계산하도록 한다.
이러한 기체 센서 "A"의 주요한 구조는 이미 알려져 있으며, 따라서 상세하게 설명하지 않는다.
본 발명은 캐리어(13) 또는 인쇄 배선을 위한 카드(3)의 상부에 형성되되, 카드의 상면(3a)과 연관되는 두 개의 부분(11, 12)과, 카드의 상면(3a)에 개별 소자로서 설치되거나 카드(3) 및/또는 측정 셀(1)의 전부 또는 일부와, 그것의 제2 부분(12)에 형성되는 광 발생 수단(4)과 광 수신 수단(5)을 가지는, 도 2에 도시된 측정 셀(1)의 새로운 설계와 기본적으로 관련된다.
다음으로, 도 3 및 4는 제1 부분(11)이 제2 부분(12) 및 인쇄 기판 또는 인쇄 기판 어셈블리(3) 형태의 캐리어(13)와 연관되는, 측정 셀(1)의 설계의 측면도를 보다 상세하게 도시한다.
도 2 내지 도 8과 특히 관련하여, 본 발명이, 기체 샘플의 분광 분석에 적합하고, 인쇄 배선을 가지는 카드(3)와 같은 캐리어(13)와 연관되는 전기적(그리고 기계적) 수단(13a)을 가지는 측정 셀(1)과 관련됨을 나타낸다.
상기 측정 셀(1)은 광 발생 수단(4)으로부터 방출된 광빔이 광 수신 수단(5) 방향으로 향하도록 조정이 가능하도록 설계되는데, 이는 상기 방출된 광빔이 측정 셀(1)의 내측 캐비티(1c)에 마련된 다수의 반사 면(중심 광선의 간략화한 반사 점)에 대하여 여러 번 반사되도록 함으로써 가능하다.
여기서, 반사면은 부호 M1, M2, M3 등이 각각 제1, 제2, 제3 반사 면에 대하여 할당되고, 상기 제1, 제2, 제3 반사 면은 부호 M1a, M2a 등에 마련된 반사 점을 가진다.
이에 따라, 반사 면(반사 점을 가지는)은, 측정 셀의 내측 캐비티(1c) 내에서 소정의 광 측정 거리 "L", 예컨대 광 발생 수단(4)으로부터 광 수신 수단(5)까지의 거리를 생성할 수 있도록 한다.
상기 측정 셀(1)의 내측 캐비티(1c)는 분광 분석적 흡수 측정의 대상인 기체 샘플 "G"를 수용하도록 하고, 기체 샘플을 위한 주입구 및 배출구는 수단(4)의 바로 옆에 형성된 관에 의하여 형성될 수 있다.
측정 셀의 내측 캐비티(1c)와 그것의 용량은, 바닥 부분의 형태로 측정 셀에 마련된 제1 부분(11)과 그것의 다른 면(11b) 및 이와 연관되는 측정 셀에 마련된 상부와 같은 제2 부분(12)에 의하여 제한된다.
제1 부분(11) 및/또는 제2 부분(12)에는 리세스(14, 15) 및/또는 시트가 마련되는데, 마련된 리세스는 광 발생 수단(4)에 의해 생성된 광빔의 경로와 광 수신 수단(5)을 향하여 할당된 광빔의 경로에 적합하도록 연결된다.
마련된 시트는 개별 소자로서의 광 발생 수단(4) 및/또는 광 수신 수단(5)을 전체 또는 부분적으로 지지할 수 있도록 한다.
광 발생 수단(4)으로부터 방출되어 오목한 형상의 (제2) 반사 면(M7)을 경유한 광빔은, 제1 초점 "F1"을 경유하여 반사되어 제1 오목 반사 면의 형상인 제2 반사 면(M2)을 향하여 수렴되도록 하기 위하여, 제1 반사 면(M1)을 향하여 수렴 및/또는 맞추어진다(도 7 참조).
제1 부분(11)은 상기 캐리어(13)에 의해 지지되고, 전체적으로 또는 부분적으로 적어도 상기 광 발생 수단(4)을 둘러싸도록 하기 위하여, 캐리어(13)를 향하는 제1 면(11a) 내에 하나 또는 두 개의 리세스(14, 15) 또는 시트가 형성된다.
캐리어(13)에는, 전체적으로 또는 부분적으로 적어도 상기 광 발생 수단(4)을 둘러싸도록 하기 위하여, 제1 부분(11)을 향하는 제1 면(3a)내에 하나 또는 두 개의 리세스(16) 또는 시트가 형성된다.
도 3은 광을 반사하는 제1 반사 면(M1)이, 발생된 수렴하는 광이 상기 광 발생 수단(4)의 길이 방향(가로의)의 축(4')에 마련된 제2 평면 "P2"와 이격되어 있는 제1 평면 "P1"을 향하도록 평평하게 형성됨을 나타낸다.
캐리어(13)와 제2 부분(120)의 사이에, 제1 부분(11)이 중간 방향의 일부분(11')으로서 마련된다.
상기 일부분(11')은 캐리어(13), 제1 부분(11)과 제2 부분(12)과 함께, M7로 지정된 제2 오목 형상 반사 면에 앞서 상기 제1 평면 반사 면(M1)을 형성한다.
제1 부분(11) 또는 중간 방향의 일부분(11')은, 도 3에 따라, 캐리어(13)와 그것의 제1 면(3a)을 향하고, 광 발생 수단(40)의 절반, 또는 실질적으로 절반에 적용되는 시트 또는 리세스(14)를 가진다.
제1 부분(11) 또는 중간 방향의 일부분은, 캐리어(13)와 제1 부분(11)에 의해 보호되고, 부호 18에 지정된 전자 부품에 대한 공간의 형성을 위한 그것의 제1 면(3a)을 향한 공간(17)을 형성하기에 적합하다.
도 4를 참조하면, 제1 부분(11) 또는 중간 방향의 일부분 내에, 전기 커넥터(13a)를 통하여 인쇄 회로 카드에 속하는 전자 장치(18)와 조정되도록 하기 위하여, 상기 광 수신 수단(5)이 형성되는 것을 도시한다.
제2의 오목하게 구부러진 반사 면(M7)은 상기 오목한 반사 면(M7)을 통하여 상기 광 발생 수단을 둘러싸고, 제1 평면(P1)에서 제1 초점 "F1"을 통하여 제2(제1 오목 형상의) 반사 면(M2)에 대하여 반사되도록 하기 위하여, 생성된 광빔을 기울어진 제1 평면 반사 면(M1)에 집중되도록 한다.
다음으로, 도 5는 측정 셀(1)과 캐비티(1c)에서의 그것의 내부 구조를 보다 상세하게 도시하는데, 캐비티(1c)는 반사 면 또는 표시된 반사 점(M1a, M2a, M3a, M4a, M2b, M6), 이러한 반사 점이 사실상의 중심 광선의 충돌점임을 나타내는 초점 "F3"을 포함한다.
광 발생 수단(40으로부터 광 수신 수단(5)까지의, 소정의 중심 광선 경로를 도시하기 위하여, 반사 점(M1a-M6a)("F3") 사이에서의 중심 광선에 해당되는 하나의 선(L1, L2, L3, L4, L5)에 의하여 이러한 경로가 도 5에 도시되는데, 다만 적절한 광선 경로는, 도 7 및 8에 도시되고 설명되는 것보다 더 넓은, 예컨대 수렴 또는 발산과 같은 분산(dispersion)을 가진다는 것이 고려되어야 한다.
광 발생 수단(4)으로부터의 광빔은, L1과 같이, 제1 초점 "F1"을 통하여 제1 오목 반사 면의 형상인 제2 반사 면(M2) 및 그것의 반사 점(M2a)을 향하여 반사되도록 하기 위하여, 오목한 반사 면(M7)을 통하여 수렴되어 제1 평면 반사 면(M1)을 향하여 비춰진다.
제2 반사 면(M2)으로부터 반사된 광빔(L2)은 평면 반사 면의 형상인 제3 반사 면(M3)을 향하고, 제3 반사 면(M3)으로부터 반사된 광빔(L3)은 제4 반사 면(M4)을 향하는데, 제4 반사 면(M4)은 평면 형상이거나, 제4 반사 면 또는 그와 근접한 곳에 제2 초점 "F2"을 형성하기 위하여 오목하게 구부러진 형상이다.
도 8에 따라, 제4 반사 면(M4)으로부터 반사된 광빔(L4)은 다시 반사 점(M2b)으로서 도시된 제2 반사 면(M2)을 향하게 되고, 제2 반사 면(M2) 및 반사 점(M2b)로부터 반사된 광빔(L5)은 반사 면(M6)을 경유하여, 집중된 광빔(L6)으로서, 광 수신 수단에 제3 초점 "F3"이 위치하도록 광 수신 수단(5)으로 향한다.
광 발생 수단(4)에서 생성된 광에 따른 광빔은 반사 면(M7)으로부터 반사되어 바로 앞의 제1 반사 면(M1)이 광빔의 진행 방향에 놓이도록 한다.
제2 반사 면(M2)의 제5 반사 점(M2b)은 반사 면(M4)에 의해 반사되어 수렴된 광빔(L5)이 제3 초점 "F3"을 형성하기 위하여, 기울어진 반사 면(M6)을 경유하여 광 수신 수단(5)으로 향하도록 한다.
측정 셀(1)은 내측 캐비티(1c)를 가지고, 단면이 평행사변형(parallelogram)이거나 또는 예컨대직각 또는 적어도 실질적으로 직각을 가지고 단면이 직사각형 모양인, 평행직육면체(parallelpiped)와 관련된 형상을 가진다.
제1 반사 면(M1)에 대한 광빔(M7)의 입사각은, 중심 광선 "L7"에 관하여 말하면, 15°보다 작게, 예컨대 5°에서 10° 사이에서 선택된다.
제2 반사 면(M2)은 캐비티(1c) 내에 부분적인 타원형 만곡(curvature)(1d')과 같이 곡면으로 형성되고, 측정 셀(1)의 외측 면(1A)으로부터 측정 셀의 캐비티의 굽은 벽 부분(1d)까지의 거리가 측정 셀(1)의 더 짧은 변(1A)을 따라 "0"에서 "2-4" : 10로 가변되도록 맞추어진다.
제3 반사 면(M3)은 측정 셀(1)의 캐비티(1c)의 내부 모양의 더 긴 변(1B)에 관련되고, 여기서는 평평한 형상이지만, 구부러지게 형성될 수도 있다.
제4 반사 면(M4)은 측정 셀에 마련된 더 짧은 변(1C)의 25에서 40%의 길이를 가지도록 형성될 수 있고, 광 펄스가 제3 초점 "F3"으로서의 검출기(5)에 집중될 수 있도록 소정의 각도를 가질 수 있다.
제 4 반사 면(M4)은 더 짧은 변(1C)의 각도가 10°에서 20°, 예컨대 15°가 되도록 맞추어질 수 있다. 여기서, 변(1A)와 변(1C)은 서로 평행이다.
또한 제4 반사 면(M4)은 입사각이 15°에서 30°, 예컨대 약 20°인 입사 광빔(L3)을 수신하기에 적합하다.
상기 캐비티(1c)는 가소성 특성을 가지는 적어도 두 개의 조직화된 부분(11, 12)을 포함하고, 바람직한 실시예에 있어서는, 광 측정 거리가 약 100밀리미가 되도록 하기 위하여 20×25×2-6 밀리미터(mm)의 실질적인 외측 치수를 가진다.
캐비티(1c)는 주로 제2 부분(12) 내에 설치되고, 11b로 지정된 제1 부분의 다른 면인 제1 부분(11)의 상부 평면과 연결하기 위하여 일면(12a)은 개방된다.
또한, 광 발생 수단(4)은 적외선(IR) 범위 내의 주파수 또는 주파수 범위를 가지도록 설정되는 것이 제안된다.
여기서, 반사면(M7)은 초점의 또는 초점 바로 옆을 향하는 광원(4)의 광점에 대한 회전 타원체 또는 회전 포물 반사 면의 일부로서의 형상을 가진다.
수신 및/또는 반사된 광빔의 필요조건에 따라 반사 면이 평평하거나 구부러지도록 형성되는 가능성은 본 발명의 범위 내에 있다.
도 3, 4 및 5를 참조하면, 수단(4)에 의하여 생성된 광빔은 반사 점(M2a)를 경유하여 반사 면(M3)과 반사 면(M4)을 향하여 수렴되도록 하기 위하여, 반사 면(M7)에 의하여 제1 초점 "F1"을 향하여 수렴되고, 반사 면(M2)를 향하여 발산되며, 이후 반사 면(M2)과 그것의 제2 반사 점(M2b)으로 향하는 발산하는 광빔을 형성하기 위하여 제2 초점 "F2"을 형성하고, 그로부터 검출기(5)에 제3 초점 "F3"이 형성되도록 반사 면(M6)을 향하는 수렴된 광빔을 형성한다.
본 발명은 이용되는 반사 면의 다른 형상을 제공하는데, 광빔을 검출기(5)에 또는 그 근처에 위치하는 초점 "F3"쪽으로 모으기 위하여, 반사 면(M7, M2)은 볼록해야 하고, 다른 면은 평면 또는 곡면의 형상일 수 있다.
또한, 측정 셀의 설계는, "측정 거리의 길이/측정 셀의 외측(내측) 부피"의 비율이 1:7 에서 1:60(mm-2), 예컨대 1:10 에서 1:30 사이, 말하자면 약 1:20(mm-2)의 비율을 가지도록 한다.
제2 부분(12)은 캐비티(1c)를 포함해야 하고, 1에서 5밀리미터(mm), 예컨대 2에서 4밀리미터(mm)의 높이를 가져야 한다.
측정 거리의 길이는 두 개 또는 네 개의 초점을 수용하는데, 예컨대, 약 100밀리미터(mm)의 측정 거리에는 세 개의 초점을 수용할 수 있고, 두 개의 초점은 더 짧은 측정 거리를 갖고, 네 개의 초점은 더 긴 측정 거리를 갖는다.
본 발명은 위에서 일예로 주어진 실시예에 제한되지 않는 것이 당연하고, 다만 이후의 청구항에서 보여지는, 본 발명에 따른 일반적인 방안 범위 내에서의 변경이 가해질 수 있다.
특히, 제시된 각각의 유닛 및/또는 카테고리는 의도된 기술적 기능을 획득하기 위한 범위 내에서 제시되는 어떠한 다른 유닛 및/또는 카테고리와 결합될 수 있음이 고려되어야 한다.

Claims (23)

  1. 캐리어(carrier)와 전기적 및 기계적으로 연관되는 수단을 가지고 기체 샘플의 분광 분석에 적합한 측정 셀로서, 상기 측정 셀은, 상기 측정 셀의 내측 캐비티에 마련된 다수의 반사 면으로부터 방출된 광빔(light beams)의 수차례의 반사를 이용하여, 상기 측정 셀의 상기 내측 캐비티 내에서 소정의 광학 측정 거리를 생성하도록 함으로써, 광 발생 수단으로부터 방출되는 광빔을 광 수신 수단 방향으로 조정하도록 설계되고, 상기 측정 셀의 상기 캐비티는 분광 분석적 흡수 측정의 대상인 상기 기체 샘플을 수용하도록 형성되고, 상기 측정 셀의 상기 내측 캐비티와 이의 부피는 상기 측정 셀에 마련된 바닥 부분 형태인 제1 부분과, 상기 측정 셀에 마련된 상부 형태인 제2 부분에 의하여 제한되며, 상기 제1 부분 및/또는 상기 제2 부분에는 리세스(recesses) 및/또는 시트(seats)가 마련되고, 마련된 리세스는 상기 광 발생 수단에 의해 생성된 광빔의 경로가 되고, 마련된 시트는 상기 광 발생 수단 및/또는 광 수신 수단을 지지할 수 있도록 형성되며, 광 발생 수단으로부터의 광빔은 제1 반사 면(M1)을 향하고 이로부터 반사되어 제1 오목 반사 면의 형상인 제2 반사 면(M2)을 향하는 측정 셀에 있어서,
    상기 제1 부분(11)은 상기 캐리어(13)에 의해 지지되고, 상기 광 발생 수단(4)을 전체적으로 또는 부분적으로 둘러싸도록 하기 위하여, 상기 캐리어를 향하는 제1 면(11a) 내에 하나 또는 두 개의 리세스(14) 또는 시트가 형성되고, 상기 캐리어는 상기 광 발생 수단(4)을 전체적으로 또는 부분적으로 둘러싸도록 하기 위하여, 제1 부분(11)을 향하는 제1 면(3a)내에 하나 또는 두 개의 리세스(16) 또는 시트가 형성되며, 광을 반사하는 상기 제1 반사 면(M1)은 생성된 광을 상기 광 발생 수단(4)에 마련된 제2 평면(P2)과 이격되어 있는 제1 평면(P1)을 향하도록 하고,
    상기 제1 부분은 전자 부품(18)에 대한 보호 공간의 형성을 위하여 상기 캐리어를 향하는 공간(17)을 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 분광 분석에 적합한 측정 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분(11)은, 상기 캐리어와 상기 제2 부분(12)의 사이에, 상기 캐리어 및 상기 제2 부분(12)과 함께 제2 오목 반사 면(M7) 앞의 상기 제1 반사 면(M1)을 형성하는 중간 부분(11')으로서 마련되는 것을 특징으로 하는 분광 분석에 적합한 측정 셀.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 부분 또는 상기 중간 부분(11') 내에 상기 광 수신 수단(5)이 형성되는 것을 특징으로 하는 분광 분석에 적합한 측정 셀.
  6. 제2항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 부분 또는 상기 중간 부분(11')은 상기 제2 부분(12) 및 상기 캐리어와 함께, 생성된 광빔이 반사 면과 초점을 경유하여, 상기 광 수신 수단(5)과 그것의 광 검출기를 향하여 수렴되도록 하기 위하여 공통의 제2 오목 반사 면(M7)을 형성하는 것을 특징으로 하는 분광 분석에 적합한 측정 셀.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제2 오목 반사 면(M7)은, 상기 광 발생 수단(4)을 둘러싸고, 상기 오목 반사 면(M7)을 통하여 생성된 광빔을 기울어진 제1 반사 면(M1)에 집속시키는 것을 특징으로 하는 분광 분석에 적합한 측정 셀.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광 발생 수단(4)에서 생성된 광에 할당된 상기 광빔이, 상기 광빔의 이동 또는 진행 방향에 놓이는 제1 반사 면(M1)의 앞의 회전 타원체 또는 회전 포물면의 반사 면(M7)의 일부분으로부터 반사되는 것을 특징으로 하는 분광 분석에 적합한 측정 셀.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반사 면(M1)에 대한 상기 광빔의 입사각은, 중심 광선의 경우, 10°보다 작게 선택되는 것을 특징으로 하는 분광 분석에 적합한 측정 셀.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티는 외측 치수가 20×25×2밀리미터 내지 20×25×4밀리미터이고 가소성 특성을 가지는 적어도 상기 제1 부분(11) 및 상기 제2 부분(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 분석에 적합한 측정 셀.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 광 발생 수단(4)은 적외선(IR) 영역의 주파수 범위를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 분광 분석에 적합한 측정 셀.
  20. 삭제
  21. 제1항에 있어서,
    상기 제2 부분(12)은, 1 내지 5밀리미터(mm)의 높이를 가지는 상기 캐비티(1c)를 수용하는 것을 특징으로 하는 분광 분석에 적합한 측정 셀.
  22. 삭제
  23. 삭제
KR1020127013636A 2009-10-26 2010-10-26 분광 분석에 적합한 측정 셀 KR101719775B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0901378A SE535267C2 (sv) 2009-10-26 2009-10-26 En till en spektralanalys anpassad mätcell
SE0901378-0 2009-10-26
PCT/SE2010/051153 WO2011053230A1 (en) 2009-10-26 2010-10-26 A measuring cell adapted to spectral analysis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120101415A KR20120101415A (ko) 2012-09-13
KR101719775B1 true KR101719775B1 (ko) 2017-03-24

Family

ID=43922342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127013636A KR101719775B1 (ko) 2009-10-26 2010-10-26 분광 분석에 적합한 측정 셀

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8796629B2 (ko)
EP (1) EP2494333B1 (ko)
JP (1) JP5797658B2 (ko)
KR (1) KR101719775B1 (ko)
CN (1) CN102575979B (ko)
AU (1) AU2010313833B2 (ko)
CA (1) CA2775340C (ko)
SE (1) SE535267C2 (ko)
WO (1) WO2011053230A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6134207B2 (ja) * 2013-06-07 2017-05-24 アズビル株式会社 ガス検出装置
USD771510S1 (en) 2013-11-11 2016-11-15 Amphenol Thermometrics, Inc. Optical gas sensor
USD759518S1 (en) 2013-11-11 2016-06-21 Amphenol Thermometrics, Inc. Optical gas sensor
KR101581341B1 (ko) * 2014-02-03 2015-12-31 한국교통대학교산학협력단 복수의 독립된 광 경로를 갖는 광 도파관 및 그를 이용한 광학적 가스센서
US10161859B2 (en) 2016-10-27 2018-12-25 Honeywell International Inc. Planar reflective ring
CN109615816A (zh) * 2019-01-31 2019-04-12 中磊电子（苏州）有限公司 可避免假警报的烟雾检测器
US20200378892A1 (en) * 2019-05-28 2020-12-03 Si-Ware Systems Integrated device for fluid analysis
US11662109B2 (en) 2019-06-05 2023-05-30 Carrier Corporation Enclosure for gas detector
EP3879255B1 (de) 2020-03-09 2022-11-23 E+E Elektronik Ges.M.B.H. Optischer gassensor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000500237A (ja) * 1995-11-13 2000-01-11 マーチン，ハンス，ゲーラン，エバルド ガスセンサー
JP2000214077A (ja) 1999-01-20 2000-08-04 Japan Radio Co Ltd 光学吸収セル

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1080076A1 (ru) * 1982-04-23 1984-03-15 Специальное Конструкторское Бюро Автоматизированных Газоаналитических Систем Смоленского Производственного Объединения "Аналитприбор" Многоходовой газоанализатор
JPH0534276A (ja) * 1991-03-01 1993-02-09 Yokogawa Electric Corp 紫外線吸収検出器
JPH0835926A (ja) * 1994-07-22 1996-02-06 Japan Radio Co Ltd 試料セル
JPH09229858A (ja) * 1996-02-20 1997-09-05 Horiba Ltd 赤外線ガス分析計
SE506942C2 (sv) 1996-08-28 1998-03-02 Hans Goeran Evald Martin Gassensor
SE522941C2 (sv) * 2000-04-26 2004-03-16 Senseair Ab Gascell
GB2372099B (en) 2001-02-08 2003-11-05 Status Scient Controls Ltd Gas sensor
GB2389177B (en) * 2002-05-31 2006-03-15 Marconi Applied Techn Ltd Gas sensors
SE524900C2 (sv) * 2002-07-22 2004-10-19 Senseair Ab Gasanalyserande arrangemang
GB2392721A (en) * 2002-09-03 2004-03-10 E2V Tech Uk Ltd Gas sensors
GB2395259A (en) 2002-11-07 2004-05-19 E2V Tech Uk Ltd Gas sensor with predetermined optical paths between its different detectors
SE524663C2 (sv) 2003-01-15 2004-09-14 Senseair Ab Gascell, ingående i gassensor för spektralanalys
DE10303263B4 (de) * 2003-01-28 2012-01-05 Infineon Technologies Ag Mikrophonanordnung
GB0327931D0 (en) * 2003-12-02 2004-01-07 City Tech Gas sensor
DE10360215A1 (de) * 2003-12-20 2005-07-28 Robert Bosch Gmbh Gassensor
JP2006003233A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Otsuka Denshi Co Ltd 光学セル測定装置
DE102004031316B3 (de) * 2004-06-29 2005-12-29 Robert Bosch Gmbh Gassensor-Modul zur spektroskopischen Messung einer Gaskonzentration
KR100576541B1 (ko) * 2005-06-16 2006-05-03 (주) 인바이런먼트 리딩 테크놀러지 비분산 적외선 가스 센서를 위한 광 공동
DE102005055860B3 (de) * 2005-11-23 2007-05-10 Tyco Electronics Raychem Gmbh Gassensoranordnung mit Lichtkanal in Gestalt eines Kegelschnittrotationskörpers
JP2007333567A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Riken Keiki Co Ltd 多重反射型セルおよび赤外線式ガス検知器
JP4879005B2 (ja) * 2006-12-11 2012-02-15 理研計器株式会社 赤外線式ガス検知器
GB0705356D0 (en) * 2007-03-21 2007-04-25 Alphasense Ltd Optical absorption gas sensor
GB2449433B (en) * 2007-05-21 2009-12-09 Clairair Ltd Optical gas sensor
CN201203577Y (zh) * 2008-05-29 2009-03-04 北京市加华博来科技有限公司 瓦斯气体红外检测装置
US8003945B1 (en) * 2010-08-25 2011-08-23 Jacob Y Wong Intrinsically safe NDIR gas sensor in a can

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000500237A (ja) * 1995-11-13 2000-01-11 マーチン，ハンス，ゲーラン，エバルド ガスセンサー
JP2000214077A (ja) 1999-01-20 2000-08-04 Japan Radio Co Ltd 光学吸収セル

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120101415A (ko) 2012-09-13
EP2494333B1 (en) 2016-04-13
CA2775340A1 (en) 2011-05-05
US8796629B2 (en) 2014-08-05
JP2013508721A (ja) 2013-03-07
WO2011053230A1 (en) 2011-05-05
CA2775340C (en) 2016-08-23
SE535267C2 (sv) 2012-06-12
US20120199744A1 (en) 2012-08-09
AU2010313833A1 (en) 2012-05-31
CN102575979A (zh) 2012-07-11
EP2494333A4 (en) 2013-05-22
EP2494333A1 (en) 2012-09-05
SE0901378A1 (sv) 2011-04-27
CN102575979B (zh) 2018-07-27
AU2010313833B2 (en) 2014-04-24
JP5797658B2 (ja) 2015-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101719775B1 (ko) 분광 분석에 적합한 측정 셀
KR101088360B1 (ko) 복수의 독립된 광 경로를 갖는 광 도파관 및 그를 이용한 ｎｄｉｒ 가스 센서
JP2007515645A (ja) 蛍光測定器
KR101108495B1 (ko) 적외선 가스 센서
KR20180036936A (ko) 거리 측정 센서 조립체
JP4711590B2 (ja) ガスセル
CN111879719A (zh) 一种基于ndir技术的红外气体传感器
JP2000500237A (ja) ガスセンサー
CN107576394A (zh) 用于限定对光谱仪的入射角的装置和运行该装置的方法
CN110715909A (zh) 多通道多反射气体检测装置
CN113340837A (zh) 一种长光程微型红外气室及红外气体传感器
KR100964529B1 (ko) 가스 셀
WO2004010116A1 (en) Gas analysis arrangement
KR101108497B1 (ko) 적외선 가스 센서
US20190317018A1 (en) Gas analyzer
US7477395B2 (en) Measuring device
JP2009128073A (ja) 光学ユニット
EP3425376B1 (en) Measuring device
CN110441200B (zh) 一种激光测量装置
WO2010007811A1 (ja) 光学ユニット
JPWO2011145736A1 (ja) ガスセンサ
CN217466652U (zh) 一种长光程微型气体吸收池
JP2024070316A (ja) 光学装置、及びそれを用いたガス分析計
CN118032665A (zh) 一种用于光声光谱气体检测的长光程光声池
CN116465834A (zh) 一种小体积光学多通系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200312

Year of fee payment: 4