KR820001024B1 - Pneumatie infrared analyzer of the single beam type - Google Patents

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KR820001024B1
KR820001024B1 KR7801721A KR780001721A KR820001024B1 KR 820001024 B1 KR820001024 B1 KR 820001024B1 KR 7801721 A KR7801721 A KR 7801721A KR 780001721 A KR780001721 A KR 780001721A KR 820001024 B1 KR820001024 B1 KR 820001024B1
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KR
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light receiving
receiving chamber
optical path
infrared
gas
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KR7801721A
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기미오 미야다께
Original Assignee
오오우라 마사히로
가부시기가이샤 호리바세이사구쇼
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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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation

Abstract

A single-beam IR analyzer with an opticoacoustic detector for gas anal. is described. The analyzer contain an IR source, a flow-through sample cell, and an opticoacoustic detector consisting of 2 gas-filled absorption chambers arranged one after the other behind the sample cell in the direction of the radiation beam. The pressure difference between the 2 absorption chambers is measured by a condenser and related to the analyte concn. A diaphragm working according to the iris diaphragm mechanism is placed immediately before the 1st absorption chamber.

Description

싱글비임형 뉴우매틱 적외선 분석계Single Beam Pneumatic Infrared Analyzer

제1, 2도는 본 발명자에 의한 시험제작예의 설명도.1 and 2 are explanatory diagrams of a test production example by the present inventors.

제3도는 상기 시험제작예를 사용한 경우의 전, 후부 수광실에서의 적외선 흡수로 인한 신호의 변화를 표시한 그래프.3 is a graph showing changes in signals due to infrared absorption in the front and rear light receiving chambers when the test production example is used.

제4도는 본 발명의 일실시예를 표시한 전체 설명도.4 is an overall explanatory diagram showing an embodiment of the present invention.

제5도는 동상의 요부 설명도.5 is an explanatory view of the main part of the statue.

제6도는 본 발명을 실시하였을 경우의 전, 후부 수광실에서의 적외선 흡수로 인한 신호의 변화를 표시한 그래프.6 is a graph showing changes in signals due to infrared absorption in the front and rear light receiving chambers when the present invention is implemented.

제7도는 각각 본 발명의 실시예를 표시한 도면.7 shows an embodiment of the present invention, respectively.

제8도는 종래예의 검출부 구성도.8 is a block diagram of a detection unit of a conventional example.

제9도는 차폐판의 위치와 적외선 흡수량과의 관계를 표시한 그래프.9 is a graph showing the relationship between the position of the shield plate and the amount of infrared absorption.

제10도, 제11도는 각각, 본 발명의 다른 실시예를 표시한 도면.10 and 11 each show another embodiment of the present invention.

본 발명은 샘플셀을 투과한 적외선의 광로속에, 기체를 봉입한 전방부 수광실 및 후방부 수광실을 광로에 대하 전후 방향에 직렬로 배치하고, 양 수광실에 있어서의 적외선 흡수량의 차에 의해 샘플셀 내를 흐르는 샘플의 농도를 측정하도록 한 싱글비임형 뉴우매틱 적외선 분석계에 관한 것이다.In the present invention, the front light receiving chamber and the rear light receiving chamber in which the gas is enclosed are arranged in series in the front-rear direction with respect to the optical path in the infrared optical path passing through the sample cell, and the difference in the amount of infrared absorption in the two light receiving chambers. A single beam pneumatic infrared spectrometer is used to measure the concentration of a sample flowing in a sample cell.

제8도는, 일본국 특허공개공보 소 52-90983호에 종래예로서 게개되어 있는 분석계의 검출부 구성도로서, 전방부 수광실(20), 후방부 수광실(21)에는 각각 동일한 검출가스(샘플 가스 속의 피측정가스 혹은 그것과 유사한 흡수과 생기는 측정가스)가 봉입되어 있으며, 양수광실(20), (21)은 콘덴서 마이크로폰 검출기(22)에 접속되어 있어서, 적외선의 흡수에 따른 양수광실(20), (21) 내의 압력변동의 차가 콘덴서마이크로폰 검출기(22)에 의해서 용량변화로서 꺼내질 수 있도록 되어 있다.8 is a block diagram of a detector of an analytical system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 52-90983 as a conventional example, and the same detection gas (samples) is provided in the front light receiving chamber 20 and the rear light receiving chamber 21, respectively. A gas to be measured in the gas or a measurement gas similar to that of the absorbed gas) is sealed, and the pumping chambers 20 and 21 are connected to the condenser microphone detector 22, and the pumping chamber 20 according to the absorption of infrared rays. The difference between the pressure fluctuations in the reference numeral 21 can be taken out by the capacitor microphone detector 22 as a change in capacity.

또, (23)은 양수광실(20), (21) 사이에 놓여진 출퇴 자재한 차폐판으로, 이것을 광측에 직각방향으로 움직이게 함으로서 후방부 수광실의 적외선 흡수량을 조절하고, 전, 후방부 수광실의 적외선 흡수량을 제9도와 같이 변화시켜서 광학 밸런스를 취하도록 되어 있다.In addition, reference numeral 23 denotes a shielding plate placed between the positive and negative light receiving chambers 20 and 21, and is moved in a direction perpendicular to the light side to adjust the amount of infrared absorption of the rear light receiving chamber, and the front and rear light receiving chambers. The amount of infrared rays absorbed is changed as shown in FIG. 9 to achieve an optical balance.

또한, 제9도에 있어서, 세로축은 적외선 흡수량, 가로축은 차폐판의 위치를 나타내고, a는 전방부수광실에서의 적외선 흡수에 의한 신호, b는 후방부 수광실에서의 적외선 흡수에 의한 신호이다.In FIG. 9, the vertical axis represents the amount of infrared absorption and the horizontal axis represents the position of the shield plate, a is a signal by infrared absorption in the front light receiving chamber, and b is a signal by infrared absorption in the rear light receiving chamber.

그러나, 종래의 이러한 구성으로 검출기의 구조가 복잡하고, (20), (21)을 별개로 제작하지 않으면 안되므로 제작상의 문제가 많았다. 또, (23)의 기계적 안정성이 요구되고 있었다.However, the structure of a detector is complicated by such a conventional structure, and there existed many manufacturing problems, since (20) and (21) had to be manufactured separately. Moreover, the mechanical stability of (23) was calculated | required.

또 제1도는, 본 발명자가 더블 비임형 적외선 분석계의 광학조정법을 싱글비임형에 적용한 분석계의 요부 구성도로서, 전방부 수광실(1), 후방부 수광실(2)에는, 각각 동일한 검출가스(샘플가스 속의 피측정가스 혹은 그것과 유사한 흡수가 생기는 측정가스)가 봉입되어 있으며, 양수광실(1), (2)은 콘덴서마이크로폰 검출기(3)에 접속되어 있어서, 적외선의 흡수에 따른 양수광실(1), (2)내의 압력변동의 차가 콘덴서마이크로폰 검출기(3)에 의해서 용량변화(전압변동)로서 꺼내지도록 되어 있다. 그러나 이 분석계에 있어서는, 제1, 2도에 표시한 바와 같이, 전방부 수광실(1)의 전방에 있어서, 광로에 대해 직교하는 방향으로 출퇴 자재한 차폐판(4)을 설치하고, 이 차폐판(4)의 출퇴량에 따라 양수광실(1), (2)에 입사하는 빛의 양을 조정하도록 해보았다.FIG. 1 is a main configuration diagram of the analysis system in which the present inventor applied the optical adjustment method of the double beam type infrared analyzer to the single beam type, and the same detection gas is applied to the front light receiving chamber 1 and the rear light receiving chamber 2, respectively. (Measurement gas in the sample gas or a measurement gas similar to that in which absorption occurs) is enclosed, and the pumping chambers 1 and 2 are connected to the condenser microphone detector 3, and the pumping chamber according to the absorption of infrared rays. The difference in pressure fluctuations in (1) and (2) is taken out by the condenser microphone detector 3 as a capacity change (voltage fluctuation). However, in this analyzer, as shown in FIG. 1, FIG. 2, in the front of the front-side light receiving chamber 1, the shielding plate 4 which has moved away from orthogonal to the optical path is provided, and this shielding is performed. The amount of light incident on the pumping chambers 1 and 2 was adjusted according to the withdrawal amount of the plate 4.

그러나, 이것으로는 차폐판(4)이 양수광실(1), (2)의 양쪽에 대략 동일하게 작용하기 때문에, 양수광실(1), (2)에 있어서의 적외선 흡수에 의한 신호 a, b(a는 전방부수광실에서의 적외선 흡수에 의한 신호, b는 후방부 수광실에서의 적외선 흡수에 의한 신호)는 제3도(동 도면 중, 세로축은 적외선 흡수량, 가로축은 차폐판의 위치를 나타냄)에 표시한 바와 같이 대략 같은 비율로 변화되고, 따라서 양수광실(1), (2)의 신호차(b-a)를 유효하게 변화시킬 수가 없어 이 때문에 광학밸런스를 잡기 어렵다는 결점이 있는 것을 알았다.However, since the shielding plate 4 acts substantially the same on both of the positive light receiving chambers 1 and 2, the signals a and b by the infrared absorption in the positive light receiving chambers 1 and 2, respectively. (a is a signal due to infrared absorption in the front light receiving chamber, b is a signal due to infrared absorption in the rear light receiving chamber) in FIG. 3 (in the figure, the vertical axis indicates the amount of infrared absorption, and the horizontal axis indicates the position of the shielding plate. As shown in Fig. 2), it is changed at approximately the same ratio, and therefore, it is found that the signal difference ba of the positive light receiving chambers 1 and 2 cannot be effectively changed, which makes it difficult to obtain an optical balance.

그래서 본 발명은, 이러한 결점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로서, 전방부수광실의 바로 전방에 광로의 외주연에서 원환형상으로 광로를 차폐하는 차폐수단을 설치하므로서, 전방부수광실에 있어서의 적외선 흡수에 의한 신호의 변화량을 후방부수광실에 있어서의 그것보다도 크게 한 것이다.Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned shortcomings, and by providing a shielding means for shielding the optical path in an annular shape at the outer periphery of the optical path just in front of the front light receiving chamber, the signal by infrared absorption in the front light receiving chamber is provided. The amount of change is larger than that in the rear light receiving chamber.

또한, 0점 조정만이 필요한 경우는, 고정식의 원환형상 차폐수단만으로도 된다.When only zero adjustment is necessary, only fixed annular shielding means may be used.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

제4도에 있어서, (5)는 적외선 광속을 발생하는 광원이고, 이 광원 (5)의 후방위치에서 적외선 광로속에 적외선 광속을 단속하는 초퍼(6)가 배치되어 있다.In Fig. 4, reference numeral 5 denotes a light source for generating an infrared light flux, and a chopper 6 for intermittently controlling the infrared light flux in an infrared light path at a rear position of the light source 5 is arranged.

이 초퍼(6)는 구멍이 뚫린 원판으로 구성되고, 모우터(M)에 의해서 회전구동된다.This chopper 6 is composed of a disk with a hole drilled therein, and is driven by a motor M. As shown in FIG.

(7)은 샘플셀이고 이 샘플셀(7)에는 광 투과창(8), (9), 샘플가스의 입구(10) 및 출구(11)가 마련되어 있다.Numeral 7 denotes a sample cell, and the sample cell 7 is provided with light transmitting windows 8 and 9, an inlet 10 and an outlet 11 of the sample gas.

샘플셀(7)을 투과한 적외선 광속은 검출부(12)에 보내진다.The infrared light beam transmitted through the sample cell 7 is sent to the detection unit 12.

이 검출부(12)는 적외선의 광로속에, 광로에 대해 전후방향에 직렬로 배치된 전방부 수광실(13) 및 후방부 수광실(14) 또한 양수광실(13), (14) 내에 봉입된 검출가스의 압력 변동차를 전압 변동으로 하여 꺼내는 콘덴서 마이크로폰 검출기(15)를 갖추고 있다.The detection unit 12 detects the inside of the front light receiving chamber 13 and the rear light receiving chamber 14 and the positive light receiving chambers 13 and 14 arranged in series in the front-rear direction with respect to the optical path in the infrared optical path. The condenser microphone detector 15 which takes out the pressure fluctuation difference of a gas as a voltage fluctuation is provided.

(16)은, 전방부 수광실(13)의 앞창(17)의 바로 전방에 배치된 차폐 수단으로서, 이 실시예에서는 카메라의 조리개에 사용되고 있는 홍채 조리개 기구와 마찬가지의 구조로 되어 있으며, 제5도의 실선 및 가상선으로 표시한 바와 같이, 광로의 외주연에서 원환형상에 광로를 차폐하고, 또한, 그 차폐량을 조정할 수 있도록 되어 있다.(16) is a shielding means disposed immediately in front of the front window (17) of the front light receiving chamber (13), and in this embodiment has a structure similar to the iris aperture mechanism used for the aperture of the camera. As indicated by solid and virtual lines in the figure, the optical path is shielded in an annular shape at the outer periphery of the optical path, and the shielding amount can be adjusted.

또한, 제4도 중, (18)은 전방부 수광실(13)과 후방부 수광실(14)과의 사이에 설치된 창이다.In FIG. 4, reference numeral 18 denotes a window provided between the front light receiving chamber 13 and the rear light receiving chamber 14.

따라서, 광원(5)에서 방사된 빛은, 샘플셀(7)을 지나서, 검출부(12)에 입사하나, 이 때 광로의 외주연에 있어서의 입사광량이 상기 차폐수단(16)에 의해서 조절된다.Therefore, the light emitted from the light source 5 enters the detection unit 12 after passing through the sample cell 7, but at this time, the amount of incident light at the outer periphery of the optical path is controlled by the shielding means 16. .

이 때의 전방부 수광실(13)에서의 적외선 흡수에 의한 신호 a'와 후방부 수광실(14)에서의 적외선 흡수에 의한 신호 b'는 실험 결과 제6도(제로축은 적외선 흡수량, 가로축은 차폐수단의 조리개량을 나타낸다)에 표시한 바와 같이 되고, 차폐 수단(16)에 의해서 전자의 신호 a'가 후자의 신호 b'에 비교하여 변화의 정도가 큰 것을 알았다.At this time, the signal a 'by infrared absorption in the front light receiving chamber 13 and the signal b' by infrared absorption in the rear light receiving chamber 14 are shown in FIG. The aperture amount of the shielding means is shown), and the shielding means 16 shows that the former signal a 'has a greater degree of change compared to the latter signal b'.

이것은, 전방부 수광실(13)에 있어서는, 광로의 외주연에서 입사하는 광량이 비교적 많고, 또 후방부 수광실(14)에 있어서는 앞창(17)과 떨어진 위치에 있는 관계상, 광로의 외주연에서 입사하는 광량은 적으며, 입사하는 빛의 대부분이 직진광에 가까운 것에 의한 것으로 생각된다. 어쨌든, 본 발명과 같이, 전방부 수광실의 바로 전방에 있어서, 광로의 외주연에서 원환형상으로 광로를 차단하고, 또한 필요에 따라서 차폐량을 조정할 수 있는 차폐수단을 설치하므로서 전방부 수광실에 들어가는 광량을 크게 변화시킬 수가 있다.This is because, in the front light receiving chamber 13, the amount of light incident on the outer circumferential edge of the optical path is relatively large, and in the rear light receiving chamber 14, at a position away from the front window 17, the outer circumferential edge of the optical path. The amount of incident light is small at, and it is considered that most of the incident light is close to straight light. In any case, as in the present invention, the front light receiving chamber is provided in front of the front light receiving chamber by providing shielding means capable of blocking the optical path in an annular shape at the outer periphery of the optical path and adjusting the shielding amount as necessary. The amount of light entering can be greatly changed.

따라서 전방부 수광실에 있어서의 적외선 흡수에 의한 신호를 후방부 수광실에 있어서의 그것보다도 크게 변화시킬 수 있기 때문에 양수광실의 신호차를 유효하게 변화시켜서 0점 조정 또는 스팬 검사를 가능하게 할 수가 있는 것으로 종래 기술로서는 될 수 없었던 간이하고 또한 유효한 광학조정을 가능하게 하는 것이다.Therefore, the signal due to infrared absorption in the front light receiving chamber can be changed larger than that in the rear light receiving chamber, so that the signal difference between the two light receiving chambers can be effectively changed to enable zero point adjustment or span inspection. It is to enable simple and effective optical adjustment that could not be achieved by the prior art.

또, 제8도에 표시한 종래의 차폐판에 있어서는, 광로에 직교하는 방향으로 출퇴자재로 하는 관계상, 출퇴시키기 위한 여분의 공간이 필요하고, 장치의 소형화를 방해하는 원인이 되어 있었으나, 본 발명에 있어서는, 광로의 외주연에서 원환형상으로 광로를 차단하는 것으로서, 상술한 출퇴를 위한 여분인 공간을 필요로 하지 않으므로 그만큼 장치자체를 소형화 할 수가 있다.In addition, in the conventional shielding plate shown in FIG. 8, extra space for leaving and exiting is required in the direction orthogonal to the optical path, which has hindered the miniaturization of the apparatus. In the present invention, since the optical path is cut off in the annular shape at the outer periphery of the optical path, the device itself can be miniaturized accordingly because no extra space for the above-mentioned exit is required.

물론 전, 후 수광실을 따로 따로 제작한다는 불편도 모두 해소되고 있다.Of course, the inconvenience of manufacturing the light receiving room separately before and after all is being eliminated.

또한, 상기 실시예에서는, 차폐수단으로서 카메라의 조리개에 있어서와 마찬가지인 홍채조리개 기구를 사용하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니라 용도에 따라서 제10도, 제11도와 같은 원환형상의 차폐체 또는 제7도에 표시한 바와 같이 복수개의 도우넛 형상의 차폐판(191), (192), (193)…을 전방부 수광실의 바로 전방에 교환자재 또는 고정식으로 장착하므로서 조리개량을 조정하여도 된다.In the above embodiment, the iris stop mechanism similar to that of the camera aperture is used as the shielding means. As shown, a plurality of donut shaped shielding plates 19 1 , 19 2 , 19 3 . May be adjusted directly or in front of the front light receiving chamber by adjusting the aperture.

또, 본 발명을 사용한 광학조정 수단은, 예를 들면 마이크로플로우센서 등의 다른 검출수단을 사용한 뉴유매틱 적외분석계에 있어서도 적용이 가능하다.In addition, the optical adjusting means using the present invention can be applied to a pneumatic infrared analyzer using other detection means such as a microflow sensor.

Claims (1)

샘플셀을 투과한 적외적의 광로속에, 기체를 봉입한 전방부수광실 및 후방부수광실을 광로에 대해 전후방향에 직렬로 배치하고, 양수광실에 있어서의 적외선 흡수량의 차에 의의 샘플셀 내를 흐르는 샘플의 농도를 측정하도록 싱글비임형 뉴유매틱 적외선 분석계에 있어서, 전방부 수광실의 전방에 광로의 외주연에서 원환형상으로 광로를 차단하는 차폐수단을 설치한 것을 특징으로 하는 싱글비임형 뉴우매틱 적외선 분석계.In the infrared optical path that penetrated the sample cell, the front light receiving chamber and the rear light receiving chamber in which the gas is enclosed are arranged in series in the front-rear direction with respect to the optical path, and flow through the sample cell due to the difference in the amount of infrared absorption in the positive light receiving chamber. In the single beam type numatic infrared analyzer to measure the concentration of the sample, a single beam type numatic infrared ray is provided in front of the front light receiving chamber, wherein shielding means for blocking the optical path from the outer periphery of the optical path to the annular shape is provided. Analytical System.
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