RU2223479C2 - Способ и устройство для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения - Google Patents

Способ и устройство для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения Download PDF

Info

Publication number
RU2223479C2
RU2223479C2 RU2001128776A RU2001128776A RU2223479C2 RU 2223479 C2 RU2223479 C2 RU 2223479C2 RU 2001128776 A RU2001128776 A RU 2001128776A RU 2001128776 A RU2001128776 A RU 2001128776A RU 2223479 C2 RU2223479 C2 RU 2223479C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cell
optical
isotopes
isotope
absorption
Prior art date
Application number
RU2001128776A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2001128776A (ru
Inventor
Кийодзи УЕХАРА (JP)
Кийодзи УЕХАРА
Наохиро ЙОСИДА (JP)
Наохиро ЙОСИДА
Томоюки КИКУГАВА (JP)
Томоюки КИКУГАВА
Original Assignee
Джэпэн Сайенс Энд Текнолоджи Корпорейшн
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 Джэпэн Сайенс Энд Текнолоджи Корпорейшн filed Critical Джэпэн Сайенс Энд Текнолоджи Корпорейшн
Publication of RU2001128776A publication Critical patent/RU2001128776A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2223479C2 publication Critical patent/RU2223479C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/031Multipass arrangements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/3103Atomic absorption analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504Investigating 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/39Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06Illumination; Optics
    • G01N2201/066Modifiable path; multiple paths in one sample
    • G01N2201/0668Multiple paths; optimisable path length

Abstract

Изобретение предназначено для измерения отношения содержания изотопов путем уравнивания уровней сигналов поглощения различных типов изотопов. Устройство для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения содержит ячейку 21 для образца, предназначенную для формирования оптических путей различной оптической длины и обеспечения ввода в ячейку 21 для образца оптических пучков А, В так, чтобы оптические пучки проходили по путям с различными оптическими длинами, благодаря чему определяется отношение между относительным содержанием типов изотопов в молекулах из отношения между интенсивностями сигналов, соответствующих типам изотопов. Техническим результатом является повышение точности измерений. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение касается способа и устройства для анализа изотопомеров по спектру поглощения для точного количественного анализа изотопомера - молекулы, содержащей изотоп, - для того, чтобы сделать вывод о ее происхождении, для планирования ее применений в научных областях, включая анализ окружающей среды, для применения в области медицины, включая диагностику, и применения в других областях.
Предшествующий уровень техники
В обычных устройствах для анализа по спектру поглощения применяется ячейка для образца с одним оптическим путем.
Когда отношение относительного содержания изотопов (отношение между относительным содержанием двух изотопов) значительно отличается от 1:1, то имеется большая разница между уровнями сигналов поглощения, соответствующих типам изотопов, в зависимости от типов изотопов. Например, для СН4, имеющего естественное происхождение, отношение относительного содержания 12С4 к 13СН4 приблизительно 100: 1 и, следовательно, уровень сигнала поглощения 12CH4 приблизительно в 100 раз превосходит уровень сигнала поглощения 13С4 что делает затруднительным точное измерение отношения содержания изотопов.
Краткое изложение существа изобретения
Настоящее изобретение предназначено для разрешения вышеупомянутой проблемы. В основу настоящего изобретения поставлена задача создания устройства и способа для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения, который позволяют присваивать сигналам поглощения, соответствующим различным изотопам, по существу один и тот же уровень, благодаря чему возможно выполнить точное измерение отношения содержания изотопов.
Поставленная задача решается тем, что устройство для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения согласно изобретению содержит ячейку для образца, имеющую одно окно для ввода в него по меньшей мере двух оптических пучков и способную формировать оптические пути с различной оптической длиной, по меньшей мере два оптических пучка вводятся в ячейку для образца так, чтобы оптические пучки проходили по оптическим путям с различными оптическими длинами, и отношение между относительным содержанием типов изотопов в молекулах определяется из отношения между интенсивностями сигналов поглощения, соответствующих типам изотопов.
Целесообразно, чтобы по меньшей мере два оптических пучка излучались из одного светового источника с изменяемой длиной волны или из множества световых источников с фиксированными длинами волн или с изменяемыми длинами волн.
Полезно, чтобы ячейка для образца представляла собой ячейку поглощения с многократным отражением, содержащую парные отражательные зеркала.
Поставленная задача решается также тем, что в способе анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения согласно изобретению используют ячейку для образца, содержащую одно окно для ввода в нее по меньшей мере двух оптических пучков и способную формировать оптические пути с различными оптическими длинами, чтобы по существу уравнять уровни сигналов поглощения, соответствующих типам изотопов, благодаря чему возможно осуществить точное измерение отношения между относительным содержанием типов изотопов.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 изображает блок-схему системы для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения согласно изобретению;
фиг. 2 изображает модификацию светового источника, используемого в системе для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения, согласно изобретению;
фиг. 3 изображает модификацию ячейки, используемой в системе для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения, согласно изобретению.
Наилучшие варианты осуществления изобретения
Ниже подробно описан способ осуществления настоящего изобретения.
В основе заявленной системы лежит способ лазерной спектроскопии с применением множества оптических путей.
На фиг. 1 показана блок-схема устройства для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения, которое содержит соединенные согласно чертежу модуль 1 управления первой частотой и модуляции, первый лазерный диод LD1 2, отражательные зеркала 3, 4, 5, первый оптический детектор D1 6, демодулятор 7 первого сигнала, второй модуль 11 управления/модуляции частоты, второй лазерный диод LD2 12, отражательные зеркала 13, 14, 15 и 16, второй оптический детектор D2 17, демодулятор 18 второго сигнала, устройство 19 обработки сигналов, ячейку 21 с длинными оптическими путями, парные отражательные зеркала 22 и 23, проверяемый образец 31, в котором неизвестно отношение относительного содержания 12СН4 к 13СН4. Устройство содержит также эталонный материал 32, в котором известно отношение относительного содержания 124 к 134, вентили 33, 34 и 35 управления положениями "открыто" - "закрыто". В ячейке 21 с длинными оптическими путями более длинный оптический путь представлен сплошной линией, а более короткий оптический путь представлен пунктирной линией. Длина оптического пути, определяемая числом отражений, устанавливается путем регулировки угла падения соответствующего оптического пучка и/или углов зеркал. Ячейка 21 для образца представляет собой ячейку поглощения с многократным отражением.
Оптические пучки А и В из световых источников направляют для входа под различными углами в ячейку 21 с длинными оптическими путями, выполняющую функцию ячейки поглощения с многократным отражением и снабженную парными отражательными зеркалами 22 и 23 так, чтобы оптические пучки А и В проходили по оптическим путям с различными длинами, например 1 м и 100 м. Таким образом может быть обеспечена разность оптических путей, подходящая для измерения отношения относительного содержания изотопомеров в образце.
Относительное содержание изотопомера - изотопсодержащей молекулы в значительной степени изменяется в зависимости от его происхождения и других факторов. Следовательно, с помощью точного измерения отношения между относительным содержанием изотопомеров в образцах, собранных из различных мест по всему миру, можно подробно проанализировать образование, перенос и исчезновение веществ, находящихся в окружающей среде.
Настоящее изобретение обеспечивает высокоэффективный анализ, который дополняет массовый анализ, обычно применяемый для анализа изотопомеров. В способе согласно настоящему изобретению измеряется отношение сигнала поглощения одного изотопомера к сигналу поглощения другого изотопомера и оно сравнивается с таким же отношением для эталонного материала 32.
Было измерено отношение 13CH4/l24 для метана, содержащегося в атмосфере. Известно, что это отношение должно быть приблизительно 1/100. Следовательно, чтобы получить абсолютную величину сигналов поглощения по существу одного и того же уровня, можно применить один из следующих способов. В первом способе используется комбинация интенсивного падающего пучка, который должен поглощаться 134, и слабого падающего пучка, который должен поглощаться 12СН4. Во втором способе используются два интенсивных пучка и обеспечивается их прохождение по оптическим путям с различными длинами. Отношение измерялось в соответствии со вторым способом путем использования устройства для анализа, согласно изобретению, снабженного модифицированной ячейкой с длинными оптическими путями Херриотта (выпускается фирмой New Focus) и двумя полупроводниковыми лазерами (лазерные диоды) со стабилизированными длинами волн. Длины оптических путей составляют 100 м и 1.1 м.
В вышеуказанном варианте выполнения изобретения оптические пучки создавали путем использования нескольких световых источников.
В альтернативном варианте (фиг.2) несколько оптических пучков создано путем использования одного светового источника - лазерного диода LD 42 и полупрозрачного зеркала для разделения пучка, выходящего из светового источника. Устройство содержит дополнительно модуль 41 управления/модуляции частоты и отражательные зеркала 44, 45.
В вышеупомянутом варианте используется ячейка, содержащая отражательные зеркала, благодаря чему обеспечивается создание множества оптических путей, имеющих различную оптическую длину. Однако конструкция ячейки не ограничивается вышеупомянутой конструкцией. Может также использоваться ячейка (фиг. 3), содержащая часть 51 с коротким оптическим путем и часть 52 с длинным оптическим путем.
Настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами выполнения. Возможны многочисленные модификации и вариации в рамках настоящего изобретения.
Как подробно было описано выше, за счет использования ячейки для образца, которая может обеспечить множество оптических путей с различными оптическими длинами, уровни сигналов поглощения, соответствующих различным типам изотопов, могут быть по существу уравнены, чтобы можно было точно измерить отношение относительного содержания изотопов.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение позволяет провести точный количественный анализ изотопомера - молекулы, содержащей изотоп, чтобы сделать заключение о ее происхождении. Предполагается, что изобретение найдет применение в научных областях, включая анализ окружающей среды, а также для диагностики в медицине.

Claims (3)

1. Устройство для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения, отличающееся тем, что содержит ячейку для образца, имеющую окно для ввода по меньшей мере двух оптических пучков, излучаемых от одного светового источника с изменяемой длиной волны или от множества световых источников с фиксированными или изменяемыми длинами волн, и способную обеспечивать оптические пути различной оптической длины, при этом обеспечивается ввод по меньшей мере двух оптических пучков в ячейку для образца так, чтобы оптические пучки проходили по оптическим путям с различными оптическими длинами, для определения отношения между относительным содержанием типов изотопов в молекуле из отношения между интенсивностями сигналов поглощения, соответствующих типам изотопов.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ячейка для образца представляет собой ячейку поглощения с многократным отражением, содержащую парные отражательные зеркала.
3. Способ анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения, отличающийся тем, что используют ячейку для образца, содержащую окно для ввода по меньшей мере двух оптических пучков, излучаемых от одного светового источника с изменяемой длиной волны или от множества световых источников с фиксированными или изменяемыми длинами волн, в ячейку и способную обеспечивать оптические пути различной оптической длины, для уравнивания уровней сигналов поглощения, соответствующих типам изотопов, и тем самым обеспечивают точное измерение отношения между относительным содержанием типов изотопов.
RU2001128776A 1999-03-26 2000-03-22 Способ и устройство для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения RU2223479C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11/84898 1999-03-26
JP08489899A JP4312294B2 (ja) 1999-03-26 1999-03-26 アイソトポマー吸収分光分析装置及びその方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001128776A RU2001128776A (ru) 2003-08-10
RU2223479C2 true RU2223479C2 (ru) 2004-02-10

Family

ID=13843568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001128776A RU2223479C2 (ru) 1999-03-26 2000-03-22 Способ и устройство для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6611333B1 (ru)
EP (1) EP1167949B1 (ru)
JP (1) JP4312294B2 (ru)
AU (1) AU3324900A (ru)
DE (1) DE60042644D1 (ru)
RU (1) RU2223479C2 (ru)
WO (1) WO2000058712A1 (ru)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3342446B2 (ja) * 1999-08-31 2002-11-11 三菱重工業株式会社 ガス濃度計測装置
CN1329727C (zh) * 2002-10-01 2007-08-01 西南铝业(集团)有限责任公司 多元素铝光谱标准样品及其制备方法
DE102004035916B4 (de) * 2004-07-23 2007-10-18 Prof. Dr. Karl-Heinz Gericke Technische Universität Braunschweig Institut für Physikalische und Theoretische Chemie Verfahren zur isotopenselektiven Bestimmung von Stickstoffmonoxid-Konzentrationen
WO2007080398A1 (en) * 2006-01-10 2007-07-19 Gas Sensing Solutions Limited Differentiating gas sensor
EP1887342A1 (en) * 2006-08-11 2008-02-13 Geoservices Device for quantifiying the relative contents of two isotopes of at least one specific gaseous constituent contained in a gaseous sample from a fluid related assembly and process.
JP5208671B2 (ja) * 2008-10-28 2013-06-12 パナソニック株式会社 赤外光ガスセンサ
JP5695302B2 (ja) * 2009-04-03 2015-04-01 理研計器株式会社 複合型マルチパスセルおよびガス測定器
JP5695301B2 (ja) * 2009-04-03 2015-04-01 理研計器株式会社 マルチパスセルおよびガス測定器
GB201004353D0 (en) * 2010-03-16 2010-04-28 Cascade Technologies Ltd Multiple pathlength gas cell
WO2011126476A1 (en) * 2010-04-06 2011-10-13 Utc Fire & Security Corporation Toxic gas detector
GB201009327D0 (en) * 2010-06-03 2010-07-21 Duvas Technologies Ltd Optical absorption spectroscopy
JP6252176B2 (ja) * 2014-01-06 2017-12-27 富士電機株式会社 ガス分析計
DE102014010712A1 (de) * 2014-07-19 2016-01-21 Paragon Ag "Gassensoranordnung zur Messung einer Zielgaskonzentration"
WO2016023104A1 (en) * 2014-08-15 2016-02-18 Tenova Goodfellow Inc. System and method for analyzing dusty industrial off-gas chemistry
JP6240339B2 (ja) * 2014-09-22 2017-11-29 株式会社東芝 ガス分析装置及びガス処理装置
US9689795B2 (en) * 2015-03-25 2017-06-27 General Electric Company Methods and systems to analyze a gas-mixture
KR102056794B1 (ko) * 2017-10-31 2019-12-18 한국생산기술연구원 미세 광경로를 이용한 다종가스 동시 측정 tdlas 정렬 시스템
JP7075862B2 (ja) * 2017-10-16 2022-05-26 株式会社堀場製作所 分析装置
KR102056799B1 (ko) * 2017-10-31 2019-12-18 한국생산기술연구원 다종가스 동시 측정 tdlas 자동 정렬 시스템

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5342890A (en) * 1976-09-30 1978-04-18 Nippon Bunko Kogyo Kk Measuring method of methabolism function of organ
DE4012454C1 (ru) * 1990-04-19 1991-08-08 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V., 8000 Muenchen, De
DE4214840A1 (de) * 1992-05-05 1993-11-11 Draegerwerk Ag Vorrichtung zur gleichzeitigen Analyse verschiedener Bestandteile eines Fluids
JPH08304282A (ja) * 1995-04-28 1996-11-22 Jasco Corp ガス分析装置
JP3274605B2 (ja) * 1996-05-01 2002-04-15 日本無線株式会社 炭素同位体分析装置
FI101749B1 (fi) * 1996-12-30 1998-08-14 Instrumentarium Oy Kaasukomponentin pitoisuuden tarkka mittaaminen kaasuseoksessa, jossa muut komponentit vaikuttavat pitoisuusmääritykseen
JP3014652B2 (ja) * 1997-01-14 2000-02-28 大塚製薬株式会社 同位体ガス分光測定方法
IL121793A (en) * 1997-09-17 2008-06-05 Lewis Coleman Isotopic gas analyzer

Also Published As

Publication number Publication date
EP1167949A1 (en) 2002-01-02
EP1167949B1 (en) 2009-07-29
WO2000058712A1 (fr) 2000-10-05
JP4312294B2 (ja) 2009-08-12
US6611333B1 (en) 2003-08-26
EP1167949A4 (en) 2007-04-11
JP2000275173A (ja) 2000-10-06
AU3324900A (en) 2000-10-16
DE60042644D1 (de) 2009-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2223479C2 (ru) Способ и устройство для анализа изотопсодержащих молекул по спектру поглощения
US3985441A (en) Multi-channel spectral analyzer for liquid chromatographic separations
US4508832A (en) Ellipsometrically measuring rate of optical change in immunoassay
US5127729A (en) Method and apparatus for guiding and collecting light in photometry or the like
Penner Ultraviolet, visible, and fluorescence spectroscopy
US5170064A (en) Infrared-based gas detector using a cavity having elliptical reflecting surface
US7064836B2 (en) Brewster's angle flow cell for cavity ring-down spectroscopy
JP2879141B2 (ja) 濃度測定装置およびその方法
JPH05240774A (ja) 光学セル及び光学検出装置とこれを用いる試料分離検出装置
RU2001128776A (ru) Способ и устройство для анализа изотоп-содержащих молекул по спектру поглощения
JPH06273333A (ja) 分光蛍光光度計
WO2005100955A1 (en) Method and apparatus for determining the absorption of weakly absorbing and/or scattering liquid samples
US4462686A (en) Laser isotope detection and measurement
US3715585A (en) Fluorescence spectrophotometry using multiple reflections to enhance sample absorption and fluorescence collection
US4166697A (en) Spectrophotometer employing magneto-optic effect
US20080030735A1 (en) Desktop thermal lens microscope apparatus
CN106990059B (zh) 一种液体样品测量装置和测量方法
JP2006125919A (ja) 分光分析装置及び分光分析方法
JP2000304694A (ja) 茶葉の格付け方法及びその装置
US20040227941A1 (en) Particle size distribution analyzer
US4035086A (en) Multi-channel analyzer for liquid chromatographic separations
JPH0219897B2 (ru)
JPH0783819A (ja) 粒子測定装置
JPH0372245A (ja) 蛍光試薬で処理した試料を分析するための測定法および測光装置
US20230296438A1 (en) Absorbance spectroscopy analyzer and method of use

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130323