多層型マルチパスセルおよびガス測定器
【課題】 複数種のガス成分が同時に検出可能とされた新規構造の多層型マルチパスセルおよび複数種のガス成分を同時に高精度で検出可能とされた小型のガス測定器の提供。
【解決手段】 多層型マルチパスセルは、セル本体内に互いに光軸が一致する状態で対向配置された、球面状または放物面状の反射面を有する２つの反射鏡の各々の反射面上においてレーザ光の反射点が反射鏡の光軸を中心とする円軌道または楕円軌道上に並ぶよう位置される多重反射光路を形成する基準光学測定系を具えてなり、当該多重反射光路は、反射鏡の光軸に沿って伸びる円環状空間領域内において形成されており、当該円環状空間領域内側の空間領域に、前記反射鏡の各々の反射面上におけるレーザ光の反射点が円軌道または楕円軌道上に並ぶよう位置される多重反射光路を形成する他の光学測定系が少なくとも一つ位置されている。ガス測定器は、上記多層型マルチパスセルを具えてなる。
【解決手段】 多層型マルチパスセルは、セル本体内に互いに光軸が一致する状態で対向配置された、球面状または放物面状の反射面を有する２つの反射鏡の各々の反射面上においてレーザ光の反射点が反射鏡の光軸を中心とする円軌道または楕円軌道上に並ぶよう位置される多重反射光路を形成する基準光学測定系を具えてなり、当該多重反射光路は、反射鏡の光軸に沿って伸びる円環状空間領域内において形成されており、当該円環状空間領域内側の空間領域に、前記反射鏡の各々の反射面上におけるレーザ光の反射点が円軌道または楕円軌道上に並ぶよう位置される多重反射光路を形成する他の光学測定系が少なくとも一つ位置されている。ガス測定器は、上記多層型マルチパスセルを具えてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、レーザ光を用いた多層型マルチパスセルおよび当該多層型マルチパスセルを具えてなるガス測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、例えばレーザ光源からの赤外線が検知対象ガス（特定ガス成分）によって吸収されることによる赤外線量の減衰の程度に応じて当該検知対象ガスの濃度を検出する、赤外線吸収分光法を利用したガス測定器が多数提案されている。
このようなガス測定器においては、例えば環境雰囲気の空気などの被検査ガスが導入される測定セル内における赤外光の光路長が大きくなるに従って、低濃度域の特定ガス成分に対して高い感度が得られることが知られており、多重反射型の測定セルが用いられた構成のものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来における多重反射型の測定セルの一例における要部構成を概略的に示す説明用斜視図である。
この測定セルは、いわゆる『ヘリオットセル』の動作原理を利用したもの（以下、「ヘリオット型測定セル」という。）であって、互いに光軸Ｌが一致する状態で対向して配置された、球面状の反射面を有する２つの反射鏡６１，６５を具えており、一方の反射鏡６１に形成された開口部（図示せず）を介して光源より照射されるレーザ光がセル本体内に入射され、２つの反射鏡６１，６５間において多重反射された後、再び、一方の反射鏡６１における開口部を介してセル本体の外部に出射されて受光センサにより検出される構成（入射位置と出射位置とが一致する構成）とされている（非特許文献１参照）。
このヘリオット型測定セルにおいて形成される多重反射光路ＭＰ０は、反射鏡６１（６５）の光軸Ｌに沿って伸びる円環状空間領域Ａ０内において形成されており、各々の反射鏡６１，６５の反射面６１Ａ，６５Ａ上における反射点は、反射鏡６１，６５の光軸Ｌを中心とする例えば円軌道Ｃ０上に並ぶよう位置される。この例においては、一の反射鏡において、反射点の位置が多重反射に伴って所定間隔毎に周方向に対して一定方向に移動されて、円軌道Ｃ０上を周回するよう構成されている。
そして、多重反射光路ＭＰ０における光路長の大きさは、例えば、反射鏡６１，６５の焦点距離、反射鏡６１，６５間の離間距離、反射回数およびその他の光学条件を適宜に設定することにより、目的に応じて設定することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｏｆｆ−Ａｘｉｓ Ｐａｔｈｓ ｉｎ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ Ｄ．Ｈｅｒｒｉｏｔｔ，Ｈ．Ｋｏｇｅｌｎｉｋ，ａｎｄ Ｒ．Ｋｏｍｐｆｎｅｒ（Ａｐｒｉｌ １９６４／Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．４／ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩＣＳ）
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５８００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
而して、ヘリオット型測定セルにおいては、反射鏡間において形成される多重反射光路（光学測定系）は一系統であり、一のガス成分を測定対象とするものであるのが実情であり、例えば、装置それ自体の大型化を伴うことなく、複数種のガス成分を同時に検出することができるものであることが望まれている。
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、複数種のガス成分を同時に検出することのできる新規な構造を有する多層型マルチパスセルを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、複数種のガス成分を同時にかつ高い精度で検出することができ、しかも、小型化のものとして構成することのできるガス測定器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の多層型マルチパスセルは、セル本体と、このセル本体内において、互いに光軸が一致する状態で対向配置された、球面状または放物面状の反射面を有する２つの反射鏡と、各々の反射鏡の反射面上においてレーザ光の反射点が反射鏡の光軸を中心とする円軌道または楕円軌道上に並ぶよう位置される多重反射光路を形成する基準光学測定系とを具えてなり、
前記基準光学測定系の多重反射光路は、反射鏡の光軸に沿って伸びる円環状空間領域内において形成されており、当該円環状空間領域の内側の円柱状空間領域内において、前記反射鏡の各々の反射面上に形成されるレーザ光の反射点が反射鏡の光軸を中心とする円軌道または楕円軌道上に並ぶよう位置される多重反射光路を形成する他の光学測定系が少なくとも一つ位置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の多層型マルチパスセルにおいては、基準光学測定系および他の光学測定系の各々は、多重反射光路の光路長の大きさが互いに同一であって、互いに異なる波長の光を照射する光源を具えた構成とされていることが好ましい。
【００１０】
さらにまた、本発明の多層型マルチパスセルにおいては、基準光学測定系および一つの他の光学測定系の二つの光学測定系を具えてなり、
基準光学測定系を構成する光源および受光センサと、他の光学測定系を構成する光源および受光センサとは、互いに異なる反射鏡側の外方位置に配置された構成とされていることが好ましい。
【００１１】
本発明のガス測定器は、上記多層型マルチパスセルを具えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の多層型マルチパスセルによれば、一のセル本体内において互いに独立した複数系統の多重反射光路が形成されているので、例えば複数種のガス成分を同時に検出することができる。
そして、複数の光学測定系の各々における光源からのレーザ光の波長が互いに異なることにより、高いガス選択性を得ることができて、例えば特定ガス成分とその干渉ガス成分の検出、あるいは、同位体測定などを行うことができる。
【００１３】
また、２系統の光学測定系を具えたものにおいて、基準光学測定系を構成する光源および受光センサと、他の光学測定系を構成する光源および受光センサとが、互いに異なる反射鏡側の外方位置に配置された構成とされていることにより、２つの光学測定系の相互の物理的な（構成上の）干渉あるいは光学的な干渉が生ずることを確実に防止することができる。
【００１４】
本発明のガス測定器によれば、上記多層型マルチパスセルを具えていることにより、複数種のガス成分を同時に検出することができる構成のものでありながら、ガス測定器それ自体を小型のものとして構成することができ、しかも、所期のガス検知を高い精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の多層型マルチパスセルの一例における構成の概略を示す説明図であって、（ａ）反射鏡の光軸に沿った断面を示す断面図、（ｂ）左側面図、（ｃ）右側面図である。
【図２】図１に示す多層型マルチパスセルにおいて形成される多重反射光路を、一方の反射鏡の反射面上に、他方の反射鏡の反射面上における反射点を投影した状態で示す、説明図である。
【図３】図１に示す多層型マルチパスセルにおいて形成される多重反射光路を説明するための斜視図である。
【図４】本発明のガス測定器の一例における構成の概略を示すブロック図である。
【図５】ヘリオット型測定セルの一例における要部構成を概略的に示す説明用斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の多層型マルチパスセルの一例における構成の概略を示す説明図であって、（ａ）反射鏡の光軸に沿った断面を示す断面図、（ｂ）左側面図、（ｃ）右側面図であり、図２は、図１に示す多層型マルチパスセルにおいて形成される多重反射光路を、一方の反射鏡の反射面上に、他方の反射鏡の反射面上における反射点を投影した状態で示す、説明図、図３は、図１に示す多層型マルチパスセルにおいて形成される多重反射光路を説明するための斜視図である。
この多層型マルチパスセルは、被検査ガス（サンプルガス）が導入される円筒状のセル本体１１と、その軸方向における両端位置の各々に、各々、互いに焦点距離（曲率半径）が同一の大きさの球面状の反射面２１Ａ，３１Ａを有する第１の反射鏡２１および第２の反射鏡３１が反射鏡保持部材４０によって保持固定された状態で設けられており、第１の反射鏡２１および第２の反射鏡３１の両者は、互いに光軸Ｌ１，Ｌ２が一致する状態で対向して配置されている。図１における符号４１Ａ，４１Ｂは、セル本体の内部空間に連通する開口部であって、一方が被検ガス導入用開口部、他方が被検ガス排出用開口部とされる。
【００１７】
セル本体１１の、第１の反射鏡２１側の外方位置には、第１の光源２６および適宜の反射ミラー２７を介してセル本体１１から出射された光を検出する受光センサ２８が配置されており、第１の光源２６から照射されるレーザ光が第１の反射鏡２１に形成された開口部２２を介してセル本体１１内に入射され、２つの反射鏡２１，３１によって多重反射された後、再び、当該開口部２２を介してセル本体１１の外部に出射され、反射ミラー２７を介して受光センサ２８によって受光される、基準光学測定系としての第１の光学測定系２５が構成されている。
第１の反射鏡２１における開口部２２は、反射鏡２１の背面側から透光性を有する窓板部材４５によって気密に閉塞されている。
【００１８】
第１の光学測定系２５に係る多重反射光路ＭＰ１において、第１の反射鏡２１の反射面２１Ａ上における反射点（図２においては（Ａ）が付された符号で示されており、図３においては、便宜上、丸数字で示されており、数字は反射順序を示している。）は、セル本体１１内に対する光の入射位置（開口部２２の形成位置）０（Ａ）を含む、反射鏡２１の光軸Ｌ１を中心とする半径Ｒ１の円軌道Ｃ１上に並び、出射位置３２（Ａ）が入射位置０（Ａ）と一致するよう、位置されている。
また、第２の反射鏡３１の反射面３１Ａ上における反射点（図２においては（Ｂ）が付された符号で示されており、図３においては、便宜上、丸数字で示されており、数字は反射順序を示している。）は、第２の反射鏡３１の光軸Ｌ２を中心とする半径Ｒ１の円軌道Ｃ１上に並ぶよう、位置されている。
そして、この実施例における多重反射光路ＭＰ１は、例えば、一の反射鏡２１（３１）において、反射点の位置が多重反射に伴って所定間隔毎に周方向の一定方向（図２において反時計方向）に移動されて、円軌道Ｃ１上を周回、例えば５周すると共に、第１の反射鏡２１の反射面２１Ａ上に、第２の反射鏡３１における反射点を軸方向に投影したとき、第１の反射鏡２１における互いに隣接する２つの反射点、例えば２（Ａ）および２８（Ａ）の間の位置に、第２の反射鏡３１における１つの反射点、例えば１５（Ｂ）が位置されるよう構成されている。
【００１９】
多重反射光路ＭＰ１の光路長は、特に制限されるものではなく、例えば、反射鏡２１，３１の焦点距離（曲率半径）、反射鏡２１，３１間の離間距離（中心位置間距離）、反射回数およびその他の光学条件を適宜に選定することにより、目的に応じて適宜に設定することができ、また、第１の反射鏡２１におけるレーザ光の入出射用の開口部２２は、目的に応じて設定される円軌道Ｃ１上の位置に形成すればよい。
【００２０】
而して、この多層型マルチパスセルにおいては、互いに独立した、いわゆる『ヘリオットセル』の動作原理を利用した複数系統の多重反射光路が一のセル本体内において形成されている。
すなわち、第１の光学測定系２５における多重反射光路ＭＰ１は、反射鏡２１（３１）の光軸Ｌ１（Ｌ２）に沿って伸びる円環状空間領域（円筒状空間領域）Ａ１内において形成されており、当該円環状空間領域Ａ１の内側の円柱状空間領域すなわち第１の光学測定系２５の多重反射光路において使用されない空間領域において、一つの他の光学測定系（以下、「第２の光学測定系」という。）が位置されている。
【００２１】
第２の光学測定系３５は、例えば、セル本体１１の、第２の反射鏡３１側の外方位置に配置された、第２の光源３６および適宜の反射ミラー３７を介してセル本体１１から出射された光を検出する受光センサ３８を具えており、第２の光源３６から照射されるレーザ光が第２の反射鏡３１に形成された開口部３２を介してセル本体１１内に入射され、２つの反射鏡２１，３１における、第１の光学測定系２５で使用される反射面領域より光軸側に位置される反射面領域によって多重反射された後、再び、当該開口部３２を介してセル本体１１の外部に出射され、反射ミラー３７を介して受光センサ３８によって受光される構成とされている。
第２の反射鏡３１における開口部３２は、反射鏡３１の背面側から透光性を有する窓板部材４５によって気密に閉塞されている。
【００２２】
第２の光学測定系３５における多重反射光路ＭＰ２は、反射鏡２１（３１）の光軸Ｌ１（Ｌ２）に沿って伸びる円環状空間領域（円筒状空間領域）Ａ２内において形成されており、第２の反射鏡３１の反射面３１Ａ上における反射点（図２においては（Ｃ）が付された符号で示されており、図３においては、便宜上、四角で囲まれた数字で示されており、数字は反射順序を示している。）は、セル本体１１内に対する光の入射位置（開口部３２の形成位置）０（Ｃ）を含む、第２の反射鏡３１の光軸Ｌ２を中心とする半径Ｒ２の円軌道Ｃ２上に並び、出射位置３２（Ｃ）が入射位置０（Ｃ）と一致するよう、位置されている。
また、第１の反射鏡２１の反射面２１Ａ上における反射点（図２においては（Ｄ）が付された符号で示されており、図３においては、便宜上、四角で囲まれた数字で示されており、数字は反射順序を示している。）は、第１の反射鏡２１の光軸Ｌ１を中心とする半径Ｒ２の円軌道Ｃ２上に並ぶよう、位置されている。
そして、この実施例における多重反射光路ＭＰ２は、例えば、一の反射鏡２１（３１）において、反射点が多重反射に伴って所定間隔毎に周方向の一定方向（図２において反時計方向）に移動されて、円軌道Ｃ２上を周回、例えば５周すると共に、第１の反射鏡２１の反射面２１Ａ上に、第２の反射鏡３１における反射点を軸方向に投影したとき、第２の反射鏡３１における互いに隣接する２つの反射点、例えば２（Ｃ）および２８（Ｃ）の間の位置に、第１の反射鏡２１における１つの反射点、例えば１５（Ｄ）が位置されるよう構成されている。
【００２３】
第２の光学測定系３５における多重反射光路ＭＰ２は、２つの反射鏡２１，３１による反射回数が第１の光学測定系２５における多重反射光路ＭＰ１と同一であって、第１の光学測定系２５に係る多重反射光路ＭＰ１と実質的に同一の長さの光路長を有している。
【００２４】
第１の光学測定系２５における第１の光源２６および第２の光学測定系３５における第２の光源３６は、例えば近赤外線半導体レーザよりなり、互いに波長が異なるものが用いられている。
第１の光学測定系２５および第２の光学測定系３５を構成する光源２６，３６によるレーザ光の波長の一例を検知対象ガスとの関係において示すと、例えば、12ＣＯ2 （質量数が１２の炭素）の検知に用いられるレーザ光の波長は２．０１４または２．００４〔μｍ〕、13ＣＯ2 （質量数が１３の炭素）の検知に用いられるレーザ光の波長は２．０４０〔μｍ〕であり、ＣＨ4 の検知においては１．６５１または１．６５４〔μｍ〕、ＣＯの検知においては１．５６８〔μｍ〕、Ｃ2 Ｈ2 の検知においては１．５２０または１．５３０〔μｍ〕、ＮＨ3 の検知においては１．５１７〔μｍ〕、Ｎ2 Ｏの検知においては１．５１６〔μｍ〕，Ｈ2 Ｏである場合には１．３６４または１．８４７〔μｍ〕、ＨＣｌの検知においては１．７４７または１．７４３〔μｍ〕である。
【００２５】
上記構成の多層型マルチパスセルの一構成例について示すと、第１の反射鏡２１および第２の反射鏡３１は、焦点距離が３６０ｍｍ、曲率半径が７２０ｍｍ、反射面２１Ａ（３１Ａ）の外周縁の径（有効反射面の径）がφ４５ｍｍ、反射鏡２１，３１間の離間距離（中心位置間距離）が３２０ｍｍであり、第１の光学測定系２５における多重反射光路ＭＰ１は、反射回数が３１回（１６往復）、各々の反射鏡２１，３１の反射面２１Ａ，３１Ａ上において反射点が位置される円軌道Ｃ１の半径Ｒ１が３０ｍｍ，光路長が約１０．２４ｍであり、第２の光学測定系３５における多重反射光路ＭＰ２は、反射回数が３１回（１６往復），各々の反射鏡２１，３１の反射面２１Ａ，３１Ａ上において反射点が位置される円軌道Ｃ２の半径Ｒ２が１５ｍｍ，光路長が約１０．２４ｍである。
また、第１の光学測定系２５における多重反射光路ＭＰ１が形成される円環状空間領域Ａ１の最内側位置は、反射鏡２１（３１）の光軸Ｌ１（Ｌ２）から２６．４ｍｍ程度の位置であり、レーザ光のビーム径が約φ３ｍｍ程度であり、従って、第１の光学測定系２５および第２の測定光学系３５は、光学的な干渉を生ずることなく、互いに独立したものとして構成される。
【００２６】
以上のような多層型マルチパスセルは、上述したように、例えば、赤外線吸収分光法によるガス測定器に好適に用いられる。
本発明のガス測定器は、図４に示すように、上記マルチパスセルにより構成されたガス検知部５０と、マルチパスセルにおける第１の光学測定系２５を構成する第１の光源２６および第２の光学測定系３５を構成する第２の光源３６の各々の動作制御を行う機能を有すると共に受光センサ２８，３８の各々からの検出信号に基づいてガス濃度を算出する機能を有する制御手段５５とを具えてなる。
そして、ガス検知においては、制御手段５５における光源制御部５６によって、例えば第１の光源２６および第２の光源３６に対する供給電流の大きさが制御されることにより、第１の光学測定系２５における第１の光源２６および第２の測定光学系３５における第２の光源３６の各々から、例えば周波数変調されたレーザ光がセル本体１１内に入射され、これにより多重反射光路ＭＰ１，ＭＰ２が形成された状態において、被検査ガスがセル本体１１内に供給されることにより、第１の光学測定系２５に係るレーザ光がその波長付近に吸収特性を有する第１の検知対象ガスに吸収されることによって受光センサ２８により検出される赤外線光量が低下し、この赤外線光量の減衰の程度に応じたガス濃度が制御手段５５における信号処理部５７によって検出されると共に、第２の光学測定系３５に係るレーザ光がその波長付近に吸収特性を有する、第１の検知対象ガスとは異なる種類の第２の検知対象ガスに吸収されることによって受光センサ３８により検出される赤外線光量が低下し、この赤外線光量の減衰の程度に応じたガス濃度が制御手段５５における信号処理部５７によって検出される。
【００２７】
而して、上記構成の多層型マルチパスセルによれば、一のセル本体１１内において、互いに独立した２系統の多重反射光路ＭＰ１，ＭＰ２が形成されており、第１の光学測定系２５および第２の光学測定系３５における各々の光源２６，３６として、互いに異なる波長のレーザ光が照射されるものが用いられることにより、高いガス選択性を得ることができて被検査ガスに含まれる２種類のガス成分を同時に検出することができ、各々の多重反射光路ＭＰ１，ＭＰ２を、互いに干渉することなく、必要な大きさの光路長が確保されたものとして構成することができる。
例えば、第１の光学測定系２５における第１の光源２６として、例えば中心波長が１．６５１μｍ付近である赤外線光源を用い、第２の光学測定系３５における第２の光源３６として、例えば中心波長が１．３６４μｍ付近である赤外線光源を用いた場合には、第１の光学測定系２５においてＣＨ4 の検出を行うことができると共に第２の光学測定系３５においてＨ2 Ｏの検出を行うことができる。第１の光学測定系２５に係る検知対象ガスと第２の光学測定系３５に係る検知対象ガスとの組み合わせとしては、例えばＣＨ4 の検出（中心波長１．６５１μｍ付近）とＮＨ3 の検出（中心波長１．５１７μｍ付近）、あるいは、ＣＨ4 の検出（中心波長１．６５１μｍ付近）とＣＯの検出（中心波長１．５６８μｍ付近）等を例示することができるが、特に限定されるものではなく、また、例えばＣＯの検出においては、中心波長が４．７μｍ付近の中赤外域のレーザ光を用いることもできる。さらにまた、例えばある特定ガス成分とその干渉ガス成分の検出、あるいは、12ＣＯ2 および13ＣＯ2 などの同位体測定などを行うこともできる。
また、第１の光学測定系２５を構成する光源２６および受光センサ２８と、第２の光学測定系３５を構成する光源３６および受光センサ３８とが、互いに異なる反射鏡側の外方位置に配置された構成とされていることにより、第１の光学測定系２５および第２の光学測定系３５の相互の物理的な（構成上の）干渉あるいは光学的な干渉が生ずることを確実に防止することができる。
【００２８】
従って、上記多層型マルチパスセルを具えてなるガス測定器によれば、当該多層型マルチパスセルが、互いに独立した２系統の光学測定系２５，３５（多重反射光路ＭＰ１，ＭＰ２）が形成されて２種類のガス成分を同時に検知することができるよう構成されているので、複数種のガス成分を同時に検出することができる構成のものでありながら、ガス測定器それ自体を小型のものとして構成することができ、しかも、各々の多重反射光路ＭＰ１，ＭＰ２において、互いに干渉することなく、必要な大きさの光路長を確保することができるので、２種類のガス成分を同時にかつ高い精度で検出することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、セル本体内に形成される多重反射光路の数は、２系統に限定されるものではなく、例えば３系統以上であってもよく、このような構成のものにおいても、各々の多重反射光路における光路長は互いに実質的に同一の大きさとされる。
また、上記実施例において、第１の光学測定系における第１の光源および受光センサと、第２の光学測定系における第２の光源および受光センサとが、一方の反射鏡側の外方位置に形成された構成であってもよい。
さらにまた、各々の光学測定系における多重反射光路は、反射鏡の反射面上における反射点の位置が多重反射に伴って周回するよう構成されている必要はなく、例えば、反射点が周方向に対して所定の方向に順次に並び、適正に設定された回数の反射が行われた後、最終的に、入射位置をなす開口部から出射されるよう構成されていてもよい。
さらにまた、反射鏡の構成、２つの反射鏡の離間距離の大きさ、反射回数、多重反射光路における光路長の大きさおよびその他の具体的構成は、上記実施例に限定されるものではなく、目的に応じて適宜に設定することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１１ セル本体
２１ 第１の反射鏡
２１Ａ 反射面
２２ 開口部
２５ 第１の光学測定系
２６ 第１の光源
２７ 反射ミラー
２８ 受光センサ
３１ 第２の反射鏡
３１Ａ 反射面
３２ 開口部
３５ 第２の光学測定系
３６ 第２の光源
３７ 反射ミラー
３８ 受光センサ
４０ 反射鏡保持部材
４１Ａ，４１Ｂ 開口部
４５ 窓板部材
５０ 検知部
５５ 制御手段
５６ 光源制御部
５７ 信号処理部
６１，６５ 反射鏡
６１Ａ，６５Ａ 反射面
Ｌ１ 第１の反射鏡の光軸
Ｌ２ 第２の反射鏡の光軸
Ｃ０ 多重反射光路において反射点が位置される円軌道
Ｃ１ 第１の光学測定系の多重反射光路において反射点が位置される円軌道
Ｃ２ 第２の光学測定系の多重反射光路において反射点が位置される円軌道
ＭＰ１ 第１の光学測定系に係る多重反射光路
ＭＰ２ 第２の光学測定系に係る多重反射光路
Ａ０ 円環状空間領域
Ａ１ 円環状空間領域（円筒状空間領域）
Ａ２ 円環状空間領域（円筒状空間領域）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、レーザ光を用いた多層型マルチパスセルおよび当該多層型マルチパスセルを具えてなるガス測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、例えばレーザ光源からの赤外線が検知対象ガス（特定ガス成分）によって吸収されることによる赤外線量の減衰の程度に応じて当該検知対象ガスの濃度を検出する、赤外線吸収分光法を利用したガス測定器が多数提案されている。
このようなガス測定器においては、例えば環境雰囲気の空気などの被検査ガスが導入される測定セル内における赤外光の光路長が大きくなるに従って、低濃度域の特定ガス成分に対して高い感度が得られることが知られており、多重反射型の測定セルが用いられた構成のものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来における多重反射型の測定セルの一例における要部構成を概略的に示す説明用斜視図である。
この測定セルは、いわゆる『ヘリオットセル』の動作原理を利用したもの（以下、「ヘリオット型測定セル」という。）であって、互いに光軸Ｌが一致する状態で対向して配置された、球面状の反射面を有する２つの反射鏡６１，６５を具えており、一方の反射鏡６１に形成された開口部（図示せず）を介して光源より照射されるレーザ光がセル本体内に入射され、２つの反射鏡６１，６５間において多重反射された後、再び、一方の反射鏡６１における開口部を介してセル本体の外部に出射されて受光センサにより検出される構成（入射位置と出射位置とが一致する構成）とされている（非特許文献１参照）。
このヘリオット型測定セルにおいて形成される多重反射光路ＭＰ０は、反射鏡６１（６５）の光軸Ｌに沿って伸びる円環状空間領域Ａ０内において形成されており、各々の反射鏡６１，６５の反射面６１Ａ，６５Ａ上における反射点は、反射鏡６１，６５の光軸Ｌを中心とする例えば円軌道Ｃ０上に並ぶよう位置される。この例においては、一の反射鏡において、反射点の位置が多重反射に伴って所定間隔毎に周方向に対して一定方向に移動されて、円軌道Ｃ０上を周回するよう構成されている。
そして、多重反射光路ＭＰ０における光路長の大きさは、例えば、反射鏡６１，６５の焦点距離、反射鏡６１，６５間の離間距離、反射回数およびその他の光学条件を適宜に設定することにより、目的に応じて設定することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｏｆｆ−Ａｘｉｓ Ｐａｔｈｓ ｉｎ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ Ｄ．Ｈｅｒｒｉｏｔｔ，Ｈ．Ｋｏｇｅｌｎｉｋ，ａｎｄ Ｒ．Ｋｏｍｐｆｎｅｒ（Ａｐｒｉｌ １９６４／Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．４／ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩＣＳ）
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５８００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
而して、ヘリオット型測定セルにおいては、反射鏡間において形成される多重反射光路（光学測定系）は一系統であり、一のガス成分を測定対象とするものであるのが実情であり、例えば、装置それ自体の大型化を伴うことなく、複数種のガス成分を同時に検出することができるものであることが望まれている。
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、複数種のガス成分を同時に検出することのできる新規な構造を有する多層型マルチパスセルを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、複数種のガス成分を同時にかつ高い精度で検出することができ、しかも、小型化のものとして構成することのできるガス測定器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の多層型マルチパスセルは、セル本体と、このセル本体内において、互いに光軸が一致する状態で対向配置された、球面状または放物面状の反射面を有する２つの反射鏡と、各々の反射鏡の反射面上においてレーザ光の反射点が反射鏡の光軸を中心とする円軌道または楕円軌道上に並ぶよう位置される多重反射光路を形成する基準光学測定系とを具えてなり、
前記基準光学測定系の多重反射光路は、反射鏡の光軸に沿って伸びる円環状空間領域内において形成されており、当該円環状空間領域の内側の円柱状空間領域内において、前記反射鏡の各々の反射面上に形成されるレーザ光の反射点が反射鏡の光軸を中心とする円軌道または楕円軌道上に並ぶよう位置される多重反射光路を形成する他の光学測定系が少なくとも一つ位置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の多層型マルチパスセルにおいては、基準光学測定系および他の光学測定系の各々は、多重反射光路の光路長の大きさが互いに同一であって、互いに異なる波長の光を照射する光源を具えた構成とされていることが好ましい。
【００１０】
さらにまた、本発明の多層型マルチパスセルにおいては、基準光学測定系および一つの他の光学測定系の二つの光学測定系を具えてなり、
基準光学測定系を構成する光源および受光センサと、他の光学測定系を構成する光源および受光センサとは、互いに異なる反射鏡側の外方位置に配置された構成とされていることが好ましい。
【００１１】
本発明のガス測定器は、上記多層型マルチパスセルを具えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の多層型マルチパスセルによれば、一のセル本体内において互いに独立した複数系統の多重反射光路が形成されているので、例えば複数種のガス成分を同時に検出することができる。
そして、複数の光学測定系の各々における光源からのレーザ光の波長が互いに異なることにより、高いガス選択性を得ることができて、例えば特定ガス成分とその干渉ガス成分の検出、あるいは、同位体測定などを行うことができる。
【００１３】
また、２系統の光学測定系を具えたものにおいて、基準光学測定系を構成する光源および受光センサと、他の光学測定系を構成する光源および受光センサとが、互いに異なる反射鏡側の外方位置に配置された構成とされていることにより、２つの光学測定系の相互の物理的な（構成上の）干渉あるいは光学的な干渉が生ずることを確実に防止することができる。
【００１４】
本発明のガス測定器によれば、上記多層型マルチパスセルを具えていることにより、複数種のガス成分を同時に検出することができる構成のものでありながら、ガス測定器それ自体を小型のものとして構成することができ、しかも、所期のガス検知を高い精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の多層型マルチパスセルの一例における構成の概略を示す説明図であって、（ａ）反射鏡の光軸に沿った断面を示す断面図、（ｂ）左側面図、（ｃ）右側面図である。
【図２】図１に示す多層型マルチパスセルにおいて形成される多重反射光路を、一方の反射鏡の反射面上に、他方の反射鏡の反射面上における反射点を投影した状態で示す、説明図である。
【図３】図１に示す多層型マルチパスセルにおいて形成される多重反射光路を説明するための斜視図である。
【図４】本発明のガス測定器の一例における構成の概略を示すブロック図である。
【図５】ヘリオット型測定セルの一例における要部構成を概略的に示す説明用斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の多層型マルチパスセルの一例における構成の概略を示す説明図であって、（ａ）反射鏡の光軸に沿った断面を示す断面図、（ｂ）左側面図、（ｃ）右側面図であり、図２は、図１に示す多層型マルチパスセルにおいて形成される多重反射光路を、一方の反射鏡の反射面上に、他方の反射鏡の反射面上における反射点を投影した状態で示す、説明図、図３は、図１に示す多層型マルチパスセルにおいて形成される多重反射光路を説明するための斜視図である。
この多層型マルチパスセルは、被検査ガス（サンプルガス）が導入される円筒状のセル本体１１と、その軸方向における両端位置の各々に、各々、互いに焦点距離（曲率半径）が同一の大きさの球面状の反射面２１Ａ，３１Ａを有する第１の反射鏡２１および第２の反射鏡３１が反射鏡保持部材４０によって保持固定された状態で設けられており、第１の反射鏡２１および第２の反射鏡３１の両者は、互いに光軸Ｌ１，Ｌ２が一致する状態で対向して配置されている。図１における符号４１Ａ，４１Ｂは、セル本体の内部空間に連通する開口部であって、一方が被検ガス導入用開口部、他方が被検ガス排出用開口部とされる。
【００１７】
セル本体１１の、第１の反射鏡２１側の外方位置には、第１の光源２６および適宜の反射ミラー２７を介してセル本体１１から出射された光を検出する受光センサ２８が配置されており、第１の光源２６から照射されるレーザ光が第１の反射鏡２１に形成された開口部２２を介してセル本体１１内に入射され、２つの反射鏡２１，３１によって多重反射された後、再び、当該開口部２２を介してセル本体１１の外部に出射され、反射ミラー２７を介して受光センサ２８によって受光される、基準光学測定系としての第１の光学測定系２５が構成されている。
第１の反射鏡２１における開口部２２は、反射鏡２１の背面側から透光性を有する窓板部材４５によって気密に閉塞されている。
【００１８】
第１の光学測定系２５に係る多重反射光路ＭＰ１において、第１の反射鏡２１の反射面２１Ａ上における反射点（図２においては（Ａ）が付された符号で示されており、図３においては、便宜上、丸数字で示されており、数字は反射順序を示している。）は、セル本体１１内に対する光の入射位置（開口部２２の形成位置）０（Ａ）を含む、反射鏡２１の光軸Ｌ１を中心とする半径Ｒ１の円軌道Ｃ１上に並び、出射位置３２（Ａ）が入射位置０（Ａ）と一致するよう、位置されている。
また、第２の反射鏡３１の反射面３１Ａ上における反射点（図２においては（Ｂ）が付された符号で示されており、図３においては、便宜上、丸数字で示されており、数字は反射順序を示している。）は、第２の反射鏡３１の光軸Ｌ２を中心とする半径Ｒ１の円軌道Ｃ１上に並ぶよう、位置されている。
そして、この実施例における多重反射光路ＭＰ１は、例えば、一の反射鏡２１（３１）において、反射点の位置が多重反射に伴って所定間隔毎に周方向の一定方向（図２において反時計方向）に移動されて、円軌道Ｃ１上を周回、例えば５周すると共に、第１の反射鏡２１の反射面２１Ａ上に、第２の反射鏡３１における反射点を軸方向に投影したとき、第１の反射鏡２１における互いに隣接する２つの反射点、例えば２（Ａ）および２８（Ａ）の間の位置に、第２の反射鏡３１における１つの反射点、例えば１５（Ｂ）が位置されるよう構成されている。
【００１９】
多重反射光路ＭＰ１の光路長は、特に制限されるものではなく、例えば、反射鏡２１，３１の焦点距離（曲率半径）、反射鏡２１，３１間の離間距離（中心位置間距離）、反射回数およびその他の光学条件を適宜に選定することにより、目的に応じて適宜に設定することができ、また、第１の反射鏡２１におけるレーザ光の入出射用の開口部２２は、目的に応じて設定される円軌道Ｃ１上の位置に形成すればよい。
【００２０】
而して、この多層型マルチパスセルにおいては、互いに独立した、いわゆる『ヘリオットセル』の動作原理を利用した複数系統の多重反射光路が一のセル本体内において形成されている。
すなわち、第１の光学測定系２５における多重反射光路ＭＰ１は、反射鏡２１（３１）の光軸Ｌ１（Ｌ２）に沿って伸びる円環状空間領域（円筒状空間領域）Ａ１内において形成されており、当該円環状空間領域Ａ１の内側の円柱状空間領域すなわち第１の光学測定系２５の多重反射光路において使用されない空間領域において、一つの他の光学測定系（以下、「第２の光学測定系」という。）が位置されている。
【００２１】
第２の光学測定系３５は、例えば、セル本体１１の、第２の反射鏡３１側の外方位置に配置された、第２の光源３６および適宜の反射ミラー３７を介してセル本体１１から出射された光を検出する受光センサ３８を具えており、第２の光源３６から照射されるレーザ光が第２の反射鏡３１に形成された開口部３２を介してセル本体１１内に入射され、２つの反射鏡２１，３１における、第１の光学測定系２５で使用される反射面領域より光軸側に位置される反射面領域によって多重反射された後、再び、当該開口部３２を介してセル本体１１の外部に出射され、反射ミラー３７を介して受光センサ３８によって受光される構成とされている。
第２の反射鏡３１における開口部３２は、反射鏡３１の背面側から透光性を有する窓板部材４５によって気密に閉塞されている。
【００２２】
第２の光学測定系３５における多重反射光路ＭＰ２は、反射鏡２１（３１）の光軸Ｌ１（Ｌ２）に沿って伸びる円環状空間領域（円筒状空間領域）Ａ２内において形成されており、第２の反射鏡３１の反射面３１Ａ上における反射点（図２においては（Ｃ）が付された符号で示されており、図３においては、便宜上、四角で囲まれた数字で示されており、数字は反射順序を示している。）は、セル本体１１内に対する光の入射位置（開口部３２の形成位置）０（Ｃ）を含む、第２の反射鏡３１の光軸Ｌ２を中心とする半径Ｒ２の円軌道Ｃ２上に並び、出射位置３２（Ｃ）が入射位置０（Ｃ）と一致するよう、位置されている。
また、第１の反射鏡２１の反射面２１Ａ上における反射点（図２においては（Ｄ）が付された符号で示されており、図３においては、便宜上、四角で囲まれた数字で示されており、数字は反射順序を示している。）は、第１の反射鏡２１の光軸Ｌ１を中心とする半径Ｒ２の円軌道Ｃ２上に並ぶよう、位置されている。
そして、この実施例における多重反射光路ＭＰ２は、例えば、一の反射鏡２１（３１）において、反射点が多重反射に伴って所定間隔毎に周方向の一定方向（図２において反時計方向）に移動されて、円軌道Ｃ２上を周回、例えば５周すると共に、第１の反射鏡２１の反射面２１Ａ上に、第２の反射鏡３１における反射点を軸方向に投影したとき、第２の反射鏡３１における互いに隣接する２つの反射点、例えば２（Ｃ）および２８（Ｃ）の間の位置に、第１の反射鏡２１における１つの反射点、例えば１５（Ｄ）が位置されるよう構成されている。
【００２３】
第２の光学測定系３５における多重反射光路ＭＰ２は、２つの反射鏡２１，３１による反射回数が第１の光学測定系２５における多重反射光路ＭＰ１と同一であって、第１の光学測定系２５に係る多重反射光路ＭＰ１と実質的に同一の長さの光路長を有している。
【００２４】
第１の光学測定系２５における第１の光源２６および第２の光学測定系３５における第２の光源３６は、例えば近赤外線半導体レーザよりなり、互いに波長が異なるものが用いられている。
第１の光学測定系２５および第２の光学測定系３５を構成する光源２６，３６によるレーザ光の波長の一例を検知対象ガスとの関係において示すと、例えば、12ＣＯ2 （質量数が１２の炭素）の検知に用いられるレーザ光の波長は２．０１４または２．００４〔μｍ〕、13ＣＯ2 （質量数が１３の炭素）の検知に用いられるレーザ光の波長は２．０４０〔μｍ〕であり、ＣＨ4 の検知においては１．６５１または１．６５４〔μｍ〕、ＣＯの検知においては１．５６８〔μｍ〕、Ｃ2 Ｈ2 の検知においては１．５２０または１．５３０〔μｍ〕、ＮＨ3 の検知においては１．５１７〔μｍ〕、Ｎ2 Ｏの検知においては１．５１６〔μｍ〕，Ｈ2 Ｏである場合には１．３６４または１．８４７〔μｍ〕、ＨＣｌの検知においては１．７４７または１．７４３〔μｍ〕である。
【００２５】
上記構成の多層型マルチパスセルの一構成例について示すと、第１の反射鏡２１および第２の反射鏡３１は、焦点距離が３６０ｍｍ、曲率半径が７２０ｍｍ、反射面２１Ａ（３１Ａ）の外周縁の径（有効反射面の径）がφ４５ｍｍ、反射鏡２１，３１間の離間距離（中心位置間距離）が３２０ｍｍであり、第１の光学測定系２５における多重反射光路ＭＰ１は、反射回数が３１回（１６往復）、各々の反射鏡２１，３１の反射面２１Ａ，３１Ａ上において反射点が位置される円軌道Ｃ１の半径Ｒ１が３０ｍｍ，光路長が約１０．２４ｍであり、第２の光学測定系３５における多重反射光路ＭＰ２は、反射回数が３１回（１６往復），各々の反射鏡２１，３１の反射面２１Ａ，３１Ａ上において反射点が位置される円軌道Ｃ２の半径Ｒ２が１５ｍｍ，光路長が約１０．２４ｍである。
また、第１の光学測定系２５における多重反射光路ＭＰ１が形成される円環状空間領域Ａ１の最内側位置は、反射鏡２１（３１）の光軸Ｌ１（Ｌ２）から２６．４ｍｍ程度の位置であり、レーザ光のビーム径が約φ３ｍｍ程度であり、従って、第１の光学測定系２５および第２の測定光学系３５は、光学的な干渉を生ずることなく、互いに独立したものとして構成される。
【００２６】
以上のような多層型マルチパスセルは、上述したように、例えば、赤外線吸収分光法によるガス測定器に好適に用いられる。
本発明のガス測定器は、図４に示すように、上記マルチパスセルにより構成されたガス検知部５０と、マルチパスセルにおける第１の光学測定系２５を構成する第１の光源２６および第２の光学測定系３５を構成する第２の光源３６の各々の動作制御を行う機能を有すると共に受光センサ２８，３８の各々からの検出信号に基づいてガス濃度を算出する機能を有する制御手段５５とを具えてなる。
そして、ガス検知においては、制御手段５５における光源制御部５６によって、例えば第１の光源２６および第２の光源３６に対する供給電流の大きさが制御されることにより、第１の光学測定系２５における第１の光源２６および第２の測定光学系３５における第２の光源３６の各々から、例えば周波数変調されたレーザ光がセル本体１１内に入射され、これにより多重反射光路ＭＰ１，ＭＰ２が形成された状態において、被検査ガスがセル本体１１内に供給されることにより、第１の光学測定系２５に係るレーザ光がその波長付近に吸収特性を有する第１の検知対象ガスに吸収されることによって受光センサ２８により検出される赤外線光量が低下し、この赤外線光量の減衰の程度に応じたガス濃度が制御手段５５における信号処理部５７によって検出されると共に、第２の光学測定系３５に係るレーザ光がその波長付近に吸収特性を有する、第１の検知対象ガスとは異なる種類の第２の検知対象ガスに吸収されることによって受光センサ３８により検出される赤外線光量が低下し、この赤外線光量の減衰の程度に応じたガス濃度が制御手段５５における信号処理部５７によって検出される。
【００２７】
而して、上記構成の多層型マルチパスセルによれば、一のセル本体１１内において、互いに独立した２系統の多重反射光路ＭＰ１，ＭＰ２が形成されており、第１の光学測定系２５および第２の光学測定系３５における各々の光源２６，３６として、互いに異なる波長のレーザ光が照射されるものが用いられることにより、高いガス選択性を得ることができて被検査ガスに含まれる２種類のガス成分を同時に検出することができ、各々の多重反射光路ＭＰ１，ＭＰ２を、互いに干渉することなく、必要な大きさの光路長が確保されたものとして構成することができる。
例えば、第１の光学測定系２５における第１の光源２６として、例えば中心波長が１．６５１μｍ付近である赤外線光源を用い、第２の光学測定系３５における第２の光源３６として、例えば中心波長が１．３６４μｍ付近である赤外線光源を用いた場合には、第１の光学測定系２５においてＣＨ4 の検出を行うことができると共に第２の光学測定系３５においてＨ2 Ｏの検出を行うことができる。第１の光学測定系２５に係る検知対象ガスと第２の光学測定系３５に係る検知対象ガスとの組み合わせとしては、例えばＣＨ4 の検出（中心波長１．６５１μｍ付近）とＮＨ3 の検出（中心波長１．５１７μｍ付近）、あるいは、ＣＨ4 の検出（中心波長１．６５１μｍ付近）とＣＯの検出（中心波長１．５６８μｍ付近）等を例示することができるが、特に限定されるものではなく、また、例えばＣＯの検出においては、中心波長が４．７μｍ付近の中赤外域のレーザ光を用いることもできる。さらにまた、例えばある特定ガス成分とその干渉ガス成分の検出、あるいは、12ＣＯ2 および13ＣＯ2 などの同位体測定などを行うこともできる。
また、第１の光学測定系２５を構成する光源２６および受光センサ２８と、第２の光学測定系３５を構成する光源３６および受光センサ３８とが、互いに異なる反射鏡側の外方位置に配置された構成とされていることにより、第１の光学測定系２５および第２の光学測定系３５の相互の物理的な（構成上の）干渉あるいは光学的な干渉が生ずることを確実に防止することができる。
【００２８】
従って、上記多層型マルチパスセルを具えてなるガス測定器によれば、当該多層型マルチパスセルが、互いに独立した２系統の光学測定系２５，３５（多重反射光路ＭＰ１，ＭＰ２）が形成されて２種類のガス成分を同時に検知することができるよう構成されているので、複数種のガス成分を同時に検出することができる構成のものでありながら、ガス測定器それ自体を小型のものとして構成することができ、しかも、各々の多重反射光路ＭＰ１，ＭＰ２において、互いに干渉することなく、必要な大きさの光路長を確保することができるので、２種類のガス成分を同時にかつ高い精度で検出することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、セル本体内に形成される多重反射光路の数は、２系統に限定されるものではなく、例えば３系統以上であってもよく、このような構成のものにおいても、各々の多重反射光路における光路長は互いに実質的に同一の大きさとされる。
また、上記実施例において、第１の光学測定系における第１の光源および受光センサと、第２の光学測定系における第２の光源および受光センサとが、一方の反射鏡側の外方位置に形成された構成であってもよい。
さらにまた、各々の光学測定系における多重反射光路は、反射鏡の反射面上における反射点の位置が多重反射に伴って周回するよう構成されている必要はなく、例えば、反射点が周方向に対して所定の方向に順次に並び、適正に設定された回数の反射が行われた後、最終的に、入射位置をなす開口部から出射されるよう構成されていてもよい。
さらにまた、反射鏡の構成、２つの反射鏡の離間距離の大きさ、反射回数、多重反射光路における光路長の大きさおよびその他の具体的構成は、上記実施例に限定されるものではなく、目的に応じて適宜に設定することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１１ セル本体
２１ 第１の反射鏡
２１Ａ 反射面
２２ 開口部
２５ 第１の光学測定系
２６ 第１の光源
２７ 反射ミラー
２８ 受光センサ
３１ 第２の反射鏡
３１Ａ 反射面
３２ 開口部
３５ 第２の光学測定系
３６ 第２の光源
３７ 反射ミラー
３８ 受光センサ
４０ 反射鏡保持部材
４１Ａ，４１Ｂ 開口部
４５ 窓板部材
５０ 検知部
５５ 制御手段
５６ 光源制御部
５７ 信号処理部
６１，６５ 反射鏡
６１Ａ，６５Ａ 反射面
Ｌ１ 第１の反射鏡の光軸
Ｌ２ 第２の反射鏡の光軸
Ｃ０ 多重反射光路において反射点が位置される円軌道
Ｃ１ 第１の光学測定系の多重反射光路において反射点が位置される円軌道
Ｃ２ 第２の光学測定系の多重反射光路において反射点が位置される円軌道
ＭＰ１ 第１の光学測定系に係る多重反射光路
ＭＰ２ 第２の光学測定系に係る多重反射光路
Ａ０ 円環状空間領域
Ａ１ 円環状空間領域（円筒状空間領域）
Ａ２ 円環状空間領域（円筒状空間領域）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル本体と、このセル本体内において、互いに光軸が一致する状態で対向配置された、球面状または放物面状の反射面を有する２つの反射鏡と、各々の反射鏡の反射面上においてレーザ光の反射点が反射鏡の光軸を中心とする円軌道または楕円軌道上に並ぶよう位置される多重反射光路を形成する基準光学測定系とを具えてなり、
前記基準光学測定系の多重反射光路は、反射鏡の光軸に沿って伸びる円環状空間領域内において形成されており、当該円環状空間領域の内側の円柱状空間領域内において、前記反射鏡の各々の反射面上に形成されるレーザ光の反射点が反射鏡の光軸を中心とする円軌道または楕円軌道上に並ぶよう位置される多重反射光路を形成する他の光学測定系が少なくとも一つ位置されていることを特徴とする多層型マルチパスセル。
【請求項２】
基準光学測定系および他の光学測定系の各々は、多重反射光路の光路長の大きさが互いに同一であって、互いに異なる波長の光を照射する光源を具えていることを特徴とする請求項１に記載の多層型マルチパスセル。
【請求項３】
基準光学測定系および一つの他の光学測定系の二つの光学測定系を具えてなり、
基準光学測定系を構成する光源および受光センサと、他の光学測定系を構成する光源および受光センサとは、互いに異なる反射鏡側の外方位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多層型マルチパスセル。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の多層型マルチパスセルを具えてなることを特徴とするガス測定器。
【請求項１】
セル本体と、このセル本体内において、互いに光軸が一致する状態で対向配置された、球面状または放物面状の反射面を有する２つの反射鏡と、各々の反射鏡の反射面上においてレーザ光の反射点が反射鏡の光軸を中心とする円軌道または楕円軌道上に並ぶよう位置される多重反射光路を形成する基準光学測定系とを具えてなり、
前記基準光学測定系の多重反射光路は、反射鏡の光軸に沿って伸びる円環状空間領域内において形成されており、当該円環状空間領域の内側の円柱状空間領域内において、前記反射鏡の各々の反射面上に形成されるレーザ光の反射点が反射鏡の光軸を中心とする円軌道または楕円軌道上に並ぶよう位置される多重反射光路を形成する他の光学測定系が少なくとも一つ位置されていることを特徴とする多層型マルチパスセル。
【請求項２】
基準光学測定系および他の光学測定系の各々は、多重反射光路の光路長の大きさが互いに同一であって、互いに異なる波長の光を照射する光源を具えていることを特徴とする請求項１に記載の多層型マルチパスセル。
【請求項３】
基準光学測定系および一つの他の光学測定系の二つの光学測定系を具えてなり、
基準光学測定系を構成する光源および受光センサと、他の光学測定系を構成する光源および受光センサとは、互いに異なる反射鏡側の外方位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多層型マルチパスセル。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の多層型マルチパスセルを具えてなることを特徴とするガス測定器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２４３１７２（Ｐ２０１０−２４３１７２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８８８０２（Ｐ２００９−８８８０２）
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００２５０４２１）理研計器株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００２５０４２１）理研計器株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]