高濃度ガスのスペクトル解析に適合されたアレンジメント
スペクトル解析に適合されたアレンジメント（”Ａ”）が、電磁放射（”Ｓ”）に適合された伝達手段（１０）と、測定セルになって光学測定距離（”Ｔ”）を定義するキャビティの形の区切られた空間（１１）と、前記伝達手段（１０）から光学測定距離（”Ｌ”）を通過する前記電磁放射（”Ｓ”，”Ｓａ１”，”Ｓａ２”）の感知手段（１２）と、少なくとも前記感知手段（１２）と接続されたスペクトル解析実行ユニット（１３）とを有している。電磁放射の前記感知手段（１２）が、スペクトルレンジ内に入る電磁放射（”Ｓｂ”，４ａ）に光電的に感受適合されている。当該スペクトルレンジの選択波長成分またはスペクトル要素が、スペクトル解析実行ユニット（１３）において解析対象となる。当該スペクトル解析実行ユニット（１３）が、このユニットにおいて、計算を通して、スペクトル要素の相対放射強度を測定する。前記電磁放射（”Ｓ”，”ＳａＴ１”Ｓａ２”）が、サンプル（Ｇ）のガスが存在する空間を通過するように適合されている。空間（１１）内の前記光学測定距離（”Ｌ”）が、少なくとも１５ｍｍよりも短く、非常に短く選択されている。このため、サンプル（Ｇ）のガスが評価されるガス部分に関して高濃度を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、電磁放射に適合されたアレンジメントに関し、主に、１以上の高濃度ガスまたはガス混合物を評価するために適合されたアレンジメントに関する。
本発明の実用的な適用が、ガス適合アレンジメントまたはガスメータに関して、以下に、より具体的に説明される。なお、評価のために適合されたサンプルのガスに、比較的、高濃度ガスまたはガス混合物が発生しており、測定セルに封入または測定セルを通過している時のガスの存在を、このガスメータによって、判定することができる。
【０００２】
このようなガス適合アレンジメントが、さらに、電磁放射に適合された放射や伝達手段を示し、サンプルのガスに対して測定セルになってそれ自身の測定に適用可能な光学測定距離を定義するキャビティと、前記伝達手段から前記光学測定距離を通過する前記電磁放射の検出や感知手段または検出器と、前記感知手段または検出器のいずれかに接続されたスペクトル解析実行ユニットとを有する。
【０００３】
電磁放射の前記感知や検出手段が、スペクトルフィールド内に入る電磁放射に適切に光電的に感受する。当該スペクトルフィールドの選択波長成分またはスペクトル要素が、スペクトル解析実行ユニットにおいて解析対象となる。当該スペクトル解析実行ユニットが、このユニットにおいてスペクトル要素の相対放射強度を測定する。
【０００４】
この技術分野において、ここで示されて使用された伝達手段と感知手段または検出器が、スペクトル解析実行ユニットと、それに接続されて結果を表示する表示ユニットまたは類似物と同様に、従来技術において知られている。このため、これらの手段、ユニット、表示ユニットが、本願において、それらの構成要素に関して、より詳細な洞察と図の対象にならない。
【背景技術】
【０００５】
上記の技術分野と特徴に関連した方法、アレンジメント、構造が、複数の異なる実施の形態において、以前から知られている。
本発明に係わる背景技術と技術分野の第１の例として、ガスおよび／またはガス混合物のサンプルのスペクトル解析に適合されたアレンジメントを説明する。当該アレンジメントが、電磁放射に適合された伝達手段と、キャビティの形態で区切られた空間のように、測定セルになって光学測定距離を定義する空間と、前記伝達手段から前記光学測定距離を通過する前記電磁放射のための感知または検出手段と、少なくとも、１以上の光電検出器に関連した前記感知手段とを備える。当該１以上の光電検出器が、チップのように、サンプルのガスのスペクトル解析実行ユニットと接続された光受信および／または光感知部分に対応する。
【０００６】
電磁放射の前記感知手段が、スペクトルフィールド内に入る電磁放射に光電的に適切に感受する。当該スペクトルフィールドの選択波長成分またはスペクトル要素が、前記スペクトル解析実行ユニットにおいて解析対象となる。当該スペクトル解析実行ユニットが、このユニットにおいて、当該選択波長部分に対してスペクトル要素の相対放射強度を測定する。
【０００７】
ここで、米国特許公報ＵＳ−５００９４９３−Ａ、ドイツ特許公報ＤＥ−４１１０６５３−Ａ１、米国特許公報ＵＳ−５２６８７８２−Ａ、米国特許公報ＵＳ−４０２９５２１−Ａが参考文献に挙げられる。
【０００８】
ここで示されたサンプルのガスを解析するアレンジメントのより詳細な第１の例として、国際特許出願ＰＣＴ／ＳＥ９９／００１４５（国際特許公報ＷＯ−９９／４１５９２−Ａ１）が参考文献に挙げられる。なお、その内容が、ガスセンサに関連した検出器の製造方法と、このように製造された検出器とを含む。
【０００９】
ここで示されたアレンジメントのより詳細な第２の例として、国際特許公報ＷＯ−９７／１８４６０−Ａ１が参考文献に挙げられる。
ここで示されたアレンジメントの詳細な第３の例として、国際特許公報ＷＯ−９８／０９１５２−Ａ１が参考文献に挙げられる。
【００１０】
さらに、国際特許公報ＷＯ−０１／８１９０１−Ａｌが参考文献に挙げられる。
本発明に関連した特異性に関して、次のことが言及される。当該波長部分に対するスペクトル要素の相対放射強度が極低濃度ガスで低く、結局、得られた結果が大きな誤差を示すということも知られている。
【００１１】
通常、スペクトル解析のための既知のユニットにおいて、一方で当該ガスを測定するために、他方でその中の当該ガス濃度を評価するために、最小（高）濃度ガスが必要とされる。
【００１２】
大きな波帯を有する電磁または光学的放射をバンドパスフィルタに直角で供給すること、選択狭波帯を光電検出器に通すためのフィルタ前提条件を作成することとが知られている。この検出器において、チップのように、その光受信および光感知部分とともに、それに接続されたスペクトル解析実行ユニットを有する。狭波帯の強度および／または相対強度が評価される。
【００１３】
一般的に、ガス試験解析において、選択波帯のスペクトル解析を通して、異なる基準が多様な精度で異なる測定結果を提供することが知られている。
従って、以前から次のことが知られている。
【００１４】
ａ．伝達手段への選択供給の高出力が、通常、測定結果の精度を向上させる。
ｂ．パルス技術を利用している間、活性化パルスの間に検出器のチップを冷却することを許可するための前提条件を作成するために、伝達手段が周期的に活性化する。
【００１５】
ｃ．伝達手段と検出器のチップの間のサンプルのガスを通過する測定距離の増加とともに、低濃度で適用できる測定結果の厳密性が増加する。
ｄ．サンプルのガスにおいて異なるガスが、異なる周波数および／または周波数帯で、異なる明らかな吸収スペクトルを示す。
【００１６】
ｅ．サンプルのガスにおいて異なるガスが、異なる周波数および／または周波数帯で、複数の明らかな吸収スペクトルを示す。
ｆ．過圧下に置かれたサンプルのガスが、大気圧で補正され、測定結果の精度を向上させる。
【００１７】
ｇ．ますます精巧な測定ユニットが、より正確な測定結果にする。
ｈ．同一のガス濃度に対して最適な測定距離がある。
本発明の前提条件とその時に割り当てられて使用された測定距離を考慮して、従来技術において、非常に短い測定距離が、不利益を有し、以下の欠点を晒すことが知られている。
【００１８】
ｉ．伝達手段から検出器のチップに伝えられた熱エネルギーが、迷惑な背景光および／または背景ノイズおよび熱が原因である。迷惑な背景光および／または背景ノイズと熱が、測定結果の精度を低下させる。
【００１９】
ｊ．生成熱を測定セルの物質に案内することで、最大限の範囲で、検出器とそのチップの発熱を低下する。
ｋ．検出器に反応する送信器の影響を明らかにするために、最大限の範囲で、同期検出することで、状態の影響を低下する。
【００２０】
ｌ．最大限の範囲で、検出器とそのチップにおいて、検出信号からノイズを除去するための前提条件を作成する。
ｍ．検出器とそのチップの効果的な冷却のための良好な機械的な前提条件を作成する。
【００２１】
ｎ．測定セルのキャビティにおいて、サンプルのガスを通して、熱を案内することのように、検出器への放熱の影響をさらに減少するための前提条件を作成する。
本発明に関連した重要な特徴を考慮して、下記の先行技術文献が言及される。
【００２２】
欧州特許公報ＥＰ−１６５９３９０−Ａ１がマイクロチップ試験デバイス（１０）に関連している。マイクロチップ試験デバイス（１０）が、吸収度を測定するための吸収度測定チャンバ（２５）と、光源（１３）から放射されて吸収度測定チャンバ（２５）を通して伝達された光を受信するための伝達光受信手段（１５）と、一端に光源で放射された光に対する入口開口部と対向端に光出口開口部とを含む吸収度測定チャンバの光軸方向に直線状に広がり、光が吸収度チャンバに入る開口と、開口の光出口開口部と吸収度測定チャンバとの間の光路に位置し、入射光の第１の部分を伝達し、その他の部分を反射する入射光ビームスプリッタと、ビームスプリッタで反射された光を受信するための反射光受信部とを有する。
【００２３】
このように記述されたアレンジメントが、液体試験、特に、血液試験の評価に、適合されている。
国際特許公報ＷＯ−２００４／０４８９２９−Ａ２に、平行振動分光法で高スループットのスクリーニングが記述されている。
【００２４】
それに、トータルの光スループットが増加する赤外光で多重サンプルの迅速なスペクトル分析のためのデバイスと方法とが記述されている。
ここで、フーリエ解析でスキャンされた多重波長が、固体物質と互換性のある赤外光内に位置する多数のサンプル井戸と組み合わされている。
【００２５】
それらの利用のための非常に大きなスケールの測定デバイスおよびシステムが、半導体プロセスのために利用されたリソグラフィーおよび他の技術から作られている。
図１が、光源（１０５）からの光が、ビームスプリッタ（１１０）を通過して、干渉ミラー（１１５）でスペクトルフィルタ（１２０）に反射されていることを示している。
【００２６】
スペクトルフィルタ（１２０）からの光が、フォーカシングとビームステアリングの光学系（１２５）を介して、サンプルホルダ（１３０）の底部にフォーカスされている。
光が、さらに、１以上の経路において各サンプルとともに相互作用し、さらに、サンプルホルダ（１３０）の外に反射され、光学系（１３５）で赤外線カメラ（１４０）にフォーカスされている。
【００２７】
このシステムの実施例が、１）赤外線放射源、２）放射モジュールデバイス、３）サンプルホルダ、４）赤外線検出器、５）スペクトルデータを収集、処理、表示するコンピュータの５つの構成要素を備える。
【００２８】
欧州特許公報ＥＰ−０５５７６５５−Ａ１に、弱い散乱光学信号（１００）および使用レーザ（１０２）を収集するためのシステムが開示されている。弱い散乱光学信号（１００）および使用レーザ（１０２）が、長い中空チャンバ（１０５）内に含まれる未知のガス（１０７）を照射する。長い中空チャンバ（１０５）が、高反射コーティング（１０６または１１１）を有する。
【００２９】
レーザからの照射中の電磁放射（１０３）が、チャンバの全長（Ｌ）に沿って直進し、封じ込め管内の未知のガスの振動分子と衝突する。
衝突が、シフト電磁放射（１１２）の放射に起因する。シフト電磁放射（１１２）が、入射光から分離され、さらに、管の開口（１０８）の１つを通して収集されている。
【００３０】
散乱光子が、さらに、収集光学アセンブリ（１１６）、光検出器（１２４）に案内されている。
米国特許出願公報ＵＳ−２００６／１１９８５１−Ａ１に、ガスサンプルにおいて事前選択ガスの濃度を測定するための方法およびデバイスが開示されている。
【００３１】
デバイスが、ハリオット型多重パスセル（１０）を備える。ハリオット型多重パスセル（１０）が、中心軸（７４）とハウジング（８０Ａ，８０Ｂ）を有している。ハウジング（８０Ａ，８０Ｂ）が、管状のサンプルキャビティ（８４）を設けるために軸から間隔があけられて取り囲まれている。
【００３２】
ガスサンプルが、軸の対向両端に設けられた開口（１５４，１５６）を介してサンプルキャビティに送り込まれる。
第１のミラー（４４）および第２のミラー（４６）が、軸の対向両端に支持されている。
【００３３】
例えば、レーザまたはＬＥＤなどの光源が、第１のミラーの入口開口（３０）を介してサンプルキャビティに光ビームを放射するために設けられている。光ビームが、事前選択ガスを強く吸収する波長を有している。
【００３４】
ビームが、第２のミラーの出口開口（４８）を介してセルを出て検出器（５２）に集まる前に、複数回、ミラー間で反射されている。
デバイスが、さらに、不減衰光ビームの強度をモニタするための参照検出器（３２）と、セルを１回通過した後で第２のミラーを通過して伝達した光の強度を検出するための検出器を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】ＵＳ−５００９４９３−Ａ
【特許文献２】ＤＥ−４１１０６５３−Ａ１
【特許文献３】ＵＳ−５２６８７８２−Ａ
【特許文献４】ＵＳ−４０２９５２１−Ａ
【特許文献５】ＰＣＴ／ＳＥ９９／００１４５（ＷＯ−９９／４１５９２−Ａ１）
【特許文献６】ＷＯ−９７／１８４６０−Ａ１
【特許文献７】ＷＯ−９８／０９１５２−Ａ１
【特許文献８】ＷＯ−０１／８１９０１−Ａｌ
【特許文献９】ＥＰ−１６５９３９０−Ａ１
【特許文献１０】ＷＯ−２００４／０４８９２９−Ａ２
【特許文献１１】ＥＰ−０５５７６５５−Ａ１
【特許文献１２】ＵＳ−２００６／１１９８５１−Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
当業者が１以上の与えられた技術的問題の解決を提供するために成し遂げられた技術的考察が、一方では、最初に必要な測定理解および／または実行された測定シーケンスであり、他方では、要求された１以上の手段の必要な選択であることを考えると、以下の技術問題がこの考察において本発明の問題を生産して形成することに関連する。
【００３７】
上記の先行技術の見地を考えると、それゆえに、次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題として考えられる。スペクトル解析に適合させたアレンジメントにおいて、単純で費用効果のある方法を提供する。当該方法が、比較的高濃度ガスを有しているサンプルのように、サンプルのガスおよび／またはガス混合物を解析するために、測定セルとその測定距離に関連した区切られた空間またはキャビティ内で、電磁放射または光放射の強度が解析される。
【００３８】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。上記セクション”ｉ”〜”ｎ”に開示された１以上の状態のように、主に、測定距離の長さを短縮し、そのケースに関連した測定セルの全体のサイズを縮小することで、実際に高い測定精度を達成するために必要な前提条件を作成する。
【００３９】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。使用された吸収フィルタから発散されている間接的な放射熱の影響を低減するための前提条件を作成する。
【００４０】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。伝達手段と感知手段または検出器の間の前記測定距離の長さが、１５ｍｍ未満のように、非常に短く選択されている。単独または少なくとも大部分の光線のように適合された伝達手段を通して生成された光線を通過するために、光線を通過するための狭スリットまたは開口を有している。当該光線が、伝達手段から感知手段または検出器に向かってまっすぐ進行している。
【００４１】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。測定距離の長さが、約２〜４ｍｍのように、１〜６ｍｍの間で、単独で選択されている。
【００４２】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記スリットまたは開口が非常に狭く、および／または伝達手段に付随した光生成部分が、チップのように、感知手段に付随した光受信または光感知部分に向かって投影されることに限定されている。
【００４３】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記スリットまたは開口が、ピンホールカメラのように、光生成部分を、光受信および光感知部分または領域に反して投影されるような限定寸法に割り当てられている。
【００４４】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記感知手段が、または前記感知手段に関して、１以上の光学フィルタに隣接または接近して配置されている。
【００４５】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記光学フィルタが、２つの偏った部分に細分されている。それらによって相互に分離された波長成分またはスペクトル要素を通過することを許可する。前記受信手段に、この光受信または光感知部分が、２つの部分として形作られている。当該２つの部分が、第１の波長成分に適合された第１の部分と第２の波長成分に適合された第２の部分を含む。
【００４６】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。伝達手段および感知手段に付随した取付台が、測定セルとキャビティのケースに対して、直角または少なくともほぼ直角に合わされている。
【００４７】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記スリットまたは開口が、第１の波長成分に適合された第１の部分と第２の波長成分に適合された第２の部分を含む２つの部分として作り上げられている。
【００４８】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。伝達手段および感知手段の取り付け台が、測定セルとキャビティのケースに対して、直角または少なくともほぼ直角に合わされている。
【００４９】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記スリットまたは開口が、ディスクまたはキャビティの集積した壁部分として作り上げられている。当該ディスクまたはキャビティの集積した壁部分が、光線方向に対して、前記感知手段およびこの感知手段に関連した光学フィルタからの短距離を除いて、隣接または接近して合わされている。
【００５０】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記キャビティまたは測定セル内の前記サンプルのガスが、流れているガスからなる。前記ガスが、前記ディスクおよび／または壁部分で、前記光学フィルタに隣接して通過するように適合されている。
【００５１】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記キャビティまたは測定セルおよびその周囲の測定セルの壁部分が、光吸収表面層で処理および／または構成されている。
【００５２】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。測定セルのキャビティが、固定されているが容易に取り外し可能な壁部分またはカバーで制限されている。
【００５３】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。測定セルの壁部分またはカバーが、弾性”Ｏ”リングなどのように、ガスケットを用いて、測定セルの残部と組み合わされるように適合されている。
【００５４】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。壁部分またはカバーが、測定シーケンスのためにサンプルのガスの拡散のためのガス通貨性フィルタの形態で有している。
【００５５】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。壁部分またはカバーが、測定セルおよび／またはそのキャビティの前記サンプルのガスのための入口ポートまたは出口ポートを示す。
【００５６】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記サンプルのガスが、濃度比の増加のために、過圧で供給されて除去されるように適合されている。
【００５７】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。個々の光受信部分に対して、光線の第１の部分が、伝達手段から感知手段に向かってまっすぐ進行しており、光線の第２の部分が、反射して感知手段に向かって進行している。
【００５８】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。外部部分システムで変更された実行測定を有している。当該外部部分システムが、それによって、増加濃度とともに、より明らかな振幅の衰弱を作成するために変更された測定ガスを圧縮するために適合されている。
【００５９】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。増幅因子が、吸収度計算において限定されている。それによって、ノイズ因子の影響を限定される。
【００６０】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。ゼロ点および／またはゼロ点誤差を明らかにするための前提条件を作成する。
【００６１】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。アレンジメントで構築されている。当該アレンジメントが、電磁放射に適合された伝達手段と、サンプルのガスを取り囲んで封入しており、その測定経路で測定セルになり、サンプルのガスを通過して光学測定距離を定義するキャビティの形の空間と、前記伝達手段から前記光学測定距離を通過する前記電磁放射のための検出器の形態の感知手段と、少なくとも前記感知手段に接続されたスペクトル解析実行ユニットとを備える。電磁放射の前記感知手段が、（波長成分または）スペクトル領域内に入る電磁放射に適切に光電的な感受するように適合されている。当該スペクトル領域の選択スペクトル要素が、スペクトル解析実行ユニットにおいて、解析対象となる。当該スペクトル解析実行ユニットが、このユニット内で、スペクトル要素の（相対）放射強度を測定する。後続の表示ユニットまたはスクリーンまたは相当手段で示す。単純な方法で費用効果で、波長の期間において、密接に隣接して横たわっている成分またはスペクトル要素の強度をスペクトル解析することができる。当該成分またはスペクトル要素が、高濃度ガスで、異なる波長の組み合わされた光または電磁的な光束のものである。
【００６２】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。上記の前提条件で、波長成分および／またはスペクトル要素に明確かつ厳密に関連するために、互いに単独で関連した信号強度の相間を測定する。
【００６３】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。明確な”スペクトルサイン”または”信号抑制または印加”が物質固有識別および／または少なくとも高濃度ガスの中身の測定と、約３ｍｍのように、短い測定距離の基礎であるために要求されるガス解析とガス濃度の測定内で測定技術に、限定されたスペクトル解析が適合されている。
【００６４】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。少数の波長細目測定点またはスペクトル要素、ただし少なくともメートルあたりの波長点で、識別対象および／または統括対象になる。
【００６５】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。非分散的な赤外技術（非分散赤外または”ＮＤＩＲ”技術）の原理に従って固定された所定の波長で信号を測定することができるための電磁バンドパスフィルタを使用する。
【００６６】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記測定チャンバ内の前記サンプルのガスが、前もって選択された過圧にさらされる。
【００６７】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。測定セルまたは測定チャンバの吸収の間の１つ以上の波長に依存している配信結果が、選択された過圧と選択されたガスまたはガス混合物の影響と、大気圧でガスまたはガス混合物の濃度に相当する信号の配達とに対して、補正回路の適合を介して、補償されている。
【００６８】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。事前に選択された過圧が機械的な手段で生成可能である。
【００６９】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。機械的な手段が、ピストン−シリンダのアレンジメントを備える。ピストン−シリンダのアレンジメントのピストンがシリンダユニットの関連する転換点の間に移動可能に配置されている。
【００７０】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記電磁放射が、明確に適合された光学バンドパスフィルタを通過するように適合されている。当該光学バンドパスフィルタが、前記伝達手段と前記感知手段との間に配置されている。
【００７１】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。このようなバンドパスフィルタが、前記伝達手段で生成伝送された大きな波帯とともに、電磁放射の入射角に依存した波長の伝送において提供可能なように構成されている。
【００７２】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。このバンドパスフィルタが、さらに、その構造によって、選択された入射角などによって、同一の伝達電子放射において、第１の選択スペクトル要素および／または第１の波長成分を、第２の選択スペクトル要素および／または第２の波長成分から分離するために適合されている。
【００７３】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記ユニットが、１以上の波長成分および／または１以上のスペクトル要素に適用可能な放射強度の発生を光電検出器を介して電気的に検出することができるように適合されている。
【００７４】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。光学（電磁）バンドパスフィルタが、少なくとも２つの異なる光学で、各々が狭い波長成分および／またはスペクトル要素に適用可能な所定の流出角で入射して放射した光学放射または電磁放射を偏向させるように適合されている。
【００７５】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。各々の放射または各々選択された流出角の放射が、対応したスペクトル解析実行ユニットにおいて、その電気的に対応した波長成分またはその対応したスペクトル要素を解析するために適合された光電検出器の存在を示す。
【００７６】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記光学バンドパスフィルタとして光学干渉に基づいてフィルタ活性を選択する。
【００７７】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。二酸化炭素（ＣＯ２）のように、瞬時に発生している濃度を測定する。
【課題を解決するための手段】
【００７８】
本発明が、イントロダクションとして示された先行技術をその出発点とし、請求項１の序文のとおり、伝達電磁放射に適合された手段を有しており、ガス濃度のスペクトル解析に適合されたアレンジメントに基づいている。
【００７９】
前記伝達手段に加えて、ここで利用されたアレンジメントが、ガス試験解析のために、キャビティの形のように、サンプルのガスの測定セルになり、光学測定距離を定義する空間と、前記伝達手段から前記光学測定距離を通過する前記電磁放射の感知手段または検出器と、前記感知手段に少なくとも接続されたスペクトル解析実行ユニットとを示す。電磁放射の感知手段または検出器が、スペクトル領域に入る電磁放射の感受に適合されている。当該スペクトル領域の選択波長成分および／またはスペクトル要素が、特に、光学フィルタを通して、スペクトル解析実行ユニットにおいて、解析対象となる。当該スペクトル解析実行ユニットが、このユニット内で、比較的高濃度ガスに関する波長成分またはスペクトル要素の放射の相対強度を測定する。
【００８０】
上記の本発明の１以上の技術的な問題を解決するために、より具体的に、このような先行技術が次のようにさせることで補足されることを示す。伝達手段と感知手段または検出器の間の前記測定距離の長さが、１５ｍｍ未満のように、短く選択されている。光線を通過するための狭スリットまたは開口が、これらの光線を、単独または少なくとも大部分、通過するように適合されている。当該光線が、伝送媒体を介して光線を通過し、伝達手段から感知手段または検出器に向かってまっすぐ進行している。
【００８１】
本発明の概念の枠組みの範囲に落とされて提案された実施例として、測定距離の長さが、実際に、約２〜４ｍｍのように、１〜６ｍｍの間で選択されることを示す。
前記スリットまたは開口が、さらに、非常に狭く適合されている、または、次のように制限されている。伝達手段に付随した光生成部分が、チップのように、感知手段に割り当てられた光受信または光感知部分または領域に反して投影することができる。
【００８２】
前記スリットまたは開口が、さらに、ピンホールカメラのように、光生成部分を、光受信部分または領域に向かって投影させる限定寸法で割り当てられている。
前記光学フィルタが、前記感知手段または前記感知手段に関連して、隣接して適合されている。
【００８３】
前記光学フィルタが、２つの部分に細分されるとしてもよい。それによって、相互に異なる波長成分またはスペクトル要素の通過を許可する。前記受信手段およびこれらの光受信または光感知部分が、２つの部分として形作られている。当該２つの部分が、第１の波長成分に適合された第１の部分と第２の波長成分に適合された第２の部分とを含む。
【００８４】
伝達手段および感知手段のための取付が、測定セルとキャビティのケースに対して、直角または少なくともほぼ直角に合わされている。
前記スリットまたは開口が、ディスクまたは壁部分に作られている。当該ディスクまたは壁部分が、光線方向に対して、前記感知手段およびこの感知手段に関連した光学フィルタからの短距離を除いて、隣接して合わされている。
【００８５】
前記キャビティまたは測定セルおよびその周囲の測定セルの壁部分が、光線吸収層で処理および／または構成されている。
前記測定セルのキャビティが、強固に固定されているが、容易に取り外し可能な壁部分またはカバーを提供する。
【００８６】
測定セルの壁部分またはカバーが、一般に、弾性”Ｏ”リングのように、ガスケットを介して、測定セルと組み合わされるように適合されている。
壁部分またはカバーが、サンプルのガスまたはガス混合物の拡散のための前提条件を作成するために、ガス通過性フィルタの形で割り当てられている。
【００８７】
壁部分またはカバーが、キャビティ内の前記サンプルのガスのための入口ポートおよび／または出口ポートを示す。
サンプルのガスが、所定の過圧下で供給可能であるように適合されている。
【００８８】
個別の光受信部分に対して、光線の第１の部分が、伝達手段から感知手段に向かってまっすぐ進行しており、光線の第２の部分が、反射して感知手段に向かって進行している。
さらに、上記の測定チャンバ内の前記ガスが、予め選択された過圧にさらされ、このときに、測定チャンバ内に吸収された１以上の波長に依存している伝送結果が、大気圧に関して選択された過圧に対して適切に補正回路を介して補償されている。
【００８９】
提案の実施例が本発明の枠組み内に落とし込まれているので、過圧が、選択されたガスおよび／またはガス混合物に対して、選択された過圧で現れる吸収特性に応じて選択されて適合されている。
【００９０】
補正回路が、選択ガスまたはガス混合物を測定する回路に対して吸収／圧力関連の能力を有する補正ユニットと協同する。
事前に選択された過圧が、機械的な手段で生じるとしてもよい。前記手段が、ピストンとシリンダのアレンジメントで構成されている。前記ピストンが、関連の転換点の間に移動可能に配置されている。代わりに、前記ピストンが、測定セルに適応させた磁性物体を含む機械的な手段を有している。前記物体が、周囲の電気回路で振動運動を行うことができる。
【００９１】
本発明によれば、さらに、前記伝達手段と前記感知手段の間の前記伝達の電磁放射が、周波数および／または波長適合の光学バンドパスフィルタを通過するように適合されているとしてもよい。前記バンドパスフィルタが、前記伝達手段によって生成された電磁放射の伝達において入射角の波長依存を提供可能なために構成および／または設計されている。
【００９２】
このバンドパスフィルタが、さらに、伝達された電磁放射内の第１選択波長成分または狭領域または第１選択スペクトル要素を第２選択波長成分または狭領域または第２選択スペクトル要素から分離する波長に適合されている。前記ユニットが、１以上のそのようなスペクトル要素から放射の強度を生じる１以上の光電検出器によって検出できるように適合されている。
【００９３】
ここで、光学バンドパスフィルタが、電磁放射の少なくとも２つの所定の流出角または支出角に偏向させられた入射電磁放射を通すように適合されている。
より具体的に、同一のバンドパスフィルタが、２つの異なる波長成分またはスペクトル要素が入るいずれかの場合において、いずれかの放射の範囲内で、同一の電磁放射を受信するように適合されている。
【００９４】
好ましくは、前記光学バンドパスフィルタとして、光学干渉を基にして有効なフィルタを選択されているとしてもよい。
本発明の枠組みの範囲内で、空気または呼気中など、二酸化炭素（ＣＯ２）の有無と濃度の評価が含まれる。
【００９５】
好ましくは、光線（放射の狭電磁帯域の形態）または光線の抜粋部分が、伝達手段から光電検出器に向かって直角にまっすぐ進行するように適合されているとしてもよい。
【発明の効果】
【００９６】
本発明の特徴とそれによって示された固有の重要な特徴であると主に考えられる効果が、これによって前提条件がスペクトル解析に適合されたアレンジメントに対して作られていることである。スペクトル解析に適合されたアレンジメントが、電磁放射に適合された伝達手段と、空間と、前記伝達手段からの前記電磁放射の感知手段または検出器と、前記感知手段に少なくとも接続されたスペクトル解析実行ユニットとを有している。電磁放射の上記感知手段（または検出器）が、スペクトルフィールド内に入るフィルタ通過の電磁放射に適切に感受されている。当該スペクトルフィールドの選択波長成分またはスペクトル要素が、光学フィルタを通して、スペクトル解析実行ユニットにおいて解析対象となる。スペクトル解析実行ユニットが、このユニットにおいて、様々な計算によって、高濃度ガスに対してスペクトル要素の相対的な放射強度を測定する。伝達手段と感知手段または検出器の間の前記測定距離の長さが、１５ｍｍ未満のように、短く選択されている。
【００９７】
伝達手段を介して生成された光線の形態で光線を通す狭スリットまたは開口が、単独または少なくとも大部分の光線を通過するように適合されている。当該光線が、伝達手段から感知手段または検出器に向かってまっすぐ進行している。
【００９８】
測定距離の長さが、好ましくは、約２〜４ｍｍのように、１〜６ｍｍの間で選択されている。
本発明の特徴であると主に考えられる対象が、後続の請求項１の特徴部分に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
本発明に係わる重要な特徴を示す本実施の形態が、図面の参照とともに、一例として、具体的に説明される。
【図１】光伝達手段と、測定セルのキャビティのように、ガス試験に適合された空間と、光感知手段または検出器と、光計算ユニットとを含み、スペクトル解析の実行に適合されたＮＤＩＲ技術、それに付随した表示ユニットなど、優勢圧力の依存性の吸収能力に対して補正する補正回路も利用しながら、高ガス濃度での測定ガスの原理を示す図
【図２】第１の実施の形態において、光線の伝達手段と光線の感知手段または検出器の間の測定距離”Ｌ”で、光線の伝達手段と光線の感知手段または検出器を拡大スケールで示す図
【図３】この点において、第２の実施の形態を示す図
【図４】まっすぐ進行する光線とまっすぐ進行しないまたは反射する光線とともに、第３の実施の形態を示す図
【図５】ケースとキャビティを含み、伝達手段と感知手段のための開口部を含む測定セルの平面を示す図
【図６】ガス通過性フィルタに対する入口ポートと出口ポートを含む壁部分またはカバーとともに、側面視で図５を示す図
【図７】測定セルの別の側面視で図５を示す図
【図８】図５〜７に従って、図５に相当する図と、前記測定セルの下の部分の拡大図との２つの異なる遠近視で、測定セルを示す図
【発明を実施するための形態】
【０１００】
はじめに、本実施の形態の以下の説明において、主に本発明の基本概念を明らかにする目的で、用語と専門用語を選択した。なお、本実施の形態が、本発明に関連した重要な特徴を示し、図面に示された図で明らかにされる。
【０１０１】
しかしながら、この点について、ここで選択された用語がここで使用選択された用語だけに限定されない。さらに、この調子で選択された各用語が、それによって、結果的に、同じか実質的に同じ目的および／または技術的な効果の達成に帰着するために、同じ調子か実質的に同じ調子で機能する全ての技術的な均等物を含むように解釈される。
【０１０２】
図面を参照しながら、本発明のための基本的な前提条件が、本発明に係わる重要な特色または特徴とともに、模式的で詳細に示される。なお、本発明に係わる重要な特色または特徴が、以下に詳細に説明される本実施の形態で具体的になる。
【０１０３】
図１は、スペクトル解析に適合されたアレンジメント”Ａ”の原理を模式的に示す。なお、アレンジメント”Ａ”が、大きな波帯を含む電磁放射”Ｓ”に適合された光伝達手段１０と、キャビティの形で区切られた空間１１とを含む。空間１１が、サンプル”Ｇ”のガスに適合され、”Ｌ”（図２を参照）で指定された光学測定距離を定義する測定セル１になる。
【０１０４】
さらに、光感知手段１２または前記電磁放射”Ｓ”の検出器（３ｂ）と、スペクトル解析実行ユニット１３とが図示されている。光感知手段１２または前記電磁放射”Ｓ”の検出器（３ｂ）が、前記光伝達手段１０から、前記光学測定距離”Ｌ”、離れている。スペクトル解析実行ユニット１３が、リード１２１を通して、少なくとも前記感知手段１２とその内部に含まれた光電検出器と接続されている。
【０１０５】
また、電磁放射”Ｓ”の感知手段１２が説明される。それに属する検出器および／または検出器３ｂが、スペクトルフィールド内に入る電磁放射を感受するように適合されている。当該スペクトルフィールドの選択波長成分またはスペクトル要素が、スペクトル解析実行ユニット１３内で解析対象となる。当該スペクトル解析実行ユニット１３が、このユニット１３において、選択スペクトル要素の相対放射強度を計算して決定している。
【０１０６】
前記伝達手段１０と前記感知手段１２との間の前記伝達電磁放射”Ｓ”が、光学バンドパスフィルタ１４のように（図２参照。）、バンドパスフィルタに向かって通過してバンドパスフィルタを選択的に通過するように適合されている。
【０１０７】
このようなバンドパスフィルタ１４：３が、図４に従って、前記伝達手段１０で生成された電磁放射”Ｓａ１”，”Ｓａ２”の伝達において、入射角の波長依存を提供するように、構成および／または設計されている。
【０１０８】
このバンドパスフィルタ１４：３が、図４において、選択入射角で、第１の選択スペクトル要素４ａを第２の選択スペクトル要素４ｂから分離するように適合されている。２つの光電検出器３ｂ、３ｂ’が、両方、前記ユニット１３に接続されている。前記ユニット１３が、このような１以上のスペクトル要素の放射強度の発生を検出するためのモジュールと適合されている。
【０１０９】
スペクトル解析実行ユニット１３が、ライン１０１を通して電磁放射”Ｓ”または”Ｓａ”のための伝達モジュール１３ａと、いくつかの信号受信モジュール１３ｃ，１３ｄ，１３ｅとを示す。伝達モジュール１３ａが、中央ユニット１３ｂで制御されて作動されている。いくつかの信号受信モジュール１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが、検出器になり、また、中央ユニット１３ｂに接続されている。
【０１１０】
回路１３ｇを通して、電磁放射”Ｓａ”から発する信号が、伝達手段１０を通してユニット１３において受信された選択的電磁放射”Ｓｂ”（４ａ，４ｂ）と比較されるとしてもよい。
【０１１１】
中央ユニット１３ｂにおいて、評価および計算結果が、さらに、回路１３ｋを通してグラフ１５ａまたは類似物として、表示ユニット１５に転送されるとしてもよい。
具体的には、図１が、吸収キュベット内の適用を図示する。当該吸収キュベット内に、電磁放射”Ｓａ”のアシスタンスとともに、または、解析のために、放射束として考えられた放射”Ｓ”，”Ｓａ”とともに、サンプル”Ｇ”のガスをキュベットする。当該放射”Ｓ”，”Ｓａ”が、放射ユニット１０で伝達されて、検出器３ｂのように、光電検出器で受信されている。
【０１１２】
この放射ユニット１０が、さらに、放射源とコリメータとからなる。当該コリメータが、その放射束とともに、可能な限り効果的に、放出された放射”Ｓａ”を収束させて、吸収キュベットの長さを通して検出器１２または３ｂに向かって同一進行させる目的で、光線を調整している。
【０１１３】
ここで、放射ユニット１０が、ガスが充填された、またはガスが排出されたガラスバルブ内に白熱線を有するもの、すなわち、白熱灯、またはセラミック基板上もしくはシリコン技術とマイクロ工学で生産された薄い部材上の加熱抵抗器、または十分に定義された発光スペクトルを有している発光ダイオードとしてもよい。
【０１１４】
本発明の教えに従って、放射ユニット１０が、放射束の放出”Ｓ”，”Ｓａ”を伝達する。放射束の放出”Ｓ”，”Ｓａ”が、少なくとも全ての波長を含む。当該波長の強度が、それらの検出器３ｂまたは個々の検出器３ｂ，３ｂ’において光電的に検出されて、ユニット１３において評価される。
【０１１５】
さらに、吸収キュベットが、異なる方法で設計されるとしてもよい。当該方法が、選択された適用、選択された測定精度、手法に依存する。当該手法が、測定ガスまたはサンプル”Ｇ”のガスが、過圧を介してなど、収集されると期待され得るものである。
【０１１６】
特定の適用において、吸収キュベット１の空間１１が、同時に、放射ユニット１０と受信器１２が強固に取り付けられた機械本体であるとしてもよい。
受信ユニットまたは手段１２の検出器３ｂが、光電の波長依存の電気信号を生成するように適合されている。後々、当該電気信号が、スペクトル解析実行ユニット１３において計算解析対象となる。
【０１１７】
このようなユニット１３が、この技術分野において十分に知られているので、詳細に説明することを省略する。
前記ユニット１３が、該当のガス濃度および／またはガスおよび／またはガス混合物を示す結果を計算する。
【０１１８】
光電検出器３ｂが、いくつかの種類またはいくつかの形式の電気信号の生成能力を有する。当該電気信号のサイズと形状が、開口部または開口１５ａおよびその周波数範囲のフィルタ１４を通過する放射４ａの強度に依存して対応する。
【０１１９】
電気的な接続が示されていないが、これらの電気信号が、受信ユニットまたは手段１２の２つの測定支持部３ｄ，３ｅに転送される。当該２つの測定支持部３ｄ，３ｅから、ユニット１３の増幅ステージ（不図示）および／または他の電子機器／コンピュータが後に続く。他の電子機器／コンピュータが、測定信号を最終結果にリファインする。最終結果が、例えば、グラフ１５ａ’として、表示ユニット１５ａ上に視覚化される。
【０１２０】
ガス測定が、ＮＤＩＲ技術に従って、起こる場合には、フィルタ伝達４ａに対する波長が吸収波長に一致するように選択される。当該吸収波長が、ガス濃度が測定される物質の特性である。
【０１２１】
電磁放射”Ｓ”または光集団または光線”Ｓａ”からの内側の放射強度の短時間変動が、測定チャンネルの１つが信号を通して中立的な波長を強度リファレンスとして使用される場合に、全体的に、無効化されて調整することができる。当該電磁放射”Ｓ”または光集団または光線”Ｓａ”が、リード１２１上の測定信号の綿密な評価を歪めるリスクを伴う。
【０１２２】
図６を参照すると、サンプル”Ｇ”のガスを圧縮させてガスの評価濃度の値をより綿密に評価した値に向上させるための具体的なアレンジメント”Ｍ”が図示されている。
本発明が、自然に、またはガス圧縮形式で起こるガス濃度の高い値で例示される。
【０１２３】
補正回路１３ｇが、単に模式的に示されているが、補正ユニット１３ｈと連携する。補正ユニット１３ｈが、各ガスまたはガス混合物のための吸収／圧力の能力を測定する回路を備える。選択圧力に対する吸収能力の関係が”Ｐａ”−ｇｒａｐｈ（圧力補正グラフ）に図示される。
【０１２４】
補正回路１３ｇが、記憶値または評価値で、評価架空のガス濃度を低減するのに適合されている。
図示されていないが、事前に選択された過圧（Ｐａ）が、機械的な手段またはアレンジメントで生成されるとしてもよい。
【０１２５】
機械的な手段が、ピストン−シリンダ−アレンジメントで構成されているとしてもよい。当該ピストン−シリンダ−アレンジメントのピストンが、該当の転換点の間に、置き換え可能な状態で配置されている。
【０１２６】
機械的な手段が、測定セル１１に合された、または測定セルに関連した磁性体で構成されるとしてもよい。前記磁性体が、周囲の電気回路（不図示）で振動運動を与えることができるものである。
【０１２７】
手段を介して選択された過圧変化の周波数が、約２５〜３５Ｈｚのように、１〜５０Ｈｚの間から選択されるとしてもよい。
測定チャンバ１１が、約０．８〜１．２ｃｍ３のように、０．５〜３．０ｃｍ３の容積に適合されているとしてもよい。
【０１２８】
圧力増加が、予想されたガス濃度に依存しており、通常の場合において、約１：４〜１：６のように、１：２と１：１０の間から選択されるべきである。
補正回路１３ｇが、大気圧に関連させてガス濃度の減少値を表示ユニット１５に提示するのに適合されている。
【０１２９】
従って、アレンジメント”Ａ”の可能なソリューションと、そのバリエーションがいくつかある。そのバリエーションが、それによって、本発明に付随したアレンジメント”Ａ”のソリューションを提供するために、一方で受信ユニット１２の必要な入射角を生成し、他方で異なる圧力を生成するための他の手段と異なる補正回路１３ｇを割り当てる。
【０１３０】
本発明の詳細な説明で、図１に見られるように、高濃度ガスの測定が特に強調される。
従って、図２（拡大図）が、伝達手段１０と感知手段１２または検出器３ｂの間の前記測定距離の長さ”Ｌ”が、１５ｍｍ未満のように、短く選択されていることを図示する。
【０１３１】
伝達手段１０を介して生成された光線を通過させる狭スリットまたは開口１５ａが、単独または少なくとも大部分の光線”Ｓａ”を通過させるように適合されている。光線”Ｓａ”が、伝達手段１０から、感知手段１２またはその検出器３ｂ，３ｂ’に向かってまっすぐ進行する。
【０１３２】
測定距離の長さが、約２〜４ｍｍのように、１〜６ｍｍの間から、現実には可能な限り短く選択されている。
本実施の形態では、約３ｍｍの長さを示す。
【０１３３】
ディスク１５の前記スリットまたは開口１５ａが、非常に狭く適合されており、および／または、伝達手段１０に付随した光生成部分１０ａ、”Ｓｂ”が、感知チップ３ｂ，３ｂ’のように、感知手段１２に付随した光受信または光感知部分１２ａ，３ｂに向かって投影されることに限定されている。
【０１３４】
さらに、ディスク１５の前記スリットまたは開口１５ａが、光受信部分１２ａ，３ｂに向かって投影されるピンホールカメラのように、光生成部分１０ａ”Ｓｂ”になるという限定寸法に割り当てられている。
【０１３５】
図２、図３、図４、それぞれ、前記感知手段１２に、または前記感知手段１２に関連して、前記光学フィルタが配置されていることを図示する。光学フィルタが、図２において参照番号１４、図３において参照番号１４：１，１４：２、図４において参照番号１４：３で示されている。
【０１３６】
従って、前記光学フィルタ１４が、２つの部分１４：１，１４：２に細分されている。これらを用いて、相互に分離された波長成分またはスペクトル要素４ａ’，４ｂ’（図３）の通過を許可する。前記受信手段１２よりも、その光受信または光感知部分１２ａが、２つの部分１２ａ１，１２ａ２として形成されている。２つの部分１２ａ１，１２ａ２が、それぞれ、第１の波長成分に適合された第１の部分と第２の波長成分に適合された第２の部分を含む。
【０１３７】
伝達手段１０（または受信手段１２）に属する取付台または凹部１１０，１１２（図５）が、直角または全ての状況下でほぼ直角でキャビティと測定セル１１のケーシング１に合わされている。図５がその目的で図示されている。
【０１３８】
前記スリットまたは開口１５ａが、ディスク１５または、同様に、キャビティの壁部分に形成されている。ディスク１５または、同様に、キャビティの壁部分が、光線方向に対して、前記感知手段１２および前記感知手段に関連した光学フィルタ１４からの短距離を除いて、隣接するように合わされている。
【０１３９】
前記キャビティまたは測定セル１１内の前記サンプル”Ｇ”のガスが、流れているガスで構成されている。サンプルのガスが、前記ディスク１５と前記光学フィルタ１４に沿って通過するように適合されている。
【０１４０】
具体的には、前記キャビティ１１または測定セル１およびそれを取り囲む測定セルの壁部分が、光吸収層として、加工および／または構成されている。
しかしながら、測定セルのキャビティが、強固に固定されるが、壁部分またはカバー１６を容易に取り外すことができる。
【０１４１】
測定セル１の壁部分またはカバー１６が、弾性”Ｏ”リング１７のように、ガスケットを介して測定セルの残部と組み合わされるように適合されている。
壁部分またはカバー１６が、サンプルのガスの拡散のためのガス通過性フィルタ１８を支持する形で割り当てられるとしてもよい。
【０１４２】
壁部分またはカバー１６が、キャビティ１１内の前記サンプル”Ｇ”のガスのための入口ポート１６ａおよび／または出口ポート１６ｂを示す。
従って、図４が、光線の第１の部分”Ｓａ１”が伝達手段１０から感知手段３ｂ’に向かってまっすぐ進行すること、光線の第２の部分”Ｓａ２”がミラー面１９で反射して個々の光受信部分のための感知手段３ｂに向かって進行することを図示する。
【０１４３】
図８を参照すると、所定の部分とアレンジメントの詳細が３次元で図示されている。
従って、本発明が、１以上のガスからなる混合物を含む高濃度ガスの評価を提供することができる。
【０１４４】
ＣＯ２ガスに関して、排気ガスの測定において、６〜３０％のように、５％以上の濃度を検出測定することができる。
メタンガスに対して、０〜４体積分率の間のガス濃度の評価が、提案されている。ＬＥＬシステム（爆発下限界）において、これが、０〜１００％の間として言及されている。このため、これが、ガスバーナーに関連する。
【０１４５】
上記の実施の形態を考慮すると、図２の実施の形態が十分に２以上の平行光束を補足説明している。２以上の平行光束の各々が、同一または異なる周波数範囲に適合された個々の光学フィルタとともに、そのスリットまたは開口と対応する。
【０１４６】
一方、実施の形態では、検出器に光学フィルタを接着し、この検出器にカバーを接着するために、本発明の範囲内で、ディスク１５または壁部分の間の小さな隙間を図示する。この検出器が、感光チップに隣接したスリットまたは開口１５ａを有している。
【０１４７】
しかしながら、図５〜図８が、それぞれ、キャビティ１１の壁部分１５がスリットまたは開口１５ａを備えること、スリットまたは開口１５ａから短距離で結合したり、配置されたりするために、光学フィルタとともに検出器がユニットとして導入されていることを図示する。
【０１４８】
図６において、カバー１６が、測定セル１のキャビティ内に周囲のガスを拡散させるための拡散フィルタ（１９）で置き換えられるとしてもよい。
ここで、カバー１６が、測定セル１の傾斜壁部分などに、簡単に取り外し可能で簡単に位置決め可能である。
【０１４９】
もちろん、本発明は、一例として上記に開示された実施の形態に限定されず、請求項に示された本発明の概念の枠組み内で変更するとしてもよい。
なお、図示されたユニットおよび／または回路の各々が、所望の技術的な機能を達成することができる範囲内で、他の図示されたユニットおよび／または回路の各々と組み合わされるとしてもよい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、電磁放射に適合されたアレンジメントに関し、主に、１以上の高濃度ガスまたはガス混合物を評価するために適合されたアレンジメントに関する。
本発明の実用的な適用が、ガス適合アレンジメントまたはガスメータに関して、以下に、より具体的に説明される。なお、評価のために適合されたサンプルのガスに、比較的、高濃度ガスまたはガス混合物が発生しており、測定セルに封入または測定セルを通過している時のガスの存在を、このガスメータによって、判定することができる。
【０００２】
このようなガス適合アレンジメントが、さらに、電磁放射に適合された放射や伝達手段を示し、サンプルのガスに対して測定セルになってそれ自身の測定に適用可能な光学測定距離を定義するキャビティと、前記伝達手段から前記光学測定距離を通過する前記電磁放射の検出や感知手段または検出器と、前記感知手段または検出器のいずれかに接続されたスペクトル解析実行ユニットとを有する。
【０００３】
電磁放射の前記感知や検出手段が、スペクトルフィールド内に入る電磁放射に適切に光電的に感受する。当該スペクトルフィールドの選択波長成分またはスペクトル要素が、スペクトル解析実行ユニットにおいて解析対象となる。当該スペクトル解析実行ユニットが、このユニットにおいてスペクトル要素の相対放射強度を測定する。
【０００４】
この技術分野において、ここで示されて使用された伝達手段と感知手段または検出器が、スペクトル解析実行ユニットと、それに接続されて結果を表示する表示ユニットまたは類似物と同様に、従来技術において知られている。このため、これらの手段、ユニット、表示ユニットが、本願において、それらの構成要素に関して、より詳細な洞察と図の対象にならない。
【背景技術】
【０００５】
上記の技術分野と特徴に関連した方法、アレンジメント、構造が、複数の異なる実施の形態において、以前から知られている。
本発明に係わる背景技術と技術分野の第１の例として、ガスおよび／またはガス混合物のサンプルのスペクトル解析に適合されたアレンジメントを説明する。当該アレンジメントが、電磁放射に適合された伝達手段と、キャビティの形態で区切られた空間のように、測定セルになって光学測定距離を定義する空間と、前記伝達手段から前記光学測定距離を通過する前記電磁放射のための感知または検出手段と、少なくとも、１以上の光電検出器に関連した前記感知手段とを備える。当該１以上の光電検出器が、チップのように、サンプルのガスのスペクトル解析実行ユニットと接続された光受信および／または光感知部分に対応する。
【０００６】
電磁放射の前記感知手段が、スペクトルフィールド内に入る電磁放射に光電的に適切に感受する。当該スペクトルフィールドの選択波長成分またはスペクトル要素が、前記スペクトル解析実行ユニットにおいて解析対象となる。当該スペクトル解析実行ユニットが、このユニットにおいて、当該選択波長部分に対してスペクトル要素の相対放射強度を測定する。
【０００７】
ここで、米国特許公報ＵＳ−５００９４９３−Ａ、ドイツ特許公報ＤＥ−４１１０６５３−Ａ１、米国特許公報ＵＳ−５２６８７８２−Ａ、米国特許公報ＵＳ−４０２９５２１−Ａが参考文献に挙げられる。
【０００８】
ここで示されたサンプルのガスを解析するアレンジメントのより詳細な第１の例として、国際特許出願ＰＣＴ／ＳＥ９９／００１４５（国際特許公報ＷＯ−９９／４１５９２−Ａ１）が参考文献に挙げられる。なお、その内容が、ガスセンサに関連した検出器の製造方法と、このように製造された検出器とを含む。
【０００９】
ここで示されたアレンジメントのより詳細な第２の例として、国際特許公報ＷＯ−９７／１８４６０−Ａ１が参考文献に挙げられる。
ここで示されたアレンジメントの詳細な第３の例として、国際特許公報ＷＯ−９８／０９１５２−Ａ１が参考文献に挙げられる。
【００１０】
さらに、国際特許公報ＷＯ−０１／８１９０１−Ａｌが参考文献に挙げられる。
本発明に関連した特異性に関して、次のことが言及される。当該波長部分に対するスペクトル要素の相対放射強度が極低濃度ガスで低く、結局、得られた結果が大きな誤差を示すということも知られている。
【００１１】
通常、スペクトル解析のための既知のユニットにおいて、一方で当該ガスを測定するために、他方でその中の当該ガス濃度を評価するために、最小（高）濃度ガスが必要とされる。
【００１２】
大きな波帯を有する電磁または光学的放射をバンドパスフィルタに直角で供給すること、選択狭波帯を光電検出器に通すためのフィルタ前提条件を作成することとが知られている。この検出器において、チップのように、その光受信および光感知部分とともに、それに接続されたスペクトル解析実行ユニットを有する。狭波帯の強度および／または相対強度が評価される。
【００１３】
一般的に、ガス試験解析において、選択波帯のスペクトル解析を通して、異なる基準が多様な精度で異なる測定結果を提供することが知られている。
従って、以前から次のことが知られている。
【００１４】
ａ．伝達手段への選択供給の高出力が、通常、測定結果の精度を向上させる。
ｂ．パルス技術を利用している間、活性化パルスの間に検出器のチップを冷却することを許可するための前提条件を作成するために、伝達手段が周期的に活性化する。
【００１５】
ｃ．伝達手段と検出器のチップの間のサンプルのガスを通過する測定距離の増加とともに、低濃度で適用できる測定結果の厳密性が増加する。
ｄ．サンプルのガスにおいて異なるガスが、異なる周波数および／または周波数帯で、異なる明らかな吸収スペクトルを示す。
【００１６】
ｅ．サンプルのガスにおいて異なるガスが、異なる周波数および／または周波数帯で、複数の明らかな吸収スペクトルを示す。
ｆ．過圧下に置かれたサンプルのガスが、大気圧で補正され、測定結果の精度を向上させる。
【００１７】
ｇ．ますます精巧な測定ユニットが、より正確な測定結果にする。
ｈ．同一のガス濃度に対して最適な測定距離がある。
本発明の前提条件とその時に割り当てられて使用された測定距離を考慮して、従来技術において、非常に短い測定距離が、不利益を有し、以下の欠点を晒すことが知られている。
【００１８】
ｉ．伝達手段から検出器のチップに伝えられた熱エネルギーが、迷惑な背景光および／または背景ノイズおよび熱が原因である。迷惑な背景光および／または背景ノイズと熱が、測定結果の精度を低下させる。
【００１９】
ｊ．生成熱を測定セルの物質に案内することで、最大限の範囲で、検出器とそのチップの発熱を低下する。
ｋ．検出器に反応する送信器の影響を明らかにするために、最大限の範囲で、同期検出することで、状態の影響を低下する。
【００２０】
ｌ．最大限の範囲で、検出器とそのチップにおいて、検出信号からノイズを除去するための前提条件を作成する。
ｍ．検出器とそのチップの効果的な冷却のための良好な機械的な前提条件を作成する。
【００２１】
ｎ．測定セルのキャビティにおいて、サンプルのガスを通して、熱を案内することのように、検出器への放熱の影響をさらに減少するための前提条件を作成する。
本発明に関連した重要な特徴を考慮して、下記の先行技術文献が言及される。
【００２２】
欧州特許公報ＥＰ−１６５９３９０−Ａ１がマイクロチップ試験デバイス（１０）に関連している。マイクロチップ試験デバイス（１０）が、吸収度を測定するための吸収度測定チャンバ（２５）と、光源（１３）から放射されて吸収度測定チャンバ（２５）を通して伝達された光を受信するための伝達光受信手段（１５）と、一端に光源で放射された光に対する入口開口部と対向端に光出口開口部とを含む吸収度測定チャンバの光軸方向に直線状に広がり、光が吸収度チャンバに入る開口と、開口の光出口開口部と吸収度測定チャンバとの間の光路に位置し、入射光の第１の部分を伝達し、その他の部分を反射する入射光ビームスプリッタと、ビームスプリッタで反射された光を受信するための反射光受信部とを有する。
【００２３】
このように記述されたアレンジメントが、液体試験、特に、血液試験の評価に、適合されている。
国際特許公報ＷＯ−２００４／０４８９２９−Ａ２に、平行振動分光法で高スループットのスクリーニングが記述されている。
【００２４】
それに、トータルの光スループットが増加する赤外光で多重サンプルの迅速なスペクトル分析のためのデバイスと方法とが記述されている。
ここで、フーリエ解析でスキャンされた多重波長が、固体物質と互換性のある赤外光内に位置する多数のサンプル井戸と組み合わされている。
【００２５】
それらの利用のための非常に大きなスケールの測定デバイスおよびシステムが、半導体プロセスのために利用されたリソグラフィーおよび他の技術から作られている。
図１が、光源（１０５）からの光が、ビームスプリッタ（１１０）を通過して、干渉ミラー（１１５）でスペクトルフィルタ（１２０）に反射されていることを示している。
【００２６】
スペクトルフィルタ（１２０）からの光が、フォーカシングとビームステアリングの光学系（１２５）を介して、サンプルホルダ（１３０）の底部にフォーカスされている。
光が、さらに、１以上の経路において各サンプルとともに相互作用し、さらに、サンプルホルダ（１３０）の外に反射され、光学系（１３５）で赤外線カメラ（１４０）にフォーカスされている。
【００２７】
このシステムの実施例が、１）赤外線放射源、２）放射モジュールデバイス、３）サンプルホルダ、４）赤外線検出器、５）スペクトルデータを収集、処理、表示するコンピュータの５つの構成要素を備える。
【００２８】
欧州特許公報ＥＰ−０５５７６５５−Ａ１に、弱い散乱光学信号（１００）および使用レーザ（１０２）を収集するためのシステムが開示されている。弱い散乱光学信号（１００）および使用レーザ（１０２）が、長い中空チャンバ（１０５）内に含まれる未知のガス（１０７）を照射する。長い中空チャンバ（１０５）が、高反射コーティング（１０６または１１１）を有する。
【００２９】
レーザからの照射中の電磁放射（１０３）が、チャンバの全長（Ｌ）に沿って直進し、封じ込め管内の未知のガスの振動分子と衝突する。
衝突が、シフト電磁放射（１１２）の放射に起因する。シフト電磁放射（１１２）が、入射光から分離され、さらに、管の開口（１０８）の１つを通して収集されている。
【００３０】
散乱光子が、さらに、収集光学アセンブリ（１１６）、光検出器（１２４）に案内されている。
米国特許出願公報ＵＳ−２００６／１１９８５１−Ａ１に、ガスサンプルにおいて事前選択ガスの濃度を測定するための方法およびデバイスが開示されている。
【００３１】
デバイスが、ハリオット型多重パスセル（１０）を備える。ハリオット型多重パスセル（１０）が、中心軸（７４）とハウジング（８０Ａ，８０Ｂ）を有している。ハウジング（８０Ａ，８０Ｂ）が、管状のサンプルキャビティ（８４）を設けるために軸から間隔があけられて取り囲まれている。
【００３２】
ガスサンプルが、軸の対向両端に設けられた開口（１５４，１５６）を介してサンプルキャビティに送り込まれる。
第１のミラー（４４）および第２のミラー（４６）が、軸の対向両端に支持されている。
【００３３】
例えば、レーザまたはＬＥＤなどの光源が、第１のミラーの入口開口（３０）を介してサンプルキャビティに光ビームを放射するために設けられている。光ビームが、事前選択ガスを強く吸収する波長を有している。
【００３４】
ビームが、第２のミラーの出口開口（４８）を介してセルを出て検出器（５２）に集まる前に、複数回、ミラー間で反射されている。
デバイスが、さらに、不減衰光ビームの強度をモニタするための参照検出器（３２）と、セルを１回通過した後で第２のミラーを通過して伝達した光の強度を検出するための検出器を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】ＵＳ−５００９４９３−Ａ
【特許文献２】ＤＥ−４１１０６５３−Ａ１
【特許文献３】ＵＳ−５２６８７８２−Ａ
【特許文献４】ＵＳ−４０２９５２１−Ａ
【特許文献５】ＰＣＴ／ＳＥ９９／００１４５（ＷＯ−９９／４１５９２−Ａ１）
【特許文献６】ＷＯ−９７／１８４６０−Ａ１
【特許文献７】ＷＯ−９８／０９１５２−Ａ１
【特許文献８】ＷＯ−０１／８１９０１−Ａｌ
【特許文献９】ＥＰ−１６５９３９０−Ａ１
【特許文献１０】ＷＯ−２００４／０４８９２９−Ａ２
【特許文献１１】ＥＰ−０５５７６５５−Ａ１
【特許文献１２】ＵＳ−２００６／１１９８５１−Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
当業者が１以上の与えられた技術的問題の解決を提供するために成し遂げられた技術的考察が、一方では、最初に必要な測定理解および／または実行された測定シーケンスであり、他方では、要求された１以上の手段の必要な選択であることを考えると、以下の技術問題がこの考察において本発明の問題を生産して形成することに関連する。
【００３７】
上記の先行技術の見地を考えると、それゆえに、次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題として考えられる。スペクトル解析に適合させたアレンジメントにおいて、単純で費用効果のある方法を提供する。当該方法が、比較的高濃度ガスを有しているサンプルのように、サンプルのガスおよび／またはガス混合物を解析するために、測定セルとその測定距離に関連した区切られた空間またはキャビティ内で、電磁放射または光放射の強度が解析される。
【００３８】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。上記セクション”ｉ”〜”ｎ”に開示された１以上の状態のように、主に、測定距離の長さを短縮し、そのケースに関連した測定セルの全体のサイズを縮小することで、実際に高い測定精度を達成するために必要な前提条件を作成する。
【００３９】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。使用された吸収フィルタから発散されている間接的な放射熱の影響を低減するための前提条件を作成する。
【００４０】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。伝達手段と感知手段または検出器の間の前記測定距離の長さが、１５ｍｍ未満のように、非常に短く選択されている。単独または少なくとも大部分の光線のように適合された伝達手段を通して生成された光線を通過するために、光線を通過するための狭スリットまたは開口を有している。当該光線が、伝達手段から感知手段または検出器に向かってまっすぐ進行している。
【００４１】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。測定距離の長さが、約２〜４ｍｍのように、１〜６ｍｍの間で、単独で選択されている。
【００４２】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記スリットまたは開口が非常に狭く、および／または伝達手段に付随した光生成部分が、チップのように、感知手段に付随した光受信または光感知部分に向かって投影されることに限定されている。
【００４３】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記スリットまたは開口が、ピンホールカメラのように、光生成部分を、光受信および光感知部分または領域に反して投影されるような限定寸法に割り当てられている。
【００４４】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記感知手段が、または前記感知手段に関して、１以上の光学フィルタに隣接または接近して配置されている。
【００４５】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記光学フィルタが、２つの偏った部分に細分されている。それらによって相互に分離された波長成分またはスペクトル要素を通過することを許可する。前記受信手段に、この光受信または光感知部分が、２つの部分として形作られている。当該２つの部分が、第１の波長成分に適合された第１の部分と第２の波長成分に適合された第２の部分を含む。
【００４６】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。伝達手段および感知手段に付随した取付台が、測定セルとキャビティのケースに対して、直角または少なくともほぼ直角に合わされている。
【００４７】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記スリットまたは開口が、第１の波長成分に適合された第１の部分と第２の波長成分に適合された第２の部分を含む２つの部分として作り上げられている。
【００４８】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。伝達手段および感知手段の取り付け台が、測定セルとキャビティのケースに対して、直角または少なくともほぼ直角に合わされている。
【００４９】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記スリットまたは開口が、ディスクまたはキャビティの集積した壁部分として作り上げられている。当該ディスクまたはキャビティの集積した壁部分が、光線方向に対して、前記感知手段およびこの感知手段に関連した光学フィルタからの短距離を除いて、隣接または接近して合わされている。
【００５０】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記キャビティまたは測定セル内の前記サンプルのガスが、流れているガスからなる。前記ガスが、前記ディスクおよび／または壁部分で、前記光学フィルタに隣接して通過するように適合されている。
【００５１】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記キャビティまたは測定セルおよびその周囲の測定セルの壁部分が、光吸収表面層で処理および／または構成されている。
【００５２】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。測定セルのキャビティが、固定されているが容易に取り外し可能な壁部分またはカバーで制限されている。
【００５３】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。測定セルの壁部分またはカバーが、弾性”Ｏ”リングなどのように、ガスケットを用いて、測定セルの残部と組み合わされるように適合されている。
【００５４】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。壁部分またはカバーが、測定シーケンスのためにサンプルのガスの拡散のためのガス通貨性フィルタの形態で有している。
【００５５】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。壁部分またはカバーが、測定セルおよび／またはそのキャビティの前記サンプルのガスのための入口ポートまたは出口ポートを示す。
【００５６】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記サンプルのガスが、濃度比の増加のために、過圧で供給されて除去されるように適合されている。
【００５７】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。個々の光受信部分に対して、光線の第１の部分が、伝達手段から感知手段に向かってまっすぐ進行しており、光線の第２の部分が、反射して感知手段に向かって進行している。
【００５８】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。外部部分システムで変更された実行測定を有している。当該外部部分システムが、それによって、増加濃度とともに、より明らかな振幅の衰弱を作成するために変更された測定ガスを圧縮するために適合されている。
【００５９】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。増幅因子が、吸収度計算において限定されている。それによって、ノイズ因子の影響を限定される。
【００６０】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。ゼロ点および／またはゼロ点誤差を明らかにするための前提条件を作成する。
【００６１】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。アレンジメントで構築されている。当該アレンジメントが、電磁放射に適合された伝達手段と、サンプルのガスを取り囲んで封入しており、その測定経路で測定セルになり、サンプルのガスを通過して光学測定距離を定義するキャビティの形の空間と、前記伝達手段から前記光学測定距離を通過する前記電磁放射のための検出器の形態の感知手段と、少なくとも前記感知手段に接続されたスペクトル解析実行ユニットとを備える。電磁放射の前記感知手段が、（波長成分または）スペクトル領域内に入る電磁放射に適切に光電的な感受するように適合されている。当該スペクトル領域の選択スペクトル要素が、スペクトル解析実行ユニットにおいて、解析対象となる。当該スペクトル解析実行ユニットが、このユニット内で、スペクトル要素の（相対）放射強度を測定する。後続の表示ユニットまたはスクリーンまたは相当手段で示す。単純な方法で費用効果で、波長の期間において、密接に隣接して横たわっている成分またはスペクトル要素の強度をスペクトル解析することができる。当該成分またはスペクトル要素が、高濃度ガスで、異なる波長の組み合わされた光または電磁的な光束のものである。
【００６２】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。上記の前提条件で、波長成分および／またはスペクトル要素に明確かつ厳密に関連するために、互いに単独で関連した信号強度の相間を測定する。
【００６３】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。明確な”スペクトルサイン”または”信号抑制または印加”が物質固有識別および／または少なくとも高濃度ガスの中身の測定と、約３ｍｍのように、短い測定距離の基礎であるために要求されるガス解析とガス濃度の測定内で測定技術に、限定されたスペクトル解析が適合されている。
【００６４】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。少数の波長細目測定点またはスペクトル要素、ただし少なくともメートルあたりの波長点で、識別対象および／または統括対象になる。
【００６５】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。非分散的な赤外技術（非分散赤外または”ＮＤＩＲ”技術）の原理に従って固定された所定の波長で信号を測定することができるための電磁バンドパスフィルタを使用する。
【００６６】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記測定チャンバ内の前記サンプルのガスが、前もって選択された過圧にさらされる。
【００６７】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。測定セルまたは測定チャンバの吸収の間の１つ以上の波長に依存している配信結果が、選択された過圧と選択されたガスまたはガス混合物の影響と、大気圧でガスまたはガス混合物の濃度に相当する信号の配達とに対して、補正回路の適合を介して、補償されている。
【００６８】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。事前に選択された過圧が機械的な手段で生成可能である。
【００６９】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な手段と理由の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。機械的な手段が、ピストン−シリンダのアレンジメントを備える。ピストン−シリンダのアレンジメントのピストンがシリンダユニットの関連する転換点の間に移動可能に配置されている。
【００７０】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記電磁放射が、明確に適合された光学バンドパスフィルタを通過するように適合されている。当該光学バンドパスフィルタが、前記伝達手段と前記感知手段との間に配置されている。
【００７１】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。このようなバンドパスフィルタが、前記伝達手段で生成伝送された大きな波帯とともに、電磁放射の入射角に依存した波長の伝送において提供可能なように構成されている。
【００７２】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。このバンドパスフィルタが、さらに、その構造によって、選択された入射角などによって、同一の伝達電子放射において、第１の選択スペクトル要素および／または第１の波長成分を、第２の選択スペクトル要素および／または第２の波長成分から分離するために適合されている。
【００７３】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記ユニットが、１以上の波長成分および／または１以上のスペクトル要素に適用可能な放射強度の発生を光電検出器を介して電気的に検出することができるように適合されている。
【００７４】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。光学（電磁）バンドパスフィルタが、少なくとも２つの異なる光学で、各々が狭い波長成分および／またはスペクトル要素に適用可能な所定の流出角で入射して放射した光学放射または電磁放射を偏向させるように適合されている。
【００７５】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。各々の放射または各々選択された流出角の放射が、対応したスペクトル解析実行ユニットにおいて、その電気的に対応した波長成分またはその対応したスペクトル要素を解析するために適合された光電検出器の存在を示す。
【００７６】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。前記光学バンドパスフィルタとして光学干渉に基づいてフィルタ活性を選択する。
【００７７】
次のことに関連した効果および／または次のことのために必要とされる技術的な基準と動機の重要性に鑑みて、技術的な問題がある。二酸化炭素（ＣＯ２）のように、瞬時に発生している濃度を測定する。
【課題を解決するための手段】
【００７８】
本発明が、イントロダクションとして示された先行技術をその出発点とし、請求項１の序文のとおり、伝達電磁放射に適合された手段を有しており、ガス濃度のスペクトル解析に適合されたアレンジメントに基づいている。
【００７９】
前記伝達手段に加えて、ここで利用されたアレンジメントが、ガス試験解析のために、キャビティの形のように、サンプルのガスの測定セルになり、光学測定距離を定義する空間と、前記伝達手段から前記光学測定距離を通過する前記電磁放射の感知手段または検出器と、前記感知手段に少なくとも接続されたスペクトル解析実行ユニットとを示す。電磁放射の感知手段または検出器が、スペクトル領域に入る電磁放射の感受に適合されている。当該スペクトル領域の選択波長成分および／またはスペクトル要素が、特に、光学フィルタを通して、スペクトル解析実行ユニットにおいて、解析対象となる。当該スペクトル解析実行ユニットが、このユニット内で、比較的高濃度ガスに関する波長成分またはスペクトル要素の放射の相対強度を測定する。
【００８０】
上記の本発明の１以上の技術的な問題を解決するために、より具体的に、このような先行技術が次のようにさせることで補足されることを示す。伝達手段と感知手段または検出器の間の前記測定距離の長さが、１５ｍｍ未満のように、短く選択されている。光線を通過するための狭スリットまたは開口が、これらの光線を、単独または少なくとも大部分、通過するように適合されている。当該光線が、伝送媒体を介して光線を通過し、伝達手段から感知手段または検出器に向かってまっすぐ進行している。
【００８１】
本発明の概念の枠組みの範囲に落とされて提案された実施例として、測定距離の長さが、実際に、約２〜４ｍｍのように、１〜６ｍｍの間で選択されることを示す。
前記スリットまたは開口が、さらに、非常に狭く適合されている、または、次のように制限されている。伝達手段に付随した光生成部分が、チップのように、感知手段に割り当てられた光受信または光感知部分または領域に反して投影することができる。
【００８２】
前記スリットまたは開口が、さらに、ピンホールカメラのように、光生成部分を、光受信部分または領域に向かって投影させる限定寸法で割り当てられている。
前記光学フィルタが、前記感知手段または前記感知手段に関連して、隣接して適合されている。
【００８３】
前記光学フィルタが、２つの部分に細分されるとしてもよい。それによって、相互に異なる波長成分またはスペクトル要素の通過を許可する。前記受信手段およびこれらの光受信または光感知部分が、２つの部分として形作られている。当該２つの部分が、第１の波長成分に適合された第１の部分と第２の波長成分に適合された第２の部分とを含む。
【００８４】
伝達手段および感知手段のための取付が、測定セルとキャビティのケースに対して、直角または少なくともほぼ直角に合わされている。
前記スリットまたは開口が、ディスクまたは壁部分に作られている。当該ディスクまたは壁部分が、光線方向に対して、前記感知手段およびこの感知手段に関連した光学フィルタからの短距離を除いて、隣接して合わされている。
【００８５】
前記キャビティまたは測定セルおよびその周囲の測定セルの壁部分が、光線吸収層で処理および／または構成されている。
前記測定セルのキャビティが、強固に固定されているが、容易に取り外し可能な壁部分またはカバーを提供する。
【００８６】
測定セルの壁部分またはカバーが、一般に、弾性”Ｏ”リングのように、ガスケットを介して、測定セルと組み合わされるように適合されている。
壁部分またはカバーが、サンプルのガスまたはガス混合物の拡散のための前提条件を作成するために、ガス通過性フィルタの形で割り当てられている。
【００８７】
壁部分またはカバーが、キャビティ内の前記サンプルのガスのための入口ポートおよび／または出口ポートを示す。
サンプルのガスが、所定の過圧下で供給可能であるように適合されている。
【００８８】
個別の光受信部分に対して、光線の第１の部分が、伝達手段から感知手段に向かってまっすぐ進行しており、光線の第２の部分が、反射して感知手段に向かって進行している。
さらに、上記の測定チャンバ内の前記ガスが、予め選択された過圧にさらされ、このときに、測定チャンバ内に吸収された１以上の波長に依存している伝送結果が、大気圧に関して選択された過圧に対して適切に補正回路を介して補償されている。
【００８９】
提案の実施例が本発明の枠組み内に落とし込まれているので、過圧が、選択されたガスおよび／またはガス混合物に対して、選択された過圧で現れる吸収特性に応じて選択されて適合されている。
【００９０】
補正回路が、選択ガスまたはガス混合物を測定する回路に対して吸収／圧力関連の能力を有する補正ユニットと協同する。
事前に選択された過圧が、機械的な手段で生じるとしてもよい。前記手段が、ピストンとシリンダのアレンジメントで構成されている。前記ピストンが、関連の転換点の間に移動可能に配置されている。代わりに、前記ピストンが、測定セルに適応させた磁性物体を含む機械的な手段を有している。前記物体が、周囲の電気回路で振動運動を行うことができる。
【００９１】
本発明によれば、さらに、前記伝達手段と前記感知手段の間の前記伝達の電磁放射が、周波数および／または波長適合の光学バンドパスフィルタを通過するように適合されているとしてもよい。前記バンドパスフィルタが、前記伝達手段によって生成された電磁放射の伝達において入射角の波長依存を提供可能なために構成および／または設計されている。
【００９２】
このバンドパスフィルタが、さらに、伝達された電磁放射内の第１選択波長成分または狭領域または第１選択スペクトル要素を第２選択波長成分または狭領域または第２選択スペクトル要素から分離する波長に適合されている。前記ユニットが、１以上のそのようなスペクトル要素から放射の強度を生じる１以上の光電検出器によって検出できるように適合されている。
【００９３】
ここで、光学バンドパスフィルタが、電磁放射の少なくとも２つの所定の流出角または支出角に偏向させられた入射電磁放射を通すように適合されている。
より具体的に、同一のバンドパスフィルタが、２つの異なる波長成分またはスペクトル要素が入るいずれかの場合において、いずれかの放射の範囲内で、同一の電磁放射を受信するように適合されている。
【００９４】
好ましくは、前記光学バンドパスフィルタとして、光学干渉を基にして有効なフィルタを選択されているとしてもよい。
本発明の枠組みの範囲内で、空気または呼気中など、二酸化炭素（ＣＯ２）の有無と濃度の評価が含まれる。
【００９５】
好ましくは、光線（放射の狭電磁帯域の形態）または光線の抜粋部分が、伝達手段から光電検出器に向かって直角にまっすぐ進行するように適合されているとしてもよい。
【発明の効果】
【００９６】
本発明の特徴とそれによって示された固有の重要な特徴であると主に考えられる効果が、これによって前提条件がスペクトル解析に適合されたアレンジメントに対して作られていることである。スペクトル解析に適合されたアレンジメントが、電磁放射に適合された伝達手段と、空間と、前記伝達手段からの前記電磁放射の感知手段または検出器と、前記感知手段に少なくとも接続されたスペクトル解析実行ユニットとを有している。電磁放射の上記感知手段（または検出器）が、スペクトルフィールド内に入るフィルタ通過の電磁放射に適切に感受されている。当該スペクトルフィールドの選択波長成分またはスペクトル要素が、光学フィルタを通して、スペクトル解析実行ユニットにおいて解析対象となる。スペクトル解析実行ユニットが、このユニットにおいて、様々な計算によって、高濃度ガスに対してスペクトル要素の相対的な放射強度を測定する。伝達手段と感知手段または検出器の間の前記測定距離の長さが、１５ｍｍ未満のように、短く選択されている。
【００９７】
伝達手段を介して生成された光線の形態で光線を通す狭スリットまたは開口が、単独または少なくとも大部分の光線を通過するように適合されている。当該光線が、伝達手段から感知手段または検出器に向かってまっすぐ進行している。
【００９８】
測定距離の長さが、好ましくは、約２〜４ｍｍのように、１〜６ｍｍの間で選択されている。
本発明の特徴であると主に考えられる対象が、後続の請求項１の特徴部分に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
本発明に係わる重要な特徴を示す本実施の形態が、図面の参照とともに、一例として、具体的に説明される。
【図１】光伝達手段と、測定セルのキャビティのように、ガス試験に適合された空間と、光感知手段または検出器と、光計算ユニットとを含み、スペクトル解析の実行に適合されたＮＤＩＲ技術、それに付随した表示ユニットなど、優勢圧力の依存性の吸収能力に対して補正する補正回路も利用しながら、高ガス濃度での測定ガスの原理を示す図
【図２】第１の実施の形態において、光線の伝達手段と光線の感知手段または検出器の間の測定距離”Ｌ”で、光線の伝達手段と光線の感知手段または検出器を拡大スケールで示す図
【図３】この点において、第２の実施の形態を示す図
【図４】まっすぐ進行する光線とまっすぐ進行しないまたは反射する光線とともに、第３の実施の形態を示す図
【図５】ケースとキャビティを含み、伝達手段と感知手段のための開口部を含む測定セルの平面を示す図
【図６】ガス通過性フィルタに対する入口ポートと出口ポートを含む壁部分またはカバーとともに、側面視で図５を示す図
【図７】測定セルの別の側面視で図５を示す図
【図８】図５〜７に従って、図５に相当する図と、前記測定セルの下の部分の拡大図との２つの異なる遠近視で、測定セルを示す図
【発明を実施するための形態】
【０１００】
はじめに、本実施の形態の以下の説明において、主に本発明の基本概念を明らかにする目的で、用語と専門用語を選択した。なお、本実施の形態が、本発明に関連した重要な特徴を示し、図面に示された図で明らかにされる。
【０１０１】
しかしながら、この点について、ここで選択された用語がここで使用選択された用語だけに限定されない。さらに、この調子で選択された各用語が、それによって、結果的に、同じか実質的に同じ目的および／または技術的な効果の達成に帰着するために、同じ調子か実質的に同じ調子で機能する全ての技術的な均等物を含むように解釈される。
【０１０２】
図面を参照しながら、本発明のための基本的な前提条件が、本発明に係わる重要な特色または特徴とともに、模式的で詳細に示される。なお、本発明に係わる重要な特色または特徴が、以下に詳細に説明される本実施の形態で具体的になる。
【０１０３】
図１は、スペクトル解析に適合されたアレンジメント”Ａ”の原理を模式的に示す。なお、アレンジメント”Ａ”が、大きな波帯を含む電磁放射”Ｓ”に適合された光伝達手段１０と、キャビティの形で区切られた空間１１とを含む。空間１１が、サンプル”Ｇ”のガスに適合され、”Ｌ”（図２を参照）で指定された光学測定距離を定義する測定セル１になる。
【０１０４】
さらに、光感知手段１２または前記電磁放射”Ｓ”の検出器（３ｂ）と、スペクトル解析実行ユニット１３とが図示されている。光感知手段１２または前記電磁放射”Ｓ”の検出器（３ｂ）が、前記光伝達手段１０から、前記光学測定距離”Ｌ”、離れている。スペクトル解析実行ユニット１３が、リード１２１を通して、少なくとも前記感知手段１２とその内部に含まれた光電検出器と接続されている。
【０１０５】
また、電磁放射”Ｓ”の感知手段１２が説明される。それに属する検出器および／または検出器３ｂが、スペクトルフィールド内に入る電磁放射を感受するように適合されている。当該スペクトルフィールドの選択波長成分またはスペクトル要素が、スペクトル解析実行ユニット１３内で解析対象となる。当該スペクトル解析実行ユニット１３が、このユニット１３において、選択スペクトル要素の相対放射強度を計算して決定している。
【０１０６】
前記伝達手段１０と前記感知手段１２との間の前記伝達電磁放射”Ｓ”が、光学バンドパスフィルタ１４のように（図２参照。）、バンドパスフィルタに向かって通過してバンドパスフィルタを選択的に通過するように適合されている。
【０１０７】
このようなバンドパスフィルタ１４：３が、図４に従って、前記伝達手段１０で生成された電磁放射”Ｓａ１”，”Ｓａ２”の伝達において、入射角の波長依存を提供するように、構成および／または設計されている。
【０１０８】
このバンドパスフィルタ１４：３が、図４において、選択入射角で、第１の選択スペクトル要素４ａを第２の選択スペクトル要素４ｂから分離するように適合されている。２つの光電検出器３ｂ、３ｂ’が、両方、前記ユニット１３に接続されている。前記ユニット１３が、このような１以上のスペクトル要素の放射強度の発生を検出するためのモジュールと適合されている。
【０１０９】
スペクトル解析実行ユニット１３が、ライン１０１を通して電磁放射”Ｓ”または”Ｓａ”のための伝達モジュール１３ａと、いくつかの信号受信モジュール１３ｃ，１３ｄ，１３ｅとを示す。伝達モジュール１３ａが、中央ユニット１３ｂで制御されて作動されている。いくつかの信号受信モジュール１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが、検出器になり、また、中央ユニット１３ｂに接続されている。
【０１１０】
回路１３ｇを通して、電磁放射”Ｓａ”から発する信号が、伝達手段１０を通してユニット１３において受信された選択的電磁放射”Ｓｂ”（４ａ，４ｂ）と比較されるとしてもよい。
【０１１１】
中央ユニット１３ｂにおいて、評価および計算結果が、さらに、回路１３ｋを通してグラフ１５ａまたは類似物として、表示ユニット１５に転送されるとしてもよい。
具体的には、図１が、吸収キュベット内の適用を図示する。当該吸収キュベット内に、電磁放射”Ｓａ”のアシスタンスとともに、または、解析のために、放射束として考えられた放射”Ｓ”，”Ｓａ”とともに、サンプル”Ｇ”のガスをキュベットする。当該放射”Ｓ”，”Ｓａ”が、放射ユニット１０で伝達されて、検出器３ｂのように、光電検出器で受信されている。
【０１１２】
この放射ユニット１０が、さらに、放射源とコリメータとからなる。当該コリメータが、その放射束とともに、可能な限り効果的に、放出された放射”Ｓａ”を収束させて、吸収キュベットの長さを通して検出器１２または３ｂに向かって同一進行させる目的で、光線を調整している。
【０１１３】
ここで、放射ユニット１０が、ガスが充填された、またはガスが排出されたガラスバルブ内に白熱線を有するもの、すなわち、白熱灯、またはセラミック基板上もしくはシリコン技術とマイクロ工学で生産された薄い部材上の加熱抵抗器、または十分に定義された発光スペクトルを有している発光ダイオードとしてもよい。
【０１１４】
本発明の教えに従って、放射ユニット１０が、放射束の放出”Ｓ”，”Ｓａ”を伝達する。放射束の放出”Ｓ”，”Ｓａ”が、少なくとも全ての波長を含む。当該波長の強度が、それらの検出器３ｂまたは個々の検出器３ｂ，３ｂ’において光電的に検出されて、ユニット１３において評価される。
【０１１５】
さらに、吸収キュベットが、異なる方法で設計されるとしてもよい。当該方法が、選択された適用、選択された測定精度、手法に依存する。当該手法が、測定ガスまたはサンプル”Ｇ”のガスが、過圧を介してなど、収集されると期待され得るものである。
【０１１６】
特定の適用において、吸収キュベット１の空間１１が、同時に、放射ユニット１０と受信器１２が強固に取り付けられた機械本体であるとしてもよい。
受信ユニットまたは手段１２の検出器３ｂが、光電の波長依存の電気信号を生成するように適合されている。後々、当該電気信号が、スペクトル解析実行ユニット１３において計算解析対象となる。
【０１１７】
このようなユニット１３が、この技術分野において十分に知られているので、詳細に説明することを省略する。
前記ユニット１３が、該当のガス濃度および／またはガスおよび／またはガス混合物を示す結果を計算する。
【０１１８】
光電検出器３ｂが、いくつかの種類またはいくつかの形式の電気信号の生成能力を有する。当該電気信号のサイズと形状が、開口部または開口１５ａおよびその周波数範囲のフィルタ１４を通過する放射４ａの強度に依存して対応する。
【０１１９】
電気的な接続が示されていないが、これらの電気信号が、受信ユニットまたは手段１２の２つの測定支持部３ｄ，３ｅに転送される。当該２つの測定支持部３ｄ，３ｅから、ユニット１３の増幅ステージ（不図示）および／または他の電子機器／コンピュータが後に続く。他の電子機器／コンピュータが、測定信号を最終結果にリファインする。最終結果が、例えば、グラフ１５ａ’として、表示ユニット１５ａ上に視覚化される。
【０１２０】
ガス測定が、ＮＤＩＲ技術に従って、起こる場合には、フィルタ伝達４ａに対する波長が吸収波長に一致するように選択される。当該吸収波長が、ガス濃度が測定される物質の特性である。
【０１２１】
電磁放射”Ｓ”または光集団または光線”Ｓａ”からの内側の放射強度の短時間変動が、測定チャンネルの１つが信号を通して中立的な波長を強度リファレンスとして使用される場合に、全体的に、無効化されて調整することができる。当該電磁放射”Ｓ”または光集団または光線”Ｓａ”が、リード１２１上の測定信号の綿密な評価を歪めるリスクを伴う。
【０１２２】
図６を参照すると、サンプル”Ｇ”のガスを圧縮させてガスの評価濃度の値をより綿密に評価した値に向上させるための具体的なアレンジメント”Ｍ”が図示されている。
本発明が、自然に、またはガス圧縮形式で起こるガス濃度の高い値で例示される。
【０１２３】
補正回路１３ｇが、単に模式的に示されているが、補正ユニット１３ｈと連携する。補正ユニット１３ｈが、各ガスまたはガス混合物のための吸収／圧力の能力を測定する回路を備える。選択圧力に対する吸収能力の関係が”Ｐａ”−ｇｒａｐｈ（圧力補正グラフ）に図示される。
【０１２４】
補正回路１３ｇが、記憶値または評価値で、評価架空のガス濃度を低減するのに適合されている。
図示されていないが、事前に選択された過圧（Ｐａ）が、機械的な手段またはアレンジメントで生成されるとしてもよい。
【０１２５】
機械的な手段が、ピストン−シリンダ−アレンジメントで構成されているとしてもよい。当該ピストン−シリンダ−アレンジメントのピストンが、該当の転換点の間に、置き換え可能な状態で配置されている。
【０１２６】
機械的な手段が、測定セル１１に合された、または測定セルに関連した磁性体で構成されるとしてもよい。前記磁性体が、周囲の電気回路（不図示）で振動運動を与えることができるものである。
【０１２７】
手段を介して選択された過圧変化の周波数が、約２５〜３５Ｈｚのように、１〜５０Ｈｚの間から選択されるとしてもよい。
測定チャンバ１１が、約０．８〜１．２ｃｍ３のように、０．５〜３．０ｃｍ３の容積に適合されているとしてもよい。
【０１２８】
圧力増加が、予想されたガス濃度に依存しており、通常の場合において、約１：４〜１：６のように、１：２と１：１０の間から選択されるべきである。
補正回路１３ｇが、大気圧に関連させてガス濃度の減少値を表示ユニット１５に提示するのに適合されている。
【０１２９】
従って、アレンジメント”Ａ”の可能なソリューションと、そのバリエーションがいくつかある。そのバリエーションが、それによって、本発明に付随したアレンジメント”Ａ”のソリューションを提供するために、一方で受信ユニット１２の必要な入射角を生成し、他方で異なる圧力を生成するための他の手段と異なる補正回路１３ｇを割り当てる。
【０１３０】
本発明の詳細な説明で、図１に見られるように、高濃度ガスの測定が特に強調される。
従って、図２（拡大図）が、伝達手段１０と感知手段１２または検出器３ｂの間の前記測定距離の長さ”Ｌ”が、１５ｍｍ未満のように、短く選択されていることを図示する。
【０１３１】
伝達手段１０を介して生成された光線を通過させる狭スリットまたは開口１５ａが、単独または少なくとも大部分の光線”Ｓａ”を通過させるように適合されている。光線”Ｓａ”が、伝達手段１０から、感知手段１２またはその検出器３ｂ，３ｂ’に向かってまっすぐ進行する。
【０１３２】
測定距離の長さが、約２〜４ｍｍのように、１〜６ｍｍの間から、現実には可能な限り短く選択されている。
本実施の形態では、約３ｍｍの長さを示す。
【０１３３】
ディスク１５の前記スリットまたは開口１５ａが、非常に狭く適合されており、および／または、伝達手段１０に付随した光生成部分１０ａ、”Ｓｂ”が、感知チップ３ｂ，３ｂ’のように、感知手段１２に付随した光受信または光感知部分１２ａ，３ｂに向かって投影されることに限定されている。
【０１３４】
さらに、ディスク１５の前記スリットまたは開口１５ａが、光受信部分１２ａ，３ｂに向かって投影されるピンホールカメラのように、光生成部分１０ａ”Ｓｂ”になるという限定寸法に割り当てられている。
【０１３５】
図２、図３、図４、それぞれ、前記感知手段１２に、または前記感知手段１２に関連して、前記光学フィルタが配置されていることを図示する。光学フィルタが、図２において参照番号１４、図３において参照番号１４：１，１４：２、図４において参照番号１４：３で示されている。
【０１３６】
従って、前記光学フィルタ１４が、２つの部分１４：１，１４：２に細分されている。これらを用いて、相互に分離された波長成分またはスペクトル要素４ａ’，４ｂ’（図３）の通過を許可する。前記受信手段１２よりも、その光受信または光感知部分１２ａが、２つの部分１２ａ１，１２ａ２として形成されている。２つの部分１２ａ１，１２ａ２が、それぞれ、第１の波長成分に適合された第１の部分と第２の波長成分に適合された第２の部分を含む。
【０１３７】
伝達手段１０（または受信手段１２）に属する取付台または凹部１１０，１１２（図５）が、直角または全ての状況下でほぼ直角でキャビティと測定セル１１のケーシング１に合わされている。図５がその目的で図示されている。
【０１３８】
前記スリットまたは開口１５ａが、ディスク１５または、同様に、キャビティの壁部分に形成されている。ディスク１５または、同様に、キャビティの壁部分が、光線方向に対して、前記感知手段１２および前記感知手段に関連した光学フィルタ１４からの短距離を除いて、隣接するように合わされている。
【０１３９】
前記キャビティまたは測定セル１１内の前記サンプル”Ｇ”のガスが、流れているガスで構成されている。サンプルのガスが、前記ディスク１５と前記光学フィルタ１４に沿って通過するように適合されている。
【０１４０】
具体的には、前記キャビティ１１または測定セル１およびそれを取り囲む測定セルの壁部分が、光吸収層として、加工および／または構成されている。
しかしながら、測定セルのキャビティが、強固に固定されるが、壁部分またはカバー１６を容易に取り外すことができる。
【０１４１】
測定セル１の壁部分またはカバー１６が、弾性”Ｏ”リング１７のように、ガスケットを介して測定セルの残部と組み合わされるように適合されている。
壁部分またはカバー１６が、サンプルのガスの拡散のためのガス通過性フィルタ１８を支持する形で割り当てられるとしてもよい。
【０１４２】
壁部分またはカバー１６が、キャビティ１１内の前記サンプル”Ｇ”のガスのための入口ポート１６ａおよび／または出口ポート１６ｂを示す。
従って、図４が、光線の第１の部分”Ｓａ１”が伝達手段１０から感知手段３ｂ’に向かってまっすぐ進行すること、光線の第２の部分”Ｓａ２”がミラー面１９で反射して個々の光受信部分のための感知手段３ｂに向かって進行することを図示する。
【０１４３】
図８を参照すると、所定の部分とアレンジメントの詳細が３次元で図示されている。
従って、本発明が、１以上のガスからなる混合物を含む高濃度ガスの評価を提供することができる。
【０１４４】
ＣＯ２ガスに関して、排気ガスの測定において、６〜３０％のように、５％以上の濃度を検出測定することができる。
メタンガスに対して、０〜４体積分率の間のガス濃度の評価が、提案されている。ＬＥＬシステム（爆発下限界）において、これが、０〜１００％の間として言及されている。このため、これが、ガスバーナーに関連する。
【０１４５】
上記の実施の形態を考慮すると、図２の実施の形態が十分に２以上の平行光束を補足説明している。２以上の平行光束の各々が、同一または異なる周波数範囲に適合された個々の光学フィルタとともに、そのスリットまたは開口と対応する。
【０１４６】
一方、実施の形態では、検出器に光学フィルタを接着し、この検出器にカバーを接着するために、本発明の範囲内で、ディスク１５または壁部分の間の小さな隙間を図示する。この検出器が、感光チップに隣接したスリットまたは開口１５ａを有している。
【０１４７】
しかしながら、図５〜図８が、それぞれ、キャビティ１１の壁部分１５がスリットまたは開口１５ａを備えること、スリットまたは開口１５ａから短距離で結合したり、配置されたりするために、光学フィルタとともに検出器がユニットとして導入されていることを図示する。
【０１４８】
図６において、カバー１６が、測定セル１のキャビティ内に周囲のガスを拡散させるための拡散フィルタ（１９）で置き換えられるとしてもよい。
ここで、カバー１６が、測定セル１の傾斜壁部分などに、簡単に取り外し可能で簡単に位置決め可能である。
【０１４９】
もちろん、本発明は、一例として上記に開示された実施の形態に限定されず、請求項に示された本発明の概念の枠組み内で変更するとしてもよい。
なお、図示されたユニットおよび／または回路の各々が、所望の技術的な機能を達成することができる範囲内で、他の図示されたユニットおよび／または回路の各々と組み合わされるとしてもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度ガスのスペクトル解析に適合されたアレンジメント（”Ａ”）であって、
電磁放射（”Ｓ”，”Ｓａ”，”Ｓｂ”）に適合された光伝達手段（１０）と、
ガス適合測定セルになって光学測定距離（”Ｌ”）を定義するキャビティの形の空間（１１）と、
前記光伝達手段（１０）から前記光学測定距離を通過する前記電磁放射に対する感知手段（１２）または検出器（３ｂ，３ｂ’）と、
少なくとも前記感知手段（１２）と接続されているスペクトル解析実行ユニット（１３）とを備え、
電磁放射の前記感知手段が、スペクトル領域の範囲内に入る電磁放射を光電的に適切に感受し、
当該スペクトル領域の選択波長成分またはスペクトル要素が、光学フィルタを通してスペクトル解析実行ユニット（１３）で解析対象となり、
当該スペクトル解析実行ユニット（１３）が、当該ユニットにおいて、計算によって、スペクトル要素の放射強度を測定し、
光伝達手段（１０）と光感知手段（１２）または検出器（３ｂ，３ｂ’）の間の前記測定距離の長さ（”Ｌ”）が、１５ｍｍ以下のように、短く選択されており、
ディスク（１５）などにおいて光線通過スリットまたは開口（１５ａ）が、単独または少なくとも主要な光線（”Ｓａ”，”Ｓａ１”）を通すように適合されており、
単独または少なくとも主要な光線が、伝達手段（１０）から感知手段（１２）または検出器（３ｂ，３ｂ’）に向かってまっすぐ進行している
ことを特徴とするアレンジメント。
【請求項２】
測定距離の長さが、約２〜４ｍｍのように、１〜６ｍｍの間で選択されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアレンジメント。
【請求項３】
前記スリットまたは開口が、非常に狭くまたは窮屈に適合されており、
伝達手段に割り当てられた光生成部分が、チップのように、感知手段に付随した光受信または光感知部分に反して投影する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のアレンジメント。
【請求項４】
前記スリットまたは開口が、光受信部分または領域に向かって投影されるピンホールカメラのように、光生成部分になるという限定寸法で割り当てられている
ことを特徴とする請求項１，２，または３に記載のアレンジメント。
【請求項５】
前記感知手段に、または前記感知手段に関連して、前記光学フィルタが配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアレンジメント。
【請求項６】
前記光学フィルタが、それらの部分を通して、相互に異なる波長成分またはスペクトル要素の通過を許可するための２つの部分に細分されており、
前記受信手段の光受信または光感知部分または領域が、第１の波長成分に適合された第１の部分と第２の波長成分に適合された第２の部分を含む２つの部分として形成されている
ことを特徴とする請求項３または５に記載のアレンジメント。
【請求項７】
伝達手段と感知手段に属する取付台が、測定セルとキャビティとのケースに直角またはすくなくともほぼ直角で合わされている
ことを特徴とする請求項１に記載のアレンジメント。
【請求項８】
前記スリットまたは開口が、ディスクまたはキャビティに対する壁部分に形成されており、光線方向に関して、前記感知手段およびこの感知手段に関連した光学フィルタからの短距離を除いて、隣接するように合されている
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項９】
前記キャビティまたは測定セルとその周囲の測定セル内の壁部分が、光吸収表面層に処理および／または構成されている
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項１０】
測定セルのキャビティが、容易に取り外し可能な壁部分またはカバーを除いて、強固に固定されている
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項１１】
測定セルの壁部分またはカバーが、弾性Ｏリングなどのガスケットを介して、測定セルの残部と組み合わされるように適合されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のアレンジメント。
【請求項１２】
壁部分またはカバーが、ガス通過性フィルタの形で与えられている
ことを特徴とする請求項１０に記載のアレンジメント。
【請求項１３】
壁部分またはカバーが、キャビティ内の前記サンプルのガスのための入力ポートおよび／または出力ポートを示す
ことを特徴とする請求項１，１０，１１，１２のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項１４】
前記サンプルのガスが、過圧下で、手段で供給されるように適合されている
ことを特徴とする請求項１または１３に記載のアレンジメント。
【請求項１５】
個別の光受信部分に対して、
光線の第１の部分が、伝達手段から感知手段に向かってまっすぐ進行しており、
光線の第２の部分が、反射して感知手段に向かって進行している
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項１６】
第２の部分が、ミラー部分で反射されている
ことを特徴とする請求項１５に記載のアレンジメント。
【請求項１７】
前記測定セル内の前記サンプルのガスが、所定の過圧下で置かれており、
測定セルの吸収の下で１以上の波長に依存する配信結果が、大気圧に反するように、選択過圧のための補正回路を通して下方補償されている
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項１８】
前記ガス濃度に対して、過圧を介して、外部システム部分が利用されている
ことを特徴とする請求項１７に記載のアレンジメント。
【請求項１９】
吸収を計算するための限定増幅要因が、ノイズ要因の影響を低減するために利用されている
ことを特徴とする請求項１、１７、または１８に記載のアレンジメント。
【請求項２０】
所定の過圧が、機械的な手段で生成される
ことを特徴とする請求項１７に記載のアレンジメント。
【請求項２１】
機械的な手段が、ピストンとシリンダのアレンジメントからなり、
ピストンが、割り当てられた転換点の間で移動可能に配置されている
ことを特徴とする請求項２０に記載のアレンジメント。
【請求項２２】
前記伝達手段と前記感知手段の間の前記電磁放射が、適合された光学バンドパスフィルタの通過を許可するように適合されており、
前記バンドパスフィルタが、前記伝達手段で生成された電磁放射の伝達に対する入射角の波長依存を提供することができるように、構築および／または構成されており、
前記バンドパスフィルタが、第１の選択波長成分および／または第１の選択スペクトル要素を、第２の選択波長成分および／または第２の選択スペクトル要素から、該当部分の個々の光電手段または検出器において受信されるために、分離するように適合されており、
前記ユニットが、発生している放射強度を、２以上の受信波長成分および／またはスペクトル要素に対して、検出して計算することができるように適合されている
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項２３】
バンドパスフィルタが、該当の入射角に応じて、入ってくる電磁放射を、少なくとも２つの異なる電磁光学的な所定の放射角で偏向させるように適合されている
ことを特徴とする請求項２２に記載のアレンジメント。
【請求項２４】
前記バンドパスフィルタとして、光学干渉で有効なフィルタが選択されている
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項２５】
二酸化炭素（ＣＯ２）のガス濃度が、評価されて表示ユニットにグラフとして表示される
ことを特徴とする請求項１または２３に記載のアレンジメント。
【請求項１】
高濃度ガスのスペクトル解析に適合されたアレンジメント（”Ａ”）であって、
電磁放射（”Ｓ”，”Ｓａ”，”Ｓｂ”）に適合された光伝達手段（１０）と、
ガス適合測定セルになって光学測定距離（”Ｌ”）を定義するキャビティの形の空間（１１）と、
前記光伝達手段（１０）から前記光学測定距離を通過する前記電磁放射に対する感知手段（１２）または検出器（３ｂ，３ｂ’）と、
少なくとも前記感知手段（１２）と接続されているスペクトル解析実行ユニット（１３）とを備え、
電磁放射の前記感知手段が、スペクトル領域の範囲内に入る電磁放射を光電的に適切に感受し、
当該スペクトル領域の選択波長成分またはスペクトル要素が、光学フィルタを通してスペクトル解析実行ユニット（１３）で解析対象となり、
当該スペクトル解析実行ユニット（１３）が、当該ユニットにおいて、計算によって、スペクトル要素の放射強度を測定し、
光伝達手段（１０）と光感知手段（１２）または検出器（３ｂ，３ｂ’）の間の前記測定距離の長さ（”Ｌ”）が、１５ｍｍ以下のように、短く選択されており、
ディスク（１５）などにおいて光線通過スリットまたは開口（１５ａ）が、単独または少なくとも主要な光線（”Ｓａ”，”Ｓａ１”）を通すように適合されており、
単独または少なくとも主要な光線が、伝達手段（１０）から感知手段（１２）または検出器（３ｂ，３ｂ’）に向かってまっすぐ進行している
ことを特徴とするアレンジメント。
【請求項２】
測定距離の長さが、約２〜４ｍｍのように、１〜６ｍｍの間で選択されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアレンジメント。
【請求項３】
前記スリットまたは開口が、非常に狭くまたは窮屈に適合されており、
伝達手段に割り当てられた光生成部分が、チップのように、感知手段に付随した光受信または光感知部分に反して投影する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のアレンジメント。
【請求項４】
前記スリットまたは開口が、光受信部分または領域に向かって投影されるピンホールカメラのように、光生成部分になるという限定寸法で割り当てられている
ことを特徴とする請求項１，２，または３に記載のアレンジメント。
【請求項５】
前記感知手段に、または前記感知手段に関連して、前記光学フィルタが配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアレンジメント。
【請求項６】
前記光学フィルタが、それらの部分を通して、相互に異なる波長成分またはスペクトル要素の通過を許可するための２つの部分に細分されており、
前記受信手段の光受信または光感知部分または領域が、第１の波長成分に適合された第１の部分と第２の波長成分に適合された第２の部分を含む２つの部分として形成されている
ことを特徴とする請求項３または５に記載のアレンジメント。
【請求項７】
伝達手段と感知手段に属する取付台が、測定セルとキャビティとのケースに直角またはすくなくともほぼ直角で合わされている
ことを特徴とする請求項１に記載のアレンジメント。
【請求項８】
前記スリットまたは開口が、ディスクまたはキャビティに対する壁部分に形成されており、光線方向に関して、前記感知手段およびこの感知手段に関連した光学フィルタからの短距離を除いて、隣接するように合されている
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項９】
前記キャビティまたは測定セルとその周囲の測定セル内の壁部分が、光吸収表面層に処理および／または構成されている
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項１０】
測定セルのキャビティが、容易に取り外し可能な壁部分またはカバーを除いて、強固に固定されている
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項１１】
測定セルの壁部分またはカバーが、弾性Ｏリングなどのガスケットを介して、測定セルの残部と組み合わされるように適合されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のアレンジメント。
【請求項１２】
壁部分またはカバーが、ガス通過性フィルタの形で与えられている
ことを特徴とする請求項１０に記載のアレンジメント。
【請求項１３】
壁部分またはカバーが、キャビティ内の前記サンプルのガスのための入力ポートおよび／または出力ポートを示す
ことを特徴とする請求項１，１０，１１，１２のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項１４】
前記サンプルのガスが、過圧下で、手段で供給されるように適合されている
ことを特徴とする請求項１または１３に記載のアレンジメント。
【請求項１５】
個別の光受信部分に対して、
光線の第１の部分が、伝達手段から感知手段に向かってまっすぐ進行しており、
光線の第２の部分が、反射して感知手段に向かって進行している
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項１６】
第２の部分が、ミラー部分で反射されている
ことを特徴とする請求項１５に記載のアレンジメント。
【請求項１７】
前記測定セル内の前記サンプルのガスが、所定の過圧下で置かれており、
測定セルの吸収の下で１以上の波長に依存する配信結果が、大気圧に反するように、選択過圧のための補正回路を通して下方補償されている
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項１８】
前記ガス濃度に対して、過圧を介して、外部システム部分が利用されている
ことを特徴とする請求項１７に記載のアレンジメント。
【請求項１９】
吸収を計算するための限定増幅要因が、ノイズ要因の影響を低減するために利用されている
ことを特徴とする請求項１、１７、または１８に記載のアレンジメント。
【請求項２０】
所定の過圧が、機械的な手段で生成される
ことを特徴とする請求項１７に記載のアレンジメント。
【請求項２１】
機械的な手段が、ピストンとシリンダのアレンジメントからなり、
ピストンが、割り当てられた転換点の間で移動可能に配置されている
ことを特徴とする請求項２０に記載のアレンジメント。
【請求項２２】
前記伝達手段と前記感知手段の間の前記電磁放射が、適合された光学バンドパスフィルタの通過を許可するように適合されており、
前記バンドパスフィルタが、前記伝達手段で生成された電磁放射の伝達に対する入射角の波長依存を提供することができるように、構築および／または構成されており、
前記バンドパスフィルタが、第１の選択波長成分および／または第１の選択スペクトル要素を、第２の選択波長成分および／または第２の選択スペクトル要素から、該当部分の個々の光電手段または検出器において受信されるために、分離するように適合されており、
前記ユニットが、発生している放射強度を、２以上の受信波長成分および／またはスペクトル要素に対して、検出して計算することができるように適合されている
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項２３】
バンドパスフィルタが、該当の入射角に応じて、入ってくる電磁放射を、少なくとも２つの異なる電磁光学的な所定の放射角で偏向させるように適合されている
ことを特徴とする請求項２２に記載のアレンジメント。
【請求項２４】
前記バンドパスフィルタとして、光学干渉で有効なフィルタが選択されている
ことを特徴とする先行の請求項のいずれか１項に記載のアレンジメント。
【請求項２５】
二酸化炭素（ＣＯ２）のガス濃度が、評価されて表示ユニットにグラフとして表示される
ことを特徴とする請求項１または２３に記載のアレンジメント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１２−５０４２４８（Ｐ２０１２−５０４２４８Ａ）
【公表日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３００２６（Ｐ２０１１−５３００２６）
【出願日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２００９／０５１０６４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３９０９１
【国際公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（５０２３４１０７４）センセエアー アーベー (5)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２００９／０５１０６４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３９０９１
【国際公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（５０２３４１０７４）センセエアー アーベー (5)
【Ｆターム（参考）】
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