特許ウォッチ

公開番号2024179792
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023098928
出願日2023-06-16
発明の名称ガス吸収分光装置
出願人株式会社島津製作所
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類G01N 21/3504 20140101AFI20241219BHJP(測定;試験)
要約【課題】キャビティリングダウン分光法を用いてガス成分を計測するガス吸収分光装置において、フリンジノイズを低減する。
【解決手段】ガス吸収分光装置(1)は、ミラー(41,42)を含む共振器(40)と、共振器(40)に照射するためのレーザ光を発するレーザ光源(10)と、共振器(40)から取り出される光を検出する光検出器(60)と、共振器(40)と光検出器(60)との間の光路に配置される透過型の光拡散板(80)と、光検出器(60)の出力信号を用いて共振器(40)に存在するガス中の目的成分を計測するコントローラ(70)とを備える。光拡散板(80)は、光路において共振器(40)と対向する第1面と、光路において光検出器(60)と対向する第2面とを有する。第1面は平坦面であり、第2面は光を散乱する凹凸形状を有する非平坦面である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガス成分を計測するガス吸収分光装置であって、
少なくとも２つのミラーを含む共振器と、
前記共振器に照射するためのレーザ光を発する光源と、
前記共振器から取り出される光を検出する光検出器と、
前記共振器と前記光検出器との間の光路に配置される少なくとも１つの板状の光透過部材と、
前記光検出器の出力信号を用いて前記共振器に存在するガス中の目的成分を計測する制御装置とを備え、
前記光透過部材は、
前記光路において前記共振器と対向する第１面と、
前記光路において前記光検出器と対向する第２面とを有し、
前記第１面および前記第２面の少なくとも一方は、光を散乱する凹凸形状を有する非平坦面である、ガス吸収分光装置。
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
前記第２面は、前記非平坦面である、請求項１に記載のガス吸収分光装置。
【請求項３】
前記第１面は、前記光路に対して傾斜する平坦面である、請求項２に記載のガス吸収分光装置。
【請求項４】
前記第１面は、前記非平坦面である、請求項２に記載のガス吸収分光装置。
【請求項５】
前記制御装置は、キャビティリングダウン分光法を用いて前記ガス中の目的成分を計測する、請求項１～４のいずれかに記載のガス吸収分光装置。
【請求項６】
前記光源と前記共振器との間に配置され、前記光源からのレーザ光を前記共振器へ出力するオン状態と、前記光源からのレーザ光を前記共振器へ出力しないオフ状態とに切り替えられる切替器をさらに備え、
前記制御装置は、前記切替器が前記オン状態から前記オフ状態に切り替えられた後の前記光検出器の出力信号を用いて前記目的成分を計測する、請求項５に記載のガス吸収分光装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガス吸収分光法の一種であるキャビティリングダウン分光法（ＣＲＤＳ：Cavity Ring-Down absorption Spectroscopy）を用いてガス中の目的成分の濃度を求めるためのガス吸収分光装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ガス吸収分光法の１つとして、キャビティリングダウン分光法（ＣＲＤＳ）が知られている。ＣＲＤＳとは、高反射率ミラーを含んで構成された共振器（キャビティ）を用いてガスによる光吸収のための実効光路長を長くすることにより、当該ガスに含まれる目的成分の濃度を高感度に求める分光手法である。ＣＲＤＳを用いたガス吸収分光装置について、例えば非特許文献１～３に開示されている。
【０００３】
ＣＲＤＳでは、共振器内に光（レーザ光）が蓄積された後に共振器に入力される光が遮断され、光を遮断した後に光共振器から漏れ出る光の減衰が光検出器によって測定される。測定されたデータから，光の減衰の時定数（リングダウン時間）を求めることで、共振器内のガス中に含まれる目的成分の濃度が計測される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
技術資料「ガス中微量水分の高効率な計測技術に関する調査研究」、橋口幸治、産総研計量標準報告 Vol. 9，No. 2、２０１５年１０月
"Development of a low-temperature cavity Ring-Down Spectrometer for the detection of CarBon-14", McCartt, Stanford University, July 2014
"Adjacent-resonance etalon cancellation in ring-down spectroscopy", Bradley M. Gibson, Optics Letters Vol. 43, Issue 14, pp. 3257-3260 (2018)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＲＤＳのように高反射率ミラーを用いたガス吸収分光測定では、共振器を構成する高反射率ミラーの反射面以外の面で反射した光が共振器内に戻ってくる戻り光により、いわゆるフリンジノイズが発生する場合がある。フリンジノイズの要因となる戻り光は、複数箇所で発生する可能性があり、感度を制限する要因の１つとなっている。
【０００６】
この発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、キャビティリングダウン分光法などの高反射率ミラーを用いたガス吸収分光装置において、フリンジノイズを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によるガス吸収分光装置は、ガス成分を計測するガス吸収分光装置であって、少なくとも２つのミラーを含む共振器と、共振器に照射するためのレーザ光を発する光源と、共振器から取り出される光を検出する光検出器と、共振器と光検出器との間の光路に配置される少なくとも１つの板状の光透過部材と、光検出器の出力信号を用いて共振器に存在するガス中の目的成分を計測する制御装置とを備える。光透過部材は、光路において共振器と対向する第１面と、光路において光検出器と対向する第２面とを有する。第１面および第２面の少なくとも一方は、光を散乱する凹凸形状を有する非平坦面である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、キャビティリングダウン分光法を用いてガス成分を計測するガス吸収分光装置において、フリンジノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
ガス吸収分光装置の構成を模式的に示す図（その１）である。
モード周波数を説明するための概念図である。
比較例の構成における光路を模式的に示す図である。
ガス吸収分光装置おける光路を模式的に示す図である。
ベースラインの測定結果の一例を示す図（その１）である。
ガス吸収分光装置の構成を模式的に示す図（その２）である。
ベースラインの測定結果の一例を示す図（その２）である。
ガス吸収分光装置の構成を模式的に示す図（その３）である。
ガス吸収分光装置の構成を模式的に示す図（その４）である。
ガス吸収分光装置の構成を模式的に示す図（その５）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さないものとする。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許