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公開番号2025019934
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-07
出願番号2023123851
出願日2023-07-28
発明の名称測定装置及び測定方法
出願人横河電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01N 21/39 20060101AFI20250131BHJP(測定;試験)
要約【課題】より高い精度で揮発性成分を測定可能とする。
【解決手段】測定装置1は、対象成分を含有する試料Sが載置される気化室21と、気化室21と空間的に接続し、気化室21と一体で密閉空間を形成する測定室23と、測定室23へ波長が変化するレーザ光Rを照射する光源31と、光源31から照射され、測定室23を通過したレーザ光Rを検出する検出部51と、検出部51が検出したレーザ光Rの受光信号を解析して、試料Sに含まれる対象成分の量を算出する演算部60と、を備え、演算部60は、レーザ光Rが測定室23の内部を通過する間に対象成分により吸収されたレーザ光Rの吸光度のスペクトルの積分値に基づき、対象成分の量を取得する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
対象成分を含有する試料が載置される気化室と、
前記気化室と空間的に接続し、前記気化室と一体で密閉空間を形成する測定室と、
前記測定室へ波長が変化するレーザ光を照射する光源と、
前記光源から照射され、前記測定室を通過した前記レーザ光を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記レーザ光の受光信号を解析して、前記試料に含まれる前記対象成分の量を算出する演算部と、
を備え、
前記演算部は、
前記レーザ光が前記測定室の内部を通過する間に前記対象成分により吸収された前記レーザ光の吸光度のスペクトルの積分値に基づき、前記対象成分の量を取得する、
測定装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記演算部は、前記レーザ光の吸光度のスペクトルに対するモデル式へのカーブフィッティングを行ってカーブデータを取得し、当該カーブデータに基づき前記スペクトルの積分値を取得する、請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記光源は、出力する前記レーザ光の波長を変化させることが可能な波長可変半導体レーザである、請求項１に記載の測定装置。
【請求項４】
前記光源は、周期的に波長が変化する光を前記レーザ光として照射し、
前記演算部は、前記レーザ光の波長が変化する複数の周期ごとに前記スペクトルを取得し、複数の前記スペクトルに基づき、前記対象成分の量を取得する、
請求項１に記載の測定装置。
【請求項５】
前記試料の温度を制御するヒータを更に備え、
前記演算部は、前記試料の温度と、前記レーザ光の受光信号を解析して算出された前記対象成分の量との対応関係を示す関係データを出力する、
請求項１に記載の測定装置。
【請求項６】
対象成分を含有する試料が載置される気化室と空間的に接続し、前記気化室と一体で密閉空間を形成する測定室に対して、光源により波長が変化するレーザ光を照射する工程と、
前記光源から照射され、前記測定室を通過した前記レーザ光を検出部により検出する工程と、
前記検出部により検出された前記レーザ光の受光信号を解析して、前記試料に含まれる前記対象成分の量を演算部により算出する工程と、
を含み、
前記演算部は、前記レーザ光が前記測定室の内部を通過する間に前記対象成分により吸収された前記レーザ光の吸光度のスペクトルの積分値に基づき、前記対象成分の量を取得する、
測定装置の測定方法。
【請求項７】
前記演算部は、前記レーザ光の吸光度のスペクトルに対するモデル式へのカーブフィッティングを行ってカーブデータを取得し、当該カーブデータに基づき前記スペクトルの積分値を取得する、請求項６に記載の測定方法。
【請求項８】
前記光源は、出力する前記レーザ光の波長を変化させることが可能な波長可変半導体レーザである、請求項６に記載の測定方法。
【請求項９】
前記光源は、周期的に波長が変化する光を前記レーザ光として照射し、
前記演算部は、前記レーザ光の波長が変化する複数の周期ごとに前記スペクトルを取得し、複数の前記スペクトルに基づき、前記対象成分の量を取得する、
請求項６に記載の測定方法。
【請求項１０】
前記試料の温度を制御するヒータを更に備え、
前記演算部は、前記試料の温度と、前記レーザ光の受光信号を解析して算出された前記対象成分の量との対応関係を示す関係データを出力する、
請求項６に記載の測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、測定装置及び測定方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
宇宙開発技術の進展に伴い、月面のレゴリス等の試料中に存在する水その他の揮発性成分の含有量又は含有濃度等を測定する技術が知られている。例えば、月面上でレゴリスを採取し、加熱して測定対象成分を気化させ、気化成分を測定することで水その他の揮発性成分を測定することが知られている（非特許文献１）。なお、月面上は極低温状態となることがあり、レゴリス中の水は固体（氷）として存在する場合が多い。極低温状態において固体として存在する水は、加熱に応じて昇華する場合がある。そこで、本書中において、「気化」とは、固体から気体へ変化する昇華と、液体から気体へ変化する蒸発の両方の過程を含むこととする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
下村琢磨、他12名、「月極域探査機プロジェクト：水資源分析計の開発状況」、第66回宇宙科学技術連合講演会講演集、日本航空宇宙学会、2022.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の揮発性成分の測定技術には測定精度に改善の余地があった。
【０００５】
本開示の目的は、より高い精度で揮発性成分を測定可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
幾つかの実施形態に係る測定装置は、
（１）対象成分を含有する試料が載置される気化室と、
前記気化室と空間的に接続し、前記気化室と一体で密閉空間を形成する測定室と、
前記測定室へ波長が変化するレーザ光を照射する光源と、
前記光源から照射され、前記測定室を通過した前記レーザ光を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記レーザ光の受光信号を解析して、前記試料に含まれる前記対象成分の量を算出する演算部と、
を備え、
前記演算部は、
前記レーザ光が前記測定室の内部を通過する間に前記対象成分により吸収された前記レーザ光の吸光度のスペクトルの積分値に基づき、前記対象成分の量を取得する。
【０００７】
このように、測定装置は、レーザ光が測定室の内部を通過する間に対象成分により吸収されたレーザ光の強度より求めた吸光度のスペクトルの積分値に基づき、対象成分の量を取得するため、密閉空間における圧力が大きく変動したとしても、対象成分の量を高い精度で測定することができる。
【０００８】
一実施形態において、
（２）（１）の測定装置において、
前記演算部は、前記レーザ光の吸光度のスペクトルに対するモデル式へのカーブフィッティングを行ってカーブデータを取得し、当該カーブデータに基づき前記スペクトルの積分値を取得してもよい。
【０００９】
このように、測定装置は、レーザ光の吸光度のスペクトルに対するモデル式へのカーブフィッティングを行ってスペクトルの積分値（面積）を取得するため、対象成分の吸光度スペクトルをより高い精度で測定することができる。
【００１０】
一実施形態において、
（３）（１）又は（２）の測定装置において、
前記光源は、出力する前記レーザ光の波長を変化させることが可能な波長可変半導体レーザでもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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