DE69431873T2

DE69431873T2 - Photoakustisches Analysegerät

Info

Publication number: DE69431873T2
Application number: DE69431873T
Authority: DE
Inventors: Ion Bals; Dr. Hale; Jean-Paul Pellaux
Original assignee: Orbisphere Laboratories Neuchatel SA
Current assignee: Hach Lange SARL
Priority date: 1994-06-04
Filing date: 1994-06-04
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2014-06-05
Also published as: US5616826A; JPH07333139A; EP0685728A1; DE69431873D1; EP0685728B1; JP3627112B2

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Analyse von Fluiden und im besonderen photoakustische Geräte zur quantitativen Analyse von normalerweise gasförmigen Fluiden.
Das den bekannten photoakustischen Geräten gemeinsame Prinzip und Verfahren fusst auf der Wechselwirkung von Licht, im allgemeinen im infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums, mit einer gasförmigen Probe, die eine bekannte, zu untersuchende Spezies - bei der es sich auch um eine Verunreinigung handeln könnte - in einer unbekannten Konzentration enthält, wobei Tonsignale in Abhängigkeit von der Konzentration der untersuchten Spezies erzeugt werden.
In Anal. Chem., vol. 54, nº9, August 1982, Sn. 1485-1489 sind ein photoakustisches Gerät und ein Verfahren zum Nachweis von NO&sub2; in Luftproben bei einem Gesamtdruck von ungefähr 1 bar beschrieben, wobei ein Dauerstrichkryptonlaser verwendet wird, der einen sichtbaren pulsierenden Lichtstrahl erzeugt, der für den Durchtritt zweier zylindrischer Probezellen identischer Gestalt und Konstruktion geeignet ist. Das Gerät enthält eine mit einem Gemisch aus NO&sub2; und Luft gefüllte Messzelle sowie eine Referenzzelle, die nur mit Luft gefüllt ist. Beide Zellen befinden sich in einer im wesentlichen linearen Anordnung. Wegen Korrosionsproblemen wurden verschiedene Typen von elektrostatischen Mikrophonen zur Detektion des photoakustischen Signals erprobt.
DE 33 45 077 beschreibt ein photoakustisches Gerät und ein Verfahren zur Messung der Konzentration eines Gases in einem Gemisch von Gasen oder Teilchen in einem Gas durch Verwendung einer Zelle mit einem Gaseinlass und einem Gasauslass zum Einfüllen und Entleeren eines Gases und Mitteln zur Ausrichtung des Laserstrahls von der Quelle in die Zelle. Ein Zerhacker ist im Pfad des Laserstrahls zwischen Gerät und Zelle angeordnet, um ein Pulsieren der Frequenz zu erzeugen, die der Resonanzfrequenz der Zelle entspricht. Ein Mikrophon wird zur Detektion des durch Druckschwankungen innerhalb der Zelle erzeugten akustischen Signals verwendet. Die Konzentration des Gases oder die Konzentration der Teilchen im Gas wird aus dem akustischen Signal ermittelt.
Die vorliegenden Erfindung führenden Untersuchungen der Anmelderin zeigten, dass ein Hauptproblem mit vielen Typen der bisherigen photoakustischen Geräte darin liegt, dass sich die Messergebnisse kaum reproduzieren lassen, vor allem wenn instabile Substanzen wie Ozon (O&sub3;) untersucht wurden.
Erfindungsgemäss wird eine untersuchte Spezies als "instabil" bezeichnet, wenn sie unter den Messbedingungen zerfällt oder zerfallen könnte. Umgekehrt bezeichnet man eine untersuchte Spezies als "stabil", wenn sie unter den Messbedingungen nicht in signifikantem Mass zerfällt.
Sogar mit relativ stabilen untersuchten Spezies, die ihrer Natur nach als für photoakustische Verfahren geeignet gelten (NH&sub3;, CO&sub2;, H&sub2;O, CO, NOx, SOx sowie verschiedene organische Substanzen, wie Ethylen), wurden Probleme der Sensitivität und Reproduzierbarkeit beobachtet, insbesondere wenn solche Spezies in relativ hohen Konzentrationen vorlegen, z. B. im Bereich von 5 bis 50 Volum% oder mehr. Ebenso Haben viele der bisherigen Geräte eine relativ komplizierte Konstruktion und/oder verlangen vom Benutzer besondere Fertigkeiten.
Dementsprechend ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein photoakustisches Gerät zu bieten, dass die oben erwähnten Nachteile des Stands der Technik vermindert oder beseitigt.
Diese Aufgabe wird durch ein photoakustisches Analysegerät für Fluide gelöst, welches umfasst:
(A) eine Quelle für einen pulsierenden Lichtstrahl, z. B. wie im folgenden ausgeführt;
(B) ein Behältnis von vorzugsweise länglichem Bau, das allgemein zylindrisch geformt, z. B. im wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist und mindestens eine Referenzkammer und mindestens eine Messkammer in einer im wesentlichen linearen Anordnung in einer gemeinsamen Zelte innerhalb des Behältnisses - schallisoliert - hält und enthält, vorzugsweise in einer im wesentlichen koaxialen Anordnung, wobei das Behältnis und die gemeinsame Zelle einen Pfad für den pulsierenden Lichtstrahl durch die Referenzkammer und die Messkammer bieten. Erfindungsgemäss durchquert der Lichtstrahl zunächst die, oder die erste, Referenzkammer und anschliessend die Messkammer. Wahlweise kann am Ende der Messkammer eine zweite Referenzkammer angeordnet sein, worauf eine zweite Messkammer folgen kann. Theoretisch besteht für die Anzahl Referenz- und Messkammern, abwechselnd angeordnet, keine Obergrenze doch wird für viele Zwecke die Verwendung einer oder zweier Referenzkammern mit einer anschliessenden oder dazwischen liegenden Messkammer bevorzugt.
Die Messkammer oder -kammern hat bzw. haben Mittel für Einlass oder Auslass oder Öffnungen, wie Führungen oder Ventile, zur Leitung eines gasförmigen Mediums, das bekannte, zu untersuchende Spezies in unbekannter Konzentration enthält, in oder aus einer Messkammer; jeder der Referenzkammern und der Messkammern enthält einen Tondetektor, wie ein Mikrophon oder andere Wandler, die Töne innerhalb des vom pulsierenden Strahl erzeugten Frequenzbereichs in elektrische Signale umwandeln können, die in Beziehung zu den Tönen stehen. Die Referenzkammer(n) enthält/enthalten ein gasförmiges Medium, das sich als photoakustische Referenz für das gasförmige Medium mit der zu untersuchenden Spezies eignet.
Wenn die zu untersuchende Spezies "stabil" ist (keine signifikante Zersetzung unter den Messbedingungen), enthält das gasförmige Medium in der Referenzkammer vorzugsweise die gleichen Bestandteile wie das gasförmige Medium in der Messkammer. Bei chemisch instabilen Substanzen, wie Ozon als zu untersuchende Spezies, enthält die Referenzkammer vorzugsweise ein in wesentlichen stabiles oder inertes gasförmiges Medium, das sich als photoakustische Referenz eignet, wobei diese Eignung oder Kompatibilität zur Verwendung als Referenz von Fachleuten auf dem Gebiet der Photoakustik verstanden wird und auf der Ähnlichkeit oder Kompatibilität der Absorption gründet, z. B. der ähnlichen Absorption im demselben infraroten Frequenzband. Zum Beispiel sind verschiedene und normalerweise gasförmige organische Substanzen, wie Alkane, z. B. Propan, geeignet für die Verwendung in der Referenzkammer, wenn Ozon die untersuchte Spezies ist.
Konventionelle elektronische Signalprozessoren können zum Verstärken und/oder Konvertieren des Output-Signals der Tondetektoren oder Mikrophone in die gewünschten Masseinheiten verwendet werden, z. B. ppm, Prozent, Gewichtseinheiten pro Volumen, Einheiten des Partialdrucks oder ähnliche. Ein Teil der elektronischen Signalverarbeitungsmittel kann im erfindungsgemässen Analysator integriert sein, aber dies wird im allgemeinen nicht bevorzugt, weil ein und derselbe Prozessor in Kombination mit einer Vielzahl analytischer Geräte für die Detektion bestimmter Spezies verwendet werden kann, weshalb die Geräte in der/n Referenzkammer(n) verschiedene gasförmige Media enthalten.
Bei der Analyse von Proben, die Ozon oder eine andere instabile zu untersuchende Spezies enthalten, kann die Zerfallsgeschwindigkeit der chemisch reaktiven Substanz zum Kalibrieren des Analysegeräts verwendet werden. Die Zerfallsgeschwindigkeit kann unter Laborbedingungen für eine gegebene Konfiguration des erfindungsgemässen Geräts bestimmt und unter Feldbedingungen zum Kalibrieren des Instruments verwendet werden.
Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen unter Bezug auf die beigeschlossenen Zeichnungen erläutert, es zeigen:
Fig. 1 die schematische Darstellung eines analytischen Systems einschliesslich eines erfindungsgemässen photoakustischen Geräts;
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen photoakustischen Geräts;
Fig. 3 eine halbschematische perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Lichtquelle in einem erfindungsgemässen Gerät;
Fig. 4 eine schematische Darstellung, die eine lineare oder serielle Anordnung zweier Referenzkammern und einer dazwischen liegenden Messkammer eines erfindungsgemässen photoakustischen Geräts zeigt;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Strahlengangs des Lichts bei Verwendung einer reflektierenden Schicht am Ende der Messkammer;
Fig. 5 bis 8 eine Anzahl Graphen zur Illustration bestimmter Betriebskonzepte der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung; und
Fig. 9 und 10 fakultative Modifikationen von erfindungsgemässen Messkammern.
Das in Fig. 1 schematisch dar gestellte analytische System 1 umfasst erfindungsgemäss eine Zelle 111 mit einer Messkammer 11 und eine Referenzkammer 112 in linearer oder serieller Anordnung. Eine Quelle 12 eines pulsierenden, d. h. modulierten, Lichtstrahls umfasst eine Lichtquelle 122, z. B. eine Glühlampe oder einen anderen Emitter von elektromagnetischer Strahlung im Infrarotbereich, typisch in Bereich von ungefähr 3·10¹¹ bis ungefähr 3,8·10¹&sup4; Hz. Ein Filter (in Fig. 1 nicht dargestellt) kann dazu verwendet werden, einen spezifischen Bereich, der n an sich bekannter Weise vom betrachteten gasförmigen Medium iabhängt, auszuwählen. Im allgemeinen wird ein Frequenzband, ausgewählt dessen Lichtenergie mit hohem Wirkungsgrad in thermische Energie eines speziellen gasförmigen Mediums umgewandelt werden kann, wie dies in der Photoakustik an sich bekannt ist. Gewünschtenfalls kann ein Tondetektor 13 für Synchronisationszwecke und/oder Überwachung der Pulsfrequenz vorgesehen werden, wobei eine Stromversorgungsleitung 126 zur Lichtquelle 122 sowie eine Signalleitung 131 des Detektors 13 für den Betrieb erforderlich wäre.
Eine Glocke 123, z. B. von mit im wesentlichen röhrenförmigem Bau, die mindestens eine Perforation oder Öffnung 124 aufweist, ist mit dem Antrieb 121, z. B. einem Elektromotor, verbunden. Da sich die perforierte Glocke 123 mit einer voreingestellten, im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit dreht, z. B. 600 U/min. wird ein modulierter pulsierender Lichtstrahl einer bestimmten Frequenz, z. B. 10 Hz, vom Emitter oder Quelle 12 erzeugt.
Der pulsierende Lichtstrahl tritt durch ein fakultatives Filter (in Fig. 1 nicht dargestellt) durch ein Fenster 116 in die Referenzkammer 112 und durch ein zweites Fenster 115 in die Messkammer 111. Die Zelle 11 ist innerhalb des Behältnisses (in Fig. 1 nicht dagestellt) in einer Weise angeordnet, die weiter unten eingehnder erläutert ist. Die Fenster 115, 116 sind aus einem Material gefertigt, das den Durchgang von Infrarotstrahlung erlaubt. Solche Materialien (auch "elektroakustische Substrate" genannt) sind in der Fachwelt bekannt, z. B. wie oben angegeben und umfassen Stoffe wie Zinkselenid, Galliumarsenid und Germanium.
Beide Kammern 111 und 112 sind je mit einem Tondetektor 113, 114, z. B. mit Mikrophonen, ausgerüstet. Diese Detektoren können sich in physischem Kontakt mit der Zelle befinden, sollten jedoch normalerweise keinen solchen Kontakt mit dem Behältnis aufweisen; dementsprechend kann für Schutz der Tondetektoren vor äusserem Schall ein akustischer Schild (in Fig. 1 nicht dargestellt) verwendet werden.
Die Messkammer 111 ist mit einer Einlassführung 141 derart verbunden, dass sie durch ein Ventil 14 geöffnet und geschlossen werden kann, das in Verbindung mit einer Gasquelle sieht, welche die zu untersuchende Spezies enthält, gewünschtenfalls über die Pumpe 18. Die Kammer 11 ist ebenfalls mit einer Auslassleitung 151 mit dem zugehörigen Ventil 15 und einer Entlüftungsleitung 16 verbunden. Vorzugsweise handelt es sich bei beiden Ventilen in den Leitungen 171, 172 um automatische Steuerungsventile.
Bei Betrieb des Systems 1 werden das Ausgangssignal S des Detektors 113 sowie das Referenzsignal R in eine konventionelle Signalverarbeitungs- und kegeleinheit 19 eingespeist; solche Einheiten sind im Handel erhältlich, z. B. unter der Handelsbezeichnung MOCA, Analysator Modell 3610, von Orbisphere Laboratories, Neuchâtel, Schweiz.
Fig. 2 ist eine schematische Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen photoakustischen Geräts 2. Es umfasst eine Quelle 21 eines pulsierenden Lichtstrahls B, der ausgestrahlt wird von einem Emitter 211, z. B. einer Glühlampe zusammen mit einem parabolischen Reflektor 212 oder anderen parallel ausrichtenden Mitteln, die von der Klammer 215 im Inneren des Behältnisses 22 gehalten werden. Eine drehbare Glocke 213, versehen mit einer Öffnung 216, ist mit dem Motor 214 verbunden und wird in der oben dargestellten Art in Verbindung mit Fig. 1 betrieben. Im allgemeinen sollte die Quelle 21 fähig sein, ein Schwarzkörperspektrum zu liefern. Ein Detektor (in Fig. 2 nicht dargestellt) kann wie oben erläutert zur Überwachung und/oder zu Synchronisationszwecken verwendet werden.
Das Behältnis 22 dient zur integralen Verbindung der Quelle 21 des pulsierenden Lichtstrahls mit der Zelle 23. Uni die Konstruktion zu vereinfachen, dient eine Mehrzahl der akustischen Dämpfungselemente 223, z. B. Kissen, akustischen Blöcken oder O-Ringen aus elastomeren Polymeren dazu, die innerhalb des Behältnisses 22 befestigte Zelle 23 vorzugsweise im wesentlichen koaxial zur Längsachse des Behältnisses 22 zu halten.
Vorzugsweise ist das Behältnis relativ schwer ausgeführt, z. B. mit einer Wanddicke im Bereich von ungefähr 5-15 mm und aus einem verhältnismässig "schweren" (d. h. mit der Fähigkeit, Schallenergie zu absorbieren) Gefügematerial, wie Edelstahl gefertigt. Hingegen benötigt die Zelle 23 keine schwere Wandung und kann aus einem leichterem Metall, wie Aluminium, einer gegebenenfalls verrstärkten synthetischen Polymermasse oder ähnlichem gefertigt sein.
Am Strahleingang der Referenzkarnmer 24 ist ein fakultatives Filter 26 angebracht und besteht aus einem Material, das für die infrarote Strahlung, die für das bestimmte Gerät 2 unter Berücksichtigung der Natur des gasförmigen Mediums in den Kammern 24 und 25 ausgewählt wurde, selektiv transparent ist. Die Wahl eines geeigneten Filters ist Fachleuten der Photoakustik bekannt. Vorzugsweise sind das Fenster 241 nahe der Einlassöffnung der Kammer 24 sowie das Fenster 254 zwischen den Kammern 24 und 25 aus einem Material hergestellt, das infrarote Strahlung durchlässt, aber nicht selektiv zu sein braucht.
Die rückwärtige Ende der Messkammer 25 kann mit einem Spiegel (in Fig. 2 nicht dargestellt) für infrarote Strahlung versehen werden. Der Einlass 251 mit einem Ventil und einem Auslass 252, der ebenfalls ein Ventil besitzt, sind zur Versorgung der Messkammer 25 mit einem gasförmigen Medium, das eine (bekannte) zu untersuchende Spezies in unbekannter Konzentration enthält, vorgesehen.
Die Tondetektoren 27, 28, z. B. Mikrophone eines in der Photoakustik bekannten Typs sind zur Ermittlung der Frequenzen der Töne vorgesehen, die von den gasförmigen Medien in den Kammern 24, 25 aufgrund des Einflusses des pulsierenden Strahls B lind der thermischen Anregung der gasförmigen Media oder deren untersuchten Bestandteilen erzeugt werden. Die Signalleitungen (in Fig. 2 nicht dargestellt) dienen wie oben erläutert zur Verbindung mit einem Signalverarbeitungsgerät. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, bildet das Behältnis 22 ein vollständiges Gerät, das dem Strahl B einen Pfad P durch die Referenzkammer 24 und die Messkammer 25 bietet.
Wie auch aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Tondetektoren 27, 28 mit der Zelle 23 verbunden, befindet sich jedoch wegen der im Behältnis 22 vorgesehenen Öffnungen 227 und 228 nicht im mechanischen Kontakt mit dem Behältnis 22. Ein akustischer Schild 229 ist vorgesehen, um die Tondetektoren gegen akustische Einflüsse abzuschirmen und kann gewünschtenfalls durch die Öffnung 226 evakuiert werden. In ähnlicher Weise kann der Innenraum des Behältnisses 22, sofern er nicht von der Zelle 23 und den Detektoren 27, 28 besetzt ist, evakuiert, auf einem reduzierten Druck gehalten und/oder mit einem inerten Gas gefüllt werden. Hierbei ist zu bemerken, dass das hier dargestellte Gerät als ein solches vom resonanzfreien Typ bezeichnet werden kann.
Fig. 3 ist eine perspektivische und halbschematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Pulsgenerators oder "Zerhackers" 3. Die Bezeichnung "Zerhacker" (englisch "chopper") bezieht sich normalerweise auf Geräte, wie sie auf Rettungsfahrzeugen angebracht werden und Blitze von farbigem Licht aussenden und deren Aufbau in der Erfindung verwendet werden kann. Die obere Wand 31 besteht aus einer schweren Scheibe, z. B. aus rostfreiem Stahl, die eine Anzahl voneinander gleichmässig beabstandeter Öffnungen 321 zur Kühlung der Lichtquelle aufweisen kann. Andererseits sollte die röhrenförmige Seitenwand 32 aus sehr leichtem und dünnen Material gefertigt sein, das für infrarote Strahlung undurchlässig ist, z. B. Aluminium, um den Einfluss der durch das Fehlen des Wandmaterials in der Öfnung 321 verursachten Unwucht zu minimieren. Alternativ dazu kann die Öffnung mit einem für die infrarote Strahlung transparentem Material bedeckt werden, welches eine ähnliche Masse wie ein Segment des Seitenwandmaterials 32 mit gleichen Abmessungen aufweist. Zu bemerken ist, dass die Kanten der Öffnung 321 je nach der gewünschten Gestalt der Lichtpulse gerade, wie dargestellt, oder gerundet sein können.
Allgemeinen kann die lineare oder serielle Anordnung der Referenzkammern und Messkammern in der Zelle eines erfindungsgemässen Geräts im wesentlichen in gleicher Weise variiert werden, wie dies den Aussenparametern wie Temperatur, Einfluss von Vibration, äusserer Schalleinwirkung usw. entspricht.
Fig. 4 zeigt die schematische Darstellung einer Zelle mit drei Kammern, z. B. einer ersten Referenzkammer I, einer ersten Messkammer 11 und einer zusätzlichen Kammer III, die sowohl eine Referenzkarnmer, als auch eine Messkammer sein kann. Wenn Kammer III eine zweite Referenzzelle ist, erlaubt diese Anordnung die Überprüfung der Funktion der Referenzkammern sowie die Sauberkeit des Eintrittsfensters der Messzelle.
T&sub1;, T&sub2;, T&sub3; bezeichnen die Transmissionskoeffizienten für die mathematische Behandlung des Betriebs. α und β bezeichnen die Absorption in der jeweiligen Kammer.
Fig. 5 ist die schematische Darstellung einer Zelle, in der die Pulse P&sub0; die Referenzkammer R sowie die Messkammer M hindurch gehen und am Ende der Messkammer M mittels eines Spiegels (nicht bezeichnet in Fig. 5) reflektiert werden. Die mathematische Behandlung der Werte der Referenzsignale SR1, SR2 und der Messsignale SM1, SM2 zeigt an, dass Informationen über die Sauberkeit des Eintrittsfensters der Messkammer M durch Berechnung des Koeffizients T2 erhalten Werden können.
Fig. 6 zeigt zwei übereinanderliegende Diagramme (Graphen), in denen die Ordinate des oberen Graphs das Lichtsignal LS darstellt, die Ordinate des unteren Graphs die Stärke des akustischen Signals AS veranschaulicht, wobei die Abszisse in beiden Diagrammen den Zerhackerzyklus T darstellt. Es kann gezeigt werden, dass das akustische Signal bei Beginn des Anregungszyklus optimalerweise Null ist. Der Parameter a/b hängt von der Modulationsfrequenz von < 100 Hz ab. Zum Beispiel kann für ein Zerhackerfenster von 110º für a/b ein Wert von 0,44 erhalten werden.
Fig. 7 zeigt einen Graph mit den Signalsteigungen σ&sub1;&sub1; und σ&sub1;&sub2;, wobei die Ordinate die Stärke des akustischen Signals A wiedergibt und auf der Abszisse die Konzentration der untersuchten Spezies, z. B. Ozon, aufgetragen ist. Die mathematische Analyse zeigt, dass sich der messbare Konzentrationsbereich vergössert, wenn die Zelllänge für eingegebenes akustisches Signal verringert wird.
Dies kann in einer erfindungsgemässen Messkammer angewandt werden, wie in den Fig. 9 und 10 dargestellt, wo die effektive Länge "I" durch Einsatz eines metallischen Abschlusses b (Fig. 9) oder eines Körpers b' vermindert ist, um eine Messkammer mit zwei verschiedenen Pfadlängen l&sub1; und l&sub2; zu bieten.
Fig. 8 ist ein ähnlicher Graph wie in Fig. 7, der verdeutlicht, dass das Maximum der Detektorempfindlichkeit (maximal detektierbare Konzentration) auf diese Art vergössert werden kann. Zum Beispiel würde mit 1 = 40 mm für Ozon eine Grenze der detektierbaren Konzentration von 5% beobachtet, wohingegen die Detektierbarkeitsgrenze mit 1 = 20 mm 10% betrug. Dementsprechend erlaubt die Verwendung des in Fig. 10 gezeigten Typs eine Vergösserung des Maximums der Detektorempfindlichkeit, ohne das Minimum der Detektorempfindlichkeit zu verändern.

Claims

1. Photo-akustisches Analysegerät (2) für Fluide, mit

(A) einer Quelle (21) für einen pulsierenden Lichtstrahl und

(B) einem Behältnis (22), das seinerseits

mindestens eine Referenzkammer (24) und mindestens eine Messkammer (25) innerhalb des Behältnisses enthält; wobei

(B-1) das Behältnis dem pulsierenden Lichtstrahl einen Pfad P durch mindestens eine Referenzkammer und durch mindestens eine Messkammer bietet; wobei mindestens eine Messkammer Mittel für Einlass (251) und für Auslass (252) eines gasförmigen Mediums besitzt, um die zu messende Komponente in unbekannter Konzentration in die Messkammer ein- und aus der Messkammer abzuführen;

(B-2) die mindestens eine Referenzkammer und die mindestens eine Messkammer je einen Detektor (27, 28) für Töne aufweist, die vom pulsierenden Lichtstrahl in der mindestens einen Referenzkammer und der mindestens einen Messkammer erzeugt worden sind; wobei beide Tondetektoren Signale im Verhältnis zur Intensität der Töne erzeugen können; und

(B-3) die mindestens eine Referenzkammer ein gasförmiges Medium enthält, welches als photoakustische Referenz für das gasförmige Medium mit der zu messenden Komponente dient;

dadurch gekennzeichnet, dass

der pulsierende Lichtstrahl zuerst mindestens eine Referenzkammer (24) und erst danach mindestens eine Messkammer passiert; und

die Referenzkammer (24) und die Messkammer (25) sich beide in einer gemeinsamen Zelle (23) innerhalb des Behältnisses (22) befinden.

2. Analysegerät nach Anspruch 1, das ferner Mittel (19) zur Auswertung der Signale aufweist, die jeweils von einem der Tondetektoren (113, 114) im Verhältnis zu der unbekannten Konzentration der zu messenden Komponente erzeugt worden sind.

3. Analysegerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Quelle (12) des pulsierenden Lichtstrahls eine Lichtquelle (122), die Licht im infraroten Bereich emittieren kann und einen Zerhacker (121, 123, 124) aufweist, der die Lichtquelle umschliesst und einen drehbaren Schild (123) mit einem Antrieb (121) besitzt, der den Schild mit einer voreingestellten Drehgeschwindigkeit rotieren lassen kann, wobei der Schild eine Öffnung (121) aufweist, um eine Modulation der Lichtquelle auf eine Frequenz zu bewirken, welche der voreingestellten Drehgeschwindigkeit entspricht.

4. Analysegerät nach einem der Ansprüche 1-3, wobei zwischen der Quelle (12) des pulsierenden Lichtstrahls und der Messkammer (111) mindestens eine Referenzkammer (112) angebracht ist.

5. Analysegerät nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die mindestens eine Referenzkammer (24) ein erstes Fenster (241) für den Einlass des pulsierenden Lichtstrahls und ein zweites Fenster (254) für den Übergang des pulsierenden Lichtstrahls aus der Referenzkammer in die Messkammer (25) besitzt und wobei sowohl das erste als auch das zweite aus einem für infrarotes Licht durchlässigen, jedoch für das gasförmige Medium in der Referenzkammer im wesentlichen undurchlässigen Material hergestellt ist.

6. Analysegerät nach einem der Ansprüche 1-5, das in einer linearen Anordnung und in dieser Reihenfolge eine erste Referenzkammer (R&sub1;) umfasst, die mindestens eine Messkammer (M) und eine zweite Referenzkammer (R&sub2;) besitzt, wobei die Messkammer ein Fenster für den Übergang von infrarotem Licht in die zweite Referenzkarnmer hat.

7. Analysegerät nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Behältnis (22) eine im wesentlichen längliche zylindrische äussere Form aufweist, die gemeinsame Zelle (23) ebenfalls eine im wesentlichen längliche zylindrische äussere Form hat und im wesentlichen koaxial mit dem sie umschliessenden Behältnis angeordnet ist.

8. Analysegerät nach einem der Ansprüche 3-7, wobei zwischen der Lichtquelle (21) und dem ersten Fenster (241) ein optisches Filter (26) angebracht ist.

9. Analysegerät nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Zelle (23) mittels akustischer Dämpfungselemente (223) im Behältnis (22) in Position gehalten wird.

10. Analysegerät nach einen der Ansprüche 1-9, wobei die Tondetektoren (227, 228) in physischem Kontakt mit der Zelle (23) stehen, aber keinen physischen Kontakt mit dem Behältnis (22) haben; und wobei sich ein akustischer Schild (229) auf dem Behältnis befindet, um die Tondetektoren vor unbeabsichtigten akustischen Einflüssen abzuschirmen.