JP6347844B2 - 赤外吸光分光法によって試料ガス流中の少なくとも1つのガスの濃度を求める装置及び方法 - Google Patents
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Claims (20)
- 赤外吸光分光法によって試料ガス流中の少なくとも1つのガスの濃度を求める装置であって、
分析セル(16)を通して放射を案内可能な赤外放射源(12)と、
前記分析セル(16)内へ導通可能な試料ガス流と、
前記分析セル(16)内で生じた吸収スペクトルを測定可能な検出器(22)と、
前記赤外放射源(12)又は前記検出器(22)に熱伝導可能に接触している低温側(70)、及び、冷却体(46)に熱伝導可能に接触している高温側(68)を有する、ペルチエ冷却素子(66)と、
を備えた装置において、
前記冷却体(46)は、回転数制御されるファン(38)によって冷却され、
前記ペルチエ冷却素子(66)の前記高温側(68)の温度にほぼ対応する温度を測定する温度センサ(81)が設けられており、
前記温度センサ(81)は、前記ファン(38)の電子計算ユニット(37)に電気的に接続されている、
ことを特徴とする装置。 - 前記ファン(38)の回転数制御は、パルス幅変調によって行われる、
請求項1記載の装置。 - 前記赤外放射源(12)は、前記ペルチエ冷却素子(66)の前記低温側(70)に熱伝導可能に接続された金属プレート(72)上に配置されている、
請求項1又は2記載の装置。 - 前記ペルチエ冷却素子(66)の前記低温側(70)の温度にほぼ対応する温度を測定する別の温度センサ(80)が設けられており、
前記別の温度センサ(80)は、前記ペルチエ冷却素子(66)の電子制御ユニット(82)に電気的に接続されている、
請求項1から3までのいずれか1項記載の装置。 - 前記赤外放射源(12)は、支承部(76)によって固定されかつ金属プレート(72)に熱伝導可能に接触しているレーザーチップ(74)を有する、
請求項1から4までのいずれか1項記載の装置。 - 前記金属プレート(72)は、銅ブロックである、
請求項3又は5記載の装置。 - 複数の光学素子(12,18,22,24,26,28)が、前記分析セル(16)の外部で光学系プレート(60)上に配置されており、
前記光学系プレート(60)は、前記冷却体(46)と前記ペルチエ冷却素子(66)の前記高温側(68)との間に熱伝導可能に配置されている、
請求項6記載の装置。 - 前記温度センサ(81)は、前記ペルチエ冷却素子(66)の直接近傍にある前記光学系プレート(60)の上面(62)上の温度を測定する、
請求項7記載の装置。 - 前記冷却体(46)、前記光学系プレート(60)、前記ペルチエ冷却素子(66)及び前記金属プレート(72)の各要素のうち2つ以上の要素が、熱伝導ペーストによって相互に接続されている、
請求項8記載の装置。 - 前記冷却体(46)は、前記ペルチエ冷却素子(66)とは反対側の下面(48)に複数のリブ(50)を有する、
請求項1から9までのいずれか1項記載の装置。 - 前記装置は、ハウジング(10)を有しており、
前記ハウジング(10)の周囲から前記ファン(38)が周囲空気を吸引し、
前記ハウジング(10)内に、空気流を前記冷却体(46)の下面(48)へ導通する導通体(44)が配置されている、
請求項1から10までのいずれか1項記載の装置。 - 前記ハウジング(10)の第1の側壁(40)に空気流入スリットが、反対側の第2の側壁(54)に空気流出スリット(52)が形成されており、
前記空気流入スリットは、主として前記ファン(38)の周の上方に延在しており、
前記空気流出スリット(52)は、前記ハウジング(10)の底部(56)と前記冷却体(46)の下面(48)との間に延在している、
請求項11記載の装置。 - 前記赤外放射源(12)は、量子カスケードレーザーである、
請求項1から12までのいずれか1項記載の装置。 - 請求項1から13までのいずれか1項記載の装置を用い、赤外吸光分光法によって試料ガス流中の少なくとも1つのガスの濃度を求める方法であって、
赤外放射源(12)の放射を分析セル(16)へ案内し、
前記分析セル(16)に試料ガス流を通流させ、これに応じて、検出器(22)により、前記分析セル(16)から出る放射の吸収スペクトルを求め、前記吸収スペクトルから計算ユニット(37)において前記試料ガス流中のガスの濃度を計算し、
前記赤外放射源(12)又は前記検出器(22)をペルチエ冷却素子(66)によって冷却する、
方法において、
前記ペルチエ冷却素子(66)の高温側(68)を、回転数制御されるファン(38)によって少なくとも間接的に冷却し、
温度センサ(81)により、前記ペルチエ冷却素子(66)の前記高温側(68)の温度にほぼ対応する温度を測定し、
前記温度センサ(81)に電気的に接続された、前記ファン(38)の電子計算ユニット(37)を介し、前記温度センサ(81)の測定値に依存して、前記ファンの回転数を制御する、
ことを特徴とする、方法。 - 前記ファン(38)の回転数を、パルス幅変調信号を変化させることによって制御する、
請求項14記載の方法。 - 前記ファン(38)によって、周囲空気を、前記ペルチエ冷却素子(66)に熱伝導可能に接続された冷却体(46)に沿って圧送する、
請求項14又は15記載の方法。 - 前記冷却体(46)を、30℃から50℃の一定値へ向かって制御する、
請求項14から16までのいずれか1項記載の方法。 - 前記冷却体(46)を、40℃の一定値へ向かって制御する、
請求項17記載の方法。 - 前記ペルチエ冷却素子(66)への通電をほぼ一定に行う、
請求項14から18までのいずれか1項記載の方法。 - 前記ペルチエ冷却素子(66)への通電を、前記ペルチエ冷却素子(66)の高温側(68)と低温側(70)との間に20Kから40Kまでの一定の温度差が生じるように調整する、
請求項19記載の方法。
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