JPH04504908A - 投受光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 投受光装置 本発明は投受光装置に係わり、この装置は、長バンドスペクトル光源を有する投 光器と、焦点位置に前記光源が配置される凹状の第１鏡体と、前記光源から放射 された光を受光する、受光分析装置に接続された受光器とを備えている。

１９８６年２月１日発行の、「大気中の放射線測定用の光学的吸収差スペクトル 計測システム」光学適用Ｖｏ１．２５゜Ｎｏ、３は、差動光学的吸収分光学によ り空気汚染を制御する装置について報告している。この装置は、主に光を放射す る装置と、放射光を受光する装置と、分光器と、多チャンネル分析器と、コンピ ュータとで構成されている。光を放射する装置（以下投光器と称する）は、長バ ンドスペクトルの光源と、焦点位置に光源が位置する凹状鏡体とで構成されてい る。放射された光を受光する装置（以下受光器と称する）は、凹状鏡体と、凹状 鏡体の焦点近傍に配置された傾斜平面鏡とを備え、この傾斜平面鏡は受光した光 を分光器の入力光学系に反射させる。投光器及び受光器は、１０ｍ〜１０ｋｍ離 間配置すべきである。

この装置により空気汚染を計測する場合には、平行の光ビームが計測すべき空気 汚染のある領域を通して、投光器から受光器に放射される。受光された光は、分 光器でスペクトルに分光され、そのスペクトルは、多チャンネル分析器及びコン ピュータに供給される。それにより、投光器と受光器との間の空気中にある異な る物質の集合度Ｃは、ランバートビアの法則（Ｌｓ＋ａｂｓｒｊ−Ｂｅｅｒ　１ １１１）に基づいて決定することができる。

Ｃ＝　ｌ　ｏ　ｇ　（１’ｏ　／　Ｉ）　／　（εＬ）Ｃは、物質の集合度 １１ｏは、任意の吸収差を除いた光の強度■は、物質の吸収に基づく光の強度 εは、計算によりめられる物質の断面吸収差りは、計測距離 商（１’ｏ／Ｉ）は、吸収スペクトルに適合する最小の正方形により得られる（ １個から５個の）多項式により、分光器から得られるスペクトルを分割すること により決定される。

しかしながら、上述の装置はいくつかの点で不十分である。

第１に、この装置は差の計測にしか使用することができない。

これは決定可能な１つ若しくは２．３の個別の波長または周波数帯の光を吸収す る物質の集中のみを意味する。つまり、連続光または長波長領域の光を吸収する Ｃ１２、Ｈ２Ｓ及び他の物質の集中は、この装置により決定することは不可能で ある。これらの物質の集中を決定するために、総吸収量を計測することは不可欠 である。

第２に、光を平面鏡で反射して分光器の光学入力部に向けるために、受光器を極 めて正確な位置に取付けなければならないので、受光器の取付けは困難である。

ある気象状態では、この受光器を取外し調整することが必要であろう。

第３に、２つの電源が必要であり、その１つは投光器用、１つは受光器用である 。

第４に、狭い計測空間、例えば煙突内で計測距離を十分長くするために、投光器 と受光器を互いに十分層して配置するのは困難である。

本発明の目的は、差計側だけでなく総吸収量の計測も可能な投受光装置を提供す ることにある。

本発明の他の目的は、困難な受光器の取付は及び位置調整を簡単にできる投受光 装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、１つの電源のみを必要とする投受光装置を提供するこ とにある。

本発明の別の目的は、最小の空間で所定の計測距離を得ることができる投受光装 置を提供することにある。

本発明の目的は、記載された請求範囲に示す特徴的な構成を備えた装置により達 成される。

シールド部材を設けることにより、光源から発した光、及び投光器から反射ユニ ットまでの計測距離を進行して受光器に戻った光は、交互に分析用の分光器に供 給される。この場合、光源の参考スペクトルが決定可能となり、次に総吸収量が 決定される。すなわち、光の吸収がなく、上方にカーブする特性になることなく 光の強度が決定される。これは次に、幅広い吸収帯域及び連続吸収スペクトルを 有する物質の集中を決定可能なことを意味している。

本発明では、投光器と受光器が互いに隣接して取付けられ、反射鏡ユニットは受 光器方向へ放射光を反射するために使用される。反射鏡は狭い帯域で受光した光 を同方向に反射するので、反射鏡ユニットの位ｔｇ整は、上述の受光器はど重要 ではない。さらに、受光器の位置調整は容易であり、その動作は自動化されるだ ろう。

また、投光器と受光器は隣接して配置されているので、１つの電源装置のみ必要 とされる。

さらに、所定の計測距離を得るために、本発明の装置における投受光器と反射鏡 との間の距離は、上述の文献における投光器と受光器間の距離と比較してその半 分でよい。

本発明に係わる装置では、投受光器が軸に対して移動可能に装着され、多数の反 射鏡ユニットが異方向に装着可能である。そのため、１つの装置により異なる方 向で計測を行うことができる。従って、例えば任意の場所における空気汚染の広 がりをより正確に描いた図面を得ることができる。

本発明は、添付図面を参照しながら以下に示す一実施例により説明される。この 図面は、投受光用装置１の縦断面を概略的に示し、この装置は、箱として示され た分析装置３に接続されている。

この装ｒａ１は、外套管１５内に設けられた光源５、凹状の第１鏡体７、凹状の 第２鏡体９、第１の摺動部材１１、及び第２の摺動部材１３と、反射ユニット１ ７とを備えている。

装置１は、光学繊維１９により分析装置３に接続されている。

光源５は、第１鏡体７の焦点に配置されたスペクトルが長周波数帯キセノンラン プを有し、このランプと鏡体は共に投光器（エミッタ）を形成している。第１鏡 体７の直径は１００ＩＩ■で、その焦点距離は６０ｃｍである。

受光器を形成する第２鏡体９は、光源５に対して第１鏡体７の後部に装着されて いる。第２鏡体の焦点距離は９０　ｃｍ。

その直径は１５０ａｖ＋であり、光学繊維１９の一端は、その焦点位置に配置さ れている。

反射鏡１７から光を受光するために、第２鏡体９の周辺が第１鏡体７の周辺より 外側に位置し、第２鏡体９の焦点が光源の前方に位置しているという条件を満せ ば、上記鏡体は勿論上述のもの以外の他の直径及び焦点距離でもよい。

第１のシール部材１１は、光源５と光学繊維１９との間に配置されているが、光 源に接近しているので、光学繊維に接近して第２鏡体から反射された光を妨害す ることはない。シールド部材１１は、軸に装着されたシールドを育し、このシー ルドが光学繊維に直接接近して光源から放射された光を妨害する第１の位置から 、シールドが脇へ避けて光源からの光が光学繊維により直接受光可能になる第２ の位置に移動可能である。シールド部材１１が脇へ避けた時に光源から光学繊維 １９へ向かう光の焦点調節を行うために、凸レンズを第１のシールド部材１１の 後方に設けてもよい。

概略的に図示する第２のシールド部材１３は、光学繊維１９と外套管１５の前端 との間に配置されている。第１のシールド部材１１のように、第２のシールド部 材１３は、軸に装着され、２つの位置間で移動可能なシールドからなっている。

第１の位置でシールドは、光が外套管１５から放出して入射できるように脇へ避 けている。第２の位置でシールドは、反射鏡１７からの光が光学繊維に接近する のを妨害する。第２の位置は、光源の参考スペクトルを設定する時に使用される 。

外套管のブロックを構成するシールドを設ける代りに、前記外套管を反射鏡ユニ ットから遠ざけてもよい。

好ましくは反射鏡ユニット１７は、１２から１６の並列反射鏡を備えている。こ れらの反射鏡は公知であり、販売されているので、それらの説明は省略する。

次にこの装置の動作について説明する。時間差を計測する場合、光は投光器５， ７から反射鏡ユニット１７の方向に放射され、光は反射鏡ユニット１７で受光器 ９の方向に反射される。光の散乱のために光ビームは、投光器から受光器までの 計測距離を進行した後に大きい直径となり、第２鏡体９における鏡体７より外側 の領域に当たる。光はそこから光学繊維１９の方向に反射され、さらに分析装置 に導入される。時間差計測の場合、シールド部材１１は、常に第１の位置で維持 され、その位置で光源からの直接光は遮蔽される。通常、第２のシールド部材１ ３は、第１の位置にあり、光を通過させる。集光は上記の方法で決定される。

総吸収量を計測する場合は、光源５の参考スペクトルをまず初めに設定する。従 って、第２のスライド部材１３は、第２の位置に移動され、ここで反射鏡ユニッ トからの光を遮断し、第１のシールド部材１１は脇に避けられ、光学繊維は光源 からの光を直接受光する。参考スペクトルが設定された時に、シールド部材は反 対位置に移動され、時間差が計測される。集光が設定された時に、ランバートビ アの法則（ＬｓｍｂｅＮ−Ｂｕｒ　１ｔｖｌが使用され、Ｉ’ｏ／Ｉの商は参考 スペクトルと得られた吸収スペクトルの商により置換され、一方、断面の吸収差 は、計測すべき物質の総断面吸収量により置換される。

言うまでも無く、本発明の開示された実施例はあくまでも一例であり、記載した 請求の範囲を逸脱することなく、変形することができる。装置の説明は集光の設 定に向けられているが、この装置は勿論他のパラメータの設定に使用することが できる。さらに、この装置は空気中における集光の計測に限定されることなく、 他の気体中または岐体中での使用も可能である。

国際調査報告 国際調査報告 ＰＣＴ／ＳＥ　９０１００３３４

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．光源（５）と、焦点位置にこの光源が位置する凹状鏡体（７）とを有する投 光器と、前記光源から放射された光を受光し、受光した光を分析する装置（３） に後続された受光器（９）とを備えた投受光装置において、前記受光器は、前記 光源（５）に対して前記投光器の鏡体（７）の後方に配置された凹状鏡体（９） を有し、この周辺部分は前記鏡体（７）の周辺部分より外側に位置し、その焦点 は前記光源（５）の前方に位置し、その焦点位置に受光した光を前記分析装置（ ３）に伝達する手段（１９）が投けられ、この投受光装置はさらに、前記投光器 から前記受光器ヘ光を反射する反射鏡ユニット（１７）と、第１の可動シールド 部材（１１）とを有し、この可動シールド部材は、第１の位置において、前記光 源からの光が前記伝達器に直接到達するのを防止し、第２の位置において、前記 光源からの光を前記伝達器（１９）ヘ直接伝達させることを特徴とする投受光装 置。
2. ２．前記シールド部材と前記伝達器（１９）との間に設けられた凸レンズを有し 、この凸レンズの１つの焦点位置に前記伝達器（１９）が配置されていることを 特徴とする請求項１に記載の投受光装置。
3. ３．前記伝達器（１９）と反射鏡（１７）との間に設けられた第２のシールド部 材（１３）を有し、前記第１の可動シールド部材（１１）が第２の位置にある時 に、前記反射鏡から反射された光が前記伝達器に到達するのを防止することを特 徴とする請求項１または２に記載の投受光装置。
4. ４．前記反射鏡ユニット（１７）は、逆向き反射鏡を有していることを特徴とす る請求項１、２または３に記載の投受光装置。