JPH0590352U - ガス分析計用光学フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学フイルタのＢＰ面に対するＨ₂ Ｏの浸入
を防いで、ガス分析計に生じるゼロ点立上りドリフトを
防ぐことが可能なガス分析計用光学フイルタをうる。 【構成】 第１セル1aと第２セル1bの一側に第１光源7a
と第２光源7bが、他側に光学フイルタ８と主検出器15及
び副検出器16がそれぞれ配置され、かつ四方切換弁４の
切換え操作で、サンプルガス５と比較ガス６とを第１セ
ル1aと第２セル1bとに交互に導入するように構成されて
いる。そして、光学フイルタ８の基板がＳｉＯ₂ で構成
され、複数の蒸着孔を設けた一対のマスクプレートを基
板９の両面に重ね、かつ各蒸着孔の位置を一致させて固
定してから、基板の片面にＢＰ面を、他面にＳＬＣ面を
蒸着で形成する。このようにして、ＢＰ面とＳＬＣ面と
を設けた基板を、その表出部で切断して、光学フイルタ
８が構成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、各種の排ガスなどにおけるハイドロカーボン（ＨＣ）またはＣＯ₂ などの測定成分を測定するガス分析計に使用される光学フイルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＨＣその他の測定成分を分析するガス分析計として、例えば、図６〜８に示し たものが知られている。図６〜８において、21a,21b は第１セルと第２セルで、 これらにガス導入口22a,22b とガス排出口23a,23b とが設けられている。24はガ ス導入口22a に供給されるサンプルガス、25はガス導入口22b に供給される比較 ガス、26a,26b は赤外線の第１光源と第２光源で、これらから射出された赤外線 がチョッパ27で断続光として第１，２セル21a,21b に入射される。

【０００３】 28は第１，２セル21a,21b を透過した赤外線が入射される光学フイルタ、29は 前記光学フイルタ28を透過した赤外線が入射される主検出器、30は主検出器29を 透過した赤外線が入射される副検出器、31a,31b は主検出器29と副検出器30の各 検出信号が入力される前置増幅器、32は前置増幅器31a の出力信号から前置増幅 器31b の出力信号を減算して測定信号を出力する減算器である。

【０００４】 前記光学フイルタ28は、図７に示したように、Ｇｅなどの赤外線透過光学材か らなる基板28a の片面に、ＨＣなどの測定成分の吸収波長域を透過させるバンド パス面28b （以下ＢＰ面という）を設け、他面に前記測定成分の吸収波長域より も短波長域と長波長域とをカットするショートロングカット面28c （以下ＳＬＣ 面という）を設けて構成されたものである。そして、前記ＢＰ面28b とＳＬＣ面 28c とは、例えば、高屈折率材であるゲルマニウム（Ｇｅ）と、低屈折率材であ る一酸化ケイ素（ＳｉＯ）との各蒸着薄膜を組合わせて積層して構成され、かつ ＢＰ面28b を構成する薄膜層数に比して、ＳＬＣ面28c を構成する薄膜層数の方 をかなり多くすることが必要であるから、それらの厚さにおいては、ＢＰ面28b に比してＳＬＣ面28c の方がかなり厚くなるものである。

【０００５】 そして、前記光学フイルタ28は、それを形成するための適当な大きさのＧｅな どからなる基板（図示省略）の片面にＢＰ面を、他面にＳＬＣ面を設けてから、 その基板を所定の大きさに切断し形成されたものである。この切断において、Ｂ Ｐ面は、それを構成する薄膜層数が比較的少なく、基板と同時に切断しても、そ れによる影響はほとんど生じない。しかし、ＳＬＣ面は、それを構成する薄膜層 数がかなり多くて厚くなるから、これを基板と共に切断すると、ＳＬＣ面の端部 にチッピングが生じるおそれがかなり高く、かつこのチッピングが光線洩れの原 因になるおそれがある。

【０００６】 したがって、従来は、例えば図８に示したように、所要の大きさの孔34を間隔 をおいて複数設けたステンレススチールなどからなるマスクプレート35を、基板 28の片面に重ねてからＳＬＣ面を蒸着などで形成することによって、ＳＬＣ面に はマスクによる未蒸着の切断部を形成する。一方、基板28の他面ほぼ全面にＢＰ 面を形成する。そして、前記切断部で基板28を切断することによって、ＢＰ面は 基板28と共に切断するが、ＳＬＣ面の切断を不要にして、ＳＬＣ面にチッピング が生じることを防いでいる。したがって、光学フイルタ28は、図７に示したよう に、ＢＰ面28は基板28a の全面に形成され、ＳＬＣ面28c は基板28a の周縁を除 いた範囲に形成される。

【０００７】 前記ガス分析計は、第１、２光源26a,26b の赤外線をチョッパ27で断続光とし て第１セル、第２セル21a,21b に入射し、かつ第１セル21a にサンプルガス24、 第２セル21b に比較ガス25をそれぞれ導入する。このようにして、第１、２セル 21a,21b のそれぞれと光学フイルタ28とを透過して、主検出器29及び副検出器30 に前記赤外線が入射されると、主検出器29と副検出器30のそれぞれが各検出信号 を減算器32に入力するから、この各検出信号を減算器32が減算処理をして、干渉 成分の影響を補償した測定成分の濃度に対応する信号を出力する。この減算器32 の出力に基づいて測定成分濃度を測定するものである。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

前記のガス分析計によるＨＣなどの測定成分の測定に関しては、支障はほぼ存 在しないが、ゼロ点立上りドリフトが時々発生する課題がある。このゼロ点立上 りドリフトが生じる原因について種々調査したところ、前記光学フイルタ28に対 してＨ₂ Ｏが関与して生じることがほぼ判明した。そして、前記光学フイルタ28 のＢＰ面28b は、基板28a と共に切断されたものであって、ＢＰ面28b の全周面 が破断面になっているから、この破断面からＢＰ面28b に対してＨ₂ Ｏが浸入す るおそれがあり、このようにＨ₂ Ｏが浸入すると、前記ゼロ点立上りドリフトが 生じると考えられる。したがって、光学フイルタ28を乾燥すると、ゼロ点立上り ドリフトは生じなかった。また、ＢＰ面28b を切断するときに、その端部の膜に 微細な剥離が生じ、この剥離部分からＨ₂ Ｏが浸入するおそれも考えられる。

【０００９】 本考案は、上記の課題を解決するものであって、光学フイルタのＢＰ面に対す るＨ₂ Ｏの浸入を防いで、ガス分析計に生じるゼロ点立上りドリフトを防ぐこと が可能なガス分析計用光学フイルタをうることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案のガス分析計用光学フイルタは、サンプルガスを流通させるセルの一側 に、そのセルに赤外線を入射する光源が、他側にセルを透過した赤外線を検出す る検出器がそれぞれ配置され、かつ光源と検出器との間に、前記赤外線が透過可 能に配置されるガス分析計用光学フイルタにおいて、この光学フイルタを構成す る基板がＳｉＯ₂ またはサファイアで構成され、かつこの基板の片面に設けられ るバンドパス面と、他面に設けられるショートロングカット面とが、大きさと位 置とを一致させて複数の蒸着用孔を間隔をおいて設けた一対のマスクプレートを 、それらの各蒸着用孔の位置を一致させて前記光学フイルタ形成用の適当な大き さの基板両面に重ねて固定して、各蒸着用孔で基板に膜材を蒸着して形成され、 前記各マスクプレートによる未蒸着部分で基板が切断されたことを特徴とするも のである。

【００１１】 前記本考案に係るガス分析計の形式は任意であって、前記セル及びそれに対す るサンプルガスなどの導入は、一対のセルを使用して、それらにサンプルガスと 比較ガスとを交互に導入、または１個のセルに対してサンプルガスとゼロガスと を交互に導入、さらには、前記従来例のように、一対のセルを使用して、その一 方にサンプルガスを、他方に比較ガスを導入して、それらに入射する赤外線をチ ョッパーで断続光にするなど、任意の構成にすることが可能である。また、前記 検出器は、例えば、コンデンサマイクロホンを用いたニューマティック形からな る主検出器と、この主検出器を透過した赤外線が入射される副検出器の２個を並 べて構成、または測定成分を検出する１個のコンデンサマイクロホンを用いたニ ューマティック形からなる検出器で構成することも可能である。さらに、この検 出器を、パイロなどの非選択性検出器で構成することも可能である。

【００１２】

【作用】

前記本考案のガス分析計用光学フイルタは、可視光線を透過するＳｉＯ₂ また はサファイアからなる、光学フイルタ形成用の基板の両面に、大きさと位置とを 一致させて複数の蒸着用孔を間隔をおいて設けた一対のマスクプレートを、光学 フイルタ形成時に重ねるものであって、基板両面の各マスクプレートの蒸着孔の 位置を、基板を介して視覚で直接確認して一致させることが可能である。このよ うにして、両面にマスクプレートを固定した基板にＧｅとＳｉＯなどの膜材を蒸 着して、バンドパス面とショートロングカット面とを互いに重ねて形成する。そ して、各マスクプレートを分離して、この各マスクプレートで生じた未蒸着部で 基板を切断するものであって、バンドパス面とショートロングカット面の切断は 不要である。したがって、バンドパス面とショートロングカット面の切断面に対 するＨ₂ Ｏの浸入をなくするとともに、バンドパス面とショートロングカット面 の一部に剥離が生じることを防いで、前記剥離部分に対するＨ₂ Ｏの浸入も防止 する。このため、光学フイルタに対するＨ₂ Ｏに浸入に起因する、ガス分析計の ゼロ点立上りドリフトをなくすることが可能である。

【００１３】

【実施例】

本考案のガス分析計用の光学フイルタの実施例を図１〜５について説明する。 図１〜２において、1a,1b は平行状に配置された第１セルと第２セルで、これら は赤外線の透過が可能に構成されるとともに、ガス導入口2a,2b とガス排出口3a ,3b とが設けられている。４はガス導入口2a,2b のそれぞれに接続された四方切 換弁で、これに供給されたサンプルガス５と比較ガス６とを、四方切換弁４の操 作で切換えて、第１，２セル1a,1b のそれぞれに交互に導入するように構成され ている。

【００１４】 7a,7b は第１，２セル1a,1b の一側に配置されて、それらに赤外線を入射する 第１光源と第２光源、８は第１，２セル1a,1b の他側に配置された光学フイルタ で、これはＳｉＯ₂ からなる基板９の片面に、測定成分である、例えば、ＨＣの 吸収波長域を透過する、ＧｅとＳｉＯの各薄膜からなるＢＰ面10が、他面に前記 測定成分の吸収波長域よりも長波長域及び短波長域を反射してカットするＧｅと ＳｉＯの各薄膜からなる、ＳＬＣ面11がそれぞれ設けられたものであって、ＢＰ 面10に比してＳＬＣ面11がかなり多層に形成されている。

【００１５】 そして、前記光学フイルタ８は、図３〜４に示したように、ステンレススチー ルからなる一対のマスクプレート12a,12b を、光学フイルタ８形成用の適当な大 きさの基板９の両面に重ね、かつマスクプレート12a,12b のそれぞれに、大きさ と形状及び位置を同じにして設けた複数の蒸着孔13a,13b のそれぞれを互いに一 致させて基板９に固定する（図４参照）。基板９に対するマスクプレート12a,12 b の固定は、例えば、図示を省略したが、基板９とマスクプレート12a,12b の両 方にわたってポリイミド粘着テープなどを貼着して行う。前記蒸着孔13a,13b の それぞれの一致は、基板９が可視光線を透過するから、基板９を介して視覚で蒸 着孔13a,13b を直接確認して行うことが可能であって、特別な治具などは不要で あり、蒸着孔13a,13b の一致操作が容易である。また、マスクプレート12a,12b に設けた蒸着孔13a,13b のそれぞれは、図４に示したように、それらの周縁に段 差14を設けることによって、その部分を薄くして、前記ＧｅとＳｉＯの各膜材の 蒸着が蒸着孔13a,13b の全体にわたってむらなく行われるようにしている。

【００１６】 前記のように、両面にマスクプレート12a,12b を重ねて固定した基板９の各面 に、ＧｅとＳｉＯとの各蒸着薄膜を組合わせて積層して、図４に鎖線で示したよ うに、ＢＰ面10とＳＬＣ面11とを互いに重ねる状態に設けるが、このＢＰ面10と ＳＬＣ面11とは、基板９に対しては蒸着孔13a,13b の部分のみに形成される。基 板９の両面に対するＧｅとＳｉＯの蒸着が終わると、マスクプレート12a,12b を 基板９から分離する。このとき、基板９の両面には、蒸着孔13a,13b に対応して ＢＰ面10とＳＬＣ面11のそれぞれがブロック状に間隔をおいて形成され、マスク プレート12a,12b が重なっていた部分には基板９が表出しているから、この表出 部分で基板９を切断して、図２に示した光学フイルタ８をうるものであって、Ｂ Ｐ面10とＳＬＣ面11はまったく切断していない。

【００１７】 15は前記多層膜干渉フイルタ８を透過した赤外線が入射されるコンデンサマイ クロホンを用いたニューマティック形の主検出器で、これは測定成分、例えば、 ＨＣを検出することが可能に構成されている。16は主検出器15を透過した前記赤 外線が入射されるニューマティック形の副検出器で、これはＨＣ以外のノイズ成 分の検出が可能に構成されている。17a,17b は主検出器15と副検出器16の各検出 信号が入力される前置増幅器、18は前置増幅器17a の出力信号から前置増幅器17 b の出力信号を減算して測定信号を出力する減算器である。

【００１８】 前記のように構成されたガス分析計は、排ガスなどであるサンプルガス５と比 較ガス６とを、四方切換弁４の切換え操作で、第１，２セル1a,1b のそれぞれに 交互に導入し、かつ第１、第２光源7a,7b が赤外線を第１，２セル1a,1b のそれ ぞれに入射する。すると、第１，２セル1a,1b のそれぞれに導入されたガスを透 過した各赤外線が、光学フイルタ８を透過して主検出器15に入射するから、この 主検出器15が入射した赤外線に対応した検出信号を出力し、その信号が前置増幅 器17a を経て減算器18に入力される。また、主検出器15に入射された赤外線は、 それを透過し副検出器16に入射されるから、副検出器16が検出信号を前置増幅器 17b を経て減算器18に入力する。このため、主検出器15の検出信号から副検出器 16の検出信号を減算して、干渉成分の影響を補償したＨＣなどの測定成分濃度に 対応する測定信号を減算器18が出力するから、この減算器18の出力信号に基づい てＨＣなどの濃度を測定する。

【００１９】 そして、光学フイルタ８は前記のように、基板９のみが切断され、ＢＰ面10と ＳＬＣ面11とは切断されていないから、それらの周面にはまったく破断部が生じ ていないとともに、ＢＰ面10とＳＬＣ面11の一部に剥離が生じるおそれもない。 したがって、ＢＰ面10とＳＬＣ面11とにＨ₂ Ｏが浸入するおそれがなく、ガス分 析計にゼロ点立上りドリフトが生じることを防止することが可能である。

【００２０】 また、前記光学フイルタ８は、その基板９をＳｉＯ₂ で構成しており、このＳ ｉＯ2 は、切断がサファイアに比して容易であるから、光学フイルタ８を効率よ く製作することが可能である。また、図５に示したＳｉＯ₂ とサファイアとの分 光特性から明らかなように、ＳｉＯ₂ の分光特性は、その立ち下がり波長が、サ ファイアの立ち下がり波長よりも短波長側である。したがって、ＳｉＯ₂ からな る基板９は、サファイアからなる基板に比して、ＳＬＣ面11を構成する薄膜層数 を少なくすることができるから、ＳＬＣ面11の製作能率を向上させて、そのコス トを引き下げることも可能である。図５には、光学フイルタ８の分光特性と、測 定成分ＨＣの吸収波長域の分光特性も併記した。

【００２１】

【考案の効果】

本考案のガス分析計用光学フイルタは、上記のように、可視光線を透過するＳ ｉＯ₂ またはサファイアで構成された基板の両面に、複数の蒸着孔が設けられた 一対のマスクプレートをあらかじめ重ねて固定するが、この一対のマスクプレー トの各蒸着孔の一致を、それらを基板を介して視覚で直接確認して行うことが可 能であるから、各マスクプレートの基板に対する位置設定を容易に、かつ精度よ く行うことが可能である。このようにして、片面にバンドパス面、他面にショー トロングカット面が蒸着で設けられた基板の両面には、マスクプレートによって 形成された、互いに重なる状態の表出部分が生じるから、この表出部分で基板を 切断したものである。したがって、この光学フイルタは、基板のみの切断で形成 されており、バンドパス面とショートロングカット面のいずれの周面にも破断部 や剥離部が生じていない。このため、バンドパス面とショートロングカット面に 対するＨ₂ Ｏの浸入を確実に阻止することができるから、このＨ₂ Ｏの浸入に起 因するガス分析計のゼロ点立上りドリフトを防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案実施例の構成図である。

【図２】本考案実施例の要部拡大正面図である。

【図３】本考案実施例の光学フイルタの製作工程図であ
る。

【図４】本考案実施例の光学フイルタ製作工程の要部拡
大図である。

【図５】本考案実施例の光学フイルタとその基板及びＨ
Ｃの模式分光特性図である。

【図６】従来例の構成図である。

【図７】従来例のの要部拡大正面図である。

【図８】従来例の光学フイルタの製作工程図である。

【符号の説明】

1a,1b …第１，第２セル、7a,7b …第１，第２光源、８
…光学フイルタ、９…基板、10…ＢＰ面、11…ＳＬＣ
面、12a,12b …マスクプレート、13a,13b …蒸着孔、15
…主検出器、16…副検出器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 サンプルガスを流通させるセルの一側
   に、そのセルに赤外線を入射する光源が、他側にセルを
   透過した赤外線を検出する検出器がそれぞれ配置され、
   かつ光源と検出器との間に、前記赤外線が透過可能に配
   置されるガス分析計用光学フイルタにおいて、この光学
   フイルタを構成する基板がＳｉＯ₂ またはサファイアで
   構成され、かつこの基板の片面に設けられるバンドパス
   面と、他面に設けられるショートロングカット面とが、
   大きさと位置とを一致させて複数の蒸着用孔を間隔をお
   いて設けた一対のマスクプレートを、それらの各蒸着用
   孔の位置を一致させて前記光学フイルタ形成用の適当な
   大きさの基板両面に重ねて固定して、各蒸着用孔で基板
   に膜材を蒸着して形成され、前記各マスクプレートによ
   る未蒸着部分で基板が切断されたことを特徴とするガス
   分析計用光学フイルタ。