JPH0656734U - 分光分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＭＣＴ検出器などの連続冷却可能時間を大幅
に長くして、任意の時間にわたって連続測定を行うこと
を可能にし、かつＭＣＴ検出器などの冷却温度をほぼ任
意に制御することが可能な分光分析装置をうる。 【構成】 光源１が射出した光束が干渉計５に入射可能
であるとともに、干渉計５から射出された光束が、測定
サンプルが導入される測定セル13に入射され、かつ測定
セル13から射出された光束がＭＣＴ検出器17に入射され
るように構成され、かつシーケンスコントローラー20で
制御されるスターリングクーラー18で前記ＭＣＴ検出器
17が冷却される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、化学プラントから導入される測定サンプルを測定し、その測定デー タに基づいて前記化学プラントを制御するなどの目的に使用される分光分析装置 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

化学プラントの制御その他に使用される分光分析装置として、例えば、図２に 示したものが知られている。図２において、31は光源、32は楕円面集光鏡、33は 反射鏡、34は放物面鏡で、これが反射した光線が干渉計35に入射される。この干 渉計35は、放物面鏡34で入射された光束を反射光束と透過光束とに分離するビー ムスプリッター36、可動鏡37a,37b 、固定鏡38a,38b 、可動鏡37a,37b が立設さ れてそれらを往復揺動させる揺動板39で構成されている。そして、ビームスプリ ッター36で分離された前記反射光束と透過光束とを、各別に可動鏡37a,37b 、固 定鏡38a,38b で順次に反射して、同じ光路でビームスプリッターに再入射結合し 干渉させるものである。40,41,42は干渉計35から射出された光束の反射鏡で、こ れらで反射した光束が測定セル43に入射される。化学プラントなどの制御対象か ら測定サンプルが前記測定セル43に導入されて流通する。

【０００３】 前記測定セル43から射出された光束が、反射鏡44,45 と放物面鏡46で反射され てＭＣＴ検出器47に入射される。前記ＭＣＴ検出器47は液体窒素温度（７７Ｋ） に冷却して使用することが必要であるから、ＭＣＴ検出器47には液体窒素の容器 （図示省略）が設けられており、この容器の窒素保持時間は一般に８時間程度で ある。49はＣＰＵ、51はレーザヘッド、52はレーザ反射鏡、53はレーザ検出器で ある。前記干渉計35に代えて回析格子分光器が、またＭＣＴ検出器47に代えてＩ ｎＳｂ検出器も使用されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】 従来の分光分析装置は、前記のように、制御対象から測定サンプルが導入され た測定セル43に干渉計35を経た光束を入射し、それから射出された光束を液体窒 素で冷却したＭＣＴ検出器47に入射して検出するものであるが、前記液体窒素の 容器の保持時間は８時間程度である。したがって、前記ＭＣＴ検出器47は８時間 程度使用すると液体窒素を補充することが必要であるから、連続測定を前記液体 窒素の保持時間を越えて行うことはできない課題がある。しかも、容器による液 体窒素の保持時間が８時間程度であるから、前記液体窒素補充のために測定が不 能になる時間がかなり長くなり、化学プラントの制御などに対する影響が大きく なる課題もある。ＭＣＴ検出器47の冷却温度を、その最大感度が得られる温度に コントロールすることが困難である課題もある。

【０００５】 本考案は、上記のような課題を解決するものであって、前記従来の液体窒素に 比して、ＭＣＴ検出器などの連続冷却可能時間を大幅に長くして、任意の時間に わたって連続測定を行うことを可能にし、かつＭＣＴ検出器などの冷却温度をほ ぼ任意に制御することが可能な分光分析装置をうることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案の分光分析装置は、光源から射出された光束が干渉計または回析格子分 光計を経て測定セルに入射され、この測定セルから射出された光束がＭＣＴ検出 器またはＩｎＳｂ検出器に入射される分光分析装置において、前記ＭＣＴ検出器 またはＩｎＳｂ検出器がスターリングクーラーで冷却され、かつこのスターリン グクーラーが制御装置で制御されることを特徴とする。

【０００７】

【作用】

前記本考案の分光分析装置は、制御対象から測定サンプルが導入された測定セ ルを通過した光束が入射されて、その光束を検出するＭＣＴ検出器またはＩｎＳ ｂ検出器をスターリングクーラーで冷却する。そして、前記スターリングクーラ ーは、その寿命が尽きるまで使用することが可能であり、かつ前記寿命は前記従 来例における液体窒素の保持時間に比して極めて大巾に長く、必要時間の連続測 定を可能にするから、この分光分析装置で制御する化学プラントその他の制御対 象に対する影響をほぼなくすることができる。また、スターリングクーラーは制 御装置で任意に制御することが可能であって、例えば、化学プラントその他の制 御対象の制御周期などに対応して、スターリングクーラーの運転や停止その他の 条件を制御すること、及び前記検出器の冷却温度をほぼ任意に制御することが可 能である。

【０００８】

【実施例】

本考案の分光分析装置の実施例を、図１に示したフーリエ変換赤外線分析装置 （ＦＴＩＲ）について説明する。図１において、１は光源、２は楕円面集光鏡、 ３は平面鏡、４は放物面鏡、５は干渉計で、この干渉計５に入射された光束をビ ームスプリッター６で反射光束と透過光束とに分離し、その各光束を山形の可動 鏡7a,7b で順次に反射して固定平面鏡8a,8b に入射し、反射させて同じ光路でビ ームスプリッター６に再入射結合させる。そして、前記可動鏡7a,7b は、中心部 が軸支されて往復揺動する揺動板９に立設されており、この揺動板９の揺動で前 記反射光束と透過光束との各光路長に差を生じるから、前記ビームスプリッター ６に再入射し結合した反射光束と透過光束とに干渉が生じるものである。

【０００９】 前記干渉計５から射出された光束を反射鏡10,11,12で順次に反射して測定セル 13に入射するように構成され、かつ測定セル13から射出された光束が反射鏡14,1 5 で反射され、かつ放物面鏡16で反射されてＭＣＴ検出器17に入射される。そし て、制御対象から測定サンプルが前記測定セル13に導入される。18は前記ＭＣＴ 検出器17を冷却するスターリングクーラーで、これはＭＣＴ検出器17を所要の低 温度に冷却することが可能である。19は前記干渉計５とスターリングクーラー18 に接続されたＣＰＵで、このＣＰＵ19にＭＣＴ検出器17の検出信号が入力され、 かつ前記干渉計５の揺動板９の揺動制御などをＣＰＵ19の出力信号で行う。20は シーケンスコントローラで、これが前記スターリングクーラー18及びＣＰＵ19に 接続されている。21はレーザヘッド、22は前記放物面鏡４で反射した光束の光路 と干渉計５から射出された光束の光路のそれぞれに配置されたレーザ反射鏡、23 はレーザ検出器である。

【００１０】 前記シーケンスコントローラ20には、それに入力された化学プラントその他の 制御対象の制御周期やＭＣＴ検出器17の冷却温度などの分光分析装置の制御に関 する各種データが入力されており、このデータに基づいてシーケンスコントロー ラ20がＣＰＵ19に必要な信号を入力するとともに、スターリングクーラー18に信 号を入力して制御する。なお、前記ＣＰＵ19の容量に余裕があれば、このＣＰＵ 19でシーケンスコントローラ20を兼用することも可能である。

【００１１】 この分光分析装置は、シーケンスコントローラ20が制御対象の制御周期に対応 して、あらかじめスターリングクーラー18に信号を入力してＭＣＴ検出器17の冷 却を開始し、測定開始時になったときにはＭＣＴ検出器17が所定の低温度に冷却 されているようにする。一方、測定開始時になると、制御対象から測定サンプル が測定セル13に導入され、かつシーケンスコントローラ20の出力指令でＣＰＵ19 が信号を出力して干渉計５の揺動板９を揺動させるとともに、光源１が光束を射 出する。そして、光源１が射出した光束を楕円面集光鏡２で集光反射し、その光 束を平面鏡３と放物面鏡４が反射して干渉計５に入射する。

【００１２】 前記干渉計５に入射された光束がビームスプリッター６で反射光束と透過光束 とに分離され、かつ可動鏡7a,7b 及び固定平面鏡8a,8b で反射されてからビーム スプリッター６に再入射し結合されて干渉計５から射出される。この干渉計５か ら射出された光束が反射鏡10,11,12で順次に反射され測定セル13に入射されて、 制御対象から測定セル13に導入された前記測定サンプルを透過して測定セル13か ら射出される。測定セル13から射出された光束が、反射鏡14,15 と放物面鏡16と で順次に反射されてＭＣＴ検出器17に入射されるから、その光束をＭＣＴ検出器 17が検出し信号をＣＰＵ19に入力する。前記ＭＣＴ検出器17がＣＰＵ19に入力し た検出信号に基づいて、シーケンスコントローラ20が化学プラントなどの制御対 象を制御する。

【００１３】 前記のように、ＭＣＴ検出器17の冷却をスターリングクーラー18で行い、かつ このスターリングクーラー18はシーケンスコントローラー20で任意に制御するこ とが可能である。したがって、ＭＣＴ検出器17を最大感度が得られる温度に冷却 することが可能であって、ＭＣＴ検出器17に入射された光束を高感度で検出する ことが可能であるとともに、制御対象の制御周期に対応して、あらかじめスター リングクーラー18を作動させてＭＣＴ検出器17を冷却することなどが可能であっ て、時間的な無駄がなく効率よくサンプルの測定を開始することができる。そし て、スターリングクーラー18には連続運転に対して特に時間的な制約は存在しな いから、制御対象の制御周期に対応して連続測定を行うことが可能であり、かつ 寿命もかなり長いから、スターリングクーラー18に起因して生じる測定不能な時 間を大巾に短縮することができ、制御対象の制御に対する影響をほぼなくするこ とができる。

【００１４】 前記のように、制御対象の制御周期に対応してスターリングクーラー18を作動 させてＭＣＴ検出器17を冷却でき、かつ測定中断時などのＭＣＴ検出器17の温度 制御も効率よく行うことが可能であるから、スターリングクーラー18を効率よく 運転して、その寿命を伸ばすこと、及びＭＣＴ検出器17を効率よく測定可能な低 温度に制御することが可能である。これらは前記干渉計５に代えて回析格子分光 器が、またＭＣＴ検出器17に代えてＩｎＳｂ検出器も使用された場合も同様であ る。

【００１５】

【考案の効果】

本考案の分光分析装置は、上記のように、測定セルを通過して光束を検出する ＭＣＴ検出器またはＩｎＳｂ検出器の冷却をスターリングクーラーで行い、かつ このスターリングクーラーを制御装置で制御するものである。このスターリング クーラーには、その運転に対して特に時間的な制約がなく、必要時間の連続測定 が可能であるから、制御対象の制御周期などに対応してサンプルの測定を継続す ることができ、スターリングクーラーに起因してサンプル測定が不能になる時間 を大巾に短縮することが可能である。そして、スターリングクーラーを制御装置 で制御するから、ＭＣＴ検出器またはＩｎＳｂ検出器を最大感度をうることが可 能な温度に冷却することが可能であり、入射された光束を高感度で検出して、制 御対象を精度よく制御することが可能である。また、スターリングクーラーを制 御対象の制御周期などの各種の条件に対応して間欠運転することなども容易であ るから、スターリングクーラーを効率的に運転して、その寿命を延長することも 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】従来例の構成図である。

【符号の説明】

１：光源、５：干渉計、13：測定セル、17：ＭＣＴ検出
器、18：スターリングクーラー、19：ＣＰＵ、20：シー
ケンスコントローラー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から射出された光束が干渉計または
   回析格子分光計を経て測定セルに入射され、この測定セ
   ルから射出された光束がＭＣＴ検出器またはＩｎＳｂ検
   出器に入射される分光分析装置において、前記ＭＣＴ検
   出器またはＩｎＳｂ検出器がスターリングクーラーで冷
   却され、かつこのスターリングクーラーが制御装置で制
   御されることを特徴とする分光分析装置。