JPH09229857A - 円筒形チョッパーを有する折り返し光路ガス分析器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は呼吸／麻酔ガスの多色分析を含
む、正確な気体試料の分析を行う少数の能動の装置構成
部品を有する分光ガス分析器に向けられる。本発明は潜
在的な誤差源を減らし、寸法を小さくし、所要電力を減
らし、精度及び信頼性を高める。 【解決手段】 開示したガス分析器１０は単一の源１２
から多色フィルター２６を経て単一の検出器アレイま
で、２つの別個の折り返し光路１６及び１８を備える。
一方の光路１６は分析されるべき気体を収容する試料気
体室２４を通り、他方の光路１８は基準気体を収容する
基準室３０を通る。各光路１６、１８で、源１２からの
放射線は上流の光学素子２２又は２８によって集光され
て収斂ビーム１６ｂ、１６ｃ又は１８ｂ、１８ｃを形成
し、それによって、検出器アレイ１４における集光光学
素子についての必要性を減じ、或いは、除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、分光
ガス分析器に関し、特に、放射線を源から試料気体室及
び基準気体室を経てフィルター／検出器まで、選ばれた
デューティサイクルによって折り返し光路に透過させる
分光ガス分析器に関する。特に、本発明は、呼吸及び麻
酔ガスの組成を分析するために、線形可変フィルター／
検出器アレイに使用するのに適している。

【０００２】

【従来の技術】ガス分析器は気体試料中の選ばれた成分
の存在及び濃度を監視するために、種々の医療及び産業
上の適用に用いられる。医療の情況では、ガス分析器は
選ばれた呼吸及び麻酔成分について呼吸の流れを分析す
ることによって、麻酔の供給を監視するのに用いられ
る。これに関して、酸素及び二酸化炭素のような呼吸気
体と、亜酸化窒素、ハロタン及びイソフルランのような
１以上の鎮痛剤／麻酔剤を監視することが望まれる。従
って、麻酔を監視することは、１つの成分或いは多成分
について呼吸の流れを分析することを伴う。分光ガス分
析器は気体試料に透過された放射線の検出された分光組
成にもとづいて、気体試料中の選ばれた成分の存在及び
濃度の表示を行う。関心のある気体成分は特定の放射線
の吸収特性に関して特徴づけることができる。例えば、
特定の気体成分は特定の波長或いは波長範囲のところの
吸収バンドを特徴とする。特定の気体試料について、選
ばれた波長の透過した放射線と受けた放射線の強度とを
比較することによって、試料の吸収特性及び組成に関し
ての情報を得ることができる。多数の気体成分を監視す
るために、いくつかの分光ガス分析器は多数の放射線源
と、多数の光学的フィルターと、多数の放射線検出器と
を用いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような分析器の潜
在的な誤差源は、源の強度或いはスペクトルの出力の変
化と、源と検出器との間の光学素子及び光路に関する変
化と、検出器の応答の変化とを含む。これらの変化のい
くつかは多数の装置構成部品（たとえば、多数の源或い
は検出器）間の差又は時間がたったときの単一の構成部
品の性能の変化に起因し、その他の変化は周囲温度の変
化のような環境因子に起因する。このような潜在的な誤
差源を最小にすることは、呼吸及び麻酔ガスを監視する
ような多数の適用で非常に重要であることが理解されよ
う。誤差源を除去することに加えて、放射線源及び受光
器構成部品のような能動の構成部品の数を制限し、それ
によって、分析器の設計を簡単にし、コストを下げ、所
要電力及び熱の発生を減じ、信頼性を増大させることが
望ましい。そのうえ、スペースを限定する多数の適用に
ついて、分析器の寸法を小さくすることが望ましい。

【０００４】本発明は多数の成分即ち呼吸／麻酔ガスの
多色分析を含む、正確な気体試料の分析を行う少数の能
動の装置構成部品を有する分光ガス分析器に向けられ
る。本発明は潜在的な誤差源を減らし、寸法を小さく
し、所要電力を減らし、精度及び信頼性を高める。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のガス分析器は、
分析されるべき気体試料を収容するための室と、多色放
射線ビームを気体試料に透過させるための手段と、２以
上の波長帯域部分を生じるように多色ビームを濾波する
ための手段と、対応する波長帯域の放射線の強度に基づ
いた情報を得るために波長帯域部分を別々に検出するた
めの手段とを備えるのがよい。濾波手段はビーム幅にわ
たって異なる波長の応答特性をもたらすための線形可変
フィルターを有するのが好ましい。波長帯域部分の強度
を別々に検出するために、検出器手段は各帯域幅部分に
関する情報を得るための検出器素子の列を備えるのが好
ましい。ビームはスペクトルの不鮮明を減じるために、
垂線から約１５％の範囲内にある、フィルター手段及び
検出器手段に対する入射角を定めるのが好ましい。

【０００６】本発明の１つの観点によれば、収斂放射線
ビームが試料室の源のある側から試料室を透過されて検
出器に直接衝突し、それによって、検出器のある側の集
光光学素子の必要性を減じ、或いは、除去する。本発明
のこの観点により構成されたガス分析器は、試料室の一
方の側に設けられた放射線源と、試料室の他方の側に設
けられた放射線検出器と、試料室を経て即ち試料室を通
って検出器に差し向けられる収斂ビームを形成するよう
に源からの放射線を集光させるための、試料室の源のあ
る側に設けられた集光光学素子とを有する。フィルタ
ー、好ましくは線形可変フィルターが、多成分即ち多色
分析を見込むために、検出器と関連して用いられるのが
よい。この方法では、反対側に位置した源からの放射線
は、試料室を出ていくときにフィルター及び検出器によ
って直接受けられ、それによって、検出器のある側の構
成部品及び所要スペースを減じ、下流の光学的損失を減
ずる。

【０００７】本発明の他の観点によれば、単一の放射線
源から単一の放射線検出器までの２つの光路を提供す
る。光路の一方は分析されるべき気体を収容する試料室
を通る。他方の光路によって透過された放射線が基準と
して用いられ、この放射線は、排気され、周囲環境にさ
らされている、或いは、既知の気体組成を有する試料を
収容する室の中に差し向けられるのがよい。源から基準
光路を経て検出器に透過される放射線は、分析により気
体の組成を正確に決定するときに使用されるための貴重
な光学的性能の情報を与える。源は気体室から上流に位
置し、望ましくない熱に関係のある変動を減らすため
に、感熱性の光学素子及び検出器素子及び気体試料か
ら、熱に関して遮蔽されるのが好ましい。本発明のなお
更なる観点によれば、選ばれたデューティサイクルによ
って単一の源から２つの光路を経る放射線の選択的な透
過を可能にする光学式チョッパーを提供する。光路の各
々は、一部が源からの放射線を受ける光学素子、例え
ば、レンズ或いはミラーで構成される。光学式チョッパ
ーは放射線の通過を可能にする少なくとも１つの開口部
を有する移動可能な放射線マスクを備える。光路の各々
は、それぞれの素子が源に対して少なくとも約９０°間
隔を隔てるように位置決めされた光学素子を有する。そ
れぞれの光学素子及び源は約１８０°隔てるのがもっと
好ましく、すなわち、実質的に同一直線上にあるのがも
っと好ましい。更に、マスクは源のまわりに位置決めさ
れた回転可能なシリンダの形態で設けられるのが好まし
い。シリンダは光学的マスキングに加えて、ある程度の
断熱を行う。チョッパーの作動を検出器のサイクルと調
和させて、所望のサンプリング速度即ちデューティサイ
クルを達成するのがよい。

【０００８】１つの実施の形態では、呼吸及び麻酔ガス
を分析するときに使用するための、円筒形チョッパーを
有する２重折り返し光路のガス分析器を提供する。ガス
分析器は側壁に形成された少なくとも１つのスリットを
有する回転可能な円筒形チョッパー内に配置された赤外
線源を備える。円筒形チョッパーの回転により、スリッ
トを通る放射線は別々の試料光路及び基準光路に交互に
透過される。各光路は収斂ビームを形成するように源か
らの放射線を集光させるための球面鏡を有する。試料光
路で、収斂ビームは呼吸及び麻酔ガスの循環した試料を
収容する室を通る。基準光路の収斂ビームは知られてい
る気体組成を収容する室を通る。光路は収斂ビームの各
々がそれぞれの室を出ていくときに線形可変フィルター
を通り、単一の縦列の検出器アレイに衝突するように形
成される。検出器アレイからの読み出しにより、気体試
料の多成分に関する情報が得られる。

【０００９】本発明は２重光路、呼吸／麻酔ガスの多色
ガス分析を考慮に入れながら、能動のガス分析器構成部
品を減ずる。加えて、本発明は検出器における集光光学
素子の必要性を減じ、或いは、除去し、効率的で可変の
デューティサイクルの使用を容易にする。それによっ
て、本発明のガス分析器は望ましくない変動を減らし、
精度及び信頼性を高める。最後に、本発明は検出器アレ
イへの交互の試料収斂ビーム及び基準収斂ビームの入射
角を束縛し、それによって、スペクトルの不鮮明を減ず
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明及びその更なる利点のもっ
と完全な理解のために、今、図面と関連して行われる以
下の詳細な説明を参照する。本発明のガス分析器は気体
試料を１以上の気体成分の存在及び又は濃度について分
析することが望まれるような種々の情況に有用である。
分析器の形態、選ばれる波長及び種々の他の因子は、所
要スペース、関心のある気体成分の透過率／吸収特性な
どに応じて変えられるのがよい。以下の説明では、本発
明を呼吸及び麻酔ガスを分析するための特定の実施の形
態について説明する。図１は本発明によるガス分析器１
０の作動を図示する概略線図である。一般的には、ガス
分析器は赤外線源１２と、多色フィルター２６及び放射
線検出器１４を有する検出器組立体１５と、源１２と検
出器アレイ１４との間に設けられた第１の（試料）光路
１６及び第２の（基準）光路１８と、プロセッサー２０
とを備える。試料光路１６で、源１２からの放射線は試
料光路集光光学素子２２によって集光されて収斂ビーム
を形成する。ビームは検出器アレイ１４に衝突する前
に、試料気体室２４及び多色フィルター２６を通る。作
動中、呼吸及び麻酔ガスの連続流れが、図示するよう
に、気体入口ポート及び気体出口ポートを経由して試料
気体室２４に循環される。基準光路１８で、源からの放
射線は基準光路集光光学素子２８によって集光されて収
斂ビームを形成し、この収斂ビームは基準気体室３０及
びフィルター２６を経て検出器アレイ１４に差し向けら
れる。

【００１１】本発明の多数の好ましい作動の観点を図１
の概略図によって示す。図示した分析器１０は単一の源
１２及び単一の検出器アレイ１４を用い、それによっ
て、望ましくない変動及び所要寸法を小さくする。この
形態は、以下で説明するように、折り返し光路を用いる
ことによって実施される。しかしながら、本発明の種々
の観点を、この好ましい形態を逸脱することなしに実施
することができることが理解されよう。図１は又、本発
明の好ましい２重光路の作動を示す。放射線の吸収特
性、それ故に、気体試料の成分を正確に決定するため
に、試料測定と同様な情況のもとに基準測定を得ること
が有用である。このような基準測定は装置変動を補正す
るためかつデジタル処理を容易にするため、校正の目的
のために有用である。基準測定は、排気され、ガス分析
器ユニットの周囲環境に通じており、或いは、試料気体
の成分の濃度を決定するための情報を得るために既知の
気体組成を有する基準気体室３０を照射することを伴
う。

【００１２】装置は又、図１に示すように、多波長或い
は波長帯域での入射放射線の分析を考慮に入れるため、
検出器アレイ１４と関連した多色フィルター２６を用い
る。フィルター２６は、図示するように、検出器アレイ
１４に近くて、室２４及び３０から下流に置かれるのが
好ましい。フィルター２６の波長依存の透過特性は、関
心のある気体成分が明白な吸収バンド或いは他の識別特
性を有するような波長での分析を見込むように選択する
ことができる。従って、所定時間で特定のフィルター素
子と関連した検出器アレイ１４の特定の素子又はピクセ
ルからの出力により、関心のある特定の気体成分に関す
る情報を得ることができる。かくして、図示した装置は
多検出器を用いる必要なしに、或いは多フィルターを放
射線路に次々に位置決めする必要なしに、多色分析を行
うことが理解されよう。

【００１３】検出器アレイ１４は受けた放射線信号の電
気的な表示を行うための、放射線感応素子の単一の縦列
のアレイ（たとえば、パイロ電気検出器アレイ）を備え
るのがよい。基準読み出し及び試料読み出しを含む検出
器アレイ１４からの出力情報は、デジタル減法及び吸収
／透過率アルゴリズムのような処理技術を用いることに
よって、試料気体の組成の情報を決定するためにプロセ
ッサー２０によって利用される。次いで、プロセッサー
２０は、実質的に実時間ベースで、所望されるように、
１以上の気体成分の存在及び濃度に関する情報を表示す
ることができ、それによって、麻酔学専門医或いは技術
者が患者の状態を注意深く監視することを可能にする。
図２から図８を参照すると、ガス分析器１０の折り返し
光路器具を図示する。図２は種々の装置の構成部品を詳
細に図示し、図３及び図４は分析器１０の光学的概略図
を示す。図５及び図６は源１２の側面図及び底面図をそ
れぞれ示す。図７及び図８はガス分析器１０のフィルタ
ー／検出器組立体４２の詳細を示す。

【００１４】一般的には、ガス分析器１０は側壁の部分
に少なくとも１つの貫通窓即ちスリット３４を有する同
心の回転可能な円筒形のビームチョッパー３２内に位置
決めされた直立の赤外線源１２と、２つの球面鏡３６
ａ、３６ｂと、平面鏡３８ａ、３８ｂを有する平面鏡ブ
ロック３８と、試料気体室２４及び基準気体室３０を有
する２重気体室部材４０と、多色フィルター２６及び検
出器１４を有するフィルター／検出器組立体４２とを備
え、これらの部品はすべてフレーム４８内に取付けられ
ている。図３及び図４の光路概略図に示すように、赤外
線源１２は放射線を放出し、この放射線はチョッパー３
２の回転によって、球面鏡３６ａ、３６ｂにそれぞれ交
互に衝突するビーム１６ａ、１８ａとなる。次に、収斂
ビーム１６ｂ、１８ｂはそれぞれ球面鏡３６ａ、３６ｂ
で反射し、平面鏡素子３８ａ、３８ｂに衝突する。次い
で、反射した赤外線ビーム１６ｃ、１８ｃはそれぞれ、
検出器アレイ１４に衝突する前に、試料気体室２４、基
準気体室３０を照射する。光学素子は、検出器アレイ１
４の陰領域が映し出された源の放射線を表す図７に示す
ように、源１２が検出器アレイ１４に映し出されるよう
に設計されている。すなわち、放射線は光学素子によっ
て合焦され、源１２の画像を検出器アレイ１４に形成す
る。図示するように、それによって、検出器アレイは実
質的に完全に照明され、源のエネルギー損失を最小にす
る。これに関して、図示した実施の形態では、源１２、
フィルター２６及びアレイ１４は整列された直立の向き
に配列されている。

【００１５】図示した源１２は、放射線が関心のある少
なくとも１つの呼吸／麻酔の成分の特有な吸収バンドを
包含して、光路１６及び１８を照射する。赤外線（Ｉ
Ｒ）、可視光線及び紫外線の波長範囲を含む種々の波長
又はスペクトルを用いることができるけれども、図示し
た源１２は、例えば、いくつかの呼吸／麻酔の成分の強
い吸収バンドを含む（たとえば、７〜１０マイクロメー
ターの波長帯域内の）約４〜１２マイクロメーターの波
長範囲の放射線を含む放射線を透過させる多色の（黒
体）赤外線源である。源１２は、図５及び図６に示すよ
うに、細長い実質的に均質なストリップの形態で構成さ
れる。以下で説明するように、図示した装置の検出器は
検出器素子の縦列のアレイ、たとえば、１掛けるＮ列を
備える。検出器アレイはアレイ素子が所望のスペクトル
範囲（たとえば、７〜１０マイクロメーターの波長帯
域）にわたって多波長又は波長帯域の強度の検出を行う
ように、多色フィルター２６と関連して用いられる。図
示した結像用光学素子と組み合わせた細長い均質な源１
２により、高い多色分析のために、検出器アレイ１４の
完璧な実質的に一様で強い照明を可能にする。

【００１６】源１２はエミッタープレート１２４と１２
６との間に挟まれたヒータ素子１２２を有する。任意適
当な電気抵抗素子であるのがよいヒータ素子１２２は、
基板として役立つプレート１２４又は１２６の１つにス
クリーンされるのが好ましいが、別個の抵抗線を用いて
もよい。図示したプレート１２４及び１２６は黒色窒化
珪素で構成され、ほぼ１２ｍｍの長さで、約３ｍｍ乃至
３．５ｍｍの幅である。図示した加熱素子へのリード線
は、基板の窒化珪素プレート１２４又は１２６を介して
直接電源に接続される。所望の照明を行うために、源１
２は９００°Ｃより高い温度で作動されるのが好まし
い。図示した源１２には実効値１００Ｖの電源１２８に
よって電力が供給されるのがよく、源１２はおおよそ１
２００°Ｃの温度に達する。好ましい範囲での作動は、
図示した高周波チョップ式光路ガス分析器１０に関連し
て、改善されたＳＮ比及び改善された全体性能をもたら
すことがわかった。

【００１７】源１２は円筒形ビームチョッパー３２内に
取付けられる。回転可能なビームチョッパー３２は源１
２から試料光路１６及び基準光路１８を経て放射線を交
互に透過させ、かつまた、源１２によって生じた熱をあ
る程度まで含む。図示したチョッパー３２はその円筒側
壁に単一のスリット３４を有する。更に、図示するよう
に、源１２及び球面鏡３６ａ及び３６ｂは実質的に直線
関係に幾何学的に配列される。すなわち、鏡３６ａ及び
３６ｂは源１２に対して約１８０°隔てて置かれる。図
示した配列は、適当なチョッパーの作動及び検出器のサ
イクルによって、都合のよい可変デューティサイクルの
使用法を考慮することが理解されるであろう。例えば、
図示した実施の形態のチョッパー３２を毎秒２０回転で
作動させることができる。これに関して、検出器アレイ
１４をチョッパー３２の回転速度と調和された間隔で読
み出すことができる。

【００１８】球面鏡３６ａ、３６ｂ、平面鏡３８ａ、３
８ｂ及び室２４、３０の幾何学的な配列は、多色フィル
ター２６へのビーム入射角がほとんど垂直であるように
光路１６、１８を構成する。フィルター／検出器４２の
作動を高めるために、入射角は垂線から３０°〜３５°
をずっと下回る角度、（たとえば、もし、平面鏡３８
ａ、３８ｂを介在させることなしに、放射線が球面鏡３
６ａ、３６ｂから検出器４２に直接反射されるならば得
られたであろう角度）であることが好ましい。入射角は
スペクトルの不鮮明を減ずるために、垂線から約１５°
以下であるのがもっと好ましい。図示した実施の形態で
は、図３及び図４に最も明瞭に示すように、限界入射角
は垂線から約１５°以下であり、たとえば、検出器アレ
イの中心に位置したピクセルについては垂線から約１０
°であり、外側のピクセルについては垂線から１４°で
あり、これらの限界入射角はすべてフィルターの規格値
内である。

【００１９】図２及び図８を参照すると、室２４及び３
０を照射した後、収斂ビーム１６ｃ、１８ｃは構造フレ
ーム４８の熱隔壁５４の透明な窓５２及びフィルター２
６を通り、検出器アレイ１４に衝突する。帯域フィルタ
ー７４が、関心のある波長範囲の放射線を選択的に通す
ために、多色フィルター２６の前に位置決めされるのが
よい。加えて、別個のフィルター７５（図７に示すが、
図１に示さない）、例えば、サファイア・二酸化炭素
（ＣＯ₂ ）フィルターが、特定の成分を分析するときに
使用するために、多色フィルター２６と隣接して、積み
重ね関係で位置決めされるのがよい。フィルター２６
は、上で説明したように、関心のある多波長又は波長帯
域について選択性のある多数の部分を有する多色フィル
ターである。これに関して、フィルター２６はビーム路
に並んで配列された帯域フィルターの列として形成され
るのがよい。フィルター２６はビーム幅にわたって実質
的に線形に変化する波長の応答特性をもたらす線形可変
フィルターからなるのがもっと好ましい。このようなフ
ィルターは高屈折率材料と低屈折率材料の交互の積み重
ねをフィルター基板に堆積させることによって形成され
るのがよく、積み重ね層は所望の波長応答変化を得るた
めに制御された方法でテーパにされる。図示したフィル
ターは、例えば、おおよそ７乃至１０マイクロメーター
の波長範囲にわたって実質的に線形に変化する波長応答
を与える。

【００２０】図示した検出器アレイ１４はパイロ電気素
子即ち感熱素子の単一の縦列を有し、検出器アレイ１４
を読み取るための電気回路、たとえば、シリアルクロッ
ク回路を備えている検出器ボード５８によって支持され
る。検出器アレイ１４の読み出しクロックをチョッパー
の回転速度とたやすく調和させて、試料の読み値及び基
準の読み値を交互に得ることができる。これに関して、
球面鏡３６ａ及び３６ｂの源１２に対する１８０°の間
隔は、都合のよい間隔のクロックを考慮に入れる。この
ような調和は、例えば、読み出しクロックがチョッパー
３２と関連したエンコーダ又はモータからのパルスにイ
ンデックスをつけることによって行われるのがよい。か
くして、アレイ１４の特定の素子はフィルター２６の特
定の波長帯域と関連することが理解されよう。従って、
入射ビームの多色分析は、特定の素子或いは特定の素子
群からの出力と、これと関連した波長帯域とを相互に関
連させることによって得ることができる。この情報は多
数の気体成分に関する気体組成の情報を決定するため
に、プロセッサー２０（図１）によって使用することが
できる。

【００２１】図２は又、検出器アレイ１４をプロセッサ
ーに相互接続するための電線６０及びこれと関連したハ
ウジング開口部６２と、試料気体を室２４に供給するた
めの気体入口管６４及びこれと関連したハウジング開口
部６６と、種々の装置の構成部品をフレーム４８内に取
付けるための即ちその構成部品と関連したハウジングへ
の相互連結のための種々のマウント６８及び取付用穴７
０とを示す。図示していないけれども、試料室２４は適
当な流体流量制御装置によって呼吸／麻酔ガスの供給源
と連通することが理解されよう。かくして、図示したガ
ス分析器は、単一の細長い赤外線源と、単一の検出器ア
レイと、折り返し光路によって相互に関連のある多色フ
ィルターユニットとを用いることによって、呼吸／麻酔
試料の多数の気体成分の多色分析を行う。集光光学素子
は、気体室に存在するビームがフィルター／検出器によ
って直接受けられるように気体室から上流に配置され
る。チョッパーは対称な基準光路及び試料光路の交互の
照射にとって都合のよいデューティサイクルの選択を行
う。

【００２２】本発明の種々の実施の形態を詳細に説明し
たけれども、発明の更なる変形及び適合が当業者の心に
浮かぶことは明らかである。しかしながら、このような
変形及び適合は本発明の精神及び範囲の中にあることを
はっきりと理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による作動の方法を図示する概略線図で
ある。

【図２】本発明によるガス分析器の平面図である。

【図３】図２のガス分析器の光路を図示する概略平面図
である。

【図４】図２のガス分析器の光路を図示する側面図であ
る。

【図５】図２のガス分析器の源の側面図である。

【図６】図２のガス分析器の源の底面図である。

【図７】図２のガス分析器のフィルター／検出器組立体
に映し出された放射線を示す概略正面斜視図である。

【図８】図２のガス分析器のフィルター／検出器組立体
の側面図である。

【符号の説明】

１０ ガス分析器 １２ 源 １４ 検出器アレイ １６ 試料光路 １６ａ ビーム １６ｂ 収斂ビーム １６ｃ 反射された赤外線ビーム １８ 基準光路 １８ａ ビーム １８ｂ 収斂ビーム １８ｃ 反射された赤外線ビーム ２０ プロセッサー ２２ 試料光路集光光学素子 ２４ 試料気体室 ２６ 多色フィルター ２８ 基準光路集光光学素子 ３０ 基準気体室 ３２ ビームチョッパー ３４ スリット ３６ａ、３６ｂ 球面鏡 ３８ 平面鏡ブロック ３８ａ、３８ｂ 平面鏡 ４０ 気体室部材 ４２ フィルター／検出器組立体 ４８ フレーム ５２ 窓 ５４ 熱隔壁 ５８ 検出器ボード ６０ 電線 ６２ ハウジング開口部 ６４ 気体入口管 ６６ ハウジング開口部 ６８ マウント ７０ 取付用穴 ７４ 帯域フィルター ７５ フィルター １２２ ヒータ素子 １２４、１２６ エミッタープレート １２８ 電源

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体試料室と、 前記気体試料室の第１の側に配置された放射線源と、 入射放射線を検出するための、前記気体試料室の前記第
   １の側と反対側の第２の側に配置された放射線検出器手
   段と、 収斂放射線ビームを形成するように前記放射線源からの
   放射線を集光させかつ前記収斂ビームを前記放射線検出
   器手段に衝突させるように前記気体試料室に差し向ける
   ための、前記気体試料室の前記第１の側に配置された第
   １の光学的集光手段と、を備えることを特徴とするガス
   分析器。
2. 【請求項２】 前記第１集光手段は前記放射線源から
   前記検出器手段までの第１の放射線経路を構成し、前記
   ガス分析器は前記放射線源から前記検出器手段までの前
   記第１放射線経路と異なる第２放射線経路を構成するた
   めの手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載
   のガス分析器。
3. 【請求項３】 放射線を前記放射線源から前記第１及
   び第２の放射線経路の一方を経て前記検出器手段まで選
   択的に透過させるためのチョッパー手段を更に備えるこ
   とを特徴とする、請求項２に記載のガス分析器。
4. 【請求項４】 前記チョッパー手段は、放射線を第１
   の一連の時間間隔中、前記第１放射線経路を経て透過さ
   せ、かつ放射線を前記第１の一連の時間間隔と異なる第
   ２の一連の時間間隔中、前記第２放射線経路を経て透過
   させるデューティサイクルを定めるための手段を備える
   ことを特徴とする、請求項３に記載のガス分析器。
5. 【請求項５】 気体試料室と、 放射線源と、 放射線感応素子のアレイを有する放射線検出器と、 前記放射線源からの放射線を選択的に濾波するための、
   前記放射線源と前記検出器との間に配置された放射線フ
   ィルターと、 前記放射線源から前記検出器までの２つの別々の光路を
   構成するための光学手段とを備え、前記各光路は前記放
   射線フィルターを通りかつ前記検出器の前記アレイに衝
   突し、前記光路の一方は前記気体試料室を通り、前記光
   路の各々は垂線に対して約１５°以下の前記フィルター
   に関する入射角を定める、ことを特徴とするガス分析
   器。
6. 【請求項６】 放射線源と、 放射線検出器と、 前記放射線源と前記検出器との間に第１の光路を構成す
   るための第１の光学手段と、 前記放射線源と前記検出器との間に第２の光路を構成す
   るための第２の光学手段と、 放射線を前記放射線源から前記第１及び第２の光路を経
   て前記検出器まで選択的に透過させるためのチョッパー
   手段とを備え、前記チョッパー手段は貫通して形成され
   た窓を有する移動可能な放射線遮蔽体を備え、前記窓は
   前記遮蔽体を通して前記第１及び第２の光路に放射線の
   通過を可能にする、ことを特徴とするガス分析器。
7. 【請求項７】 前記検出器は気体試料室の第１の側に
   位置し、前記放射線源、前記第１及び第２の光学手段及
   び前記チョッパー手段は前記気体試料室の前記第１の側
   と反対側の第２の側に位置することを特徴とする、請求
   項６に記載のガス分析器。
8. 【請求項８】 放射線源からの放射線を集光させて、
   収斂ビームを形成し、 前記収斂ビームを気体試料に通し、 放射線検知器を第１光路に配置することによって、放射
   線源から、気体試料を１回だけ横切る第１光路を経て放
   射線検出器に放射線を透過させる段階と、 前記検出器を用いて前記気体試料を透過した前記収斂ビ
   ームを直接受け、前記試料気体の組成に関する情報を得
   る段階と、を含むことを特徴とする、気体試料を分析す
   る方法。
9. 【請求項９】 前記放射線源から基準気体を横切る第
   ２の光路を経て前記放射線検出器まで放射線を透過させ
   る段階を更に含むことを特徴とする、請求項８に記載の
   方法。
10. 【請求項１０】 前記放射線源からの放射線を、前記
    第１及び第２の光路を交互に照射するようにチョッピン
    グする段階を更に含むことを特徴とする、請求項９に記
    載の方法。