JPS58198746A - 分光分析方式 - Google Patents
分光分析方式Info
- Publication number
- JPS58198746A JPS58198746A JP57081132A JP8113282A JPS58198746A JP S58198746 A JPS58198746 A JP S58198746A JP 57081132 A JP57081132 A JP 57081132A JP 8113282 A JP8113282 A JP 8113282A JP S58198746 A JPS58198746 A JP S58198746A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- semiconductor laser
- laser
- gas
- photodetecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ） 発明の技術分野
ての半導体Ｖ−ザを受光素子としても利用できる分光分
析方式に関する。
析方式に関する。
（ｂ） 技術の背景
近年、赤外線の応用分野が広がるにつれ分光分析装置の
進歩も著しく、それに従って構成の簡単な分析装置が要
望されて来ている。
進歩も著しく、それに従って構成の簡単な分析装置が要
望されて来ている。
（０）従来技術と問題点
従来の分光分析装置では光（赤外線）を射出する光源、
例えばレーザと上記光を受光する受光素子を各々用いる
のが常套手段であった。しかしこの方式では冷却手段が
光源側と受光素子側との両方に必要となる他に受光素子
に光を導くための集光手段が必要で、光学的諸装置が煩
雑かつ高価なものとなシ、また光学装置の幾何学的な位
置変動などの問題を生じるという欠点があった。
例えばレーザと上記光を受光する受光素子を各々用いる
のが常套手段であった。しかしこの方式では冷却手段が
光源側と受光素子側との両方に必要となる他に受光素子
に光を導くための集光手段が必要で、光学的諸装置が煩
雑かつ高価なものとなシ、また光学装置の幾何学的な位
置変動などの問題を生じるという欠点があった。
（ｄ） 発明の目的
本発明の目的は、上記欠点に鑑みてなされたもので発光
、受光、各素子の機能を１個の半導体レーザで代行させ
ることによシ、集光光学系を簡略が安定な分光分析装置
を提供することにある。そしてその方法としては半導体
レーザにおけるｐ−ｎ接合をｐｖ型光検知器すなわち受
光素子として利用し、発光素子兼受光素子を１個の半導
体レーザで代行せしめ、レーザ光出射後における長光路
光伝搬の時間遅延の間に上記発光素子つまり半導体レー
ザを受光素子に切換えて、帰って来た光を検出するよう
にしたものである。
、受光、各素子の機能を１個の半導体レーザで代行させ
ることによシ、集光光学系を簡略が安定な分光分析装置
を提供することにある。そしてその方法としては半導体
レーザにおけるｐ−ｎ接合をｐｖ型光検知器すなわち受
光素子として利用し、発光素子兼受光素子を１個の半導
体レーザで代行せしめ、レーザ光出射後における長光路
光伝搬の時間遅延の間に上記発光素子つまり半導体レー
ザを受光素子に切換えて、帰って来た光を検出するよう
にしたものである。
（ｅ） 発明の構成
そしてこの目的は、本発明によれば、半導体レーザとそ
れに対向した反射手段との間に被測定ガス空間を通る測
定光路を設定してなる構成において、前記半導体レーザ
に互いに異なる値の駆動電流を択一的に供給する電子ス
イッチを接続し、該電子スイッチを操作することによっ
て、上記半導体レーザから互いに波長の異なる放射光を
時間的に異なるタイミングで放射させた後、当該半導体
レーザの駆動電流を遮断して、該半導体レーザを受光素
子と化して前記反射手段による折返し光を受光せしめ、
前記互いに異なる波長の放射光に対濃度を知るようにし
たことを特徴とする分光分析方式によって達成される。
れに対向した反射手段との間に被測定ガス空間を通る測
定光路を設定してなる構成において、前記半導体レーザ
に互いに異なる値の駆動電流を択一的に供給する電子ス
イッチを接続し、該電子スイッチを操作することによっ
て、上記半導体レーザから互いに波長の異なる放射光を
時間的に異なるタイミングで放射させた後、当該半導体
レーザの駆動電流を遮断して、該半導体レーザを受光素
子と化して前記反射手段による折返し光を受光せしめ、
前記互いに異なる波長の放射光に対濃度を知るようにし
たことを特徴とする分光分析方式によって達成される。
（ｆ） 発明の実施例
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳述する。
第１図は本発明に係る分光分析方式の系統図であって、
今、端子２１に電圧を加えるとスイッチＱ１はオンとな
り、電源８（その電圧は■）から抵抗Ｒ１と電子スイッ
チＱｌを通ってレーザＤに到る電流ＩＱ、１＝Ｖ／Ｒ１
が流れこれは第２図における時刻ｔｏからｔ】に到るレ
ーザ駆動電流工１となる。かくすればレーザＤは工１に
対応したλ１なる波長で発光するのであるが、この光は
レンズＬによって平行光とされ、カセグレン望遠鏡７中
の１次反射鏡Ｍｌと２次反射鏡Ｍ８によって反射され、
矢印イで示した光路に沿って外界に放射される。
今、端子２１に電圧を加えるとスイッチＱ１はオンとな
り、電源８（その電圧は■）から抵抗Ｒ１と電子スイッ
チＱｌを通ってレーザＤに到る電流ＩＱ、１＝Ｖ／Ｒ１
が流れこれは第２図における時刻ｔｏからｔ】に到るレ
ーザ駆動電流工１となる。かくすればレーザＤは工１に
対応したλ１なる波長で発光するのであるが、この光は
レンズＬによって平行光とされ、カセグレン望遠鏡７中
の１次反射鏡Ｍｌと２次反射鏡Ｍ８によって反射され、
矢印イで示した光路に沿って外界に放射される。
この力士グレン望遠鏡７よシ長光路のかなたには２次反
射鏡Ｍ２に対向する形で反射手段としての例えばレトロ
リフレクタＭ３が配置されているので、上記放射光は当
該Ｍ１１によって反射され、再びカセグレン望遠ｔＲ７
中に帰って来るのであるが、この光の往復光路長は例え
ばｌｂに設定されされているとする。そしてこの長光路
の途中には大気中に浮遊するガスＧが存在している。た
だし６は出力端子である。
射鏡Ｍ２に対向する形で反射手段としての例えばレトロ
リフレクタＭ３が配置されているので、上記放射光は当
該Ｍ１１によって反射され、再びカセグレン望遠ｔＲ７
中に帰って来るのであるが、この光の往復光路長は例え
ばｌｂに設定されされているとする。そしてこの長光路
の途中には大気中に浮遊するガスＧが存在している。た
だし６は出力端子である。
カセグレン望遠鏡７中に矢印口のように帰って来た平行
光は前記の２次および１次反射鏡Ｍｇ。
光は前記の２次および１次反射鏡Ｍｇ。
Ｍｌを介した後レンズ−によって集光され、レーザＤの
位置に、仮に受光素子が置かれているとするならば上記
光は光電変換されるはずであるが、その時の受光パワー
は前記ガスによる光吸収を受は減少する。
位置に、仮に受光素子が置かれているとするならば上記
光は光電変換されるはずであるが、その時の受光パワー
は前記ガスによる光吸収を受は減少する。
上記はガス分光分析の基本的手段であるが、本発明では
このガスによる光吸収を受けた光が帰ってくる以前の第
２図（ａ）中に示したようにｔ８なる時刻において、今
まで電子スイッチＱ１の端子２１に印加されていた電圧
を遮断し、当該Ｑ８をオフとして工ｌを零に落し、これ
に代って別の電子スれば電子スイッチＱＩｌｌは電子ス
イッチＱ１と入れかわって時刻ｔ２において第２図（ト
）に示したようにオンとなるのでレーザＤには電流工Ｑ
ＩＩｚＶ／Ｒ９が流れる。ここでＲ２（Ｒ１なる条件の
もとに工２＝工１＋Δ工（Δ■は第２図に示した電流の
増分）に設定されているのでレーザＤはこの工２に対応
してλｌからλ２なる波長に変って発光を始める。
このガスによる光吸収を受けた光が帰ってくる以前の第
２図（ａ）中に示したようにｔ８なる時刻において、今
まで電子スイッチＱ１の端子２１に印加されていた電圧
を遮断し、当該Ｑ８をオフとして工ｌを零に落し、これ
に代って別の電子スれば電子スイッチＱＩｌｌは電子ス
イッチＱ１と入れかわって時刻ｔ２において第２図（ト
）に示したようにオンとなるのでレーザＤには電流工Ｑ
ＩＩｚＶ／Ｒ９が流れる。ここでＲ２（Ｒ１なる条件の
もとに工２＝工１＋Δ工（Δ■は第２図に示した電流の
増分）に設定されているのでレーザＤはこの工２に対応
してλｌからλ２なる波長に変って発光を始める。
こうなると、第８図に示したようにガスの吸収特性曲線
オに対して、今までＰｌであった受光パワーがＰｇなる
量に変化する。
オに対して、今までＰｌであった受光パワーがＰｇなる
量に変化する。
当然ガスの光吸収量が小さければ、第８図中のＭ／Ｎは
小さく、逆にガスの光吸収量が大きければＭ／Ｎは大き
くなる。したがってレーザ駆動電流の増加分△■を一定
にしておき、受光素子側で検出されるＰｌとＰｇとの差
を求めれば、ガスの光吸収量の増大がわかり、したがっ
てその空間中に浮遊しているガス濃度が判定できること
になる。
小さく、逆にガスの光吸収量が大きければＭ／Ｎは大き
くなる。したがってレーザ駆動電流の増加分△■を一定
にしておき、受光素子側で検出されるＰｌとＰｇとの差
を求めれば、ガスの光吸収量の増大がわかり、したがっ
てその空間中に浮遊しているガス濃度が判定できること
になる。
ところで、このようにλ１．λ２な石波長で立て続けに
射出された光は前記したような過程をもつ今往復光路長
を１ ｋｇとすれば射出光が帰って来るには約３．８μ
ｓｅｃの時間がかかることになる。したかってこの３８
μｓｅｃの時間遅れが生じている間に、前記電子スイッ
チＱ２の端子２２の印加電圧を遮断し、今度は更に一つ
の電子スイッチＱ３の端子２８に電圧を加えて当該Ｑ８
を第２図（０）中のｔ８なる時刻にオンにし、電流工Ｑ
８を高レベルにする。
射出された光は前記したような過程をもつ今往復光路長
を１ ｋｇとすれば射出光が帰って来るには約３．８μ
ｓｅｃの時間がかかることになる。したかってこの３８
μｓｅｃの時間遅れが生じている間に、前記電子スイッ
チＱ２の端子２２の印加電圧を遮断し、今度は更に一つ
の電子スイッチＱ３の端子２８に電圧を加えて当該Ｑ８
を第２図（０）中のｔ８なる時刻にオンにし、電流工Ｑ
８を高レベルにする。
かくすればレーザＤには駆動電流工】、工２が供り。
給されなくなるので上記レーザＤはｐＶＣ，接合部を有
する単なるＰｌ型の受光素子と変らなくなる。
する単なるＰｌ型の受光素子と変らなくなる。
このために受光素子と化したレーザＤは第２図に示した
光電変換信号を出力し電子スイッチＱ３と抵抗Ｒ８で構
成されるソースフロワ回路を介して電流工Ｑ】が流れ増
幅器ｌの出力にＥＯなる信号として出力されるのである
が、この電圧ＥＯは増幅器ｌで増幅されたあと、高速Ａ
／Ｄ変換器２でディジタル量となされ、高速マイクロプ
ロセッサ（１、Ｉｌｌ’。
光電変換信号を出力し電子スイッチＱ３と抵抗Ｒ８で構
成されるソースフロワ回路を介して電流工Ｑ】が流れ増
幅器ｌの出力にＥＯなる信号として出力されるのである
が、この電圧ＥＯは増幅器ｌで増幅されたあと、高速Ａ
／Ｄ変換器２でディジタル量となされ、高速マイクロプ
ロセッサ（１、Ｉｌｌ’。
以下ＭＰＵと略する）８に導入される。とこでＥＯは受
光出力であるが、ＭＰＵ中の記憶手段４は当該出力ＥＯ
の第２図（６）中でｔ２〜ｔ８の時間に現わ８はＭＰＵ
、４は記憶手段、５は高速Ｄ／Ａ変換れた量Ｐ１をメモ
リーする。そしてこのＭＰＵはとのＰｌなる量からＰ８
なる量を差し引く。
光出力であるが、ＭＰＵ中の記憶手段４は当該出力ＥＯ
の第２図（６）中でｔ２〜ｔ８の時間に現わ８はＭＰＵ
、４は記憶手段、５は高速Ｄ／Ａ変換れた量Ｐ１をメモ
リーする。そしてこのＭＰＵはとのＰｌなる量からＰ８
なる量を差し引く。
とのようにすればＰ １−Ｐ ２なる差が定量的がっＡ
自動的に求められるのでその結果を高速Ａ／Ｄ変換器５
に入力しアナログ量となし出力端子６に出力する。ここ
でαをガスの吸収係数、Ｌを光路長式を用いて自動的に
求めることができる。
に入力しアナログ量となし出力端子６に出力する。ここ
でαをガスの吸収係数、Ｌを光路長式を用いて自動的に
求めることができる。
（ロ）発明の効果
以上詳細に説明したように、本発明の分光分析方式を用
いれば、集光光学系が極めて簡単化されると共に光学的
配置や変動要目が減少するために動作が安定した分光分
析装置が得られるといった大きな効果がある。
いれば、集光光学系が極めて簡単化されると共に光学的
配置や変動要目が減少するために動作が安定した分光分
析装置が得られるといった大きな効果がある。
第１図は本発明の方式に用いられる分光分析装置の系統
を示す図、第２図は本方式で用いるタイミングチャート
、第８図はガスの吸収特性を示す図である。
を示す図、第２図は本方式で用いるタイミングチャート
、第８図はガスの吸収特性を示す図である。
Claims (1)
- 半導体レーザとそれに対向した反射手段との間に被測定
ガス空間を通る測定光路を設定してなる構成において、
前記半導体レーザに互いに異なる値の駆動電流を択一的
に供給する電子スイッチを接続し、該電子スイッチを操
作することによって、上記半導体レーザから互いに波長
の異なる放射光を時間的に異なるタイミングで放射させ
た後、当該半導体レーザの駆動電流を遮断して、該半導
体レーザを受光素子と化して前記反射手段による折返し
光を受光せしめ、前記互いに異なる波長の放射光に対応
した受光出力から上記被測定ガス空間のガスの濃度を知
るようにしたことを特徴とする分光分析方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57081132A JPS58198746A (ja) | 1982-05-13 | 1982-05-13 | 分光分析方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57081132A JPS58198746A (ja) | 1982-05-13 | 1982-05-13 | 分光分析方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58198746A true JPS58198746A (ja) | 1983-11-18 |
Family
ID=13737864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57081132A Pending JPS58198746A (ja) | 1982-05-13 | 1982-05-13 | 分光分析方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58198746A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002061402A1 (fr) * | 2001-01-30 | 2002-08-08 | Anritsu Corporation | Detecteur de gaz du type a diffraction spectrale a absorption laser, et procede de detection de gaz par diffraction spectrale a absorption laser |
-
1982
- 1982-05-13 JP JP57081132A patent/JPS58198746A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002061402A1 (fr) * | 2001-01-30 | 2002-08-08 | Anritsu Corporation | Detecteur de gaz du type a diffraction spectrale a absorption laser, et procede de detection de gaz par diffraction spectrale a absorption laser |
| US6876450B2 (en) | 2001-01-30 | 2005-04-05 | Anritsu Corporation | Laser absorption spectral diffraction type gas detector and method for gas detection using laser absorption spectral diffraction |
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