(57)【要約】【課題】高精度の分析装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、分析装置は、セル部と、光源部と、モニタ部と、検出部と、演算部と、を含む。セル部には、対象物質を含む試料が導入される。光源部は、セル部に導入された試料に波長が可変の測定光を入射する。モニタ部は、セル部に入射する測定光の波長の変化と、セル部に入射する測定光の強度と、を検出し、波長の変化に応じた波長シフト信号と、強度に応じた強度信号と、を出力する。検出部は、セル部から出射した測定光を検出する。演算部は、検出部で検出された測定光の検出結果と、強度信号と、に基づいて、試料中に含まれる対象物質の濃度を算出する。光源部は、波長シフト信号に基づいて光源部から出射される測定光の波長を制御する。【選択図】図１
2016061734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物質を含む試料が導入されるセル部と、
前記セル部に導入された前記試料に波長が可変の測定光を入射する光源部と、
前記セル部に入射する前記測定光の波長の変化と、前記セル部に入射する前記測定光の強度と、を検出し、前記波長の前記変化に応じた波長シフト信号と、前記強度に応じた強度信号と、を出力するモニタ部と、
前記セル部から出射した前記測定光を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記測定光の検出結果と、前記強度信号と、に基づいて、前記試料中に含まれる前記対象物質の濃度を算出する演算部と、
を備え、
前記光源部は、前記波長シフト信号に基づいて前記測定光の波長を制御する分析装置。
【請求項２】
前記光源部は、
前記測定光を出射するレーザ素子と、
前記レーザ素子を駆動するレーザ駆動部と、
を含み、
前記レーザ駆動部は、前記波長シフト信号に基づいて、前記レーザ素子に流れる電流及び前記レーザ素子の温度の少なくともいずれかを変更する請求項１記載の分析装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記強度信号を用いて前記検出結果を補正して、前記濃度を算出する請求項１または２に記載の分析装置。
【請求項４】
前記モニタ部は、
前記光源部と前記セル部との間の前記測定光の光路上に設けられ前記測定光の一部の第１部分光を取り出す第１光学素子と、
前記第１光学素子で取り出された前記第１部分光の進行方向を前記第１部分光の波長に応じて変更する第２光学素子と、
前記進行方向が変化した前記第１部分光を受光する第１受光素子と、
を含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の分析装置。
【請求項５】
前記第１受光素子は、第１受光領域と、第２受光領域と、を含み、
前記セル部に入射する前記測定光の前記波長の前記変化に応じて、前記第１受光領域に入射する前記第１部分光の量、及び、前記第２受光領域に入射する前記第１部分光の量が変化する請求項４記載の分析装置。
【請求項６】
前記モニタ部は、前記第１受光領域に入射する前記第１部分光の量、及び、前記第２受光領域に入射する前記第１部分光の量との差に基づいて、前記波長シフト信号を生成する請求項５記載の分析装置。
【請求項７】
前記モニタ部は、第１アンプを含み、
前記第１アンプの第１入力部には、前記第１受光領域に入射する前記第１部分光の前記量に応じた第１信号が入力され、
前記第１アンプの第２入力部には、前記第２受光領域に入射する前記第１部分光の前記量に応じた第２信号が入力され、
前記第１アンプは、前記第１信号と前記第２信号との差に応じた信号を前記波長シフト信号として出力する請求項６記載の分析装置。
【請求項８】
前記モニタ部は、前記第１受光領域に入射する前記第１部分光の量、及び、前記第２受光領域に入射する前記第１部分光の量の和に基づいて、前記強度信号を生成する請求項５〜７のいずれか１つに記載の分析装置。
【請求項９】
前記モニタ部は、第２アンプを含み、
前記第２アンプの入力部に、前記第１受光領域に入射する前記第１部分光の前記量に応じた第１信号と、前記第２受光領域に入射する前記第１部分光の前記量に応じた第２信号と、が入力され、
前記第２アンプは、前記第１信号と前記第２信号との和に応じた信号を前記強度信号として出力する請求項８記載の分析装置。
【請求項１０】
前記第１受光素子は、前記第１受光領域と前記第２受光領域との間に設けられた第３受光領域をさらに含み、
前記セル部に入射する前記測定光の前記波長の前記変化に応じて、前記第３受光領域に入射する前記第１部分光の量が変化する請求項５〜９のいずれか１つに記載の分析装置。
【請求項１１】
前記モニタ部は、
前記第３受光領域に入射する前記第１部分光の量、及び、前記第２受光領域に入射する前記第１部分光の量の合計と、
前記第１受光領域に入射する前記第１部分光の量と、
の差に基づいて、前記波長シフト信号を生成する請求項１０記載の分析装置。
【請求項１２】
前記モニタ部は、前記第１受光領域に入射する前記第１部分光の量、前記第２受光領域に入射する前記第１部分光の量、及び、前記第３受光領域に入射する前記第１部分光の量の和に基づいて、前記強度信号を生成する請求項１０または１１に記載の分析装置。
【請求項１３】
前記モニタ部は、
前記光路上に設けられ前記測定光の別の第２部分光を取り出す第３光学素子と、
前記第３光学素子で取り出された前記第２部分光の進行方向を前記第２部分光の波長に応じて変更する第４光学素子と、
前記進行方向が変化した前記第２部分光を受光する第２受光素子と、
を含み、
前記第２部分光の波長は前記第１部分光Ｌｐ１の波長とは異なる、請求項４記載の分析装置。
【請求項１４】
前記第２受光素子は、第３受光領域と、第４受光領域と、を含み、
前記セル部に入射する前記測定光の前記波長の前記変化に応じて、前記第３受光領域に入射する前記第２部分光の量、及び、前記第４受光領域に入射する前記第２部分光の量が変化する請求項１３記載の分析装置。
【請求項１５】
前記モニタ部は、前記第３受光領域に入射する前記第２部分光の量、及び、前記第４受光領域に入射する前記第２部分光の量との差に基づいて、前記波長シフト信号を生成する請求項１４記載の分析装置。
【請求項１６】
前記モニタ部は、前記第３受光領域に入射する前記第２部分光の量、及び、前記第４受光領域に入射する前記第２部分光の量の和に基づいて、前記強度信号を生成する請求項１４または１５に記載の分析装置。
【請求項１７】
前記第１受光素子は、線状に並ぶ複数の検知素子を含み、
前記複数の検知素子の少なくとも一部のそれぞれに入射する前記第１部分光の量が、前記セル部に入射する前記測定光の前記波長の前記変化に応じて変化する請求項４記載の分析装置。
【請求項１８】
前記モニタ部は、
前記光源部と前記セル部との間の前記測定光の光路上に設けられ前記測定光の一部の第１部分光を取り出す第１光学素子と、
前記第１光学素子で取り出された前記第１部分光の進行方向を変更する第２光学素子と、
前記第２光学素子で進行方向が変更した前記第１部分光を受光する第１受光素子と、
を含み、
前記第２光学素子に入射する前記第１部分光に対する前記第２光学素子の角度、及び、前記第１受光素子の位置の少なくともいずれかは、変化可能である請求項１〜３のいずれか１つに記載された分析装置。
【請求項１９】
前記対象物質は、同位体を含む二酸化炭素、メタン、エタノール、アセトアルデヒド、アセトン、一酸化炭素、アンモニア及びノナナールの少なくともいずれかを含む請求項１〜１８のいずれか１つに記載の分析装置。
【請求項２０】
前記対象物質は、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ｃ−Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＮＦ３及びＳＦ６の少なくともいずれかを含む請求項１〜１８のいずれか１つに記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分析装置が、種々の用途に用いられる。高精度の分析結果を安定して得ることが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６４９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、高精度の分析装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、分析装置は、セル部と、光源部と、モニタ部と、検出部と、演算部と、を含む。前記セル部には、対象物質を含む試料が導入される。前記光源部は、前記セル部に導入された前記試料に波長が可変の測定光を入射する。前記モニタ部は、前記セル部に入射する前記測定光の波長の変化と、前記セル部に入射する前記測定光の強度と、を検出し、前記波長の前記変化に応じた波長シフト信号と、前記強度に応じた強度信号と、を出力する。前記検出部は、前記セル部から出射した前記測定光を検出する。前記演算部は、前記検出部で検出された前記測定光の検出結果と、前記強度信号と、に基づいて、前記試料中に含まれる前記対象物質の濃度を算出する。前記光源部は、前記波長シフト信号に基づいて前記測定光の波長を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る分析装置を例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の分析装置の一部を例示する模式図である。
【図３】第２の実施形態に係る分析装置の一部を例示する模式図である。
【図４】第３の実施形態に係る分析装置の一部を例示する模式図である。
【図５】第４の実施形態に係る分析装置の一部を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に相当し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。  
また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００８】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る分析装置を例示する模式図である。  
図１に表したように、本実施形態に係る分析装置１１０は、セル部２０と、光源部３０と、モニタ部６０と、検出部４０と、演算部４５と、を含む。
【０００９】
セル部２０には、試料５０が導入される。試料５０は、例えば試料気体である。試料５０には、分析の対象である物質（対象物質５０ａ）が含まれる。
【００１０】
光源部３０は、測定光３０Ｌを、セル部２０に導入された試料５０に入射させる。測定光３０Ｌの波長は可変である。光源部３０は、例えば、レーザ素子３０ａと、レーザ駆動部３０ｂと、を含む。レーザ素子３０ａは、測定光３０Ｌを出射する。レーザ素子３０ａとして、例えば、分布帰還型（ＤＦＢ型）量子カスケードレーザが用いられる。レーザ素子３０ａの例については、後述する。
【００１１】
レーザ駆動部３０ｂは、レーザ素子３０ａを駆動する。レーザ駆動部３０ｂは、レーザ素子３０ａに流れる電流及びレーザ素子３０ａの温度の少なくともいずれかを変更する。これにより、レーザ素子３０ａから出射する測定光３０Ｌの波長が変化する。レーザ駆動部３０ｂの動作により、波長が制御される。
【００１２】
モニタ部６０は、セル部２０に入射する測定光３０Ｌの波長の変化と、セル部２０に入射する測定光３０Ｌの強度と、を検出する。モニタ部６０は、測定光３０Ｌの波長の変化に応じた波長シフト信号Ｓ１と、測定光３０Ｌの強度に応じた強度信号Ｓ２と、を出力する。
【００１３】
一方、検出部４０は、セル部２０から出射した測定光３０Ｌを検出する。検出部４０には、例えばサーモパイルまたは半導体素子（例えばＭＣＴ（ＨｇＣｄＴｅ））などが用いられる。実施形態において、検出部４０は任意である。
【００１４】
演算部４５は、検出部４０で検出された測定光３０Ｌの検出結果に基づいて、試料５０中に含まれる対象物質５０ａの濃度を算出する。このとき、本実施形態においては、モニタ部６０から出力される強度信号Ｓ２に基づいて、測定光３０Ｌの検出結果から求められた結果を補正して、濃度を算出する。
【００１５】
例えば、光源部３０から出射される測定光３０Ｌの強度が変化する場合がある。このとき、その強度の変化をモニタ部６０で観測し、観測結果である強度信号Ｓ２が演算部４５に供給される。演算部４５では、検出部４０で検出された測定光３０Ｌの検出結果と、強度信号Ｓ２と、に基づいて、試料５０中に含まれる対象物質５０ａの濃度を算出する。これにより、測定光３０Ｌの強度が変化した場合においても、その変化に応じた補正が行われ、精度の高い測定結果が得られる。
【００１６】
さらに、本実施形態においては、光源部３０は、モニタ部６０から出力される上記の波長シフト信号Ｓ１に基づいて、光源部３０から出射される測定光３０Ｌの波長を制御する。例えば、光源部３０のレーザ駆動部３０ｂが、波長シフト信号Ｓ１に基づいて、レーザ素子３０ａに流れる電流、及び、レーザ素子３０ａの温度の少なくともいずれかを変更する。これにより、波長シフト信号Ｓ１に応じて、波長が変更される。すなわち、光源部３０に、モニタ部６０での観測結果がフィードバックされる。これにより、光源部３０から出射する測定光３０Ｌの波長が、所望の波長に正確に制御できる。
【００１７】
分析装置においては、種々の対象物質５０ａを分析する。対象物質５０ａの種類によって、吸収が大きくなる波長（例えばピーク波長）が異なる。目的とする対象物質５０ａに合わせて、測定光３０Ｌの波長を設定する。または、波長をスイープする。これにより、種々の対象物質５０ａの濃度を高い精度で測定できる。ここで、波長を変化させることに起因して、変化させた後の波長が目的とする波長からずれる場合がある。本実施形態においては、このずれをモニタ部６０で観測し、光源部３０にフィードバックすることで、このずれが抑制できる。
【００１８】
本実施形態においては、測定光３０Ｌの強度の変動を観測し、その結果に応じた補正を行い、それと同時に、波長のずれをフィードバックして安定した波長を得る。これにより、従来にない高い精度の分析が可能になる。さらに、安定した分析が可能になる。
【００１９】
この例では、モニタ部６０は、第１光学素子６５と、第２光学素子６６と、第１受光素子６１と、を含む。
【００２０】
第１光学素子６５は、光源部３０とセル部２０との間の、測定光３０Ｌの光路上に設けられる。第１光学素子６５は、測定光３０Ｌの一部の第１部分光Ｌｐ１（分岐光）を取り出す。第１光学素子６５は、例えばビームスプリッタである。
【００２１】
第２光学素子６６は、第１光学素子６５で取り出された第１部分光Ｌｐ１の進行方向を、第１部分光Ｌｐ１の波長に応じて変更する。第２光学素子６６は、例えば、分光素子である。第２光学素子６６として、例えば回折格子素子などを用いることができる。第２光学素子６６として、プリズムなどを用いても良い。第２光学素子６６で反射した光において、波長に応じて、反射の角度が異なる。実施形態において、第２光学素子６６として、透過する光の角度が波長に応じて異なる、透過型の素子を用いても良い。
【００２２】
第１受光素子６１は、進行方向が変化した第１部分光Ｌｐ１を受光する。第１受光素子６１により、測定光３０Ｌの波長のずれが検出される。
【００２３】
この例では、第１受光素子６１は、第１受光領域６１ａと、第２受光領域６１ｂと、を含む。セル部２０に入射する測定光３０Ｌの波長の変化に応じて、第１部分光Ｌｐ１の方向が変化する。これにより、第１部分光Ｌｐ１が第１受光素子６１の受光領域に入射する位置が変化する。波長の変化により、第１受光領域６１ａに入射する第１部分光Ｌｐ１の量が変化する。波長の変化により、第２受光領域６１ｂに入射する第１部分光Ｌｐ１の量が変化する。
【００２４】
モニタ部６０は、第１受光領域６１ａに入射する第１部分光Ｌｐ１の量、及び、第２受光領域６１ｂに入射する第１部分光Ｌｐ１の量との差に基づいて、波長シフト信号Ｓ１を生成する。
【００２５】
この波長シフト信号Ｓ１が、レーザ駆動部３０ｂに供給され、レーザ駆動部３０ｂにより、レーザ素子３０ａから出射される測定光３０Ｌが制御される。
【００２６】
この例では、モニタ部６０に、第１アンプ６８ａが設けられる。第１アンプ６８ａは、差動アンプである。第１アンプ６８ａの第１入力部ｐ１には、第１受光領域６１ａに入射する第１部分光Ｌｐ１の量に応じた第１信号ｓｇ１が入力される。第１アンプ６８ａの第２入力部ｐ２には、第２受光領域６１ｂに入射する第１部分光Ｌｐ１の量に応じた第２信号ｓｇ２が入力される。第１アンプ６８ａは、第１信号ｓｇ１と第２信号ｓｇ２との差に応じた信号を、波長シフト信号Ｓ１として出力する。
【００２７】
一方、モニタ部６０は、第１受光領域６１ａに入射する第１部分光Ｌｐ１の量、及び、第２受光領域６１ｂに入射する第１部分光Ｌｐ１の量の和に基づいて、強度信号Ｓ２を生成する。
【００２８】
この例では、モニタ部６０に、第２アンプ６８ｂが設けられる。第２アンプ６８ｂの入力部ｐ３に、第１受光領域６１ａに入射する第１部分光Ｌｐ１の量に応じた第１信号ｓｇ１と、第２受光領域６１ｂに入射する第１部分光Ｌｐ１の量に応じた第２信号ｓｇ２と、が入力される。第２アンプ６８ｂは、第１信号ｓｇ１と第２信号ｓｇ２との和に応じた信号を、強度信号Ｓ２として出力する。
【００２９】
この強度信号Ｓ２が演算部４５に供給される。演算部４５では、例えば、測定光３０Ｌと、第１部分光Ｌｐ１（分岐光）と、の比率により、測定光３０Ｌの強度の値を補正する（ステップＳＰ１）。すなわち、換算値を得る。そして、演算部４５では、この換算値と、検出部４０で得られた測定光３０Ｌの強度（実測値）と、を用いて、セル部２０における吸収の程度から対象物質５０ａの濃度を算出する（ステップＳＰ２）。これにより、検出結果が、測定光３０Ｌの強度の変化に応じて補正される。
【００３０】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の分析装置の一部を例示する模式図である。  
これらの図は、本実施形態に係る別の分析装置１１１における、モニタ部６０を例示している。他の要素は分析装置１１０と同様なので説明を省略する。  
図２（ａ）は、モニタ部６０の第１光学素子６５、第２光学素子６６及び第１受光素子６１を例示している。この例では、第１受光素子６１は、第３受光領域（中間受光領域６１ｃ）をさらに含む。中間受光領域６１ｃは、第１受光領域６１ａと第２受光領域６１ｂとの間に設けられる。
【００３１】
図２（ｂ）は、測定光３０Ｌの中心波長が所定の波長であるときの状態を例示している。例えば、対象物質５０ａが１２Ｃを含む二酸化炭素（１２ＣＯ２）である。測定光３０Ｌの中心波長は、１２ＣＯ２の吸収ピークの波長に設定される。図２（ｃ）は、測定光３０Ｌの中心波長が別の波長であるときの状態を例示している。例えば、対象物質５０ａが１３Ｃを含む二酸化炭素（１３ＣＯ２）である。測定光３０Ｌの中心波長は、１３ＣＯ２の吸収ピークの波長に設定される。
【００３２】
モニタ部６０は、例えば、「中間受光領域６１ｃに入射する第１部分光Ｌｐ１の量、及び、第２受光領域６２ｂに入射する第１部分光Ｌｐ１の量の合計」と、第１受光領域６１ａに入射する第１部分光Ｌｐ１の量と、の差に基づいて、波長シフト信号Ｓ１を生成する。
【００３３】
または、モニタ部６０は、例えば、「中間受光領域６１ｃに入射する第１部分光Ｌｐ１の量、及び、第１受光領域６２ａに入射する第１部分光Ｌｐ１の量の合計」と、第２受光領域６１ｂに入射する第１部分光Ｌｐ１の量と、の差に基づいて、波長シフト信号Ｓ１を生成する。
【００３４】
そして、モニタ部６０は、第１受光領域６１ｃに入射する第１部分光Ｌｐ１の量、第２受光領域６１ｂに入射する第１部分光Ｌｐ１の量、及び、中間受光領域６１ｃに入射する第１部分光Ｌｐ１の量の和に基づいて、強度信号Ｓ２を生成する。
【００３５】
本実施形態においては、複数の波長のそれぞれに、精度よく、測定光３０Ｌの波長を調整できる。試料５０に含まれる複数の物質を検出する際に、それぞれの物質に応じて吸収率が高くなる波長を用いることが好ましい。この場合において、測定光３０Ｌの波長の小さなずれが、測定結果に大きく影響する場合がある。このような場合に、本実施形態を適用することで、高い精度の検出が可能となる。
【００３６】
上記の例においては、光源部３０として、分布帰還型量子カスケードレーザを用いて、波長シフト信号Ｓ１に基づいて、レーザ素子３０ａに流れる電流、及び、レーザ素子３０ａの温度の少なくともいずれかを変更することにより、光源部３０から出射する測定光３０Ｌの波長を制御する。実施形態において、例えば、外部共振器（ＥＣ）型量子カスケードレーザ（ＱＣＬ）を用いて、共振器長の変更により波長を制御しても良い。
【００３７】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係る分析装置の一部を例示する模式図である。  
本実施形態に係る分析装置も、セル部２０、光源部３０、モニタ部６０、検出部４０及び演算部４５を含む。セル部２０、光源部３０、検出部４０及び演算部４５については、分析装置１１０と同様とすることができるので説明を省略する。以下では、モニタ部６０について説明する。
【００３８】
図３に示すように、分析装置１２０においては、モニタ部６０は、第１光学素子６５、第２光学素子６６及び第１受光素子６１に加えて、第３光学素子６５ｂと、第４光学素子６６ｂと、第２受光素子６２と、を含む。
【００３９】
第３光学素子６５ｂは、光源部３０からセル部２０に入射する測定光３０Ｌの光路上に設けられる。第３光学素子６５ｂは、測定光３０Ｌの別の一部の光（第２部分光Ｌｐ２）を取り出す。第３光学素子６５ｂは、例えば、第２のビームスプリッタである。第３光学素子６５ｂで取り出される第２部分光Ｌｐ２の波長は、第１光学素子６５で取り出される第１部分光Ｌｐ１の波長とは異なる。
【００４０】
第４光学素子６６ｂは、第３光学素子６５ｂで取り出された第２部分光Ｌｐ２の進行方向を、第２部分光Ｌｐ２の波長に応じて変更する。第４光学素子６６ｂは、第２の分光素子である。第４光学素子６６ｂにも回折格子またはプリズムなどが用いられる。
【００４１】
第２受光素子６２は、進行方向が変化した第２部分光Ｌｐ２を受光する。第２受光素子６２により、測定光３０Ｌの波長のずれが検出される。
【００４２】
例えば、第２受光素子６２は、第３受光領域６２ａと、第４受光領域６２ｂと、を含む。セル部２０に入射する測定光３０Ｌの波長の変化に応じて、第３受光領域６２ａに入射する第２部分光Ｌｐ２の量、及び、第４受光領域６２ｂに入射する第２部分光Ｌｐ２の量が変化する。
【００４３】
モニタ部６０は、第３受光領域６２ａに入射する第２部分光Ｌｐ２の量、及び、第４受光領域６２ａに入射する第２部分光Ｌｐ２の量との差に基づいて、波長シフト信号Ｓ１を生成する。
【００４４】
モニタ部６０は、第３受光領域６２ａに入射する第２部分光Ｌｐ２の量、及び、第４受光領域６２ｂに入射する第２部分光Ｌｐ２の量の和に基づいて、強度信号Ｓ２を生成する。
【００４５】
これにより、互いに波長が異なる第１部分光Ｌｐ１と第２部分光Ｌｐ２との両方において、波長のずれが観測され、その結果が光源部３０にフィードバックされる。そして、互いに波長が異なる第１部分光Ｌｐ１と第２部分光Ｌｐ２との両方において、測定光３０Ｌの強度が観測され、演算部４５において、補正された濃度が得られる。
【００４６】
本実施形態によれば、複数の波長の測定光３０Ｌを用いて複数の物質の濃度を検出する際に、高精度の結果を得ることができる。
【００４７】
（第３の実施形態）  
図４は、第３の実施形態に係る分析装置の一部を例示する模式図である。  
本実施形態に係る分析装置も、セル部２０、光源部３０、モニタ部６０、検出部４０及び演算部４５を含む。セル部２０、光源部３０、検出部４０及び演算部４５については、分析装置１１０と同様とすることができるので説明を省略する。以下では、モニタ部６０について説明する。
【００４８】
図４に示すように、本実施形態に係る分析装置１３０においては、第１受光素子６１は、線状に並ぶ複数の検知素子６１ｓを含む。第１受光素子６１は、例えば、ラインセンサである。第１受光素子６１として、複数の検知素子６１ｓが２次元状に並ぶエリアセンサを用いても良い。
【００４９】
セル部２０に入射する測定光３０Ｌの波長の変化に応じて、複数の検知素子６１ｓの少なくとも一部のそれぞれに入射する、第１部分光Ｌｐ１の量が変化する。分析装置１３０においても、高精度の検出が可能になる。
【００５０】
（第４の実施形態）  
図５は、第４の実施形態に係る分析装置の一部を例示する模式図である。  
本実施形態に係る分析装置も、セル部２０、光源部３０、モニタ部６０、検出部４０及び演算部４５を含む。セル部２０、光源部３０、検出部４０及び演算部４５については、分析装置１１０と同様とすることができるので説明を省略する。以下では、モニタ部６０について説明する。
【００５１】
図５に示すように、分析装置１４０においては、モニタ部６０は、第１光学素子６５と、第２光学素子６６と、第１受光素子６１と、を含む。第１光学素子６５は、光源部３０とセル部２０との間の、測定光３０Ｌの光路上に設けられる。第１光学素子６５は、測定光３０Ｌの一部の第１部分光Ｌｐ１を取り出す。第２光学素子６６は、第１光学素子６５で取り出された第１部分光Ｌｐ１の進行方向を変更する。第１受光素子６１は、第２光学素子６６で進行方向が変化した第１部分光Ｌｐ１を受光する。
【００５２】
第２光学素子６６に入射する第１部分光Ｌｐ１に対する第２光学素子６６の角度、及び、第１受光素子６１の位置と、の少なくともいずれかは変化可能である。
【００５３】
この例では、第２光学素子６６の角度は、第１部分光Ｌｐ１の入射点を中心に変化可能である。第２光学素子６６の角度は、対象とする光の波長に応じた入射角度に設定される。第１受光素子６１は、第２光学素子６６の角度の変化に応じて、回転移動する。第１受光素子６１は、第２光学素子６６の角度の変化に応じて、第１部分光Ｌｐ１の入射点を中心に、回転移動可能である。第１受光素子６１の位置は、第２受光素子６６で反射された光が投射される位置に設定される。
【００５４】
第２光学素子６６は、例えば、分光素子である。第２光学素子６６として、例えば回折格子素子などを用いることができる。第２光学素子６６として、プリズムなどを用いても良い。例えば、第２光学素子６６で反射した光において、波長に応じて、反射の角度が異なる。第２光学素子６６として、透過する光の角度が波長に応じて異なる、透過型の素子を用いても良い。
【００５５】
図５に示した例では、波長に応じて、第２光学素子６６の角度と、第１受光素子６１の位置と、の両方を変化させる。実施形態において、対象とする波長の光が第１受光素子６１に投射されるように、どちらか一方を変化させても良い。
【００５６】
モニタ部６０において、セル部２０に入射する測定光３０Ｌの波長の変化と、セル部２０に入射する測定光３０Ｌの強度と、が検出できる。波長の変化に応じた波長シフト信号Ｓ１と、強度信号Ｓ２と、が出力される。
【００５７】
上記の実施形態に係る分析装置は、任意のガス物質の分析に適用できる。  
分析装置が分析する試料５０は、例えば、産業用の排気ガスを含む。例えば、半導体装置の製造工程の処理（例えばエッチング処理）などに用いられるガスが排気ガスとなる。このような排気ガスから危険物質を除外する除害装置（ガス処理部）がある。除害装置で危険物質が除外された後の排気ガスが、試料５０に含まれる。
【００５８】
この場合、試料５０に含まれる対象物質５０ａは、例えば、フッ化物である。対象物質５０ａは、例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ｃ−Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＮＦ３及びＳＦ６の少なくともいずれかを含む。このような物質は、温暖化ガスである。このようなガスの分析に、実施形態を適用することができる。
【００５９】
分析装置は、呼気診断に用いても良い。この場合、試料５０には、ヒトなどの動物の呼気が含まれる。このときの対象物質５０ａは、例えば、以下である。  
物質は、例えば、二酸化炭素同位体である。この場合、例えば、ピロリ菌に関する情報が得られる。物質は、例えば、メタンである。この場合、例えば、腸内嫌気性菌に関する情報が得られる。物質は、例えば、エタノールである。この場合、例えば、飲酒に関する情報が得られる。物質は、例えば、アセトアルデヒドである。この場合、例えば、飲酒代謝産物及び肺がんに関する情報が得られる。物質は、例えば、アセトンである。この場合、例えば、糖尿病に関する情報が得られる。物質は、例えば、一酸化窒素である。この場合、例えば、ぜんそくに関する情報が得られる。物質は、例えば、アンモニアである。この場合、例えば、肝炎に関する情報が得られる。物質は、例えば、ノナナールである。この場合、例えば、肺がんに関する情報が得られる。
【００６０】
実施形態によれば、高精度の分析装置が提供できる。
【００６１】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、分析装置に含まれるセル部、光源部、モニタ部、検出部、演算部、レーザ素子、レーザ駆動部、光学素子及び受光素子などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【００６２】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００６３】
本発明の実施の形態として上述した分析装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての分析装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００６４】
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００６５】
例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【００６６】
また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
２０…セル部、  ３０…光源部、  ３０Ｌ…測定光、  ４０…検出部、  ４５…演算部、  ５０…試料、  ５０ａ…対象物質、  ６０…モニタ部、  ６１…第１受光素子、  ６１ａ、６１ｂ…第１、第２受光領域、  ６１ｃ…中間受光領域（第３受光領域）、  ６１ｓ…検知素子、  ６２…第２受光素子、  ６２ａ、６２ｂ…第３、第４受光領域、  ６５…第１光学素子、  ６５ｂ…第３光学素子、  ６６…第２光学素子、  ６６ｂ…第４光学素子、  ６８ａ、６８ｂ…第１、第２アンプ、  １１０、１１１、１２０、１３０、１４０…分析装置、  Ｌｐ１、Ｌｐ２…第１、第２部分光、  Ｓ１…波長シフト信号、  Ｓ２…強度信号、  ＳＰ１、ＳＰ２…第１、第２ステップ、  ｐ１、ｐ２…第１、第２入力部、  ｐ３…入力部、  ｓｇ１、ｓｇ２…第１、第２信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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