発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

この種のレーザ式ガス分析計は、例えばゴミ焼却場等の煙道に設置されることが多い。この煙道内には測定対象ガス以外に煤塵（ダスト）や水が存在する。ダストによる光量減衰の影響は、特許文献２に記載された従来技術によって補正することが可能であり、仮に煙道内にダストが存在しても、ガス濃度を正確に測定することができる。 しかしながら、近年、ゴミ焼却等の分野においては最適なプロセス制御の実現を狙って、排ガス処理プロセス内のＳＯ_２，ＮＯ，ＮＯ_２等のガス濃度をきめ細かく測定したいというニーズが増加している。
これらのガスは、中赤外領域に光吸収スペクトルが存在する。例えば、図２３はＳＯ_２の光吸収スペクトルであり、このような光吸収スペクトルを検出するためには、レーザ光源として、量子カスケードレーザ等の中赤外領域の波長のレーザ光を出射するものを用いることが好ましい。 しかし、この中赤外領域には、測定対象ガスであるＳＯ_２の光吸収スペクトル以外に、水の光吸収スペクトルが多数存在している。図２４は、水の光吸収スペクトルを示しており、この光吸収スペクトルを外してＳＯ_２濃度を測定することは非常に困難である。
すなわち、測定対象空間の水分濃度が高い場合、レーザ光源としての量子カスケードレーザから出射されるレーザ光は測定対象ガス以外に水の影響を受けるため、著しく減衰してしまう。 例えば、ＳＯ_２の光吸収スペクトル波長（約７．２μｍ）を検出する条件において、水による吸収の影響を実験的に調べた場合の受光信号（言い換えれば受光光量）のレベルを図２５に示す。
受光光量の減衰がダストによる影響だけであれば、特許文献２に記載された方法により補正が可能であるが、図２５によれば、水分濃度（体積濃度）が高くなるにつれて受光光量が減衰することがわかる。このため、従来のレーザ式ガス分析計では、測定対象空間に水分が存在すると測定対象ガスの測定値が減衰してしまい、ガス濃度を正確に測定できないという問題があった。 また、ガス濃度測定方法は、特許文献１にも記載のように、吸収スペクトルのピーク付近をその発振波長付近で発光するレーザ素子などによってスキャンし、光量のわずかな変化を捉える方法である。例えば、図２６に示すようなスペクトルを持つＨＣｌガスは、使用する近赤外レーザ素子が走査できる波長範囲に、測定対象ガス成分の吸収を受けない波長の光を含むことが可能である。そのため、測定対象ガス成分の吸収を受けない波長の光を利用して受光光量補正を用いた正確なガス濃度測定が可能である。 ところが、図２７に示すようなスペクトルを持つＳＯ_２ガスは、使用する中赤外レーザ素子の発光可能な波長範囲に測定対象ガス成分の吸収を受けないような波長の光が含まれていない。そのため、測定対象ガスによってＤＣ的な吸収が発生する。ダストによる光量減少はＤＣ的であり、ＳＯ_２のようなガスを中赤外光で測定する場合は、測定対象ガスによる吸収なのか、ダストによる光量減衰なのかを判定し、受光光量補正を行い正確なガス濃度測定を行うことが困難である。 そこで本発明の解決課題は、高濃度の水分やダストが存在する測定環境であっても測定対象ガスの濃度を高精度に測定可能としたレーザ式ガス分析計を提供することにある。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明によれば、高濃度の水分やダストが存在する環境において、中赤外レーザ発光部を用いてＳＯ_２等のガス濃度を測定する場合にも、測定対象空間に存在する水分の影響を除去して測定に必要なレーザ光量を確保することができ、目的とするガス濃度を高精度に測定することができる。