特開 2024-85532 ガス分析装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024085532

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】ガス分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/3504 20140101AFI20240620BHJP

   G01N 21/03 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

G01N21/3504

G01N21/03 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022200092

(22)【出願日】2022-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】000127961

【氏名又は名称】株式会社堀場エステック

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(74)【代理人】

【識別番号】100227673

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 光起

(72)【発明者】

【氏名】中山 将人

(72)【発明者】

【氏名】赤松 武

【テーマコード（参考）】

2G057

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G057AA01

2G057AB06

2G057AC03

2G057BA05

2G057BD03

2G057DA03

2G057DA11

2G057DB05

2G059AA01

2G059BB01

2G059DD12

2G059EE01

2G059GG01

2G059GG06

2G059GG08

2G059HH01

2G059JJ11

2G059JJ14

2G059KK01

2G059LL01

2G059LL03

(57)【要約】

【課題】多重反射セルを用いたガス分析装置を小型化する。
【解決手段】ガスが導入される多重反射セル２と、多重反射セル２の光学窓２Ｗからセル内部にレーザ光Ｌ１を照射する光源モジュール３と、光学窓２Ｗからセル外部に出たレーザ光Ｌ１を検出する検出器モジュール４と、多重反射セル２に光源モジュール３及び検出器モジュール４を取り付けるための取り付けブロック５とを備え、光源モジュール３は、レーザ発振子３１と、レーザ発振子３１からのレーザ光Ｌ１を光学窓２Ｗに向かって集光する集光レンズ３２と、レーザ発振子３１に対する集光レンズ３２の位置を調整するレンズ位置調整機構３３とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスが導入される多重反射セルと、
前記多重反射セルの光学窓からセル内部にレーザ光を照射する光源モジュールと、
前記光学窓からセル外部に出たレーザ光を検出する検出器モジュールと、
前記多重反射セルに前記光源モジュール及び前記検出器モジュールを位置決めして取り付けるための取付ブロックとを備え、
前記光源モジュールは、
レーザ発振子と、
前記レーザ発振子からのレーザ光を前記光学窓に向かって集光する集光レンズと、
前記レーザ発振子に対する前記集光レンズの位置を調整するレンズ位置調整機構とを備える、ガス分析装置。

【請求項2】

前記光源モジュールは、前記集光レンズにより集光されたレーザ光を、他の光学素子を介することなく前記光学窓に入射させる、請求項１に記載のガス分析装置。

【請求項3】

前記光源モジュールと前記取付ブロックとの間に介在して設けられ、前記取付ブロックに対する前記光源モジュールの位置を調整することにより、前記光学窓に対する前記レーザ光の光路を調整する光路調整機構をさらに備える、請求項１又は２に記載のガス分析装置。

【請求項4】

前記レーザ発振子及び前記集光レンズの間には、他の光学素子が設けられていない、請求項１乃至３の何れか一項に記載のガス分析装置。

【請求項5】

前記取付ブロックは、前記光源モジュールが取り付けられる光源取付面と、前記検出器モジュールが取り付けられる検出器取付面と、前記多重反射セルが取り付けられるセル取付面とを有し、
前記光源取付面及び前記検出器取付面は、前記セル取付面に対してそれぞれ傾斜して形成されている、請求項１乃至４の何れか一項に記載のガス分析装置。

【請求項6】

前記取付ブロックは、単一のブロックから形成されている、請求項５に記載のガス分析装置。

【請求項7】

前記光源取付面と前記検出器取付面との間には段差が形成されている、請求項５又は６に記載のガス分析装置。

【請求項8】

前記多重反射セルは、断熱ブロックを介して前記取付ブロックに取り付けられる、請求項１乃至７の何れか一項に記載のガス分析装置。

【請求項9】

前記光源モジュール及び前記検出器モジュールにケーブル接続された信号処理部をさらに備える、請求項１乃至８の何れか一項に記載のガス分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス分析装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、多重反射セルを用いたガス分析装置としては、特許文献１に示すように、レーザ発振子及びコリメートレンズを有するレーザ光源からのレーザ光を平面ミラーで反射させるとともに凹面ミラーで集光させることでレーザ光の光路と光の広がりを調整したのちに、例えばヘリオットセルのような多重反射セルに入射させる構成のものが考えられている。

【0003】

一方で、半導体製造プロセスに用いられるガス分析装置では、装置の設置スペースが限られていることが多く、ガス分析装置の小型化が要求されている。

【0004】

しかしながら、上述したガス分析装置では、レーザ発振子及びコリメートレンズを有するレーザ光源と多重反射セルとの間に反射ミラーや凹面ミラーが配置される構成のため、小型化の要求を満たすことが難しいという課題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－７４５２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、本発明は、上述したような問題に鑑みてなされたものであり、多重反射セルを用いたガス分析装置を小型化することをその主たる課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

すなわち、本発明に係るガス分析装置は、ガスが導入される多重反射セルと、前記多重反射セルの光学窓からセル内部にレーザ光を照射する光源モジュールと、前記光学窓からセル外部に出たレーザ光を検出する検出器モジュールと、前記多重反射セルに前記光源モジュール及び前記検出器モジュールを位置決めして取り付けるための取付ブロックとを備え、前記光源モジュールは、レーザ発振子と、前記レーザ発振子からのレーザ光を前記光学窓に向かって集光する集光レンズと、前記レーザ発振子に対する前記集光レンズの位置を調整するレンズ位置調整機構とを備えることを特徴とする。

【0008】

このようなガス分析装置であれば、取付ブロックにより多重反射セルに対して光源モジュール及び検出器モジュールが位置決めして取り付けられるので、それらを一体的な構造にすることができるとともに、反射ミラーや凹面ミラーなどのミラー光学系を光源モジュール及び多重反射セルの間に設けない設計とすることが容易となる。その結果、多重反射セルを用いたガス分析装置を小型化することができる。
また、光源モジュールが、レーザ発振子からのレーザ光を光学窓に向かって集光する集光レンズを有しているので、光学窓又は多重反射セル内部の反射ミラーに形成する光通過孔を小さくすることができる。これにより、多重反射セル内の反射回数を増やすことができ、ガス分析装置を大きくすることなく、高精度な測定が可能となる。
ここで、光源モジュールがレーザ発振子に対する集光レンズの位置を調整するレンズ位置調整機構を有しているので、取付ブロックに光源モジュールを取り付ける構成において、多重反射セル内部の反射ミラーに対してレーザ発振子を精度良く集光することができ、これによって、高精度な測定が可能となる。
その他、本発明では、集光レンズによりレーザ発振子からのレーザ光を平行光にすることなく集光することで、レンズの数を削減している。

【0009】

前記光源モジュールは、前記集光レンズにより集光されたレーザ光を、他の光学素子を介することなく前記光学窓に入射させることが望ましい。ここで、他の光学素子には、多重反射セルに形成されるレーザ光が透過する光学窓は含まない。
この構成であれば、多重反射セルにレーザ光が入射されるまでの光路において光学素子の数を削減することができる。

【0010】

前記レーザ発振子及び前記集光レンズの間には、他の光学素子が設けられていないことが望ましい。
この構成であれば、よりシンプルな構造にすることができ、ガス分析装置の小型化に寄与することができる。

【0011】

取付ブロックに光源モジュール、検出器モジュール及び多重反射セルを取り付けた後に、多重反射セルの光学窓に対するレーザ光の光路を微調整して高精度な測定を可能にするためには、本発明に係るガス分析装置は、前記光源モジュールと前記取付ブロックとの間に介在して設けられ、前記取付ブロックに対する前記光源モジュールの位置を調整することにより、前記光学窓に対する前記レーザ光の光路を調整する光路調整機構をさらに備えることが望ましい。

【0012】

部品点数を削減するための取付ブロックの具体的な実施の態様としては、前記取付ブロックは、前記光源モジュールが取り付けられる光源取付面と、前記検出器モジュールが取り付けられる検出器取付面と、前記多重反射セルが取り付けられるセル取付面とを有し、前記光源取付面及び前記検出器取付面は、前記セル取付面に対してそれぞれ傾斜して形成されていることが望ましい。
この構成であれば、光源モジュールからのレーザ光を多重反射セルの光学窓に直接入射させ、また、多重反射セルの光学窓から出たレーザ光を検出器モジュールにより直接検出することができる。

【0013】

取付ブロックの具体的な実施の態様としては、前記取付ブロックは、単一のブロックから形成されていることが望ましい。
この構成であれば、光源取付面、検出器取付面及びセル取付面それぞれに光源モジュール、検出器モジュール及び多重反射セルを取り付けるだけで、それらの位置決めを行うことができるようになる。

【0014】

光源モジュール及び検出器モジュールをできるだけ密集させて小型化させるとともに、各モジュール同士や固定用のねじ穴同士の干渉を防ぐためには、前記光源取付面と前記検出器取付面との間には段差が形成されていることが望ましい。

【0015】

多重反射セルに導入されるガスが高温の場合には、多重反射セルからの熱が光源モジュール又は検出器モジュールに伝わり測定誤差の原因となる。この問題を好適に解決するためには、前記多重反射セルは、断熱ブロックを介して前記取付ブロックに取り付けられることが望ましい。

【0016】

ガス分析装置の更なる小型化を可能にし、例えば半導体製造装置への組み込みを容易にするためには、本発明に係るガス分析装置は、前記光源モジュール及び前記検出器モジュールにケーブル接続された信号処理部をさらに備えることが望ましい。

【発明の効果】

【0017】

以上に述べた本発明によれば、多重反射セルを用いたガス分析装置を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係るガス分析装置の構成を模式的に示す図である。

【図2】同実施形態に係る光源モジュール、検出器モジュール及び取付ブロックの構成を模式的に示す拡大断面図である。

【図3】同実施形態に係る光源モジュール、検出器モジュール及び取付ブロックの構成を模式的に示す分離した状態の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本発明の一実施形態に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。なお、以下に示すいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。

【0020】

＜装置構成＞
本実施形態のガス分析装置１００は、例えば半導体製造装置に組み込まれることにより半導体製造プロセスに用いられるものであって、例えば半導体処理チャンバに供給されるプロセスガス又は当該チャンバから排出される排出ガス等の成分濃度を分析するものである。

【0021】

具体的にガス分析装置１００は、図１に示すように、ガスが導入される多重反射セル２と、多重反射セル２の光学窓２Ｗからセル２内部にレーザ光Ｌ１を照射する光源モジュール３と、光学窓２Ｗからセル２外部に出たレーザ光Ｌ１を検出する検出器モジュール４と、多重反射セル２に各モジュール３、４を位置決めして取り付けるための取付ブロック５とを備えている。

【0022】

＜多重反射セル２＞
多重反射セル２は、ガスを導入する導入ポートＰ１及びガスを導出する導出ポートＰ２を有する所謂フローセルであり、内部に一対の反射ミラーＭ１、Ｍ２がそれらの反射面が互いに対向して配置されている。本実施形態の多重反射セル２は、所謂ヘリオットセルと呼ばれるものであるが、ホワイトセル等のその他の多重反射方式のセルであっても良い。また、多重反射セル２は扁平形状をなすものであり、その扁平形状の内部空間に横長形状の反射ミラーＭ１、Ｍ２が配置されている。

【0023】

さらに、図２及び図３に示すように、多重反射セル２の一端面には１つの光学窓２Ｗが形成されており、当該光学窓２Ｗを介してレーザ光Ｌ１が導入され、又は、導出される。なお、本実施形態の多重反射セル２は、概略直方体形状であり、その長手方向一端面に光学窓２Ｗが形成されている。そして、レーザ光が入射される側の反射ミラーＭ１には、一対の反射ミラーＭ１、Ｍ２の間にレーザ光Ｌ１を導入する、又は、一対の反射ミラーＭ１、Ｍ２の間からレーザ光Ｌ１を導出するための１つの光通過孔Ｍｘが形成されている。この光通過孔Ｍｘは、光学窓２Ｗに対向して形成されている。ここで、光学窓２Ｗが形成されている面に対してレーザ光Ｌ１が斜めに入射するとともに、レーザ光Ｌ２が出射するように構成されており、光通過孔Ｍｘは、光学窓２Ｗを介して一対の反射ミラーＭ１、Ｍ２の間に斜めにレーザ光Ｌ１が入射し、一対の反射ミラーＭ１、Ｍ２の間から光学窓２Ｗを介して斜めに出射するように構成されている。

【0024】

＜光源モジュール３＞
光源モジュール３は、図２及び図３に示すように、レーザ発振子３１と、レーザ発振子３１からのレーザ光を光学窓２Ｗに向かって集光する集光レンズ３２と、レーザ発振子３１に対する集光レンズ３２の位置を調整するレンズ位置調整機構３３とを備えている。なお、光源モジュール３は、レーザ発振子３１及び集光レンズ３２等を筐体又はブロック等によりユニット化して一体的な構造体として取り扱うことができる構成のものである。また、光源モジュール３において、レーザ発振子３１及び集光レンズ３２の間には、他の光学素子が設けられていない。また、光源モジュール３には、取付ブロック５の取り付け面５ｂに取り付けるための面があり、その面に開口部が形成されている。レーザ光Ｌ１はその面に対して垂直に出射される。

【0025】

レーザ発振子３１は、半導体レーザの一種である量子カスケードレーザ素子（ＱＣＬ：Quantum Cascade Laser）であり、中赤外（４～１２μｍ）のレーザ光を発振するものである。なお、レーザ発振子３１としては、インターバンドカスケードレーザ素子（ＩＣＬ：Interband Cascade Laser）などのその他の半導体レーザ素子を用いても良い。このレーザ発振子３１は、光源モジュール３の一部を構成する光源固定ブロック３４に固定されている。

【0026】

集光レンズ３２は、レーザ発振子３１の光射出側前方に設けられて、レーザ発振子３１からのレーザ光Ｌ１を集光するものである。この集光レンズ３２は、光源モジュール３の一部を構成するレンズ固定ブロック３５に固定されている。このレンズ固定ブロック３５は、光源固定ブロック３４に対して前後方向に移動可能に設けられている。なお、本実施形態の集光レンズ３２は、コリメートレンズを用いて構成されている。このコリメートレンズの前後位置及び／又は姿勢（あおり）を調整することにより、レーザ発振子３１に対してコリメートレンズの焦点位置を調整することで、レーザ発振子３１からのレーザ光Ｌ１を集光することができる。

【0027】

レンズ位置調整機構３３は、レーザ発振子３１に対する集光レンズ３２の前後位置及び／又は姿勢（あおり）を調整するものであり、光源固定ブロック３４とレンズ固定ブロック３５との間に介在して設けられている。

【0028】

具体的にレンズ位置調整機構３３は、光源固定ブロック３４又はレンズ固定ブロック３５の一方に設けられた位置調整用の当接部３３１と、光源固定ブロック３４又はレンズ固定ブロック３５の他方に設けられ、当接部３３１に接触して、レーザ発振子３１に対する集光レンズ３２の前後位置及び／又は姿勢（あおり）を調整する調整ネジ３３２とを有している。本実施形態では、光源固定ブロック３４に位置調整用の当接部３３１が設けられ、レンズ固定ブロック３５に調整ネジ３３２が設けられている。なお、調整ネジ３２２は、複数（例えば２本）の押しネジと、複数（例えば２本）の引きネジとの押し引きによって、レーザ発振子３１に対する集光レンズ３２の前後位置及び／又は姿勢（あおり）を調整する。この調整ネジ３３２を締め付けたり緩めたりすることで、レンズ固定ブロック３５に対する前後位置及び／又は姿勢（あおり）を調整することにより、光源固定ブロック３４とレンズ固定ブロック３５との相対位置が調整され、その結果、レーザ発振子３１に対する集光レンズ３２の前後位置及び／又は姿勢（あおり）が調整される。なお、本実施形態では、調整後のレンズ固定ブロック３５を光源固定ブロック３４に固定するための固定ネジ３３３が設けられている。この固定ネジ３３３は、レンズ固定ブロック３５を光源固定ブロック３４に固定するだけでなく、その締め付け具合によって、レーザ発振子３１からのレーザ光Ｌ１に直交する平面方向の調整をすることができる。

【0029】

＜検出器モジュール４＞
検出器モジュール４は、光検出器４１と、多重反射セル２から出たレーザ光Ｌ１を光検出器４１に向かって集光する集光ミラー４２と、光検出器４１に対する集光ミラー４２の位置を調整するミラー位置調整機構４３とを備えている。なお、検出器モジュール４は、光検出器４１及び集光ミラー４２等を筐体又はブロック等によりユニット化して一体的な構造体として取り扱うことができる構成のものである。また、検出器モジュール４には、取付ブロック５の取り付け面５ｃに取り付けるための面があり、その面に開口部が形成されている。レーザ光Ｌ１はその面に対して垂直に入射される。

【0030】

光検出器４１は、ここでは、比較的安価なサーモパイル等の熱型のものを用いているが、その他のタイプのもの、例えば、応答性がよいＨｇＣｄＴｅ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｓＳｂ、又はＰｂＳｅ等の量子型光電素子を用いても構わない。この光検出器４１は、検出器モジュール４の一部を構成する検出器固定ブロック４４に固定されている。

【0031】

集光ミラー４２は、検出器固定ブロック４４の内部に設けられており、多重反射セル２の光学窓２Ｗから出たレーザ光Ｌ１を光検出器４１に集光するものである。本実施形態の集光ミラー４２は、放物面ミラー又は凹面ミラーを用いて構成されている。この集光ミラー４２は、検出器固定ブロック４４に固定されている。

【0032】

ミラー位置調整機構４３は、光検出器４１に対して集光ミラー４２の集光位置を調整するものであり、検出器固定ブロック４４と集光ミラー４２との間に介在して設けられている。具体的にミラー位置調整機構４３は、集光ミラー４２に接続された接続ブロック４５を、検出器固定ブロック４４に対して、移動させる調整ネジ４３１を用いて構成されている。なお、調整ネジ４３１は、複数（例えば２本）の押しネジと、複数（例えば２本）の引きネジとの押し引きによって、光検出器４１に対する集光ミラー４２の前後位置及び／又は姿勢（あおり）を調整する。この調整ネジ４３１を締め付けたり緩めたりすることで、検出器固定ブロック４４に対して接続ブロック４５の相対位置が調整され、その結果、光検出器４１に対して集光ミラー４２の集光位置が調整される。

【0033】

＜取付ブロック５＞
取付ブロック５は、多重反射セル２、光源モジュール３及び検出器モジュール４が接続されることにより、それらを一体的な構造としてユニット化するものである。

【0034】

具体的に取付ブロック５は、多重反射セル２が取り付けられるセル取付面５ａと、光源モジュール３が取り付けられる光源取付面５ｂと、検出器モジュール４が取り付けられる検出器取付面５ｃとを有する単一のブロックから形成されている。単一のブロックとは１つのブロックであり、本実施形態では金属ブロックを切削して形成されたものである。ここで、セル取付面５ａと、光源取付面５ｂ及び検出器取付面５ｃとは、取付ブロック５において互いに対向して形成されている。具体的には、取付ブロック５の互いに対向する外面において、一方の外面にセル取付面５ａが形成され、他方の外面に光源取付面５ｂ及び検出器取付面５ｃが形成されている。また、セル取付面５ａには多重反射セル２（ここでは後述する断熱ブロック６）がネジ固定され、光源取付面５ｂには光源モジュール３がネジ固定され、検出器取付面５ｃには検出器モジュール４がネジ固定される。

【0035】

また、光源取付面５ｂ及び検出器取付面５ｃは、セル取付面５ａに対してそれぞれ傾斜して形成されている。具体的には、光源取付面５ｂは、光源モジュール３が取り付けられることにより、光源モジュール３からのレーザ光Ｌ１が多重反射セル２の光学窓２Ｗに他の光学素子を介することなく直接入射するように傾斜している。また、検出器取付面５ｃは、検出器モジュール４が取り付けられることにより、多重反射セル２の光学窓２Ｗから出たレーザ光Ｌ１が検出器モジュール４に他の光学素子を介することなく直接入射するように傾斜している。

【0036】

ここで、取付ブロック５には、光源モジュール３からのレーザ光Ｌ１を多重反射セル２に導入するための第１導入路５１が形成されている。また、取付ブロック５には、検出器モジュール４に多重反射セル２から出たレーザ光Ｌ１を導入するための第２導入路５２が形成されている。これら導入路５１、５２は、それらの取付面５ｂ、５ｃからセル取付面５ａに亘って貫通して形成されている。
具体的には、第１導入路５１の一端開口部には、光源モジュール３の開口部が合わさって連通するように取り付けられ、第２導入路５２の一端開口部には、検出器モジュール４の開口部とが合わさって連通するように取り付けられる。また、第１導入路５１の他端開口部は、多重反射セル２の光学窓２Ｗに対向しており、第２導入路５２の他端開口部は、多重反射セル２の光学窓２Ｗに対向している。セル取付面５ａと光学窓２Ｗが形成されている面は対向しているともいえる。これらの構成により、本実施形態のガス分析装置１００は、多重反射セル２、光源モジュール３及び検出器モジュール４の間にミラーが設けられていないミラーレス構造にすることができる。

【0037】

さらに、光源取付面５ｂと検出器取付面５ｃとの間には段差５ｄが形成されている。ここでは、検出器取付面５ｃが、段差５ｄによって光源取付面５ｂよりもセル取付面５ａから遠い位置に形成されている。なお、光源取付面５ｂが、段差５ｄによって検出器取付面５ｃよりもセル取付面５ａから遠い位置に形成されていても良い。このように段差５ｄを形成することで、光源モジュール３及び検出器モジュール４をできるだけ密集させて小型化させるとともに、各モジュール３、４同士や固定用のねじ穴同士の干渉を防ぐ事ができる。

【0038】

その他、多重反射セル２は、断熱ブロック６を介して取付ブロック５のセル取付面５ａに取り付けられる。ここで、取付ブロック５は例えばアルミニウム製のものであり、断熱ブロック６は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）などの断熱性に優れた樹脂製のものである。この断熱ブロック６により、多重反射セル２からの熱が光源モジュール３又は検出器モジュール４に伝わり難くし、熱影響による測定誤差を低減している。なお、断熱ブロック６には、レーザ光Ｌ１が通過する貫通孔６１が形成されている。

【0039】

さらに本実施形態のガス分析装置１００は、多重反射セル２の光学窓２Ｗに対する光源モジュール３からのレーザ光Ｌ１の光路を調整する光路調整機構７を備えている。

【0040】

この光路調整機構７は、光源モジュール３と取付ブロック５との間に介在して設けられ、取付ブロック５に対する光源モジュール３の位置を調整することにより、光学窓２Ｗに対するレーザ光Ｌ１の光路を調整するものである。この光路調整機構７により、多重反射セル２の光学窓２Ｗ（反射ミラーＭ１、Ｍ２）に対するレーザ光Ｌ１の光路を微調整して高精度な測定を可能にしている。

【0041】

具体的に光路調整機構７は、取付ブロック５の光源取付面５ｂの面内方向において光源モジュール３を移動させて固定する１又は複数の固定ネジ７１を有している。この固定ネジ７１は、光源取付面５ｂにおいて光源モジュール３を取り囲むように設けられた囲繞壁７２に設けられている。この固定ネジ７１を囲繞壁７２に対して進退移動させることで、取付ブロック５に対して光源固定ブロック３４の相対位置が調整され、その結果、光学窓２Ｗに対するレーザ光Ｌ１の光路が調整される。なお、光路調整機構７は、光源モジュール３を取付ブロック５に固定する別の固定ネジ（不図示）を有している。この別の固定ネジは、光源モジュール３を取付ブロック５に固定するだけでなく、その締め付け具合によって、光源モジュール３の姿勢（あおり）を調整することもできる。

【0042】

＜信号処理部＞
また、本実施形態のガス分析装置１００は、赤外レーザ吸収変調法（ＩＲＬＡＭ：Infrared Laser Absorption Modulation）によりガスの成分濃度を算出するものであり、レーザ発振子３１を制御するとともに、光検出器４１からの出力信号を受信し、その値を演算処理してガス成分の濃度を算出する信号処理部８を備えている。

【0043】

この信号処理部８は、光源モジュール３を制御する制御回路８１及び検出器モジュール４からの検出信号を処理する処理回路８２を有しており、光源モジュール３及び検出器モジュール４にケーブルＫを介して接続されている。これにより、各モジュール３、４及び取付ブロック５のユニットを小型化することができる。

【0044】

光源モジュール３を制御する制御回路８１は、例えばレーザ発振子３１の発振及び変調幅を制御するものであり、具体的にはレーザ発振子３１から出力されるレーザ光Ｌ１の発振波長を中心波長に対して所定周波数で変調させる。これによって、レーザ発振子３１は、所定の変調周波数で変調された変調光を射出することになる。

【0045】

検出器モジュール４からの検出信号を処理する処理回路８２は、光検出器４１の出力信号である光強度信号から特徴量を抽出し、その特徴量から成分濃度を演算するものである。なお、処理回路８２で演算された成分濃度は表示部９に表示される。

【0046】

＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態のガス分析装置１００であれば、取付ブロック５により多重反射セル２に対して光源モジュール３及び検出器モジュール４を位置決めして取り付けられるので、それらを一体的な構造にすることができるとともに、反射ミラーや凹面ミラーなどのミラー光学系を光源モジュール３及び多重反射セル２の間に設けない設計とすることが容易となる。その結果、多重反射セル２を用いたガス分析装置１００を小型化することができる。

【0047】

また、光源モジュール３が、レーザ発振子３１からのレーザ光Ｌ１を光学窓２Ｗに向かって集光する集光レンズ３２を有しているので、光学窓２Ｗ又は多重反射セル２内部の反射ミラーＭ１に形成する光通過孔Ｍｘを小さくすることができる。多重反射セル２内の反射回数を増やすことができ、高精度な測定が可能となる。

【0048】

ここで、光源モジュール３がレーザ発振子３１に対する集光レンズ３２の位置を調整するレンズ位置調整機構３３を有しているので、取付ブロック５に光源モジュール３を取り付ける構成において、多重反射セル２内部の反射ミラーＭ１、Ｍ２に対してレーザ発振子３１を精度良く集光することができ、これによって、高精度な測定が可能となる。その他、本実施形態では、レーザ発振子３１からのレーザ光Ｌ１を平行光にすることなく集光することで、光学素子の数を削減している。

【0049】

＜その他の実施形態＞
例えば、前記実施形態の取付ブロック５は単一のブロックではなく、複数のブロックを組み合わせたものであっても良い。

【0050】

前記実施形態では、光学窓に対してレーザ光Ｌ１が斜めに入射し斜めに出射する構成であったが、光学窓に対してレーザ光Ｌ１が斜めに入射しない構成としてもよいし、光学窓に対してレーザ光が斜めに出射しない構成としてもよい。

【0051】

また、前記実施形態の多重反射セルは１つの光学窓２Ｗを有する構成であったが、２つの光学窓を有する構成とし、一方の光学窓をセル内部にレーザ光を導入する光導入窓、他方の光学窓をセル外部にレーザ光を導出する光導出窓としても良い。

【0052】

さらに、前記実施形態では、取付ブロック５及び多重反射セル２の間の断熱ブロック６を設けた構成であったが、断熱ブロック６を設けない構成としても良い。この場合、取付ブロック５自体を断熱性を有する材料から形成し、多重反射セル２からの熱が光源モジュール３及び検出器モジュール４に伝わりにくい構成としても良い。

【0053】

加えて、ガス分析装置は、赤外レーザ吸収変調法（ＩＲＬＡＭ）に限られず、その他のレーザ吸収分光法を用いたものであっても良い。

【0054】

その上、ガス分析装置は、半導体製造プロセスに用いられるものに限られず、半導体以外の製造プロセスに用いられるものであっても良いし、化学プラントのプロセスに用いられるものであっても良い。また、燃焼炉の煙道や内燃機関の排気管などを流れる排ガスを分析するものであっても良い。

【0055】

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。

【符号の説明】

【0056】

１００・・・ガス分析装置
２・・・多重反射セル
２Ｗ・・・光学窓
３・・・光源モジュール
３１・・・レーザ発振子
Ｌ１・・・レーザ光
３２・・・集光レンズ
３３・・・レンズ位置調整機構
４・・・検出器モジュール
５・・・取付ブロック
５ａ・・・光源取付面
５ｂ・・・検出器取付面
５ｃ・・・セル取付面
５ｄ・・・段差
６・・・断熱ブロック
７・・・光路調整機構

【図1】

【図2】

【図3】