本发明涉及例如用于气体的成分分析等的分析装置以及分析方法。
背景技术：
1、以往，作为使用激光器等光源的分析装置，已知为了测定样品中包含的多个成分，具备收纳样品的测定池、作为向该测定池照射激光的光源的多个激光光源、以及检测透过了测定池的光的光检测器。作为这样的分析装置，例如在专利文献1中记载了如下装置：控制作为激光光源的多个量子级联激光器的驱动电压，使各量子级联激光器的振荡波长分别与不同的测定对象成分对应，并且在相互不同的定时进行脉冲振荡，由此通过一个分析装置在短时间内进行多个测定对象成分的分析。
2、现有技术文献
3、专利文献
4、专利文献1：日本专利公开公报特开2019-066477号
5、但是，上述分析装置均使用量子级联激光器作为多个激光光源，因此在该分析装置中能够分析的成分限于在量子级联激光器的振荡波长范围中包含吸收光谱的峰值的成分。
技术实现思路
1、本发明是鉴于上述问题而完成的，其主要课题在于在使用激光光源的分析装置中能够在短时间内分析多种成分。
2、即，本发明的分析装置向导入有样品的测定池照射光，检测通过了该测定池的光，分析所述样品中包含的测定对象成分，所述分析装置的特征在于具备：两种以上的激光光源，从作为量子级联激光器的第一激光光源、作为带间级联激光器的第二激光光源以及作为量子级联激光器和带间级联激光器以外的半导体激光器的第三激光光源中选择；光检测器，检测从各所述激光光源射出并通过了所述测定池的光；以及光源控制部，使各所述激光光源在相互不同的定时进行脉冲振荡。
3、根据本发明，由于使用不同的多种半导体激光器作为激光光源，所以与使用相同类型的多个半导体激光器作为激光光源的情况相比，能够增加激光的振荡波长的选择范围，能够分析更多种类的成分。此外，由于使各激光光源在相互不同的定时进行脉冲振荡，所以在某个激光光源的脉冲截止的期间能够进行基于其他激光光源的测定，能够通过单一的光检测器同时分析多个成分。由此，能够实现分析时间的缩短，并且与使各激光光源进行连续波(cw)振荡的情况相比，能够降低耗电。特别是量子级联激光器在其特性上耗电高，如果进行cw振荡，则发热量大，因此排热机构变大，导致装置尺寸、成本的增大。
4、另外，在本说明书中，量子级联激光器是使用基于多量子阱结构的子带间跃迁的半导体激光器，主要能够振荡4～20μm的中红外光。带间级联激光器是使用基于量子阱结构的多级pn结的带间跃迁的半导体激光器，主要能够振荡3～5μm的中红外光。量子级联激光器和带间级联激光器以外的半导体激光器是使用基于量子阱结构的单一pn结的带间跃迁的半导体激光器，主要能够振荡0.3～3μm的紫外光、可见光或近红外光。
5、优选的是，所述分析装置构成为所述光源控制部使各所述激光光源以相互相同的振荡周期进行脉冲振荡。
6、由此，与各激光光源对应的光强度信号在各振荡周期中以相同的时间差从光检测器依次输出，因此信号处理变得容易，能够在更短时间内分析各成分。
7、优选的是，所述分析装置构成为通过数量比所述激光光源少的所述光检测器检测从各所述激光光源射出并通过了所述测定池的光，更优选的是，构成为通过单一的所述光检测器检测从各激光光源射出并通过了所述测定池的光。
8、由此，由于能够上使光检测器在多个激光光源之间共用化，所以能够简化装置结构，使分析装置小型化。
9、作为所述分析装置的具体方式，可以举出构成为各所述激光光源分别射出与不同的测定对象成分对应的振荡波长的激光。
10、此外，为了能够通过单一的光检测器检测来自多个激光光源的光，优选对各所述激光光源的振荡波长具有灵敏度，更优选例如在2～10μm以上的宽的波长范围内具有灵敏度。在这种情况下，为了提高光检测器的响应速度，能够通过较少数量的光检测器在短时间内分析多成分，优选所述光检测器使用量子型光电元件，特别优选将inassb或hgcdte作为检测元件。
11、但是，在这种分析装置中，为了提高分析精度，大多通过使激光光源的驱动电流、驱动电压以规定的频率变化，以测定对象成分的峰值为中心来调制(波长扫描)从激光光源输出的激光的振荡波长。在专利文献1中，记载了通过使与作为激光光源的量子级联激光器的脉冲振荡用的一定的脉冲电流或脉冲电压不同的调制用的基值电流或电压(用于脉冲振荡的阈值以下的值)以规定的频率变化，调制激光光源的振荡波长。
12、优选的是构成为，所述分析装置具备所述第一激光光源、以及所述第二激光光源或所述第三激光光源，所述光源控制部通过使所述第一激光光源的调制用的基值电流或基值电压以规定的频率变化，调制所述第一激光光源的振荡波长，并且通过使所述第二激光光源或所述第三激光光源的调制用的基值电流或基值电压以规定的频率变化，调制所述第二激光光源或所述第三激光光源的振荡波长。
13、这样，通过以与作为量子级联激光器的第一激光光源相同的驱动方法驱动作为带间级联激光器的第二激光光源或作为除这些以外的半导体激光器的第三激光光源，能够产生各激光光源的元件的温度变化，充分地调制振荡波长。
14、另一方面，本发明人进行了深入研究，结果发现，在将使调制用的基值电流等与脉冲振荡用的一定的脉冲电流等一起以规定的频率变化的量子级联激光器的驱动方法应用于带间级联激光器或除这些以外的半导体激光器的情况下，很少有不能对测定对象成分的光吸收光谱的吸收线宽进行充分的调制的情况。
15、本发明人进行了更深入研究，结果发现，很少有这种情况的原因在于，由于各种激光光源的动作原理上的不同，量子级联激光器的驱动电力比较高，因此对基值电流等的变化引起的元件的温度变化的波长调制带来的效果大，与此相对，由于带间级联激光器或除这些以外的半导体激光器的波长调制的驱动电力比较低，所以对基值电流等的变化引起的元件的温度变化的波长变化的波长调制带来的效果变小。此外，本发明人发现，在带间级联激光器或除这些以外的半导体激光器中，对用于激光振荡的驱动电流等的变化引起的元件的载流子密度的变化的波长调制带来的效果相对变大，因此通过利用该效果，也扩大了波长调制的范围。
16、因此，根据条件，也可以构成为，所述分析装置具备所述第一激光光源、以及所述第二激光光源或所述第三激光光源，所述光源控制部通过使所述第一激光光源的调制用的基值电流或基值电压以规定的频率变化，调制所述第一激光光源的振荡波长，并且通过使所述第二激光光源或所述第三激光光源的脉冲振荡用的脉冲电流或脉冲电压的峰值以规定的频率变化，调制所述第二激光光源或所述第三激光光源的振荡波长。
17、这样，也能够调制作为量子级联激光器的第一激光光源的振荡波长、作为带间级联激光器的第二激光光源或作为除这些以外的半导体激光器的第三激光光源的振荡波长。即，在其特性上，对于元件的温度变化引起的波长调制的效果占主导的第一激光光源，通过使驱动电流等的基值变化，能够进行振荡波长的调制。另一方面，在其特性上，元件的载流子密度变化引起的波长调制的效果占主导的第二激光光源或第三激光光源通过使驱动电流等的峰值、即脉冲电流等变化，能够进行振荡波长的调制。
18、作为所述分析装置的具体方式，优选的是，所述测定对象成分至少包含hcl和/或hf，所述光源控制部将各所述激光光源中的任一个的振荡波长调制成与hcl的光吸收光谱对应，将各所述激光光源中的任一个的振荡波长调制成与hf的光吸收光谱对应。
19、由此，能够高精度地分析在仅使用量子级联激光器作为激光光源的情况下无法高精度地分析的hcl和/或hf。
20、优选的是，具备浓度计算部，该浓度计算部基于所述光检测器的输出信号来计算所述测定对象成分的浓度，所述浓度计算部在测定hcl的浓度的情况下，基于3.30μm以上且3.64μm以下的hcl的吸收来计算浓度，在测定hf的浓度的情况下，基于2.39μm以上且2.65μm以下的hf的吸收来计算浓度。此处，第二激光光源射出包含3.30μm以上且3.64μm以下的波长的振荡波长的激光。另一方面，第三激光光源射出包含2.39μm以上且2.65μm以下的波长的振荡波长的激光。
21、此外，本发明的分析方法向导入有样品的测定池照射光，检测通过了该测定池的光，分析所述样品中包含的测定对象成分，其特征在于，使两种以上的激光光源在相互不同的定时进行脉冲振荡，所述激光光源从作为量子级联激光器的第一激光光源、作为带间级联激光器的第二激光光源以及作为量子级联激光器和带间级联激光器以外的半导体激光器的第三激光光源中选择，通过光检测器检测从各所述激光光源射出并通过了所述测定池的光。
22、根据这样的分析方法，能够起到与所述本发明的分析装置同样的作用效果。
23、根据以上所述的本发明，在使用了激光光源的分析装置中，能够在短时间内分析多种成分。
1.一种分析装置，向导入有样品的测定池照射光，检测通过了该测定池的光，分析所述样品中包含的测定对象成分，其特征在于，具备：
2.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的分析装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的分析装置，其特征在于，
5.根据权利要求1至4中任一项所述的分析装置，其特征在于，
6.根据权利要求1至5中任一项所述的分析装置，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的分析装置，其特征在于，
8.根据权利要求1至7中任一项所述的分析装置，其特征在于，
9.根据权利要求1至8中任一项所述的分析装置，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的分析装置，其特征在于，
11.一种分析方法，向导入有样品的测定池照射光，检测通过了该测定池的光，分析所述样品中包含的测定对象成分，其特征在于，
