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JP3060312B2 - 遠隔検出用ガス分析器 - Google Patents

遠隔検出用ガス分析器

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Publication number
JP3060312B2
JP3060312B2 JP2144584A JP14458490A JP3060312B2 JP 3060312 B2 JP3060312 B2 JP 3060312B2 JP 2144584 A JP2144584 A JP 2144584A JP 14458490 A JP14458490 A JP 14458490A JP 3060312 B2 JP3060312 B2 JP 3060312B2
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JP
Japan
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infrared
beam splitter
detector
infrared light
aperture
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Application number
JP2144584A
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JPH0324440A (ja
Inventor
ロバート・エヌ・ハント
ロバート・エル・サンドリツジ
Original Assignee
バイエル・コーポレーション
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by バイエル・コーポレーション filed Critical バイエル・コーポレーション
Publication of JPH0324440A publication Critical patent/JPH0324440A/ja
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Publication of JP3060312B2 publication Critical patent/JP3060312B2/ja
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    • 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
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/45—Interferometric spectrometry
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
    • G01N2201/121—Correction signals
    • G01N2201/1215—Correction signals for interfering gases

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  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、選択された区域の雰囲気中に存在するガス
状物質について境界線またはフェンスラインを監視する
方法およびそのために有用な装置に関するものである。
〔発明の背景〕
製造設備、特に化学製品の製造設備においては、潜在
的に危険な物質が屡々使用される。このような物質の製
造、取扱および使用に伴う危険を低減させるためには、
試験な水準に達する前にその物質が雰囲気中に存在する
ことを検出するのが望ましい。製造設備または取扱設備
の雰囲気を連続的に監視することは、その雰囲気中に望
ましくない物質を早目に検出することを保証する一つの
手段である。
汚染物質の存在について大気を監視する多くの方法が
開発されてきた。例えば米国特許第3,766,380号明細書
および同第3,925,666号明細書には、赤外線レーザビー
ムを大気中に放射させる方法が開示されている。この放
射されたレーザビームの反射はガス状汚染物質の存在に
関する情報を得るために集められて、分析される。これ
らの開示された方法の各々において、特定のガス状汚染
物質を検出するように放射レーザビームの波長を選ばな
ければならない。その結果、第一の汚染物質を検出する
ために使用した波長と異なる波長を有するレーザビーム
を使用する場合にしか、第二の異なる汚染物質を同じ装
置で検出して第一の汚染物質と識別することができな
い。それ故、これらの２つの特許に開示された方法によ
っては、ただ１つの装置で数種の危険物質について大気
を連続的に監視することはできない。要するに、監視さ
れる区域に存在するものと考えられるガス状物質の種類
と同じ数の装置を使用することによってしか、２種以上
の汚染物質を連続的に監視することができない。
米国特許第4,490,043号明細書および同第4,529,317号
明細書にはそれぞれ、多重放射レーザビーム（multiple
transmitted laser beams）を使用するガス状汚染物質
の監視方法が開示されている。米国特許第4,490,043号
においては、異なる周波数を有する２種のレーザビーム
が使用されている。その一方のビームは監視しようとす
る１種または２種以上のガスに特定な波長を有し、そし
て他方のビームは汚染物質またはその他の化合物の吸収
バンドを持たないで、その直ぐ近くの波長を有する対照
標準ビームである。この方法は大気中に存在することが
予想される１種または２種以上の一定の汚染物質の検出
に限られる。さらに、この方法はビームが高い反射能を
有する区域を走査するとき検出器に過負荷がかかるのを
防止するため、その検出器に届く輻射量を変化させるこ
とを必要とするので、装置の定量的な能力を制限する。
さらに、この方法はガスの方向しか示さないで、ガス雲
の距離またはガスの濃度を示さない。
米国特許第4,529,317号に開示されている監視方法に
おいては、それぞれマルチプレックス対照波長と測定波
長を含む少なくとも２つの走査ビームが、２つの間隔を
あけた走査位置から、監視すべき場所へ向けられる。こ
の２つの信号から得られた情報の組合せによって、２つ
のビームの交差点でガス量の測定値が提供される。米国
特許第4,490,043号に開示されている方法のように、対
照ビームの波長は大気中に存在することが予想される個
々の汚染物質に基づいて選定される。それ故、ただ１つ
の装置で２種以上の汚染物質の存在を連続的に監視する
ことができない。
上記の装置およびその他の赤外線レーザを基にした装
置のそれぞれにおいては、個々の波長の限定された数し
かレーザによって発生させ、そしてこれを測定用ビーム
および対照ビームとして使用できるに過ぎない上に、利
用できる波長を、関係する吸収ピークにうまく合わせる
ことができない。その結果、装置の感度が低下するとと
もに、他の汚染物質の干渉を受ける可能性が増大する。
さらに、通常は１つの測定用波長しか考慮されていない
ので、選択された周波数で吸収するその他の化合物は、
関係する汚染物質によって与えられる信号と区別できな
い信号を与え、その結果監視すべき汚染物質の測定にお
いて干渉を生ずる。
環境保護局は一度に唯１種の化合物の検出に制限され
ない、ガス状汚染物質に関する大気の監視方法を追求し
てきた。市販のフーリエ変換型赤外分光光度計を用いる
放射（ROSE）（遠隔運転特殊装置）の遠隔光学的検出を
使用する環境保護局の試みの簡単な歴史が、ハーゲット
（Herget）等により、オプティカル エンジニアリング
（Optical Engineering）、第19巻、第４号、第508頁〜
第514頁（７月/8月 1980）の“遠隔フーリエ変換型赤
外大気汚染の研究（Remote Fourier Transform Infrare
d Air Pollution Studies）”に紹介されている。ハー
ゲット等はまた、この論文で改良された可動遠隔運転特
殊装置（ROSE）について述べている。この改良された可
動装置によって導かれる実際の試験は、アプライド オ
プテイックス（Applied Optics）、第21巻、第４号、第
635頁〜第641頁（1982年２月15日）におけるハーゲット
（Herget）の“可動FI−IR装置を使用する煙道ガス濃度
の遠隔およびクロス−スタック測定（Remote and Cross
−stack Measurement of Stack Gas Concentrations Us
ing a Mobile FI−IR System）”に記載されている。
環境保護局の最初の遠隔運転特殊装置（ROSE）の一つ
は、様々な汚染源に存在する汚染物質を、その汚染源か
ら遠く離れた地点で検出し、かつ測定するように設計さ
れた可動装置であった。この装置では、現場で集められ
たインターフェログラム（interferogram）を中央のコ
ンピュータに戻して処理した。このデータの収集とデー
タの処理との間の遅れは、漏れが拡がって潜在的に危険
な状態を生ずる前に、その漏れの検出を、不可能でない
にしても、困難にするので、この遅れは望ましくない。
この初期の装置はその後現場処理を可能にするように、
改良された。
ハーゲット等は、これらの遠隔運転特殊装置がその
後、650〜6000cm-1の赤外スペクトル領域の波長を検出
できる干渉計を含むようにさらに改良されたことを報告
している。この遠隔運転特殊装置は、監視すべき区域に
近い場所へバン型の車で運ぶことができた。この最も新
しい遠隔運転特殊装置においては、まず光源とソース望
遠鏡（source telescope）が、監視すべき場所から離れ
た場所に置かれている。この遠い光源から発したエネル
ギーはバンの壁の開口を通してレシーバ望遠鏡（receiv
er telescope）によって集められる。追跡ミラーは監視
すべき設備の煙突から発するガスの赤外線信号を反射し
て受信望遠鏡へ送る。受信望遠鏡は遠い光源および干渉
計開口におけるガスの赤外線信号から得られるエネルギ
ーを焦点に集める。液体窒素のジュワーびんに取り付け
られた二成分のサンドイッチ型構造を有する干渉計検出
器は、別々に２つの赤外領域（すなわち1800〜6000cm-1
および600〜1800cm-1）を走査する。所望の検出器エレ
メントの選択は（コンピュータを経た）指令によって行
われる。この干渉計では２つのビームスプリッタが使用
される。ビームスプリッタの交換および再編成には約５
分間を必要とする。
さらに、選ばれたビームスプリッタの範囲（すなわち
650〜1800cm-1または1800〜6000cm-1のいずれか）内で
固有の赤外線ピークを示さない汚染物質はビームスプリ
ッタの交換および再編成なしに同定することができな
い。しかしながら、このような交換および再編成には約
５分間必要とする。その結果、監視区域に２種の汚染物
質が同時に存在し、そしてその一方の汚染物質が1700cm
-1に固有赤外線バンドを有し、他方の汚染物質が1900cm
-1に固有の赤外線バンドを持つ場合には、この遠隔運転
特殊装置は両方の汚染物質を同時に検出して監視するこ
とができない。
遠隔運転特殊装置のさらにもう一つの欠点は最初の組
立時間が２〜３時間に及ぶことである。遠隔運転特殊装
置を漏れの場所に永久的に取り付けないか、あるいは或
区域で予定されている監視中に遇々漏れを生ずることが
なければ、この組立に必要な時間によって、遠隔運転特
殊装置が初期の段階で漏れを検出するのに殆ど役立たな
くなってしまう。
最後に、遠隔運転特殊装置の一次ミラーは腐蝕性の工
業的雰囲気に連続して曝すのに適していない。
ガス状汚染物質を監視するための別の改良装置が現在
ボーメント社（Bomem Corporation）によって市販され
ている。本出願人はこのボーメント装置の構造および操
作に関する詳細な情報をまだ入手していない。しかしな
がら、この装置において使用される光学成分および計側
器の設計が多くの工業的な環境において遭遇する腐蝕性
の雰囲気に耐えられないことは広告用の文献から明らか
である。
米国陸軍もまた、5kmの距離に至るまでの化学製品の
蒸気を検出できる、三脚に据え付けた検出装置を作動さ
せることを発表しているが、この装置の構造に関する明
確な説明は公表されていない。
米国特許第4,795,253号には、大きな鏡で背景の輻射
線を集め、これを分光計で分析し、そしてその分析結果
を表示または記録する、ガス状物質の存在について或区
域を監視できる遠隔ガス分析装置が開示されている。
〔発明の目的および構成〕
本発明の目的は或区域の雰囲気中で１種または２種以
上のガス状物質を検出するために、その区域を連続的に
監視する方法および装置を提供することである。
本発明の目的はまた、赤外線領域で適当な吸収ピーク
または発光ピークを有するガス状物質（特に危険な蒸
気）の存在について、選択された区域の雰囲気を連続的
に監視するための方法および装置を提供することであ
る。
本発明のさらに別の目的は雰囲気中のガス状汚染物に
関する設備の境界線またはフェンスラインを監視する方
法を提供することである。
本発明のさらにもう一つの目的は、選択された区域の
雰囲気中で赤外線を吸収するか、または赤外線を輻射す
るガス状物質の量を検出し、そしてその結果を監視装置
または観測者に理解できるように表示できる、軽量で比
較的持ち運びに便利な装置を提供することである。
本発明のさらにもう一つの目的は、選択された区域の
雰囲気中で赤外線を吸収または輻射する物質の量および
／または存在を検出し、この区域から到来する輻射線の
赤外スペクトルの主要部分を分析し、そして所望なら
ば、コンピュータ ファイルまたはプロッタから発生し
た赤外スペクトルの形のいずれかで上記結果の永久的な
記録を供給できる方法および装置を提供することであ
る。
本発明のさらに別の目的は、選択された区域中の赤外
線吸収物質または赤外線輻射物質のガス雲の場所および
範囲を検出し、そしてこのような情報を監視装置または
観測者に理解できる形で表示できる方法および装置を提
供することである。
本発明の目的はまた、雰囲気中で赤外線吸収物質また
は赤外線輻射物質の量および／または存在を検出できる
装置であって、その装置の設計および構造が長期間にわ
たり工業的なフェンスラインまたは境界線を危険を伴わ
ずに、低い維持費で連続的に、自動的に監視するのに特
に適した上記装置を提供することである。
これらの目的および当業者に明らかになるであろうそ
の他の目的は、選ばれた区域内に存在する背景の赤外線
（および随意に可視線）をFTIR（フーリエ変換赤外分光
計）のようば適当な分光計で分析し、ついでこの分析結
果を、特定のガス状物質の存在について前記区域を監視
している人または装置に理解できる形で役立たせること
によって達成される。分光計の分析結果は、例えばビデ
オ装置に表示できるか、あるいは印刷できるか、あるい
は適当な警報装置を始動させるために使用できる。
本発明の実施に有用な装置は（ａ）赤外線および好ま
しくはさらに可視線も透過する赤外線の窓で好ましくは
被われている開口、（ｂ）予め定められた波長範囲内の
赤外線を分析することができ、かつ長距離遠隔監視の要
求に特に適した光学成分および検出器を有する干渉計お
よび（ｃ）干渉計の監視されている分析結果を監視装
置、観測装置または記録装置に伝達する手段を含んでい
なければならない。このような装置は一般に（ａ）
（１）遠隔赤外線を透過させる赤外線の窓、（２）集め
たエネルギーを分光計へ導くのに適した光学素子、
（３）マイケルソン−モーリー（Michaelson−Morely）
型の干渉計および（４）冷却されている高感度の赤外線
検出器を有する容器、および（ｂ）コンピュータのよう
なデータ縮小およびデータ蓄積のための手段を含んでい
る。監視されている現場を検査するためのビデオカメラ
も使用できる。
添付図面第１図は、本発明装置が曝されている赤外線
を分析する本発明装置の一実施態様を略図で示したもの
である。
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、装置が置かれている場所の雰囲気中に存在
する赤外線吸収ガス状物質または赤外線輻射ガス状物質
の存在および／または量を検出する方法およびこのよう
な検出に役立つ装置に関するものである。
背景輻射線（background radiation）は絶対温度０゜
よりも高い温度にあるどの物体からも放出される。この
ような物体と検出装置との間に存在するガスは、その背
景の１または２以上の物体について、そのガスの温度に
依存する発光スペクトルまたは吸収スペクトルを生ずる
ことができる。具体的に言えば、背景の物体が前記ガス
の温度よりも低い温度にある場合、このガスは発光スペ
クトルを生ずる。それとは逆に、背景の物体が前記ガス
の温度よりも高い温度にある場合、このガスは吸収スペ
クトルを生ずる。しかしながら、背景の物体が、検出し
ようとするガスと全く同じ温度にある場合は、スペクト
ルが得られない。しかしながら、背景の物体の温度と雰
囲気中に存在するガスの温度とが高々数十度しか相違し
ていないという可能性は非常に少ない。それ故、絶対０
゜よりも高い温度にある実質的にあらゆる雰囲気におい
てスペクトルを得ることができる。
工業的プラントのような区域においては、一般にガス
の吸収パターンを容易に測定できる、強い再現可能な赤
外線輻射背景を提供するために、遠隔赤外線ソースが備
え付けられる。
原則として、個々の物質によって発生する発光スペク
トルまたは吸収スペクトルから、一定区域にあるその個
々の物質の相対濃度を測定することができる。しかしな
がら、このような測定の精度は、使用する個々の装置、
背景の物体と個々のガス状物質との温度差、監視されて
いる区域と分光計との距離、天候等の要因によって左右
される。しかしながら、最適の条件下では、本発明装置
は１メートルにつき1ppmの低い水準でガスを検出するこ
とができる。
本発明の範囲内にある装置の一実施態様を第１図に図
解する。第１図に示される装置において、監視装置が設
置されている区域に存在している赤外線および随意に可
視線は収容容器内に設けられている赤外線窓を通過す
る。収容容器は装置を置こうとする環境に耐えられるい
ずれの材料で作られていてもよい。窓１は可視線および
赤外線の両者に対して透明である。この装置において使
用される窓１は5cmの直径を有する透明はポリエチレン
フィルムであった。窓１は特定の直径を有する必要はな
いが、ビーム操縦（かじ取り）反射鏡２の直径以上の直
径、そして好ましくは反射鏡２の直径よりも大きい直径
を有するのが好ましい。ポリエチレンの窓が好ましく、
そしてこれは可視領域において透明であり、かつ計測器
の使用目的を妨害しない赤外領域にバンドを有するの
で、このポリエチレンの窓が選択される。しかしなが
ら、実質的に歪度を起こさずに、要求された領域内で可
視線と赤外線を通すことができる材料（例えば、光学等
級のセレン化亜鉛プレート）ならば、どの材料でも使用
できる。
反射鏡２は赤外線の窓１を通過する実質的にすべての
赤外線を受け取って反射するように位置している鏡のよ
うな、永久的に据え付けられた平らな反射表面である。
反射鏡２は窓１を透過する実質的にすべての赤外線を反
射して、これをビームスプリッタ３に送るのに十分な直
径以上の直径を有する鏡であり得る。第１図に示した装
置においては保護されたアルミニウム表面と7.5cmの直
径を有する鏡を使用したが、コーティングが十分な耐久
性を有し、かつ耐蝕性も具えているならば、反射鏡２の
表面を被覆するために多くの公知の反射面被覆材料のど
れでも使用することができる。赤外線および随意に可視
線を極めて満足に反射し、かつ汚染（曇り）および酸化
に耐える材料が反射鏡２に適している。反射鏡は、それ
が高い表面精度を有するように被覆されていなければな
らない。つまり、この表面は反射光線がその理想通路か
ら実質的にそれないように光線を反射しなければならな
い。
第１図に示される装置において、反射鏡２によって反
射した赤外線および可視線はビームスプリッタ３を透過
する。このビームスプリッタ３は集められた赤外線を少
なくとも２つのビームに分離できる材料で作ることがで
きる。好ましい実施態様において、ビームスプリッタ３
はセレン化亜鉛で作られた円盤である。ビームスプリッ
タ３は反射鏡２によって反射された実質的にすべての輻
射線を受け取るのに十分な大きさの直径以上の直径を有
する。第１図に示された装置において、ビームスプリッ
タ３は7.5cmの直径を有する。赤外線の一部はビームス
プリッタ３を透過して固定された逆行反射鏡４（例えば
コーナ キューブ ミラー）の表面に到達し、そしてこ
の逆行反射鏡４はその輻射線をさらに反射し、これをビ
ームスプリッタ３を経て離軸（off−axis）放物面鏡６
の表面に送る。集められた赤外線の一部もまたビームス
プリッタ３によって可動逆行反射鏡５（例えばコーナ
キューブ ミラー）の表面に到着し、そしてこの逆行反
射鏡５はその輻射線をさらに反射し、これをビームスプ
リッタ３を通して離軸放物面鏡６の表面に送る。ビーム
スプリッタ３および逆行反射鏡４および５によって発し
たビームは反射されて離軸放物面鏡６に至り、そしてこ
の離軸放物面鏡６は合体したビームを、ビーム操縦反射
鏡７を経て赤外線検出器８の表面に送る。赤外線検出器
８は好ましくは、感度を改善し、かつ信号対雑音比を改
善するため、検出器を雰囲気温度よりも低い温度に維持
できる装置によって冷却される。検出器８から出たイン
ターフェログラム（interferogram）信号はシグナルプ
ロセッサ（変換器）９へ伝送される。アナログ−ディジ
タル変換器９のダイナミックレンジと一致するようにイ
ンターフェログラム信号を調整する低雑音電子増幅器の
ような増幅器を随意に組み入れることができる。変換器
９はコンピュータ（図示せず）に送られるインターフェ
ログラムを分析のためディジタル化する。
この装置においては反射表面の検出器を保護するため
に赤外線の窓１を用いるが、このような窓は必ずしも必
要でない。赤外線を通すことができる開口が存在してい
る限り、この保護用の窓を省くことは理論的に可能であ
ろう。しかしながら、ガス検出器が使用される雰囲気か
らみて、このような保護用の窓を省くことは推奨されな
い。上に簡単に述べたように、この窓は透明なポリエチ
レンフィルムのような材料で作ることができる。この窓
は特定の直径を持たなくてもよいが、装置の視界をさえ
ぎってはならない。ポリエチレンの窓は可視領域におい
て透明であり、かつ計測器の使用目的を妨げない赤外領
域にバンドを有するので、このような窓が好ましい。し
かしながら、実質的な歪度を起こさずに、要求された領
域内で赤外線を通すことができる材料（例えば、光学等
級のセレン化亜鉛プレート）のいずれも使用することが
できる。窓１と反射鏡２の間に特定の距離をおく必要は
ない。
反射鏡２は、或領域から出すエネルギーをビームスプ
リッタへ導くように容易に調整される、固定された、前
面が平らな鏡である。その鏡は選ばれた区域から来る輻
射線をビームスプリッタへ導くのを許す角度に置くこと
ができる。本発明の一実施態様においては、反射鏡２を
取り除いて、監視すべき区域から来る輻射線が直接ビー
ムスプリッタ３に向けられるように装置本体を置くこと
ができる。
この装置において使用されるビームスプリッタ３は7.
5cmの直径を有するセレン化亜鉛ビームスプリッタであ
った。しかしながら、適切な直径を有し、かつ赤外線を
分割できる能力を具えた、商業的に入手できる公知のビ
ームスプリッタならば、どれでも使用できる。第１図に
おいては、入射してくる光学ビームの軸から45゜の角度
で配置されている平板のビームスプリッタを使用した。
しかしながら、ビームスプリッタの前面および裏面から
反射される輻射線の分離を許す角度ならば、どの角度で
も好都合に使用できるであろう。
赤外線ビームの一部はビームスプリッタ３により反射
して、コーナ キューブ逆行反射鏡である逆行反射鏡５
に至る。逆行反射鏡５はそのビームをビームスプリッタ
３を通して離軸放物面鏡６に反射させる。同時に、赤外
線ビームの第二の部分はビームスプリッタ３を透過して
逆行反射鏡４（これもコーナ キューブ逆行反射鏡であ
る）に至り、この逆行反射鏡４はそのビームを反射して
ビームスプリッタ３に戻し、そしてこのビームスプリッ
タ３はビームを反射させて離軸放物面鏡６に送る。各逆
行反射鏡４および５は互いに直交したコーナに組み立て
た３個の光学的被覆平板からなる中空−コーナ立方体構
造を呈している。第１図に示される装置において使用さ
れる逆行反射鏡は酸化珪素保護被膜を具えた金コーティ
ング、2.0インチの開口部および0.5秒のアーク精度（ar
c accuracy）を有する。しかしながら、実質的な歪みま
たは反射損失を起こさずに赤外線の反射を許すその他の
コーティング（例えばアルミニウム）を有する反射鏡も
適しているであろう。コーナ キューブ逆行反射鏡は正
確に配列できるので、好ましい。しかしながら、原則と
して、実質的な歪みを生じないで赤外線を反射する反射
面ならばどれでも逆行反射鏡４および／または５として
使用できる。平板鏡のような反射面は正確に配置するの
が難しく、また不正確な配置は欠陥のあるインターフェ
ログラムを生じるので、コーナ キューブ逆行反射鏡が
好ましい。
第１図において、インターフェログラムを発生させる
ために、モータで駆動される可動ステージの上に逆行反
射鏡５が据え付けられているが、このステージは逆行反
射鏡４または５のどちらかのためのマウントとして使用
できる。約20rpmの速さでミラーステージを動かす丸い
カム（図示せず）を駆動させるために一定速度のモータ
および歯車列が使用される。このカムは約１インチの行
程を通して精密なころで支持されたステージを滑らかな
往復運動をもって前後に動かす。この配置はインターフ
ェログラムを発生させるために丈夫で、トラブルを起こ
さない機構を提供するように選んだ。一定速度の音声コ
イル駆動空気支持ステージのようなその他の装置も使用
できるが、これらの装置は上記装置に相当する機械的耐
久性を提供することができない。可動ステージの走行距
離を変化させることができるけれども、その距離は所望
のスペクトル分解度を得るのに十分なほど長くなければ
ならない。第１図に示された計測器において、可動ステ
ージの１インチの走行距離は1cm-1の分光分解能よりも
優れた結果をもたらす。往復時間およびステージの走行
距離は信号処理装置９の中の活性電子フィルタの特性に
合うように選定される。この配置は、幾つかのインター
フェログラムまたはスペクトルを時間で平均化すること
なく、高い信号対雑音比を達成することを許す。それ故
最小限の時間で高い分解スペクトルを得ることができ
る。例えば、典型的な運転条件の下で３秒未満にスペク
トルを得ることができる。簡略化および耐久性の点か
ら、固定された期間および走行距離の下でミラーステー
ジを運転するのが好ましい。しかしながら、制御された
条件の下で速度および走行距離を変化させるその他の装
置も極めて効果的に使用することができる。
可動ミラー４または５を備え付けた目的は、ビームス
プリッタと固定ミラーとの間の経路長さに対してビーム
スプリッタと可動ミラーとの間の光学的経過を変化させ
ることである。インターフェログラムはビームの再合体
によってつくられる。しかしながら、一方のビームの経
路長さの他方のそれに対して変化させる別の手段も使用
できる。例えば、２つの固定ミラーと組み合わせて可動
反射ウエッジを使用することができる。光学的経路長さ
はまた、ビームスプリッタに対して２つの鏡を動かすこ
とによっても変化させることができる。
データの収集を誘発させるために可動逆行反射鏡５の
位置を正確に決める手段（第１図に図示せず）を使用し
なければならない。特に好都合であることがわかったこ
のような手段の一つは、0.5ミリワットのHeNeレーザで
ある。このレーザは、そのビームが前記干渉計の光学経
路内にあるように位置している。このレーザビームはPI
Nダイオード検出器（図示せず）に向けられている。逆
行反射鏡５の位置を決定するために、干渉縞技術がダイ
オード検出器の出力に適用される。
ビームスプリッタ３によって生じた再合体した赤外線
ビームは離軸放物面反射鏡６により反射さ反射鏡７を経
て赤外線検出器８に集中する。
離軸放物面反射鏡６は25cm焦点距離および３インチ
（7.62cm）の透明開口部を有する、輝いたロジウムコー
ティングで被覆されている、商業的に入手できるダイヤ
モンド研削ミラーである。本発明装置によって所望の精
度を得るためには、反射鏡６の焦点距離対反射鏡６の透
明開口部の比が一般に約１〜約32でなければならない。
離軸放物面反射鏡が焦点距離と透明開口部との間の必要
な関係を具えていれば、大きな放物面鏡から切り取った
もののような、その他の離軸放物面反射鏡も適してい
る。焦点距離対透明開口部の比が約１〜約32の範囲内に
あれば、離軸放物面反射鏡６を赤外線透過レンズと置き
換えることもできる。
反射鏡７は第１図に示される装置においては前表面が
平らな鏡である。しかしながら、反射鏡６からビームを
受け取って、そのビームを実質的なゆがみを起こさずに
赤外線検出器８へ反射させることができるいずれの反射
表面も使用できる。
適当な感度と周波数応答性および約0.0001〜約4mm2の
範囲の活性センサ区域を有する、商業的に入手できる赤
外線検出器を本発明装置において使用できる。第１図に
示された装置において、小形クライオスタットを有する
ジュワーびん中に設けられた0.01mm2の活性面積を有す
る高品質のHgCdTe赤外線検出器を使用した。このクライ
オスタットとジュワーびんは、信号を出すためのケーブ
ルを有するアルミニウムハウジングの中に固定した。シ
リコンダイオード温度センサがクライオスタットの性能
を監視する。クライオスタットは１段階の閉サイクルヘ
リウムコンプレッサによって冷却される。検出器の感度
は冷却器の温度が低いと（例えば75〜80゜K）で大きく
なるので、周囲温度よりも低い温度が好ましい。その他
の適当な冷却装置または冷却方法も本発明にしたがって
使用できる。
第１図に示された装置において使用される検出器８
は、監視される区域中で発見されることが予想される実
質的にすべてのガス状汚染物質に関する少なくとも１つ
の同定用固有バンドを含む８〜14μｍの範囲の赤外線を
検出できる光電導性HgCdTe検出器であった。しかしなが
ら、所望の範囲内の赤外線を検出できる必要な寸法の市
販のどの検出器でも使用できるであろう。個々の検出器
にとって好ましい赤外範囲は勿論、監視する特定の雰囲
気によって決まる。実質的にあらゆる選択領域の赤外線
を検出できる検出器を商業的に入手できる。
検出器８から出たインターフェログラム信号は随意に
赤外線検出器の前置増幅器（図示せず）に伝送できる。
アナログ−ディジタル変換器９のダイナミックレンジを
検出器８に合わせるために低雑音電子増幅器を使用する
ことができる。干渉計から来る望ましくない周波数を拒
絶し、それによって最終スペクトルの信号対雑音比を実
質的に改善するために活性の電子フィルタが使用され
る。アナログ−ディジタル変換器はコンピュータ（図示
せず）のようなデータ縮小装置（許容容器内に含まれて
いない）に送されるインターフェログラムをディジタル
化する。
第１図の装置ではコンピュータを使用したけれども、
赤外線検出器から受け取ったデータを縮小できるどのよ
うな装置でも使用できる。コンピュータの代わりに使用
できるものに光学プロセッサおよびディジタルプロセッ
サが包含される。
第１図に示された装置において使用したコンピュータ
は集めたデータの高速フーリエ変換のためにプログラム
化されたが、集めたデータを利用できる形に縮小できる
どのプログラムでも使用できるであろう。コンピュータ
はまた、監視しようとする雰囲気中に存在することが予
想されるガスの対照波長と検出された赤外線の波長とを
比較するようにプログラム化することができる。しかし
ながら、このような比較用のプログラム化は本発明に必
須ではない。
本発明のガス検出器にとって好ましい運転パラメータ
は次の通りである。離軸反射鏡６の焦点距離は約１〜約
200cmの範囲に入っていなければならない。窓１の直径
は25cmよりも大きくてもならない。検出器８の開口部面
積は0.0001〜4mm2の範囲に入らなければならない。この
装置の視界（すなわち、検出器面積、cm2/反射鏡６の焦
点距離、cm）は0.2〜10ミリラジアンでなければならな
い。装置のｆ絞り（すなわち離軸反射鏡６の焦点距離対
反射鏡６の透明開口部の比）は約１〜約32でなければな
らない。
本発明装置の重要な特徴は、干渉計の前に位置してい
る輻射線集中要素または輻射線を焦点に合わせる要素が
存在しないことである。測定能力を犠牲にしないで本発
明装置中で比較的小さな光学成分を使用する能力もま
た、重い構造支持体を用いずにガス検出器を十分小さく
装備させることができるので、有利である。
本発明装置によれば連続的な基準に基づいて漏れが検
出されるまでプラントのフェンスラインに沿って走査す
ることができる。プラント全体を通して重要な場所に配
置される幾つかの装置を使用すると、ガス漏れについて
プラントの全域を監視することができる。この漏れが危
険となる前に、プラントの作業員および周囲の社会に対
して漏れを中和するのに必要な対策を採る場合には、上
記のような情報は欠くことができない。
広大な区域、例えばプラント全域を監視するために２
個以上の検出装置を使用する場合には、それぞれの赤外
線検出器から得られたデータを、その検出器または小形
コンピュータから中央コンピュータへ直接伝送すること
ができる。このような集中化は、広い区域にわたるガス
雲の通り道を追跡しようとする場合特に有用である。
予めプログラム化された限度を超える水準で特定の汚
染物質が検出されたときにはいつでもコンピュータによ
って始動する警報装置を本発明装置に組み入れることも
できる。適当な警報装置は当該技術において公知であっ
た、本発明装置に容易に組み込むことができる。
ビームスプリッタ３、逆行反射鏡４および５、離軸放
物面鏡６、反射鏡７、赤外線検出器８および信号処理装
置９を以下、まとめて“干渉計”と称する。干渉計の各
成分が周囲の温度変化、振動および機械的応力の作用に
対して耐えるように据え付け、かつ配置するのが好まし
い。
第１図に示される干渉計は８〜14μｍの赤外波長をの
連続バンドを含んでいる。しかしながら、この干渉計に
よってカバーされる波長バンドは所望の範囲をカバーで
きる能力を具えたビームスプリッタ３および検出器８を
選択することによって変えることができる。ビームスプ
リッタの能力の範囲内にある多重波長バンドは、それぞ
れが他の検出器の能力範囲とは異なる能力範囲内で役立
つ幾つかの検出器を使用することによって、同時に監視
することができる。
本発明によれば、１個の干渉計によって２種以上のガ
ス状物質の存在について、予め決められた広い区域を連
続的に監視することができる。事実、与えられたどの時
点においても監視できる、雰囲気中に存在するガスの種
類の数は、コンピュータの能力および計測器のスペクト
ル範囲内に化合物の少なくとも１つの同定できるピーク
が存在するという要件のみによってしか制約されない。
本発明の型の装置によって監視される実質的にすべての
組成物は３〜５μｍまたは８〜14μｍの波長範囲内で少
なくとも１つの特性ピークまたはピークの組合せを生ず
るので、前記の監視装置は、多くの公知の監視装置にお
いて要求される、検出しようとする各ガスのための高価
な狭いバンドの干渉フィルタを用いることなく、非常に
多くの種類の物質を検出することができる。
赤外線検出器８の出力は、好ましくはコンピュータを
用いる高速フーリエ変換アルゴリズムにより処理されて
発光スペクトルまたは吸収スペクトルを生ずるインター
フェログラムである。このインターフェログラムの処理
に加えて、コンピュータは反射鏡の走査を制御し、毒性
ガスのような特定の（予めプログラム化された）物質に
対応するピークのスペクトルを分析し、集めたデータを
相互に関連させる等のことができる。ついで、このよう
な分析結果は様々な形に印刷し、かつ／あるいはビデオ
表示装置の上に映し出すことができる。
ついで以下の実施例によって本発明を説明するが、本
発明がこれらの実施例によって限定されることは意図し
ていない。
〔実施例〕
実施例１ 第１図に示した配置にしたがって下記の成分から装置
を組み立てた。
赤外線の窓1:4ミルの厚さと6cmの直径を有するポリエ
チレンフィルム 反射鏡2:OIMFGO13の名称の下にメレズ グリオット社
（Melleson Griot）により販売されている7.5cm×7.5cm
の前表面が平らな鏡。
ビームスプリッタ3:直径7.5cmを有し、そしてレーザ
パワー オプティックス社（Laser Power Optics,Cor
p.）によって販売されているZnSe赤外線ビームスプリッ
タ 反射鏡４および5:プレシジョン ラッピングアンド
オプティックス社（Precision Lapping and Optics C
o.）によって販売されている、アーク角度が0.5秒の精
度である、1.5インチ（約3.4cm）の透明な開口部を有す
る保護されたアルミニウム表面の逆行反射鏡。
反射鏡6:アエロ リサーチ アソシエイツ社（Aero R
esearch Associates,Inc.）によって販売されている、
透明開口部5cm、焦点距離25cm、離軸角90゜を有する離
軸放物面反射鏡。
反射鏡7:ダダル社（Daedal Corp.）によって販売され
ている、モデル番号2505を有する前面が平らな鏡および
マウント。
赤外線検出器8:J−15D12−CCC−5100U−15の名称の下
にイー・イー・ジー・ジュドソン社（E.E.G.Judson Cor
p.）によって販売されている金属ジュワーびん中に取り
付けられたHgCdTe赤外線検出器。このジュワーびんはカ
ーリスル シロトロニクス社（Carlisle Cyrotronics C
orp.）によって販売されているヘリウム閉サイクル冷却
器（図示せず）によって冷却した。
信号処理装置9:3〜９キロキロヘルツのバンドパスを
有する注文設計の前置増幅器およびシグナルプロセッ
サ。
アナログ−ディジタル変換器（図示せず）:HAS1409KM
の名称の下にアナログデバイセス社（Analog Devices C
o.）によって販売されている14ビットのアナログ−ディ
ジタル変換器。
コンピュータ（図示せず）:IBM社によって販売されて
いるIBM−ATコンピュータ。
上記の装置が存在していた、トルエンジイソシアネー
ト製造設備の屋外側に約0.1グラムのホスゲンを放出さ
せた。ガスの放出地点と直結している本発明装置から約
100m離れた位置に遠隔赤外線ソースを配置した。この装
置はホスゲンの存在を検出して、４秒未満でホスゲンの
吸収ピーク特性を含む８〜14μｍ赤外領域のスペクトル
を表示した。
実施例２ 実施例１で使用した装置を屋外でプラント運転装置の
全方向に向けて置いた。この試験では遠隔赤外線ソース
を使用しなかった。装置から80m離れた所で約1gのジク
ロルジフルオルメタンを放出させた。この装置はクロル
フルオルカーボンの存在を検出して、４秒未満でジクロ
ルジフルオルメタンの３つの吸収ピーク特性を含む８〜
14μｍの赤外線領域のスペクトルを表示した。
本発明はこれまでに説明の目的で詳しく述べられてき
たけれども、このような詳細な説明は専らその目的のた
めであって、本発明が特許請求の範囲に記載された事項
によって制限されることを除き、本発明の精神と範囲を
外れないで当業者がその中で様々な変更をなし得ること
は当然理解されるべきである。
以上、発明の詳細な説明において詳しく説明した本発
明を具体的に要約すれば次のとおりである。
（１） （ｉ）（ａ）赤外線を透過させることができる開口、 （ｂ）開口（ａ）を透過した赤外線を通過させ、か
つこの赤外線を少なくとも２つのビームに分割するビー
ムスプリッタ、 （ｃ）ビームスプリッタから出た輻射線を受け取る
ように位置している少なくとも２つの反射面を含む、ビ
ームスプリッタによって発生した２つのビームの少なく
とも一方の経路長さを変える手段、 （ｄ）（ｃ）によって反射した各ビームを受け取る
ように位置し、かつ焦点距離対透明開口部の比が約１〜
約32の範囲にあることを特徴とする離軸放物面反射鏡、
および （ｅ）離軸放物面反射鏡（ｄ）の焦点に位置する、
冷却されている赤外線検出器 を有する収容容器、 （ii）赤外線検出器（ｅ）の出力を分析できるプロセッ
サおよび （iii）プロセッサの分析結果を伝送する手段 を含む、ガス状物質の存在について、選択された区域の
雰囲気を監視するための装置。
（２）平面鏡が、（ａ）の開口を通過する赤外線を受け
取って、その赤外線をビームスプリッタ（ｂ）に向けて
反射させるように位置している請求項１記載の装置。
（３）（ｃ）の反射表面がコーナ キューブ逆行反射鏡
である、請求項２記載の装置。
（４）開口（ａ）がポリエチレンフィルムで被われてい
る、請求項３記載の装置。
（５）視界が約0.2〜約10ミリラジアンの範囲にある、
請求項４記載の装置。
（６）検出器（ｅ）が約0.001〜4mm2の範囲の開口部面
積を有する、請求項４記載の装置。
（７） （ｉ）（ａ）ポリエチレンフィルムで被われた開口、 （ｂ）開口（ａ）を透過した赤外線を受け取って、
その赤外線を反射するように位置した平面鏡、 （ｃ）（ｂ）によって反射した輻射線を通過させ
て、この輻射線を少なくとも２つのビームに分割するビ
ームスプリッタ、 （ｄ）ビームスプリッタ（ｃ）によって生じた１つ
のビームを受け取り、かつ反射させて、そのビームをビ
ームスプリッタ（ｃ）によって逆に戻すように位置した
可動逆行反射鏡、 （ｅ）ビームスプリッタ（ｃ）によって発生した、
逆行反射鏡（ｄ）によって受け取ったビームと異なるビ
ームを受け取るように可動的に位置し、かつビームスプ
リッタ（ｃ）を通して戻されて受け取ったビームを反射
させる第二の逆行反射鏡、 （ｆ）ビームスプリッタ（ｃ）を通して逆行反射鏡
（ｄ）および（ｅ）により反射したビームを受け取っ
て、これらのビームが合体したビームを反射させるよう
に位置している、焦点距離対透明開口部の比が約１〜約
32の範囲にあることを特徴とする、離軸放物面反射鏡、
および （ｇ）離軸放物面反射鏡（ｆ）によって反射した合
体ビームに向けられた、冷却されている赤外線検出器 を有する収容容器、 （ii）赤外線検出器（ｇ）の出力を分析できるプロセッ
サおよび （iii）プロセッサ（ii）の分析結果を伝送するための
手段 を含む、ガス状物質の存在について、選択された区域の
雰囲気を監視するための装置。
（８）逆行反射鏡（ｄ）の位置を決定するためにレーザ
を含んでいる、請求項７記載の装置。
（９） （ｉ）（ａ）ポリエチレンフィルムで被われた開口、 （ｂ）開口（ａ）を透過した赤外線を受け取って、
その赤外線をビームスプリッタへ反射するように位置し
た平面鏡、 （ｃ）（ｂ）によって反射した輻射線を通過させ
て、この輻射線を少なくとも２つのビームに分割するビ
ームスプリッタ、 （ｄ）ビームスプリッタ（ｃ）によって生じた１つ
のビームを受け取り、かつ反射させて、そのビームをビ
ームスプリッタ（ｃ）によって逆に戻すように位置した
可動逆行反射鏡、 （ｅ）ビームスプリッタ（ｃ）によって発生した、
逆行反射鏡（ｄ）によって受け取ったビームとは異なる
ビームを受け取るように可動的に位置し、かつビームス
プリッタ（ｃ）を通して戻されて受け取ったビームを反
射させる第二の逆行反射鏡、 （ｆ）ビームスプリッタ（ｃ）を通して逆行反射鏡
（ｄ）および（ｅ）により反射したビームを受け取っ
て、これらのビームが合体したビームを赤外線検出器へ
送るように位置している、焦点距離対透明開口部の比が
約１〜約32の範囲にあることを特徴とする、赤外線透過
レンズ、および （ｇ）レンズ（ｆ）を透過した合体ビームを受ける
ための冷却されている赤外線検出器 を有する収容容器、 （ii）赤外線検出器（ｇ）の出力を分析できるプロセッ
サおよび （iii）プロセッサ（ii）の分析結果を伝送するための
手段 を含む、ガス状物質の存在について、選択された区域の
雰囲気を監視するための装置。
（10）逆行反射鏡（ｄ）の位置を決定するためにレーザ
を含んでいる、請求項９記載の装置。
（11）請求項１の装置を使用する、ガス状物質の存在に
ついて、或区域を監視する方法。
（12）請求項７の装置を使用する、ガス状物質の存在に
ついて、或区域を監視する方法。
（13）請求項９の装置を使用する、ガス状物質の存在に
ついて、或区域を監視する方法。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明装置の一例を示す概略図である。図にお
いて、 １……赤外線の窓、2,7……ビーム操縦反射鏡、 ３……ビームスプリッタ、4,5……逆行反射鏡、 ６……離軸放物面反射鏡、 ８……赤外線検出器、９……シグナルプロセッサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・エル・サンドリツジ アメリカ合衆国ウエスト・ヴアージニア 州 26055、プロクター、ルート １、 ボツクス 65 (56)参考文献 特開 昭64−78134（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−175734（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−160046（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−92789（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−113101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−75642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−208630（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−50623（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−97944（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ｉ）（ａ）赤外線を透過させることがで
    きる開口（１）、 （ｂ）開口（１）を透過した赤外線を通過させ、かつこ
    の赤外線を少なくとも２つのビームに分割するビームス
    プリッタ（３）、 （ｃ）ビームスプリッタ（３）からの赤外線を受けるよ
    うに位置している少なくとも２つの反射面（4,5）、 （ｄ）ビームスプリッタ（３）によって発生した２つの
    ビームの少なくとも一方の経路長さを変える手段、 （ｅ）反射面（4,5）からの各ビームを受けるように位
    置している離軸放物面反射鏡（６）、 （ｆ）離軸放物面反射鏡（６）の焦点に位置する、冷却
    されている赤外線検出器（８） を有する収容容器、 （ii）赤外線検出器（８）の出力を分析できるプロセッ
    サ（９）、および （iii）プロセッサ（９）の分析結果を伝送する手段 を含み、 開口（１）は、赤外線を直接受ける前に集中化又はフォ
    ーカシングすることなく選択された区域からの赤外線を
    直線受け入れること、及び 離軸放物面反射鏡（６）は、その焦点距離対透明開口部
    の比が約１〜約32の範囲にあり、赤外線検出器（８）
    は、約0.0001〜約4mm2の範囲の活性センサ区域を有する
    こと、 を特徴とする、ガス状物質の存在について、選択された
    区域の雰囲気を監視するための装置。
  2. 【請求項２】（ｉ）（ａ）ポリエチレンフィルムで被わ
    れた開口（１）、 （ｂ）開口（１）を透過した赤外線を受けて、その赤外
    線を反射するように位置した平面鏡（２）、 （ｃ）平面鏡（２）によって反射した赤外線を通過さ
    せ、かつこの赤外線を少なくとも２つのビームに分割す
    るビームスプリッタ（３）、 （ｄ）ビームスプリッタ（３）によって生じた１つのビ
    ームを受け、かつそのビームをビームスプリッタ（３）
    を介して逆に反射させるように位置した可動逆行反射鏡
    （４）、 （ｅ）ビームスプリッタ（３）によって発生されたビー
    ムのうち逆行反射鏡（４）が受けたビームとは異なる方
    のビームを受けるように可動的に位置し、かつ受けたビ
    ームをビームスプリッタ（３）を介して逆に反射させ
    る、第二の逆行反射鏡（５）、 （ｆ）ビームスプリッタ（３）を介して逆行反射鏡
    （４）および（５）により反射したビームを受け、かつ
    これらのビームが合成したビームを反射させるように位
    置した離軸放物面反射鏡（６）、および （ｇ）離軸放物面反射鏡（６）によって反射した合成ビ
    ームに向けられた、冷却されている赤外線検出器（８） を有する収容容器、 （ii）赤外線検出器（８）の出力を分析できるプロセッ
    サ（９）、および （iii）プロセッサ（９）の分析結果を伝送するための
    手段 を含み、 開口（１）は、赤外線を直接受ける前に集中化又はフォ
    ーカシングすることなく選択された区域からの赤外線を
    直接受け入れること、及び 離軸放物面反射鏡（６）は、その焦点距離対透明開口部
    の比が約１〜約32の範囲にあり、赤外線検出器（８）
    は、約0.0001〜約4mm2の範囲の活性センサ区域を有する
    こと、 を特徴とする、ガス状物質の存在について、選択された
    区域の雰囲気を監視するための装置。
  3. 【請求項３】（ｉ）（ａ）ポリエチレンフィルムで被わ
    れた開口（１）、 （ｂ）開口（１）を透過した赤外線を受けて、その赤外
    線をビームスプリッタへ反射するように位置した平面鏡
    （２）、 （ｃ）平面鏡（２）によって反射した赤外線を通過さ
    せ、かつこの赤外線を少なくとも２つのビームに分割す
    るビームスプリッタ（３）、 （ｄ）ビームスプリッタ（３）によって生じた１つのビ
    ームを受け、かつそのビームをビームスプリッタ（３）
    を介して逆に反射させるように位置した可動逆行反射鏡
    （４）、 （ｅ）ビームスプリッタ（３）によって発生されたビー
    ムのうち逆行反射鏡（４）が受けたビームとは異なる方
    のビームを受けるように可動的に位置し、かつ受けたビ
    ームをビームスプリッタ（３）を介して逆に反射させ
    る、第二の逆行反射鏡（５）、 （ｆ）ビームスプリッタ（３）を介して逆行反射鏡
    （４）および（５）により反射したビームを受け、かつ
    これらのビームが合成したビームを赤外線検出器へ送る
    ように位置した赤外線透過レンズ、および （ｇ）赤外線透過レンズにより送られた合成ビームを受
    ける、冷却されている赤外線検出器（８） を有する収容容器、 （ii）赤外線検出器（８）の出力を分析できるプロセッ
    サ（９）、および （iii）プロセッサ（９）の分析結果を伝送するための
    手段 を含み、 開口（１）は、赤外線を直接受ける前に集中化又はフォ
    ーカシングすることなく選択された区域からの赤外線を
    直接受け入れること、及び 赤外線透過レンズは、その焦点距離対透明開口部の比が
    約１〜約32の範囲にあり、赤外線検出器（８）は、約0.
    0001〜約4mm2の範囲の活性センサ区域を有すること、 を特徴とする、ガス状物質の存在について、選択された
    区域の雰囲気を監視するための装置。
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