赤外線ガス分析計は、ガスに基づく赤外光吸収特性のガス成分と濃度測定を行う分析機器であり、吸収量変化を検出することにより間接的にガス濃度を測定する。
化学工業、セメント、冶金、発電所などの工業分野に広く応用され、プロセス制御と排ガス排出監視に用いられる、環境保護分野の大気品質モニタリング、汚染源排出検査などにも使用できる、また、科学実験室でガス成分の分析と研究に用いることもできる。
計器の赤外光源は特定の波長の赤外線を放出し、測定室を通過した後に測定対象ガスに吸収され、異なるガスによる赤外線の吸収波長が異なる。検出器はガス吸収後の赤外線信号を受信し、それを電気信号に変換し、電気信号の強度を分析することで、測定対象ガスの濃度を決定することができる。
赤外線ガス分析器の動作原理は、赤外光に対するガスの吸収特性に基づいており、具体的にはランベルト・ビルの法則に従い、平行単色光がある一様非散乱の吸光物質を垂直に通過すると、その吸光度は吸光物質の濃度及び吸収層の厚さに比例する。
光源:通常、ニッケルクロムフィラメントを用いて電熱放射体を巻き、動作温度は400〜800℃の区間で、広いスペクトル赤外光を発する。
分光システム:フィルタまたは格子を介して分光し、特定の波長の測定ビームを形成する。
ガス室:測定されるガスは一定の長さと容積の容器(ガス室)を連続的に通過し、ガス室は金メッキ処理を採用して高い反射率を確保し、光路長は検出下限の要求に基づいて設計される。
検出器:ガス室を通過した後の赤外光を受け取り、特徴吸収波長における光強度減衰を測定し、ガス濃度を決定する。検出器の種類には、半導体サーモパイルや光伝導検出器などがある。
赤外線ガス分析計は計器の構造特徴から、分光式と無分光式の2種類に分けることができる:
分光式赤外線ガス分析計:分光システムを通じて赤外光を異なる波長のビームに分散し、各波長における光強度減衰をそれぞれ測定し、多成分ガス分析に適用する。
無分光式赤外線ガス分析計:分光システムを採用せず、ガスを利用して特定波長赤外光の吸収特性を測定し、構造が簡単で、コストが低く、単一成分または少数成分ガス分析に適している。