JP2013011473A - Spectrophotometer - Google Patents

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Kasumi Yokota
佳澄 横田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spectrophotometer that divides a measuring beam into beams with different modes with a rotating rotation sector mirror, and that enables adjustment of data integration period setting of each mode.SOLUTION: When a control part 20 receives an instruction to integrate a signal of a mode D1 from a change detection part 19, the control part 20 refers to a delay time Td1 corresponding to the mode D1 in a delay time storage part 21. Then, the control part 20 continues to send a data collection signal for a prescribed period to an ADC 18 after a delay time Td1 passed from when receiving the instruction from the change detection part 19. The ADC 18 samples a light intensity signal from a photodetector 17, converts the light intensity signal into digital values while receiving the data collection signal, and sends the digitalized values to an integration processing part 22. The integration processing part 22 integrates data acquired from the ADC 18. The integrated values are sent to the control part 20, and then stored by the control part 20 in a storage region, in an integration value storage part 23, corresponding to the mode D1.

Description

本発明は分光光度計に関し、さらに詳しくは、回転セクタ鏡によって測定光を試料側光束と参照側光束に分けるダブルビーム方式の分光光度計に関する。   The present invention relates to a spectrophotometer, and more particularly to a double beam type spectrophotometer that divides measurement light into a sample-side light beam and a reference-side light beam by a rotating sector mirror.

分光光度計には、その光路の構成によってダブルビーム方式とシングルビーム方式とがある。ダブルビーム方式は、吸光度を算出する過程で原理的に光源の光量変動による影響を相殺することが可能であるため、分析精度の点でシングルビーム方式よりも有利である。   The spectrophotometer has a double beam method and a single beam method depending on the configuration of the optical path. The double beam method is more advantageous than the single beam method in terms of analysis accuracy because it is possible in principle to cancel the influence of the light amount fluctuation of the light source in the process of calculating the absorbance.

ダブルビーム方式の分光光度計では、分光器(モノクロメータ)により取り出された単色光を試料側光束と参照側光束とに分けるために、主として、ビームスプリッタを用いた光束の分割と、回転セクタ鏡による光束の振り分け、のいずれかが利用されている。ビームスプリッタ方式は、単色光をビームスプリッタにより一定比率の試料側光束と参照側光束とに分割して被測定試料及び参照試料に照射し、それぞれの透過光を各光束を受け持つ2つの光検出器に対して導入するものである。   In a double beam type spectrophotometer, in order to divide monochromatic light extracted by a spectroscope (monochromator) into a sample-side light beam and a reference-side light beam, the light beam is split mainly using a beam splitter, and a rotating sector mirror is used. One of the distribution of the luminous flux is used. The beam splitter method divides monochromatic light into a sample-side light beam and a reference-side light beam at a certain ratio by the beam splitter and irradiates the sample to be measured and the reference sample, and two photodetectors that handle each transmitted light beam. It is something to introduce against.

一方、回転セクタ鏡方式は、単色光を一定速度で回転駆動されるセクタ鏡により試料側光束と参照側光束とに交互に振り分け(切り替え)て被測定試料及び参照試料に照射し、それぞれの透過光を1つの光検出器に対し交互に導入するものである(特許文献1など参照)。この構成では一般的に、光が光検出器に入射しない状態での暗信号を測定するために、光を遮蔽する遮光部が回転セクタ鏡に設けられている。   On the other hand, the rotating sector mirror method irradiates the sample to be measured and the reference sample by alternately allocating (switching) the monochromatic light to the sample-side light beam and the reference-side light beam by the sector mirror that is driven to rotate at a constant speed. Light is alternately introduced into one photodetector (see Patent Document 1). In this configuration, generally, in order to measure a dark signal in a state where light is not incident on the photodetector, a light-shielding portion that shields light is provided in the rotating sector mirror.

ダブルビーム方式の分光光度計では、波長走査を行いつつ、各波長に対して試料信号、参照信号、暗信号の各信号を検出することが一般的である。この際、各信号の同時性を確保するために、光束切り替えの頻度は高いことが望ましい。一方、光束切り替えにより光検出器での検出信号は大きく変化するが、この検出信号の変化は瞬間的ではなく、完全に変化するまでに時間を要する。この光束切り替えに伴って検出信号が完全に変化するまでに要する時間のことを「光束切り替え時間」と呼ぶ。光束切り替え頻度が高いと単位時間に含まれる光束切り替え時間の割合が増加する。これは各信号に対して十分なS/N比を確保する点で不利に働く。以上のように、各信号の同時性とS/N比の確保のバランスを取って、回転セクタ鏡の回転駆動に使用されるモータには1500rpm〜2000rpm程度の高速回転が要求される。また、このような分光光度計では、一旦装置を稼働させた後は、アイドリング中であっても測定を中断しないのが一般的である。以上の要求から、特別な制御が不要であり、高速回転の可能なシンクロナスモータが、回転セクタ鏡の駆動源として使用されることが多い。   In a double beam type spectrophotometer, it is common to detect each signal of a sample signal, a reference signal, and a dark signal for each wavelength while performing wavelength scanning. At this time, it is desirable that the frequency of light beam switching be high in order to ensure the simultaneity of the signals. On the other hand, the detection signal at the photodetector greatly changes due to the switching of the light beam, but the change of the detection signal is not instantaneous, and it takes time to completely change. The time required for the detection signal to completely change with the light beam switching is referred to as “light beam switching time”. When the light beam switching frequency is high, the ratio of the light beam switching time included in the unit time increases. This is disadvantageous in ensuring a sufficient S / N ratio for each signal. As described above, a high-speed rotation of about 1500 rpm to 2000 rpm is required for a motor used for rotational driving of the rotating sector mirror in order to balance the simultaneity of each signal and securing the S / N ratio. In such a spectrophotometer, after the apparatus is once operated, the measurement is generally not interrupted even during idling. From the above requirements, a special motor that does not require special control and can rotate at high speed is often used as a drive source for the rotating sector mirror.

なお、一部の分光光度計ではステッピングモータを回転セクタ鏡の駆動源として使用することもあるが、ステッピングモータには分光光度計の波長走査に対応できるような高速回転には向かず、さらには回転数を上げるに伴い、振動や発熱、異音が発生するという問題があるため、このような用途にはあまり使用されない。   Some spectrophotometers may use a stepping motor as a drive source for the rotating sector mirror. However, stepping motors are not suitable for high-speed rotation that can handle wavelength scanning of spectrophotometers. Since there is a problem that vibration, heat generation, and abnormal noise are generated as the rotational speed is increased, it is rarely used for such applications.

シンクロナスモータの駆動には、上記のように特別な駆動回路が不要ではあるが、ステッピングモータのように回転位置を直接指定することができないため、回転セクタ鏡の回転による測定信号、参照信号、暗信号の切り替わりタイミング、即ち、前述の各信号における、測定開始タイミングと測定終了タイミングを把握する必要がある。このタイミングの把握には、図5に示すような構造の回転セクタ鏡とその周辺に配設されたフォトインタラプタが一般に使用される。   As described above, a special drive circuit is not required for driving a synchronous motor. However, since a rotational position cannot be directly specified as in a stepping motor, measurement signals, reference signals, It is necessary to grasp the switching timing of the dark signal, that is, the measurement start timing and the measurement end timing in each of the aforementioned signals. For grasping this timing, a rotating sector mirror having a structure as shown in FIG. 5 and a photo interrupter arranged in the vicinity thereof are generally used.

図5(a)の側面図に示すように、回転セクタ鏡100は、1本の回転軸100cと、その回転軸100cに固定された第一セクタ板100a及び第二セクタ板100bと、を有する。第一セクタ板100aは回転セクタ鏡100への入射光束を遮断する4枚の扇形の遮蔽板101を有し(図5(c))、第二セクタ板100bは該入射光束を反射する2枚の扇形のミラー102を有する(図5(d))。この2枚のセクタ板100a、100bを有する回転セクタ鏡100を正面から見た図が図5(b)である。図5(b)に示すように、正面から見た回転セクタ鏡100には、遮蔽板101とミラー102が存在しない、回転セクタ鏡100への入射光束が通過可能な開口部103が存在する。この開口部103を通過した光が試料側光束となって、被測定試料に照射される。また、ミラー102によって反射された光が参照側光束となって参照試料に照射される。   As shown in the side view of FIG. 5A, the rotating sector mirror 100 has one rotating shaft 100c, and a first sector plate 100a and a second sector plate 100b fixed to the rotating shaft 100c. . The first sector plate 100a has four fan-shaped shielding plates 101 that block the incident light beam to the rotating sector mirror 100 (FIG. 5 (c)), and the second sector plate 100b reflects the incident light beam. The fan-shaped mirror 102 is provided (FIG. 5D). FIG. 5 (b) is a front view of the rotating sector mirror 100 having the two sector plates 100a and 100b. As shown in FIG. 5B, the rotating sector mirror 100 viewed from the front has an opening 103 that does not include the shielding plate 101 and the mirror 102 and through which the incident light beam to the rotating sector mirror 100 can pass. The light that has passed through the opening 103 becomes a sample-side light beam and is irradiated on the sample to be measured. Further, the light reflected by the mirror 102 becomes a reference-side light beam and is irradiated on the reference sample.

以下、開口部103を試料光部と呼ぶことにする。また、遮蔽板101を遮光部、ミラー102を参照光部と呼ぶことにする。そして、これら各部をセクタ部と総称することにする。図5(b)の例では、回転セクタ鏡100は8つのセクタ部を有し、遮光部101が4つ、参照光部102が2つ、試料光部103が2つ、それぞれ存在することになる。また、これら各セクタ部は180°回転対称に構成されている。   Hereinafter, the opening 103 is referred to as a sample light portion. Further, the shielding plate 101 is referred to as a light shielding portion, and the mirror 102 is referred to as a reference light portion. These parts are collectively referred to as sector parts. In the example of FIG. 5B, the rotating sector mirror 100 has eight sector parts, and there are four light shielding parts 101, two reference light parts 102, and two sample light parts 103, respectively. Become. Each sector section is configured to be 180 ° rotationally symmetric.

回転セクタ鏡100への入射光束が図5(b)の位置Lに入射され、回転セクタ鏡100が矢印Dの方向に回転する場合、回転セクタ鏡100が1回転する間に、入射光束の位置Lには、遮光部101→参照光部102→遮光部101→試料光部103→遮光部101→参照光部102→遮光部101→試料光部103が順番に来ることになる。また、回転セクタ鏡100による入射光束の振り分けのモードは、遮光(D)→反射(R)→遮光(D)→通過(S)→遮光(D)→反射(R)→遮光(D)→通過(S)の順で切り替わることになる。   When the incident light beam on the rotating sector mirror 100 is incident on the position L in FIG. 5B and the rotating sector mirror 100 rotates in the direction of arrow D, the position of the incident light beam is rotated while the rotating sector mirror 100 makes one rotation. The light shielding part 101 → the reference light part 102 → the light shielding part 101 → the sample light part 103 → the light shielding part 101 → the reference light part 102 → the light shielding part 101 → the sample light part 103 comes in order in L. Also, the incident light beam distribution mode by the rotating sector mirror 100 is as follows: light shielding (D) → reflection (R) → light shielding (D) → passing (S) → light shielding (D) → reflection (R) → light shielding (D) → It will be switched in the order of passing (S).

回転セクタ鏡100によるモードの切り替わりは、次のように検出される。
第一セクタ板100aの各遮蔽板(遮光部)101の外周には遮光部タブ101aが設けられ、遮光部タブ101aの回転軌道上には、その軌道を発光素子と受光素子とが挟むように第一フォトインタラプタ104が設けられている。また、第二セクタ板100bの各ミラー(参照光部)102の外周には参照光部タブ102aが設けられ、参照光部タブ102aの回転軌道上には、その軌道を挟むように、第二フォトインタラプタ105と第三フォトインタラプタ106が設けられている。これら3つのフォトインタラプタ104、105、106が配設される位置は回転セクタ鏡100の構成によって異なるが、例えば図5(b)のように8個のセクタ部を有し、各セクタ部の扇の中心角が同じである場合、回転セクタ鏡100の回転方向に沿って90°毎に配置される。
Mode switching by the rotating sector mirror 100 is detected as follows.
A light-shielding portion tab 101a is provided on the outer periphery of each shielding plate (light-shielding portion) 101 of the first sector plate 100a, and the light-emitting element and the light-receiving element sandwich the orbit on the rotation orbit of the light-shielding part tab 101a. A first photo interrupter 104 is provided. Further, a reference light portion tab 102a is provided on the outer periphery of each mirror (reference light portion) 102 of the second sector plate 100b, and the second light is placed on the rotation orbit of the reference light portion tab 102a so as to sandwich the orbit. A photo interrupter 105 and a third photo interrupter 106 are provided. The positions at which these three photo interrupters 104, 105, and 106 are arranged vary depending on the configuration of the rotating sector mirror 100. For example, as shown in FIG. Are arranged every 90 ° along the direction of rotation of the rotating sector mirror 100.

回転セクタ鏡100が矢印Dの方向(反時計回り)に回転すると、回転セクタ鏡100の各セクタ部と入射光束とフォトインタラプタ104、105、106の位置関係は、図6〜図9のように変化することになる。ここで、図6のような位置関係の場合には、遮光部タブ101aが第一フォトインタラプタ104の発光素子からの光を遮り、第一フォトインタラプタ104から遮光部タブ101aを検出したことを示すタブ検出信号が出力される。図7の場合は、第三フォトインタラプタ106から、図8の場合は第一フォトインタラプタ104から、図9の場合は第二フォトインタラプタ105から、それぞれタブ検出信号が出力される。   When the rotating sector mirror 100 rotates in the direction of arrow D (counterclockwise), the positional relationship among the sector portions of the rotating sector mirror 100, the incident light beam, and the photointerrupters 104, 105, and 106 is as shown in FIGS. Will change. Here, in the case of the positional relationship as shown in FIG. 6, it is indicated that the light shielding portion tab 101 a blocks the light from the light emitting element of the first photo interrupter 104 and detects the light shielding portion tab 101 a from the first photo interrupter 104. A tab detection signal is output. In the case of FIG. 7, tab detection signals are output from the third photo interrupter 106, in the case of FIG. 8, from the first photo interrupter 104, and in the case of FIG. 9, from the second photo interrupter 105, respectively.

第一フォトインタラプタ104からタブ検出信号が出力された場合(すなわち図6及び図8の状態のとき)、回転セクタ鏡100への入射光束は遮光部101によって遮られる。第三フォトインタラプタ106からタブ検出信号が出力された場合(図7の状態のとき)には、入射光束は参照光部102によって反射される。第二フォトインタラプタ105からタブ検出信号が出力された場合(図9の状態のとき)には、入射光束は試料光部103を通過する。このように、フォトインタラプタ104、105、106のいずれからタブ検出信号が出力されたかにより、回転セクタ鏡100への入射光束がどのモードに振り分けられるかを把握することができる。
分光光度計の制御部は、フォトインタラプタ104、105、106のいずれからタブ検出信号が出力されたかに基づいて、光検出器からの検出信号がどのモードに対して取得されたかを判断し、それぞれのモードに対する検出信号を取得し、必要に応じて積算処理や平均化処理などを行う。
When the tab detection signal is output from the first photo interrupter 104 (that is, in the state shown in FIGS. 6 and 8), the incident light beam to the rotating sector mirror 100 is blocked by the light blocking unit 101. When a tab detection signal is output from the third photo interrupter 106 (in the state shown in FIG. 7), the incident light beam is reflected by the reference light unit 102. When a tab detection signal is output from the second photo interrupter 105 (in the state shown in FIG. 9), the incident light beam passes through the sample light unit 103. In this way, it is possible to grasp in which mode the incident light flux to the rotating sector mirror 100 is distributed depending on which of the photo interrupters 104, 105, and 106 outputs the tab detection signal.
The control unit of the spectrophotometer determines which mode the detection signal from the photodetector is acquired based on which of the photo interrupters 104, 105, and 106 outputs the tab detection signal, A detection signal for each mode is acquired, and integration processing and averaging processing are performed as necessary.

なお、上記説明ではタブは各セクタ部の外周全てに亘り配置されているが、光束状態や検出信号に対する必要時間によっては、各セクタ部の外周の一部にのみタブを設けることもできる。また、このタブはセクタ部の外周の任意の位置に配置することができる。   In the above description, the tabs are arranged over the entire outer periphery of each sector part. However, depending on the light beam state and the required time for the detection signal, the tabs can be provided only on a part of the outer periphery of each sector part. Further, this tab can be arranged at an arbitrary position on the outer periphery of the sector portion.

特開2001−356049号公報JP 2001-356049 A

回転セクタ鏡を用いたダブルビーム方式の分光光度計では、上記のように、モード(光束)の切り替えによって光検出器での検出信号は大きく変化するものの、完全に変化するまでにある程度の時間を要する。これは、回転セクタ鏡への入射光束が一定の径を有するために該光束を回転セクタ鏡上の各セクタの境界が通過するのに時間を要することと、光検出器やその後段の増幅回路などを含む回路の周波数応答特性により信号が安定するまでに時間を要すること、等のためである。このように、モードの切り替わり時点を厳密に検出することは不可能であるため、従来の装置ではモードの切り替わりに時間的な幅があることを考慮して、モードが完全に切り替わった後にデータの取得を開始するようにフォトインタラプタの位置を調整することが行われていた。従来のフォトインタラプタの位置調整の方法を図10により説明する。   In a double beam spectrophotometer using a rotating sector mirror, as described above, the detection signal at the photodetector changes greatly by switching the mode (light beam), but it takes some time to change completely. Cost. This is because the light beam incident on the rotating sector mirror has a constant diameter, so that it takes time for the light beam to pass through the boundary of each sector on the rotating sector mirror, and the photodetector and the subsequent amplification circuit. This is because it takes time to stabilize the signal due to the frequency response characteristics of the circuit including the above. As described above, since it is impossible to accurately detect the mode switching time point, in consideration of the time width of the mode switching in the conventional apparatus, the data is not changed after the mode switching is completed. The position of the photo interrupter has been adjusted so as to start acquisition. A conventional method for adjusting the position of the photo interrupter will be described with reference to FIG.

図10は、所定の径を有する入射光束に対するフォトインタラプタの配置を説明する図である。例えば図10(a)のように、入射光束の範囲内に第一セクタ板100aの遮光部101が完全に入りきっていない状態で第一フォトインタラプタ104が遮光部タブ101aを検出するように配置すると、当初、光検出器は遮光モード以外のモードの検出信号を出力するが、制御部はそれを遮光モードに対する検出信号としてデータを取得してしまう。   FIG. 10 is a diagram for explaining the arrangement of photo interrupters with respect to an incident light beam having a predetermined diameter. For example, as shown in FIG. 10A, the first photo interrupter 104 detects the light shielding portion tab 101a in a state where the light shielding portion 101 of the first sector plate 100a is not completely within the range of the incident light beam. Then, at first, the photodetector outputs a detection signal in a mode other than the light shielding mode, but the control unit acquires data as a detection signal for the light shielding mode.

そこで、図10(b)のように、入射光束の範囲内に遮光部101が完全に入りきった状態で第一フォトインタラプタ104が遮光部タブ101aを検出するように、第一フォトインタラプタ104を配置する。これにより、制御部は遮光モードに対する検出信号のみを取得することが可能となる。   Therefore, as shown in FIG. 10B, the first photo interrupter 104 is set so that the first photo interrupter 104 detects the light shielding portion tab 101a in a state where the light shielding portion 101 is completely within the range of the incident light beam. Deploy. Thereby, the control unit can acquire only the detection signal for the light shielding mode.

これは入射光束に関してのみ説明したものであるが、この他に、回転セクタ鏡の回転数(回転速度)の微視的な揺れ(ジッタなどの回転ムラ)や光検出器の周波数応答に係る問題もある。更に、回転セクタ鏡100への入射光が斜め方向から入射される場合、各セクタ板への光の入射位置は正面から見た場合とは多少ずれたものになる。これらがいずれも各モードの開始時点に影響を及ぼし、ひいては分光光度計の測定精度に影響するため、これらを考慮したデータ取得開始時点の設定が装置を製造する際の重要な工程となっている。   This is only described with respect to the incident light beam, but in addition to this, there are problems related to microscopic fluctuations (rotation unevenness such as jitter) of the rotational speed (rotation speed) of the rotating sector mirror and the frequency response of the photodetector. There is also. Further, when the incident light to the rotating sector mirror 100 is incident from an oblique direction, the incident position of the light to each sector plate is slightly different from that when viewed from the front. Since these all affect the start time of each mode and thus the measurement accuracy of the spectrophotometer, the setting of the data acquisition start time considering these is an important step in manufacturing the device. .

また、回転セクタ鏡の駆動源として一般的に使用されるシンクロナスモータは、その回転数が電源周波数に依存するという問題がある。そのため、装置が使用される地域毎にその地域の電源周波数に対応した調整や、電源周波数の微小変動を予め見込んだ調整が必要となる。また、回転セクタ鏡の回転数が変化すると、それに伴って検出信号の積算時間が変化するため、測定結果のS/N比が変化してしまう。そのため、地域毎に装置性能がばらつくという問題もある。また、本来、回転セクタ鏡の回転数は光検出器の応答速度に応じて可変であることが望ましいが、シンクロナスモータの回転数を変えることは容易でない。   In addition, a synchronous motor generally used as a driving source for a rotating sector mirror has a problem that the number of rotations depends on a power supply frequency. For this reason, adjustment corresponding to the power supply frequency in each region where the apparatus is used, and adjustment taking into account minute fluctuations in the power supply frequency are necessary. Further, when the rotational speed of the rotating sector mirror is changed, the integration time of the detection signal is changed accordingly, so that the S / N ratio of the measurement result is changed. Therefore, there is also a problem that the device performance varies from region to region. Originally, it is desirable that the rotational speed of the rotating sector mirror be variable according to the response speed of the photodetector, but it is not easy to change the rotational speed of the synchronous motor.

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的は、各モードのデータ積算期間の設定に関する調整を容易にした分光光度計を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and a main object thereof is to provide a spectrophotometer that facilitates adjustment related to setting of a data integration period in each mode.

上記課題を解決するために成された本発明は、
少なくとも2つのセクタ部を有し、測定光を各セクタ部に対応する少なくとも2つのモードに振り分ける回転セクタ鏡と、各モードの光強度を測定して光強度信号を生成する光検出器と、を備える分光光度計において、
前記モード毎に設定された前記回転セクタ鏡の回転位置を検出する回転位置検出部と、
前記モード毎の遅延時間を記憶する遅延時間記憶部と、
前記モード毎の測定期間を記憶する測定期間記憶部と、
前記回転位置検出部からの検出信号を受信した時点から、その検出信号に対応するモードの前記遅延時間だけ遅延した後に、該対応するモードの前記測定期間の間だけ前記光検出器からの光強度信号を測定値として取得する測定制御部と、
を備えることを特徴とする。
The present invention made to solve the above problems
A rotating sector mirror that has at least two sector portions and distributes measurement light into at least two modes corresponding to each sector portion; and a photodetector that measures the light intensity of each mode and generates a light intensity signal. In the spectrophotometer provided,
A rotational position detector for detecting the rotational position of the rotating sector mirror set for each mode;
A delay time storage unit for storing a delay time for each mode;
A measurement period storage unit for storing a measurement period for each mode;
After receiving the detection signal from the rotational position detector, the light intensity from the photodetector only during the measurement period of the corresponding mode after being delayed by the delay time of the mode corresponding to the detection signal. A measurement control unit for acquiring a signal as a measurement value;
It is characterized by providing.

本発明に係る分光光度計は、セクタ部毎に遅延時間と測定期間を設定することにより、ソフトウエア的にセクタ部毎の測定タイミングを調整可能としたことを特徴とする。本発明の分光光度計では、装置に機械的な誤差があっても遅延時間と測定期間の設定によってその分のずれが吸収されるように調整することができるため、製造時の調整の手間が大幅に削減される。また、回転セクタ鏡の駆動源にシンクロナスモータを使用する場合でも、地域毎の回転数の変化に応じて遅延時間と測定期間の設定を変更すれば容易に対応することができる。   The spectrophotometer according to the present invention is characterized in that the measurement timing for each sector can be adjusted by software by setting the delay time and the measurement period for each sector. In the spectrophotometer of the present invention, even if there is a mechanical error in the apparatus, it can be adjusted so that the deviation is absorbed by the setting of the delay time and the measurement period. Significantly reduced. Even when a synchronous motor is used as the drive source for the rotating sector mirror, it can be easily handled by changing the delay time and the measurement period according to the change in the number of rotations in each region.

回転セクタ鏡の駆動源には、従来通りシンクロナスモータを用いることができるが、ブラシレスDCモータを用いることがより望ましい。ブラシレスDCモータは高速回転と連続運転が可能であり、また電源周波数に起因する回転数の変化が生じない。シンクロナスモータに比べて回転ムラが大きいという問題はあるが、これは回転ムラによる時間的なずれを見込んで遅延時間を適切に設定することにより解決することができる。また、シンクロナスモータと異なり回転数の制御が容易であるため、回転セクタ鏡の回転数を制御する回転数制御部を装置に組み込むことにより、光検出器の応答特性に応じた設定が可能となる。また、回転セクタ鏡の回転数の変化に応じた調整も、本発明では遅延時間を適宜設定するだけで済む。
なお、ブラシレスDCモータ以外でも、高速回転と連続運転、回転数の制御が可能なモータであれば、どのようなモータを使用しても構わない。
As a driving source for the rotating sector mirror, a synchronous motor can be used as usual, but a brushless DC motor is more preferable. The brushless DC motor is capable of high-speed rotation and continuous operation, and does not cause a change in the rotational speed due to the power supply frequency. Although there is a problem that the rotation unevenness is larger than that of the synchronous motor, this can be solved by appropriately setting the delay time in consideration of a time lag due to the rotation unevenness. Also, unlike the synchronous motor, it is easy to control the number of rotations, so by incorporating a rotation number control unit that controls the rotation number of the rotating sector mirror into the device, it is possible to set according to the response characteristics of the photodetector. Become. In addition, the adjustment according to the change in the rotation speed of the rotating sector mirror may be performed by setting the delay time appropriately in the present invention.
In addition to the brushless DC motor, any motor may be used as long as it is a motor capable of high-speed rotation, continuous operation, and rotation speed control.

前記回転位置検出部は、回転セクタ鏡の外周の同一の回転軌道上に設けられた複数のタブと、前記回転軌道上に設けられた、前記タブの通過を検出するフォトインタラプタと、前記フォトインタラプタから出力される信号の変化を検出する変化検出部と、により構成することができる。   The rotation position detection unit includes a plurality of tabs provided on the same rotation orbit on the outer periphery of the rotating sector mirror, a photo interrupter provided on the rotation orbit and detecting passage of the tab, and the photo interrupter. And a change detection unit that detects a change in the signal output from.

従来の構成ではモードの種類の数のフォトインタラプタを設けている。これは、モードの切り替わりを検出するためと、モード毎にフォトインタラプタの位置を微調整するためである。しかしながら、本発明ではモード毎の微調整を行わずとも遅延時間の設定により対応可能であるため、上記の構成を用いればフォトインタラプタは1個で済む。   In the conventional configuration, the number of mode interrupters is provided. This is for detecting the switching of the mode and for finely adjusting the position of the photo interrupter for each mode. However, in the present invention, it is possible to cope by setting the delay time without performing fine adjustment for each mode. Therefore, if the above configuration is used, only one photo interrupter is required.

また、前記回転位置検出部は、回転セクタ鏡の1回転期間中の基準点を検出し、基準点信号を生成して測定制御部に送信し、前記測定制御部は、前記基準点信号を受信した時点から、各セクタ部が所定の回転位置に到達するまでの標準的な時間に前記モード毎の遅延時間を加えた時間が経過した時点を、該モード毎の前記光強度信号の取得開始時点とする、という構成とすることもできる。この構成を用いてもフォトインタラプタは1個で済む。   The rotational position detection unit detects a reference point during one rotation period of the rotating sector mirror, generates a reference point signal and transmits the reference point signal to the measurement control unit, and the measurement control unit receives the reference point signal. The time when the delay time for each mode has been added to the standard time until each sector unit reaches the predetermined rotational position from the time when the light intensity signal is acquired for each mode. It can also be set as the structure. Even if this configuration is used, only one photo interrupter is required.

本発明に係る分光光度計では、装置の機械的な誤差を遅延時間の設定によって調整することができるため、製造時の調整の手間が大幅に削減される。また、回転ムラの問題も遅延時間の設定によって解決することができるため、ブラシレスDCモータ等の回転位置を検出することができないモータであっても回転セクタ鏡の駆動源として用いることができるため、地域毎の装置性能のばらつきをなくすことができる。さらに、ブラシレスDCモータでは回転数の制御が容易であるため、光検出器の応答特性に応じて回転数を設定することが可能となる。また、回転セクタ鏡に配設するフォトインタラプタの数を減らすことも可能である。   In the spectrophotometer according to the present invention, since the mechanical error of the apparatus can be adjusted by setting the delay time, the labor of adjustment at the time of manufacture is greatly reduced. In addition, since the problem of rotation unevenness can be solved by setting the delay time, even a motor that cannot detect the rotation position, such as a brushless DC motor, can be used as a drive source for the rotating sector mirror. Variations in device performance from region to region can be eliminated. Furthermore, since it is easy to control the rotational speed of the brushless DC motor, the rotational speed can be set according to the response characteristic of the photodetector. It is also possible to reduce the number of photo interrupters arranged in the rotating sector mirror.

本発明に係る分光光度計の一実施例を示す要部構成図。The principal part block diagram which shows one Example of the spectrophotometer which concerns on this invention. 本実施例の分光光度計に使用される回転セクタ鏡の側面図(a)、正面図(b)、第一セクタ板の正面図(c)、及び第二セクタ板の正面図(d)。The side view (a) of the rotation sector mirror used for the spectrophotometer of a present Example, a front view (b), the front view (c) of a 1st sector plate, and the front view (d) of a 2nd sector plate. 本実施例の分光光度計において回転セクタ鏡の回転に伴う光検出器からの光強度信号(a)、フォトインタラプタからの出力信号(b)、各セクタ部への切り替わりタイミングからの遅延時間の経過及びデータ採取期間(c)、及びデータ採取信号を示す模式的なタイミング図。In the spectrophotometer of this embodiment, the light intensity signal from the photodetector (a) accompanying the rotation of the rotating sector mirror, the output signal from the photo interrupter (b), the passage of the delay time from the switching timing to each sector part FIG. 5 is a schematic timing chart showing a data collection period (c) and a data collection signal. 本実施例の回転セクタ鏡の変形例の正面図。The front view of the modification of the rotation sector mirror of a present Example. 従来の回転セクタ鏡の側面図(a)、正面図(b)、第一セクタ板の正面図(c)、及び第二セクタ板の正面図(d)。A side view (a), a front view (b), a front view (c) of a first sector plate, and a front view (d) of a second sector plate of a conventional rotating sector mirror. 従来の回転セクタ鏡の正面図(a)、第一セクタ板の正面図(b)、第二セクタ板の正面図(c)。A front view (a) of a conventional rotating sector mirror, a front view (b) of a first sector plate, and a front view (c) of a second sector plate. 従来の回転セクタ鏡の正面図(a)、第一セクタ板の正面図(b)、第二セクタ板の正面図(c)。A front view (a) of a conventional rotating sector mirror, a front view (b) of a first sector plate, and a front view (c) of a second sector plate. 従来の回転セクタ鏡の正面図(a)、第一セクタ板の正面図(b)、第二セクタ板の正面図(c)。A front view (a) of a conventional rotating sector mirror, a front view (b) of a first sector plate, and a front view (c) of a second sector plate. 従来の回転セクタ鏡の正面図(a)、第一セクタ板の正面図(b)、第二セクタ板の正面図(c)。A front view (a) of a conventional rotating sector mirror, a front view (b) of a first sector plate, and a front view (c) of a second sector plate. 第一セクタ板に対して第一フォトインタラプタの位置を調整する前の正面図(a)、及び位置を調整した後の正面図(b)。The front view (a) before adjusting the position of the 1st photo interrupter with respect to a 1st sector board, and the front view (b) after adjusting a position.

本発明の一実施例である分光光度計について、図1〜図3を参照して説明する。図1は本実施例によるダブルビーム方式の分光光度計の要部構成図である。   The spectrophotometer which is one Example of this invention is demonstrated with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of the main part of a double beam spectrophotometer according to this embodiment.

図1において、光源1から出射された光は、入口スリット2、回折格子3、出口スリット4、ステッピングモータ(M)5を含む分光器6に導入され、所定の波長の単色光が取り出される。ステッピングモータ5は、入口スリット2を通過した入射光に対し波長分散素子である回折格子3の角度を変えることにより、出口スリット4を通過して取り出される単色光の波長を変化させる。分光器6から取り出された単色光は、モータ(M)8により回転駆動される回転セクタ鏡7によって、2つの反射鏡10、11のいずれかに振り分けられるか、もしくは遮光される。   In FIG. 1, light emitted from a light source 1 is introduced into a spectroscope 6 including an entrance slit 2, a diffraction grating 3, an exit slit 4, and a stepping motor (M) 5, and monochromatic light having a predetermined wavelength is extracted. The stepping motor 5 changes the wavelength of the monochromatic light extracted through the exit slit 4 by changing the angle of the diffraction grating 3 that is a wavelength dispersion element with respect to the incident light that has passed through the entrance slit 2. The monochromatic light extracted from the spectroscope 6 is distributed to one of the two reflecting mirrors 10 and 11 or shielded from light by a rotating sector mirror 7 that is rotationally driven by a motor (M) 8.

本実施例では、回転セクタ鏡7の駆動源であるモータ8として、3相ブラシレスDCモータを用いる。この3相ブラシレスDCモータには制御部20からの駆動制御信号に基づいてその回転数を制御するモータ駆動制御部9が設けられている。
なお、モータ駆動制御部9によるモータ8の回転数の制御は、例えば3相ブラシレスDCモータに多く備わっているホール素子からの信号や、モータ回転軸に取り付けたロータリエンコーダからの信号を利用した閉ループ制御によって行うことができる。
In this embodiment, a three-phase brushless DC motor is used as the motor 8 that is a drive source of the rotating sector mirror 7. The three-phase brushless DC motor is provided with a motor drive controller 9 that controls the number of rotations based on a drive control signal from the controller 20.
The motor drive control unit 9 controls the number of rotations of the motor 8, for example, a closed loop using a signal from a hall element that is often provided in a three-phase brushless DC motor or a signal from a rotary encoder attached to the motor rotation shaft. Can be done by control.

次に、本実施例で使用する回転セクタ鏡7を図2に示す。この回転セクタ鏡7は、図4に示した従来の回転セクタ鏡と同様に、回転軸70cに固定された第一セクタ板70aと第二セクタ板70bの2枚のセクタ板を有する(図2(a))。第一セクタ板70aは扇形の4枚の遮蔽板(遮光部)71を有し(図2(c))、第二セクタ板70bは2枚の扇形のミラー(参照光部)72を有する(図2(d))。正面から見た回転セクタ鏡7には、開口部(試料光部)73が存在する(図2(b))。また、これら各セクタ部は180°回転対称に構成され、矢印Dの方向(反時計回り)に回転するものとする。   Next, the rotating sector mirror 7 used in this embodiment is shown in FIG. This rotating sector mirror 7 has two sector plates, a first sector plate 70a and a second sector plate 70b, fixed to a rotating shaft 70c, as in the conventional rotating sector mirror shown in FIG. 4 (FIG. 2). (a)). The first sector plate 70a has four fan-shaped shielding plates (light-shielding portions) 71 (FIG. 2C), and the second sector plate 70b has two sector-shaped mirrors (reference light portions) 72 ( FIG. 2 (d)). The rotating sector mirror 7 viewed from the front has an opening (sample light portion) 73 (FIG. 2B). These sector portions are configured to be 180 ° rotationally symmetric and rotate in the direction of arrow D (counterclockwise).

一方、従来の回転セクタ鏡と異なる構造として、本実施例の回転セクタ鏡7では、タブ74が第一セクタ板70aの遮光部71の外周にのみ設けられ、タブ74の通過を検出するフォトインタラプタ75がタブ74の回転軌道上に1つだけ設けられている。また、4つの遮光部71のそれぞれに設けられた4つのタブ74のうちの1つには、セクタ部を区別するためのスリット76が設けられている。
以下、4つのタブ74を区別する際には、スリット76が設けられたタブ74を第一タブ74aとし、その他の3つのタブ74を第一タブ74aから時計回りの順に第二タブ74b、第三タブ74c、第四タブ74dとする。また、8つのセクタ部をそれぞれを区別する際には、第一タブ74aが設けられた遮光部71を第一遮光部71aとし、該第一遮光部71aから時計回りの順に第一参照光部72a、第二遮光部71b、第一試料光部73a、第三遮光部71c、第二参照光部72b、第四遮光部71d、第二試料光部73bとする。
On the other hand, as a structure different from the conventional rotating sector mirror, in the rotating sector mirror 7 of this embodiment, the tab 74 is provided only on the outer periphery of the light shielding portion 71 of the first sector plate 70a, and the photo interrupter detects the passage of the tab 74. Only one 75 is provided on the rotation path of the tab 74. Further, one of the four tabs 74 provided in each of the four light shielding portions 71 is provided with a slit 76 for distinguishing the sector portion.
Hereinafter, when distinguishing the four tabs 74, the tab 74 provided with the slit 76 is referred to as a first tab 74a, and the other three tabs 74 are arranged in the clockwise order from the first tab 74a, the second tab 74b, and the second tab 74a. A third tab 74c and a fourth tab 74d are used. When distinguishing each of the eight sector parts, the light shielding part 71 provided with the first tab 74a is used as the first light shielding part 71a, and the first reference light parts are arranged in the clockwise order from the first light shielding part 71a. 72a, second light-shielding part 71b, first sample light part 73a, third light-shielding part 71c, second reference light part 72b, fourth light-shielding part 71d, and second sample light part 73b.

なお、第一タブ74aと回転対称の位置にある第三タブ74cでは、スリットは設けられていないものの、隣接する第一試料光部73a側の端部から第一タブ74aにあるスリットの180°回転対称の位置まで、欠陥77が設けられている。これは、後述するように、第一試料光部73aから第三遮光部71cへのセクタ部切り替わり位置を、第二試料光部73bから第一遮光部71aへのセクタ部切り替わり位置の180°回転対称の位置に合わせ、遅延時間を揃えるためである。   The third tab 74c, which is rotationally symmetric with the first tab 74a, is not provided with a slit, but 180 ° of the slit in the first tab 74a from the end on the adjacent first sample light portion 73a side. The defect 77 is provided up to the rotationally symmetric position. As described later, this means that the sector part switching position from the first sample light part 73a to the third light shielding part 71c is rotated by 180 ° and the sector part switching position from the second sample light part 73b to the first light shielding part 71a is rotated by 180 °. This is because the delay times are aligned in accordance with the symmetrical position.

フォトインタラプタ75から出力されたタブ検出信号(以下、「PI信号」とする)は、変化検出部19に送られる。ここではPI信号の変化からセクタ部の切り替えを検出し、積算対象とするモードを制御部20に通知する。変化検出部19によるセクタ部切り替えの具体的な検出方法については後述する。   The tab detection signal (hereinafter referred to as “PI signal”) output from the photo interrupter 75 is sent to the change detection unit 19. Here, switching of the sector part is detected from the change in the PI signal, and the control unit 20 is notified of the mode to be integrated. A specific detection method of sector part switching by the change detection unit 19 will be described later.

回転セクタ鏡7の回転に伴い、分光器6から到来する単色光の照射位置Lに試料光部73が来たときには、単色光は試料光部73を通り抜けて反射鏡11に当たり、試料側光束Lsとなって被測定試料13に照射される。一方、単色光の照射位置Lに参照光部72が来たときには、単色光は参照光部72で反射されて反射鏡10に当たり、参照側光束Lrとなって参照試料12に照射される。また、単色光の照射位置Lに遮光部71が来たときには、試料側光束Ls及び参照側光束Lrが共にない状態となる。   When the sample light portion 73 comes to the irradiation position L of the monochromatic light coming from the spectroscope 6 as the rotating sector mirror 7 rotates, the monochromatic light passes through the sample light portion 73 and hits the reflecting mirror 11 to cause the sample-side light beam Ls. And the sample 13 to be measured is irradiated. On the other hand, when the reference light unit 72 comes to the irradiation position L of the monochromatic light, the monochromatic light is reflected by the reference light unit 72 and hits the reflecting mirror 10 to be irradiated to the reference sample 12 as a reference side light beam Lr. Further, when the light-shielding portion 71 comes to the monochromatic light irradiation position L, the sample-side light beam Ls and the reference-side light beam Lr are not present.

参照試料12を通過した参照側光束Lrは反射鏡14で反射され、被測定試料13を通過した試料側光束Lsは反射鏡15、16で反射され、いずれも光検出器17に導入されて、時分割で試料信号と参照信号が検出される。また、試料側光束Ls及び参照側光束Lrが共にない期間には、光検出器17において暗信号が検出される。   The reference-side light beam Lr that has passed through the reference sample 12 is reflected by the reflecting mirror 14, and the sample-side light beam Ls that has passed through the sample 13 to be measured is reflected by the reflecting mirrors 15 and 16, and both are introduced into the photodetector 17. The sample signal and the reference signal are detected by time division. Further, a dark signal is detected by the photodetector 17 during a period in which neither the sample-side light beam Ls nor the reference-side light beam Lr is present.

以下、参照信号が検出される期間をモードR、測定信号が検出される期間をモードSとする。また、暗信号が検出される期間については、それが第一遮光部71a又は第三遮光部71cによって遮光される場合と、第二遮光部71b又は第四遮光部71dによって遮光される場合とによって分け、前者をモードD1、後者をモードD2とする。すなわち、本実施例ではモードが4つあるものとする。   Hereinafter, the period in which the reference signal is detected is referred to as mode R, and the period in which the measurement signal is detected as mode S. Further, the period during which the dark signal is detected depends on whether it is shielded by the first light-shielding part 71a or the third light-shielding part 71c and when it is shielded by the second light-shielding part 71b or the fourth light-shielding part 71d. The former is mode D1, and the latter is mode D2. That is, in this embodiment, it is assumed that there are four modes.

光検出器17による検出信号(光強度信号)は図示しない増幅器などで増幅された後に、A/D変換器(ADC)18に入力される。一方、制御部20は、変化検出部19から積算対象とするモードの通知を受けると、遅延時間記憶部21から該モードに対応する遅延時間を参照する。また、測定期間記憶部24から、該モードに対応する測定期間を参照する。上記のように、本実施例ではS、R、D1、D2の4つのモードを想定している。遅延時間記憶部21にはS、R、D1、D2のモードのそれぞれに対応して遅延時間Ts、Tr、Td1、Td2が用意され、測定期間記憶部24には測定期間Ws、Wr、Wd1、Wd2が用意されている。制御部20は通知を受け取った時点から、対応するモードの遅延時間だけ時間が経過した後に、そのモードの測定期間の間だけADC18にデータ採取信号を送信する。なお、上記の遅延時間及び測定期間は、モータ8の回転数などの条件に応じて変更することが可能である。   A detection signal (light intensity signal) from the photodetector 17 is amplified by an amplifier (not shown) and the like and then input to an A / D converter (ADC) 18. On the other hand, when receiving the notification of the mode to be integrated from the change detection unit 19, the control unit 20 refers to the delay time corresponding to the mode from the delay time storage unit 21. Further, the measurement period storage unit 24 refers to the measurement period corresponding to the mode. As described above, in this embodiment, four modes of S, R, D1, and D2 are assumed. The delay time storage unit 21 is provided with delay times Ts, Tr, Td1, Td2 corresponding to each of the S, R, D1, and D2 modes, and the measurement period storage unit 24 is provided with measurement periods Ws, Wr, Wd1,. Wd2 is available. The control unit 20 transmits a data collection signal to the ADC 18 only during the measurement period of the mode after the time corresponding to the delay time of the corresponding mode has elapsed since the notification was received. Note that the delay time and the measurement period can be changed according to conditions such as the number of revolutions of the motor 8.

ADC18は、制御部20からデータ採取信号を受け取ると、所定のサンプリング周期で光強度信号をサンプリングし、デジタル値に変換して積算処理部22に送る。積算処理部22はこれらのデジタル値を積算したうえで積算値を制御部20に送り、制御部20は該積算値を積算値記憶部23内の対応するモードの記憶領域内に保存する。なお、同一のモードに対して所定の回数分だけ積算を行う場合、例えば制御部20はADC18にデータ採取信号を送ると同時に積算値記憶部23から対応するモードの積算値を参照し、それを初期値として積算処理部22に与え、該初期値にADC18から送られてくる光強度信号のデジタル値を順次積算していく、という構成を用いればよい。その後、積算値記憶部23に記憶された古い積算値のデータは、新しい積算値のデータに置き換えられる。   When the ADC 18 receives the data collection signal from the control unit 20, the ADC 18 samples the light intensity signal at a predetermined sampling period, converts it to a digital value, and sends it to the integration processing unit 22. The integration processing unit 22 integrates these digital values and sends the integration value to the control unit 20. The control unit 20 stores the integration value in the storage area of the corresponding mode in the integration value storage unit 23. When integration is performed a predetermined number of times for the same mode, for example, the control unit 20 sends a data collection signal to the ADC 18 and simultaneously refers to the integration value of the corresponding mode from the integration value storage unit 23, and A configuration may be used in which the initial value is given to the integration processing unit 22 and the digital value of the light intensity signal sent from the ADC 18 is sequentially integrated with the initial value. Thereafter, the old integrated value data stored in the integrated value storage unit 23 is replaced with new integrated value data.

なお、本実施例では、ADC18から送られてくる光強度信号のデジタル値に対し、常に積算処理を行うものとしているが、積算処理を行わずにADC18からの時分割信号をそのまま所定の記憶部にモード毎に記憶する構成とすることもできる。   In this embodiment, the integration process is always performed on the digital value of the light intensity signal sent from the ADC 18, but the time-division signal from the ADC 18 is directly used as a predetermined storage unit without performing the integration process. It is also possible to adopt a configuration in which each mode is stored.

次に、本実施例の分光光度計の特徴的であるモード毎の積算処理について図3のタイミング図を用いて説明する。図3(a)は、回転セクタ鏡7の回転に伴う光強度信号の変化を示している。この図に示すように、光検出器17から出力される光強度信号には、信号が静定している期間と静定するまでの変化途中の期間とがある。正確な測定結果を得るためにはS、R、D1、D2の各モードにおいて信号が静定している期間内にデータを採取する必要がある。   Next, the integration processing for each mode, which is characteristic of the spectrophotometer of the present embodiment, will be described with reference to the timing chart of FIG. FIG. 3A shows a change in the light intensity signal accompanying the rotation of the rotating sector mirror 7. As shown in this figure, the light intensity signal output from the photodetector 17 has a period during which the signal is settled and a period during which the signal is in the middle of change. In order to obtain an accurate measurement result, it is necessary to collect data within a period in which the signal is settled in each mode of S, R, D1, and D2.

図3(b)はフォトインタラプタ75から出力されるPI信号の変化を示している。この図に示すように、PI信号には、短い時間間隔で強→弱、弱→強と連続的に信号レベルが変化する期間がある。これは、第一タブ74aにおけるスリット76の通過をフォトインタラプタ75が検出したことを示している。変化検出部19は、これによって第二試料光部73bから第一遮光部71aへセクタ部が切り替わったと判断し、スリット76の通過による強→弱、弱→強の変化のうち弱→強に信号が変化した時点で、モードD1を積算対象とするように制御部20に通知する。   FIG. 3B shows changes in the PI signal output from the photo interrupter 75. As shown in this figure, the PI signal has a period in which the signal level continuously changes from strong to weak and from weak to strong at short time intervals. This indicates that the photo interrupter 75 has detected the passage of the slit 76 in the first tab 74a. The change detection unit 19 determines that the sector portion has been switched from the second sample light unit 73b to the first light-shielding unit 71a thereby, and signals change from strong to weak, weak to strong and weak to strong due to the passage of the slit 76. When the change occurs, the control unit 20 is notified that the mode D1 is to be integrated.

制御部20は、変化検出部19からモードD1を積算対象とする通知を受けると、遅延時間記憶部21と測定期間記憶部24からモードD1に対応する遅延時間Td1と測定期間Wd1を参照する。そして、変化検出部19から通知を受けた時点から遅延時間Td1だけ経過した後にADC18にデータ採取信号を測定期間Wd1の間だけ送る(図3(d))。   When the control unit 20 receives a notification that the mode D1 is to be integrated from the change detection unit 19, the control unit 20 refers to the delay time Td1 and the measurement period Wd1 corresponding to the mode D1 from the delay time storage unit 21 and the measurement period storage unit 24. Then, after elapse of the delay time Td1 from the time when the notification is received from the change detector 19, the data collection signal is sent to the ADC 18 during the measurement period Wd1 (FIG. 3 (d)).

なお、各セクタ部への切り替わりタイミングからの遅延時間の経過及びデータ採取期間を分かりやすく示したタイミング図が図3(c)である。ADC18はデータ採取信号を受信している期間内で光検出器17からの光強度信号のサンプリングとデジタル値への変換を行い、積算処理部22に送る。積算処理部22ではADC18から取得されたデータの積算が行われ、該積算値は制御部20に送られた後、制御部20によって積算値記憶部23内のモードD1に対応する記憶領域内に保存される。このように、本実施例の制御部20は装置各部を制御を行うと共に、本発明の積算制御部としても機能する。   FIG. 3 (c) is a timing chart showing the passage of the delay time from the switching timing to each sector and the data collection period in an easy-to-understand manner. The ADC 18 performs sampling of the light intensity signal from the photodetector 17 and conversion into a digital value within a period in which the data collection signal is received, and sends the signal to the integration processing unit 22. In the integration processing unit 22, the data acquired from the ADC 18 is integrated, and the integrated value is sent to the control unit 20, and then stored in the storage area corresponding to the mode D 1 in the integrated value storage unit 23 by the control unit 20. Saved. As described above, the control unit 20 of this embodiment controls each part of the apparatus and also functions as an integration control unit of the present invention.

一方、第一タブ74aがフォトインタラプタ75の間を完全に通過すると、PI信号は強→弱へと変化する。変化検出部19はスリット76の通過を検出してからPI信号の信号レベルが強→弱、弱→強、強→弱、弱→強、強→弱、弱→強、強→弱と変化する毎に第一参照光部72a、第二遮光部71b、第一試料光部73a、第三遮光部71c、第二参照光部72b、第四遮光部71d、第二試料光部73bへとセクタ部が切り替わったと判断し、制御部20に積算対象とするモードをR、D2、S、D1、R、D2、Sへとそれぞれ変更するよう通知する。制御部20は変化検出部19からの通知によってモードを変更する毎に遅延時間記憶部21と測定期間記憶部24を参照し、通知を受けた時点からそれぞれの遅延時間が経過した時点でそれぞれの測定期間の間だけデータ採取信号をADC18に送信する。そして、積算処理部22において採取した光強度信号のデジタル値を積算したうえで、積算値記憶部23内の対応するモードの記憶領域に積算値を記憶する。   On the other hand, when the first tab 74a completely passes between the photo interrupters 75, the PI signal changes from strong to weak. After detecting the passage of the slit 76, the change detection unit 19 changes the signal level of the PI signal from strong to weak, weak to strong, strong to weak, weak to strong, strong to weak, weak to strong, strong to weak. For each sector, the first reference light section 72a, the second light shielding section 71b, the first sample light section 73a, the third light shielding section 71c, the second reference light section 72b, the fourth light shielding section 71d, and the second sample light section 73b. The control unit 20 is notified that the mode to be integrated is changed to R, D2, S, D1, R, D2, and S, respectively. The control unit 20 refers to the delay time storage unit 21 and the measurement period storage unit 24 every time the mode is changed by a notification from the change detection unit 19, and each time when the respective delay time has elapsed from the time when the notification is received. A data collection signal is transmitted to the ADC 18 only during the measurement period. Then, after integrating the digital value of the light intensity signal collected in the integration processing unit 22, the integration value is stored in the storage area of the corresponding mode in the integration value storage unit 23.

以上で回転セクタ鏡7の1回転が終了したので、変化検出部19は再びスリット76の通過を検出することになる。これによって変化検出部19は第二試料光部73bから第一遮光部71aへとセクタ部が切り替わったことを認識するため、制御部20は上記と同様の動作により次の1回転における各モードの積算を制御する。このようにスリット76の位置はPI信号の連続的な変化により判別することができるため、例えば新しい測定を開始するときでも、変化検出部19はPI信号の変化がどのセクタ部に対応するものなのかを判別することができる。   Thus, since one rotation of the rotating sector mirror 7 has been completed, the change detection unit 19 detects the passage of the slit 76 again. As a result, the change detection unit 19 recognizes that the sector unit has been switched from the second sample light unit 73b to the first light-shielding unit 71a, so that the control unit 20 performs each mode in the next one rotation by the same operation as described above. Control the integration. Thus, since the position of the slit 76 can be determined by the continuous change of the PI signal, for example, even when starting a new measurement, the change detection unit 19 does not correspond to which sector part the change of the PI signal corresponds to. Can be determined.

なお、第一試料光部73aから第三遮光部71cへのセクタ部切り替え位置は、第三タブ74cに設けた欠陥77によって、第二試料光部73bから第一遮光部71aへのセクタ部切り替え位置の180°回転対称の位置になっている。これにより、第一タブ74aと第三タブ74cとではタブの形状が異なるものの、モードD1の遅延時間として同じTd1を用いることができる。もちろん、欠陥77を設けることなく、各々独立した遅延時間及び測定期間を設定し、参照する構成とすることも可能である。   The sector part switching position from the first sample light part 73a to the third light shielding part 71c is switched at the sector part from the second sample light part 73b to the first light shielding part 71a by the defect 77 provided on the third tab 74c. It is a position that is 180 ° rotationally symmetric with respect to the position. Thereby, although the tab shape differs between the first tab 74a and the third tab 74c, the same Td1 can be used as the delay time of the mode D1. Of course, it is possible to set and refer to independent delay times and measurement periods without providing the defects 77.

また、本実施例の分光光度計に用いる回転セクタ鏡7の変形例を図4に示す。この変形例の回転セクタ鏡7では、基準点検出用のタブ74eが第一遮光部71aの外周の第二試料光部73b側端部に1つだけ設けられている。該タブ74eがフォトインタラプタ75の間を通過すると、フォトインタラプタ75は短期間で弱→強、強→弱に変化するPI信号を出力する。変化検出部19は、弱→強にPI信号が変化した時点の回転セクタ鏡7の回転位置を基準点とし、該基準点が検出され、第二試料光部73bから第一遮光部71aへ切り替わった時点から、各々のセクタ部へと切り替わるまでの標準的な時間が経過する毎に、積算対象とするモードを制御部20に通知する。この場合、各遅延時間は、基準点から各セクタ部での測定開始時刻までの時間に対応するといえる。
例えば各セクタ部の中心角が全て45°であり、且つ回転セクタ鏡7の1回転に要する時間がTwであった場合、セクタ部の切り替わりはTw/8毎になる。その後の動作は、上記実施例と同じである。
FIG. 4 shows a modification of the rotating sector mirror 7 used in the spectrophotometer of this embodiment. In the rotating sector mirror 7 of this modification, only one reference point detecting tab 74e is provided at the end on the second sample light portion 73b side of the outer periphery of the first light shielding portion 71a. When the tab 74e passes between the photo interrupters 75, the photo interrupter 75 outputs a PI signal that changes from weak to strong and from strong to weak in a short period of time. The change detection unit 19 uses the rotation position of the rotating sector mirror 7 when the PI signal changes from weak to strong as a reference point, detects the reference point, and switches from the second sample light unit 73b to the first light shielding unit 71a. Every time when a standard time from the point in time until switching to each sector portion elapses, the controller 20 is notified of the mode to be integrated. In this case, it can be said that each delay time corresponds to the time from the reference point to the measurement start time in each sector.
For example, when the central angles of the sector portions are all 45 ° and the time required for one rotation of the rotating sector mirror 7 is Tw, the sector portions are switched every Tw / 8. The subsequent operation is the same as in the above embodiment.

なお、上記実施例は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。例えば、モータ駆動制御部9の回転数の制御には、フォトインタラプタ75によるPI信号を援用することができる。また逆に、回転セクタ鏡7の回転位置の検出に、モータ8に設けられたホール素子やロータリエンコーダからの信号を援用しても良い。   The above-described embodiment is an example of the present invention, and it is a matter of course that modifications, corrections, and additions may be appropriately made within the scope of the present invention, and included in the scope of the claims of the present application. For example, the PI signal from the photo interrupter 75 can be used for controlling the rotation speed of the motor drive control unit 9. Conversely, a signal from a hall element or a rotary encoder provided in the motor 8 may be used to detect the rotational position of the rotating sector mirror 7.

1…光源
2…入口スリット
3…回折格子
4…出口スリット
5…ステッピングモータ
6…分光器
7…回転セクタ鏡
8…モータ
9…モータ駆動制御部
10、11、14、15、16…反射鏡
12…参照試料
13…被測定試料
17…光検出器
18…A/D変換器(ADC)
19…変化検出部
20…制御部
21…遅延時間記憶部
22…積算処理部
23…積算値記憶部
24…測定期間記憶部
70a…第一セクタ板
70b…第二セクタ板
70c…回転軸
71…遮光部(遮蔽板)
71a…第一遮光部
71b…第二遮光部
71c…第三遮光部
71d…第四遮光部
72…参照光部(ミラー)
72a…第一参照光部
72b…第二参照光部
73a…第一試料光部
73b…第二試料光部
74…タブ
74a…第一タブ
74b…第二タブ
74c…第三タブ
74d…第四タブ
74e…基準点検出用タブ
75…フォトインタラプタ
76…スリット
77…欠陥
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 2 ... Entrance slit 3 ... Diffraction grating 4 ... Exit slit 5 ... Stepping motor 6 ... Spectroscope 7 ... Rotating sector mirror 8 ... Motor 9 ... Motor drive control part 10, 11, 14, 15, 16 ... Reflector mirror 12 Reference sample 13 Sample to be measured 17 Photo detector 18 A / D converter (ADC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 ... Change detection part 20 ... Control part 21 ... Delay time memory | storage part 22 ... Integration processing part 23 ... Integration value memory | storage part 24 ... Measurement period memory | storage part 70a ... 1st sector board 70b ... 2nd sector board 70c ... Rotating shaft 71 ... Shading part (shielding plate)
71a ... 1st light shielding part 71b ... 2nd light shielding part 71c ... 3rd light shielding part 71d ... 4th light shielding part 72 ... Reference light part (mirror)
72a ... 1st reference light part 72b ... 2nd reference light part 73a ... 1st sample light part 73b ... 2nd sample light part 74 ... Tab 74a ... 1st tab 74b ... 2nd tab 74c ... 3rd tab 74d ... 4th Tab 74e ... Reference point detection tab 75 ... Photo interrupter 76 ... Slit 77 ... Defect

Claims (9)

少なくとも2つのセクタ部を有し、測定光を各セクタ部に対応する少なくとも2つのモードに振り分ける回転セクタ鏡と、各モードの光強度を測定して光強度信号を生成する光検出器と、を備える分光光度計において、
前記モード毎に設定された前記回転セクタ鏡の回転位置を検出する回転位置検出部と、
前記モード毎の遅延時間を記憶する遅延時間記憶部と、
前記モード毎の測定期間を記憶する測定期間記憶部と、
前記回転位置検出部からの検出信号を受信した時点から、その検出信号に対応するモードの前記遅延時間だけ遅延した後に、該対応するモードの前記測定期間の間だけ前記光検出器からの光強度信号を測定値として取得する測定制御部と、
を備えることを特徴とする分光光度計。
A rotating sector mirror that has at least two sector portions and distributes measurement light into at least two modes corresponding to each sector portion; and a photodetector that measures the light intensity of each mode and generates a light intensity signal. In the spectrophotometer provided,
A rotational position detector for detecting the rotational position of the rotating sector mirror set for each mode;
A delay time storage unit for storing a delay time for each mode;
A measurement period storage unit for storing a measurement period for each mode;
After receiving the detection signal from the rotational position detector, the light intensity from the photodetector only during the measurement period of the corresponding mode after being delayed by the delay time of the mode corresponding to the detection signal. A measurement control unit for acquiring a signal as a measurement value;
A spectrophotometer comprising:
前記遅延時間及び前記測定期間が、前記回転セクタ鏡の動作に応じて変更可能であることを特徴とする請求項1に記載の分光光度計。   The spectrophotometer according to claim 1, wherein the delay time and the measurement period can be changed according to the operation of the rotating sector mirror. さらに、
前記測定制御部が取得した光強度信号を前記モード毎に積算する積算処理部と、
前記積算処理部による積算値を、前記モード毎に記憶する積算値記憶部と、
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の分光光度計。
further,
An integration processing unit that integrates the light intensity signal acquired by the measurement control unit for each mode;
An integrated value storage unit for storing the integrated value by the integration processing unit for each mode;
The spectrophotometer according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
回転セクタ鏡の駆動源にブラシレスDCモータを用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の分光光度計。   4. The spectrophotometer according to claim 1, wherein a brushless DC motor is used as a driving source of the rotating sector mirror. 前記ブラシレスDCモータの回転数を制御する回転数制御部を有することを特徴とする請求項4に記載の分光光度計。   The spectrophotometer according to claim 4, further comprising a rotation speed control unit that controls a rotation speed of the brushless DC motor. 前記回転位置検出部が、回転セクタ鏡の外周の同一の回転軌道上に設けられた複数のタブと、前記回転軌道上に設けられた、前記タブの通過を検出するフォトインタラプタと、前記フォトインタラプタから出力される信号の変化を検出する変化検出部と、を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の分光光度計。   The rotational position detection unit includes a plurality of tabs provided on the same rotational trajectory on the outer periphery of the rotating sector mirror, a photo interrupter provided on the rotational trajectory for detecting passage of the tab, and the photo interrupter. The spectrophotometer according to claim 1, further comprising: a change detection unit that detects a change in a signal output from the signal. 前記フォトインタラプタの数が1つであることを特徴とする請求項6に記載の分光光度計。   The spectrophotometer according to claim 6, wherein the number of the photo interrupters is one. 前記回転位置検出部は、回転セクタ鏡の1回転期間中の基準点を検出し、基準点信号を生成して前記測定制御部に送信し、
前記測定制御部は、前記基準点信号を受信した時点から、各セクタ部が所定の回転位置に到達するまでの標準的な時間に前記モード毎の遅延時間を加えた時間が経過した時点を該モード毎の前記光強度信号の取得開始時点とする、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の分光光度計。
The rotational position detection unit detects a reference point during one rotation period of the rotating sector mirror, generates a reference point signal and transmits the reference point signal to the measurement control unit,
The measurement control unit determines a point in time when a time obtained by adding a delay time for each mode to a standard time from when the reference point signal is received until each sector unit reaches a predetermined rotational position. As the acquisition start time of the light intensity signal for each mode,
The spectrophotometer according to any one of claims 1 to 5.
前記基準点の検出が、単一のフォトインタラプタによって行われることを特徴とする請求項8に記載の分光光度計。   The spectrophotometer according to claim 8, wherein the reference point is detected by a single photo interrupter.
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